自动化仓库中转作业与库容关系的研究.docx

学校代码_10463_ 密 级 硕 士 学 位 论 文自动化仓库中转作业与库容关系的研究作者姓名 刘 娟指导教师 周全申 教授学科门类 工学学科专业 机械设计及理论培养单位 机电工程学院完成时间 二一三年五月 THE STUDIES OF AUTOMATED WAREHOUSE TRANSIT OPERATIONS WITH THE CAPICITYA Dissertation Submitted for the Degree of Master Candidate：Liu Juan Supervisor：Prof. Zhou Quan shenSchool of Mechanical Engineering & Automation Henan University of Technology, Zhengzhou, China关于学位论文的独创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得的成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中已经加以标注和致谢外，本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得河南工业大学或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对研究所做的任何贡献均已在论文中做出了明确的说明。    若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文作者签名：    日期： 年 月 日学位论文使用授权书本人完全同意河南工业大学有权使用本学位论文（包括但不限于其印刷版和电子版），使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关部门（机构）送交学位论文，以学术交流为目的赠送和交换学位论文，允许学位论文被查阅、借阅和复印，将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，采用影印、缩印或其他复制手段保存学位论文。保密学位论文在解密后的使用授权同上。学位论文作者签名： 日期： 年 月 日指导教师签名： 日期： 年 月 日摘 要利用随机过程理论建立解决工程问题的数学模型属一种模拟实验方法，它应用概率论与统计理论方法，建立与所求问题相似的概率模型或系统模型，用计算机进行随机模拟，得出所求问题的近似解的一种模拟方法。随机过程理论适用于各种复杂的随机系统，因此，本课题以随机过程理论为基础，开展对自动化仓库中转作业与库容关系的研究。所做工作如下：1. 构造随机函数发生器利用随机过程理论在VB软件中开发了均匀分布、负指数分布、正态分布等常见的随机函数发生器，并对其产生的随机数数列的概率规律进行反向证明，以确定这些数列与实际调研的数据相吻合。2. 建立自动化仓库中转作业系统的数学模型研究了自动化仓库中转作业的工艺特点及其与库容的关系，建立了自动化仓库中转作业系统仿真数学模型，为确定合适的库容奠定基础。3. 编制了自动化仓库中转作业的仿真软件 依据自动化仓库中转作业系统的数学模型，将随机函数发生器产生的随机数数列应用于VB和MATLAB软件，在此基础上开发了自动化仓库中转作业系统仿真软件，以确定在不同规律中转作业条件下自动化仓库中转作业系统的最佳库容。4. 对自动化仓库中转作业系统的设备进行了合理配置根据自动化仓库中转暂存能力对装卸设备进行了合理配置，优化了装卸经济作业效率、设备利用率等工艺参数，并对巷道堆垛机的稳定性进行分析。关键词：随机过程理论；最佳仓库库容量；仿真软件；装卸设备合理配置AbstractUsing the theory of stochastic process to establish the mathematical model to solve the problem of engineering is a method of simulation experiment, the method it used are probability theory and statistics theory , firstly, build the probability model or system model that is similar to the questions need to be solved , secondly ,using the computer to realize random simulation, finally, the result obtained is an analogy solution of a kind of model fitting method. Stochastic process theory suitable for using in various types of complex random system. Therefore, this subject is based on random process theory, studied on the relationship between the automated warehouse and retieval system transfer capacity and the storage capacity. 1. Establishing of random function generatorUsing the theory of stochastic process, uniform distribution, negative exponential distribution, normal distribution-all of these are Commonly used random function generator- are developed in the VB software, and the probability law of the generated random number sequence is inversely certificated, in order to ensure that the sequence coincides with the actual survey data .2. The mathematical model of the automatic warehouse transfer operating system is established .The relationship of technological characteristics of the automatic warehouse transfer operating system and the storage capacity is studied , and the mathematical model of the automatic warehouse transfer operating system is established , in order to lay the foundation of determining the appropriate capacity .3. Transit operation system of the automated warehouse simulation software was compiled. On the basis of mathematical model of automatic warehouse transfer operating system, using the randomizer generated random number sequence in VB and MATLAB software, the automated warehouse transit operation system simulation software is developed . 4. Reasonable allocation of the equipments of the automated warehouse transit operation system.According to the automated warehouse transfer temporary storage capacity, the handling equipments are rationally allocated , the technological parameters, such as: efficiency of loading and unloading economy,utilization rate of equipment , etc , are Optimized , and the stability of the roadway stacker are analyzed.Key Words: Theory of Stochastic Processes; The most suitable storage capacity; Simulation Software ; Reasonable match of loading and unloading equipment目 录摘 要IAbstractII目 录I第一章 前言11.1 课题的提出及意义11.2 自动化仓库的研究背景21.3 随机模拟法的应用91.4 课题研究内容101.5 课题的难点及关键点101.6 本章小结11第二章 随机模拟理论研究122.1 随机模拟理论122.1.1 随机数的产生方法122.1.2 随机函数发生器的建立132.2 本章小结22第三章 自动化仓库仿真模型的建立243.1自动化仓库中转作业系统工艺分析243.2 自动化仓库中转作业系统仿真模型263.2.1 自动化仓库汽车发放形式263.2.2 自动化仓库火车接收形式263.2.3 服务原则273.3 自动化仓库中转作业系统仿真数学模型的建立273.3.1 自动化仓库中转作业系统仿真的数学模型273.3.2 仿真模型模块293.3.3 等待概率、设备利用率等的确定303.4 自动化仓库的仿真数据313.5 本章小结364.1 软件功能374.2 软件模拟过程的程序框图374.3 软件的实现384.3.1 自动化仓库中转作业系统的仿真界面384.3.2 等待概率、设备利用率的程序实现404.4 软件仿真454.4.1 自动化仓库中转暂存库容量仿真454.4.2 仿真模块界面484.5仿真及数据分析494.5.1 自动化仓库中转作业与库容的仿真分析494.5.2 结论514.6 本章小结51第五章 自动化仓库设备的配置535.1 自动化仓库货物周转设备的配置535.2 自动化仓库货架的配置535.3 自动化仓库搬运设备的配置545.3.1 自动化仓库搬运设备的选择原则545.3.2 自动化仓库搬运设备的选择545.3.3 自动化仓库搬运设备数量的配置545.4 巷道堆垛机结构稳定性分析555.5 本章小结58第六章 结论与展望596.1 结论596.2 展望59参考文献61致 谢65个 人 简 历66第一章 前言1.1 课题的提出及意义本课题来源于：河南省教育厅基础研究项目：概率分布随机函数发生器理论研究，项目编号为：074SGYS382524；郑州市科技攻关项目：社会与自然随机事件发生概率理论研究，项目编号为：2007110008。近代工程领域有许多复杂的随机系统，如：物流系统、自然灾害的预报系统、机电设备可靠性分析系统、虚拟仿真系统、资源配置分析决策系统、移动通信客户服务系统、重大工程安全评估系统等，此类系统中的某些参数服从某类概率规律，如：a. 某工厂大型车间一段时间内机床发生故障的次数服从泊松分布（Poisson）1。由于受气象变化的影响，散粮船抵港时间是随机的，联合国贸发会根据大量的调查资料确定货船抵港的规律近似泊松分布2。b. 自然灾害的预报系统中，防洪时节河水日流量的最大值服从极值分布3。c. 随机服务系统中的服务时间服从指数分布4。d. 水文数据序列服从Gamma5分布。e. 机电设备可靠性分析系统中，机电设备元器件（如轴承）的失效服从威布尔（Weibull）分布6；而随机模拟法正是针对对随机过程进行研究，自动化仓库中转作业系统是随机过程中的一种，因此应用随机模拟理论能将自动化仓库中转作业系统中服从任意概率分布的离散随机函数系统地以离散函数形式及程序模块形式固定下来，并能适应不同的计算机语言环境及流行的统计软件，为随机模拟法应用做基础性工作。现代物流搬运 杂志设计了一个关于20世纪世界重要的物流搬运技术与设备的调查表，结果如表1-1，从表1-1中可以看出20世纪发展起来的物料搬动技术与设备中重要性占前10位的是：条形码、计算机控制、自动化高架仓库、自动数据采集、准时制生产、机器人、物料需求计划软件、高速分拣机、高起升叉车和模拟技术，其中自动化高架仓库系统在第三位7。统计数据表明：自2004年开始中国自动化仓库投资总额以每年40%左右的速度递增8，自动化仓库具有空间利用率高、作业效率高、库容为“动态库容”等优势，因此自动化仓库在物流系统中的作用将越来越重要。将随机模拟理论应用于自动化仓库接收发放作业与库容的关系研究，建立自动化仓库中转作业随机仿真数学模型能为国家重点工程建设的方案论证、工程规划、投资决策提供依据；为自动化仓库中转暂存仓容、物流中心建设规划提供依据；预估商业活动中可能发生的费用。表1-1 20世纪世界重要的物流搬运技术与设备1 技术名称选择率,%技术名称选择率,%条形码76库存周转24计算机控制58职业安全与健康管理23自动化高架仓库系统50集装箱21自动数据采集43高效辅具21准时制生产43四向托盘17机器人35计量设备16物料需求计划软件33自动化高架仓库15高速分拣机32拣选系统15高速叉车31链式输送机14模拟技术31积放式输送机13自动导向车 （AGV）28自动化电动单轨车5本课题以自动化仓库作业系统为基础，应用随机模拟法，提出将随机模拟理论应用于自动化仓库接收发放作业与库容的关系研究中，科学确定工程项目中自动化仓库库容的大小，并给出等待概率、设备利用率、库容利用率等参数，为自动化仓库的建设规划提供依据。同时对自动化仓库装卸设备的合理配置进行了分析。1.2 自动化仓库的研究背景自动化立体仓库于1963年诞生于美国，在此之后，迅速传到其他各国，并且得到了飞快的发展，成为了一个学科。如今，像美国、日本等国家自动化仓库建库数均达数千座，其仓库的机械化、自动化、标准化程度也较高，如货物的入出库、移动、码盘、拆盘、分拣等都是通过计算机系统控制巷道堆垛机、叉车、铲车、吊车和码盘机器人等进行作业，重力式货架已经在成功使用。美国进入八十年代，自动化仓库库房数量增加，规模扩大，并走向标准化9。在自动化立体仓库理论研究方面美国做了很多贡献，其理论的研究以消费者为中心，大胆的进行创新，因此其不仅是现代物流的发源地，而且是现今世界上这方面最发达的国家之一，美国的企业对自动化仓库特别注意的两点是：一是仓储成本的控制，二是计算机系统的升级优化，以提高了仓储的效率；日本非常注重实际，他们认为控制成本及加强管理是关键，其次要在管理和自动化水平方面有所提高、使服务水平更加专业化，同时使物流体系环保化。日本于1969年建成第一座自动化仓库以来10，兴建立体仓库，立体仓库的设计强调立体化和自动化，仓储用地不多，存量立体仓库的利用率高，当然日本在自动化立体仓库数量方面也是最多的国家之一。荷兰注重采用集约型分拨中心，仓库的集约度高，成本低，服务效率高；法国政府在规划和制定物流政策时，十分重视仓储和标准化等物流设施基础建设，货物的包装实现标准化、通用化、集装化、大型化，货物的分拣、装卸、搬运过程实现机械化、自动化11。西德的自动化仓库的特点是在各工业部门的分布都相当均匀12。国外主要研究自动化仓库设计、分析、优化及三维仿真等方面的理论。莱切大学的Pierpaolo Caricato和Antonio Grieco在基于AGV的物料装卸系统下，运用模拟退火算法有效解决AGV设计路径问题13-15。德国杜伊斯堡-埃森大学物流运输系的Bashir Salah, Mohammed Wasiullah 和 Bernd Noche对基于斯图尔特高夫平台的自动化仓库进行设计、优化和分析，预期自动化仓库系统的吞吐量16。Mariagrazia Dotoli, Maria Pia Fanti等应用着色赋时Petri网为多种自动化仓库提供了一种模型，该模型适用于窄巷道堆垛机及有轨小车，该模型可以对系统动态行为实时监控，也可以应用与离散事件仿真，该模型的控制策略可以解决调度问题和避免碰撞事件17。南伊利诺伊大学机械和工业工程系的HEUNGSOON FELIX LEE和华盛顿大学系统科学和数学系SAMANTHA K. SCHAEFER利用静态和动态结合的方法提出一种最优的存储路径的方法，该方法具有简单、快速的优点，可以显著减少存储时间，从而提高吞吐量18。技术方面主要研究自动化仓库的设备控制，物流管理、监控系统的设计及升级优化，自动寻址识别技术，拣选技术以及仿真软件的开发等，例如，美国邦纳的激光条码扫描器已在巷道堆跺机中应用。德国乐易电子公司对自动化仓库中传送系统的运动用条码定位系统进行控制，提高了系统效率，降低了成本，己应用于宜家家居及宝马汽车的自动化仓库19。我国在二十世纪九十年代建成了第一座自动化仓库，该仓库是由计算机控制的。由于土地资源的紧缺，因此，2010年立体库的面积增幅最大20。再加上货物周转率的快速要求，产品的低损坏率、低丢失率的要求，使自动化仓库的优势的体现了出来，因此，我国自动化仓库的数量越来越多，而且自动化仓库对机械设备智能化的要求越来越高。建设较高水平的自动化仓库势在必行21-22。在我国自动化仓库迅速发展的同时，不可避免的在使用中会存在一些问题，例如，存储规模小、存储能力低，设施的技术水平低23，优势不突出，使许多库场资源闲置24，作业效率低下，有一些企业虽然实现了仓库的自动化，但由于产品单一且批量小，原来的非自动化仓库的设施设备已经有闲置现象了，而自动化的实现又引入了一些设备，造成了设备的严重闲置，因此自动化仓库的使用要根据企业自身状况，而不能盲目的配置。国内对自动化仓库的发展及应用、关键技术、货位的优化管理、主要设备的配置及运行的优化控制、存储路径优化、认证识别系统、AGV调度问题、出入库能力、故障分析、监控与管理系统、三维仿真等方面进行研究。如，机械工业部自动化研究所的张锡麟，北京起重机械研究所的尹军琪，北京联合大学电子工程学院的姜小丹对自动化仓库的发展及技术进行研究25。浙江理工大学的林天翔对自动化仓库货位管理进行优化，提高了吞吐量26。黑龙江省工程咨询评审中心的吴勇，李双祥分析了有轨巷道式堆垛机的结构及作用27。华红艳、张丹利用蚁群优化算法优化了自动化仓库中的存取路径28。杨磊、刘会等利用指派问题的匈牙利算法优化了堆垛机的复合作业时间29。云南昆船设计院关宏，苑韬，熊捷等基于空间的布局算法对整个货架区进行设计30。装甲兵工程学院继红任曾对自动化立体仓库的规划进行了分析论证31。后勤指挥学院的王光辉、王云涛和李庆全详细分析了自动识别技术（如条码及射频技术）对物流管理的影响32。中南大学的雷定猷，张兰给出了AGV系统的调度优化模型33。马永杰，蒋兆远对自动化仓库的出入库能力进行分析34。江苏理工大学的贡文伟，陈骏，施国洪开发了自动化仓库故障自诊断系统35。太原理工大学的刘毅对自动化仓库管理和监控系统进行研究36。刘巍巍，王霄开发了自动化仓库三维仿真系统37。浙江大学的张欢欢、黄芳等人、后勤工程学院冯云以及翟跃文、蔡晓来对用FLEXSIM软件仿真的自动化仓库系统进行研究分析38-39。吴迅舟，陈静对自动化仓库监控系统进行详细介绍40。尹军琪实例分析了计算机模拟的使用方法41。图1-1 金士顿自动化仓库 在自动化仓库迅猛发展的同时，自动化仓库的建设更显得尤为重要，在自动化仓库的建设中，以中转暂存能力的确定为例：自动化仓库的投资占整个工程预算的70%以上，确定合适的自动化仓库库容是工程规划的重要指标，这在工程开工前进行充分论证。自动化仓库库容的确定与许多因素有关:年接收发放总量、进出库规律、装载能力、运输机械数量、发放规律、作业工艺等。本文主要是针对上述关键参数进行调研，调研自动化仓库如下：·浙江森马服饰股份有限公司上海物流配送中心自动化仓库（调研日期：2011.9）浙江森马服饰股份有限公司上海物流配送中心于2009年投入使用；该项目总投资约一亿元，日吞吐能力70万件42。浙江森马服饰股份有限公司上海物流配送中心自动化仓库主要技术参数为：年总周转量为1亿件，自动化仓库库容量为4万个货位，占地一万二千平方米；表1-2为浙江森马服饰股份有限公司物流配送中心自动化仓库主要设备配置。图1-2 浙江森马服饰股份有限公司物流配送中心自动化仓库 表1-2 浙江森马服饰股份有限公司物流配送中心自动化仓库主要设备配置设备配置数量 巷道堆垛机：（台）16 托盘输送机系统（套）2 分拣输送系统 （套）1 高速分拣系统 （套）1 设备监控系统 （套）6 箱流力货架 （套） 1 电子标签系统 （套）1下面以浙江森马服饰股份有限公司上海物流配送中心自动化仓库为例，简要对自动化仓库作业系统设备进行分析（如图1-3,1-4)：卸 货码盘、输送有轨巷道堆垛机入库火 车图1-3 自动化仓库接收系统工艺堆垛机输送托盘分拣机、装汽车出库库 立体库图1-4 自动化仓库发放系统工艺1.高速有轨巷道堆垛机巷道堆垛机是目前整个自动化立体仓库的核心装卸专用设备，巷道式堆垛机是由桥架笨重的桥式堆垛机演变来的；桥式堆垛机运行速度较慢，它适用于存取出入库频率不高的笨重货物；巷道堆垛机在高层货架的窄巷道内往复作业，将位于巷道口的货物存入货格；或者，取出货格内的货物运送到巷道口43-44。有轨巷道堆垛机是指堆垛机沿着轨道运行45。这种堆垛机由于上部和下部都有导轨，可以沿导轨的其中之一运行，另一个导轨防止堆垛机摇摆或倾倒。巷道堆垛机由操作室、升降机构、水平运行机构、载物台、货叉、机架、电气部分、伸缩机构等组成46-47。激光测距定位技术已经能使巷道堆垛机精确定位。由图1-5浙江森马服饰股份有限公司物流配送中心自动化仓库堆垛机图可以看出采用的是有轨巷道堆垛机。该有轨巷道堆垛机运行速度可达到200米每分，高度达到24米，是搬运托盘入、出库的主要工具。 图1-5 浙江森马服饰股份有限公司物流配送中心自动化仓库堆垛机2.辊筒输送机辊筒输送机（见图1-6）是负责完成整托盘的自动入库和自动出库的输送机械。该机由辊子、机架、支架、驱动装置等部件组成，辊筒输送机具有的较大货物重量与规格范围，无线路压力，运行简单、轻快、无噪音、可靠。图1-6 托盘辊子输送机3. 无线终端RF技术 射频识别是一自动识别技术48。射频识别系统一般由电子标签和阅读器构成，电子标签和阅读器需要协同完成目标对象的识别49。电子标签是数据载体。该技术能在恶劣环境阅读标签，并且阅读速度极快50，其频谱范围75kHz到3000GHz51。RFID具有使用寿命长、读取距离大、数据可加密等优点52。射频技术已应用于公交调度系统、门禁系统、汽车防盗、产品防伪、自动收费、仓储管理、火车识别、生产自动化、畜牧管理、运动计时等方面。如瑞士全部旅客列车上都安装了射频自动识别系统53。4.GPS全球卫星定位系统与地理信息系统（GIS）技术 利用GPS和电子地图可以实时对多窗口、多车辆动态跟踪，获得车辆目前所处的位置、速度及时间等信息。·蒙牛乳业泰安有限责任公司乳制品自动化立体仓库（调研日期：2012.4）蒙牛乳业泰安有限责任公司系内蒙古蒙牛乳业（集团）股份有限公司投资在山东省内惟一的子公司，公司位于山东省泰安市高新技术开发区黄金地段，园区一期工程占地面积320亩，建筑面积65000平方米。于2003年8月1日开工建设，2004年4月初正式投产。项目总投资6亿元，建设有12条冰淇淋生产线和17条液体奶生产线。日处理鲜奶800吨，年销售收入可达15亿元。 表1-3、1-4为内蒙古蒙牛乳业泰安有限公司乳制品自动化立体仓库主要设备配置及参数。 表1-3 内蒙古蒙牛自动化立体仓库主要设备配置设备配置数量有轨巷道堆垛机 （台）17 入库链式输送机 （台）66 双工位高速穿梭车 （台）3 入库输送机 （台）14 出库输送机 （台）46 管理与控制系统 （套）1表1-4 内蒙古蒙牛自动化立体仓库主要设备参数 有轨 式 巷 道 堆 垛 机穿 梭 车（双 工 位）辊 筒 输 送 机载货台宽度：1200毫米结构形式：双立柱接送货物+托盘尺寸规格：1200 * 1000 * 1470mm(毫米) 输送货物+托盘单元尺寸规格：1200 * 1000 * 1470mm(毫米)运行速度：5100 米 / 分(变频调速 )起升速度： 440 米 / 分(变频调速 ) 运行速度：5160 米 / 分 (变频调速 ) 输送速度：12.4 米 / 分输送速度：12.4 米/ 分货 叉 速 度 ： 330米 / 分(变频调速 )最大能拆空托盘个数：8个·北京双鹤药业工业园生产自动化立体仓库（调研日期：2012.7）北京双鹤药业工业园生产自动化立体仓库（见图1-7）位于北京东郊，规模宏大，技术先进、组成复杂，该立体仓库分两层楼，每层与生产车间紧密结合，能实现原材料和成品在立体仓库和车间之间的短距离快速搬运。立体仓库货位数达22000个，是国内特大型立体仓库之一，在全国立体仓库的规模中名列前茅。北京双鹤药业工业园生产自动化立体仓库基本技术参数如下表1-5。图1-7 北京双鹤药业工业园生产自动化立体仓库表1-5 北京双鹤药业工业园生产自动化立体仓库基本技术参数自动化仓库 参数 存储单元尺寸 1200mmx1000mmx1160mm 巷道数/货架排数8个/16排 货位数22000个货位 堆垛机台数8台 入出库输送机系统1套（一楼，分布在立库三面，含3台小车） 集成化物流管理系统1套 入出库输送机系统1套（二楼，分布在立库三面，含4台小车）1.3 随机模拟法的应用蒙特卡罗法，又称为概率模拟法、模拟抽样法、统计试验法、随机抽样法、随机采样法及随机模拟法，是一种依据统计抽样理论，利用计算机产生的服从各种分布的随机变量的采样序列，对实际系统的概率模型求解近似解的数值计算模拟方法。由著名匈牙利数学家冯·诺伊曼（Von Neumanm）用驰名世界的赌城Monte Carlo 来命名的。学术界一般将 Metropolis和Ulam在1949年发表的论文作为蒙特卡洛方法诞生的标志54。它的基本原理是，为了求解工程、管理、资源配置、可靠性分析、虚拟仿真等方面的问题，先根据实际问题，对实际资料进行分析，建立一个模型，可以是数学概率模型，也可以是模拟系统模型，得到建立的模型的参数（如概率分布、数学期望、方差），然后通过对模型中的随机自变量进行统计抽样，随后进行统计分析，根据模型的特点进行改进（因为模型本身是可控的），反复进行仿真模拟（仿真模拟次数越多，仿真结果越精确），从而求得最近似于该问题的解答。蒙特卡罗模拟法应用广泛，在水文、物流、地质地理、管理、电力、航天、化工、动物医学、港口、建筑、石油钻探等领域都有应用。如蒙特卡罗在水文领域应用于推求工程设计流量；在物流领域，应用于库存控制模拟。在地质地理领域，应用于矿产资源量的预测，边坡可靠性分析，应用于山区路网应急中心选址。在管理领域，应用于项目风险分析，工程造价风险分析，工程项目财务风险评估，项目风险量化，美式期权及金融衍生品定价，应可转换债券的风险价值评价，量本利分析。在电力领域，应用于输电系统分层可靠性模拟，配电网供电可靠性模拟，电压骤降的评估研究，蓄能电站经济运行的判据，电力生产模拟，高压电热特性绝缘寿命评估。在航天领域，应用于合金材料寿命模拟，航空发动机装配公差分析。在化工领域，应用于焦炭塔疲劳寿命可靠性分析。在动物医学领域，应用于抗微生物药物药动学研究，抗微生物药效学研究，药物的给药方案优化。在港口领域，应用于港口投资风险分析55。港口船只排队模拟。在建筑领域，应用于结构可靠性分析，钢筋混凝土结构的计算，房地产薪酬率的确定。在石油钻探领域，应用于钻井工程费用预测。在物探化探领域，应用于磁法勘探。在雷达领域，应用于雷达虚警。在激光与红外领域，用于分析红外光学系统公差。武器装备领域，应用于防空作战毁伤过程模拟，应用于红外坦克仿真。1.4 课题研究内容本文主要研究以下理论问题和技术问题：1.随机函数发生器的建立研究工程中常见的、服从不同概率分布（如:泊松分布、均匀分布、正态分布等）随机数的产生方法。建立相应的随机函数发生器。2.建立自动化仓库中转作业的数学模型依据服从不同概率分布规律，建立自动化仓库中转暂存能力系统仿真数学模型。3.利用VB编程技术与MATLAB仿真技术，编制自动化仓库仿真系统软件。利用VB编程技术与MATLAB仿真技术，建立自动化仓库仿真系统，科学确定工程项目中中转暂存能力的大小。3.自动化仓库装卸设备的合理配置根据自动化仓库中转暂存能力对装卸设备的合理配置进行了分析，并给出等待概率、设备利用率等概率数值。1.5 课题的难点及关键点（1）本课题的难点是通过实地调研、广泛收集资料，确定自动化仓库物流系统的随机参数：发放时间间隔记录、接收时间间隔记录。（2）本课题的关键点是根据发放时间间隔记录、接收时间间隔记录建立服从某概率规律的随机函数发生器,来产生相应的时间间隔。这是正确的对自动化仓库库容量进行仿真设计的基础。1.6 本章小结l 简要介绍了课题的提出及意义，自动化仓库的研究背景。l 对浙江森马服饰股份有限公司、蒙牛乳业泰安有限责任公司自动化仓库和北京双鹤药业工业园的自动化立体仓库进行了调研。l 明确本文要研究的主要内容、关键点及难点。第二章 随机模拟理论研究2.1 随机模拟理论所谓随机模拟法就是把数理统计理论方法作为基础，然后将一定的概率模型或者是系统模型与所求解的问题相联系，运用计算机进行随机模拟，以近似解的方式得出所求问题的一种模拟方法。模拟的次数越多，求出的统计指标越精确，越能反映实际状况。由于计算机的强大运算功能，在模拟时计算机上产生的伪随机数比真随机数使用更方便、且运算速度快。因此，可以节省大量的人力物力和时间，基于随机模拟的大量优点，使随机模拟法得到了更广泛的应用。随机模拟法求出的解为近似解，因此，也就意味着模拟的结果是不完善的，需要人们根据经验加以衡量、判断。2.1.1 随机数的产生方法本课题应用的是随机模拟理论，产生与之相关概率分布的随机数是应用该理论研究随机问题的关键，真正的随机数的基础是自然界之中物理现象的随机特征，如电阻和二极管的热噪声，再如掷硬币、掷骰子、抽签及摇号等，这样的随机数发生器是物理真随机数发生器，使用物理随机数，很难被发现规律和周期。事实上，物理随机数可以认为是没有周期和规律，对技术的水平要求高是它们的缺点。而由随机数发生器产生的随机数在实际应用中经常被使用到。随机数发生器生成随机数需要通过一个确定的算法，它的初始状态被称为种子56-57。本课题就是通过调研实际自动化仓库的运行数据，利用随机数发生器，在计算机中生成服从该自动化仓库运行规律的随机数。随机数分为均匀分布和其它分布，前者是产生后者的基础，要产生任一种具有连续分布的随机数。可以通过直接抽样、函数变换、顺序技巧、舍选补偿、渐近模拟等方法，产生出任意分布的随机数58。线性同余法因其自由度高、计算简便的优点使其成为目前应用最广泛的方法之一，它用同余运算来产生随机数；陶思沃思利用反馈位移寄存器法产生随机数。组合发生器法就是以某种方式将多个独立的随机数发生器组合起来来产生随机数的方法59。国内的学者针对随机数理论也做了大量工作。南京邮电大学的韩璐、肖兆鸾研究出了一种新型的混合型随机数发生器60。孙晓辉，林秋华，郝育闻将Logistic和无限折叠两种混沌映射组合，得到一种新随机数发生器方法61。王怡林将抛物线映射用于生成无固定周期随机数62。广东技术师范学院的肖化昆研究了C+中产生服从任意概率分布随机数的方法63。朱晓林，耿恒山设计了高效生成优质伪随机数的LPQ算法64。冯艳利用无理数无限不循环的性质，产生无周期的随机数65。2.1.2 随机函数发生器的建立2.1.2.1 均匀分布区间上均匀分布是连续型分布，其密度函数和分布函数为：