基于乐龙的配送中心系统仿真设计及优化

许　健　张婕姝　施梅超

摘要：文章概要地介绍了配送中心系统仿真的现状以及乐龙的基本应用，说明了物流配送过程和计算机仿真的关系，讨论了在物流配送中利用乐龙软件进行仿真的方法与技巧，并通过模拟运行模型，发现系统的不足之处，随后通过改变参数达到实现物流配送中心优化的目的。

关键词：乐龙；配送中心；仿真

中图分类号：F270.7文献标识码：A

Abstract: The article outlines the current status of simulation of distribution center and the basic application of RaLc, gives the relationship between logistics and computer simulation, and discusses the method and technique of using RaLc in logistics and distribution process. By running the model, the weakness of the system can be found. By changing the parameters of the system, it can achieve the purpose of optimization of distribution center.

Key words: RaLc; distribution center; simulation

配送中心的建立是社会化大生产的必然要求。配送中心的产生带来了物流组织形式的巨大变革，扩大了社会物流能力，提高了社会物流效率，并且推动生产和流通向社会化，新型化，专业化方向发展。

伴随着生产自动化水平不断提高，生产系统越来越复杂，节奏越来越快，生产管理者对生产改进的每一决策，都需谨慎考虑。措施不当，往往需付出高昂的代价。而正是由于系统的复杂性、快节奏和柔性，要想预测每一种决策给系统带来的后果，已是人的大脑无法胜任的了。仿真技术正是弥补了这一不足，成为现代生产系统的有用工具以及生产管理人员的得力助手。

1乐龙仿真软件功能及特点

1.1仿真技术在配送中心设计与优化中的作用

物流系统仿真技术作为新型技术，在对复杂而详细的物流中心设计规划、分析改造过程中，更是不可缺少的重要工具。它在减少损失、节约经费、缩短开发周期、提高物流中心质量等方面发挥着巨大作用。因而在物流中心等重大项目设计规划中发挥着它卓越的预演性。系统仿真技术能够在系统规划设计阶段，对设备配置、设备布局、设备运行参数等方面进行仿真分析，评价和对比不同的系统设计方案，达到优化设备能力、生产线能力、作业流程和订单排序的目的。根据国外应用经验，应用仿真分析方法改进物流系统方案后可使总投资减少30%。

1.2乐龙软件的功能及特点

作为工具，乐龙仿真软件的最大特点是迅速、简便而实用。物流中心所使用的基本搬运器械设备各种传送带、自动立体仓库、搬运平板车等，以及工作人员（装卸、分拣、叉车搬运等）全部以按钮的形式被注册在工具栏上。用鼠标选择想要设置的与该机械设备相对应的按钮，然后在三维空间中向想要放置的位置点一下鼠标，它就会立刻出现在地面上。其后沿着布局一一摆放，并按照货物流水顺序依次对接下去即可。由于各个传送带之间可自动对接，因此连接作业不费时间。只要轻轻一按开始按钮，即可启动模型试验。此外，它还可以组化设备来进行定义和复制。因此，巨大规模的物流中心也可以轻而易举地构筑“动态”三维物流中心模型。器械设备的长度、运行速度以及仓库货架数量等，即使在运行中，也能在属性窗口中更改其参数，并同步将变化结果反映到动作上。

2基于乐龙的配送中心系统建模

2.1配送中心系统描述

一厂家有3条生产线生产3种不同的商品（模型中用3种不同的颜色表示），3条生产线下来的产品直接进入公司的配送中心，配送中心要向3家商家供货。3条生产线生产的产品速度都是服从每件20到50秒的随机分布，即每件产品到达配送中心入口传送带的时间都服从20到50秒的随机分布。产品通过传送带送到装货平台，在装货平台，产品会由机器人放置到托盘上，假设每个托盘能放置5件产品。随后托盘会经链条输送机送入自动立体仓库中，立体仓库每60秒自动出库一次，采用先进先出的原则，出库产品会根据产品的种类不同被送往不同的传送带，由工人装车，工人的步行速度为60米/分钟，需要步行的距离为1米，拿放货物所需时间都为2秒。高架立体仓库的巷道堆垛机的水平移动速度为40米/每分钟（允许最快速度为80米/分钟），升降机的垂直运行速度为40米/分钟（允许最快速度为80米/分钟），容量为100个托盘。整个配送中心传送带的速度为48米/分钟。链条传送机的初始速度为30米/分钟（允许最快速度为60米/分钟）。

2.2系统仿真的目的

系统仿真的目的是，通过模拟自动化仓储系统的运行，动态显示配送中心的即时库存数量和运行情况，观察系统中出现的瓶颈，修改设备数量和参数设置进行改善，多次试运行后，使系统能长时间保持稳定并且能适应突发事件的发生。此时的系统就是个稳态系统，这也是仿真的目的，在不建造实物运行的情况下，能几乎接近真实的情况模拟真实事件，这能节约大量成本，能在建造真的配送中心时给予规模和设备数量上很好的参考价值，以免造成不必要的人力和财力的浪费。

2.3配送中心仿真建模

限于篇幅，以下仅对关键步骤进行简要介绍。

2.3.1模型搭建

利用乐龙构建模型是较为简单的一项工作，只要根据逻辑顺序在平面上依次构建需要的设备即可，有些设备会自动连接，有些需要手动连接，利用乐龙软件构建模型的关键在于智能导向的正确设置。根据配送中心系统描述，需要构建的主要设备有传送带，链条传送机，机器人，高架立体仓库，托盘，工作人员及卡车等。

2.3.2参数设置

（1）生产线参数设置

生产线每件产品的到达时间服从20秒到50秒的随机分布，设置发生器为随机分布，时间为20秒到50秒，3个发生器设置都一样（代表3条生产线），如图1。

（2）高架立体仓库参数设置

先设置仓库的容量，为100个托盘的容量，再设置起重机的速度，水平方向和垂直方向的速度各为40米/分钟和30米/分钟。

（3）工人参数设置

随后对工人步行和取放货物时间的设置，工人步行速度设置为60米/分钟，取拿货物的时间都为2秒。

（4）其他参数设置

最后设置其他各部分的具体参数，模型搭建及参数设置完毕后的模型全景图如图2所示。

3仿真模型优化

模型建立好后，进行系统的初步运行，系统模拟运行近20分钟时，传送带出现排队拥堵现象，如图3。

为了改善传送带堵塞的问题，对模型进行如下的改进：

（1）加快左边机器人的运行速度，由3秒改为2秒。

（2）加快链条传送机的运行速度，由30米/分钟改为40米/分钟。

（3）加快高架立体仓库的巷道堆垛机和升降机的运行速度，巷道堆垛机和升降机的运行速度都调整为60米/分钟。

对系统进行重新的设置，再次运行模拟系统，经过近10个小时的模拟运行，发现一个立体仓库根本无法满足存储的需要，高架立体仓库有存满的危险，于是对系统进行如下的调整：

（1）另外增加一个高架立体仓库。

（2）加快高架立体仓库巷道堆垛机和升降机的运行速度，都调整为65米/分钟。

（3）同时优化链条传送机的运行速度，调整为45米/分钟。

（4）出库时间修正为50秒，以加快周转。

（5）每个托盘增加存放1个产品的能力，以提高库容量，同时对其他一些设备进行微调，以便更进一步优化。

再次对模型进行调整后，经过近24个小时的模拟仿真，系统处于稳定状态，传送带没有被堵塞，仓库的存放状态也较为满意（如图4）。即使有突发情况的发生，系统也能稳定处理，说明系统此时具有一定的柔性，整个系统能在较经济的状态下平稳地运行。

4结束语

通常物流系统比较复杂，以致乐龙仿真很难实现，即使有时可以建立数学模型，但由于模型本身的复杂性，例如随时间变化的、高阶的、非线性的模型，所以难以用现有的仿真软件来实现，我们可以根据实际数据建立系统的仿真模型，并在模型上进行仿真试验，然后逐步求精，逼近真实生产过程的主要特性，通过不断完善相关模型，从而达到对现实物流过程研究的目的。

通过使用仿真软件在配送中心规划前对现实的仿真，能对配送中心的建造提供一定的依据，能有效避免储存能力不够或者储存能力的过剩，有效达到节约资金和最大化利用资源的目的。虽然仿真软件在某些功能上有所欠缺，也不能做到对现实事件100%的模拟，但其接近真实事件的功能，能有效帮助我们解决规划中的一些问题。

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