基于Flexsim的虚拟现实物流仿真应用
Flexsim仿真软件在物流系统的应用过程主要分系统建模、仿真模拟、仿真结果输出三个阶段。
3.1 系统建模
Flexsim应用深层开发对象,这些对象代表着一定的活动和排序过程。要想利用Flexsim软件模板里的某个对象,只需要用鼠标把该对象从库里拖出来放在模型视窗即可。每一个对象都有一个坐标、速度、旋转以及一个动态行为(时间)。对象可以创建、删除,而且可以彼此嵌套移动,它们都有自己的功能或继承来自其他对象的功能。这些对象的参数可以把任何物流系统的处理和业务流程快速、高效地予以特征描述。Flexsim中的对象参数可以表示几乎所有存在的实物对象。像机器、操作员、传送带、叉车、仓库、交通灯、储罐、箱子、货盘、集装箱等等都可以用Flexsim中的模型表示,同时数据信息也可以轻松地用Flexsim丰富的模型库表示出来。
3.2 系统仿真模拟
Flexsim中有一个仿真引擎,该引擎可同时运行仿真和模型视窗(可视化),Flexsim还可以用试验的形式来仿真假定的情节,而且它可以自动运行并把结果存在报告、图表中。可以利用预定义和自定义的行为指示器,像用处、生产量、研制周期、费用等来分析每一个情节。而且也可以将结果导入到别的应用程序像Microsoft Word和Excel等,利用ODBC(开放式数据库连接)和DDEC(动态数据交换连接)可以直接输入仿真数据。
3.3 仿真结果的可视化输出
Flexsim把所有最新的虚拟现实博弈图形整合在个人计算机上。Flexsim中有可以直接导入3DS(3D Studio),VRML、3D DXF and STL等类型文件的选项。Flexsim内置了虚拟现实浏览窗口,可以让用户添加光源、雾以及虚拟现实立体技术。用户定义的“Fly-Throughs”可以被定义为艺术模型状态显示出来。AVI文件可以通过Flexsim的AVI录制器快速生成。任何模型都能被录制、拷贝到CD,以及发送到任何人的实时查看器中。
4. 应用举例
下面以某自动化立体仓库为例,通过Flexsim系统仿真运行模型并分析结果[4]。图1是基于Flexsim建立的系统模型:

图1 基于Flexsim建立的自动化立体仓库模型
(a)整体结构 (b)理货区 (c)出库区
图2是立体仓库模型的作业流程,货物运送到仓库后,首先在理货区进行验收、理货,并按照码盘工艺要求将成件货物码放在托盘上。托盘货物由分类输送机传送到入库站台,由巷道堆垛机沿巷道运行到货架的指定货位放置货物,完成货物的入库过程。出库时,巷道堆垛机行驶到指定的货位处,取出托盘货物放在输送机上,由输送机将货物送到出库站台由叉车运送到出库口。

图2 自动化立体仓库作业流程
立体仓库的主要参数:输送机的速度为1m/s,自动分拣和码托盘的处理时间是10 s,堆垛机水平速度为2 m/s,叉车运行速度为2 m/s。货架有4排,每排有9×80个货位。在仓库正常运行情况下,用Flexsim软件模拟仿真,得到各设备利用率如表1所示:

表1 仿真模型设备效率
由表1可以看出理货区叉车和出库区叉车的效率较高,运行正常。堆垛机和入库区叉车的运行效率较低,存在设备闲置的状况,理货区货物暂存区利用率偏高,可能影响下游设备的工作,有待改进。基于以上结果,提出改进策略:立体仓库巷道减少一条,堆垛机减少为2个,减少1辆入库叉车,节约成本,协调设备运行速度和效率。改进后经过Flexsim系统仿真后得到各设备利用率如表2所示:

表2 优化后模型设备效率
系统改进后,满负荷运转情况得到改善,设备闲置和低效率的情况也得到缓解,设备利用率明显更加合理,优化后的方案较之前方案整体效率有显著提高。
5. 总结
基于虚拟现实技术的仿真方法应用主要集中在对真实的复杂物流系统的建模研究和总体优化上。虚拟现实系统成为一种对多维信息处理的强大系统,成为人进行思维和创造的助手和对人们已有的概念进行深化和获取新概念的有力工具。
参考文献:
[1] 李湘德,彭斌.虚拟现实技术发展综述.[J]创新论坛,2





