引言

随着智能制造的推进，仓储立库作为物流自动化的核心环节，其规划合理性直接影响供应链效率。当前全球仿真软件市场规模从2024年的121.2亿美元预计增长至2029年的214.3亿美元，年均复合增长率达12.06%，亚太地区成为增长引擎。然而在仓储物流领域，国外主流仿真软件（如FlexSim、PlantSimulation）存在“功能过剩、溢价过高”的问题，且国内缺乏针对仓储领域的专业平台。从国内业务需求看，中讯院仅2024年一个季度便收到8家大小智能仓储的建设规划需求，总金额预估达4000万。

凸显了本土化仿真技术的迫切性。在此背景下，基于离散事件系统构建仓储立库仿真平台，对提升仓储规划效率、降低企业成本具有重要意义。

一、仓储立库仿真平台的系统构建

（一）离散事件系统的理论框架

离散事件系统仿真以事件驱动为核心，通过定义系统状态、事件、实体和资源，按时间顺序触发事件并更新系统状态。在堆垛机库场景中，系统状态包括库位占用率、设备运行参数等；事件涵盖货物出入库指令、设备故障报警等；实体为货物、堆垛机、输送机等；资源则涉及设备产能、仓储空间等。

（二）平台技术架构与核心模块

平台采用“底层引擎-中间层模型-顶层应用”的分层架构。底层基于Unity开发3D可视化引擎，支持模型实时渲染与专业功能定制，如面贴合、坐标系展示等，渲染帧率不低于30FPS，可承载200万至1000万面片的复杂模型。中间层整合三大模块：机理模型库包含皮带输送机、堆垛机等9种设备模型，支持长、宽、高、速度等至少7个维度的参数设置；仿真算法库涵盖运动轨迹（重复定位精度<1mm）、寻路（路径规划时间<100ms）、力学分析（立柱/横梁载荷计算）等常用算法；WEB云端模型编辑平台支持STEP、GLB等14种3D格式导入，通过三角面简化算法实现模型轻量化，最大可压缩至原文件的1/10。顶层FIM三维仿真设计平台集成离散事件系统，支持仿真参数配置、流程规划及数据可视化。

（三）国产化创新设计

平台突破传统仿真软件局限，形成三大创新点：其一，新增力学分析模块，基于货物重量分布计算立柱、横梁等构件的最大允许载荷，填补了纯过程仿真中结构强度验证的空白；其二，采用云端模型预处理机制，用户可通过浏览器完成模型导入、轻量化及机理配置，避免本地软件臃肿，提升跨设备协同效率；其三，优化3D视觉效果，摒弃卡通化建模，通过材质渲染与姿态控制实现设备模型的真实还原，增强方案展示的直观性。

二、堆垛机库场景的仿真应用流程

（一）场景建模与快速搭建

在堆垛机库场景中，用户可从平台内置模型库拖拽堆垛机、货架、输送机等设备，通过“自动贴合”功能识别特征点完成精准布局。以四向车托盘密集库为例，可组合提升机、缓存输送线、WMS信息化系统等模块，形成完整的仓储系统模型。模型参数化设计支持实时调整，如货架的层高、堆垛机的运行速度等，单机构导入时间仅需3-10分钟，完整工位配置约1.5小时，较传统手工建模效率提升80%。

（二）多维度仿真参数配置

仿真参数配置分为机理模型与算法参数两类。机理模型参数涵盖设备几何尺寸（如输送机长度）、运动特性（如AGV转向半径）、负载能力（如货架静载荷）等，例如皮带输送机可设置速度、加速度、伺服控制等7类参数；算法参数包括运动轨迹的S型速度曲线、寻路算法的路径效率（>0.8）、力学分析的载荷组合方式等。通过离散事件系统模块，用户可定义事件逻辑，如“订单到达→堆垛机取货→输送机运输→库位存储”的事件链，平台平均事件处理时间为50-70ms，吞吐量达200次/秒，确保大规模仿真运算的稳定性。

（三）仿真结果分析与方案优化

仿真完成后，数据展示模块提供多维度分析：设备看板实时显示堆垛机利用率、运行状态等关键指标；报警功能通过颜色区分物料阻塞、负载超荷等异常（如红色预警负载超荷）；BOM清单一键导出设备型号、数量等信息。仿真报告生成三大核心指标：设备利用率（以最大效率为100%计算实际比值）、库位利用率（全仿真周期的平均占用率）、出入库效率（与无干扰状态时间对比）。

三、平台应用成效与行业价值

（一）实际项目验证与效益

平台已在国内内蒙某小苏打仓储项目、陕西某立体仓库项目、苏州某智能仓储项目中开展效果内测。在内蒙某小苏打项目内测期间，通过仿真模块优化输送线布局模拟方案，经测算可使出入库效率提升 30%，预估节省投资 500 万元；陕西某立体仓库项目借助力学分析模块对货架结构进行模拟检测，成功识别出横梁强度不足的潜在风险；苏州某智能仓储项目利用快速方案搭建功能，将设计周期从理论 4 周缩短至 1.5 周。内测数据显示，平台具备显著降低项目实施风险的潜力，预计可帮助企业减少 20%-30% 的规划成本。

（二）行业竞争优势与差异化

对比国外竞品，平台在细分领域形成独特优势：在技术层面，模型承载能力优于Plant Simulation，力学分析功能为行业首创；在服务层面，支持中文操作与本土设备标准（如适配国内堆垛机型号），解决了国外软件“水土不服”的问题。此外，平台聚焦仓储立库垂直领域，避免“大而全”的功能冗余，价格仅为国外软件的1/3-1/2，性价比优势显著。

（三）推动仓储物流数字化转型

平台的应用加速了行业数字化进程。一方面，虚拟调试替代传统物理原型测试，大幅减少实体设备调试成本，如某物流园区通过虚拟调试提前验证 AGV 调度方案，节省硬件试错费用 120 万元；另一方面，虚拟仿真在项目投产前发挥关键作用，通过模拟运行场景，能够全面排查方案不合理之处，并对设计方案的运行效率进行精准评估，有效规避投产后因设计缺陷导致的时间与经济损失。此外，平台积累的仿真数据可与 AI 算法深度融合，实现库存预测、设备健康管理等智能化应用。云端模型库还促进了行业知识复用，不同项目中的货架模型经参数调整即可快速复用，显著提升设计效率 30% 以上。

结束语

基于离散事件系统的仓储立库仿真平台，通过理论创新与工程实践，为仓储规划提供了国产化解决方案。在堆垛机库等场景中，平台实现了从建模到优化的全流程闭环，有效提升了仓储系统的设计精度与实施效率。

参考文献

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