基于ED软件的S烟草公司异型烟分拣系统仿真

文/王 丹 雷 梦

传统的手工分拣模式存在效率低下、失误率高、人力成本高等诸多缺陷，为此我国设计并生产了全自动异型烟分拣系统，然而该系统造价较高，尚未得到全国烟草企业的广泛采纳与应用。如今，异型烟的市场需求量与日俱增，使其分拣品规数以及数量都出现了大幅度增加，普通的人工拣选早已不能满足消费者需求。因此，结合S烟草公司的实际情况对全自动异型烟分拣系统进行仿真，观察其运行情况与结果，对我国全自动异型烟分拣系统的普及和推广具有一定借鉴意义。

一、ED软件介绍

荷兰Incontrol公司是一家主要为客户提供物流仿真以及定量分析等服务的咨询公司，而ED（Enterprise Dynamics）仿真软件就是该公司拥有的产品，该软件被认为是目前世界上最先进的仿真平台之一。

表1： 客户订单情况

异型烟的市场需求量与日俱增，使其分拣品规数以及数量都出现了大幅度增加

ED属于一种面向对象软件，利用ED软件能实现模型构建和模型可视化，进而控制公司的动态系统。ED软件中的元素不仅能够表示有实体形态的产品，还能代表没有实体形态的物质。这些元素包括基础元素、运输元素以及结果元素等。软件使用者可以利用标准库当中的元件来建立自己所需要的模型，并在此基础上结合物流系统的真实数据进行定量分析以及仿真模拟。除此之外，该软件还能在3D仿真的基础下快速建立并运行仿真模型，同时将仿真的结果生动的呈现给使用者。

下面以S烟草公司拟引进的全自动分拣系统为案例建立模型，进行仿真模拟并对仿真的结果和数据进行分析。

表2： 实体与系统元素的对应关系

图1：实体对象及显示连接端口

图2：Conveyor1实体

图3：全局变量表

二、S烟草公司异型烟分拣系统模型构建

1.案例简介

S烟草公司有两个主要客户，共有4种异型烟商品需按时向这两个客户配送，客户每张订单的需求情况，如表1。客户甲和客户乙的两种订单需求数量服从均匀分布。由于烟草行业具有特殊性，客户通常为提前一天下单，因此，公司会提前准备好当天配送的产品，即当有订单录入即可发货。异型烟产品主要通过放置在蓝色物流周转箱中输送出去。

订单处理时间通常为每十分钟处理3个订单，每个订单的平均到达时间间隔为200秒。产品的拣选以及装箱的时间服从对数正态分布，根据订单确定每种产品的需求数量。

2.异型烟分拣系统仿真模型构建

该仿真模型共包含9种实体，各实体的名称及功能，如表2。

（1）生成实体。在窗口库区中设置2个Source实体、1个Assembler实体、4个Conveyor实体、4个Sink实体、1个Advanced Transporter实体、5个Queue实体、2个Server实体，以及用于连接小车和网络的Dispatcher和Destinator实体，将各实体按照实际位置摆好。

（2）连接端口。显示出连接的端口，选中模型中的某一元素，点击快捷键Ctrl+R，会出现每个实体的端口，将各个元件按照异型烟分拣的处理流程进行连接，如图1。

（3）定义各种元件。在模型中，共有2个Source实体，第一个Source定义为产生待包装的货物，第二个Source定义为产生周转箱。

对于与container相连接的Source2实体，将时间改为200s。在Trigger on creation中填入语句：label([containe r]，i):=duniform(1，2)，语句含义是周转箱离开前触发语句，产生标签为1，2的两种周转箱，两种周转箱的产生比例服从均匀分布，此处的周转箱对应案例当中的两种订单。在Source1实体中，将货物的进入时间设为25s。

在实际操作当中，异型烟是在传送带中被打上标签的，因此需要在传送带实体Conveyor1当中为产品打上标签编号：1，2，3，4。在Trigger on entry当中填入语句为：

label（[type，i]）: =duniform（1，4）与此同时需要在Trigger on exit中填入case(Label([type]，i)，Color(i):=C olorRed，Color(i):=ColorGreen，Color(i):=ColorYellow，Color(i):=ColorWhite)语句。目的是给所产生的产品Product设置不同的颜色，来代表不同品规的异型烟，如图2。

图4：3D仿真视图

图5：仿真实验运行结果

Advanced Transporter元件作为自动条烟补货小车需要按照Network所规定的路线将异型烟运送到各自的烟仓当中。在Sent to 中输入语句：label([type]，i)，即将条烟按照之前所打的标签运送到相应的烟仓当中。

Assembler设置如下：货物的处理周期是服从对数正态分布的，所以需要将处理周期Cycletime设置为lognormal(10，2)。Column reference b.o.m中输入的语句为：

if(label([container]，first(c))=1，1，2)，

该语句表示如果遇到标签名字container为1的周转箱则执行table当中的第一列否则执行第二列。Send to中所输入的语句为：

该语句表示如果遇到标签名字container为1的周转箱时，将产品输送给出口channel所连接的传送带，否则将产品输送到出口channel2所连接的传送带。

点击Edit Table，填入如图3所示数据，来控制不同订单对于各种产品的不同需求。

在订单分拣完毕以后需要进行核对，以确保周转箱中的产品数量和品规与订单要求一致。因此，设置两个Server元件分别对两种订单进行检查，核对产品信息，服务时间为5s，即Cycletime中输入5。通常条烟的分拣会存在一定的失误率，再加上一部分破损条烟，根据S烟草公司的日常失误率和破损率数据，将本实验中总的失误率设置为1%，将出现失误的订单送到Sink2以及Sink4中，即在Send to中输入语句：Bernoulli (99，1，2)。到此ED模型已完成，面对更加复杂的配货分拣情况也可以此类推。

三、仿真实验结果展示

利用控制器来对仿真的运行速度以及运行时间进行严格控制，同时利用对应的按钮来对仿真的细节进行控制。Assembler根据table表来设定周转箱所存放货物的品规与数量，从Queue中获取对应的货物。打开3D视图可以看见仿真运行的情况，如图4所示。

在本案例中，把运行时间设置为24 h，得到了如图5所示的统计数据。

四、结论

本文基于ED仿真软件，对S烟草公司拟引进的全自动异型烟分拣配货系统建立仿真模型，并结合公司数据进行了仿真实验。最终得到了有效的实验结果，在运行了24个小时以后，其中Sink1和Sink3的input数量分别为108和107，接近甲乙客户的订单比例，在Sink4中出现一个失误订单。除此之外，两个服务台的利用率均不高，可以尝试在后续的优化改进过程中减少一个服务台，并重复仿真实验来观察服务台利用率等相关指标的变化，进而优化模拟实验结果，使其更好的应用于公司的实际工作运营当中。

总之，在全自动分拣线的整体运行仿真过程中没有出现堵塞的状态，运行效率较高，验证了本次仿真实验的有效性，为今后全自动分拣线在烟草分拣等行业的大规模应用提供了有效借鉴。