摘要：主要講述了計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在我國自動(dòng)化物流系統(tǒng)中的發(fā)展和應(yīng)用；根據(jù)在煙草物流系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例，介紹計(jì)算機(jī)仿真的基本步驟和方法；并闡述了未來計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在我國物流行業(yè)中的重要地位和發(fā)展前景。
    1.引言
    計(jì)算機(jī)仿真就是利用計(jì)算機(jī)運(yùn)算系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型來達(dá)到對(duì)被仿真系統(tǒng)的分析、研究、設(shè)計(jì)等目的。仿真技術(shù)是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)、通訊技術(shù)、控制技術(shù)于一身的現(xiàn)代高科技，它能仿真出一個(gè)其實(shí)的環(huán)境，一種真實(shí)的感受，可應(yīng)用于宇宙飛船、核電站、飛機(jī)、輪船等大中型高精密儀器操作者的仿真訓(xùn)練，也可應(yīng)用于我國正在興建的自動(dòng)化物流系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、模擬、演示和分析。
    自動(dòng)化物流系統(tǒng)是集光、機(jī)、電技術(shù)為一體的復(fù)雜的系統(tǒng)工程。能夠?qū)崿F(xiàn)物料傳輸、識(shí)別、分揀、堆碼、倉儲(chǔ)、檢索和發(fā)售等各個(gè)環(huán)節(jié)的全程自動(dòng)化作業(yè)。該系統(tǒng)主要包括：自動(dòng)化高架立體倉庫系統(tǒng)（AS/RS）；自動(dòng)化輸送機(jī)輸送系統(tǒng)（Conveyor Systems）；自動(dòng)導(dǎo)引車和/或往復(fù)式穿梭車系統(tǒng)（PathMover Systems）；邏輯控制系統(tǒng)（PLC）和計(jì)算機(jī)集成化物流管理系統(tǒng)等。
    2.我國自動(dòng)化物流系統(tǒng)應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的必要性
    隨著物流行業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化水平的不斷提高，生產(chǎn)系統(tǒng)越來越復(fù)雜，生產(chǎn)節(jié)奏越來越快，生產(chǎn)管理者對(duì)生產(chǎn)改進(jìn)的每一決策，都需謹(jǐn)慎考慮。措施不當(dāng)，往往需要付出高昂的代價(jià)。而正是由于系統(tǒng)的復(fù)雜性，快節(jié)奏和柔性，要想預(yù)測(cè)每一個(gè)決策給系統(tǒng)帶來的后果，已經(jīng)是人的大腦無法勝任的了。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)正是彌補(bǔ)了這一不足，成為自動(dòng)化物流系統(tǒng)管理者的有用工具，成為生產(chǎn)系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)人員的得力助手。
    對(duì)我國興建的自動(dòng)化物流系統(tǒng)應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，不僅可以避免建立物理試驗(yàn)?zāi)M系統(tǒng)的投資，減少設(shè)計(jì)成本，而且可以通過計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行精確計(jì)算和驗(yàn)證分析，提高系統(tǒng)方案的可行性。根據(jù)物流中心的工藝設(shè)備參數(shù)和工藝流程建立起來的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，可以形成直觀立體的三維仿真動(dòng)畫，提供生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)量，確定瓶頸位置，報(bào)告資源利用率。還可以被用來支持投資決定，校驗(yàn)物流系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性，通過對(duì)不同的物流策略進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)來找出最優(yōu)解。仿真運(yùn)行結(jié)束后可根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)生成仿真報(bào)告，顯示各個(gè)物流設(shè)備的利用率、空閑率、阻塞率等數(shù)據(jù)?？筛鶕?jù)仿真報(bào)告提供的數(shù)據(jù)對(duì)物流系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行判斷，做出科學(xué)決策。
    3.計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在煙草自動(dòng)化物流系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)例
    中郵科技有限責(zé)任公司在煙廠片煙自動(dòng)配方庫、輔料平衡庫以及成品庫的自動(dòng)化物流系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中成功的應(yīng)用了計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，取得了很好的效果。應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)規(guī)劃設(shè)計(jì)的柳州卷煙廠自動(dòng)化物流系統(tǒng)，已經(jīng)于2003年6月實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行，該自動(dòng)化物流系統(tǒng)流程通暢，完全能夠滿足柳州卷煙廠物流系統(tǒng)的實(shí)際需求。應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)規(guī)劃設(shè)計(jì)的北京市海淀區(qū)煙草自動(dòng)配送系統(tǒng)也已經(jīng)安裝調(diào)試。應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)規(guī)劃設(shè)計(jì)的南寧卷煙廠自動(dòng)化物流系統(tǒng)，也已經(jīng)設(shè)計(jì)完成，該自動(dòng)化物流系統(tǒng)正在建設(shè)中。
    4.計(jì)算機(jī)仿真的基本步驟和方法：
    4.1 選擇合適的計(jì)算機(jī)仿真軟件
    適于物流仿真的軟件有許多，要根據(jù)自己的實(shí)際情況和需要進(jìn)行選擇。中郵科技公司采用美國物流仿真軟件AutoMod10.0為平臺(tái)。該軟件主要的模塊如下：
    Conveyor：含積放式傳輸系統(tǒng)，非積放式傳輸系統(tǒng)，滾筒傳輸系統(tǒng)、皮帶傳輸系統(tǒng)以及鏈條輸送系統(tǒng)等?？梢栽O(shè)定系統(tǒng)的速度、加速度、減速度、寬度、斜坡等參數(shù)。
    Pathmover：用于沿路線或軌道運(yùn)動(dòng)的模型汽車，如人工駕駛的升降機(jī)、自動(dòng)導(dǎo)引車AGV、往復(fù)式穿梭車等。
    AS/RS：自動(dòng)倉庫存取系統(tǒng)，通過選取貨架的規(guī)格（巷道數(shù)目、排、層等），定義出入庫的位置，設(shè)定存放貨物的區(qū)域，以及設(shè)定堆垛機(jī)的參數(shù)（速度、加減速度、取放貨物時(shí)間等），來定義一個(gè)AS/RS系統(tǒng)。
    Kinematic：模擬機(jī)構(gòu)的簡單運(yùn)動(dòng)。在實(shí)體造型中，定義機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和自由度，詳細(xì)模擬實(shí)體的機(jī)構(gòu)動(dòng)作。如模擬碼盤機(jī)器人的碼盤動(dòng)作、機(jī)械手的動(dòng)作等。

    Bridge Crane：在軌道上的起重機(jī)通過移動(dòng)來拾起或放下貨物。如物流系統(tǒng)中的起重、搬運(yùn)裝置。
    Power & Free：與Conveyors類似，但是所處理的貨物是懸掛著的，而不是沿輸送機(jī)移動(dòng)的貨物。一般采用鉸鏈懸掛在鏈條上的空中貨車。
    Tanks & Pipes / Trains：傳遞的物體形態(tài)是液體或氣體，如啤酒、飲料、煤氣等工業(yè)中的配制、生產(chǎn)、傳輸?shù)取?
    AutoView：可以允許用戶通過AutoMod模型定義場(chǎng)景和攝像機(jī)的移動(dòng)，產(chǎn)生高質(zhì)量的AVI格式的動(dòng)畫。用戶可以縮放或者平移視圖，或使攝像機(jī)跟蹤一個(gè)物體的移動(dòng)，如叉車或托盤的運(yùn)動(dòng)。AutoView可以提供動(dòng)態(tài)的場(chǎng)景描述和靈活的顯示方式。
    Autostat：用于分析仿真后的結(jié)果。根據(jù)要實(shí)現(xiàn)的目的，如系統(tǒng)內(nèi)采用的AGV的數(shù)量、操作工人的數(shù)量、傳輸系統(tǒng)的速度、車輛的速度等等，都可以用來作為優(yōu)化的對(duì)象，生成產(chǎn)量、成本、利用率等圖表。
   4.2 建立仿真模型
    根據(jù)自動(dòng)化物流系統(tǒng)的需求和工藝流程建立系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真模型，并確立系統(tǒng)基本設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)。
    4.3 編寫邏輯控制程序
    根據(jù)系統(tǒng)的工藝流程和系統(tǒng)的邏輯控制關(guān)系，以及物料流動(dòng)過程中，設(shè)備處理該物料所需的時(shí)間等編寫邏輯控制程序。
    4.4 運(yùn)行仿真系統(tǒng)
    根據(jù)物流系統(tǒng)的需求流量，計(jì)算出物料出現(xiàn)的時(shí)間頻率，把這個(gè)頻率值輸入系統(tǒng)，即可運(yùn)行此仿真系統(tǒng)。仿真運(yùn)行時(shí)間可以根據(jù)實(shí)際物流系統(tǒng)的生產(chǎn)班次，也可按照最大物流量進(jìn)行模擬。
    4.5 仿真結(jié)果分析和優(yōu)化
    根據(jù)流程運(yùn)行結(jié)果，進(jìn)行分析，系統(tǒng)是否存在瓶頸，流程是否暢通，物流量能否滿足需求。根據(jù)最后的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，分析物流量能否滿足需求。如果系統(tǒng)運(yùn)行后，結(jié)果有不理想之處，要根據(jù)相應(yīng)的原因，調(diào)整方案或者改變參數(shù)，直至滿足物流系統(tǒng)的生產(chǎn)需求。生成三維動(dòng)畫輸出結(jié)果及仿真報(bào)告，提交給自動(dòng)化物流系統(tǒng)的管理者和設(shè)計(jì)者，進(jìn)一步優(yōu)化和完善。
    由于采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)周期短，投資者在實(shí)際生產(chǎn)系統(tǒng)未建立前就能夠直觀地看到并了解系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的全部信息，因此，使投資者和系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)者對(duì)方案的實(shí)際運(yùn)行便于直接調(diào)整和改進(jìn)。合理的物流系統(tǒng)方案是建立一個(gè)科學(xué)的物流系統(tǒng)的前提。
    5.計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在物流行業(yè)中的發(fā)展前景
    我國的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)目前已廣泛應(yīng)用于電力、航空、通信、交通運(yùn)輸、軍事、化工、生物、經(jīng)濟(jì)等各個(gè)領(lǐng)域，并且，隨著計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展將發(fā)揮更加重要的作用。
    在我國的自動(dòng)化物流系統(tǒng)中應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，不僅能夠大大縮短物流中心的規(guī)劃設(shè)計(jì)周期，還可根據(jù)計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果對(duì)方案進(jìn)行優(yōu)化。在開放的人機(jī)界面上，可以看到未來實(shí)際生產(chǎn)過程中系統(tǒng)設(shè)備的全時(shí)空信息，看到未來的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中各輸送、存儲(chǔ)設(shè)備和AGV、穿梭車、堆垛機(jī)、輥道等的狀態(tài)，仿真系統(tǒng)將反映系統(tǒng)中發(fā)生阻塞和瓶頸的位置和情況?？梢愿淖儏?shù)輸入，通過模擬生產(chǎn)情況及波動(dòng)對(duì)系統(tǒng)造成的沖擊，從而避免了在理想化狀態(tài)下系統(tǒng)設(shè)計(jì)所無法預(yù)料的各種因素，對(duì)系統(tǒng)的堵塞有著形象和直觀的解決方案。在系統(tǒng)未投資建立之前，就可全方位地了解未來自動(dòng)化物流系統(tǒng)的實(shí)際流程和生產(chǎn)信息。
    由于我國現(xiàn)代物流產(chǎn)業(yè)剛剛興起，因此，在規(guī)劃設(shè)計(jì)自動(dòng)化物流系統(tǒng)中應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，不但可以避免新上馬的許多物流項(xiàng)目的重大失誤，而且可以使我國新建的自動(dòng)化物流系統(tǒng)更科學(xué)更合理。只有進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真的自動(dòng)化物流系統(tǒng)，才能真正地為物流企業(yè)解決實(shí)際問題，規(guī)劃和設(shè)計(jì)出切實(shí)可行的工藝方案，才能使我國的自動(dòng)化物流系統(tǒng)邁向國際先進(jìn)水平的行列。