基于排队论理论的自动化立体仓库系统的规划设计及仿真研究

论文摘要

自动化立体仓库（AS/RS）作为现代物流技术的典型代表,在现代化的社会中发挥着日益重要的作用。它是工厂物流,柔性制造系统和计算机集成制造系统不可或缺的重要组成部分。自动化立体仓库的设计与规划问题越来越受到研究人员的重视,高效合理的仓储系统可以帮助厂家加快物资流动的速度,降低成本,保障生产的顺利进行,并可以实现对资源的有效控制和管理。因此,对自动化立体仓库设备、参数及库内物流线路等进行合理的规划设计,有效减少货物排队等待时间、提高堆垛机的效率具有非常重要的现实意义和经济效益。本文基于排队论理论,从一个新的角度对自动化立体仓库进行了规划和设计。文章的主要的内容如下：首先,提出了本文的研究目的和意义,阐述了自动化立体仓库的国内外发展现状及趋势,总结了国内外物流仿真软件的应用现状及自动化立体仓库系统优化理论研究现状。从自动化立体仓库的构成和分类入手,对不同种类的立体仓库进行了较为深入的研究总结,分析了自动立体仓库系统的作业流程。文中给出了自动化立体仓库的规划设计步骤及重要参数的计算求解方法。其次,针对工程实际中自动化立体仓库的库内作业问题,尝试运用排队论对其进行了分析和建模,分别给出了I型和U型自动化立体仓库的约束松弛条件,通过约束松弛条件可得I型及U型自动化立体仓库系统的作业机制分别属于M/M/n和M/G/l排队论数学模型,文中给出了模型中等待服务的货物数、平均服务堆垛机数量、货物的平均等待时间、货物的平均等待概率等参数的求解方法,并将该理论方法应用到甘肃某公司的自动化立体仓库项目中。最后,为了进一步验证自动化立体仓库系统排队论模型的可靠性,运用eM-Plant物流仿真软件分别对I型和U型两种类型的自动化立体仓库进行了模型仿真,得出了较为直观的二维、三维效果图及实验数据。分析结果表明I型自动化立体仓库的总体性能优于U型自动化立体仓库,同时也验证了基于排队论的自动化立体仓库数学模型的可靠性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题提出的背景及意义
• 1.2 课题研究的国内外发展现状
• 1.2.1 自动化立体仓库系统国内外发展现状及趋势
• 1.2.2 国内外物流仿真软件应用现状
• 1.2.3 自动化立体仓库系统优化理论研究现状
• 1.3 论文的主要研究内容
• 1.4 本章小结
• 2 自动化立体仓库系统概述
• 2.1 自动化立体仓库的概念
• 2.2 自动化立体仓库的构成及其分类
• 2.2.1 自动化立体仓库的主要构成
• 2.2.2 自动化立体仓库的分类
• 2.3 自动化立体仓库系统的作业流程
• 2.3.1 自动化立体仓库入库作业流程
• 2.3.2 自动化立体仓库出库作业流程
• 2.3.3 自动化立体仓库拣选类作业流程
• 2.3.4 自动化立体仓库盘库作业流程
• 2.3.5 自动化立体仓库库内搬移作业流程
• 2.4 本章小结
• 3 自动化立体仓库系统的规划设计
• 3.1 自动化立体仓库系统规划的步骤
• 3.2 自动化立体仓库系统总体规划设计
• 3.2.1 自动化立体仓库现场的选择
• 3.2.2 自动化立体仓库形式和作业方式的选择
• 3.2.3 自动化立体仓库的货物单元形式和货格尺寸设计
• 3.2.4 自动化立体仓库库存量的确定及仓库总尺寸
• 3.2.5 自动化立体仓库出入库频率验算
• 3.2.6 自动化立体仓库的总体布置
• 3.2.7 自动化立体仓库的控制方式和管理方式
• 3.2.8 自动化立体仓对土建和公用设施的要求
• 3.3 自动化立体仓库系统的静态参数计算
• 3.3.1 自动化立体仓库面积和通过能力计算
• 3.3.2 自动化立体仓库机械及其人员数量计算
• 3.3.3 自动化立体仓库货架设计计算
• 3.4 自动化立体仓库系统的动态参数计算
• 3.4.1 自动化立体仓库自动引导车（AGV）的数学建模
• 3.4.2 堆垛机的出入库能力计算
• 3.5 自动化立体仓库系统规划设计实例分析
• 3.5.1 系统设计依据及功能目标
• 3.5.2 系统总体规划布置
• 3.5.3 自动化立体仓库的存储单元
• 3.5.4 自动化储运系统的组成
• 3.5.5 系统总体技术性能指标
• 3.5.6 系统寿命
• 3.6 本章小结
• 4 基于排队论的自动化立体仓库系统数学模型研究
• 4.1 排队论理论概述
• 4.1.1 排队系统的一般表示
• 4.1.2 排队系统的组成
• 4.2 自动化立体仓库系统的排队论模型确立
• 4.2.1 自动化立体仓库系统模型约束松弛条件建立
• 4.2.2 自动化立体仓库系统的排队论模型确立
• 4.3 自动化立体仓库系统排队模型的应用研究
• 4.3.1 I型自动化立体仓库排队论模型参数计算
• 4.3.2 U型自动化立体仓库排队论模型参数计算
• 4.4 本章小结
• 5 自动化立体仓库系统的排队论数学模型仿真及结果分析
• 5.1 eM-Plant仿真软件运用综述
• 5.2 自动化立体仓库系统的仿真建模
• 5.2.1 仿真系统中的物流设备
• 5.2.2 自动化立体仓库系统模型的参数
• 5.3 仿真建模及其结果分析
• 5.3.1 I型自动化立体仓库排队论模型仿真建模
• 5.3.2 U型自动化立体仓库排队论模型仿真建模
• 5.3.3 自动化立体仓库三维效果图
• 5.4 仿真结果及其结论
• 5.4.1 仿真结果
• 5.4.2 仿真结论
• 5.5 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果