物流系统仿真报告

            项目名称：xx项目物流系统仿真报告编制单位：恒创利公司

编制时间：2021 年 2 月 10 日

目录

1. 项目概况
   1. 项目背景

潍坊潍柴动力 AGV 项目通过仿真模拟实际订单拣配过程，通过 AGV 运输物料从缓存区至拣选区，人工拣选完成后，再通过 AGV 运输至缓存区或退货口。退货完成后，AGV 将空货架运输至空货架区存放。当其中一个波次拣选完成度到达 70%开始下一个波次的补货，通过 AGV 运输空货架至补货口，补货完成后再运输至缓存区存放。通过仿真技术对关键设备 AGV 进行仿真优化设计，力求在满足系统要求的基础上留有一定的裕度。确保整套系统完全满足甲方对本系统的所有的作业功能及系统能力要求。

1. 仿真目的
2. 展示 AGV 从缓存区运输物料至拣配区，再由拣配区运输至缓存区或退货区，退货完成后，由 AGV 运输至空货架区，待需求补货时，再运输至补货区进行补货，补货完成后运输至缓存区等物流过程的三维动态仿真；
3. 根据实际订单进行仿真建模，通过配置 AGV 数量运行仿真，分析出适宜的 AGV 数量配置；
4. 在满足物流流量的基础上对各关键设备性能的分析。
5. 仿真输入
   1. 平面布局及配置

根据潍坊潍柴动力 AGV 项目招标文件及其方案图纸，我司对 AGV 物流系统进行优化设计，并对招标方案进行 1:1 仿真建模及验证。

AGV 物流系统布局图纸，如图所示： 

                                                                                                                                        图 2.1-1 平面布局图

其中，缓存区一共规划了 543 个货架存放位，其中 30 个存放位为空货架存放区，横向码间距 1300mm，纵向码间距 1100mm，单个货格占地 1200*1100mm，满足波次需求；设计工作站使用离线拣选，单个作业位配置 3 个拣选位，整体设

计出库工作站 8 个。退货口设置 3 个退货位；补货口设置 3 个补货位。

1. 订单需求
   

本次仿真导入实际订单数据进行仿真运行，因仿真软件检索数据名称不能为中文，各标题说明如下：

ri_qi：本次仿真所采用的客户实际下发订单的日期；

ding_dan：下发的波次中存在的订单名称，一行为一个订单行，多个同订单行组成一个订单；

bo_ci_hao：任务下发的波次，1-12 为排序件波次，99 为非排序件波次，仓库内的补货开始前 4 个小时下发一次订单，一次会下发 4 个波次，即当前库内库存，每当其中一个波次拣选完成度到达 70%开始下一个波次的补货；

ke_hu：当前客户名称；

pai_xu_biao_shi：1 代表排序，0 代表非排序；

pai_xu_xu_hao：991-999，由小到大按顺序执行任务，涉及到排序车的顺序，主要在同一张订单上会有体现；

wu_liao_ming_cheng：物料 SKU 种类的名称； jian_chu_shu_liang：单一一个订单行的任务触发的出库需求； zhandian:订单下发时，分配的拣配站点；      fenpei：仿真运行时，任务分配至 AGV。

                                                                                                                                                                                                                                        图 2.2-1 布局图

1. 设备参数

在参数化的物流系统仿真设计中，为保证仿真结论真实可信、准确可靠，仿真系统中使用到的参数都必须与实际设计参数相符，关键设备单机输入数据必须与现实环境中使用的同类型设备参数相同。

本仿真系统完全依据物流系统设计方案及主要设备实际参数为系统模拟参数，并以此建立仿真环境。

仿真初始设置 28 台三代玄武 AGV，其中执行运输 AGV 为 21 台，充电 AGV 为 7 台。

表 2.3-1 AGV 数量计算

仿真模型中 AGV 参数设置入下图所示。

图 2.3-1 模型中 AGV 参数设置

1. 仿真运行参数

假设拣选人员执行连续拣选作业，单个订单拣选完成后，执行下一个订单的拣选，所有订单拣选完成后，仿真时间结束，统计最终拣选完成时间。物流系统仿真基于 Flexsim 进行仿真建模，仿真运行后导出数据并进行分析。

1. 仿真建模
   1. 仿真模型三维建模

货架主要用于放置栈板和笼车，货架尺寸为 1200*1100*310mm，托盘笼车尺寸为 1200*1100*1800mm，在仿真设计中，只表现货物尺寸，其参数设置如下：

                                                                 图 3.1-1 货架、托盘和物料三维模型设置

1. 订单拣选建模

订单拣选流程：订单分配至拣货口—agv 根据订单到指定缓存位运输货架至拣选位—人工拣货—agv 运输缓存区或退货口。仿真代码如下图所示：

                                                                                                                                                          图 3.2-1 订单拣选流程部分代码

1. 退货过程建模

退货任务的触发分为 3 种，1、拣选站把栈板物料全部捡完，会发起空托退货入库，AGV 搬运载具与空栈板运动到移载机工位，移载机将空托盘退货入库；2、系统判断该物料后面几个波次不会用到，则发起退货；3、系统产生紧急出库需求，则直接退货.不指定退货口，随机选择。针对退货至缓存区的物料，系统判断该物料后面几个波次不会用到，则发起退货至立库退货口，如会用到，则不退货继续使用。仿真代码如下图所示：

                                                                                                                                                                                  图 3.3-1 退货过程部分代码

1. 补货过程建模

补货流程：agv 搬运空货架至补货区—补货区补货托盘及物料（补货时间）

—agv 运输物料至缓存区。补货机制为系统检测到当前存储空间内的四个波次中的任意一个波次在 AGV 仓内的完成量达到 30%时， AGV 立即执行补货任务。仿真代码如下图所示：

1. 仿真结果分析及优化
   1. 仿真运行画面截屏

根据项目招标文件中物流系统说明及功能描述，为仿真模型中各设备相互间建立关系，真实还原货物单元在库区内的流向。

仿真模型建模界面，如图所示：

                                                                                                                                                                                              图 4.1-1 仿真模型建模界面

软件采用进行 ProcessFlow 实现复杂的流程控制，如下图所示：

1. 决策变量及指标

本项目以既有物流系统布局为基础，以一天的历史订单为输入，在保障整个物流系统运输顺畅的情况下，决策出最优的 AGV 数量，使得各性能指标在合理范围内，并输出最优 AGV 数量配置方案下的统计指标。（AGV 数量为实际运行AGV 数量，未考虑充电因素；充电AGV 数量与实际运行AGV 数量可按 1:4 进行配置）

1）决策变量

• AGV 数量 2）性能指标
• AGV 利用率

• 订单拣选完成时间 3）统计指标
• 站台拣选量
• 货架回库量
• 货架退货量
• AGV 行走距离
• AGV 转运货架数
  1. 仿真结果及分析

该小节包含两个部分：1）根据性能指标寻找最优的 AGV 数量配置；2）在最优 AGV 数量配置下，输出各统计指标。

1. 决策最优 AGV 数量

在拣选完成一天的订单量时（最后一个订单拣选完成并返回至库区或退货至退货区时）结束仿真，退货区时）结束仿真，不同 AGV 数量下性能指标的仿真结果如下所示。

1）AGV 利用率

                                                                                                                          图 13 台 AGV 时各 AGV 利用率

                                                                                                                             图 15 台 AGV 时各 AGV 利用率

经整理统计得到在不同 AGV 数量配置方案下，AGV 的平均利用率、订单拣选完成时间如下图所示。

                                                                                                                           图 AGV 平均利用率随 AGV 数量变化情况

从以上两图可知，随着 AGV 数量的增加，AGV 的平均利用率逐渐降低，从 13 台 AGV 时的 61.5%降低至 21 台 AGV 时的 31.1%；同样，订单拣选完成时间也随着 AGV 数量的增加逐渐减少，从 13 台 AGV 时的 38296 秒（10.6 小时）减少至 21 台 AGV 时的 36006 秒（10 小时）。综合以上两个指标，AGV 平均利用率 61.5%在可承受范围内，且订单拣选完成时间较 21 台 AGV 时仅多 0.6 小时。因此，13 台 AGV 能够满足系统物料运输需求，另考虑到充电因素，需 4 台 AGV用于充电轮换，该系统共计需要 17 台 AGV。

1. 统计指标输出

17 台 AGV（13 台运行，4 台充电轮换）方案下，各统计指标仿真结果如下。

表 各站台订单拣选情况

                                                                                                         图 各站台拣配人员利用率

从上图可知，各站台人员利用率均在 85%以上，平均利用率达到 89.5%，一直处于高负荷工作状态。

表 各 AGV 搬运情况