案例 | Demo3D 数据分析功能助力智慧物流和智能制造

在我们对自动化物流系统集成商关于三维仿真平台的应用调查时，发现不同的应用需求，主要包括（图表1）

（1）通过三维仿真平台展示逼真、直观的方案，助力营销；

（2）通过三维模型对方案进行评估和优化，找到瓶颈和合理的资源配置；

（3）通过三维模型和PLC信号互联互通，在设计早期就可以开始进行电控调试；

（4）通过三维模型和信息系统集成，实现三维可视化浏览和监控；

（5）通过三维模型发现设计缺陷，找到合适的设计参数；

（6）通过三维模型和主流虚拟现实（增强现实）平台对接，实现更逼真的效果。

Demo3D 系列产品是少数可以满足全部需求的一体化仿真平台。以其领先的虚拟现实（增强现实）技术、真实的物理特性、逼真的细节表现力、丰富的设备库、灵活的二次开发能力、以及便捷的PLC调试功能，获得主流物流集成企业和咨询企业的青睐，在医药、烟草、钢铁、电商、汽配、邮政、智能制造等领域发挥积极的作用。

在这篇文章中，我们重点介绍Demo3D的布局改进和数据分析功能。

Demo3D的数据分析功能是通过 Sim3D 模块实现的。但并不是说只有 Sim3D 才有数据。仿真软件数据分析的功能还是依赖于模型的精细度和贴合度。只要模型正确，参数完整，启动模型运行，不用 Sim3D 模块，也会产生大量的仿真数据，这些数据可以录入到Excel 和数据库中进行离线分析。Sim3D 提供了更方便的数据采集和统计功能，可以让实验分析更便捷。

Sim3D以物流系统整体运行绩效为目标，以决策优化为导向，Sim3D关注于物流系统的整体流程改善，有选择地对物流系统的细节进行取舍，在有限的时间内可以完成多种方案的评估、统计分析，涵盖物流系统多种运行环境，达到系统运行的整体优化。

我们通过几个实际案例进行说明。

（一）通过AGV 利用率配置合理的数量

自动化物流输送系统中采用 AGV 已经成为常态，但如何根据物流量以及布局规划决定合适的 AGV数量，保持合理的繁忙程度，却不是一个容易计算的课题。例如，某物流中心需要通过AGV 进行循环取送货，而输送线的布局并不对称，货物的到达间隔也不相同。为此，用户通过Demo3D软件建立了准确的布局模型，加入了Sim3D 中的数据统计模块，用来统计AGV 的繁忙程度。用户可以轻松修改AGV 的数量，找到与合理利用率水平对应的AGV 数量（图表2）。

Sim3D提供了数据采集和输出的界面，可以直接和Excel、数据库接口，动态地采集和统计数据。

（二）货到人机器人（Kiva）模型分析

在新物流模式中，通过机器人实现货到人拣货成为一种重要模式。最著名的亚马逊Kiva 机器人就属于此类。中国目前有很多企业正在研发和应用此类模式（图表3）。

在这类物流布局中，需要进行分析和优化的核心问题包括

（1）资源的最佳数量（Kiva, 人工，货架等）

（2）Kiva 机器人的走行路线和防碰撞逻辑

仿真提供了研究这二类问题最佳的解决工具。某客户需要建立一个非对称、不规则货架区域，产品种类有多种，机器人数量待定。为了方便调整机器人行驶路线，在Excel 中通过一些特定符号，很容易规划机器人路线规则（图表4）。这个路线规则在Demo3D模型实现。

在此基础之上，在 Demo3D 模型中嵌入货物信息和拣货规则。并且加入 Sim3D 中的数据采集和统计模块，同时可以记录每一次操作具体信息。

（三）某大型制造物流设施综合仿真分析

某客户需要为一个多层制造物流系统进行仿真分析。该项目整体包括一套物流输送系统和两套仓储系统。项目中使用辊道作为主体的物流设备，辅助以提升机，穿梭车，行吊机器人等物流设备，覆盖从一层到四层的物流系统。项目的物流系统被生产区域分为物料配送和成品堆输送大块。

原料配送系统包括一层入料，二层入料和生产配送，三层的入料和生产配送以及四楼生产配送和成品回库。

成品输送系统包含二层和三层的成品堆垛回库系统以及一层的成品出库系统。

托盘立库系统是由两套系统构成，一套由三个单深位的巷道构成，一套由一个双深位的巷道构成。辅以堆垛机等设备共同构成托盘立库系统，立库系统根据货物不同按照不同货格存放。

箱立库系统是由一套箱存储区，4台提升机和12台小车共同构成的ASRS系统。

全部模型采用 Demo3D模块，并嵌入客户化逻辑。实现了程序统一集中管理、同Access与Excel的链接等开发功能。同时开发了很多非标设备和模式。为了精确控制仓库分区域存储货物，以及控制数十种货物走向的目的，模型对每个货物进行了精准的属性设定和跟踪。

当模型运行时，会产生大量的货物和设备数据，这些数据都完整地记录在中央数据库中，既可以进行在线实时统计，也可以进行事后离线统计。项目中根据不同的元素收集不同的基础数据，合计出不同的统计数据，提供给用户。针对辊道类别，收集货物进入时间点，离开时间点，马达开闭时间点。统计分析了经过该输送线的货物数量，忙碌程度和拥堵程度。针对设备类别，收集货物进入和离开的时间点。统计分析了设备处理过的货物数量以及忙碌程度。针对仓库类别，收集货物进出仓库的时间点，统计分析了仓库的货格使用情况。

通过以上几个案例，展示了Demo3D精细模拟物流方案的能力，以及通过模型嵌入复杂逻辑、实现数据采集和分析的能力。

Demo3D 的数据分析模型，也可以轻松变成营销工具，渲染成逼真的动画和图片，也可以变成虚拟现实模型，还可以通过引入 PLC 逻辑，变成虚拟调试模型。这些都建立在同一个仿真模型上，就可以实现多种用途。

作者

王岩峰博士  刃之砺信息科技（上海）有限公司