專利名稱：一種物流配送中心分揀線的仿真方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及物流配送中心的計(jì)算機(jī)仿真應(yīng)用領(lǐng)域，特別地，涉及一種物流配送中心分揀線的仿真方法。
背景技術(shù)：
隨著物流配送中心自動(dòng)化水平的不斷提高，物流系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜，節(jié)奏越來(lái)越快。 由于配送中心的復(fù)雜性、快節(jié)奏和柔性，物流配送中心每一次改進(jìn)，都需謹(jǐn)慎考慮。如果措施不當(dāng)，往往需要付出高昂的代價(jià)。而要想預(yù)測(cè)每一次改進(jìn)所帶來(lái)的后果，已經(jīng)是人的大腦無(wú)法勝任的工作了。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)正彌補(bǔ)了這一不足，成為物流配送中心自動(dòng)化設(shè)計(jì)的有用工具。
在我國(guó)物流配送中心的設(shè)計(jì)中，基于物流仿真系統(tǒng)，不僅能夠大大縮短配送中心的規(guī)劃設(shè)計(jì)周期，還可根據(jù)計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化。在開放的人機(jī)界面上，可以看到未來(lái)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中系統(tǒng)設(shè)備的全時(shí)空信息，看到未來(lái)的物流現(xiàn)場(chǎng)中各輸送、存儲(chǔ)設(shè)備和AGV(無(wú)人搬運(yùn)車)、穿梭車、堆垛機(jī)、輥道、補(bǔ)貨小車和各種分揀設(shè)備的工作狀態(tài)，反映系統(tǒng)中發(fā)生阻塞和瓶頸的位置和情況；還可以改變參數(shù)輸入，通過(guò)模擬對(duì)系統(tǒng)的沖擊，從而避免了在理想化狀態(tài)下系統(tǒng)設(shè)計(jì)所無(wú)法預(yù)料的各種因素，對(duì)系統(tǒng)的堵塞有著形象和直觀的再現(xiàn)。
現(xiàn)有的物流仿真系統(tǒng)已提供了物流系統(tǒng)的基本功能要素控件以及仿真要素控件， 其中，基本功能要素控件包括但不限于運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)、裝卸搬運(yùn)、包裝、流通加工、配送、信息等，仿真要素控件包括但不限于物料、運(yùn)輸單元(例如，離散運(yùn)輸工具、連續(xù)運(yùn)載工具)、加工單元(例如，工位服務(wù)臺(tái)、裝配服務(wù)臺(tái)、拆卸服務(wù)臺(tái))、倉(cāng)庫(kù)(例如，緩沖區(qū)、存儲(chǔ)區(qū))、信息流單元(例如，程序方法、全局變量、時(shí)間序列、觸發(fā)器)等。
如圖1所示是現(xiàn)有的物流配送中心的仿真方法。基于物流仿真系統(tǒng)，首先，進(jìn)行系統(tǒng)建模，即，根據(jù)物流配送中心設(shè)計(jì)要求，通過(guò)對(duì)基本功能要素參數(shù)的設(shè)置建立物流配送中心整體的模型；然后，根據(jù)整體的系統(tǒng)模型，通過(guò)對(duì)仿真要素控件設(shè)計(jì)仿真程序；最后，計(jì)算機(jī)運(yùn)行仿真程序，輸出仿真結(jié)果。當(dāng)輸出仿真結(jié)果未達(dá)到預(yù)期時(shí)，則需要對(duì)所設(shè)計(jì)的仿真程序以及整體的系統(tǒng)模型進(jìn)行重新考量、調(diào)整、修改，牽一發(fā)而動(dòng)全身，使得模型的修改十分復(fù)雜。
此外，由于在系統(tǒng)建模過(guò)程中，是通過(guò)直接逐個(gè)地使用物流仿真系統(tǒng)中提供的基本功能要素控件進(jìn)行模型的創(chuàng)建的，對(duì)于復(fù)雜的系統(tǒng)，整個(gè)建模過(guò)程龐大繁雜，并且在對(duì)相似系統(tǒng)進(jìn)行建模時(shí)，存在著大量的重復(fù)性勞動(dòng)，極大的浪費(fèi)了人力物力。另一方面，采用上述方式搭建的模型，由于直接使用了基本功能要素控件，從計(jì)算機(jī)的底層看，所搭建的模型因包含諸多基本功能要素的諸多參數(shù)，從而占用了較多的存儲(chǔ)空間，使得仿真過(guò)程中所需要的計(jì)算機(jī)內(nèi)存資源、硬件資源較大。
物流配送中心的分揀線作為物流配送中心設(shè)計(jì)中不可或缺的部分之一，通常包括補(bǔ)貨、各種分揀機(jī)的分揀、根據(jù)訂單信息進(jìn)行相應(yīng)的壓?jiǎn)我约昂蠁巍⒁蚴芟抻诎b設(shè)備數(shù)量或效率而進(jìn)行的分流、包裝設(shè)備的包裝處理等環(huán)節(jié)，由于各種分揀線在功能設(shè)計(jì)的要求的相似性較高，上述的缺陷在物流配送中心的分揀線的設(shè)計(jì)仿真中表現(xiàn)得更為明顯、突出ο發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種物流配送中心分揀線仿真方法，以降低仿真過(guò)程中占用的計(jì)算機(jī)硬件資源，減少其設(shè)計(jì)仿真過(guò)程中重復(fù)性勞動(dòng)。
本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
(待定稿后復(fù)制權(quán)利要求1的內(nèi)容)
本發(fā)明通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的物流仿真系統(tǒng)進(jìn)行二次開發(fā)，基于物流仿真系統(tǒng)中基本功能要素控件，為分揀線上常用的、在分揀線設(shè)計(jì)上需求差異較小的開箱補(bǔ)貨設(shè)備、分揀機(jī)、以及包裝裝箱設(shè)備建立模型，并封裝為模塊化對(duì)象；基于物流仿真系統(tǒng)中基本仿真要素控件對(duì)模塊化對(duì)象建立仿真程序，從用戶的操作層面上使得分揀線的建模仿真重復(fù)性勞動(dòng)得以降低，并方便修改，提高了分揀線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)效率；從計(jì)算機(jī)的內(nèi)部而言，采用模塊化設(shè)計(jì)， 使得仿真程序運(yùn)行時(shí)直接調(diào)用相關(guān)的模塊化程序包，減少了內(nèi)存資源的占用，提高了計(jì)算機(jī)運(yùn)行的效率。


圖1為現(xiàn)有的物流配送中心的仿真方法示意圖。
圖2為本發(fā)明物流配送中心分揀線的仿真方法示意圖。
圖3為配送中心分揀線模型的模塊化劃分示意圖。
圖4為基于物流仿真系統(tǒng)所提供的基本功能要素控件而建立的臥式分揀機(jī)模型示意圖。
圖5為臥式分揀機(jī)模塊化對(duì)象的圖例以及預(yù)留的接口顯示示意圖。
圖6為臥式分揀機(jī)模塊化對(duì)象的仿真程序流程圖。
圖7為開箱補(bǔ)貨模塊仿真程序的流程圖。
圖8為包裝裝箱模塊仿真程序的流程圖。
圖9為基于輸送線上的分揀仿真流程圖。
圖10為基于輸送線上的壓?jiǎn)畏抡媪鞒虉D。
圖11中為壓?jiǎn)慰刂七^(guò)程的示意圖。
圖12為基于輸送線上的合單仿真流程圖。
圖13為基于輸送線上的分流仿真流程圖。
圖14為煙草配送中心分揀線包括了開箱補(bǔ)貨模塊、臥式分揀機(jī)、立式分揀機(jī)、包裝裝箱模塊，以及由三條子線構(gòu)成的輸送線示意圖。
具體實(shí)施方式
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
本發(fā)明將物流配送中心物流系統(tǒng)根據(jù)功能等因素進(jìn)行分解，形成細(xì)化的作業(yè)流程，然后根據(jù)各個(gè)流程的目的、功能以及它們之間相互的關(guān)系，將相似功能的模塊進(jìn)行合并，所形成的各分流程就成為了具有特定功能的子模塊，在運(yùn)作上具有相對(duì)獨(dú)立性，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)作規(guī)則進(jìn)行無(wú)縫整合以構(gòu)建整體物流流程。
參見圖2所示，圖2為本發(fā)明物流配送中心分揀線的仿真方法示意圖。本發(fā)明基于物流仿真系統(tǒng)中基本功能要素控件，將為分揀線上常用的、在分揀線設(shè)計(jì)上需求差異較小的開箱補(bǔ)貨設(shè)備、分揀機(jī)、以及包裝裝箱設(shè)備中的任意一設(shè)備分別建立模型；作為較佳的一種實(shí)施方式，可為開箱補(bǔ)貨設(shè)備、分揀機(jī)、以及包裝裝箱設(shè)備都分別建立模型；
針對(duì)所建立的模型，將其分別封裝為模塊化對(duì)象，并存儲(chǔ)于物流仿真系統(tǒng)中，以方便在建立分揀線整體的模型時(shí)直接調(diào)用；考慮到同種類型設(shè)備之間的差異，在進(jìn)行模塊化封裝時(shí)預(yù)留有可進(jìn)行參數(shù)設(shè)置的接口，各設(shè)備接口參數(shù)與其設(shè)備功能屬性相匹配；
基于物流仿真系統(tǒng)中仿真要素控件，分別為模塊化對(duì)象創(chuàng)建與其功能屬性相匹配的仿真程序，使得所述模塊化對(duì)象的仿真程序運(yùn)行時(shí)模擬輸出該模塊化對(duì)象的工作狀況；
根據(jù)待仿真分揀線的設(shè)計(jì)需求，調(diào)用上述存儲(chǔ)于物流仿真系統(tǒng)中所需的模塊化對(duì)象，將所調(diào)用模塊化對(duì)象結(jié)合輸送線建立整體模型，并基于物流仿真系統(tǒng)中仿真要素控件， 按照分揀順序?yàn)樵撜w模型建立整體模型仿真程序，其中，所述整體模型仿真程序?qū)⑺瞿K化對(duì)象的仿真程序作為模塊化對(duì)象調(diào)用。
運(yùn)行仿真程序；當(dāng)仿真的結(jié)果不正確時(shí)，則可通過(guò)修改各模塊化對(duì)象的接口參數(shù)、 或者調(diào)整除模塊化對(duì)象以外的模型，修正仿真程序。
下面以面向煙草物流配送中心分揀線的仿真為例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。
通過(guò)對(duì)大量煙草配送中心的實(shí)際作業(yè)流程進(jìn)行分析，對(duì)配送中心分揀線模型的模塊化劃分如下圖3所示，其包括了 開箱補(bǔ)貨模塊、通道式分揀機(jī)、臥式分揀機(jī)、立式分揀機(jī)、包裝裝箱模塊，其中，通道式分揀機(jī)、臥式分揀機(jī)、立式分揀機(jī)可根據(jù)分揀線的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行選擇、組合。所述模塊以及分揀機(jī)的模型可基于物流仿真系統(tǒng)所提供的基本功能要素進(jìn)行創(chuàng)建，然后對(duì)創(chuàng)建后的模型進(jìn)行封裝，并預(yù)留標(biāo)準(zhǔn)化接口。例如，開箱補(bǔ)貨模塊預(yù)留的標(biāo)準(zhǔn)化接口包括補(bǔ)貨時(shí)間、每箱件煙包含條煙數(shù)量；分揀機(jī)預(yù)留的標(biāo)準(zhǔn)化接口包括打煙速度、煙倉(cāng)數(shù)量、煙倉(cāng)容量；包裝裝箱模塊預(yù)留的標(biāo)準(zhǔn)化接口包括包裝時(shí)間、每包最大條煙數(shù)量。
在完成模型的搭建后，可基于物流仿真系統(tǒng)所提供的仿真要素設(shè)計(jì)仿真程序，使得運(yùn)行上述模型模塊對(duì)應(yīng)的仿真程序時(shí)上述模塊和分揀機(jī)完成相應(yīng)的仿真功能。當(dāng)需要對(duì)配送中心進(jìn)行仿真分析時(shí)，使用這些具有標(biāo)準(zhǔn)化接口的模塊進(jìn)行模型拼接，進(jìn)而高效完成整體分揀線模型的搭建。
以臥式分揀機(jī)為例，說(shuō)明其基于物流仿真系統(tǒng)所提供的基本功能要素進(jìn)行創(chuàng)建過(guò)程。如圖4所示，基于物流仿真系統(tǒng)所提供的基本功能要素緩存(buffer)、分流對(duì)象 (flowcontrol)以及煙倉(cāng)，按照?qǐng)D4中所示的模型進(jìn)行搭建，將搭建后的模型封裝為臥式分揀機(jī)對(duì)象，并以圖例的方式顯示(如圖5中左側(cè)的圖例)，以方便使用。在該模塊化對(duì)象中， 將打煙速度、分揀機(jī)所包含的煙倉(cāng)數(shù)量、各煙倉(cāng)容量、名稱預(yù)留為標(biāo)準(zhǔn)化接口，以方便進(jìn)行修改和定義。例如，如圖5所示，提供一用戶對(duì)象框供用戶設(shè)置各煙倉(cāng)名稱。由于將基本功能要素所形成的模型封裝為對(duì)象，通過(guò)對(duì)該對(duì)象的應(yīng)用、操作能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)象屬性的繼承、復(fù)制，相對(duì)于現(xiàn)有的直接逐一地使用物流仿真系統(tǒng)中提供的基本功能要素控件進(jìn)行模型的搭建，大大提高了建模的效率，減少了工作量。
同時(shí)，基于物流仿真系統(tǒng)所提供的仿真要素控件程序方法(method)、煙倉(cāng)對(duì)照表，進(jìn)行仿真程序的設(shè)計(jì)，使得臥式分揀機(jī)在運(yùn)行仿真程序時(shí)完成如下功能將來(lái)自目的煙倉(cāng)的條煙移動(dòng)到輸送線對(duì)應(yīng)的虛擬托盤中。所述仿真程序的流程圖如圖6所示，說(shuō)明如下
當(dāng)條煙到達(dá)時(shí)，讀取條煙上的品規(guī)屬性，根據(jù)煙倉(cāng)對(duì)照表中品規(guī)與目的煙倉(cāng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，查詢得到條煙所對(duì)應(yīng)的目的煙倉(cāng)，將條煙送往目的煙倉(cāng)對(duì)應(yīng)的入口處
條煙進(jìn)入目的煙倉(cāng)；
當(dāng)目的煙倉(cāng)到達(dá)出煙時(shí)刻時(shí)，目的煙倉(cāng)中最下面一條煙移動(dòng)到輸送線的虛擬托盤中，目的煙倉(cāng)中其他條煙依次向下移動(dòng)一個(gè)位置，從而仿真實(shí)現(xiàn)了分揀功能。
盡管以上僅給出了臥式分揀機(jī)的模型創(chuàng)建方法以及其仿真程序設(shè)計(jì)，對(duì)于通道式分揀機(jī)以及立式分揀機(jī)創(chuàng)建的方法相同，不同之處僅在于具體參數(shù)及控制程序的出煙策略。例如，臥式分揀機(jī)煙倉(cāng)容量為75，立式分揀機(jī)煙倉(cāng)容量為30，通道機(jī)煙倉(cāng)容量為200 ； 臥式分揀機(jī)和立式分揀機(jī)的出煙策略都是一次出1條煙，通道式分揀機(jī)的出煙策略是一次出1 5條煙。
類似于臥式分揀機(jī)對(duì)象的創(chuàng)建，分揀線上開箱補(bǔ)貨模塊、包裝裝箱模塊的創(chuàng)建也是如此。以下對(duì)封裝后的開箱補(bǔ)貨模塊、包裝裝箱模塊仿真程序的功能分別進(jìn)行描述。
如圖7所示為開箱補(bǔ)貨模塊仿真程序的流程圖。當(dāng)初始件煙到達(dá)時(shí)，生成若干個(gè) (通常，1件煙中有50條條煙)新的件煙，并賦予與初始件煙相同的屬性，例如，品規(guī)、目的煙倉(cāng)等，以實(shí)現(xiàn)仿真開箱“1件變?nèi)舾蓷l”的功能；將上述件煙的類型屬性修改為條煙，以使得后續(xù)以條煙為單位進(jìn)行分揀；接著，根據(jù)讀取的條煙屬性，判斷條煙所對(duì)應(yīng)的目的煙倉(cāng)， 將條煙送往其目的煙倉(cāng)的入口處。通過(guò)為開箱補(bǔ)貨模塊仿真程序，使得開箱補(bǔ)貨模塊在運(yùn)行仿真程序時(shí)完成如下功能將輸入的件煙開箱變?yōu)闂l煙后，輸送到對(duì)應(yīng)的目的煙倉(cāng)中，從而實(shí)現(xiàn)了補(bǔ)貨的功能。
如圖8所示為包裝裝箱模塊仿真程序的流程圖。當(dāng)對(duì)應(yīng)某一訂單的條煙到達(dá)時(shí)， 從訂單信息表中獲得該訂單最終待包裝的條煙數(shù)量，根據(jù)這個(gè)條煙數(shù)量計(jì)算該訂單最后應(yīng)被包裝的數(shù)量，同時(shí)開始計(jì)數(shù)，以25條/包為例，將計(jì)數(shù)不能被25整除的條煙對(duì)應(yīng)的屬性刪除，將計(jì)數(shù)能被25整除的條煙移入包裝機(jī)，經(jīng)過(guò)一定包裝時(shí)間后將能被25整除的條煙對(duì)應(yīng)的屬性由條煙改為包煙，包煙離開包裝機(jī)，直到包裝最后一個(gè)包開始，將不能被25整除的剩余條煙對(duì)應(yīng)的屬性刪除，將最后一條條煙對(duì)應(yīng)的屬性由條煙改為包煙后，移入包裝機(jī)， 進(jìn)過(guò)一定時(shí)間后完成最后一包煙的包裝，包煙離開包裝機(jī)，實(shí)現(xiàn)該執(zhí)行訂單的包裝功能。上述訂單信息表中記錄了分揀線上的每個(gè)訂單，包括訂單號(hào)、訂單中的條煙品規(guī)及數(shù)量。通過(guò)包裝裝箱模塊仿真程序，使得包裝裝箱模塊在運(yùn)行仿真程序時(shí)完成如下功能將對(duì)應(yīng)訂單的條煙按照預(yù)定數(shù)量包裝為包煙，從而模擬自動(dòng)裹膜機(jī)或者裝箱機(jī)等條煙包裝設(shè)備。
根據(jù)實(shí)際煙草配送中心，分揀線通常還包括基于輸送線上的分揀、壓?jiǎn)?、合單、分流環(huán)節(jié)。針對(duì)上述環(huán)節(jié)，本發(fā)明分別設(shè)計(jì)了相應(yīng)的仿真程序，這些仿真程序在搭建好配送中心模型后能夠被調(diào)用、運(yùn)行，以直觀地仿真分揀線的工作狀況。以下分別對(duì)分揀、壓?jiǎn)?、合單、分流仿真程序進(jìn)行說(shuō)明。
如圖9所示，圖9中示出了基于輸送線上的分揀仿真流程圖。通過(guò)該流程，在運(yùn)行仿真程序時(shí)完成如下功能按照虛擬托盤上的訂單信息將分揀機(jī)中的條煙移動(dòng)到輸送線的虛擬托盤上。具體流程說(shuō)明如下
與實(shí)際分揀不同，輸送線的分揀入口處生成虛擬托盤，并根據(jù)訂單信息標(biāo)記虛擬托盤應(yīng)裝載條煙的目的煙倉(cāng)名稱，每個(gè)虛擬托盤大小與實(shí)際系統(tǒng)相同，即，虛擬托盤的長(zhǎng)度為350mm，寬度為輸送線的寬度，例如，當(dāng)輸送線為皮帶時(shí)，則寬度為皮帶的寬度；
每個(gè)輸送線對(duì)應(yīng)的煙倉(cāng)出煙口處都設(shè)有傳感器，當(dāng)虛擬托盤經(jīng)過(guò)輸送線上的傳感器時(shí)，則判斷虛擬托盤上標(biāo)記的目的煙倉(cāng)名稱是否為該傳感器對(duì)應(yīng)的煙倉(cāng)；
如果是對(duì)應(yīng)煙倉(cāng)，則將該煙倉(cāng)中的一條煙移動(dòng)到這個(gè)虛擬托盤上；如果此時(shí)對(duì)應(yīng)煙倉(cāng)中沒有條煙，則停止輸送線，直到開箱補(bǔ)貨模塊為該煙倉(cāng)補(bǔ)貨后，將對(duì)應(yīng)條煙移動(dòng)到虛擬托盤上后，再啟動(dòng)輸送線；
如果不是對(duì)應(yīng)煙倉(cāng)，虛擬托盤繼續(xù)移動(dòng)，直到觸發(fā)與目的煙倉(cāng)名稱相應(yīng)的煙倉(cāng)傳感器為止。
如圖10所示，圖10中示出了基于輸送線上的壓?jiǎn)畏抡媪鞒虉D。通過(guò)該流程，在運(yùn)行仿真程序時(shí)完成如下功能將輸送線上分離的多條條煙壓縮在一起，把屬于同一訂單的條煙之間的空隙壓縮掉。為更好地說(shuō)明壓?jiǎn)蔚墓ぷ髟?，以下結(jié)合圖11中所示的壓?jiǎn)慰刂七^(guò)程的示意圖說(shuō)明。
在實(shí)際的應(yīng)用中，壓?jiǎn)问前凑諘r(shí)間來(lái)控制壓?jiǎn)翁幫７牌鞯拈_啟，在仿真模型中壓?jiǎn)蔚膶?shí)現(xiàn)也是通過(guò)時(shí)間來(lái)控制壓?jiǎn)翁幫７牌鞯拈_啟。如圖中11所示，當(dāng)訂單中的最后一條條煙(圖中主線皮帶上有陰影小矩形塊)從分揀機(jī)的煙倉(cāng)出口處中打出的tl時(shí)刻，啟動(dòng)計(jì)時(shí)，經(jīng)歷時(shí)間ΔΤ后到t3時(shí)刻，如果此時(shí)輸送線輸送方向的前方空閑，即表明前方輸送線上無(wú)條煙，則開啟在輸送線右側(cè)端頭的停放器(圖11中未示出)，如果此時(shí)輸送線輸送方向的前方仍然被上一個(gè)訂單占用，則會(huì)等到所述上一個(gè)訂單離開輸送線后再開啟停放器。當(dāng)該訂單的最后一條條煙經(jīng)過(guò)停放器時(shí)，則關(guān)閉停放器，(前面打開了停放器，何時(shí)關(guān)閉？)這樣系統(tǒng)就實(shí)現(xiàn)壓?jiǎn)喂δ?。其中?T的計(jì)算公式如下
Δ T = t3-t! = (L1-L3) /ν
其中
Ll 訂單中最后一條煙出煙倉(cāng)時(shí)到停放器的距離；
L3 壓?jiǎn)魏笞詈笠粭l煙到停放器的距離；
L3 = 0. 9η (η為訂單中條煙數(shù)量)
ν 為輸送線速度；
在實(shí)際系統(tǒng)中，由于各訂單最后一條煙隨著煙倉(cāng)的不同而使得其的出煙位置不固定，從而造成L1的大小不固定。為簡(jiǎn)化計(jì)算，本發(fā)明在輸送線輸送方向上最前端的煙倉(cāng)的出煙位置處，如圖11中所示添加一觸發(fā)器。當(dāng)訂單中的最后一條卷煙到達(dá)觸發(fā)器位置的t2 時(shí)刻，啟動(dòng)計(jì)時(shí)，經(jīng)歷時(shí)間ΔΤ'后到t3時(shí)刻，如果此時(shí)輸送線輸送方向的前方空閑，即表明前方輸送線上無(wú)條煙，則開啟在輸送線右側(cè)端頭的停放器(圖11中未示出)，如果此時(shí)輸送線輸送方向的前方仍然被上一個(gè)訂單占用，則會(huì)等到所述上一個(gè)訂單離開輸送線后再開啟停放器。其中ΔΤ'的計(jì)算公式如下
Δ T ‘ = t3-t2 = (L2-L3) /ν
其中
L2 訂單中最后一條煙到達(dá)觸發(fā)器時(shí)到停放器的距離；
這樣，在同一輸送線上，L2為一個(gè)固定長(zhǎng)度，簡(jiǎn)化了計(jì)算和控制難度的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了壓?jiǎn)喂δ堋?br> 具體流程說(shuō)明如下
當(dāng)訂單中的最后一條卷煙到達(dá)觸發(fā)器位置，記錄當(dāng)前的時(shí)刻t2 ；
經(jīng)歷ΔΤ'時(shí)間后，判斷輸送線輸送方向的前方緩存段是否為空，如果是，則打開停放器，否則暫停輸送線，并等待，直至輸送線輸送方向的前方緩存段為空；
當(dāng)該訂單的最后一條條煙經(jīng)過(guò)停放器時(shí)，則關(guān)閉停放器，完成壓?jiǎn)巍?br> 如圖12所示，圖12中示出了基于輸送線上的合單仿真流程圖。通過(guò)該流程，在運(yùn)行仿真程序時(shí)完成如下功能將分散在不同輸送子線上、屬于同一訂單的條煙合并在一起。 下面以合單兩條輸送子線上的訂單為例進(jìn)行說(shuō)明，具體流程說(shuō)明如下
當(dāng)訂單條煙到達(dá)合單位置時(shí)，使用兩個(gè)全局變量分別記錄要進(jìn)行合單操作的兩條輸送子線上的訂單號(hào)；
比較這兩個(gè)全局變量，S卩，比較這兩個(gè)訂單號(hào)，對(duì)于較小的訂單號(hào)的子線條煙首先放行，即，打開較小的訂單號(hào)條煙所在的輸送子線前端的停放器；
當(dāng)兩條輸送子線上訂單號(hào)相同時(shí)，則進(jìn)一步對(duì)比兩條輸送子線上訂單條煙哪個(gè)先到達(dá)緩存段出口，就優(yōu)先放行哪條輸送子線上的訂單條煙，先放行的輸送子線上的訂單條煙走完后立刻放行另一條輸送子線上的訂單條煙，從而實(shí)現(xiàn)合單功能。
由于配送中心分揀線包裝機(jī)效率的限制，通常會(huì)配置多個(gè)包裝機(jī)；并且，條煙按照訂單合單后，需要進(jìn)入打碼段，經(jīng)由打碼段后再進(jìn)入包裝機(jī)，由于打碼段不允許條煙停留， 從而條煙進(jìn)入打碼段之前要先判斷打碼后去往的目的包裝機(jī)，以及包裝機(jī)前的緩存區(qū)是否有足夠的空位存放該訂單的所有條煙，如圖13所示，圖13中示出了基于輸送線上的分流仿真流程圖。通過(guò)該流程，在運(yùn)行仿真程序時(shí)完成如下功能將條煙以訂單為單位基本均勻地分配到多個(gè)包裝機(jī)上。以兩臺(tái)包裝機(jī)為例，具體流程說(shuō)明如下
訂單條煙進(jìn)入打碼段前，首先計(jì)算兩臺(tái)包裝機(jī)前緩存區(qū)上的空位能夠存放的條煙數(shù)目，然后與當(dāng)前訂單信息中的條煙數(shù)目進(jìn)行比較；
如果第一包裝機(jī)前的緩存區(qū)空位可以存放下當(dāng)前訂單，則放行當(dāng)前訂單條煙，并標(biāo)記該訂單條煙經(jīng)過(guò)打碼后的目的包裝機(jī)為第一包裝機(jī)；如果第二包裝機(jī)前的緩存區(qū)空位可以存放下當(dāng)前訂單，則放行當(dāng)前訂單條煙，并標(biāo)記該訂單條煙經(jīng)過(guò)打碼后的目的包裝機(jī)為第二包裝機(jī)；
如果兩臺(tái)包裝機(jī)前的緩存區(qū)空位都可以存放下當(dāng)前訂單條煙，則放行當(dāng)前訂單條煙，并標(biāo)記該訂單條煙經(jīng)過(guò)打碼后的目的包裝機(jī)為默認(rèn)包裝機(jī)；
如果兩臺(tái)包裝機(jī)前的緩存區(qū)空位都無(wú)法存放下當(dāng)前訂單條煙，則不放行當(dāng)前訂單條煙，進(jìn)行等待，直到任一臺(tái)包裝機(jī)前的緩存區(qū)空位能夠存放下當(dāng)前訂單條煙后，再放行當(dāng)前訂單條煙，并標(biāo)記該訂單條煙經(jīng)過(guò)打碼后的目的包裝機(jī)為所述包裝機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)打碼段前的分流功能。
以下以一基本的分揀線為例，說(shuō)明應(yīng)用本發(fā)明后仿真分揀線的工作過(guò)程。如圖14 所示，煙草配送中心分揀線包括了開箱補(bǔ)貨模塊、臥式分揀機(jī)、立式分揀機(jī)、包裝裝箱模塊 (圖中未顯示)，以及由三條子線構(gòu)成的輸送線。其中，輸送線為皮帶傳送，在皮帶的右側(cè)端頭都有停放器(圖中未顯示)，皮帶上的線條表示傳感器；開箱補(bǔ)貨模塊、臥式分揀機(jī)、立式分揀機(jī)、包裝裝箱模塊均以封裝后的標(biāo)準(zhǔn)模塊直接創(chuàng)建；由于不同分揀線的輸送線差異較大，通常不對(duì)輸送線進(jìn)行模塊化的設(shè)計(jì)。在搭建好整體的分揀線后，當(dāng)分揀線對(duì)應(yīng)的仿真程序運(yùn)行時(shí)，便可直觀地反映出香煙從供貨到按照訂單進(jìn)行包裝的分揀過(guò)程來(lái)自外部的件煙經(jīng)過(guò)開箱補(bǔ)貨設(shè)備后，變?yōu)榉至⒌臈l煙，按照品規(guī)送到目的煙倉(cāng)中；臥式分揀機(jī)和立式分揀機(jī)將來(lái)自目的煙倉(cāng)的條煙按照虛擬托盤上的信息移動(dòng)到相應(yīng)的虛擬托盤中；通過(guò)子線皮帶的傳送，虛擬托盤中條煙按照皮帶的輸送方向移動(dòng)；當(dāng)?shù)竭_(dá)壓?jiǎn)挝恢脮r(shí)，根據(jù)訂單信息將同一訂單條煙之間的空隙壓縮掉；當(dāng)?shù)竭_(dá)合單位置時(shí)，根據(jù)訂單信息將分散在3個(gè)子線上同一訂單的條煙合并在一起；當(dāng)條煙達(dá)到打碼段位置時(shí)，將以訂單條煙為單位進(jìn)行分流； 最后，包裝機(jī)將訂單中的所有條煙包裝后輸出。
本申請(qǐng)通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的仿真系統(tǒng)進(jìn)行二次開發(fā)，將分揀線中常用的開箱補(bǔ)貨、各類分揀機(jī)、包裝裝箱進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，使得計(jì)算機(jī)在處理上述模塊化的對(duì)象時(shí)，將其以整體模塊為基本處理對(duì)象，相對(duì)于現(xiàn)有的仿真系統(tǒng)，從計(jì)算機(jī)底層看，在運(yùn)行時(shí)更易于調(diào)用，所占用計(jì)算機(jī)內(nèi)存更少，節(jié)省了計(jì)算機(jī)運(yùn)行時(shí)所耗費(fèi)的硬件資源，并且，使得分揀線的建模能夠有效的減少重復(fù)勞動(dòng)，加快建模速度，提高建模效率，從而進(jìn)一步地規(guī)避物流配送中心系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的風(fēng)險(xiǎn)，規(guī)避系統(tǒng)實(shí)施過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題，避免由此影響工程進(jìn)度和工程質(zhì)量、增加施工成本、降低工程施工效率。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種物流配送中心分揀線的仿真方法，應(yīng)用于物流仿真系統(tǒng)中，其特征在于，A、基于物流仿真系統(tǒng)中基本功能要素控件，至少為分揀線上其中任一開箱補(bǔ)貨設(shè)備、 分揀機(jī)、以及包裝裝箱設(shè)備分別建立模型；B、將所建立的模型封裝為模塊化對(duì)象，存儲(chǔ)于物流仿真系統(tǒng)中，并預(yù)留與設(shè)備功能屬性相匹配的可配置接口參數(shù)；C、基于物流仿真系統(tǒng)中仿真要素控件，分別為模塊化對(duì)象創(chuàng)建與其功能屬性相匹配的仿真程序，使得所述模塊化對(duì)象的仿真程序運(yùn)行時(shí)模擬輸出該模塊化對(duì)象的工作狀況；D、根據(jù)待仿真分揀線，調(diào)用上述存儲(chǔ)于物流仿真系統(tǒng)中所需的模塊化對(duì)象，將所調(diào)用模塊化對(duì)象、以及輸送線按照待仿真分揀線建立整體模型，并基于物流仿真系統(tǒng)中仿真要素控件，按照分揀順序，為該整體模型建立整體模型仿真程序，其中，所述整體模型仿真程序?qū)⑺瞿K化對(duì)象的仿真程序作為模塊化對(duì)象調(diào)用；當(dāng)整體模型仿真程序運(yùn)行時(shí)模擬輸出待仿真分揀線整體工作狀況。
2.如權(quán)利要求1所述的仿真方法，其特征在于，為所述開箱補(bǔ)貨設(shè)備建立的模塊化對(duì)象為開箱補(bǔ)貨模塊；所述可配置接口參數(shù)包括，補(bǔ)充物料的時(shí)間、以及物料的數(shù)量；所述開箱補(bǔ)貨模塊的仿真程序?qū)崿F(xiàn)將輸入的物料輸送到該物料對(duì)應(yīng)的目的分揀區(qū)中的功能。
3.如權(quán)利要求2所述的仿真方法，其特征在于，所述開箱補(bǔ)貨模塊的仿真程序?qū)崿F(xiàn)將輸入的物料輸送到該物料對(duì)應(yīng)的目的分揀區(qū)中的功能，包括以下步驟根據(jù)讀取的物料屬性判斷物料所對(duì)應(yīng)的目的分揀區(qū)，將物料送往其目的分揀區(qū)的入口處。
4.如權(quán)利要求2所述的仿真方法，其特征在于，所述物料為卷煙，所述開箱補(bǔ)貨模塊的仿真程序?qū)崿F(xiàn)將輸入的物料輸送到該物料對(duì)應(yīng)的目的分揀區(qū)中的功能，包括以下步驟當(dāng)初始件煙到達(dá)時(shí)，生成預(yù)設(shè)數(shù)量的新件煙，并賦予新件煙與初始件煙相同的屬性；將所有件煙的類型屬性修改為條煙；根據(jù)讀取的各條煙品規(guī)屬性，判斷各條煙所對(duì)應(yīng)的目的煙倉(cāng)，將條煙送往其目的煙倉(cāng)的入口處。
5.如權(quán)利要求1所述的仿真方法，其特征在于，為所述分揀機(jī)建立的模塊化對(duì)象為分揀機(jī)模塊，所述可配置接口參數(shù)包括，打物料的速度、分揀機(jī)分揀倉(cāng)數(shù)量以及分揀倉(cāng)的容量；所述分揀機(jī)模塊的仿真程序?qū)崿F(xiàn)將來(lái)自目的分揀倉(cāng)中物料移動(dòng)到輸送線對(duì)應(yīng)的虛擬托盤中的功能。
6.如權(quán)利要求5所述的仿真方法，其特征在于，所述分揀機(jī)模塊的仿真程序?qū)崿F(xiàn)將來(lái)自目的分揀倉(cāng)中物料移動(dòng)到輸送線對(duì)應(yīng)的虛擬托盤中的功能，包括以下步驟當(dāng)物料到達(dá)時(shí)，讀取物料上的屬性，根據(jù)物料屬性與目的分揀倉(cāng)中的對(duì)應(yīng)關(guān)系，查詢得到物料所對(duì)應(yīng)的目的分揀倉(cāng)，將物料送往目的分揀倉(cāng)對(duì)應(yīng)的入口處；物料進(jìn)入目的分揀倉(cāng)緩存；當(dāng)目的分揀倉(cāng)到達(dá)輸出物料時(shí)刻時(shí)，目的分揀倉(cāng)中最接近該分揀倉(cāng)出口的一物料移動(dòng)到輸送線上的虛擬托盤中，目的分揀倉(cāng)中的其他物料依次向該分揀倉(cāng)出口方向移動(dòng)一個(gè)位置。
7.如權(quán)利要求6所述的仿真方法，其特征在于，所述分揀機(jī)為通道式分揀機(jī)，或者臥式分揀機(jī)，或者立式分揀機(jī)，為所述分揀機(jī)建立的模塊化對(duì)象為通道式分揀機(jī)模塊，或者臥式分揀機(jī)模塊，或者立式分揀機(jī)模塊。
8.如權(quán)利要求1所述的仿真方法，其特征在于，為所述包裝裝箱設(shè)備建立的模塊化對(duì)象為包裝裝箱模塊，所述可配置接口參數(shù)包括，包裝時(shí)間、每包最大物料數(shù)量；所述包裝裝箱模塊的仿真程序?qū)崿F(xiàn)將對(duì)應(yīng)訂單的物料按照預(yù)定數(shù)量包裝的功能。
9.如權(quán)利要求8所述的仿真方法，其特征在于，所述包裝裝箱模塊的仿真程序?qū)崿F(xiàn)將對(duì)應(yīng)訂單的物料按照預(yù)定數(shù)量包裝的功能，包括以下步驟當(dāng)對(duì)應(yīng)某一訂單的物料到達(dá)時(shí)，從訂單信息表中獲得該訂單最終待包裝的物料數(shù)量， 根據(jù)該物料數(shù)量和設(shè)置的單位包裝數(shù)量，計(jì)算該訂單的物料應(yīng)被包裝的數(shù)量； 對(duì)待包裝的物料開始計(jì)數(shù)；判斷是否為當(dāng)前訂單的最后一包，如果不是，則將計(jì)數(shù)不能被單位包裝數(shù)量整除的物料對(duì)應(yīng)的屬性刪除，將計(jì)數(shù)能被單位包裝數(shù)量整除的物料移入包裝機(jī)；經(jīng)過(guò)包裝時(shí)間后，將能被單位包裝數(shù)量整除的物料對(duì)應(yīng)的屬性改為包料，包料離開包裝機(jī)；如果是當(dāng)前訂單的最后一包，則判斷是否為當(dāng)前訂單的最后一物料，如果不是，則刪除該物料的屬性，如果是，則將當(dāng)前訂單的最后一物料移入包裝機(jī)；經(jīng)過(guò)包裝時(shí)間后，將該物料對(duì)應(yīng)的屬性改為包料，包料離開包裝機(jī)。
10.如權(quán)利要求1所述的仿真方法，其特征在于，所述分揀順序依次為補(bǔ)充物料、分揀機(jī)分揀、基于輸送線上的分揀、壓?jiǎn)?、合單、分流、以及包裝機(jī)包裝，其中，基于輸送線上的分揀仿真程序?qū)崿F(xiàn)按照虛擬托盤上的訂單信息將分揀機(jī)中的物料移動(dòng)到輸送線的虛擬托盤上的功能；基于輸送線的壓?jiǎn)畏抡娉绦驅(qū)崿F(xiàn)將輸送線上分離的物料壓縮在一起、把屬于同一訂單的物料之間的空隙予以壓縮的功能；基于輸送線的合單仿真程序?qū)崿F(xiàn)將分散在不同輸送子線上、屬于同一訂單的物料合并在一起的功能；基于輸送線的分流仿真程序?qū)崿F(xiàn)將物料以訂單為單位均勻地分配到兩臺(tái)以上包裝機(jī)上的功能。
11.如權(quán)利要求10所述的仿真方法，其特征在于，所述基于輸送線上的分揀仿真程序?qū)崿F(xiàn)按照虛擬托盤上的訂單信息將分揀機(jī)中的物料移動(dòng)到輸送線的虛擬托盤上的功能，包括在輸送線的分揀入口處生成虛擬托盤，每個(gè)虛擬托盤大小根據(jù)待仿真分揀線的要求設(shè)置，并根據(jù)訂單信息標(biāo)記虛擬托盤應(yīng)裝載物料的目的分揀倉(cāng)名稱；每個(gè)輸送線對(duì)應(yīng)的目的分揀倉(cāng)出口處都設(shè)有傳感器，當(dāng)虛擬托盤經(jīng)過(guò)輸送線上的傳感器時(shí)，則判斷虛擬托盤上標(biāo)記的分揀倉(cāng)名稱是否為該傳感器對(duì)應(yīng)的目的分揀倉(cāng)；如果是對(duì)應(yīng)的分揀倉(cāng)，則將該分揀倉(cāng)中的一物料移動(dòng)到該虛擬托盤上；如果此時(shí)對(duì)應(yīng)分揀倉(cāng)中沒有物料，則停止輸送線，直到開箱補(bǔ)貨模塊為該目的分揀倉(cāng)補(bǔ)貨、且將對(duì)應(yīng)物料移動(dòng)到虛擬托盤上后，再啟動(dòng)輸送線；如果不是對(duì)應(yīng)的分揀倉(cāng)，則虛擬托盤繼續(xù)移動(dòng)，直到觸發(fā)與虛擬托盤上標(biāo)記的分揀倉(cāng)名稱相應(yīng)的分揀倉(cāng)傳感器為止。
12.如權(quán)利要求10所述的仿真方法，其特征在于，所述基于輸送線的壓?jiǎn)畏抡娉绦驅(qū)崿F(xiàn)將輸送線上分離的物料壓縮在一起、把屬于同一訂單的物料之間的空隙予以壓縮的功能；包括在輸送線輸送方向上最前端的目的分揀倉(cāng)的出口處，設(shè)置一觸發(fā)器；當(dāng)訂單中的最后一物料到達(dá)觸發(fā)器位置時(shí)，記錄當(dāng)前的時(shí)刻t2 ； 經(jīng)歷AV時(shí)間后，判斷輸送線輸送方向的前方緩存段是否為空，如果是，則打開停放器，否則暫停輸送線，并等待，直至輸送線輸送方向的前方緩存段為空； 當(dāng)最后一物料通過(guò)停放器時(shí)，則關(guān)閉停放器； 其中，ΔΤ'的計(jì)算公式為 Δ T' = t3-t2 = (L2-L3) /ν ；L2 訂單中最后一物料到達(dá)觸發(fā)器時(shí)到停放器的距離； L3 壓?jiǎn)魏笞詈笠晃锪系酵７牌鞯木嚯x； ν 為輸送線的運(yùn)行速度。
13.如權(quán)利要求10所述的仿真方法，其特征在于，所述基于輸送線的合單仿真程序?qū)崿F(xiàn)將分散在不同輸送子線上、屬于同一訂單的物料合并在一起的功能；包括當(dāng)訂單物料到達(dá)合單位置時(shí)，使用η個(gè)全局變量分別記錄要進(jìn)行合單操作的η條輸送子線上的訂單號(hào)；其中，全局變量與要進(jìn)行合單操作的輸送子線上的訂單號(hào)一一對(duì)應(yīng)；比較所述η個(gè)全局變量，按照全局變量記錄的訂單號(hào)從小到大的順序依次開啟訂單號(hào)物料所在的輸送子線前端的停放器；當(dāng)全局變量記錄的訂單號(hào)相同時(shí)，則進(jìn)一步對(duì)比所述全局變量記錄的訂單號(hào)對(duì)應(yīng)的輸送子線上訂單物料哪個(gè)先到達(dá)緩存段出口，按照到達(dá)緩存段出口的先后次序放行各輸送子線上的訂單物料，且待先放行的輸送子線上的訂單物料走完后，再放行下一條輸送子線上的訂單物料。
14.如權(quán)利要求10所述的仿真方法，其特征在于，所述基于輸送線的分流仿真程序?qū)崿F(xiàn)將物料以訂單為單位均勻地分配到兩臺(tái)以上包裝機(jī)上的功能，包括訂單物料進(jìn)入打碼段前，首先計(jì)算各臺(tái)包裝機(jī)前緩存區(qū)上的空位能夠存放的存放數(shù)目，然后逐一與當(dāng)前訂單信息中的物料數(shù)目進(jìn)行比較；如果有任意一臺(tái)包裝機(jī)前緩存區(qū)上的空位能夠存放下當(dāng)前訂單，則放行當(dāng)前訂單物料，并標(biāo)記該訂單物料經(jīng)過(guò)打碼后的目的包裝機(jī)為所述包裝機(jī)前緩存區(qū)上的空位能夠存放下該訂單的包裝機(jī)；如果所有包裝機(jī)前的緩存區(qū)空位都可以存放下當(dāng)前訂單條煙，則放行當(dāng)前訂單條煙， 并標(biāo)記該訂單條煙經(jīng)過(guò)打碼后的目的包裝機(jī)為默認(rèn)包裝機(jī)；如果所有包裝機(jī)前的緩存區(qū)空位都無(wú)法存放下當(dāng)前訂單條煙，則不放行當(dāng)前訂單條煙，進(jìn)行等待，直到任一臺(tái)包裝機(jī)前的緩存區(qū)空位能夠存放下當(dāng)前訂單條煙后，再放行當(dāng)前訂單條煙，并標(biāo)記該訂單條煙經(jīng)過(guò)打碼后的目的包裝機(jī)為所述包裝機(jī)前緩存區(qū)上的空位能夠存放下該訂單的包裝機(jī)。
15.如權(quán)利要求10所述的仿真方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括，當(dāng)仿真輸出結(jié)果不正確時(shí)，返回執(zhí)行步驟D。
全文摘要
本發(fā)明將物流配送中心物流系統(tǒng)根據(jù)功能等因素進(jìn)行分解，形成細(xì)化的作業(yè)流程，然后根據(jù)各個(gè)流程的目的、功能以及它們之間相互的關(guān)系，將相似功能的模塊進(jìn)行合并，所形成的各分流程就成為了具有特定功能的子模塊，在運(yùn)作上具有相對(duì)獨(dú)立性，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)作規(guī)則進(jìn)行無(wú)縫整合以構(gòu)建整體物流流程。應(yīng)用本發(fā)明，從用戶的操作層面上使得分揀線的建模仿真重復(fù)性勞動(dòng)得以降低，并方便修改，提高了分揀線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)效率；從計(jì)算機(jī)的內(nèi)部而言，采用模塊化設(shè)計(jì)，使得仿真程序運(yùn)行時(shí)直接調(diào)用相關(guān)的模塊化程序包，減少了內(nèi)存資源的占用，提高了計(jì)算機(jī)運(yùn)行的效率。
文檔編號(hào)G06F17/50GK102508933SQ20111028027
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月20日
發(fā)明者宋召衛(wèi), 徐云, 陳琳, 陳鴻, 馬君璞 申請(qǐng)人:普天物流技術(shù)有限公司