為在系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計階段準確評估卷煙輔料自動化物流系統(tǒng)設(shè)備配置是否滿足設(shè)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(jié)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(diào)度策略。通過實例建模仿真得出比較結(jié)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(shù)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(fù)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(yīng)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(diào)度策略、設(shè)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(jié)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(guān)鍵設(shè)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

　　（1）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(shù)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(yīng)仿真結(jié)果數(shù)據(jù)。

　　（2）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(yīng)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(yīng)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。

　　（3）對于同類機組的同類輔料，正常供料時應(yīng)當遵循以下原則：

　　①與機組產(chǎn)能相關(guān)，產(chǎn)能越高，相應(yīng)輔料托盤更換頻率越快。

　　②采用隨機亂序排列，AGV路線隨機選取，仿真結(jié)果更切合實際生產(chǎn)。

　　③輔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?qū)崿F(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(yīng)流量驅(qū)動，互不干涉；②在仿真開始前，分組隨機自動生成不重復(fù)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。

　　（4）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(chǔ)上，采用AutoMod Runtime對三個時段分別運行仿真模型，輸出仿真結(jié)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(shè)備運動參數(shù)。結(jié)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(yīng)入庫流量。該時段是卷煙廠常態(tài)工況，各種關(guān)鍵設(shè)備一般應(yīng)保持在80%以下的利用率，才是比較好的水平。

　　（2）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(yīng)機組補充換牌后品牌的輔料托盤，同時將換牌前品牌對應(yīng)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(guān)鍵設(shè)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。

　　（3）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(yīng)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(guān)鍵設(shè)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：

　　（1）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(shè)置相應(yīng)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(diào)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(yīng)的換牌出庫流量，所以建模時只需申請從庫中調(diào)出換牌后的輔料托盤補充到當前機組站臺即可。

　　（3）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(yīng)的提前出庫流量，所以建模時只需申請從庫中調(diào)出提前出庫輔料托盤補充到當前機組站臺即可。

　　（4）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(yīng)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。總體工藝平面布局見圖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(yīng)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(jié)果，結(jié)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(yīng)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(yīng)當按固定使用時長進行控制。

　　2．仿真結(jié)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(jié)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(fù)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(guān)鍵設(shè)備利用率在80%以下，系統(tǒng)無瓶頸，運行良好。

　　結(jié)論

　　靈活運用AutoMod軟件控制物料、隊列和命令列表相結(jié)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(yīng)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(jié)果大幅振蕩，仿真結(jié)果數(shù)據(jù)更可靠。

　　②采用該方法得到的仿真結(jié)果與能力計算結(jié)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(shù)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(shù)在卷煙廠物流系統(tǒng)中的研究與應(yīng)用具有重要意義。