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仓储管理助力企业新发展

随着经济的快速发展,企业对仓储管理的需求越来越强烈。仓储管理作为现代物流系统中的一个重要环节,是连接生产、供应、...
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仓储系统桥式堆袋作业流程建模与仿真

信息来源: 发布时间:2022-01-14 点击数:

1 引言

仓库作为连接生产者和消费者的纽带,是物流系统的一个中心环节,是物流网络的结点。在物流系统中,仓储系统又是许多货运枢纽、配送中心不可缺少的重要组成部分[1]。袋装货物堆垛入库的作业方式主要为胶带输送机—人工码包系统,由人工一袋一袋搬运至码垛地点进行堆包码垛,劳动强度大,效率低,来回搬运造成尘粉飞扬,环境差。托盘集装—叉车堆包系统,将袋装货物一袋一袋叠放在托盘上,由叉车运输到堆垛地点,人工卸载进行堆包码垛,作业环节多,货物破损率高,作业有间隙,自动化程度低[2]。为了提高袋装货物仓储系统堆垛效率,降低物料的变形和破损,降低堆垛成本,适应现代物流技术发展的需求,根本途径是实现袋装货物仓储系统堆垛的机械化和自动化。提高搬运堆垛机械化程度,改善搬运堆垛条件,也是从根本上取代笨重、低效的人力堆垛,节省大量劳动力,保证堆垛工人的安全生产,保障货物的完好无损,搞好文明堆垛,提高整个物流行业经济效益的重要途径[3]

本文借助于仿真手段,合理地规划仓库堆袋中心布局、资源配置,建立胶带输送机—桥式堆包机系统的物流作业方式,实现袋装货物的自动堆垛操作,提高仓库堆垛作业水平,实现现代物流的服务目标,提高企业经济效益。

2 仓库堆袋中心规划设计

2.1 功能区域组成与布局

根据某仓库堆袋中心的堆垛情况,建立系统模型布置如图1所示,主要分为五个部分:主输送机部分、转包机、横向输送机、工人转包区、桥式堆包机堆垛区域。库房内,主输送机的宽度为650mm,高度为3m,沿仓库的纵向方位布置。转包机可沿着主输送机移动,完成对袋装货物由主输送机转向进入横向输送机操作。横向输送机为一端连接主输送机的倾角式带式输送机。工人转包区为转包工人辅助摞包活动区域,由转包工人将横向输送机上的袋装货物放到桥式堆包机上。桥式堆包机堆垛区域为袋装货物储存码垛区域。桥式堆包机跨距为22.5m,堆包高度可达4m,袋装货物的外形尺寸为900×500×250(mm)(长×宽×高),堆垛区域横向堆包24层,纵向堆包40层,高度堆包16层。

图 1 仓库堆袋中心布局图

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2.2 仓库堆袋中心作业流程

仓库堆袋中心完成由一定时间间隔从主输送机运来的袋装物料的堆包码垛作业。首先,由主输送机运输过来的袋装物料经转包机转向进入横向输送机,然后由转包工人将物料放到桥式堆包机小车下面的吊具上,吊具通过小车沿桥架做梭形运动,从而实现在仓库的横向方位堆垛。在堆完一排后,堆包机桥架向待堆的下一排移动,桥架沿仓库作梭形运动,完成仓库纵向方位堆垛。吊具通过升降装置可在库房的Z(高度)方向自动升降,最终实现料包在库房的任意位置的堆包码垛。仓库堆袋中心作业流程如图2所示。

图 2 仓库堆袋中心作业流程图

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3 仓库堆袋中心仿真建模

3.1 仿真模型概况

本文采用Auto Mod软件对仓库堆袋中心进行建模仿真。Auto Mod是目前市面上比较成熟的离散事件系统三维仿真软件之一,可完成对制造系统、仓储系统、企业内部物流等系统的仿真分析、评价和优化设计。它主要包括Auto Mod模块、AutoS tat模块及AutoV iew模块三大模块。Auto Mod模块为用户提供一系列的物流系统模块来仿真现实世界中的物流自动化系统,主要包括输送设备模块(辊道、链式)、自动化存取系统(立体仓库、堆垛机)、基于路径的移动设备模块(AGV等)和起重设备模块等。Auto Stat模块为仿真项目提供增强的统计分析工具,由用户定义测量和实验的标准,自动在Auto Mod模型上执行统计分析。AutoV iew可以允许用户通过Auto Mod模型定义场景和控制摄像机的移动,产生高质量的AVI格式动画。用户可以缩放或者平移视频,或使摄像机跟踪一个物体的移动[4]

根据上述仓库堆袋中心作业需要,应用Auto Mod模块建立一个Path Mover系统、一个Bridge Crane系统和两个Convey系统,形成仓库堆袋中心的场景布置,如图3所示。仿真模型模块及其包含的子系统见表1。

图 3 仓库堆袋系统模型

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表 1 仿真模型模块及其子系统  下载原图



表 1 仿真模型模块及其子系统

表 1 仿真模型模块及其子系统

3.2 仿真模型系统定义及相关参数设定

根据实际的作业要求,定义系统中的Process、实体load、实体属性Load Attrributes、变量Variable、资源Resources、队列Queues,袋装货物的生产频率、资源及设备参数等,详见表2。

3.3 系统逻辑程序的编译

Auto Mod在建立所有对象物体后,需要对各个作业流程都建立过程语言,通过编译程序才能作出流程[5,6]。根据所建立的模型在Source File中编制驱动程序Logic.m。

  

表 2 资源及设备参数  下载原图



表 2 资源及设备参数

表 2 资源及设备参数

4 仿真分析

假设该仓库堆袋中心是8小时工作制,输送机与桥式堆包机等设备无需维修,正常运行工作。操作人员可以按规定完成任务,不受人为因素的影响。在Run Control中设定仿真运行时间为8小时,观察其运行。三维运行结果如图4所示。

图 4 仓库堆袋系统模型的运行状态

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运用Auto Stat分析模块对主要资源效率进行统计,转包人员和桥式堆包机的工作效率如图5、图6所示。

图 5 转包工人工作效率图

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工人主要有四个工作状态:Delivering(转包工人在横向输送机处取货后,将其运输到桥式堆包机上)、Retrieving(转包工人拾取货物)、Gotopark(转包工人将货物运到桥式堆包机上返回横向输送机处)、Parking(转包工人在装卸货物处等待装卸货物)。转包工人效率随时间的变化规律如图5所示。四个工作状态在开始的一段时间内波动性较大,主要因为转包工人基本处在闲置状态,还没有搬运任务。经过近80min之后,转包工人的工作状态皆趋于稳定,主要参考指标为Parking的数值(空闲率),Parking值约为28%。所以可理解为仓库堆袋系统转包工人的工作效率为1-28%=72%。

桥式堆包机有四个工作状态,Delivering(桥式堆包机取到货物后,将其运输到指定堆包位置)、Retrieving(桥式堆包机拾取货物)、Gotopark (桥式堆包机放下货物,空载运到停车地点)、Parking(桥式堆包机在停车地点等待装卸货物),其工作效率随时间的变化规律如图6所示。桥式堆包机在经过40min之后,进入稳定工作状态。主要参考指标为Parking的数值(空闲率),Parking值约为25%,故其工作效率为1-25%=75%。áá

图 6 桥式堆包机工作效率图

图 6 桥式堆包机工作效率图  下载原图


由图5和图6可知,不管是转包工人还是桥式堆包机,其工作效率都在70%-85%的合理范围之间,这证明了仓库结构布置合理、设备参数匹配合适、各模块之间的工作流程衔接恰当。取消设定运行时间设置,观察模型运行状态,堆满该仓库所需时间为5天2小时40分钟,堆包总数15 360。

5 结论

本文针对袋装货物仓库堆垛系统建立了输送机—桥式堆包机系统物流作业方式,通过专业仿真软件Auto Mod建立仿真模型,形象地展示了该袋装货物仓库堆垛系统中各环节的作业流程,并得出如下结论:(1)该系统只需一人作业,极大地减轻了人力堆包的劳动强度,提高了堆垛效率。(2)该系统可以实现袋装货物在库房的任意位置直接堆垛入库,自动化程度高。(3) 输送机—桥式堆包机系统物流作业方式技术上先进,经济上合理,生产上安全,无环境污染,属于绿色物流作业方式。

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