自动分拣模块在Automod中的建模与仿真分析

王 琳，李金村，吴 双，潘艳飞 ，张可义

（北京机械工业自动化研究所，北京 100120）

0 引言

自动分拣系统是一个典型的离散随机性动态系统，一般由计算机控制系统、供件系统、输送系统、分拣系统等组成。在计算机控制系统的指示下，各个系统共同完成商品的供件、输送和分拣动作。本文以某医药物流中心的分拣系统为依据，在Automod环境中进行局部建模与仿真，通过分析仿真数据，找出系统有待优化的地方，为实际应用提供理论依据。

1 仿真模型的建立

1.1 研究对象

该物流配送中心的分拣是以订单为单位的，按照订单要求，将各类药品拆零拣选完成后放入箱子中，经人工复核打包，放到输送线上，通过输送线上的条码信息识别系统从各个分拣道口分拣出，最后装车运往目的地。根据实际情况，不同订单可以从不同分拣道口分出，也可以从同一个分拣道口分出。该配送中心共设置了12个分拣道口，本文只研究其中的两个分拣道口，为简化起见，取两种货物类型（即分到同一分拣道口的为一种类型），类型Lmain由主皮带线输送，类型Lsub由分皮带线输送至主皮带，与类型Lmain混合，经过分拣系统的分拣后分别进入到各自的存储区域。系统简图如图1所示。

图1 系统简图

1.2 参数设定

根据该分拣系统的运行情况，在系统的建模过程中确定以下参数：

1）进入到分拣系统中的两种类型的货物数量由以往历史数据获得。分析近一个月的历史数据，考虑到现场人员的工作习惯（统一集中放到输送线上），得到Lmain、Lsub两种货物的运行数量大概都呈均匀分布。

2）主皮带线的速度为1m/s，分皮带线由两部分组成，第一段速度为0.65m/s，第二段加速至1m/s，两条皮带线呈30°夹角，分拣道与主皮带线也呈30°夹角，皮带线宽度为600mm。

3）从各个分拣道口分出的货物尺寸受到具体订单的影响，有的订单中大尺寸的多些，有的订单中小尺寸的多些，这会影响到各类型货物被分拣出的时间，为简化起见，经分析现场测试记录，取平均值1.2s作为各类型货物被分拣出的时间，并假设货物尺寸一致。

2 在Automod中进行建模

2.1 Automod简介

Automod是针对离散事件系统仿真的软件，可完成对制造业，仓储系统，物料处理，配送中心以及控制系统等的仿真分析、评价和优化设计。主要包括三大模块：AutoMod、Autostat和AutoView。

2.2 系统建模

在Automod仿真环境下建模步骤如下：

1）建立子系统模型，按照图1布局，在Automod环境下建立Conveyor系统，形成分拣模块的场景布置。

2）定义系统中的Load,Process,Queues,Resources等。本系统中定义两种实体Lmain和Lsub；分拣Lmain类货物和Lsub类货物的分拣机两种资源Rmain和Rsub；两个队列Qmain和Qsub；以及各自的实体属性和逻辑单元，并建立了一个变量来统计系统中总共运行的货物数量。

3）建立完上述模型后，需要在Automod中对各个过程流编写程序 语言，通过程序的运行才能做出作业流程。根据所建立的模型在SourceFile中编写驱动程序logic.m。模型的部分程序如下：

3 模型运行及仿真分析

该配送中心的工作模式是所有订单都拆零拣选打包复核完成之后统一运往分拣区，一般固定是在上午十二点和下午四点左右进行分拣工作，持续大概1个小时左右，本文只选取其中两个分拣道，设置模型的Runcontrol为1小时。模型在Automod中的运行如图2所示。

图2 系统仿真简图

模型的仿真分析：

Auotomod软件自带有仿真分析功能，模型运行的各方面的资料都可以在Report中查看到，包括货物产生的总数，各环节执行情况，分拣机的使用情况等，现取两个分拣机的使用情况为例进行说明，如图3所示。

图3 两个分拣机的使用情况

从该统计可以看出，（该统计数据是基于Lmain每5s产生一个，Lsub每6s产生一个）两个分拣机各准确分拣出720和600个货物（total），与货物产生数量一致，分拣一个货物的时间为1.2s（Av_Time），与期望时间一致，各个分拣机的利用率很低（Util），所以货物到达无需等待即可被分拣（Av_wait）。

为了提高分拣机的利用率，考虑加大该系统的产量，当产量为3600时，分拣机的使用情况如图4所示。

图4 产量为3600时的使用情况

利用率提高到0.6，同时都可正确分拣出，继续加大产量发现，当产量达到6000时，利用率达到100%

图5 产量为6000时的使用情况

再增大就会出现无法分拣的情况， 超出了系统的负荷。

通过以上的分析可知，该物流中心分拣系统的分拣效率完全可以满足当前的业务需求，考虑到该配送中心后期会增加订单业务量的情况，只要后期产量增加在一定范围之内都可以满足系统的生产要求。

4 结论

物流配送行业的快速发展，使得分拣系统的应用也越来越广泛。本文针对某医药配送中心分拣系统进行Automod的建模、分析与优化设计，通过Automod软件强大的分析功能找到了系统优化改进的地方，为后续进一步的研究奠定了基础。

[1] 李玲俐,唐振龙.AutoMod仿真软件在回收仓库分拣系统设计中的应用[J].物流管理,2013,(18):18-20.

[2] 但正刚,蔡临宁,岳秀江,等.滑块式分拣系统的仿真研究[J].制造业自动化,2006,28(4).

[3] 颜伊庆,潘丽萍.基于PLC的自动分拣系统[J].机电工程,2012,29(11):1286-1289,1317.

[4] 黄银娣,卞荣花,张骏.国内外物流系统仿真软件的应用研究[J].工业工程与管理,2010,15(3):124-128.