為在系統(tǒng)規(guī)劃設計階段準確評估卷煙輔料自動化物流系統(tǒng)設備配置是否滿足設計要求，本文通過仿真手段，靈活運用AutoMod軟件控制物料、隊列和命令列表相結合的方法，真實再現(xiàn)了對正常入出庫、換牌和提前出庫三個典型時段的調度策略。通過實例建模仿真得出比較結果，指出采用該方法實現(xiàn)輔料自動化物流系統(tǒng)是真實、準確、可靠的。

　　輔料、物流系統(tǒng)、仿真、AutoMod、效率評估

　　卷煙廠輔料自動化物流系統(tǒng)從上世紀90年代初運用至今，經(jīng)歷了20多年的發(fā)展，技術手段已經(jīng)非常成熟，主要有卷接包機組、裝封箱機組、成型機組等不同組合；其標準配置基本上都是采用立體倉庫+單深巷道堆垛機+輸送機系統(tǒng)+往復式穿梭車+AGV系統(tǒng)的模式；他的評價指標也日趨完善，一般都是按正常入出庫、換牌和提前出庫三個典型時段來進行系統(tǒng)效率評估。因此，相應也產(chǎn)生了一系列的研究課題，例如輔料搭配、不同時段輔料流量計算、AGV系統(tǒng)調度策略、設備能力計算、系統(tǒng)仿真等。本文闡述的靈活運用AutoMod軟件控制物料、隊列和命令列表相結合的方法，就是針對輔料自動化物流系統(tǒng)提出的一種切合實際需要的仿真解決方案，可以有效實現(xiàn)對三個典型時段物流系統(tǒng)和各種關鍵設備的效率評估，并確定AGV數(shù)量等仿真目標。

　　仿真工具與方法

　　1.工具

　　采用AutoMod Version 12.3仿真軟件（美國Applied Materials公司出品），涉及到AutoMod Basic、Convey、Path Mover、AutoMod Runtime、AutoStat五個組件。

　　2.方法

　?。?）采用AutoMod Basic、Convey、Path Mover組件實現(xiàn)仿真模型的搭建，本模型中采用黑盒法技術實現(xiàn)。在不同時段、不同流量仿真時，只需改變輸入流量參數(shù)，即可得到相應仿真結果數(shù)據(jù)。

　?。?）輸入出庫流量參數(shù)時，按機組類型、輔料托盤類型分組。首先按機組類型分為卷接包機組（軟包、硬包分開）、裝封箱機組和成型機組4大類。然后卷接包機組對應的3類托盤（卷接輔料托盤、包裝輔料托盤1、包裝輔料托盤2）再次細分；同樣地，成型機組對應的2類托盤（成型盤紙托盤、絲束托盤）也細分。所以按該原則最多可分為9組。

　?。?）對于同類機組的同類輔料，正常供料時應當遵循以下原則：

　?、倥c機組產(chǎn)能相關，產(chǎn)能越高，相應輔料托盤更換頻率越快。

　?、诓捎秒S機亂序排列，AGV路線隨機選取，仿真結果更切合實際生產(chǎn)。

　?、圯o料托盤在機組站臺的使用時長固定。假如簡單地采用按產(chǎn)能比例隨機自動生成操作站臺號的方法，①②項能夠實現(xiàn)，③項不能實現(xiàn)。

　　因此，最終采用的解決方案為：①按機組類型、機組產(chǎn)量、輔料托盤類型嚴格分組，各組分別由對應流量驅動，互不干涉；②在仿真開始前，分組隨機自動生成不重復的、包括組內(nèi)所有機組號的隨機數(shù)序列，仿真開始后順序輪回使用該隨機數(shù)序列。這樣就可以有效解決隨機選取和保證固定使用時長兼容的問題了。假如硬包卷接包機組有2種不同產(chǎn)能，其它類型機組同類產(chǎn)能相同，則出庫流量最多可分為12組。

　?。?）采用AutoStat進行AGV數(shù)量實驗，對三個時段的實驗數(shù)據(jù)進行分析，最終確定AGV數(shù)量。在此基礎上，采用AutoMod Runtime對三個時段分別運行仿真模型，輸出仿真結果數(shù)據(jù)。

　　作業(yè)時段分析與仿真實現(xiàn)

　　1.作業(yè)時段特征分析

　　物流系統(tǒng)仿真建模前需要完成以下工作：確定總體工藝平面布局、工藝流程流量及各種設備運動參數(shù)。結合卷煙廠實際工況，為有效評估輔料自動化物流系統(tǒng)，需要驗證以下三個時段：

　　（1）正常入出庫時段：正常生產(chǎn)情況下，當系統(tǒng)同時進行入出庫作業(yè)時，系統(tǒng)處理流量最大，定義為正常入出庫時段。通過卷煙廠提供的各種輔料規(guī)格參數(shù)，按搭配原則進行輔料搭配。然后，根據(jù)機組配置確定正常出庫時段各分組出庫流量，再按日入出庫平衡原則或年產(chǎn)量原則計算相應入庫流量。該時段是卷煙廠常態(tài)工況，各種關鍵設備一般應保持在80%以下的利用率，才是比較好的水平。

　?。?）換牌時段：當卷煙廠需要更換某品牌卷煙生產(chǎn)時，就需要對相應機組補充換牌后品牌的輔料托盤，同時將換牌前品牌對應輔料余料托盤做退庫操作，定義為換牌時段。為了有效評估換牌的影響程度，通常按限定工作時間內(nèi)同時換牌最大機組數(shù)來考核。該時段是卷煙廠的一個峰值工況，某些關鍵設備利用率會短時增加到很高水平，一般只要能夠完成，保持在90%左右也是可以接受的。

　?。?）提前出庫時段：卷煙廠周末暫停生產(chǎn)時，通常機組輔料托盤不退庫，在放長假時才退庫。相應地，收假時為不影響正常生產(chǎn)，就需要輔料自動化物流系統(tǒng)在開班前的限定工作時間內(nèi)將輔料托盤全部送到機組站臺上。該時段是卷煙廠另一個峰值工況，同樣地，某些關鍵設備利用率會瞬時增加到很高水平，只需保持在90%左右就可以了。

　　2.機組托盤仿真控制方法

　　分析三個時段內(nèi)不同工況輔料托盤的作業(yè)方式：

　?。?）機組正常生產(chǎn)工況：對某正常生產(chǎn)機組，某類型輔料托盤能夠使用的時間是相對固定的。AutoMod建模時需要在機組站臺上設置相應的隊列（Queue）容器，當輔料托盤到達機組時首先進入隊列容器，再虛擬進入命令列表（Order List）后掛起等待，模擬生產(chǎn)機組使用延時，由控制物料（Load）來控制當前輔料托盤在機組上的使用時間；一旦時間到達后，即釋放命令列表中的當前輔料托盤，變換類型為空托盤。在申請AGV叉取后，及時申請從庫中調出新的同品種輔料托盤補充到當前機組站臺。

　　（2）機組換牌工況：對某需要換牌機組，一般要求在限定時間內(nèi)只需將換牌后的輔料托盤送到機組站臺上即可，機組站臺上不再使用的余料托盤可在物流系統(tǒng)避開峰值工況時再回庫。AutoMod仿真驗證前一個階段，即在有限時間內(nèi)完成相應的換牌出庫流量，所以建模時只需申請從庫中調出換牌后的輔料托盤補充到當前機組站臺即可。

　?。?）機組提前出庫工況：對于提前出庫工況的機組，同換牌工況，AutoMod仿真在有限的時間內(nèi)完成相應的提前出庫流量，所以建模時只需申請從庫中調出提前出庫輔料托盤補充到當前機組站臺即可。

　?。?）機組廢料托盤回收工況：對于卷接包機組，需要定時回收廢料托盤，AutoMod仿真在有限的時間內(nèi)完成相應的廢料托盤回收流量，所以建模時只需機組站臺申請，AGV取貨后送到廢料回收點即可。

　　以上機組托盤仿真控制方法基本上涵蓋了輔料自動化物流系統(tǒng)的所有機組站臺輔料托盤。基于以上建模思想，就可以實現(xiàn)整個輔料自動化物流系統(tǒng)的仿真建模了。

　　實例分析

　　1.總體工藝要求

　　以某卷煙廠輔料自動化物流系統(tǒng)為例進行建模分析?？傮w工藝平面布局見圖1，工作制度為入庫7小時/天，出庫20小時/天，空托盤組規(guī)格為8個/組。供料機組有：41臺卷接包機組，其中有18臺7000支/分鐘的軟包機組，16臺7000支/分鐘+7臺12000支/分鐘的硬包機組；14臺6件/分鐘的裝封箱機組；15臺600米/分鐘的成型機組。其中需要輔料自動化物流系統(tǒng)供應的輔料托盤有3個卷接包輔料托盤、1個箱皮托盤和1個成型盤紙托盤，絲束托盤由人工叉車送達，不需要考慮。

　　換牌時段要求40分鐘內(nèi)將換牌后的輔料托盤送到10臺軟包卷接包機組+3臺裝封箱機組工位；提前出庫時段要求在1.5小時內(nèi)將三類機組所需輔料托盤送到位。

　　2.出庫流量分組

　　遵循出庫流量分組原則，由總體工藝要求可知，出庫流量分組為（軟包）卷接輔料托盤（卷煙紙+水松紙）、包裝輔料托盤1（商標+條盒）、包裝輔料托盤2（鋁箔紙+小透+條透+封簽紙+金拉線）、（硬包7000支/分鐘）卷接輔料托盤、包裝輔料托盤1、包裝輔料托盤2（鋁箔紙+小透+條透+內(nèi)卡紙+金拉線，其它2種同軟包）、（硬包12000支/分鐘）卷接輔料托盤、包裝輔料托盤1、包裝輔料托盤2、（裝封箱機組）箱皮托盤、（成型機組）成型盤紙托盤等共計11組。

　　3.系統(tǒng)流量

　　根據(jù)輔料托盤結果，結合卷接包機組配置，得到正常出庫時段11組輔料托盤出庫流量，遵循日入出庫平衡原則，計算得到入庫流量。依據(jù)總體工藝要求，計算得出換牌時段和提前出庫時段各系統(tǒng)流量（見表1）。

　　實例仿真

　　1.仿真建模

　　根據(jù)實例分析進行仿真建模，建模效果。

　　按物料追蹤法進行編程，特別需要注意的是應當把握好機組站臺按隨機數(shù)進行排列操作，輔料托盤在機組站臺上應當按固定使用時長進行控制。

　　2．仿真結果輸出

　　按三個時段不同流程流量進行仿真，仿真時長均延長放大到35小時/次，輸出利用率及能力計算得到的利用率統(tǒng)計匯總見表2。

　　能力計算與系統(tǒng)仿真得到利用率的差值最大不超過±3%，相互驗證了兩種評估方法準確可靠，能夠真實反映系統(tǒng)運行情況。

　　3.仿真結果分析

　　由表2可知，換牌時段AGV利用率接近90%，提前出庫時段出庫區(qū)往復式穿梭車和AGV利用率在90%左右，因為是峰值工況，可以接受。正常入出庫時段所有關鍵設備利用率在80%以下，系統(tǒng)無瓶頸，運行良好。

　　結論

　　靈活運用AutoMod軟件控制物料、隊列和命令列表相結合的方法，具有以下特點：

　　①經(jīng)實例仿真驗證可知，采用該方法能夠真實反應三個典型時段實際工況，再通過延長放大工作時間手段，可以大大減少隨機因素引起的仿真結果大幅振蕩，仿真結果數(shù)據(jù)更可靠。

　　②采用該方法得到的仿真結果與能力計算結果差值最大不超過±3%，相互驗證了兩種評估方法準確可靠。因此，在AutoMod仿真中，采用該技術可以準確評估卷煙廠輔料自動化物流系統(tǒng)，對于促進仿真技術在卷煙廠物流系統(tǒng)中的研究與應用具有重要意義。