基于Flexsim的自动仓储虚拟厂房的规划设计

基于Flexsim的加工车间与仓储仿真余流姚锡凡张征于广(华南理工大学机械与汽车工程学院，广州510640)摘要：以某仓储虚拟厂房为例，探讨了物流配送中心的规划设计。基于面向对象建模理论，将厂房生产线系统设计方案转换成仿真模型，在Flexsim仿真平台基础上对这个模型进行仿真，对其仿真结果分析。(摘要没写好)关键词：仓储虚拟厂房;物流配送中心;FlexsimSimulationofShopFloorandAutomatedStorageBasedonFlexsimYuLiu,YaoXifan,Zhangzheng,YuGuang（SchoolofMechanical&AutomotiveEngineering，SouthChinaUniversityofTechnology，Guangzhou510640，China）Abstract:Takinganautomatedstorageandretrievalfactoryasanexample,thePlanningandDesignoftheflowdistributioncenterarediscussed.Themodeloffloorproductionlinesystemissetup,,andsimulatedwithFlexsimbasedontheobject-orientedtheory.Keywords:AutomatedstorageandRetrievalfactory;flowdistributioncenter;Flexsim1引言随着生产制造业的迅速发展，生产制造过程越来越自动化、柔性化，生产规模越大，物流落后的矛盾就越突出。研究指出，在产品生产的整个过程中，仅仅5%的时间用于加工和制造，剩余95%的时间都用于存储、装卸、等待加工和输送。在美国，直接劳动成本所占比例不足工厂总成本的10%，并且这一比例还在下降，而储存、运输所支付的费用却占生产成本的40%。人们深切体会到，生产过程的“油水”几乎被榨干。因此，以降低企业成本和提高客户服务水平为目标的现代物流，日益受到企业界的重视[1]。自动化仓储系统（AutomatedstorageandRetrievalsystem，简称AS/RS）是指不用人工直接处理，能自动存储和取出物料的系统[2]。现代物流技术集高架仓库及规划、管理、机械和电气一体，是一门*国家高技术研究发展计划（863计划）资助项目(2007AA04Z111)学科交叉的综合性技术[4]。近些年来在世界范围内得到快速的发展，已广泛应用于大型生产性企业的采购件、成品件仓库、柔性自动化生产系统，流通领域的大型流通中心、配送中心等场合[5]。本文提出的对自动仓储虚拟厂房规划设计的建模和仿真，主要是对生产车间内部物流进行研究，将厂房生产线系统设计方案转换成仿真模型，通过运行模型,对仿真结果进行分析。设计一个复杂的厂房多生产线系统，通常面临的问题是：如何根据生产线的内在联系，确定厂房内各个生产线之间的布局；如何有效地利用设备、空间、能源和人力资源；如何最大限度地减少物料搬运；如何在厂房布局之时为职工提供方便、舒适、安全和符合卫生职业的条件；如何缩短生产周期；如何使厂房投资最低等等。通过运行系统仿真模型[5]，可以准确地反映虚拟厂房系统，然后，有选择地改变各种参数时的运行效果，从而使设计者对规划与方案的实际效果更加明确。2研究对象介绍以生产锭底、弹性套和锭杆的某单位为研究对象，该单位的年生产计划为：锭底40000件，弹性套35000件，锭杆35000件。经过对原有生产线的实地调察(？)，获得相应的锭底、弹性管和锭杆的工艺安排和工艺操作顺序。(给出工艺安排和工艺操作顺序，引用文献)。3生产车间厂房布置由生产计划可知，三种产品为大量生产，故应采用流水线布置以提高生产效率。考虑到厕所、休息室等一些公共设施，运输工具对通道的要求以及物流的畅通性对厂房布置图做适当的调整。其中，叉车采用高提升类的立式叉车，根据相关要求厂房内主要通道应在2.4m以上，在此取2.5m。具体布置如图1所示。图1生产厂房布局图4在仿真软件Flexsim上对生产车间进行布局按照工厂布局图要求，在仿真软件Flexsim上对生产车间进行布局，在从实体库中一一对应的拉出实体到仿真视图上，并对其进行连线。如图2所示图2生产车间Flexsim仿真模型图2中，序号s1-s6所代表的实体为材料发生器，其中s1、s2和s3用来产生生产锭底、弹性管和锭杆所需要的原材料。s3、s4、s5用来产生放置生产好的锭杆、锭底和弹性管所需要的箱体。序号1-29为处理器，表示各个加工工序所用的设备，同时它们在仿真软件Flexsim中这些实体也有一个名称，具体对应关系如表2所示。表2模型与设备的对应关系表序号仿真名设备名序号仿真名设备名1d1六轴自动车床16t6六角车床2d2普通车床17t7铣床3d3立式打孔机18t8六角车床4d4无心磨床19t9工作台5d5立式钻床20t10六角车床6d6开式可倾压机21t11工作台7d7铣床22t12磨床8d8工作台23t13六角车床9d9磨床24g1磨床10d10清洗设备25g2工作台11t1数控车床26g3磨床12t2立式钻床27g4工作台13t3立式钻床28g5六角车床14t4无心磨床29g6工作台15t5车床注①1-10为锭子加工区设备，11-23为弹性管加工区设备，24.29为锭底加工区设备。图2中的1-29之间有若干个暂存区，表示加工完零件的暂时存放地点。序号31、32、33分别表示锭杆、锭底和弹性管在进入自动化立体仓库前的暂存区。序号34、35、36所指出的实体表示锭杆、锭底和弹性管在进入自动化立体仓库前装箱操作。序号37-39所代表的实体组成自动化立体仓库，分别表示的设备为传输带，两个立体货架和堆垛机。序号41-43所代表的实体为传输带，和吸收器，用来完成货架中货物的取出，根据模型设置好参数进行仿真。5仿真结果分析根据给出锭底仿真结果数据做出锭底的机床空闲时间折线图、使用时间折线图、空闲率折线图，机器使用率折线图。具体如图3、图4和图5所示。a)锭底机床的空闲率b)锭底机床的使用率图3锭底机床利用率a)弹性管机床的空闲率b)弹性管机床的使用率图4弹性管机床利用率a)锭杆机床的空闲率b)锭杆机床的使用率图5锭杆机床利用率6结论本文提出的基于Flexsim的自动仓储虚拟厂房的规划设计，是将仿真软件Flexsim充分应用到厂房的规划和设计当中，通过建模和仿真来分析和评价系统，提供系统改进决策依据，进而优化系统的一种方法。通过折线图分析，可以发现各个机器的使用率良好。当然本文提出的布局并不是最优的配置。通过对此次仿真结果的分析，在此进流程的基础上可以进一步改进系统，优化该自动仓储虚拟厂房的系统资源配置，达到了优化投资效益的目的。参考文献[1]罗振璧,朱立强.现代物流设施与规划[M].北京：机械工程出版社，2004[2]晓雪.基于Flexsim的生产线建模与仿真[J].机械工程师，2007，（6）:起止页[3]张跃刚.生产物流系统的计算机仿真应用[J].煤矿机械，2007，（7）[4]李晓雪.基于Flexsim的生产线建模与仿真[J].机械工程师，2007，（6）[5]马玉敏,樊留群,张为民等.基于仿真的车间作业计划优化设计[J].系统仿真学报，2007，（19）作者简介:余流，男，汉族，1982出生于江西南昌华南理工大学机械与汽车工程学院硕士研究生，主要从事数字制造及计算机控制研究。Email:[e-mail]联系电话:[phone]通信地址:广东省华南理工大学北校区研六宿舍323室邮编:510640