CN107729643B - 一种分拣系统的设计优化方法及可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种分拣系统的设计优化方法及可读存储介质。所述方法包括：确定包裹在导入台以及输送系统中的物理运动模型；所述导入台具有至少两个工作段；设置与导入台相关的若干项导入台设置参数，与输送系统相关的若干项输送系统设置参数以及反映包裹属性的若干项包裹属性参数；根据所述物理运动模型，确定所述导入台设置参数、输送系统设置参数以及包裹属性参数之间相关关系；建立与所述相关关系对应的模拟仿真模型；所述导入台设置参数、输送系统设置参数以及包裹属性参数为所述模拟仿真模型的输入变量；根据所述模拟仿真模型的仿真结果，优化分拣系统。其可以解决现有的分拣系统难以进行分拣效率优化和提升的问题。

Description

一种分拣系统的设计优化方法及可读存储介质

技术领域

本发明涉及物流分拣设备技术领域，尤其涉及一种分拣系统的设计优化方法及可读存储介质。

背景技术

随快递行业的飞速发展，对于物流电商的处理速度要求越来越高。伴随着人力成本的上升以及快递包裹高速、准确分拣的要求，自动分拣系统作为一种能够高效节省人力的设备开始得到了大力的普及。

包裹自动分拣系统是集机、电、气为一体的系统设备。分拣系统的运行主要依靠精准的上件、精确的识别、高速平稳的输送、准确的抛件以及各个过程之间的信息收集、处理与同步等方式来完成。对于一个运行应用中的分拣系统而言，其系统的主要关键性指标有分拣的效率、可靠性和容错率等。其中，分拣系统的分拣效率是企业在应用过程中，最重点关注的指标。

在分拣系统中，其分拣效率主要在表现包裹产出上，而影响包裹产出的主要原因在于系统的输入和分拣过程中的处理能力。一般的，对于分拣系统来说，系统的输入主要受包裹业务量的影响，而分拣过程的处理能力主要受到分拣系统中的机械设备，包括导入台和小车主环等的处理能力和两者之间相互配合的影响。

因此，分拣效率的主要可以通过以下3个主要方面来实现提升：一是包裹上件的效率，主要受导入台的导入效率影响；二是抛件的效率，主要受运载小车平稳运行状态下的速度的影响；三是相互设备间的通讯与配合，主要受导入台与小车间的通讯，小车与格口传感器之间的通信和PLC的控制影响。

本发明的申请人在研究现有技术的过程中发现：现在行业内使用的分拣系统中，常用的是三和四级导入台，导入台的速度偏低，难以应对日益增长的分拣需求。

对于物流设备厂商来说，针对导入台的设计与调试大多数依靠有经验的电气工程师现场进行一次次的实验，适用性不强，而且耗费时间和人力，经验和技术难以得到传承，具有一定的片面性和局限性。

发明内容

针对上述技术问题，本发明实施例提供了一种分拣系统的设计优化方法及可读存储介质，以解决现有的分拣系统难以进行分拣效率优化和提升的问题。

本发明实施例的第一方面提供一种分拣系统的设计优化方法。所述设计优化方法包括：

确定包裹在导入台以及输送系统中的物理运动模型；所述导入台具有至少两个工作段；

设置与导入台相关的若干项导入台设置参数，与输送系统相关的若干项输送系统设置参数以及反映包裹属性的若干项包裹属性参数；

根据所述物理运动模型，确定所述导入台设置参数、输送系统设置参数以及包裹属性参数之间相关关系；

建立与所述相关关系对应的模拟仿真模型；所述导入台设置参数、输送系统设置参数以及包裹属性参数为所述模拟仿真模型的输入变量；

根据所述模拟仿真模型的仿真结果，优化分拣系统。

可选地，所述导入台具有6个工作段，分别为上件段、缓存段、测量段、同步段、加速段以及导入段。

可选地，所述导入台设置参数包括：包裹传输速度、包裹传输加速度以及工作段长度。

可选地，当所述工作段为上件段、缓存段、测量段、同步段或者加速段时，所述根据所述物理运动模型，确定导入台设置参数、输送系统设置参数以及包裹属性参数之间相关关系，具体包括：

根据包裹传输速度、包裹传输加速度以及包裹在工作段上的物理运动模型，计算包裹在工作段上的位移；

将所述位移与包裹的长度相加，获得所述工作段的工作段长度以确定所述工作段长度、包裹传输速度、包裹传输加速度以及包裹的长度之间的相关关系。

可选地，所述输送系统包括输送轨道以及沿所述输送轨道运行的输送小车；所述输送系统上设置有若干个导入台。

可选地，当所述工作段为加速段时，所述物理运动模型为首先加速运动，然后保持匀速运动，进入所述导入段；

当所述工作段为导入段时，所述物理运动模型为：匀速运动并自由落体至所述小车上。

可选地，所述根据所述物理运动模型，确定导入台设置参数、输送系统设置参数以及包裹属性参数之间相关关系，具体包括：

通过如下算式计算所述导入段的工作段长度：

L＝((N×P-P/2)/V_C-L_max/(V_C/cosα×P1)-V_C/cosα×P1/A)×V_C/cosα

其中，L为所述工作段长度，N为间隔小车的节距数，P为小车节距，α为导入台运行方向与小车运行方向之间的夹角，Vc为小车的运行速度，A为导入段的加速度，P1为在加速段中，加速前的包裹输送速度与加速后的包裹输送速度之间的比值。

可选地，所述根据所述模拟仿真模型的仿真结果，优化所述导入台设置参数以及输送系统设置参数，具体包括：

将所述输入变量设置为与用户指令对应的固定值；

通过所述模拟仿真模型，计算不同导入台的包裹导入效率；

根据所述导入台的包裹导入效率变化，优化导入台的设置数量。

可选地，所述根据所述模拟仿真模型的仿真结果，优化所述导入台设置参数以及输送系统设置参数，具体包括：

根据用户指令，选中一项导入台设置参数或输送系统设置参数；

保持其他输入变量不便，通过所述模拟仿真模型的仿真结果，确定选中的导入台设置参数或输送系统设置参数与包裹分拣效率的函数关系；

根据所述函数关系，确定选中的导入台设置参数或输送系统设置参数的最优值。

本发明实施例的第二方面提供一种非易失性计算机可读存储介质，其特征在于，所述非易失性计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行如上所述的分拣系统的设计优化方法。

本发明实施例提供的技术方案中，首先根据包裹在导入台以及输送系统的运动规律，确定分拣系统不同的参数变量之间的对应关系。然后基于这些参数变量的对应关系，构建相应的模拟仿真模型，应用模拟仿真的方法来设计导入台的各项参数从而解决电气调试依靠经验和大量的时间去调试的弊端。

另外，通过模拟仿真模型，可验证不同的参数调试结果的同时快速得出不同的设计方案对最终结果的影响，指引优化设计方向，适用性强，能够有效的提高导入台和分拣系统的分拣效率。

附图说明

图1为本发明实施例的分拣系统的一个实施例示意图；

图2为本发明实施例的分拣系统的设计优化方法的一个实施例示意图；

图3为本发明实施例的导入段与输送系统之间局部放大的一个实施例示意图。

图4为本发明实施例的导入段与输送系统之间局部放大的另一实施例示意图。

图5为本发明实施例的导入段与输送系统之间局部放大的又一实施例示意图。

图6为本发明实施例的分拣中心每小时的效率与加速度的关系的一个实施例示意图。

图7为本发明实施例的分拣中心每小时的效率与小车速度的关系的一个实施例示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

图1为本发明实施例提供的分拣系统的示意图。如图1所示，一般的分拣系统可以分为导入台以及输送系统两部分。包裹通过人工的方式，从导入台的末端放入。然后，通过导入台的加速以及减速控制，使其准确的落入输送系统中，通过输送系统实现分拣，进入不同的格口或者包裹区域中。

其中，所述导入台可以由多个不同的工作段组成。根据工作段的数量，可以相应的被称为多级导入台。例如，具有三个工作段的导入台通常被称为三级导入台。

所述输送系统是由输送轨道101和输送小车102组成的系统。该输送轨道可以根据厂房或者实际的情况进行设置。所述输送小车在所述输送轨道上以预定的速度循环运行。

所述导入台可以沿所述输送系统设置为多个，分别在输送系统不同的位置输入包裹。包裹从导入台输出以后，以自由落体的方式，稳定的落入小车中，沿输送轨道输送至对应的目的地。

惯常的，可以根据实际生产的需要，对小车的运行速度、导入台的工作段的设置，各个工作段具体的运动方式等参数进行调试，从而尽可能的提高整个分拣系统的分拣效率。

图2为本发明实施例提供的分拣系统的设计优化方法的方法流程图。该方法以仿真模拟为基础，实现快速而且全面的分拣系统的效率计算，能够为设计优化提供良好的数据基础。

如图2所示，所述方法包括如下步骤：

210、确定包裹在导入台以及输送系统中的物理运动模型。所述导入台具有至少两个工作段。

该物理运动模型是指包裹在整个分拣系统中的运动过程，例如加速、减速或者直线、曲线运动。该物理运动模型具体可以通过将包裹简化为质点的方式来分析获得。

220、设置与导入台相关的若干项导入台设置参数，与输送系统相关的若干项输送系统设置参数以及反映包裹属性的若干项包裹属性参数。

如上所述，对于一个完整的分拣系统，通常可以分为输送系统和导入台两部分。相对应的，为了建立或者定义与分拣系统对应的模拟仿真模型，可以根据实际情况的需要，为模型设置所需要的变量，即上述导入台设置参数、输送系统设置参数以及包裹属性参数。

230、根据所述物理运动模型，确定所述导入台设置参数、输送系统设置参数以及包裹属性参数之间相关关系。

在确定了模型的变量以后，还需要进一步的对这些变量之间的相关关系进行挖掘，从而更好的定义模拟仿真模型。在本实施例中，可以通过所述物理运动模型，将不同的变量之间建立联系。亦即，确定不同变量之间的函数关系。

240、建立与所述相关关系对应的模拟仿真模型。所述导入台设置参数、输送系统设置参数以及包裹属性参数为所述模拟仿真模型的输入变量。

在某些给定的模型系统上，通过将模型的输入变量设置为与分拣系统对应的设置参数以后，再添加这些输入变量之间的相关关系，两者之间的约束以后，便可以获得所述模拟仿真模型，用于模拟分拣系统的运行。

250、根据所述模拟仿真模型的仿真结果，优化分拣系统。

由于模拟仿真模型是建立的数据运算的基础上的。因此，可以方便的通过该模拟仿真模型的运算结果，快速的获得分拣系统的效率或者调整设置参数以确定分拣系统的效率的变化趋势。

在本发明实施例中，以具有6个工作段的6级导入台为例，详细描述相应的分拣系统的效率优化过程。当然，所述方法还可以适用于其他的导入台，只需要首先明确导入台对应的工作过程即可，任何将本发明实施例揭露的设计优化方法进行调整、替换获得的导入台设计优化或者分拣系统的设计优化的技术方案均属于本发明的保护范围。

在本实施例中，如图1所示，所述6级导入台具体可以包括上件段121，缓存段122，测量段123，同步段124，加速段125以及导入段126一共6个不同的工作段。所述缓存段会设置有第一刹车定位开关131、所述测量段设置有第二刹车定位开关132、在测量段与同步段的连接处设置有测量光幕133。所述同步段中设置有第三刹车定位开关134。

本发明实施例提供的6级导入台中，包裹的导入过程具体如下：

在上件段，导入台的皮带保持匀速转动。通过人工判断的方式确定后段 (缓存段)是否还有包裹。当缓存段没有包裹时，将滑槽末端缓存区的包裹面单朝上，放置于上件段的上件区前端，上件段皮带加速至与其后段(缓存段)同样的速度后，保持匀速转动，令包裹经过上件段，进入缓存段。

在缓存段中，从上件段输入的包裹保持匀速运动。当包裹前端开始接触所述第一刹车定位开关131时，分拣系统返回测量段是否有包裹的检测信息，如果其后段(测量段)没有包裹，则缓存段的包裹会匀速进入测量段。

如果测量段有包裹，则令缓存段的皮带停止，从而使包裹在缓存段做刹车动作，减速停止以确保包裹停止时，包裹前端还能够停留在该缓存段，不会进入后段(测量段)，造成包裹的堵塞。待测量段的包裹移走以后，再重新将包裹加速至测量段要求的速度并进入到测量段中。

包裹以一定的速度进入到测量段，经过所述第二刹车定位开关时，分拣系统会根据后段(同步段)有无包裹来确定是否需要令该段皮带减速。

若检测发现在同步段有包裹，则会在所述第二定位刹车开关处刹车减速，令包裹减速停止在测量段。等待同步段的包裹离开以后，再加速并输入至同步段。若检测确定同步段此时无包裹，则直接将包裹加速到同步段的速度要求后进入同步段。包裹在经过所述测量光幕时，完成包裹的尺寸和体积测量。

包裹经前段加速后，以预设的同步段初始速度进入到同步段。当包裹前端开始进入所述第三刹车定位开关时，系统会与小车进行通信，确定是否存在空车可以装载、接收包裹。

如果有空车可以接收包裹，则令包裹直接加速至后段(加速段)的初速度后进入加速段。如果暂时没有空车可以接收包裹，则启动第三刹车定位开关，令包裹在同步段刹车停止，重新等待与下一个小车进行通讯匹配，在包裹与相应的空载小车匹配之后，再加速至加速段的速度要求，进入加速段。

在加速段中，包裹会根据其后段(导入段)的速度要求，从进入加速段的初始速度加速至导入段的初始速度，然后保持匀速运动，平稳进入导入段中。

在导入段中，包裹会保持匀速运动直至移动至导入段与输送轨道的交接处。然后，以自由落体的方式，落入输出轨道内，已经与其预先进行匹配的输送小车中。

结合上述的导入过程，可以确定包裹在导入台上的物理运动模型。亦即在本实施提供的6级导入台中，包裹首先从上件段通过人工投入的方式进入，经过加速后，进入到缓存段中。所述缓存段、测量段以及同步段均设置有相应的刹车定位开关，令包裹进行相应的加减速，用以保证包裹能够在导入台中有序的输送，不会发生堵塞现象。最后，通过加速段加速至合适的初始速度以后，经过导入段，以自由落体的方式落入输送小车上，完成整个导入过程。

显然的，每个工作段的工作段长度至少需要满足其刹车减速期间的移动位移和加速至目标速度期间的位移。另外，为使最大尺寸的包裹能成功上件，各段导入台的长度还需要大于最大邮件尺寸长度Lmax。

根据上述导入台的物理运动模型以及工作段长度的限制，对于6级导向台中的前5个工作段，均可以通过如下方式确定工作段长度：

首先，根据包裹传输速度、包裹传输加速度以及包裹在工作段上的物理运动模型，计算包裹在工作段上的位移。然后，将所述位移与包裹的长度相加，获得所述工作段的工作段长度以确定所述工作段长度、包裹传输速度、包裹传输加速度以及包裹的长度之间的相关关系。

以下结合具体实例，详细说明上述工作段工作长度与分拣系统的多个设置参数之间的函数关系：

1)对于导入段，假设工作段长度为L1，速度要求为V1，上件开始到包裹前端接触缓存段的时间T1。包裹在上件段加速，初速度V0为0，末速度为 V1，加速度为A1，则加速至目标速度耗费时间为T1_-1＝V1/A1；包裹加速运行距离为S1_-1＝V1²/(2×A1)。因此，上件段的工作段长度L1≥Lmax+S1_-1，其中Lmax 为包裹的最大尺寸。

2)对于缓存段，假设工作段长度为L2，目标低速速度要求为V2_-1，高速速度要求为V2_-2，刹车运动距离S2_-1，刹车运动时间T2_-1，加速运动距离S2_-2，加速时间T2_-2，刹车减速速度为A2_-1，加速至目标速度的加速速度为A2_-1，低速速度V2_{_1},高速速度要求为V2_{_2}。

所述刹车运动距离和加速运动距离分别为：S2_-1＝V2_-1 ²/(2×A2_-1)；和 S2_-2＝V2_-2 ²/(2×A2_-2)。因此，缓存段的工作段长度L2≥Lmax+S2_-1+S2_-2。包裹在缓存段需要的时间为T2＝T2_-1+T2_-2；其中，T2_-1＝V2_-1/A2；T2_-2＝V2_-2/A2。

3)对于测量段，假设工作段长度为L3，耗费时间为T3，刹车减速运动距离为S3_-1，刹车减速运动距离为S3_-1，加速至目标速度的运动距离为S3_-2，加速运动时间T3_-2，加速度A3_-1与减速度为A3_-2，低速速度V3_{_1},高速速度要求为V3_{_2}。

所述刹车运动距离和加速运动距离分别为：S3_-1＝V3_-1 ²/(2×A3_-1)以及 S3_-2＝V3_-2 ²/(2×A3_-2)。因此，测量段的工作段长度L3≥Lmax+S3_-1+S3_-2。包裹耗费的时间T3＝T3_-1+T3_-2。其中，T3_-1＝V3/A3_-1，T3_-2＝V3/A3_-2。

4)对于同步段，假设工作段长度为L4，耗费时间为T4，刹车减速运动距离为S4_-1，刹车减速运动时间为T4_-1，加速至目标速度的运动距离为S4_-2，加速运动时间T4_-2，加速度A4_-1与减速度为A4_-2。低速速度V4_{_1}，高速速度要求为V4_{_2}。

所述刹车运动距离和加速运动距离分别为：S4_-1＝V4_-1 ²/(2×A4_-1)以及S4_-2＝V4_-2 ²/(2×A4_-1)。因此，同步段的工作段长度L4≥Lmax+S4_-1+S4_-2。包裹耗费的时间T4＝T4_-1+T4_-2。其中，T4_-1＝V4_-1/A4_-1，T4_-2＝V4_-2/A4_-2。

5)对于加速段，假设工作段长度为L5，加速运动距离为S5_-1，加速运动时间T5_-1，加速度为A5，低速速度V5_{_1}，高速速度要求为V5_{_2}。

所述加速运动距离为：S5_-1＝V5_{_1}×T5_-1+1/2×A5×(T5_-1)²。因此，工作段长度L5≥Lmax+S_5-1。耗费的时间T5-1＝(V5_2-V5_1)/A5。

由于所述导入段内的物理运动模型中包括了自由落体以及与小车匹配的过程。因此，该导入段的计算方式与一般的工作段的计算方式存在着一定的区别。在一些实施例中，所述导入段对应的相关关系可以通过如下算式计算获得：

L＝((N×P-P/2)/V_C-L_max/(V_C/cosα×P1)-V_C/cosα×P1/A)×V_C/cosα

其中，L为所述工作段长度，N为间隔小车的节距数，P为小车节距，α为导入台运行方向与小车运行方向之间的夹角，Vc为小车的运行速度，A为导入段的加速度，P1为在加速段中，加速前的包裹输送速度与加速后的包裹输送速度之间的比值。

以下结合图3、图4和图5所示的导入段与输送系统之间的连接示意图，对包裹在导入段中的物理运动模型进行分析并确定相应的对应关系：

如图3所示，以导入台中线算起，假设导入段的工作段长度为L6，其可分为规则的矩形段L6_{_1}和与轨道相交的三角段L6_{_2}。包裹在矩形段内匀速运动，速度要求为V6，包裹在与轨道相交的三角段L6_{_2}离开导入台面，以自由落体的方式落下到小车面(即进行初速度为V6的自由落体运动)。

假设包裹匀速运动的时间为T6_{_1}，包裹自由落体的时间为T6_{_2}，导入台台面与小车面的高度差为H。

根据图3所示可以得出：导入段长度L6＝L6_{_1}+L6_{_2}，匀速运动时间 T6_{_1}＝L6_{_1}/V6，自由落体时间

三角段长度

如图4所示，为了令包裹能够准确落到小车上，需要满足如下条件：包裹从同步段开始加速(SS处)至包裹落到小车面之间(Z点)的包裹运行时间与小车从导入台的来车检测位置(OO处)到选定小车中线与导入台中线相交(ZZ处)的位置耗费的时间相等。

根据上述实施例公开的内容，包裹从同步段加速至落到小车面之间的时间TT包括：包裹同步段的加速时间T4_{_2}，加速时间T5_{_1}，加速段的匀速运动时间T5’，导入段的匀速直线运动时间T6_{_1}及自由落体运动时间T6_{_2}。因此， TT＝T4_{_2}+T5’+T5_{_1}+T6_{_1}+T6_{_2}。

亦即，

假设导入台来车检测的位置OO与Z点的距离为N×P-P/2。其中，N为间隔小车节距数，P为小车节距，可以计算获得小车从OO处运行至Z点的时间为(N×P-P/2)/Vc。

因此，对于导入段的工作段长度L6如下算式表示：

L6＝((N×P-P/2)/Vc-V4_-2/A4_-2-Lmax/V5_{_2}-V5_{_2}/A5+V5_{_1}/A5)×V6。

如图5所示，为了确保包裹可以平稳地运动至小车面，不会被弹出，还需要满足如下条件：保证包裹在导入段的速度V6满足其在小车运行方向上的分速度V6’等于小车的运行速度Vc。

假设导入台与小车运行方向的夹角为α，小车的速度为Vc,则导入段的速度的同步速度V_sync＝V6＝Vc/cosα。

导向台的各个工作段之间的存在相互联系的，不同工作段之间的速度和加速度应当相互协调。因此，为了保持包裹在导向台内的平稳运输，避免包裹的侧翻与掉落。

在一些实施例中，所述导向台还可以设置包裹在前、后段运行时应保持相同的速度，加速段的低速要求与高速要求之间的比值为P1，同步段的低速要求与高速要求之间的比值为。由此，各个工作段的包裹运输速度可以通过如下算式表示：

V5_{_2}＝V6＝V_sync＝Vc/cosα；

V4_{_2}＝V5_{_1}＝V_sync×P1；

V4_{_1}＝V4_{_2}×P2＝V_sync×P1×P2；

V1＝V2＝V3＝V4_{_1}。

另外，在本实施例中，为了方便分拣系统进行控制和保证包裹的稳定输送，所述加速加速度和减速加速度均可以取相同的数值。亦即，令A1＝A2_-1＝A2_-2＝A3_-1＝A3_-2＝A4_-1＝A4_-2＝A5＝A。

在上述条件限制下，所述导入台的各项设置参数之间可以具有如下算式所示的相关关系：

对于每一个工作段的工作段长度来说：

L1≥Lmax+S1_-1＝Lmax+V1²/(2×A)＝Lmax+(Vc×P1×P2/cosα)²/(2×A)；

L2≥Lmax+S2_-1+S2_-2

＝Lmax+V2_-1 ²/(2×A)+V2_-2 ²/(2×A)＝Lmax+(Vc×P1×P2/cosα)²/A；

L3≥Lmax+S3_-1+S3_-2

＝Lmax+V3_-1 ²/(2×A)+V3_-1×T3_-2+V3_-2 ²/(2×A)

＝Lmax+(Vc×P1×P2/cosα)²/A+Vc×P1×P2/cosα×T3_-2。其中T3_-2为最小时间要求，在本实施例中，可以取值为300ms。

L4≥Lmax+S4_-1+S4_-2

＝Lmax+V4_-1 ²/(2×A)+V4_-2 ²/(2×A)

＝Lmax+(Vc×P1/cosα)²/(2×A)+(Vc×P1×P2/cosα)²/(2×A)；

L5≥Lmax+S5_-1＝V5_{_1}×T5_-1+1/2×A×(T5_-1)²

＝((Vc×P1/cosα)²-(Vc×P1×P2/cosα)²)/(2×A)；

L6＝((N×P-P/2)/Vc-Lmax/(Vc/cosα×P1)-Vc/cosα×P1/A)×Vc/cos α。

在获得与本发明实施例提供的6级导入台对应的相关关系以后，可以通过设置相应变量的方式，通过这些变量和变量间的相关关系来定义所述模拟仿真模型。

在确定所述模拟仿真模型以后，可以根据实际情况的需要，利用该模拟仿真模型来计算或者优化导向台以及分拣系统的设计。

在一些实施例中，可以进行定值研究。亦即根据历史使用经验，将所述输入变量设置为与用户指令对应的固定值。然后，通过所述模拟仿真模型，计算不同导入台的包裹导入效率。最后，根据所述导入台的包裹导入效率变化，优化导入台的设置数量，从而完成分拣系统的优化设计。

例如，可以设定加速段的低速与高速的比例P1为70％，同步段的低速与高速的比例P2为56％，小车节距数N为5，小车运行速度Vc为2m/s，导入台皮带加速度为A，共设置5台6节导入台。

本发明实施例提供的进行定值研究的导入台效率的模拟仿真结果如下表格所示：

	1H	2H	3H	4H	5H	6H	7H	8H	9H	10H
											导入台1	2634	2637	2637	2637	2637	2636	2637	2637	2637	2636
导入台2	2633	2637	2637	2637	2636	2637	2637	2637	2637	2637
											导入台3	2559	2556	2556	2556	2555	2557	2554	2555	2554	2553
导入台4	2358	2331	2327	2330	2328	2330	2328	2333	2330	2329
											导入台5	1626	1711	1713	1708	1706	1705	1706	1703	1707	1706

从上述表格可以看到，沿输送小车的运动方向，排序在前的导入台1的效率远高于导入台5的效率。因此，在这样的分拣系统中，可以根据产能要求，在需求较低时减少导入台的数量以维持导入台较高的效率。

在另一些实施例中，还可以进行敏感性研究。亦即可以根据用户希望研究的参数敏感性，选中一项导入台设置参数或输送系统设置参数。

然后，在保持其他输入变量不变的情况下，不断的调整或者改变所述输入变量，根据获得所述模拟仿真模型的仿真结果，确定选中的导入台设置参数或输送系统设置参数与包裹分拣效率的函数关系。最终，根据所述函数关系，确定选中的导入台设置参数或输送系统设置参数的最优值。

例如，可以确定小车速度Vc和导入台的加速度A的变动对于产出或者效率的影响。如图6所示，分拣中心每小时的效率与加速度A的关系，总效率随加速度的增大而增加。但是当超过一定值之后，效率增长不明显，再继续增大，效率反而随加速度的增大而减少。图7所示分拣中心每小时的效率与小车运行速度Vc的关系，可以看出产出效率随小车速度变化的变动状况。即产出效率初始时会随小车的速度增大而增加，但是增加的速度会逐渐变缓。

本发明实施例提供的模拟仿真模型可以通过现有技术中任何合适的模拟仿真工具定义或者设置，其运行在相应的模拟环境下，为用户提供相应的数据证据。其具体的仿真过程如下所述：

1)分别将小车以动单元里的Transporter为源，相应的设置小车的长，宽，高属性，小车的运行速度。将分拣系统中输出包裹的包裹产生源以物流对象里的Source为源，设置包裹的到达时间分布以及不同的包裹类型、包裹尺寸。

2)以物流对象里的Line为源，根据导入台的级数设置不同的Line组合作为导入台。具体的，导入台的不同工作段进一步设置不同的长度，速度，加速度，减速度。导入台各工作段上还可以设置不同的感应开关，当感应开关感应到包裹时，执行相应的程序逻辑。同时根据导入台的数量，设置相应数量的Line组合。

3)为了简化模型的同时不对模型的准确性造成影响，在本实施例中，只在输送轨道的末端设置一个格口，以工具集里的Transferstation为源，转移小车上的包裹至包裹吸收器。

另外，为了不影响效率，保证前后两个小车上的包裹都可以进入该格口，格口的时间Tg应小于小车移动一个小车长度距离Lc的时间，即Tg≤Lc/Vc，其中，Vc为小车的运行速度。

4)包裹吸收器以物流对象里的Drain为源作为吸收器，吸收经过小车分拣后的包裹，保持模型的顺畅运行，不会因为占用大量电脑资源卡死，提高模型的运行速度。

5)以信息流里的Method为源，创建模型的控制逻辑。该控制逻辑用于体现分拣系统为实现包裹的有序运输，需要执行的控制方法。其主要可以包括如下几种：导入台的创建生成；不同的设置参数的设置以及设置参数之间的相关关系；导入台的刹车感应；导入台来车检测；包裹从导入台装载至小车；导入台各段速度的变化控制；格口抛件，包裹从小车向格口的转移以及仿真数据结果的统计与展示。

6)在仿真模拟过程中，计算统计各个导入台的产出和效率，分拣系统的总体分拣的效率以及导入台各工作段的速度。

7)在本实施例中，为了定义模型而设置的输入变量主要包括： Num_DaoRuTai(导入台的数量)、Num_JieShu(导入台的节数)、NUM_XiaoChe (小车的数量)、Vc(小车的运行速度)、V6(导入段的速度要求)、V5_{_1}(加速段的低速速度要求)、V5_{_2}(加速段的高速速度要求)、V4_{_1}(同步段的低速速度要求)、V4_{_2}(同步段的高速速度要求)、V3(测量段的速度要求)、V2(缓存段的速度要求)、V1(上件段的速度要求)、P1(加速段的低速与高速速度的比例)、P2(同步段的低速与高速速度的比例)、S1(上件段的长度)、S2(缓存段的长度)、S3(测量段的长度)、S4(同步段的长度)、S5(加速段的长度)、 S6(导入段的长度)、A(导入台的加、减速度)、N(导入台来车检测与包裹上车点的距离节距数)。

具体的，所述模拟仿真模型使用SimTalk语言来描述上述的控制逻辑。上述控制逻辑的具体实现方式(包括设置代码及对应的解释文档)如下所述： 1)创建生成导入台：

2)参数设置与链接

3)导入台对输送小车的到达检测传感器控制

应当说明的是，上述方法实施例揭露的控制逻辑的设定和控制规则也可以采用其他合适的仿真软件来实现相同的功能，而不限于本发明实施例中提供的SimTalk语言。

通过以上的实施方式的描述，本领域普通技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory， ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

综上所述，本发明实施例提供的模拟仿真模型和对应的优化设计方法，通过对6节高效导入台的参数研究与逻辑验证，提高导入台的导入效率，最终提升分拣中心的效率。

另外，应用仿真技术，可以将导入台各段的参数关联通过程序控制引入仿真，解决电气调试依靠经验和大量的时间去调试的弊端。通过仿真模型还可验证不同的参数调试结果，并且快速得出不同的设计方案对最终结果的影响，指引优化设计方向，适用性强，具有良好的应用前景。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及本发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种分拣系统的设计优化方法，其特征在于，包括：

确定包裹在导入台以及输送系统中的物理运动模型；所述导入台具有至少两个工作段；

设置与导入台相关的若干项导入台设置参数，与输送系统相关的若干项输送系统设置参数以及反映包裹属性的若干项包裹属性参数；

根据所述物理运动模型，确定所述导入台设置参数、输送系统设置参数以及包裹属性参数之间相关关系；

建立与所述相关关系对应的模拟仿真模型；所述导入台设置参数、输送系统设置参数以及包裹属性参数为所述模拟仿真模型的输入变量；

根据所述模拟仿真模型的仿真结果，优化分拣系统；

根据所述模拟仿真模型的仿真结果，优化所述导入台设置参数以及输送系统设置参数，具体包括：

根据用户指令，选中一项导入台设置参数或输送系统设置参数；

保持其他输入变量不便，通过所述模拟仿真模型的仿真结果，确定选中的导入台设置参数或输送系统设置参数与包裹分拣效率的函数关系；

根据所述函数关系，确定选中的导入台设置参数或输送系统设置参数的最优值；

所述导入台具有6个工作段，分别为上件段、缓存段、测量段、同步段、加速段以及导入段；所述导入台设置参数包括：包裹传输速度、包裹传输加速度以及工作段长度；所述输送系统包括输送轨道以及沿所述输送轨道运行的输送小车；所述输送系统上设置有若干个导入台；当所述工作段为加速段时，所述物理运动模型为首先加速运动，然后保持匀速运动，进入所述导入段；

当所述工作段为导入段时，所述物理运动模型为：匀速运动并自由落体至所述小车上；

所述根据所述物理运动模型，确定导入台设置参数、输送系统设置参数以及包裹属性参数之间相关关系，具体包括：

通过如下算式计算所述导入段的工作段长度：

L＝((N×P-P/2)/V_C-L_max/(V_C/cosα×P1)-V_C/cosα×P1/A)×V_C/cosα

其中，L为所述工作段长度，N为间隔小车的节距数，P为小车节距，α为导入台运行方向与小车运行方向之间的夹角，Vc为小车的运行速度，A为导入段的加速度，P1为在加速段中，加速前的包裹输送速度与加速后的包裹输送速度之间的比值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述工作段为上件段、缓存段、测量段、同步段或者加速段时，所述根据所述物理运动模型，确定导入台设置参数、输送系统设置参数以及包裹属性参数之间相关关系，具体包括：

根据包裹传输速度、包裹传输加速度以及包裹在工作段上的物理运动模型，计算包裹在工作段上的位移；

将所述位移与包裹的长度相加，获得所述工作段的工作段长度以确定所述工作段长度、包裹传输速度、包裹传输加速度以及包裹的长度之间的相关关系。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述模拟仿真模型的仿真结果，优化所述导入台设置参数以及输送系统设置参数，具体包括：

将所述输入变量设置为与用户指令对应的固定值；

通过所述模拟仿真模型，计算不同导入台的包裹导入效率；

根据所述导入台的包裹导入效率变化，优化导入台的设置数量。

4.一种非易失性计算机可读存储介质，其特征在于，所述非易失性计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行如权利要求1-3任一所述的分拣系统的设计优化方法。

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