邮件处理中心工艺流程仿真技术的应用

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在邮件处理中心设计过程中运用仿真技术,有助于提高设计过程中参数选择的准确性和科学性,从而优化设计方案.

邮件处理中心主要完成各种邮件的进口接收、分拣封发、邮件发运等处理过程,是邮政实物传递中的关键性环节.在整个邮政功能链条中占有重要的地位.将计算机仿真技术运用于邮件处理中心工艺方案设计,以二维或三维方式模拟邮件处理中心内部的运行状况,可以更加科学、直观地分析设计方案的科学性和可行性.

仿真技术在邮件处理中心设计中的应用

邮件处理中心使用设备较多,工艺流程复杂,在设计过程中尤其需要考虑设备性能、设备成本、库存容量、各部分的拓扑关系.以及不同邮件种类的轻重缓急和作业调度等多方面因素.采用计算机仿真技术是对邮件处理中心工艺流程设计方案进行优化的一个有效手段.

1　在设备选择中的应用

邮件处理中心的传输、分拣设备通常比较昂贵,利用计算机仿真技术可以综合考虑设备的数量、处理能力、使用寿命和业务量等因素,在设计方案中有效地降低投资成本.

在工艺流程设计中,各设备之间的匹配也是影响整个系统性能的关键因素,例如,供包机的供包速度和包件分拣机的处理速度如果不匹配,会造成供包机的堵塞或包件分拣机的空转.利用计算机仿真,可以把邮件处理中心的各个设备置于一个整体之中,综合考虑包括设备成本在内的各种因素,寻求一个既能满足要求又能有效降低建设成本的设备选择方案.

2　在布局规划中的应用

邮件处理中心是实物流动与存储的空间,空间布局是否合理也是影响整个系统的重要因素.不合理的布局会造成邮件运行距离远、绕路多等情况.在布局规划过程中,利用计算机仿真技术能够以三维动态模型的方式进行空间布局的规划,从而设计出合理的空间布局方案.需要注意的是,在计算机仿真过程中,孤立地考虑某一部分是没有意义的.必须在整体中考察系统某一部分的性能指标,并综合各部分的性能指标来考虑系统的整体性能.

3　在存储容量方面的应用

邮件处理中心既是邮件的中转地,又是邮件的暂时存储地,因此货位存储容量和位置规划是设计方案的重要内容.例如在邮件的存储方面,存储区规划不合适会造成存储区不足或空间的浪费；在车位数量方面,如果车位过少会影响进口邮件的卸载或出口邮件的装载,从而影响整个系统的运转.

利用计算机仿真技术,可以灵活设置不同类型的存储区、车位的容量和数量,在系统的整体中来考察存储区的空间利用率和时间利用率,给出较为合理的存储区规划方案.

4　在生产调度方面的应用

邮件处理中心作业的启动和终止是靠邮件的状态驱动的,但并不是来一个邮件就启动一个作业,而是以批次为单位进行处理,因此邮件处理中心的作业批次安排十分重要,而这是通过生产调度实现的.利用仿真技术进行生产调度模拟,可以检验生产计划的合理性,发现整个流程可能存在的瓶颈,从而合理地配置人力、物力等生产资源,制定科学的生产调度方案.

邮件处理中心工艺流程仿真设计的步骤

计算机仿真主要包括仿真建模、仿真试验和仿真结果分析三部分.在实际中往往是三个部分反复进行,根据仿真结果修改仿真模型,之后再进行模拟,反复试验,从而有效地对设计方案进行优化.对邮件处理中心工艺流程进行仿真设计通常经过以下几个步骤.

1　问题描述

计算机仿真技术是用模拟的方式解决设计中遇到的问题,因此要清楚地认识目标问题,把握关键,例如.分拣机的最大分拣能力达到什么水平才能满足当前和以后的业务量需求,系统中有多少辆周转车合理,如何合理地进行生产任务调度等.只有问题描述得清楚,在建立模型时才有针对性.

2　数据收集

需要收集的数据包括可控的数据和不可控的数据.例如,机器的分拣能力和传送带速度、邮运计划和机器开机时间安排等属于可控的数据；日常的平均业务量和忙月忙日的业务量、机器的平均无故障运行时间等属于不可控的数据.对于不可控的数据,需要根据统计规律建立适当的数学模型来表示.应注意的是,相关数据的精确性直接影响着仿真模型和现实系统的接近程度,从而影响着仿真结果的可信度.

3　建立仿真模型

建立仿真模型就是把实际邮件处理中心内的运作过程转换为计算机能够操作和表达的抽象模型,是仿真设计的关键部分.仿真建模一般包括实体建模和逻辑建模.

4　仿真试验

仿真模型建立之后,可以在仿真系统中进行试验,模拟邮件处理中心一天、一个月、甚至一年或更长时间内的运行状况,并产生试验数据.仿真试验时,可以把系统中的可调因素(如机器处理能力、传送带速度等)作为可变参数,把需要关注的指标作为目标参数(如机器利用率、存储区的空间和时间利用率等),反复进行,并观察系统运行状况.

5　仿真结果分析

仿真结果分析是进行工程设计优化的重要参考,因为仿真模型是根据实际的工程流程建立起来的,只要模型建立得恰当,能够正确表达实际工程中的对象模型和逻辑流程,仿真结果就对工程设计具有重要的指导作用.仿真结果可以用数据表格、直方图、饼状图、曲线等直观的方式表示,为设计者提供科学的依据.

6　仿真动画制作

仿真动画主要结合三维场景和仿真数据展示工程的工艺流程,可以通过视图变换、物体跟踪等多种方式局部或整体地展示工艺流程的过程和方案设计布局,多角度地展示设计方案.

仿真设计中的关键技术

目前,用于邮件处理中心和物流系统等比较成熟的三维仿真软件包主要有AutoMod、ShowFIow、Quest等.在此结合AutoMod在深圳邮件处理中心工艺流程的仿真设计介绍仿真设计过程中的几个关键性技术.

1　逻辑模型简化

在建立仿真模型的过程中,只需把影响优化目标的系统特征抽象出来进行模型的建立.在利用AutoMod进行深圳邮件处理中心的仿真设计逻辑建模过程中,采用了“黑盒子”的思想对系统进行抽象和简化.“黑盒子”思想只关注一个系统的输入(包括可控输入和非可控输入)和输出,不关心内部的具体操作.“黑盒子”思想根据实际系统建立各种输入因素的运算关系,产生目标输出,例如对于信函分拣机,可以把机器的分拣速度等作为输入,把机器的利用率、每天的完成量等作为考察目标.这种模型简化的方法能够对现实的系统进行有效的简化.

2　概率函数选择

在仿真模型建立的过程中,要使根据现实系统建立的计算机模型既简单又能准确地表示现实系统的特征,必须以科学的方式对现实模型进行表达.在对邮件处理中心进行建模的过程中,对于不确定的因素要用相对比较准确的数学函数表示.如对深圳邮件处理中心工艺流程进行仿真设计时,对于机器的分拣速度采用了均匀分布概率密度函数表示；对于分拣机故障出现的概率采用泊松分布表示.

3　三维模型建立

建立模型时,可以借助专门的绘图工具进行绘图.然后转化为AutoMod的图形格式,实现几何形状较为复杂三维模型的建立.

4　数据分析方法

在仿真设计过程中,对数据进行分析可以发现设计中的问题,根据数据分析的结果修改模型中的参数,进行反复模拟,从而找出较优的系统参数,有效地对工艺流程的设计进行优化.例如,在深圳邮件处理中心工艺流程仿真设计过程中,运用了AutoMod软件包的AutoStat模块对仿真模型进行了优化分析.

5　高质量动画制作

在设计过程中,高质量的动画是展示工艺流程设计方案的重要手段.要使制作的动画既流畅又能有效地展示设计方案,要注意以下几点：

(1)选择关键的视图,能够展现工艺流程的关键部分；

(2)对于工艺流程中的关键部分,变换步长可以小一些,以详细展现,而对于其他部分可以设置较长的变换步长；

(3)对系统中具有代表性的实体进行全程跟踪,具体观察该类实体的全程运动路线和状态；

(4)选择合适的压缩格式和每秒动画的帧数,使动画既能有效表达工艺流程又不致文件过大.

由于在深圳邮件处理中心的设计中运用了仿真技术.大大提高了设备选择的科学性、空间布局的合理性、作业计划的高效性,优化了设计方案,提高了设计质量.