Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Функционирование складских комплексов и методы их исследования 12
1.1. Склады, их определение, виды и функции в зависимости от степени механизации 12
1.2. Обзор технологий складских операций на текстильных предприятиях на основе механизации складского хозяйства 14
1.3. Применение складского оборудования при механизации основных работ на складских комплексах 18
1.4. Обзор механизированных погрузчиков, использующихся в складских комплексах 24
1.5. Основные технологические характеристики электропогрузчиков 27
1.6. Методы исследования и обеспечения надежности технологического оборудования 28
1.7. Основные методы моделирования систем 37
1.8. Методы исследования надежности и стабильности работы складов с механизированными погрузчиками 44
Выводы к главе 1 47
ГЛАВА 2. Разработка модели автоматизированного склада 49
2.1. Математическая модель загруженности погрузчиков 49
2.2. Модель работы многопродуктового склада с автоматическими погрузчиками 59
2.3. Простейшая детерминированная модель однопродуктового склада с одним погрузчиком 73
2.4 Модель однопродуктового склада с одним погрузчиком ограниченной грузоподъемности 76
2.5. Модель однопродуктового склада с одним погрузчиком с учетом времени сервисного обслуживания погрузчика 78
2.6. Модель однопродуктового склада с одним погрузчиком с использованием равномерного закона распределения величины времени сервисного обслуживания погрузчика 81
2.7. Модель однопродуктового склада с одним погрузчиком с использованием нормального закона распределения величины времени сервисного обслуживания погрузчика 85
Выводы к 2 главе 89
ГЛАВА 3. Исследование влияния характеристик погрузчиков на функционирование складских комплексов 91
3.1. Введение в экспериментальную часть 91
3.2 Эксперимент Э1. Зависимость эффективности работы складского комплекса от количества механизированных погрузчиков 92
3.3 Эксперимент Э2. Зависимость эффективности работы складского комплекса от грузоподъемности механизированных погрузчиков 94
3.4 Эксперимент ЭЗ. Зависимость эффективности работы складского комплекса от величины межсервисного интервала механизированных погрузчиков 98
3.5 Эксперимент Э4. Зависимость эффективности работы складского комплекса от интенсивности поступления товарных заявок при заданном наборе механизированных погрузчиков 101
3.6 Эксперимент Э5. Зависимость эффективности работы складского комплекса от интенсивности поступления товарных заявок при заданном наборе механизированных погрузчиков 104
3.7 Эксперимент Э6. Влияние вероятностного закона распределения на эффективность работы складского комплекса при изменяемом интервале межсервисного технического обслуживания погрузчиков и постоянной интенсивности товарных заявок 107
Выводы к главе 3 110
ГЛАВА 4. Разработка автоматизированного программного комплекса для моделирования работы погрузчиков на складских комплексах 115
4.1. Средства и возможности программного комплекса 116
4.2. Структура хранения данных 116
4.3. Структура программного комплекса 124
4.4. Работа с программным комплексом 127
4.4.1 Запуск программного комплекса L27
4.4.2 Установка параметров моделирования 129
4.4.3 Отображение результатов моделирования. Общие данные. 130
4.4.4 Отображение результатов моделирования. Отдельная модель. 131
4.4.5 Сравнительный анализ моделей 135
4.4.6 Сохранение полученных результатов 137
Выводы к главе 4 138
Общие выводы 139
Литература 141
Приложения
- Склады, их определение, виды и функции в зависимости от степени механизации
- Математическая модель загруженности погрузчиков
- Введение в экспериментальную часть
- Средства и возможности программного комплекса
Введение к работе
На любом предприятии часть территории (площадей) обязательно отводится под прием, выгрузку, хранение, переработку, погрузку и отправку грузов. Для выполнения таких работ необходимы грузовые площадки и платформы с подъездными путями, специально оборудованные и оснащенные технологическими средствами пункты взвешивания, сортировки и т д. Такие объекты логистической инфраструктуры предприятия представляют собой склады.
Склад - это комплекс зданий, сооружений и устройств, предназначенный для приемки, размещения и хранения поступивших грузов (сырья, полуфабрикатов, готовой продуїщии и т.д.), подготовіш их к потреблению и отпуску потребителям, обеспечивающий сохранность товарно-материальных ценностей, позволяющий накапливать необходимые запасы.
Основное назначение складского хозяйства - концентрация запасов, их хранение, обеспечение бесперебойного и ритмичного снабжения потребителей в соответствии с заказами.
На современных предприятиях складирование тесно связано с производственным процессом. Складам передается ряд подготовительных и производственных операций. Увязка проекта склада с технологическим процессом правильно решается при координации обоих проектных решений.
Основными направлениями дальнейшего технологического развития складского хозяйства являются:
а) полная механизация и автоматизация складских погрузочно-
разгрузочных подъемно-транспортных и управленческих работ;
б) концентрация и специализация складского хозяйства;
в) внедрение химии в технологию хранения различных грузов.
Современная техника обеспечивает складские операции большим ко
личеством специального оборудования и погрузочно-разгрузочными меха-
низмами. Наибольшее распространение получили следующие виды складирования.
Штабелирование пакетов и поддонов. При этом виде складирования грузы укладывают непосредственно один на другой, пакетированные на плоских поддонах, в ящичных и стоечных поддонах или в соответствующей таре; образуя устойчивый штабель. Система рекомендуется для сырьевых и буферных складов.
Стеллажное хранение — преобладающий вид складирования. Высота стеллажей лимитируется возможностью доступа к грузу. При ручных операциях высота стеллажей не более 2 м. Использование крана штабелера увеличивает ее до 3—5 м. Автоматизация операторских процессов позволяет довести высоту стеллажей до 12 и даже 20 м. Имеются решения, когда высотные стеллажи выполняют роль каркаса для ограждающих конструкций и опор для навесного оборудования.
Применяются следующие виды стеллажей:
стеллажи статичные - основная форма хранения тарно-штучных грузов со многими типами стеллажей - полочных, рамных, специальных, сборно-разборных с регулируемой высотой ячеек;
мобильные стеллажи - размещение стеллажей, установленных на рельсы или напольные катки параллельными рядами вплотную один к другому. Доступ к каждому блоку обеспечивается откаткой впереди стоящих стеллажей. Блоки могут быть однопарны-ми, сдвоенными, открытыми, закрытыми, с регулируемыми полками и т. д.;
гравитационные стеллажи - грузы под действием тяжести скатываются по наклонному конвейеру. Конвейеры (или* лотки), снабженные роликами, дисками или направляющими, тесно располагаются в ряд в несколько ярусов. К складированному грузу имеется доступ только с двух сторон — с места загрузки и франта
выборки. По мере выемки груза, достигшего фронта выборки, оставшиеся единицы автоматически подвигаются.
3. Движущийся склад с механическим приводом. Работа этих складов
наиболее синхронна производственному процессу. Этот вид складированияs
отличается от гравитационных стеллажей тем, что несущие контейнеры раз
мещены без наклона.
Гравитационные силы заменяют механическим приводом. Движение груза и его скорость полностью контролируются. Рекомендуется для складирования тяжелых грузов.
Кассеты с механическим* приводом для тяжелых и длинномерных, грузов — усложненный вариант мобильных стеллажей.
Ротаторные склады. Система складирования рассчитана для мелких и нестандартных деталей, обеспечивает компактное хранение. Имеются две разновидности ротаторных складов: на одну стойку-ось насаженыj подноськ бункерного типа или плоские, разделенные*на-секторы перегородками. Прокручивание всего4 барабана или независимых по вращению подносов обеспечивает доступ к любому сектору в пункте отбора материалов; система, основана на циркуляции груза. Она представляет собой серию смонтированных на роликах этажерок, объединенных в кольцевой поезд и ведомых цепью механического привода. Селектор-переключатель подает любую затребованную этажерку к единственному пункту отбора материалов.
Контейнерное хранение получило большое распространение. В настоящее время уже применяются герметичные контейнеры с гидрофобным покрытием, разрабатываются контейнеры с терморегулятором. Использование таких контейнеров практически освобождает предприятие от строительства закрытых систем складирования." Складское хозяйство может быть ограничено грузовыми площадками для контейнеров.
Контейнерный.грузооборот обладает рядом больших преимуществ.по сравнению с другими видами перевозок. Для такого вида складирования сооружают автоматизированные склады-башни для контейнеров. Склад решается в виде многоэтажной гексагональной в плане башни из предварительно-напряженных железобетонных.конструкций-. Центр башни занят автоматическим лифтом с захватом для контейнера. Группировать башни можно в любом удобном сочетании.
При современном уровне технической вооруженности промышленных предприятий.необходимы высокая степень организации» складского хозяйства, механизация и автоматизация работ с грузами, совершенствование систем-управления*
Более совершенная технология складирования дает возможность автоматического распределения^ объекта труда вдоль общего потока производства. Этот процесс характеризует общую тенденцию развития промежуточных складов в промышленности.
Решение задачи выбора оптимальной и, наиболее эффективной! технологии управления-складскими запасами для любого конкретного предприятия находится в области теории управления запасами, рассмотренных с различных точек зрения в различных литературных источниках [44-52]. Анализ разработанных математических моделей показал, что они позволяют учесть большинство факторов и разнообразие особенностей для каждого из типов задач управления запасами. Однако это же разнообразие привело к тому, что до сих пор для каждого реального производства приходится разрабатывать специальные модели, учитывающие именно его особенности и адаптированные к конкретным задачам данного производства.
Одна из особенностей управления- запасами для текстильного производства заключается в том, что в нем наряду с отдельными переходами используются довольно широко поточные линии, особенно на предварительных переходах: питания, рыхления, смешивания, очистки. Причем, несмотря
8>
нато, что и сам процесс идет непрерывно^ ишотоки волокнистого материала непрерывные, но накопители для выравниванюгшобеспечения надежной работы этих систем: все равно присутствуют. В>качестве таких накопителей используют, в качестве таких накопителей используют решетки транспортирующие; бункеры накапливающие и конденсоры (сетчатые барабаны, на- поверхности? которых также накапливается; волокнистый*материал): Таким, образом^ задача управления, запасами остается актуальной^ для- непрерывных
ПРОИЗВОДСТВ. :>
Целью"данной;диссертационной^ работьг является решение важной; на
учно-технической; задачи; исследования: возможностей? автоматизации; имита
ционного ;моделированияфабрты: механизированных складов ша текстильных
производствах. Процесс решения этой; задачи включает в себя- следующие
этапы:: .
* исследование существующих моделей управления* запасамшдггжсистем
автоматизированного;управления;текстильным производством*,. ' разработкажомпьютерноймоделидля имитации;работы?;складского'комг
плекса с возможностью интерактивного управления;
разработка математическоймодели-имитации работы складов сразлич-ными характеристиками, наборами механизированных погрузчиков и производственных задач;
проведение1 компьютерных экспериментов по изучению степени влияния характеристик погрузчиков на работу склада;
разработка структуры автоматизированного: комплекса для имитации работы складского комплекса с произвольным; набором погрузчикови производственныхзадач с возможностьюинтерактивнойфаботы;
Объектом исследования* являются* модели* складских комплексов? оборудованные; механизированными; погрузчиками;. имитационное моделирование таких комішексовда автоматизация методов* моделирования. В работе ис-
пользованы методы математического и имитационного компьютерного моделирования, математической, статистики, исследования склада и логистики.
В результате выполнения поставленной научно-технической задачи в работе впервые были построены, алгоритмы имитации работы, складов с произвольным набором механизированных погрузчиков для текстильного производства су четомг различных,в том числе неслучайных, факторов. Построена модель многопродуктового склада:, что позволило изучить стабильность работы производствами возможные нарушениягэтой стабильности вследствие некорректного подбора количества механизированных погрузчиков. Предложена интерактивная модель, оперативного контроля' функционирования1 производства с точки; зрения; отдельных механизированных погрузчиков: Проведены, исследования* влиянгонразличных; факторов: на: функционирование: склада, в виде компьютерных экспериментов? и; получены, зависимости8 показателей стабильности? работы производственной' системы; от этих: факторов.. Практическая;значимость и реализация результатов работы заключается; в том* что по итогам; работы создан программный?комплекс, которыйша базе разработанных имитационных моделей^ позволяет осуществлять^ как оперативный контроль над материальными потоками в производственных условиях, так и прогнозировать возможность вариантов управления механизированными погрузчиками! а также отслеживать управление производственной программы.
В современных условиях отношение к складированию стремительно изменяется: оно уже рассматривается не просто как изолированный комплекс внутрискладских операций хранения и грузопереработки, а как эффективное средство «Управления запасами» и- продвижением материальных потоков, в логистической цепи поставок предприятия:
Увеличение степенишеханизацииіи автоматизации -транспортных и складских операцишобычно даёт значительный экономический эффект. Особенно перспективным. является применение для этих целей транспортных
роботов и манипуляторов. Но, как показала практика роботизации в странах Запада, роботизация текстильного производства в России - дело будущего. Причин для этого несколько.
Для перемещения текстильных полуфабрикатов (хлопок, холстин, ровница, лента, пряжа, ткань) универсальные роботы не пригодны, а нужно создавать специальные для каждого полуфабриката и транспортного перехода.
Внедрить даже специальные роботы в современное прядильное производство и получить от этого экономический эффект невозможно. Внедрить роботов можно только закупив для фабрики специальные роботизированные технологические комплексы, которые представляют собой конструктивно изменённые технологические машины, устанавливаемые в цехе по специальной схеме неоснащённые роботами'на заводе-изготовителе.
Роботы машины сложные и дорогие.
Зарплата рабочих на текстильных фабриках очень низкая.
В настоящее время транспортировку полуфабрикатов на фабриках осуществляют традиционными транспортными системами, созданными на основе, традиционных транспортных средств. Промышленность выпускает большое количество разнообразных транспортных и погрузочно-разгрузочных устройств. Правильный выбор этих механизмов, а таюке схем транспортирования полуфабрикатов к машинам следующего технологического перехода позволяет значительно увеличить эффективность прядильного производства за счёт снижения капитальных затрат на транспортные средства, уменьшения транспортных рабочих, уменьшения отходов при транспортировании.
Склады, их определение, виды и функции в зависимости от степени механизации
Склады - это здания, сооружениями разнообразные устройства, предназначенные для приемки; размещения и хранения поступивших на них товаров, подготовки их к потреблению и отпуску потребителю.
Склады являются одним из важнейших элементов логистических систем. Объективная необходимость в специально, обустроенных местах для содержания-запасов существует на всех стадиях потока материалов, начиная от первичного источника сырья и заканчивая конечным потребителем. Этим, объясняется большое количество разнообразных видов складов.
Размеры складов варьируются в широком диапазоне: от небольших, помещении, общей площадью в несколько сотен, квадратных метров, до складов-гигантов, покрывающих площади в сотни тысяч квадратных метров.
Различаются склады и по высоте укладки грузов. В одних груз хранится не выше человеческого роста, в других необходимы специальные устройства, способные поднять и точно уложить груз в ячейку на высоте 24 гМ и более.
Склады могут иметь разные конструкции: размещаться в отдельных помещениях (закрытые), иметь только крышу или крышу и одну, две или три стены (полузакрытые). Некоторые грузы хранятся вообще вне помещений на специально оборудованных площадках, в так называемых открытых складах.
В складе может создаваться и поддерживаться специальный режим, например температура, влажность.
Склад может предназначаться для хранения товаров одного предприятия (склад индивидуального пользования), а может, на условиях лизинга, сдаваться в аренду физическим или юридическим лицам (склад коллективного пользования или склад-отель). , Различаются склады и по степени механизации складских операций: - немеханизированные; - комплексно-механизированные; - автоматизированные; - автоматические.
Существенным признаком классификации складов является возможность доставки и вывоза груза с помощью железнодорожного или водного транспорта. В соответствии с этим признаком различают пристанционные или портовые склады (расположенные на территории железнодорожной станции или порта), прирельсовые (имеющие подведенную железнодорожт ную ветку для подачи и уборки вагонов) и глубинные. Для того чтобы доставить груз от станции, пристани или порта в глубинный склад, необходимо, воспользоваться автомобильным транспортом.
В зависимости, от широты ассортимента хранимой продукции выделяют: - специализированные склады; - склады со смешанным или универсальным ассортиментом. Совокупность работ, выполняемых на различных складах, примерно одинакова. Это объясняется тем, что в разных технологических процессах склады выполняют следующие схожие функции: - временное размещение и хранение материальных запасов; - преобразования материальных потоков; - обеспечение логистического сервиса в системе обслуживания:
Основу технологии складского процесса составляет рациональное построение, четкое и последовательное выполнение складских операции, постоянное-совершенствование организации труда и технологических решений, эффективное использование подъемно-транспортного и технологического оборудования.
Что- обеспечивает технологический процесс. Правильно организованный технологическийпроцесс работы предприятия должен обеспечить: четкое и своевременное проведение количественной и качественной приемки продукции; эффективное использование средства механизации погрузочно-разгрузочных и транспортно-складских работ; рациональное складирование товаров, обеспечивающее максимальное использование складских объемов и площадей, а также сохранность товаров и других материальных ценностей; четкую работу экспедиции и организацию централизованной доставки товаров покупателям; последовательное и ритмичное выполнение складских операций, способствующее планомерной загрузке работников, склада, и создание благоприятных условий труда.
Существенным резервом повышения эффективности функционирования материалопроводящих систем является переход от традиционно разрозненного решения задач складирования»и.транспортировки к проектированию единых транспортно-складских процессов!
Сопряженность складского процесса с внешней, средой достигается решением различных задач, значительная часть которых связана-с обработкой материальных потоков на постах разгрузки и приемки товаров. Механизация является процессом замены ручного труда человека работой машин; Она может иметь следующие стадии: частичная механизация., комплексная механизация, автоматизация, комплексная автоматизация. [I] .
Механизированные процессы - это процессы, в которых применение машин; обеспечивает замену ручного труда на основных операциях, а вспомогательные операции; выполняются вручную.: Еслш замена ручного труда осуществлена только на- отдельных операциях, а- часть работ на основных операциях выполняются вручную;, то такую механизацию называют частичной; При относительно небольших вложениях средств она позволяет высвободить часть вспомогательных рабочих или облегчить их труд.
Комплексной механизацией!принято считать такую ступень.механизации при которой каждаяшз взаимосвязанных работ полностью механизиро-вана; основные и вспомогательные операции! выполняются машинами; управляемыми операторами; Комплексная механизация процессов т складских; комплексах включает: применение механизмов при погрузке ивыгрузке продукции, и- перемещению товаров внутри предприятия; организацию надлежащей приемкии хранения товаров, их предварительной фасовки и подготовки к дальнейшей отгрузке; создание комплексно-механизированных; складов.
Следующей ступенью механизации является автоматизация; Автоматизация основана на применении системы машин, оборудования, автоматов, позволяющих полностью заменить физический труд рабочих и осуществить управление машинами и контроль над их работой при І помощи средств автоматики. Роль человека сводится к разработке и внедрению программ управления; наблюдению и корректировке приборов автоматики; Комплексная-автоматизация, исключает участие человека,, как в; технологических, так и в управленческих операциях. [2]
Математическая модель загруженности погрузчиков
Модель основана на теории систем массового обслуживания. Сначала рассмотрим вариант простейшей модели, которая поддается аналитическому анализу. Для построения такой модели примем, что поток заявок па обслуживание является простейшим, т.е. однородным пуассоновским потоком. Это означает, что вероятность одновременного поступления более чем одной заявки практически равна нулю (т.н. свойство ординарности потока). Все заявки - одинакового ранга и приоритета и поэтому по порядку поступления, образуя общую очередь (т.н. свойство однородности потока). Заявки поступают независимо друг от друга. Интервалы времени т между моментами поступления случайны, независимы и одинаково распределены по экспоненциальному закону т Ех(Х) (т.н. свойство отсутствия последействия потока). Здесь А, = УЕт - интенсивность потока (заявок/мин), равная обратной величине среднего интервала между заявками в потоке Ex.
Любой из М погрузчиков склада принимает на обслуживание очередную заявку либо в момент ее поступления, если погрузчик в этот момен I свободен, либо из очереди в момент завершения обслуживания ранее поступившей заявки. Предполагаем, что время обслуживания заявки погрузчиком 0 - случайная величина, также распределенная по экспоненциальному закону G Ех(н-). Здесь р. = У Ев - интенсивность обслуживания заявки погрузчиком (заявок/мин), равная обратной величине среднего времени обслуживания одной заявки. Поскольку все погрузчики считаются одинаковыми, этот параметр у них всех один и тот же.
Работу погрузчиков как системы массового обслуживания можно представить следующим образом. Если в момент поступления очередной заявки хотя бы один из погрузчиков свободен, он немедленно принимает заявку на обслуживание и обслуживает ее в течение случайного интервала времени 8, после чего заявка покидает систему, образуя элемент выходящего из системы потока обслуженных заявок.
Число заявок в системе в любой момент времени может возрасти только на единицу, поскольку поток заявок - ординарный. Интенсивность вероятности перехода в сторону состояний с большим числом заявок равна интенсивности потока X поступающих заявок. Уменьшение числа заявок в системе также может произойти не более чем на единицу, поскольку вероятность того, что два и более погрузчика завершат работу одновременно, практически равна нулю. Интенсивность вероятности перехода равна суммарной интенсивности работы всех занятых в текущем состоянии погрузчиков, и возрастает от [л до MJLI.
Поскольку цель данной модели - получить приближенную оценку эффективности системы погрузчиков, ограничимся решением системы уравнений для стационарного случая, когда вероятности не зависят от времени, все производные равны нулю, а неизвестные вероятности из функций превращаются в числа. В этом случае существует аналитическое решение системы уравнений, уже алгебраических, а не дифференциальных, поскольку граф, описывающий систему погрузчиков, соответствует частному случаю т.н. Марковского процесса «гибели - рождения» [58]. Для такого процесса вероятности всех состояний выражаются через вероятность одного состояния, обычно, через ро.
Из данных в таблице 2.3 следует, при принятых характеристиках системы и потока заявок фактически работает лишь погрузчик. Подключение второго погрузчика необходимо лишь для уменьшения длины очереди и времени ожидания заявок, хотя этот второй погрузчик будет праю ически вес время простаивать. Очевидно, что чем меньше производительность погрузчиков, тем больше их потребуется для обеспечения эффективности системы.
Модель осуществляет имитацию системы по обработке поступлений товарных заявок (сырья, полуфабриката, вспомогательных материалов) на складской комплекс. Будем считать, что одна товарная заявка в достаточной степени описывает все перемещения товаров на складе. Модель должна предусматривать возможность задания интенсивности товарных заявок, а также количество источников заявок. Модель позволяет сравнивать эффективность функционирования различных конфигураций оборудования на складских комплексах.
Для складского комплекса в целом устанавливается пороговое значение, которое ограничивает длину очереди товарных заявок. Каждая,новая товарная заявка помещается в конец очереди. Если поступившая заявка выходит за пределы длины очереди, то она считается недействительной и помечается как заявка с отказом.
Для обработки заявок используются погрузчики, набор и качественные характеристики которых являются основными исследуемыми величинами. К качественным характеристикам относятся грузоподъемность и интервал межсервисной работы. Помимо основных характеристик предусмотрено внесение случайных вариаций в параметры работы погрузчиков.
Каждый погрузчик в текущий момент времени моделирования может принять в обработку партию товарных заявок только одного источника заявок. При этом наибольшим приоритетом обработки обладают заявки, кою-рые занимают в очереди наибольший объем.
Общая структурная схема функционирования складского комплекса. В модели предусмотрена регистрация таких характеристик, как: Р, % - процент отказа системы во времени. Задает отношение количества заявок с отказом к общему количеству заявок, поступивших в систему во время моделирования.
Введение в экспериментальную часть
Компьютерную модель склада, построенные в предыдущей главе, необходимо исследовать для того, чтобы установить ее близость к реальным ситуациям, возникающим на производстве, а также использовать эту модель для получения новой информации и изучения особенностей функционирования складских помещений. С этой целью алгоритм, описывающий работу модели, был программно реализован с использованием программной среды Borland C++ Builder 6.0. Также для построения графиков при анализе полученных результатов моделирования использовал с MS Excel пакета Microsoft Office 2003 и программный комплекс MatLab версии 7.0.
С помощью построенной компьютерной модели были проведены серии компьютерных экспериментов для решения вышеперечисленных задач. Поскольку компьютерная модель дает значительный объем информации и позволяет исследовать объект, в данном случае склад, с различных точек зрения, то при проведении экспериментов было целесообразно использоваїь і ак называемые однофакторные эксперименты, в которых варьировался один из параметров, влияние которого исследовалось в этом эксперименте. Остальные факторы фиксировались на некоторых постоянных уровнях. Тем самым удавалось достаточно наглядно и полно изучить степень влияния данного фактора на выходные характеристики.
Для углубленного анализа построенная компьютерная модель позволяет проводить многофакторные эксперименты. Таким образом, модель позволяет всесторонне изучить влияние различных параметров на функционирование складского комплекса. Поскольку компьютерное моделирование позволяет проделать подобные эксперименты практически с любыми параметрами, то серии таких экспериментов с разными параметрами позволяют получить достаточно полную картину поведения системы и обнаружить влияние этих параметров на се устойчивость.
В частности, одной из задач серии-этих экспериментов было исследование чувствительности результатов моделирования к вариациям параметров. Известно, что значения параметров системы имеет неточные, приблизительные значения. Чрезвычайно важным является возможность установить, в какой степени погрешности или вариации этих,параметров отражаются на результатах моделирования. Если варьирование параметра мало, сказывае гея на получаемых результатах, то из этого следует вывод что, либо модель устойчива по отношению к данному параметру, либо, что данный параметр не влияет на систему и его влияние модно-игнорировать. В обоих случаях получаемая информация полезна при практическом управлении складским хозяйством на некотором производстве. Далее в этой главе описываются серии таких экспериментов.
В эксперименте Э1 исследовалось влияние количества механизированных погрузчиков на выходные характеристики, в качестве которых использовались процент отказа Р, процент активности погрузчиков А и процент использования очереди заявок W. Моделирование показало, что данный показатель существенно влияет на основные характеристики функционирования системы. Результаты моделирования приведены в таблице П2.1 и на рис. 3.1.
Из результата эксперимента Э1 видно: 1. Процент активности А не изменяется до некоторого значения К(в данном эксперименте К 1), а затем начинает гиперболическое снижение. При этом уровень снижения может достигать двукратного значения. 2. Процент отказа Р монотонно убывает. А после некоторого значения (в данном эксперименте К 1) принимает нулевое значение. 3. Процент использования длины очереди W плавнолинейно убывает до некоторого значения К (в данном эксперименте К 1). После этого происходит резкое многократное падение величины W и дальнейшее плавное уменьшение W до нулевого уровня. 4. На основании полученных зависимостей А(К), Р(К) и W(K) можно сделать вывод, что в некотором значении К все результирующие характеристики резко изменяют свои значения. Происходит резкий росг эффективности складского комплекса.
В эксперименте Э2 исследовалось влияние грузоподъемности механизированных погрузчиков на выходные характеристики, в качестве которых использовались процент отказа Р, процент активности погрузчиков Из результата эксперимента Э2 видно: 1. Процент активности А не изменяется до некоторого значения К( в данном эксперименте К = 1), а затем начинает гиперболическое снижение. При этом уровень снижения может достигать двукратного значения. 2. Процент отказа Р монотонно убывает. А после некоторого значения К (в данном эксперименте К 1) принимает нулевое значение. 3. Процент использования длины очереди W плавно линейно убывает до некоторого значения К (в данном эксперименте К 1). После этого происходит резкое многократное падение величины W и дальнейшее плавное уменьшение W до нулевого уровня. 4. На основании полученных зависимостей А(К), Р(К) и W(K) можно сделать вывод, что в некотором значении К все результирующие характеристики резко изменяют свои значения. Происходит резкий рост эффективности складского комплекса. 5. Анализ активности отдельных погрузчиков (рис. 3.3) показал неравномерное использование погрузчиков для обработки товарных заявок в процессе моделирования. 6. Средняя активность погрузчиков в системе А зависит от суммарной грузоподъемности погрузчиков. 7. При сравнении и оценке результатов экспериментов Э1 и Э2 можно сделать вывод, что при выборе набора погрузчиков основным критерием является показатель суммарной грузоподъемности погрузчиков. Показатель средней грузоподъемности погрузчиков в системе не оказывает решающего влияния при определении оптимального набора погрузчиков.
Средства и возможности программного комплекса
Основной функцией комплекса является моделирование работы погрузчиков на складских комплексах. Разработанный автоматизированный комплекс имеет набор программных средств, направленных на реализацию основной функции.
Характеристики моделируемого складского комплекса, а также подробное описание его внутренней структуры (погрузчики, товарные заявки) могут храниться следующим образом: с использованием структурированного XML-файла; с использованием базы данных.
Преимуществом хранения информации о модели в базе данных является то, что в этом случае в единой базе данных хранится и информация о результатах всего процесса моделирования.
Структура базы данных для работы с моделями разработана с помощью среды MS VISIO2000. Эта структура базы данных включает два вида таблиц: ? таблицы, содержащие объекты, участвующих в моделировании с информацией о различных элементах склада (погрузчиках, источниках товарных заявок). Система позволяет с достаточной точностью описать объекты комплекса, учесть их специфические признаки; ? таблицы, содержащие информацию, о текущих показателях выходных характеристик модели и состояниях объектов, участвующих в моделировании для любого момента времени моделирования.
Модель представляет собой набор транспортеров и источников товарных заявок, которые участвуют в моделировании. Пользователь должен создать модель, далее определить ней количество погрузчиков, а также их грузоподъемность и величину интервалов .межсервисной работы. После этого пользователь задает количество источников товарных заявок, а также их интенсивность. При необходимости пользователь указывает, какие параметры модели, которые будут изменяться в процессе моделирования. Необходимо также установить величину максимального размера очереди для товарных заявок, ожидающих обработки. На основании данного описания впоследствии строится модель работы.
В таблице ModelState (табл. 4.2) содержится информация об исходных данных модели при текущих значениях динамических параметров. Записи в таблице ModelState являются частными случаями записи в таблице Models для каждого уникального сочетания.динамических параметров.
Поле TotallnWork принимает значение 1, если погрузчик в данный момент обрабатывает какую-либо партию товарной заявки. Поле CurMoveCap содержит информацию об объеме обрабатываемой партии.
Данного набора полей в таблице описания состояния погрузчиков достаточно, чтобы получить необходимую информацию о зависимости выходной характеристики А от характеристик погрузчиков, заданных в начальных условиях.
Поле TaskID содержит идентификатор источника товарной заявки в случае, если погрузчик в данный момент обрабатывает какую-либо заявку. В противном случае в данном поле хранится идентификатор на так называемый источник товарных заявок по умолчанию.
Код программы содержится в 8 модулях (файлах), включая файл проекта. Ряд файлов создается при компиляции программы в среде С-ь-f-Builder 6.0. Стоит также отметить, что описания элементов пользовательских форм содерлсится в отдельных файлах. В дистрибутив входит только exe-файл. Не рекомендуется сохранять текущие проекты, а также результаты моделирования в один каталог с исполняемым файлом warehouse.exe.
Прилолсение дополнительно позволяет сохранять результаты моделирования в текстовые файлы ( .txt). Эти файлы впоследствии могут использоваться для построения диаграмм, графиков или проверки гипотез в других прилолсениях Windows.
Более подробно рассмотрим-модули MainForm.cpp, FileData.cpp, graph.cpp и grid.cpp. В совокупности они обеспечивают базовый функцио 124 нал, который предоставляет пользователю программный комплекс. Базовый функционал содержит 15 разработанных процедур и функций: 1. процедура создания новой модели; 2. процедура загрузки модели из XML-файла; 3. процедура редактирования и верификации значений элементов модели; 4. процедура подготовки модели к запуску процесса моделирования; 5. процедура запуска процесса моделирования; 6. процедура проверки статусов товарных заявок и генерации новых партий товарных заявок; 7. процедура отслеживания состояний погрузчиков; 8. процедура поиска товарной заявки, которая ожидает обслуживания для текущего погрузчика; 9. функция подсчета текущего значения интервала межсервиспой Ра-боты погрузчика в зависимости от заданного закона распределения и коэффициента вариации; 10.процедура обновления текущих состояний различных элементов модели; 11.процедура фиксации текущих состояний всех элементов модели; -12.процедура подготовки табличных данных о результатах моделирования перед выводом на экран пользователя; 13.функция отрисовки графиков и гистограмм для выбранного элемента модели; 14.процедура сохранения в XML-файл текущих состояний элементов модели; 15.процедура выгрузки результатов моделирования в XML-файл.
