基于ED軟件的S煙草公司異型煙分揀系統(tǒng)仿真

文/王 丹 雷 夢

傳統(tǒng)的手工分揀模式存在效率低下、失誤率高、人力成本高等諸多缺陷，為此我國設計并生產(chǎn)了全自動異型煙分揀系統(tǒng)，然而該系統(tǒng)造價較高，尚未得到全國煙草企業(yè)的廣泛采納與應用。如今，異型煙的市場需求量與日俱增，使其分揀品規(guī)數(shù)以及數(shù)量都出現(xiàn)了大幅度增加，普通的人工揀選早已不能滿足消費者需求。因此，結(jié)合S煙草公司的實際情況對全自動異型煙分揀系統(tǒng)進行仿真，觀察其運行情況與結(jié)果，對我國全自動異型煙分揀系統(tǒng)的普及和推廣具有一定借鑒意義。

一、ED軟件介紹

荷蘭Incontrol公司是一家主要為客戶提供物流仿真以及定量分析等服務的咨詢公司，而ED（Enterprise Dynamics）仿真軟件就是該公司擁有的產(chǎn)品，該軟件被認為是目前世界上最先進的仿真平臺之一。

表1： 客戶訂單情況

異型煙的市場需求量與日俱增，使其分揀品規(guī)數(shù)以及數(shù)量都出現(xiàn)了大幅度增加

ED屬于一種面向?qū)ο筌浖肊D軟件能實現(xiàn)模型構(gòu)建和模型可視化，進而控制公司的動態(tài)系統(tǒng)。ED軟件中的元素不僅能夠表示有實體形態(tài)的產(chǎn)品，還能代表沒有實體形態(tài)的物質(zhì)。這些元素包括基礎元素、運輸元素以及結(jié)果元素等。軟件使用者可以利用標準庫當中的元件來建立自己所需要的模型，并在此基礎上結(jié)合物流系統(tǒng)的真實數(shù)據(jù)進行定量分析以及仿真模擬。除此之外，該軟件還能在3D仿真的基礎下快速建立并運行仿真模型，同時將仿真的結(jié)果生動的呈現(xiàn)給使用者。

下面以S煙草公司擬引進的全自動分揀系統(tǒng)為案例建立模型，進行仿真模擬并對仿真的結(jié)果和數(shù)據(jù)進行分析。

表2： 實體與系統(tǒng)元素的對應關系

圖1：實體對象及顯示連接端口

圖2：Conveyor1實體

圖3：全局變量表

二、S煙草公司異型煙分揀系統(tǒng)模型構(gòu)建

1.案例簡介

S煙草公司有兩個主要客戶，共有4種異型煙商品需按時向這兩個客戶配送，客戶每張訂單的需求情況，如表1。客戶甲和客戶乙的兩種訂單需求數(shù)量服從均勻分布。由于煙草行業(yè)具有特殊性，客戶通常為提前一天下單，因此，公司會提前準備好當天配送的產(chǎn)品，即當有訂單錄入即可發(fā)貨。異型煙產(chǎn)品主要通過放置在藍色物流周轉(zhuǎn)箱中輸送出去。

訂單處理時間通常為每十分鐘處理3個訂單，每個訂單的平均到達時間間隔為200秒。產(chǎn)品的揀選以及裝箱的時間服從對數(shù)正態(tài)分布，根據(jù)訂單確定每種產(chǎn)品的需求數(shù)量。

2.異型煙分揀系統(tǒng)仿真模型構(gòu)建

該仿真模型共包含9種實體，各實體的名稱及功能，如表2。

（1）生成實體。在窗口庫區(qū)中設置2個Source實體、1個Assembler實體、4個Conveyor實體、4個Sink實體、1個Advanced Transporter實體、5個Queue實體、2個Server實體，以及用于連接小車和網(wǎng)絡的Dispatcher和Destinator實體，將各實體按照實際位置擺好。

（2）連接端口。顯示出連接的端口，選中模型中的某一元素，點擊快捷鍵Ctrl+R，會出現(xiàn)每個實體的端口，將各個元件按照異型煙分揀的處理流程進行連接，如圖1。

（3）定義各種元件。在模型中，共有2個Source實體，第一個Source定義為產(chǎn)生待包裝的貨物，第二個Source定義為產(chǎn)生周轉(zhuǎn)箱。

對于與container相連接的Source2實體，將時間改為200s。在Trigger on creation中填入語句：label([containe r]，i):=duniform(1，2)，語句含義是周轉(zhuǎn)箱離開前觸發(fā)語句，產(chǎn)生標簽為1，2的兩種周轉(zhuǎn)箱，兩種周轉(zhuǎn)箱的產(chǎn)生比例服從均勻分布，此處的周轉(zhuǎn)箱對應案例當中的兩種訂單。在Source1實體中，將貨物的進入時間設為25s。

在實際操作當中，異型煙是在傳送帶中被打上標簽的，因此需要在傳送帶實體Conveyor1當中為產(chǎn)品打上標簽編號：1，2，3，4。在Trigger on entry當中填入語句為：

label（[type，i]）: =duniform（1，4）與此同時需要在Trigger on exit中填入case(Label([type]，i)，Color(i):=C olorRed，Color(i):=ColorGreen，Color(i):=ColorYellow，Color(i):=ColorWhite)語句。目的是給所產(chǎn)生的產(chǎn)品Product設置不同的顏色，來代表不同品規(guī)的異型煙，如圖2。

圖4：3D仿真視圖

圖5：仿真實驗運行結(jié)果

Advanced Transporter元件作為自動條煙補貨小車需要按照Network所規(guī)定的路線將異型煙運送到各自的煙倉當中。在Sent to 中輸入語句：label([type]，i)，即將條煙按照之前所打的標簽運送到相應的煙倉當中。

Assembler設置如下：貨物的處理周期是服從對數(shù)正態(tài)分布的，所以需要將處理周期Cycletime設置為lognormal(10，2)。Column reference b.o.m中輸入的語句為：

if(label([container]，first(c))=1，1，2)，

該語句表示如果遇到標簽名字container為1的周轉(zhuǎn)箱則執(zhí)行table當中的第一列否則執(zhí)行第二列。Send to中所輸入的語句為：

該語句表示如果遇到標簽名字container為1的周轉(zhuǎn)箱時，將產(chǎn)品輸送給出口channel所連接的傳送帶，否則將產(chǎn)品輸送到出口channel2所連接的傳送帶。

點擊Edit Table，填入如圖3所示數(shù)據(jù)，來控制不同訂單對于各種產(chǎn)品的不同需求。

在訂單分揀完畢以后需要進行核對，以確保周轉(zhuǎn)箱中的產(chǎn)品數(shù)量和品規(guī)與訂單要求一致。因此，設置兩個Server元件分別對兩種訂單進行檢查，核對產(chǎn)品信息，服務時間為5s，即Cycletime中輸入5。通常條煙的分揀會存在一定的失誤率，再加上一部分破損條煙，根據(jù)S煙草公司的日常失誤率和破損率數(shù)據(jù)，將本實驗中總的失誤率設置為1%，將出現(xiàn)失誤的訂單送到Sink2以及Sink4中，即在Send to中輸入語句：Bernoulli (99，1，2)。到此ED模型已完成，面對更加復雜的配貨分揀情況也可以此類推。

三、仿真實驗結(jié)果展示

利用控制器來對仿真的運行速度以及運行時間進行嚴格控制，同時利用對應的按鈕來對仿真的細節(jié)進行控制。Assembler根據(jù)table表來設定周轉(zhuǎn)箱所存放貨物的品規(guī)與數(shù)量，從Queue中獲取對應的貨物。打開3D視圖可以看見仿真運行的情況，如圖4所示。

在本案例中，把運行時間設置為24 h，得到了如圖5所示的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

四、結(jié)論

本文基于ED仿真軟件，對S煙草公司擬引進的全自動異型煙分揀配貨系統(tǒng)建立仿真模型，并結(jié)合公司數(shù)據(jù)進行了仿真實驗。最終得到了有效的實驗結(jié)果，在運行了24個小時以后，其中Sink1和Sink3的input數(shù)量分別為108和107，接近甲乙客戶的訂單比例，在Sink4中出現(xiàn)一個失誤訂單。除此之外，兩個服務臺的利用率均不高，可以嘗試在后續(xù)的優(yōu)化改進過程中減少一個服務臺，并重復仿真實驗來觀察服務臺利用率等相關指標的變化，進而優(yōu)化模擬實驗結(jié)果，使其更好的應用于公司的實際工作運營當中。

總之，在全自動分揀線的整體運行仿真過程中沒有出現(xiàn)堵塞的狀態(tài)，運行效率較高，驗證了本次仿真實驗的有效性，為今后全自動分揀線在煙草分揀等行業(yè)的大規(guī)模應用提供了有效借鑒。