论文部分内容阅读
摘要：随着可持续发展和环境保护的观念不断深入人心，回收物流越来越受到重视，其经济价值也越来越明显。本文以废旧机电产品为例，用AutoMod仿真软件对其回收仓库分拣系统进行了设计，建立仿真模型，对模型运行结果加以分析，得出的结论在实际操作过程中有重要的参考价值。
关键词：废旧机电产品；回收仓库；分拣系统；AutoMod；仿真模型
[中图分类号] TP391 [文献标识码] A
20世纪90年代以来，废弃产品引发的环境污染和空间占用问题引起了全球的广泛关注，据中国统计局资料，依据产品销售量和产品平均寿命期进行估算，自2006年起，每年将会有大约1000万台电脑、2000万台电视、500万台电冰箱、1000万台洗衣机及600万台空调需要报废；而在汽车领域，根据“The Society of Motor Manufacturers and Traders Limited”（SMMT）2003年调查，全球汽车保有量当年已达8148900万辆，发达国家通常将本国的汽车保有量乘以7%得出当年汽车应报废辆，如此算来，全球每年的应报废汽车数量已达到570423万辆。[1]
面对日益严重的环境污染和资源过度消耗问题，回收物流的作用显得尤为重要，其经济价值也越来越明显。
1 回收仓库的分拣系统
分拣是把不同的物品按照一定的原则分类，实现物品有序的空间位置搬移。随着现代科技的高速发展，具有高科技含量的自动化处理模式成为现代分拣的主要实现方式，它通过各种设备可以高效、准确地判别物品的体积、重量或者颜色等物理属性，也可以自动识别各种载体信息，依照不同的管理要求而设定不同的处理逻辑关系达到分拣的目的。
随着商品经济的发展，用户需求向小批量、多品种方向的发展，仓库中货品的种类和数量增多，分拣环节成为核心工序，分拣作业所占的成本也越来越高。回收物流与正向物流有很大不同，回收物流中的产品种类繁多，回收产品的性质差距大，有些不同的回收产品不可以放在一起，所以，回收仓库中分拣工作起着非常重要的作用。分拣过程是回收物流的重要环节，分拣系统是回收仓库整个系统的核心部分。
2 回收仓库分拣系统描述与仿真程序框架
我们以废旧机电产品为例，对其回收仓库的分拣系统进行设计。废旧机电产品分拆后零部件的处理方式有四种：再利用、再制造、再循环、掩埋。
循环经济的要求是通过采用先进技术和严格管理，使再利用、再制造的部分最大化，使再循环的部分最小化，使需要安全处理的部分趋于零化，最大限度地提取废旧机电产品中所蕴含的财富。
在回收仓库中，废旧机电产品被分拆后，需要把具有不同性质的零部件进行分拣。设A、B、C、D分别代表四零部件：A类为可再利用的零部件；B类为可再制造零部件；C类为再循环零部件；D类为需要掩埋的零部件。当货车把四类产品送达回收仓库之后，四类产品经过一条分拣传送带被分配给不同的传送带，到达A、B、C、D四个存货区。A类产品从A货区被送往A检测处，检测是否符合直接可利用的条件，符合就被运往A地，不符合就运往B检测处；B类产品从B货区被送往B检测处，检测是否符合再制造的条件，符合就被运往B地，不符合就运往维修处维修，维修完了再送往B检测处，直到符合为止；C类产品从C货区被送往C检测处，检测是否不符合再制造的条件，不能进行再制造就被运往C地，能进行再制造就运往B检测处。
3 回收仓库分拣系统参数
回收仓库分拣系统的参数如下：
（1）货车每8分钟一辆。
（2）A、B、C、D四种零部件被送往回收仓库分拣系统入口端的频率如下附表Data所示。
（3）卸载A类型的零部件所需的时间为指数分配平均20秒；卸载B类型的零部件所需的时间为常态分配平均18秒，标准差为3秒；卸载C类型的零部件所需的时间为三角形分配15-30秒，且峰值为26秒；卸载D类型的零部件所需的时间为均匀分配20-30秒。
（4）A、B、C三种分别在A检测、B检测、C检测处所用时间为：uniform（5，2）s、normal（9，1）s、triangular（5，15，20）s。
（5）维修处维修的时间为uniform（200，100）s。
（6）A、B、C三种零部件的合格率分别95%、90%、96%。
（7）工人的工作时间为早上8：30，在10：00时休息20分钟，再工作90分钟12：00下班，中午休息60分钟，13点上班，工作100分钟后，休息20分钟再工作90分钟，准备下班10分钟，16：40下班。
（8）叉车每使用7小时就需要检修30分钟。
4 基于AutoMod的回收仓库分拣系统的仿真模型
AutoMod仿真软件是由美国Brooks Automation公司出品，是一款比较成熟的离散事件系统仿真软件，可完成对制造系统、仓储系统、物料处理、企业内部物流、港口、车站、空港、配送中心、以及控制系统等的仿真分析、评价和优化设计等。
在AutoMod环境下仓储物流分拣系统的仿真模型步骤如下：
（1）新建立模型，命名为sort。
（2）建立子系统输送系统（Conveyor）命名为con1。输送系统（Conveyor）的功能是建立模型中的输送系统模型，如传送带等。进入con1的运动界面，画出传送带的场景。建立4个输入Station，分别命名为stain1、stain2、stain3、stain4；建立4个输出Station，分别命名为staout1、staout2、staout3、staout4。
（3）建立子系统移动路径（Path Mover）命名为Path1。移动路径（Path Mover）的功能是建立小车、叉车、操作人员的移动路径并控制其移动。 进入Path1的运动界面，画出移动路径的场景。建立相应的Control Point，分别命名为：cpin1、cpin2、cpin3、cpassem1、cpassem2、cpassem3、cpinspect1、cpinspectin、cpinspectout、cpprein、cpreout、cprepairn、cprepairout、cppark，其位置如图1所示。分别定义Named List、Segment、Vehicle、Work List、Park List。
（4）返回模型主界面。建立七个逻辑进程（Prosess）：Pinit、Parrive、Pdock、P1、Poperator、Prepair、Pliftfork。逻辑进程（Prosess）的功能是控制整个仿真模型的逻辑、变量、函数等，是模型的主线。
定义系统中的货物（Loads）。货物（Loads）是系统中的临时实体，是仿真程序的线索，进程的执行是由它来驱动的。根据假设中的四种零部件A、B、C、D及货车定义五种Loads：LA、LB、LC、LD、Ltruck，设置好其颜色，大小等各种性质；分别定义八种Load Attributes：Adock、Ain、AA、AB、AC、AD、Atype、Afix。
定义两种资源（Resources），人为：Roperator，叉车为：Rliftfork。资源（Resources）是系统中的永久性实体，在配送中心中操作工、叉车、及其、货架和汽车等一般被定义为资源。
定义11组队（Oueues）。队（Oueues）是系统中暂时存放临时实体（Loada）的地方。队的容量默认是一，但可以根据实际的需求任意调整其容量，也可以设定为无穷大（infinite）。下面是定义的11组队（Oueues）：Qbuffer，四列输入的队列Qin（1）、Qin（2）、Qin（3）、Qin（4），四列输出的队列Qout（1）、Qout（2）、Qout（3）、Qout（4），根据需要分别设置好其位置、颜色、容量等各种性质，Qinspectin，Qinspect，Qinspectout，Qinprein，Qinpreout，Qrepairin，Qrepairout，Qassem（1），Qassem（2），Qassem（3），分别设置其属性，设置其位置如图2所示。
（5）程序的编制。根据所建立的模型在源文件（Source File）中编制驱动程序，命名为：sort.m。源文件（Source File）是用来编写AutoMod代码程序的，一个模型的源代码文件可以包括用户编程的多个文件。根据程序框架图编制程序代码。
（6）运行模型。首先利用Run Control来控制模型执行的时间、次数，以及执行过程中所要记录的资料，我们设置模型执行时间Snap Length为8小时，模型执行次数Number of Snaps为2，所要追踪的Entity为Roperator和Rliftfork。然后运行模型。运行（AutoMod Runtime）模块包括三个窗口：仿真窗口（AutoMod simulation）、状态对话框（Status dialog box）和信息对话框（Messages dialog box）。状态对话框显示当前仿真时间和仿真状态（暂停或运动状态），信息对话框显示模型运行信息和错误，仿真窗口显示仿真模型布局和动画，本模型仿真窗口如图2所示。
5 仿真结果分析
仿真模型的统计分析是建立仿真模型的关键之一。
利用AutoMod仿真软件中的AutoSat模块来分析仿真模型，首先要设定相关的环境，若只分析一个变量因素则进行Vary One Factor分析，若分析多个变量因素则进行Vary Multiple Factor分析；运行后输出数据进行分析。
分析模型中Vehicle的数量对Qassem（1）、Qassem（2）、Qassem（3）三个区域零部件的平均量的影响。用Vary One Factor分析结果如图3所示。
从图中可以看出当Vehicle的数量为3时，Qassem（1）、Qassem（2）、Qassem（3）三个区域零部件的平均量的达到最多。
分析模型中，在不同数量的Roperator和Rliftfork的情况下，Vehicle的数量对Qassem（1）、Qassem（2）、Qassem（3）三个区域零部件的平均量的影响。从多变量模型运行报告（图4）中的Resource Statistics可以看出：当3个Roperator和3个Rliftfork时，Roperator和Rliftfork的利用频率Util值才比较合理。
图4 多变量下模型的运行报告
通过用Vary Multiple Factor分析，我们设置Roperator和Rliftfork的数量从1递增到3，每次增加1。设置Vehicle的数量从1递增到5，每次增加1。运行后，Run Results如图5所示。
从运行结果中可以看出，在3个Roperator和3个Rliftfork以及小车Vehicle的数量也为3的情况下，Qassem（1）、Qassem（2）、Qassem（3）三个区域零部件的平均量的达到最多，其Graph of Multi_Factor如图6所示。所以在实际操作中，我们分别设置操作人员Roperator、叉车Rliftfork、小车Vehicle的数量都为3。
6 结论
随着我国经济快速持续发展，人们消费水平不断提高，废旧机电产品的数量和种类也不断增加，面对由此造成的环境污染和空间占用问题，回收物流越来越受人们的重视。回收仓库中，分拆后的废旧机电产品的零部件种类繁多，使得分拣过程更加重要，分拣系统成为回收仓库中的核心部分。本文用AutoMod仿真软件对回收仓库的分拣系统进行建模，并对其模型运行结果进行了分析，得出的结论在实际操作过程中有重要的参考价值。
参考文献：
[1]吴卢芬.闭环供应链的运作模式及其绩效研究[D].长沙：湖南大学，2007，（10）：1.
[2]徐贤浩，刘志学.物流配送中心规划与运作管理[M].武汉：华中科技大学出版社，2008.
[作者简介]
李玲俐（1981—），女，汉族，山东聊城人，经济师，硕士研究生，毕业于广东技术师范学院。研究方向：物流系统工程。
关键词：废旧机电产品；回收仓库；分拣系统；AutoMod；仿真模型
[中图分类号] TP391 [文献标识码] A
20世纪90年代以来，废弃产品引发的环境污染和空间占用问题引起了全球的广泛关注，据中国统计局资料，依据产品销售量和产品平均寿命期进行估算，自2006年起，每年将会有大约1000万台电脑、2000万台电视、500万台电冰箱、1000万台洗衣机及600万台空调需要报废；而在汽车领域，根据“The Society of Motor Manufacturers and Traders Limited”（SMMT）2003年调查，全球汽车保有量当年已达8148900万辆，发达国家通常将本国的汽车保有量乘以7%得出当年汽车应报废辆，如此算来，全球每年的应报废汽车数量已达到570423万辆。[1]
面对日益严重的环境污染和资源过度消耗问题，回收物流的作用显得尤为重要，其经济价值也越来越明显。
1 回收仓库的分拣系统
分拣是把不同的物品按照一定的原则分类，实现物品有序的空间位置搬移。随着现代科技的高速发展，具有高科技含量的自动化处理模式成为现代分拣的主要实现方式，它通过各种设备可以高效、准确地判别物品的体积、重量或者颜色等物理属性，也可以自动识别各种载体信息，依照不同的管理要求而设定不同的处理逻辑关系达到分拣的目的。
随着商品经济的发展，用户需求向小批量、多品种方向的发展，仓库中货品的种类和数量增多，分拣环节成为核心工序，分拣作业所占的成本也越来越高。回收物流与正向物流有很大不同，回收物流中的产品种类繁多，回收产品的性质差距大，有些不同的回收产品不可以放在一起，所以，回收仓库中分拣工作起着非常重要的作用。分拣过程是回收物流的重要环节，分拣系统是回收仓库整个系统的核心部分。
2 回收仓库分拣系统描述与仿真程序框架
我们以废旧机电产品为例，对其回收仓库的分拣系统进行设计。废旧机电产品分拆后零部件的处理方式有四种：再利用、再制造、再循环、掩埋。
循环经济的要求是通过采用先进技术和严格管理，使再利用、再制造的部分最大化，使再循环的部分最小化，使需要安全处理的部分趋于零化，最大限度地提取废旧机电产品中所蕴含的财富。
在回收仓库中，废旧机电产品被分拆后，需要把具有不同性质的零部件进行分拣。设A、B、C、D分别代表四零部件：A类为可再利用的零部件；B类为可再制造零部件；C类为再循环零部件；D类为需要掩埋的零部件。当货车把四类产品送达回收仓库之后，四类产品经过一条分拣传送带被分配给不同的传送带，到达A、B、C、D四个存货区。A类产品从A货区被送往A检测处，检测是否符合直接可利用的条件，符合就被运往A地，不符合就运往B检测处；B类产品从B货区被送往B检测处，检测是否符合再制造的条件，符合就被运往B地，不符合就运往维修处维修，维修完了再送往B检测处，直到符合为止；C类产品从C货区被送往C检测处，检测是否不符合再制造的条件，不能进行再制造就被运往C地，能进行再制造就运往B检测处。
3 回收仓库分拣系统参数
回收仓库分拣系统的参数如下：
（1）货车每8分钟一辆。
（2）A、B、C、D四种零部件被送往回收仓库分拣系统入口端的频率如下附表Data所示。
（3）卸载A类型的零部件所需的时间为指数分配平均20秒；卸载B类型的零部件所需的时间为常态分配平均18秒，标准差为3秒；卸载C类型的零部件所需的时间为三角形分配15-30秒，且峰值为26秒；卸载D类型的零部件所需的时间为均匀分配20-30秒。
（4）A、B、C三种分别在A检测、B检测、C检测处所用时间为：uniform（5，2）s、normal（9，1）s、triangular（5，15，20）s。
（5）维修处维修的时间为uniform（200，100）s。
（6）A、B、C三种零部件的合格率分别95%、90%、96%。
（7）工人的工作时间为早上8：30，在10：00时休息20分钟，再工作90分钟12：00下班，中午休息60分钟，13点上班，工作100分钟后，休息20分钟再工作90分钟，准备下班10分钟，16：40下班。
（8）叉车每使用7小时就需要检修30分钟。
4 基于AutoMod的回收仓库分拣系统的仿真模型
AutoMod仿真软件是由美国Brooks Automation公司出品，是一款比较成熟的离散事件系统仿真软件，可完成对制造系统、仓储系统、物料处理、企业内部物流、港口、车站、空港、配送中心、以及控制系统等的仿真分析、评价和优化设计等。
在AutoMod环境下仓储物流分拣系统的仿真模型步骤如下：
（1）新建立模型，命名为sort。
（2）建立子系统输送系统（Conveyor）命名为con1。输送系统（Conveyor）的功能是建立模型中的输送系统模型，如传送带等。进入con1的运动界面，画出传送带的场景。建立4个输入Station，分别命名为stain1、stain2、stain3、stain4；建立4个输出Station，分别命名为staout1、staout2、staout3、staout4。
（3）建立子系统移动路径（Path Mover）命名为Path1。移动路径（Path Mover）的功能是建立小车、叉车、操作人员的移动路径并控制其移动。 进入Path1的运动界面，画出移动路径的场景。建立相应的Control Point，分别命名为：cpin1、cpin2、cpin3、cpassem1、cpassem2、cpassem3、cpinspect1、cpinspectin、cpinspectout、cpprein、cpreout、cprepairn、cprepairout、cppark，其位置如图1所示。分别定义Named List、Segment、Vehicle、Work List、Park List。
（4）返回模型主界面。建立七个逻辑进程（Prosess）：Pinit、Parrive、Pdock、P1、Poperator、Prepair、Pliftfork。逻辑进程（Prosess）的功能是控制整个仿真模型的逻辑、变量、函数等，是模型的主线。
定义系统中的货物（Loads）。货物（Loads）是系统中的临时实体，是仿真程序的线索，进程的执行是由它来驱动的。根据假设中的四种零部件A、B、C、D及货车定义五种Loads：LA、LB、LC、LD、Ltruck，设置好其颜色，大小等各种性质；分别定义八种Load Attributes：Adock、Ain、AA、AB、AC、AD、Atype、Afix。
定义两种资源（Resources），人为：Roperator，叉车为：Rliftfork。资源（Resources）是系统中的永久性实体，在配送中心中操作工、叉车、及其、货架和汽车等一般被定义为资源。
定义11组队（Oueues）。队（Oueues）是系统中暂时存放临时实体（Loada）的地方。队的容量默认是一，但可以根据实际的需求任意调整其容量，也可以设定为无穷大（infinite）。下面是定义的11组队（Oueues）：Qbuffer，四列输入的队列Qin（1）、Qin（2）、Qin（3）、Qin（4），四列输出的队列Qout（1）、Qout（2）、Qout（3）、Qout（4），根据需要分别设置好其位置、颜色、容量等各种性质，Qinspectin，Qinspect，Qinspectout，Qinprein，Qinpreout，Qrepairin，Qrepairout，Qassem（1），Qassem（2），Qassem（3），分别设置其属性，设置其位置如图2所示。
（5）程序的编制。根据所建立的模型在源文件（Source File）中编制驱动程序，命名为：sort.m。源文件（Source File）是用来编写AutoMod代码程序的，一个模型的源代码文件可以包括用户编程的多个文件。根据程序框架图编制程序代码。
（6）运行模型。首先利用Run Control来控制模型执行的时间、次数，以及执行过程中所要记录的资料，我们设置模型执行时间Snap Length为8小时，模型执行次数Number of Snaps为2，所要追踪的Entity为Roperator和Rliftfork。然后运行模型。运行（AutoMod Runtime）模块包括三个窗口：仿真窗口（AutoMod simulation）、状态对话框（Status dialog box）和信息对话框（Messages dialog box）。状态对话框显示当前仿真时间和仿真状态（暂停或运动状态），信息对话框显示模型运行信息和错误，仿真窗口显示仿真模型布局和动画，本模型仿真窗口如图2所示。
5 仿真结果分析
仿真模型的统计分析是建立仿真模型的关键之一。
利用AutoMod仿真软件中的AutoSat模块来分析仿真模型，首先要设定相关的环境，若只分析一个变量因素则进行Vary One Factor分析，若分析多个变量因素则进行Vary Multiple Factor分析；运行后输出数据进行分析。
分析模型中Vehicle的数量对Qassem（1）、Qassem（2）、Qassem（3）三个区域零部件的平均量的影响。用Vary One Factor分析结果如图3所示。
从图中可以看出当Vehicle的数量为3时，Qassem（1）、Qassem（2）、Qassem（3）三个区域零部件的平均量的达到最多。
分析模型中，在不同数量的Roperator和Rliftfork的情况下，Vehicle的数量对Qassem（1）、Qassem（2）、Qassem（3）三个区域零部件的平均量的影响。从多变量模型运行报告（图4）中的Resource Statistics可以看出：当3个Roperator和3个Rliftfork时，Roperator和Rliftfork的利用频率Util值才比较合理。
图4 多变量下模型的运行报告
通过用Vary Multiple Factor分析，我们设置Roperator和Rliftfork的数量从1递增到3，每次增加1。设置Vehicle的数量从1递增到5，每次增加1。运行后，Run Results如图5所示。
从运行结果中可以看出，在3个Roperator和3个Rliftfork以及小车Vehicle的数量也为3的情况下，Qassem（1）、Qassem（2）、Qassem（3）三个区域零部件的平均量的达到最多，其Graph of Multi_Factor如图6所示。所以在实际操作中，我们分别设置操作人员Roperator、叉车Rliftfork、小车Vehicle的数量都为3。
6 结论
随着我国经济快速持续发展，人们消费水平不断提高，废旧机电产品的数量和种类也不断增加，面对由此造成的环境污染和空间占用问题，回收物流越来越受人们的重视。回收仓库中，分拆后的废旧机电产品的零部件种类繁多，使得分拣过程更加重要，分拣系统成为回收仓库中的核心部分。本文用AutoMod仿真软件对回收仓库的分拣系统进行建模，并对其模型运行结果进行了分析，得出的结论在实际操作过程中有重要的参考价值。
参考文献：
[1]吴卢芬.闭环供应链的运作模式及其绩效研究[D].长沙：湖南大学，2007，（10）：1.
[2]徐贤浩，刘志学.物流配送中心规划与运作管理[M].武汉：华中科技大学出版社，2008.
[作者简介]
李玲俐（1981—），女，汉族，山东聊城人，经济师，硕士研究生，毕业于广东技术师范学院。研究方向：物流系统工程。