CN110817223A - 一种基于堆垛机智能立体仓库的调度仿真方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种基于堆垛机智能立体仓库的调度仿真方法，包括以下几个步骤：初始化：将调度控制服务器和模拟自动化设备控制器建立通讯；建立模型：在调度控制服务器上编辑并建立本次物流仿真的模型，所述的物流仿真模型与基于堆垛机智能立体仓库相对应；路径演算：调度控制服务器将不同的物流任务载入，得到物流任务的调度路径；仿真执行：调度控制服务器将路径调度指令发送至模拟自动化设备控制器，模拟自动化设备控制器开始仿真执行，并实时反馈信息；计算结论：计算得出单个物流任务的耗时以及仓库效率。可以通过仿真得到立体仓库的调度效率供参考，同时根据模拟的数据绘制动图，通过动图展现的位置数据的计算，或者观察动图，可以验证调度逻辑。
Description
技术领域
本发明涉及一种仿真方法，尤其是一种基于堆垛机智能立体仓库的调度仿真方法。
背景技术
智能化立体仓库，涉及的设备众多，工程量大，调度效率的高低是客户使用的直观感受，在技术发展的初级阶段可以忽略，可以在实际产品交付后，派工程师进行调度效率的调整，但进入精细化发展的当下，往往还没实体设备交付，客户就想知道本次工程将来的调度效率如何，甚至有些工程订单在设定时就将调度效率写入技术规范中，这就不能指望现场的软件调控来实现，必须有一个科学的规范的立体仓库调度的计算方案，而仿真无疑是较好的一个手段。
仿真可以科学的设定一些需要考虑的因素，将其仿真的结果接近实际产品的效果，但仿真又不宜考虑过多的细枝末节，因为实际的调度过程是非常难以模拟的，或者模拟出来需要大量的计算，这对于简单工程来说也不切实际。选取怎么样的模型，值得探讨。
另外，现在对于新产品的现场调试耗时耗力、效率较低，不能短时间内覆盖多数情况进行调试，不够精确，因为调试是动态的，在某些特殊情况很难还原异常的现象，使得调试人员的经验非常重要。而若有一套较为可行的仿真方法，调试人员可以建立一个和实际产品相同的虚拟库，再在这个虚拟库上进行各种任务调度，查找和计算调度问题，为将来的调试工作做铺垫，可以大为缩短调试时间，提早交付使用。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题，考虑符合实际需求的因素，建立了一种基于堆垛机智能立体仓库的调度仿真方法，可以获得立体库的总效率，解决了工程实际需要。
本发明的技术方案是：一种基于堆垛机智能立体仓库的调度仿真方法，包括以下几个步骤：
（1）初始化：将调度控制服务器和模拟自动化设备控制器建立信号通讯，所述的调度控制服务器具有输入、计算和显示功能，所述的模拟自动化设备控制器上载入有实测得到的物流设备运行的参数信息，按照调度控制服务器的指令运作，并将运作的数据实时的反馈给调度控制服务器。
（2）建立模型：在调度控制服务器上编辑并建立本次物流仿真的模型，所述的物流仿真模型与基于堆垛机智能立体仓库相对应，至少包括库区的行、列、层数，还包含货架、托盘的参数信息以及堆垛机和输送机的参数信息；
（3）路径演算：调度控制服务器将不同的物流任务载入，通过物流任务是否需要巷道均分，仿真系统自动给物流任务匹配对应入库设备口、出库设备口；再根据堆垛机和输送机的参数信息和物料信息，得到物流任务的调度路径；
（4）仿真执行：调度控制服务器将路径调度指令发送至模拟自动化设备控制器，模拟自动化设备控制器开始仿真执行，并实时反馈信息；
（5）计算结论：调度控制服务器统计并分析所有物流任务仿真日志，计算得出单个物流任务的耗时；通过单个物流任务的耗时，以及出入库托盘的个数，可以计算出的基于堆垛机智能立体仓库的仓库效率。
进一步的，所述的货架的参数信息包括：堆垛机入库取货停放点和第一个立柱的中心距离、立柱直径、货架每层高度、货架巷道数、货架列数、货架层数、货架伸位数，所述的货位伸位数定义为一个货位上可以存储的货物单元的数目。
进一步的，所述的托盘的参数信息包括：左侧托盘距离左侧立柱的安全距离、右侧托盘距离右侧立柱的安全距离、托盘宽度、托盘间安全距离、每个货格存放托盘数。
进一步的，所述的堆垛机和输送机的参数包括：堆垛机水平方向最大速度、堆垛机水平方向加/减速度、堆垛机垂直方向最大速度、堆垛机垂直方向加/减速度、堆垛机近侧取/卸货时间、堆垛机远侧取/卸货时间、输送机运行时间、堆垛机作业模式。
进一步的，所述的堆垛机作业模式为入库优先或出库优先或复合作业。
进一步的，所述的物流任务包括无单据模式和有单据模式，所述的无单据模式为直接输入需要入库托盘数量或者出库托盘数量，得到物流任务；所述的有单据模式为导入物料基础信息、单据信息和托盘最大承重数，即一个托盘能放此物料的个数，换算成需要入库托盘数量或者出库托盘数量，得到物流任务。
进一步的，计算得出的单个物流任务的耗时的方法是：
（1）根据货架、托盘的参数信息以及堆垛机和输送机的参数信息，结合物流任务目的货位的列和层；得到设备运动路线的距离S。
（2）定义：堆垛机入库取货停放位置中心点:q；
立柱直径：I；
托盘宽度：t；
定义：货格是由横梁加立柱构成；
货格中最左侧托盘距离左侧立柱距离:a；
货格中最右侧托盘距离左侧立柱距离:c；
货格中相邻托盘之间距离:b；
货格数或货位数或托盘数：n；
货位高度：g，默认第一层高度为0；
(3)可以计算得到横梁长度：h=a+c+n*t+(n-1)*b
路径公式：已知列数x,层数y;
得到x1为（x-1）除以 n所得到的的整数值，x2为（x-1）除以 n所得到的余数值；
水平距离Sx=q+(h+I)*x1+I/2+a+t/2+x2*(b+t);
垂直距离Sy=g*y;
(4)再根据输入的堆垛机的最大速度Vmax和加速度A；
可以得到耗时公式如下：
当S≤Vmax2/2A时，1/2*A*T2=S,得到T。
当S≤Vmax2/2A时，Vmax2/2A+Vmax(T-Vmax/A)=S,得到T。
分别代入Sx,Sy，计算得到T，取较大值。
(5)再加上设备取卸货时间，得到堆垛机单物流任务的耗时，此耗时再和输送机运行时间做比较，取较大值，得到最终单物流任务的耗时,所述的时间单位均为秒。
进一步的，所述的仿真计算出的仓库效率=3600* 物流任务数量之和/ 所有物流任务总耗时，单位：托/小时。
进一步的，调度控制服务器，根据模拟自动化设备控制器模拟的数据绘制动图，通过动图展现的位置数据及状态信息，测试调度逻辑是否冲突。
有益效果
1. 本仿真方法可以实现基于堆垛机智能立体仓库的调度仿真，可以通过计算得到立体仓库的调度效率。
2. 根据模拟的数据绘制动图，通过动图展现的位置数据的计算，或者观察动图状态，就可以验证调度逻辑。
附图说明
图1 库区规格参数设定示意图
图2 货架托盘参数信息设定示意图
图3 堆垛机和输送机的参数信息设定示意图
图4 物流任务载入示意图
图5 路径演算管理示意图
图6 路径参数的仿真计算示意图
图7 仿真日志示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体技术方案做进一步的解释。
一种基于堆垛机智能立体仓库的调度仿真方法，包括以下几个步骤：
（1）初始化：将调度控制服务器和模拟自动化设备控制器建立信号通讯，所述的调度控制服务器具有输入、计算和显示功能，所述的模拟自动化设备控制器上载入有实测得到的物流设备运行的参数信息，按照调度控制服务器的指令运作，并将运作的数据实时的反馈给调度控制服务器。
（2）建立模型：在调度控制服务器上编辑并建立本次物流仿真的模型，所述的物流仿真模型与基于堆垛机智能立体仓库相对应，如图1所示至少包括库区的行、列、层数，还包含货架、托盘的参数信息以及堆垛机和输送机的参数信息；如图2所示，所述的货架的参数信息包括：堆垛机入库取货停放点和第一个立柱的中心距离、立柱直径、货架每层高度、货架巷道数、货架列数、货架层数、货架伸位数，所述的货位伸位数定义为一个货位上可以存储的货物单元的数目。所述的托盘的参数信息包括：左侧托盘距离左侧立柱的安全距离、右侧托盘距离右侧立柱的安全距离、托盘宽度、托盘间安全距离、每个货格存放托盘数。如图3所示，所述的堆垛机和输送机的参数包括：堆垛机水平方向最大速度、堆垛机水平方向加/减速度、堆垛机垂直方向最大速度、堆垛机垂直方向加/减速度、堆垛机近侧取/卸货时间、堆垛机远侧取/卸货时间、输送机运行时间、堆垛机作业模式。
（3）路径演算：调度控制服务器将不同的物流任务载入，如图4所示，所述的堆垛机作业模式为入库优先或出库优先或复合作业。通过物流任务是否需要巷道均分，仿真系统自动给物流任务匹配对应入库设备口、出库设备口；再根据堆垛机和输送机的参数信息和物料信息，得到物流任务的调度路径；所述的物流任务包括无单据模式和有单据模式，所述的无单据模式为直接输入需要入库托盘数量或者出库托盘数量，得到物流任务；所述的有单据模式为导入物料基础信息、单据信息和托盘最大承重数，即一个托盘能放此物料的个数，换算成需要入库托盘数量或者出库托盘数量，得到物流任务。
（4）仿真执行：调度控制服务器将路径调度指令发送至模拟自动化设备控制器，模拟自动化设备控制器开始仿真执行，并实时反馈信息；
（5）计算结论：调度控制服务器统计并分析所有物流任务仿真日志，计算得出单个物流任务的耗时；计算得出的单个物流任务的耗时的方法是：
（a）根据货架、托盘的参数信息以及堆垛机和输送机的参数信息，结合物流任务目的货位的列和层；得到设备运动路线的距离S。
（b）如图6所示，定义：堆垛机入库取货停放位置中心点:q；
立柱直径：I；
托盘宽度：t；
定义：货格是由横梁加立柱构成；
货格中最左侧托盘距离左侧立柱距离:a；
货格中最右侧托盘距离左侧立柱距离:c；
货格中相邻托盘之间距离:b；
货格数或货位数或托盘数：n；
货位高度：g，默认第一层高度为0；
（c）可以计算得到横梁长度：h=a+c+n*t+(n-1)*b
路径公式：已知列数x,层数y;
得到x1为（x-1）除以 n所得到的的整数值，x2为（x-1）除以 n所得到的余数值；
水平距离Sx=q+(h+I)*x1+I/2+a+t/2+x2*(b+t);
垂直距离Sy=g*y;
(d)据输入的堆垛机的最大速度Vmax和加速度A；
可以得到耗时公式如下：
当S≤Vmax2/2A时，1/2*A*T2=S,得到T；
当S≤Vmax2/2A时，Vmax2/2A+Vmax(T-Vmax/A)=S,得到T；
分别代入Sx,Sy，计算得到T，取较大值。
(e)再加上设备取卸货时间，得到堆垛机单物流任务的耗时，此耗时再和输送机运行时间做比较，取较大值，如图7所示，得到最终单物流任务的耗时,所述的时间单位均为秒。
通过单个物流任务的耗时，以及出入库托盘的个数，可以计算出的基于堆垛机智能立体仓库的仓库效率。所述的仿真计算出的仓库效率=3600* 物流任务数量之和/ 所有物流任务总耗时，单位：托/小时。
调度控制服务器，根据模拟自动化设备控制器模拟的数据绘制动图，通过动图展现的位置数据及状态信息，测试调度逻辑是否冲突。
Claims (9)
1.一种基于堆垛机智能立体仓库的调度仿真方法，其特征在于，包括以下几个步骤：
（1）初始化：将调度控制服务器和模拟自动化设备控制器建立信号通讯，所述的调度控制服务器具有输入、计算和显示功能，所述的模拟自动化设备控制器上载入有实测得到的物流设备运行的参数信息，按照调度控制服务器的指令运作，并将运作的数据实时的反馈给调度控制服务器；
（2）建立模型：在调度控制服务器上编辑并建立本次物流仿真的模型，所述的物流仿真模型与基于堆垛机智能立体仓库相对应，至少包括库区的行、列、层数，还包含货架、托盘的参数信息以及堆垛机和输送机的参数信息；
（3）路径演算：调度控制服务器将不同的物流任务载入，通过物流任务是否需要巷道均分，仿真系统自动给物流任务匹配对应入库设备口、出库设备口；再根据堆垛机和输送机的参数信息和物料信息，得到物流任务的调度路径；
（4）仿真执行：调度控制服务器将路径调度指令发送至模拟自动化设备控制器，模拟自动化设备控制器开始仿真执行，并实时反馈信息；
（5）计算结论：调度控制服务器统计并分析所有物流任务仿真日志，计算得出单个物流任务的耗时；通过单个物流任务的耗时，以及出入库托盘的个数，可以计算出的基于堆垛机智能立体仓库的仓库效率。
2.根据权利要求1所述的基于堆垛机智能立体仓库的调度仿真方法，其特征在于，所述的货架的参数信息包括：堆垛机入库取货停放点和第一个立柱的中心距离、立柱直径、货架每层高度、货架巷道数、货架列数、货架层数、货架伸位数，所述的货位伸位数定义为一个货位上可以存储的货物单元的数目。
3.根据权利要求2所述的基于堆垛机智能立体仓库的调度仿真方法，其特征在于，所述的托盘的参数信息包括：左侧托盘距离左侧立柱的安全距离、右侧托盘距离右侧立柱的安全距离、托盘宽度、托盘间安全距离、每个货格存放托盘数。
4.根据权利要求3所述的基于堆垛机智能立体仓库的调度仿真方法，其特征在于，所述的堆垛机和输送机的参数包括：堆垛机水平方向最大速度、堆垛机水平方向加/减速度、堆垛机垂直方向最大速度、堆垛机垂直方向加/减速度、堆垛机近侧取/卸货时间、堆垛机远侧取/卸货时间、输送机运行时间、堆垛机作业模式。
5.根据权利要求4所述的基于堆垛机智能立体仓库的调度仿真方法，其特征在于，所述的堆垛机作业模式为入库优先或出库优先或复合作业。
6.根据权利要求5所述的基于堆垛机智能立体仓库的调度仿真方法，其特征在于，所述的物流任务包括无单据模式和有单据模式，所述的无单据模式为直接输入需要入库托盘数量或者出库托盘数量，得到物流任务；所述的有单据模式为导入物料基础信息、单据信息和托盘最大承重数，即一个托盘能放此物料的个数，换算成需要入库托盘数量或者出库托盘数量，得到物流任务。
7.根据权利要求6所述的基于堆垛机智能立体仓库的调度仿真方法，其特征在于，计算得出的单个物流任务的耗时的方法是：
（1）根据货架、托盘的参数信息以及堆垛机和输送机的参数信息，结合物流任务目的货位的列和层；得到设备运动路线的距离S；
（2）定义：堆垛机入库取货停放位置中心点:q；
立柱直径：I；
托盘宽度：t；
定义：货格是由横梁加立柱构成；
货格中最左侧托盘距离左侧立柱距离:a；
货格中最右侧托盘距离左侧立柱距离:c；
货格中相邻托盘之间距离:b；
货格数或货位数或托盘数：n；
货位高度：g，默认第一层高度为0；
(3)可以计算得到横梁长度：h=a+c+n*t+(n-1)*b
路径公式：已知列数x,层数y;
得到x1为（x-1）除以 n所得到的的整数值，x2为（x-1）除以 n所得到的余数值；
水平距离Sx=q+(h+I)*x1+I/2+a+t/2+x2*(b+t);
垂直距离Sy=g*y;
(4)再根据输入的堆垛机的最大速度Vmax和加速度A；
可以得到耗时公式如下：
S≤Vmax2/2A时，1/2*A*T2=S,得到T；
S≤Vmax2/2A时，Vmax2/2A+Vmax(T-Vmax/A)=S,得到T；
分别代入Sx,Sy，计算得到T，取较大值；
(5)再加上设备取卸货时间，得到堆垛机单物流任务的耗时，此耗时再和输送机运行时间做比较，取较大值，得到最终单物流任务的耗时,所述的时间单位均为秒。
8.根据权利要求7所述的基于堆垛机智能立体仓库的调度仿真方法，其特征在于，所述的仿真计算出的仓库效率=3600* 物流任务数量之和/ 所有物流任务总耗时，单位：托/小时。
9.根据权利要求1或8所述的基于堆垛机智能立体仓库的调度仿真方法，其特征在于，调度控制服务器根据模拟自动化设备控制器模拟的数据绘制动图，通过动图展现的位置数据及状态信息，测试调度逻辑是否冲突。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200221 |