AutoMod仿真軟件在回收倉庫分揀系統設計中的應用

摘要：隨著可持續發展和環境保護的觀念不斷深入人心，回收物流越來越受到重視，其經濟價值也越來越明顯。本文以廢舊機電產品為例，用AutoMod仿真軟件對其回收倉庫分揀系統進行了設計，建立仿真模型，對模型運行結果加以分析，得出的結論在實際操作過程中有重要的參考價值。

關鍵詞：廢舊機電產品；回收倉庫；分揀系統；AutoMod；仿真模型

[中圖分類號] TP391 [文獻標識碼] A

20世紀90年代以來，廢棄產品引發的環境污染和空間占用問題引起了全球的廣泛關注，據中國統計局資料，依據產品銷售量和產品平均壽命期進行估算，自2006年起，每年將會有大約1000萬臺電腦、2000萬臺電視、500萬臺電冰箱、1000萬臺洗衣機及600萬臺空調需要報廢；而在汽車領域，根據“The Society of Motor Manufacturers and Traders Limited”（SMMT）2003年調查，全球汽車保有量當年已達8148900萬輛，發達國家通常將本國的汽車保有量乘以7%得出當年汽車應報廢輛，如此算來，全球每年的應報廢汽車數量已達到570423萬輛。[1]

面對日益嚴重的環境污染和資源過度消耗問題，回收物流的作用顯得尤為重要，其經濟價值也越來越明顯。

1 回收倉庫的分揀系統

分揀是把不同的物品按照一定的原則分類，實現物品有序的空間位置搬移。隨著現代科技的高速發展，具有高科技含量的自動化處理模式成為現代分揀的主要實現方式，它通過各種設備可以高效、準確地判別物品的體積、重量或者顏色等物理屬性，也可以自動識別各種載體信息，依照不同的管理要求而設定不同的處理邏輯關系達到分揀的目的。

隨著商品經濟的發展，用戶需求向小批量、多品種方向的發展，倉庫中貨品的種類和數量增多，分揀環節成為核心工序，分揀作業所占的成本也越來越高?；厥瘴锪髋c正向物流有很大不同，回收物流中的產品種類繁多，回收產品的性質差距大，有些不同的回收產品不可以放在一起，所以，回收倉庫中分揀工作起著非常重要的作用。分揀過程是回收物流的重要環節，分揀系統是回收倉庫整個系統的核心部分。

2 回收倉庫分揀系統描述與仿真程序框架

我們以廢舊機電產品為例，對其回收倉庫的分揀系統進行設計。廢舊機電產品分拆后零部件的處理方式有四種：再利用、再制造、再循環、掩埋。

循環經濟的要求是通過采用先進技術和嚴格管理，使再利用、再制造的部分最大化，使再循環的部分最小化，使需要安全處理的部分趨于零化，最大限度地提取廢舊機電產品中所蘊含的財富。

在回收倉庫中，廢舊機電產品被分拆后，需要把具有不同性質的零部件進行分揀。設A、B、C、D分別代表四零部件：A類為可再利用的零部件；B類為可再制造零部件；C類為再循環零部件；D類為需要掩埋的零部件。當貨車把四類產品送達回收倉庫之后，四類產品經過一條分揀傳送帶被分配給不同的傳送帶，到達A、B、C、D四個存貨區。A類產品從A貨區被送往A檢測處，檢測是否符合直接可利用的條件，符合就被運往A地，不符合就運往B檢測處；B類產品從B貨區被送往B檢測處，檢測是否符合再制造的條件，符合就被運往B地，不符合就運往維修處維修，維修完了再送往B檢測處，直到符合為止；C類產品從C貨區被送往C檢測處，檢測是否不符合再制造的條件，不能進行再制造就被運往C地，能進行再制造就運往B檢測處。

3 回收倉庫分揀系統參數

回收倉庫分揀系統的參數如下：

（1）貨車每8分鐘一輛。

（2）A、B、C、D四種零部件被送往回收倉庫分揀系統入口端的頻率如下附表Data所示。

（3）卸載A類型的零部件所需的時間為指數分配平均20秒；卸載B類型的零部件所需的時間為常態分配平均18秒，標準差為3秒；卸載C類型的零部件所需的時間為三角形分配15-30秒，且峰值為26秒；卸載D類型的零部件所需的時間為均勻分配20-30秒。

（4）A、B、C三種分別在A檢測、B檢測、C檢測處所用時間為：uniform（5，2）s、normal（9，1）s、triangular（5，15，20）s。

（5）維修處維修的時間為uniform（200，100）s。

（6）A、B、C三種零部件的合格率分別95%、90%、96%。

（7）工人的工作時間為早上8：30，在10：00時休息20分鐘，再工作90分鐘12：00下班，中午休息60分鐘，13點上班，工作100分鐘后，休息20分鐘再工作90分鐘，準備下班10分鐘，16：40下班。

（8）叉車每使用7小時就需要檢修30分鐘。

4 基于AutoMod的回收倉庫分揀系統的仿真模型

AutoMod仿真軟件是由美國Brooks Automation公司出品，是一款比較成熟的離散事件系統仿真軟件，可完成對制造系統、倉儲系統、物料處理、企業內部物流、港口、車站、空港、配送中心、以及控制系統等的仿真分析、評價和優化設計等。

在AutoMod環境下倉儲物流分揀系統的仿真模型步驟如下：

（1）新建立模型，命名為sort。

（2）建立子系統輸送系統（Conveyor）命名為con1。輸送系統（Conveyor）的功能是建立模型中的輸送系統模型，如傳送帶等。進入con1的運動界面，畫出傳送帶的場景。建立4個輸入Station，分別命名為stain1、stain2、stain3、stain4；建立4個輸出Station，分別命名為staout1、staout2、staout3、staout4。

（3）建立子系統移動路徑（Path Mover）命名為Path1。移動路徑（Path Mover）的功能是建立小車、叉車、操作人員的移動路徑并控制其移動。

進入Path1的運動界面，畫出移動路徑的場景。建立相應的Control Point，分別命名為：cpin1、cpin2、cpin3、cpassem1、cpassem2、cpassem3、cpinspect1、cpinspectin、cpinspectout、cpprein、cpreout、cprepairn、cprepairout、cppark，其位置如圖1所示。分別定義Named List、Segment、Vehicle、Work List、Park List。

（4）返回模型主界面。建立七個邏輯進程（Prosess）：Pinit、Parrive、Pdock、P1、Poperator、Prepair、Pliftfork。邏輯進程（Prosess）的功能是控制整個仿真模型的邏輯、變量、函數等，是模型的主線。

定義系統中的貨物（Loads）。貨物（Loads）是系統中的臨時實體，是仿真程序的線索，進程的執行是由它來驅動的。根據假設中的四種零部件A、B、C、D及貨車定義五種Loads：LA、LB、LC、LD、Ltruck，設置好其顏色，大小等各種性質；分別定義八種Load Attributes：Adock、Ain、AA、AB、AC、AD、Atype、Afix。

定義兩種資源（Resources），人為：Roperator，叉車為：Rliftfork。資源（Resources）是系統中的永久性實體，在配送中心中操作工、叉車、及其、貨架和汽車等一般被定義為資源。

定義11組隊（Oueues）。隊（Oueues）是系統中暫時存放臨時實體（Loada）的地方。隊的容量默認是一，但可以根據實際的需求任意調整其容量，也可以設定為無窮大（infinite）。下面是定義的11組隊（Oueues）：Qbuffer，四列輸入的隊列Qin（1）、Qin（2）、Qin（3）、Qin（4），四列輸出的隊列Qout（1）、Qout（2）、Qout（3）、Qout（4），根據需要分別設置好其位置、顏色、容量等各種性質，Qinspectin，Qinspect，Qinspectout，Qinprein，Qinpreout，Qrepairin，Qrepairout，Qassem（1），Qassem（2），Qassem（3），分別設置其屬性，設置其位置如圖2所示。

（5）程序的編制。根據所建立的模型在源文件（Source File）中編制驅動程序，命名為：sort.m。源文件（Source File）是用來編寫AutoMod代碼程序的，一個模型的源代碼文件可以包括用戶編程的多個文件。根據程序框架圖編制程序代碼。

（6）運行模型。首先利用Run Control來控制模型執行的時間、次數，以及執行過程中所要記錄的資料，我們設置模型執行時間Snap Length為8小時，模型執行次數Number of Snaps為2，所要追蹤的Entity為Roperator和Rliftfork。然后運行模型。運行（AutoMod Runtime）模塊包括三個窗口：仿真窗口（AutoMod simulation）、狀態對話框（Status dialog box）和信息對話框（Messages dialog box）。狀態對話框顯示當前仿真時間和仿真狀態（暫?；蜻\動狀態），信息對話框顯示模型運行信息和錯誤，仿真窗口顯示仿真模型布局和動畫，本模型仿真窗口如圖2所示。

5 仿真結果分析

仿真模型的統計分析是建立仿真模型的關鍵之一。

利用AutoMod仿真軟件中的AutoSat模塊來分析仿真模型，首先要設定相關的環境，若只分析一個變量因素則進行Vary One Factor分析，若分析多個變量因素則進行Vary Multiple Factor分析；運行后輸出數據進行分析。

分析模型中Vehicle的數量對Qassem（1）、Qassem（2）、Qassem（3）三個區域零部件的平均量的影響。用Vary One Factor分析結果如圖3所示。

從圖中可以看出當Vehicle的數量為3時，Qassem（1）、Qassem（2）、Qassem（3）三個區域零部件的平均量的達到最多。

分析模型中，在不同數量的Roperator和Rliftfork的情況下，Vehicle的數量對Qassem（1）、Qassem（2）、Qassem（3）三個區域零部件的平均量的影響。從多變量模型運行報告（圖4）中的Resource Statistics可以看出：當3個Roperator和3個Rliftfork時，Roperator和Rliftfork的利用頻率Util值才比較合理。

圖4 多變量下模型的運行報告

通過用Vary Multiple Factor分析，我們設置Roperator和Rliftfork的數量從1遞增到3，每次增加1。設置Vehicle的數量從1遞增到5，每次增加1。運行后，Run Results如圖5所示。

從運行結果中可以看出，在3個Roperator和3個Rliftfork以及小車Vehicle的數量也為3的情況下，Qassem（1）、Qassem（2）、Qassem（3）三個區域零部件的平均量的達到最多，其Graph of Multi_Factor如圖6所示。所以在實際操作中，我們分別設置操作人員Roperator、叉車Rliftfork、小車Vehicle的數量都為3。

6 結論

隨著我國經濟快速持續發展，人們消費水平不斷提高，廢舊機電產品的數量和種類也不斷增加，面對由此造成的環境污染和空間占用問題，回收物流越來越受人們的重視?；厥諅}庫中，分拆后的廢舊機電產品的零部件種類繁多，使得分揀過程更加重要，分揀系統成為回收倉庫中的核心部分。本文用AutoMod仿真軟件對回收倉庫的分揀系統進行建模，并對其模型運行結果進行了分析，得出的結論在實際操作過程中有重要的參考價值。

參考文獻：

[1]吳盧芬.閉環供應鏈的運作模式及其績效研究[D].長沙：湖南大學，2007，（10）：1.

[2]徐賢浩，劉志學.物流配送中心規劃與運作管理[M].武漢：華中科技大學出版社，2008.

[作者簡介]

李玲俐（1981—），女，漢族，山東聊城人，經濟師，碩士研究生，畢業于廣東技術師范學院。研究方向：物流系統工程。