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基于PlantSimulation的工业生产线车

间物流仿真

摘要：以国内某大型卫浴生产车间的新建厂房为背景,以该车间中零件库与

成品库设计方案为对象，以工厂设备、立体库布局为基础，针对该车间生产加工

工艺及产品流转过程,利用西门子PlantSimulation软件对立体仓库的整个流程

进行了场景化的设计和仿真,依据仿真结果得出在给定生产计划前提下的最佳物

流转运方案。

关键词：生产车间；PlantSimulation；物流仿真；物流设备

1引言

自动化物流系统是集光、机、电技术为一体的复杂的系统工程。能够实现物

料传输、识别、分拣、堆码、仓储、检索和发售等各个环节的全程自动化作业。

该系统主要包括：自动化高架立体仓库系统、自动化输送机输送系统、自动导引

车或往复式穿梭车系统、机器人、逻辑控制系统和计算机集成化物流管理系统等。

2研究内容

本文内容分为以下三个部分：

⑴第一部分内容为车间物流设计方案与生产工艺梳理。包括了立体仓库的构

成、特点和功能，是进行车间物流仿真的基础，这部分内容主要体现在第2章。

⑵第二部分是依据车间物流系统及生产工艺建立模型，并进行仿真，介绍了

本研究所应用的专业仿真软件PlantSimulation的对象和功能，根据生产车间

的实际生产情况，结合设备布局，产线走向以及生产需求指标建立基本的Plant

simulation模型。

⑶第三部分是对整个仿真系统分析仿真结果，对所设计的车间物流系统的合

理性进行评价，对不合理的布局和流量规划等给出合理化建议，使得车间物流系

统设计方案更具有可实施性。这部分内容主要体现在第4章。

2.1项目需求

⑴场地条件：托盘立体库厂房尺寸参数为：长70米，宽42米，高24米；

其中厂房净高22米，自动托盘库主要负责入库区、铸造区、机加区、研磨区、

组装区、缓存分拣平台、发货区等。厂房内部主要用于自动化立体库与周转区域

的放置，分拣区有6个分拣工位。胶箱库场地尺寸参数为：长67.5米，宽23.8

米，净高10.3米。（拟二期实施）

⑵设计需求：项目主体采用堆垛机式立体仓库进行物料存储，采用输送系统

及升降提升系统进行物料转运、配送。实现原材料存储和成品分拣发货，高效率、

高精度、无污染输送。该物流系统需实现：原材料自动输送、自动入库、自动出

库功能，胶箱自动拆托和叠托，并分拣、入库功能。

⑶物料需求：立体库托盘工位要求不少于10000个，托盘尺寸要求长1.2米，

宽1.0米，高1.5米，负载1吨。自动托盘库入库节拍为189P/H，出库节拍为

244P/H。胶箱库胶箱尺寸要求长600cm，宽400cm，高150cm，负载30kg。胶箱

库入库节拍要求680P/H，出库节拍为310P/H。

3车间物流仿真与建模

进行仿真模型的建立，需要选择特定的仿真软件，建立仿真模型，编写逻辑

控制程序，运行仿真模型，采集运行数据，搭建精确的物流仿真系统，验证物流

输送系统方案合理性，并起到预防设计的作用。

3.1仿真软件

在本次设计中，选择了西门子Plantsimulation仿真软件进行建模。Plant

simulation编程软件使用了SimTalk作为编程语言，可以用于编写Method程序

用于控制模型各种设备的运行或者自定义一些需要模型细节逻辑。

3.2仿真系统的构建

按照项目方案需求对立体仓库进行初步布局，并对布局对象进行逻辑控制。

根据生产车间的实际生产情况，结合设备布局，产线走向以及生产数据建立基本

的3D图和模型。Plantsimulation仿真模型的建立主要依托设备的布局情况，

设备的数量，根据设备的加工参数以及资源约束做出适当调整，最终得到生产车

间的Plantsimulation仿真布局。下图1为3D全景仿真布局图。

图13D全景仿真布局图

3.3系统部分区域功能

⑴如下图2一层来料区，外来原材料放置于原材料存放区，提升机2输送空

胶箱进入人工装箱区，通过8个工位进行装箱，通过提升机3转