1、第 61 卷 第 3 期Vol.61 No.32023 年 3 月March 2023农业装备与车辆工程AGRICULTURAL EQUIPMENT&VEHICLE ENGINEERING0 引言烟叶复烤生产过程的各项物流活动受到企业的广泛关注。其中，原烟卸货环节在复烤物流活动中起着重要作用，该环节的效率会直接影响工商交接期间收储大量原烟的进度，甚至还会影响后续的生产安排，如何提升原烟卸货物流系统的效率是目前亟待解决的问题。原烟卸货物流系统在时间和空间上是离散的，具有并发、异步等特征，是典型的离散事件动态系统（Discrete Event Dynamic System,DEDS）。文献1-5研
2、究表明，Petri 网是目前普遍运用于 DEDS 建模的有效方法。然而，利用 Petri 网建模时存在动态模拟性差且求解难度较高的问题，因此很多学者将 Petri 网与仿真技术相结合，通过对DEDS进行建模与仿真，达到动态可视化模拟系统运行过程，能够及时发现系统存在的问题并进行优化。这种方式在生产物流领域研究较多。温乐等6、周韶武等7、李晔8、赵晶英等9、温乐10分别利用 Petri 网和 Witness应用到动车组车体、电装车间表面贴装技术、托辊、铁辊车间、转向架装配车间生产物流系统中，提高了生产效率。上述研究均采用原型 Petri 网进行建模，具有一定的描述局限性。研究 DEDS 的性能问
3、题往往要与时间因素挂钩。为了使得 Petri 网建模doi:10.3969/j.issn.1673-3142.2023.03.009基于随机赋时Petri网的原烟卸货物流系统建模与仿真付宇1，侯开虎1，陈兴侯2，马显滔2，王飞平2，张慕锋2，范振宇2，赵芯瑜2（1.650500 云南省 昆明市 昆明理工大学 机电工程学院；2.655000 云南省 曲靖市 云南复烤有限责任公司麒麟复烤厂）摘要 复烤厂物流活动中原烟卸货环节存在工人作业不合理、装框时间过慢、空框准备时间过长，造成整体卸货效率低，导致后续生产不连续。为解决上述问题提出改进方案，首先，根据卸货作业流程建立原烟卸货物流系统的随机赋时 P
4、etri 网模型；其次，建立对应 Anylogic 仿真模型；最后，通过复烤厂实际数据进行仿真优化。仿真实验表明所用方法缩短了空框准备时间、自动装框时间，提高了其整体装框效率和卸车工人、整形工人的资源利用率。同时，验证了模型的有效性，为复烤厂在卸货环节提供参考。关键词 卸货；物流系统；随机赋时 Petri 网；Anylogic 软件；建模与仿真 中图分类号 TP391.9 文献标志码 A 文章编号 1673-3142(2023)03-0043-06引用格式：付宇,侯开虎,陈兴侯,等.基于随机赋时Petri网的原烟卸货物流系统建模与仿真J.农业装备与车辆工程,2023,61(3):43-48.M
5、odeling and simulation of raw tobacco unloading cargo flow system based on stochastic timed Petri netsFU Yu1,HOU Kaihu1,CHEN Xinghou2,MA Xiantao2,WANG Feiping2,ZHANG Mufeng2,FAN Zhenyu2,ZHAO Xinyu2(1.Faculty of Mechanical and Electrical Engineering,Kunming University of Science and Technology,Kunmin
6、g 650500,Yunnan,China;2.Kirin Redbaking Factory,Yunnan Redbaking Co.,Ltd.,Qujing 655000,Yunnan,China)Abstract Aiming at the problems of unreasonable work of workers,too slow loading time,and too long preparation time for empty frames in unloading of raw tobacco in logistics activities of redrying pl
7、ant,the overall unloading efficiency is low,and the subsequent production is discontinuous.First,the random timed Petri net model of the raw tobacco unloading logistics system was established according to unloading operation process;secondly,the corresponding Anylogic simulation model was establishe
8、d;finally,the simulation optimization was carried out through the actual data of the redrying plant.The simulation experiment shows that the method used shortens the preparation time of empty frame and the time of automatic frame loading,and improves the overall frame loading efficiency and the reso
9、urce utilization rate of unloading workers and shaping workers.Meanwhile,the validity of the model is verified,which provides a reference for redrying plant in unloading process.Key words unloading;logistics system;stochastic timed Petri net;Anylogic software;modeling and simulation基金项目：中国烟草总公司云南省烟草
10、公司科技计划重点项目（2020530000241003，2021530000241012）收稿日期：2022-02-1544农业装备与车辆工程 2023 年不遗漏关键信息，潘春荣等11、易树平等12、吴东隆等13在原型 Petri 网的基础上引入时间因素，建立了相应研究对象的赋时 Petri 网模型，并结合eM-Plant、Flexsim 仿真软件进行了仿真优化。文献 11-13 采用的赋时 Petri 网考虑的是固定时间，实际生产中的作业时间存在动态波动，因此需要引入随机因素以更好地符合实际需求。本文以麒麟复烤厂所采用的原烟卸货物流系统为研究对象，针对该系统卸货效率低的问题，首先，建立了基于
11、原烟卸货物流系统的随机赋时Petri 网模型；其次，在 Petri 网模型基础上构建Anylogic 仿真模型；最后，利用麒麟复烤厂的真实数据进行仿真优化。结果表明，能够在一定程度上提高卸货效率，并验证了所用方法的可行性。1 原烟卸货物流系统介绍1.1 原烟卸货物流系统构造原烟卸货物流系统设施设备布局如图 1 所示，主要由以下机构组成：（1）可垂直摆动及水平移动装置；（2）输送装置，包括输送带和链式输送机；（3）麻包自动装框系统；（4）空框供给系统；（5）双工位自动移载系统。1.2 原烟卸货物流系统作业流程原烟卸货物流系统主要作业流程图与自动装框作业流程图分别如图 2、图 3 所示。主要作业流
12、程包括：（1）人工卸车。货车到达之后，一般配置 2 名工人卸车，利用摆动、移动装置调至最佳卸货位置，工人再将麻包放至输送带上；（2）麻包运输，人工整形。麻包经几段输送带运输至整形工位，由工人整形成 2 列 4 件整齐放置；（3）自动装框码垛。由整形输送带将麻包送入自动装框系统，共码垛 4 层麻包，每层 4 件。（4）烟框运输，准备空框。麻包装框后由升降装置降至链式输送机 4上，再移至链式输送机 5 上，该输送机下方装有电子秤会对烟框进行称重，同时空框会从链式输送机3 移至链式输送机 4 上，再提升至装框工位进行自动装框；（5）双工位自动移载系统移载烟框。链式输送机 5 与穿梭车 1 接口对接，
13、将烟框移至穿梭车 1 上，等穿梭车 1 装载两框麻包后，再移至穿梭车 2 上，最后移至牵引车上，牵引车一般装载 6 框麻包。（6）由牵引车运送至库房入库堆码。2 基于随机赋时 Petri 网的原烟卸货物流系统建模2.1 存在的问题通过对麒麟复烤厂原烟卸货物流系统的实地调研，并测量了相关数据，自动装框系统和自动移载系统各作业时间数据如表 1 所示，输送装置和工人作业参数数据分别如表 2、表 3 所示。1.链式输送机1 2.空框供给系统 3.可转向链式输送机2 4.链式输送机3 5.带有升降装置的链式输送机46.麻包自动装框系统 7.链式输送机5 8.双工位自动移载系统 9.牵引车 10.穿梭车1
14、 11.穿梭车2 12.穿梭车轨道 13.可垂直摆动输送带 14.可垂直摆动、水平移动装置15.水平输送带 1 16.斜坡输送带1 17.斜坡输送带2 18.整形输送带 19.水平输送带 2图 1 原烟卸货物流系统设施设备布局示意图Fig.1 Schematic diagram of facility and equipment layout of raw tobacco unloading cargo flow system图 2 原烟卸货物流系统作业流程图Fig.2 Operation flow chart of raw tobacco unloading cargo flow syste
15、m图 3 自动装框作业流程图Fig.3 Flow chart of automatic framing operation45第 61 卷第 3 期表 1 自动装框系统和自动移载系统作业时间数据Tab.1 Operation time data of automatic framing system and automatic transfer system作业名称时间/s接料皮带伸出接料uniform（2.744,3.120）放下挡料挡板、整形挡板uniform（3.040,3.822）整形挡板进行整形、收回接料皮带uniform（2.012,2.969）同时收回整形挡板、挡料挡板，降低烟框
16、高度准备装第 2 层麻包uniform（2.553,3.449）同时收回整形挡板、挡料挡板，降低烟框高度准备装第 3 层麻包uniform（3.577,4.774）同时收回整形挡板、挡料挡板，降低烟框高度准备装第 4 层麻包uniform（4.312,5.048）同时收回整形挡板、挡料挡板，降低烟框高度准备移出uniform（2.240,3.522）称重4.512第 1 次调度运载车 110.013第 2 次调度运载车 115.497第 3 次调度运载车 113.880运载车 1 装载8.024运载车 1 移动至装载第 2 框烟叶位置13.121运载车 1 转移烟框至运载车 220.854运载车 2 运输至牵引车第 3 截挂车20.792运载车 2 运输至牵引车第 2 截挂车14.493运载车 2 运输至牵引车第 1 截挂车10.344运载车 2 转移烟框至牵引车19.328表 2 输送装置参数Tab.2 Conveying device parameters输送装置名称速度/(m/s)输送装置名称 速度/(m/s)可垂直摆动输送带0.5水平输送带 10.5斜坡输送带 10.35水平输
