为在系统规划设计阶段准确评估卷烟辅料自动化物流系统设备配置是否满足设计要求，本文通过仿真手段，灵活运用AutoMod软件控制物料、队列和命令列表相结合的方法，真实再现了对正常入出库、换牌和提前出库三个典型时段的调度策略。通过实例建模仿真得出比较结果，指出采用该方法实现辅料自动化物流系统是真实、准确、可靠的。
辅料、物流系统、仿真、AutoMod、效率评估
卷烟厂辅料自动化物流系统从上世纪90年代初运用至今，经历了20多年的发展，技术手段已经非常成熟，主要有卷接包机组、装封箱机组、成型机组等不同组合；其标准配置基本上都是采用立体仓库+单深巷道堆垛机+输送机系统+往复式穿梭车+AGV系统的模式；他的评价指标也日趋完善，一般都是按正常入出库、换牌和提前出库三个典型时段来进行系统效率评估。因此，相应也产生了一系列的研究课题，例如辅料搭配、不同时段辅料流量计算、AGV系统调度策略、设备能力计算、系统仿真等。本文阐述的灵活运用AutoMod软件控制物料、队列和命令列表相结合的方法，就是针对辅料自动化物流系统提出的一种切合实际需要的仿真解决方案，可以有效实现对三个典型时段物流系统和各种关键设备的效率评估，并确定AGV数量等仿真目标。
仿真工具与方法
1.工具
采用AutoMod Version 12.3仿真软件（美国Applied Materials公司出品），涉及到AutoMod Basic、Convey、Path Mover、AutoMod Runtime、AutoStat五个组件。
2.方法
（1）采用AutoMod Basic、Convey、Path Mover组件实现仿真模型的搭建，本模型中采用黑盒法技术实现。在不同时段、不同流量仿真时，只需改变输入流量参数，即可得到相应仿真结果数据。
（2）输入出库流量参数时，按机组类型、辅料托盘类型分组。首先按机组类型分为卷接包机组（软包、硬包分开）、装封箱机组和成型机组4大类。然后卷接包机组对应的3类托盘（卷接辅料托盘、包装辅料托盘1、包装辅料托盘2）再次细分；同样地，成型机组对应的2类托盘（成型盘纸托盘、丝束托盘）也细分。所以按该原则最多可分为9组。
（3）对于同类机组的同类辅料，正常供料时应当遵循以下原则：
①与机组产能相关，产能越高，相应辅料托盘更换频率越快。
②采用随机乱序排列，AGV路线随机选取，仿真结果更切合实际生产。
③辅料托盘在机组站台的使用时长固定。假如简单地采用按产能比例随机自动生成操作站台号的方法，①②项能够实现，③项不能实现。
因此，最终采用的解决方案为：①按机组类型、机组产量、辅料托盘类型严格分组，各组分别由对应流量驱动，互不干涉；②在仿真开始前，分组随机自动生成不重复的、包括组内所有机组号的随机数序列，仿真开始后顺序轮回使用该随机数序列。这样就可以有效解决随机选取和保证固定使用时长兼容的问题了。假如硬包卷接包机组有2种不同产能，其它类型机组同类产能相同，则出库流量最多可分为12组。
（4）采用AutoStat进行AGV数量实验，对三个时段的实验数据进行分析，最终确定AGV数量。在此基础上，采用AutoMod Runtime对三个时段分别运行仿真模型，输出仿真结果数据。
作业时段分析与仿真实现
1.作业时段特征分析
物流系统仿真建模前需要完成以下工作：确定总体工艺平面布局、工艺流程流量及各种设备运动参数。结合卷烟厂实际工况，为有效评估辅料自动化物流系统，需要验证以下三个时段：
（1）正常入出库时段：正常生产情况下，当系统同时进行入出库作业时，系统处理流量最大，定义为正常入出库时段。通过卷烟厂提供的各种辅料规格参数，按搭配原则进行辅料搭配。然后，根据机组配置确定正常出库时段各分组出库流量，再按日入出库平衡原则或年产量原则计算相应入库流量。该时段是卷烟厂常态工况，各种关键设备一般应保持在80%以下的利用率，才是比较好的水平。
（2）换牌时段：当卷烟厂需要更换某品牌卷烟生产时，就需要对相应机组补充换牌后品牌的辅料托盘，同时将换牌前品牌对应辅料余料托盘做退库操作，定义为换牌时段。为了有效评估换牌的影响程度，通常按限定工作时间内同时换牌最大机组数来考核。该时段是卷烟厂的一个峰值工况，某些关键设备利用率会短时增加到很高水平，一般只要能够完成，保持在90%左右也是可以接受的。
（3）提前出库时段：卷烟厂周末暂停生产时，通常机组辅料托盘不退库，在放长假时才退库。相应地，收假时为不影响正常生产，就需要辅料自动化物流系统在开班前的限定工作时间内将辅料托盘全部送到机组站台上。该时段是卷烟厂另一个峰值工况，同样地，某些关键设备利用率会瞬时增加到很高水平，只需保持在90%左右就可以了。
2.机组托盘仿真控制方法
分析三个时段内不同工况辅料托盘的作业方式：
（1）机组正常生产工况：对某正常生产机组，某类型辅料托盘能够使用的时间是相对固定的。AutoMod建模时需要在机组站台上设置相应的队列（Queue）容器，当辅料托盘到达机组时首先进入队列容器，再虚拟进入命令列表（Order List）后挂起等待，模拟生产机组使用延时，由控制物料（Load）来控制当前辅料托盘在机组上的使用时间；一旦时间到达后，即释放命令列表中的当前辅料托盘，变换类型为空托盘。在申请AGV叉取后，及时申请从库中调出新的同品种辅料托盘补充到当前机组站台。
（2）机组换牌工况：对某需要换牌机组，一般要求在限定时间内只需将换牌后的辅料托盘送到机组站台上即可，机组站台上不再使用的余料托盘可在物流系统避开峰值工况时再回库。AutoMod仿真验证前一个阶段，即在有限时间内完成相应的换牌出库流量，所以建模时只需申请从库中调出换牌后的辅料托盘补充到当前机组站台即可。
（3）机组提前出库工况：对于提前出库工况的机组，同换牌工况，AutoMod仿真在有限的时间内完成相应的提前出库流量，所以建模时只需申请从库中调出提前出库辅料托盘补充到当前机组站台即可。
（4）机组废料托盘回收工况：对于卷接包机组，需要定时回收废料托盘，AutoMod仿真在有限的时间内完成相应的废料托盘回收流量，所以建模时只需机组站台申请，AGV取货后送到废料回收点即可。
以上机组托盘仿真控制方法基本上涵盖了辅料自动化物流系统的所有机组站台辅料托盘。基于以上建模思想，就可以实现整个辅料自动化物流系统的仿真建模了。
实例分析
1.总体工艺要求
以某卷烟厂辅料自动化物流系统为例进行建模分析。总体工艺平面布局见图1，工作制度为入库7小时/天，出库20小时/天，空托盘组规格为8个/组。供料机组有：41台卷接包机组，其中有18台7000支/分钟的软包机组，16台7000支/分钟+7台12000支/分钟的硬包机组；14台6件/分钟的装封箱机组；15台600米/分钟的成型机组。其中需要辅料自动化物流系统供应的辅料托盘有3个卷接包辅料托盘、1个箱皮托盘和1个成型盘纸托盘，丝束托盘由人工叉车送达，不需要考虑。
换牌时段要求40分钟内将换牌后的辅料托盘送到10台软包卷接包机组+3台装封箱机组工位；提前出库时段要求在1.5小时内将三类机组所需辅料托盘送到位。
2.出库流量分组
遵循出库流量分组原则，由总体工艺要求可知，出库流量分组为（软包）卷接辅料托盘（卷烟纸+水松纸）、包装辅料托盘1（商标+条盒）、包装辅料托盘2（铝箔纸+小透+条透+封签纸+金拉线）、（硬包7000支/分钟）卷接辅料托盘、包装辅料托盘1、包装辅料托盘2（铝箔纸+小透+条透+内卡纸+金拉线，其它2种同软包）、（硬包12000支/分钟）卷接辅料托盘、包装辅料托盘1、包装辅料托盘2、（装封箱机组）箱皮托盘、（成型机组）成型盘纸托盘等共计11组。
3.系统流量
根据辅料托盘结果，结合卷接包机组配置，得到正常出库时段11组辅料托盘出库流量，遵循日入出库平衡原则，计算得到入库流量。依据总体工艺要求，计算得出换牌时段和提前出库时段各系统流量（见表1）。
实例仿真
1.仿真建模
根据实例分析进行仿真建模，建模效果。
按物料追踪法进行编程，特别需要注意的是应当把握好机组站台按随机数进行排列操作，辅料托盘在机组站台上应当按固定使用时长进行控制。
2．仿真结果输出
按三个时段不同流程流量进行仿真，仿真时长均延长放大到35小时/次，输出利用率及能力计算得到的利用率统计汇总见表2。
能力计算与系统仿真得到利用率的差值最大不超过±3%，相互验证了两种评估方法准确可靠，能够真实反映系统运行情况。
3.仿真结果分析
由表2可知，换牌时段AGV利用率接近90%，提前出库时段出库区往复式穿梭车和AGV利用率在90%左右，因为是峰值工况，可以接受。正常入出库时段所有关键设备利用率在80%以下，系统无瓶颈，运行良好。
结论
灵活运用AutoMod软件控制物料、队列和命令列表相结合的方法，具有以下特点：
①经实例仿真验证可知，采用该方法能够真实反应三个典型时段实际工况，再通过延长放大工作时间手段，可以大大减少随机因素引起的仿真结果大幅振荡，仿真结果数据更可靠。
②采用该方法得到的仿真结果与能力计算结果差值最大不超过±3%，相互验证了两种评估方法准确可靠。因此，在AutoMod仿真中，采用该技术可以准确评估卷烟厂辅料自动化物流系统，对于促进仿真技术在卷烟厂物流系统中的研究与应用具有重要意义。
