模拟带来的实际好处

其中一个最好的方法来知道费率你可以实现与仓库自动化首先是在数字世界里，用模拟来模拟它。

设计解决方案的传统方法，如由顾问进行现场评估，或访问由同行运行的类似设施和系统，对于确定自动化解决方案仍然很重要，但模拟已经成为一种数字方法，可以在系统完全配置和安装之前对其性能进行建模和预测。

这一切都是通过软件完成的，遵循的概念是创建一个操作及其提议的系统的“数字双胞胎”，并使用该模型来测试变量和“假设”场景。仓库自动化供应商、集成商和专业顾问使用模拟并不新鲜，但随着仓库变得更加自动化，它正在增长，用户公司寻求结合多种类型的自动化来实现吞吐量目标，同时最大限度地减少劳动力需求。

去年，研究公司Interact Analysis预测，到2025年，电子商务的增长将推动全球需要28500个新仓库投入使用世邦魏理仕预测，仅在美国，到2025年，就需要3.3亿平方英尺的额外DC空间。对仓储的巨大需求只会增加理解模拟可以做什么的重要性，不仅仅是创建显示物料流的漂亮图形，而是使用模拟模型来确定系统应该如何配置，更重要的是，它们将如何对需求的波动做出反应。

“高管们想知道的最大问题之一是，这座大楼及其系统的容量和吞吐量将会如何，”他说理查德Schrade的联合创始人兼总裁自动化智能这是一家模拟咨询公司。“模拟为有关拟议系统性能的问题提供了客观的答案，因为你可以得到最终设施中将要发生的事情的3D数字表示。”

霍尼韦尔在开发其机器人解决方案时使用仿真来建模和测试系统可以达到的速率。

仿真软件，一旦一个未来系统的模型完全创建，可以用来测试许多变量，如添加更多的硬件，如机器人或采摘工作站的自动化系统计划为一个站点。更重要的是，它可以预测多个系统将如何协同工作，给定最终用户SKU和订单量数据，以确定瓶颈，并在系统的成本和处理需求峰值的能力之间达到最佳平衡。

该公司客户解决方案副总裁Kenneth Hayer表示，这些功能直指终端用户对解决方案有效性的担忧Swisslog长期以来，该公司一直将仿真作为改进其自动化解决方案的工具。Hayer说:“[模拟]实际上是一种优化拟议设计的工具，可以找到瓶颈所在并解决它们。”“当你进行模拟时，你会更好地理解集成系统的行为。”

仿真软件几十年来在许多行业都带来了价值，但在仓储等领域变得越来越重要，这些领域的自动化程度越来越高，模拟器3d全球业务开发经理泰勒·菲利普斯补充道罗克韦尔自动化．

创建仿真模型需要深厚的专业知识，但一旦创建，数据驱动的模型就可以测试调整不同变量对性能的影响，比如添加更多的存储位置、agv或更高的订单量等需求侧因素。

“如果你正在创建一个自动化仓库，它不满足容量和性能要求，这是一个巨大的问题，因为修复它的成本很高，而不是手动操作，你可能只是让更多的人来解决问题。使用像Emulate3D这样的工具提前验证所查看的系统是否符合规定的要求是非常有价值的，因为它可以抵消大量的风险和成本。”Phillips说道。

模型的力量

仓库自动化原始设备制造商或仓库集成商通常会对拟议或可能的自动化物料处理系统进行仿真建模，但并不总是如此。例如，Automation IO使用Emulate3D的软件直接为最终用户公司执行大多数仿真项目，自罗克韦尔于2019年初收购该公司以来，Emulate3D一直是罗克韦尔自动化的一部分。其他知名的仿真软件供应商包括AutoMod、FlexSIM和Simio。

但他说，使用这类软件来构建复杂的模型并充分发挥其场景测试功能需要专业技能杰里米Tejeda该公司模拟技术与服务副总裁KPI集成解决方案是一家仓储集成商。它不像Excel，在Excel中，许多操作人员都知道如何使用它进行简单的计算，因为它需要混合工业工程知识和使用仿真的专业知识来建模复杂的集成系统。一些大公司可能有一些内部模拟专家，但大多数公司需要求助于自动化合作伙伴或模拟专家。”“这是一套相当小众的技能。”

Tejeda说，一些模拟项目更局限于观察对仓库当前状态的微小更改是否可以提供更多的吞吐量，例如模拟插槽更改的影响。对于更大的绿地或棕地项目，所提议的解决方案的完整仿真模型可以帮助确定系统的理想配置，例如基于预期订单量和产品组合，系统需要多少个从货物到拾取者的工作站。

为了很好地工作，仿真模型需要正确地加载有关所提议的系统的处理时间和速度的数据，以及来自最终用户组织的订单配置数据，以使模型准确地模拟计划的系统将如何执行。仿真工程师收集数据，确保数据干净，并将其加载到模型中，但Tejada表示，这些努力是值得的，因为当你有一个数据驱动的模型时，可以通过输入不同的数据来快速测试场景。

特赫达说:“我们正在建立一个系统模型，并在数字环境中逐字逐次地运行事物，在我们模仿了系统将拥有的所有规则、逻辑和数据后，观察系统的运行情况。”

完整的模拟通常从规划系统或集成解决方案的物理布局开始，该布局作为模型和场景测试的起点，Hayer说。他解释说，在模拟中可以测试的变量有很多，从设备配置因素(如自动化存储系统中的起重机或运输车数量)到库存流问题(如在新系统上游放置多少缓冲库存)，再到业务变量(如订单量或将运行多少班次)。仿真模型还可以测试运行一个侧重于诱导和补充的系统对一个班次的影响，然后是两个或三个班次的侧重于采摘，看看这是否会提高吞吐量。

模拟通常以物理布局为起点，但它的真正力量来自于运行模型来测试场景的性能影响，比如添加移位。

模拟模型的好坏取决于输入的数据，咨询师将与客户合作，提出可能要处理的订单量，包括上线时的订单量，以及他们对未来订单量的预期。Tejeda说:“我们通常会尝试客户的几种不同的订单配置，并运行这些配置，以确保设计的健壮性。”

随着多种自动化技术进入一些项目，模拟可以发现诸如交通拥堵或移动机器人等设备的意外长排队时间等问题自动引导车辆(agv)．特赫达说:“我们可能对每一个独立的系统都有良好的感觉，但从系统的角度来看，模拟可以帮助弄清楚它们是如何协同工作的。”

Schrade说，对于Automation IO的客户来说，模拟项目可以用来验证在避免低利用率的情况下，真正需要多少自动化支出才能达到目标性能。Schrade表示，在自动化存储解决方案中，诸如所需机器人或agv数量，或起重机或运输车数量等要素的最佳点位都可以通过模拟来确定。“你总能在设计上找到一些变化，”他说。“你会去掉一些元素，或者添加一些东西，以得到一个真正干净和有效的设计。”

模拟vs.仿真

模拟的近亲是仿真，其特定目标是在安装系统之前测试自动化控制和消息传递。Phillips表示，仿真软件与可编程逻辑控制器(plc)或其他控制器进行通信，以虚拟测试这些功能，从而减少了现场调试时间和成本。

菲利普斯说:“通过仿真，我们不是在模拟系统，而是在创建系统中所有硬件的精确、高保真的表示，然后我们采用仿真模型，将其连接到实际运行系统的plc，让plc运行系统，而不是进行一些模拟发射。”

模拟的最终目的是虚拟地进行大量的控制测试，而不是在项目的繁忙末尾进行测试。Phillips说道:“能够在项目的最后阶段将控制测试从关键路径移开，并将其移至项目的早期阶段是非常重要的。

此外，Phillips说，模拟不会中断操作，也不会导致现场控制测试中可能涉及的能源浪费或原材料消耗。

正确的机器人技术

霍尼韦尔(Honeywell)首席机器人技术官托马斯•埃文斯(Thomas Evans)表示，仿真和仿真软件可以被认为是一种对解决方案的预期性能更有信心的手段，可以加快部署系统的速度，特别是在利用仿真的情况下。

“作为解决方案提供商，我们面临的挑战之一是客户来找我们，并说，‘我需要用这个机器人解决方案来达到这个比率，以实现我的投资回报率(ROI)。这就是我们将使用模拟的地方，在我们走上专用的开发道路之前，给定围绕产品维度和产品组合变化的特定因素，以高度自信地知道我们可以满足所需的速率。这就是模拟的价值所在——在早期构思阶段带来信心，”埃文斯说。

霍尼韦尔在其仿真工作中使用了自己的仿真软件Honeywell eSim，利用了自己创建的模型库。Thomas说，在可能的情况下，这些现有的模型用于为客户加快新项目的速度，尽管每个项目都有独特的产品特征和需要测试的量，并且需要将现有的自动化因素纳入模拟中。

建模一旦建立，仿真软件就可以用于快速测试假设场景。托马斯说，通过机器人拣件模拟，如果进入单元的产品是单一的，而不是更混乱的呈现，软件可以检查对拣件率的影响，或者如果系统由于季节性或其他需求模式，需要处理更高比例的较重物品或易碎物品，则对拣件率的影响，这可能会减慢机器人系统的拣件率。

Thomas总结道:“这让我们对性能有了更大的信心，以及我们应该在建造、设计和开发方面做些什么来满足这一性能。”

Thomas表示，霍尼韦尔在开发新的仓库机器人解决方案时使用了模拟，并将模拟应用于特定的客户项目。所有这些工作都建立了一个有用的模型集合，可以帮助霍尼韦尔的客户可视化他们正在考虑的解决方案的性能。

“我们创建的这些模型使我们能够与客户进行更深入的对话。他们现在可以想象在他们的运营中会发生什么，我们可以看到变化的影响，或者不同的(客户)产品集会发生什么，这导致在与客户合作时更深入的理解，”托马斯说。

霍尼韦尔还将使用仿真来测试解决方案如何在plc和自动化控制上运行。Thomas说，仿真将在虚拟世界中以数字方式检查到子系统的消息传递和接口，这与在硬件安装后在现场进行所有测试相比，缩短了实现时间。在开发机器人解决方案时，

Thomas表示，霍尼韦尔还使用数字数据或“合成数据”，以数字方式表示需要处理的产品，这进一步加快了解决方案的部署速度，而不是在物理世界中等待使用实际产品和视觉进行所有测试。

“模拟可以帮助我们缩短产品开发周期，并帮助我们在原型设计中获得更高的准确性。通过模拟和仿真，我们可以缩短从解决方案中受益的时间，并且有高度的信心，当解决方案实施到位时，它将发挥作用，并与您的运营相匹配。”

操作的桥梁

一旦创建了仿真模型，终端用户组织中的人员可以定期使用它来测试新的场景，或者检查如何在给定的新需求概要中最好地运行系统。据Swisslog的Hayer称，在Swisslog为其创建模拟的客户中，只有大约10%的客户会在以后使用这些模型作为运营决策支持。Hayer说:“一些客户确实希望将其作为一种操作工具，因为系统是动态的，取决于订单结构或订单配置文件，系统将表现不同，执行也不同。”

Schrade表示，在Automation IO的客户中，通常会持续使用该模型，可能是为了测试仓库系统在季节性需求事件中如何运行。他说:“运营部门的某些人可能希望在预期需求激增的前一天或之前运行一个新的订单档案，看看系统中可能存在的瓶颈。”

一家新的供应商正在将数字孪生和模拟技术应用于针对运营的解决方案中Synkrato．这家初创公司的云物流软件有五个核心组件:数字双胞胎、自适应插槽、移动应用程序构建器、物联网(IoT)跟踪和数字标签。Synkrato总裁阿明•西坎德尔(Amin Sikander)表示，该软件对模拟和数字孪生概念的使用直接与插槽连接在一起，以达到更有效的插槽，以适应不断变化的需求和供应数据企业资源计划(ERP)系统。

西坎德尔说:“我们对数字双胞胎的使用主要集中在智能物流执行上。“这不是一次性的模拟游戏。”

使用Synkrato的软件，公司可以构建其设施的3D效果图，并与来自ERP的不断变化的需求和供应信号相关联，并使用数字双胞胎，根据需要调整插槽，并查看影响。

Sikander补充说，该软件的一个关键好处是可以通过缩短取货路径来轻松调整开槽，从而减少旅行时间。该软件还可用于确定新输送机、移动机器人系统或用于快速移动库存的额外机架的部署对减少旅行时间和拣选效率的影响。

西坎德说:“这就是我们正在努力解决的问题。“我们的解决方案旨在积极调整您的仓库，以适应不断变化的需求和供应模式，使其更高效。”