【正文】 物流 仿真技術(shù)，應(yīng)用仿真分析方法來(lái)進(jìn)行 物流系統(tǒng)設(shè)施布置 的改進(jìn) 后可 減少 30%的 投資 ，并且 能夠 對(duì) 比 和 評(píng)價(jià) 不同系統(tǒng)的布置 設(shè)計(jì)方案，達(dá)到 優(yōu)化系統(tǒng) 、 優(yōu)化能力 、 加快系統(tǒng)建設(shè) 、 減少投資 等目 標(biāo) 。 下一步是進(jìn)行設(shè)計(jì) 程序，即將仿真模型用計(jì)算機(jī)能執(zhí)行的 代碼 描述，程序中包括仿真實(shí)驗(yàn)的 一系列的 要求，如控制參數(shù)、輸出要求、仿真運(yùn)行參數(shù)等 。對(duì)系統(tǒng)設(shè)施布置 的 方案 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 10 頁(yè) 共 45 頁(yè) 利 用 計(jì)算機(jī) 仿真軟件，在計(jì)算機(jī)內(nèi)建立虛擬 的 工廠和裝配車間模型 ， 對(duì)模型進(jìn)行各種系統(tǒng)分析，獲得 改造方案 或 優(yōu)化 的 設(shè)計(jì) 。目前，設(shè)施規(guī)劃者能夠使用 兩 大類功能強(qiáng)大的軟件：第一 種的 軟件能 夠提供規(guī)劃布置設(shè)計(jì)輔助服務(wù)，如FACTORYCAD、 STORM和 FACTORYPLAN等。 (2)應(yīng)用物流仿真軟件完成 多種多樣 的 三維 可視化操作，以檢驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可行性，使枯燥的文件圖紙變成了 更加實(shí)際。 Flexsim物流仿真軟件 Flexsim 是 PC Base 的數(shù)字虛擬企業(yè)的仿真系統(tǒng)，來(lái)建立各種經(jīng)營(yíng)、管理、制造等模型，并且可在微軟公司的 Windows 202 Windows XP、及 Vista 等不同作業(yè)平臺(tái)上執(zhí)行的全窗口化 3D 專業(yè)仿真軟件。它能使決策者輕易地在個(gè)人電腦中建構(gòu)及監(jiān)控任何工業(yè)及企業(yè)的分散式流程。 圖 Flexsim的主界面 Flexsim 就是幫助工程師，經(jīng)理和決策者形象化地在動(dòng)態(tài)三維虛擬現(xiàn) 實(shí)環(huán)境中檢測(cè)新提議的操作，流程或是系統(tǒng)。 Flexsim 的 應(yīng)用領(lǐng)域 主要在 3 個(gè)方面： 制造業(yè) ， 倉(cāng)儲(chǔ)和配送 ， 運(yùn)輸 業(yè) 。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 12 頁(yè) 共 45 頁(yè) 除了上述的 3 個(gè)行業(yè)， Flexsim 在 礦石開采和加工 、 快餐店中食物準(zhǔn)備和客戶服務(wù) 、 參觀者在娛樂(lè)場(chǎng)所內(nèi)的活動(dòng) 、 噴氣式飛機(jī)引擎的拆卸，翻新和更換 、 醫(yī)院中病人和食物的處理 、 共享的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)器中數(shù)據(jù)的流動(dòng) 、 銀行處理中心中支票的處理 等處 也都有很多的應(yīng)用。同樣，也可以直接在三維建模窗口建立模型，二維模型同步自動(dòng)生成。 (4)Flexsim 用拖放圖形方法建立模型， Flexsim 提供有固定類部件庫(kù)，執(zhí)行類部件庫(kù)，流體類部件庫(kù)，以及用戶部件庫(kù)。 (6)Flexsim 所有模型均建立和運(yùn)行于耀眼的彩色 3D 中 ，采用了與先進(jìn)的視頻游戲相同的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。 (8)Flexsim是世界唯一的在圖形的模型環(huán)境中應(yīng)用 C++ IDE和編譯程序的仿真軟件。它是同一個(gè)東西，不同表現(xiàn)形式，方便建模和調(diào)試。 (11)開放性和互聯(lián)性是 Flexsim 體系架構(gòu)的一個(gè)特點(diǎn)。 Flexsim 的分析優(yōu)化的功能 (1)Flexsim 建立模型的所有資源是對(duì)象，對(duì)象 可以是產(chǎn)品，模型，圖表，記錄，庫(kù)， GUI，甚至是應(yīng)用程序本身。 圖 3D報(bào)表實(shí)時(shí)顯示報(bào)表數(shù)據(jù) (2)Flexsim 仿真的統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)除在仿真運(yùn)行環(huán)境 內(nèi)顯示外，可以直接導(dǎo)出EXCEL 和文本文件形式的報(bào)表，提供數(shù)據(jù)庫(kù)以自定義表形式儲(chǔ)存報(bào)表。 (5)優(yōu)化模塊完全集成于 Flexsim 中，用于仿真優(yōu)化，即找尋一組最佳的參數(shù)值（或決策變量值），以使得目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)，在仿真模型中執(zhí)行優(yōu)化功能。 應(yīng)用仿真分析方法 來(lái)進(jìn)行 物流系統(tǒng)設(shè)施布置 的改進(jìn) 后可減少投資，并且 能夠 對(duì)比和評(píng)價(jià)不同系統(tǒng) 的布置 設(shè)計(jì)方案，達(dá)到優(yōu)化系統(tǒng)、優(yōu)化能力、加快系統(tǒng)建設(shè)、減少投資等目 標(biāo)。 由于生產(chǎn)綱領(lǐng)和投資所限 ， 裝配車間的廠房利用原沖壓車間的一部分。懸鏈總長(zhǎng) 150m， 裝配工位有效長(zhǎng)度 115m， 吊架節(jié)距 。高架線后為地面線部分 ， 在 11～ 20站內(nèi)布置有 10個(gè)工位 ， 20站的舉升臺(tái)使整車下線。部件 裝配采用非同步式 ， 留有少量總成貯備 ，增加了分裝節(jié)奏的彈性。該廠裝配線有 48個(gè)裝配站 ， 59個(gè)工位 ， 分工較細(xì) ， 裝配工序布置從容。同時(shí)因地制宜以部分站位上縮短裝配節(jié)奏時(shí)間 ， 來(lái)實(shí)現(xiàn)增加裝配工序布置的原則 ， 在 18個(gè)裝配節(jié)距中非常規(guī)地安排了 20個(gè)裝配站 ， 加上高架平臺(tái)上的 3個(gè)工位 ，大大增加了裝配工位。在一個(gè)車間內(nèi)部數(shù)據(jù)類型主要包括產(chǎn)品 P、產(chǎn)量 Q、工藝流程 R、服務(wù) S、時(shí)間 T五種類型，這也是進(jìn)行建模仿真的基本的數(shù)據(jù)需求。 (3)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù) ： 是指需要在建模中表現(xiàn)出 來(lái)的存在于系統(tǒng)中的各個(gè)物理模型，包括 ： 產(chǎn)品 、 機(jī)器設(shè)備 、 組裝部件 、 在制品 、 搬運(yùn)工具 、 操作員工 、庫(kù)存等。 (3)親身觀察 ： 就是應(yīng)用調(diào)查通過(guò)工作抽樣、時(shí)間研究等方法收集到自己需要的數(shù)據(jù)。 (2)操作描述，主要是更詳細(xì)的描述在上一步驟中出現(xiàn)的工件流程圖，詳細(xì)描述在工作點(diǎn)的加工時(shí)間、批量、對(duì)員工的需求、搬運(yùn)方式、搬運(yùn)路線與時(shí)間等。 所需數(shù)據(jù)如下： （ 1） 裝配車間布局圖。輕型 貨車 在各裝配工位的裝配時(shí)間不等 ， 按照順序依次通過(guò)各裝配工位，上一工位裝配完成后，依次送到下一工位繼續(xù)裝配，且在兩相鄰工位之 間的暫存區(qū)可以有等待時(shí)間。首先，將零、部件運(yùn)送到相應(yīng)工位上，在每個(gè)工位上完成相應(yīng)的裝配，然后按規(guī)定順序在各個(gè)工位中移動(dòng) (裝配組成相應(yīng)部件 )，直至下線 (從第一個(gè)工位走到最后 一個(gè)工位 )，在這個(gè)過(guò)程中，所有需要裝配的零、部件均要完成裝配。在 Flexsim軟件中，將一個(gè)處理流程定義為對(duì)一個(gè)對(duì)象的一系列操作或處理。所有占用加工時(shí)間的工序都采用處理器表達(dá)，工序間的暫存區(qū)使用暫存區(qū)表示，工件搬運(yùn)采用操作員來(lái)完成。 根據(jù)概念模型設(shè)計(jì)和模型實(shí)體設(shè)計(jì)表的要求，從 Flexsim模型庫(kù)拖出相應(yīng)的模型，在模型視圖合理的擺放相應(yīng)的模型。最終的布局結(jié)果如圖 。 所以發(fā)生器的材料供應(yīng)時(shí)間設(shè)置為 87分鐘。直至 暫存區(qū) 不飽和。每個(gè)對(duì)象的臨時(shí)實(shí)體流選項(xiàng)都必須勾上“使用運(yùn)輸工具”，既運(yùn)送工作由工人完成，運(yùn)送工作的設(shè)施如圖 所示 。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 28 頁(yè) 共 45 頁(yè) 圖 操作員的行走速度設(shè)置 在模型中，因?yàn)榱魉€并非全自動(dòng)化的，所有工位的裝配工作都由“處理器”對(duì)象和“操 作員”對(duì)象來(lái)共同完成。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 29 頁(yè) 共 45 頁(yè) 圖 處理器的操作時(shí)間設(shè)置 表 。在模擬中，設(shè)置仿真運(yùn)行時(shí)間為一個(gè)班次，既 480min。接著點(diǎn)擊視窗底部運(yùn)行按鈕，此輕型貨車裝配線部分仿真模型就開始運(yùn)行。 下圖 A1B3工位的狀態(tài)圖。 在圖 ， A1B3工位的處理時(shí)間占總時(shí)間的比值為 %達(dá)到圖形的最高點(diǎn)， B1工位的處理時(shí)間只占總時(shí)間的 %， 達(dá)到了圖形的最低點(diǎn)，其它工位的處理時(shí)間占總時(shí)間的比率分布在 15%～ 45%之間 ， 基本 未達(dá)到 50%； 另外， 在圖 中， 從空閑率的角度考慮，在整條裝配生產(chǎn)線上， A11工位的空閑率最低是 %，而A16工位的空閑率最高達(dá)到了 %，其它工位的空閑率 基本 也在 46%以上，由此看出該裝配線各工位的負(fù)荷極不平衡。在生產(chǎn)流程中各個(gè)作業(yè)點(diǎn)連續(xù)完 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 35 頁(yè) 共 45 頁(yè) 成相同產(chǎn)品之間的時(shí)間間隔稱為節(jié)拍，而在流程中節(jié)拍最慢的環(huán)節(jié)就是影響生產(chǎn)線平衡的主要因素，把這一環(huán)節(jié)稱為瓶頸。 因?yàn)檠b配線中可以包含 兩段 高架平臺(tái)，分別可以安排 3個(gè)和 4個(gè)裝配節(jié)距 。同樣找出 A10到 A16工位中相鄰三個(gè)時(shí)間最少的 A14工位 ～ A16為 86分鐘 ，以及相鄰 4個(gè) 工位 A13工位 ～ A16工位的 總時(shí)間為 129。取 B類工位中除了 B3， B7工位外時(shí)間最多的 B6工位，安排在高架平臺(tái)上 A類工位時(shí)間最少的 A16工位。 下圖 A2工位的狀態(tài)圖 ， 圖 A3工位狀態(tài)圖 ： 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 38 頁(yè) 共 45 頁(yè) 圖 A2工位狀態(tài)圖 圖 A3工位狀態(tài)圖 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 39 頁(yè) 共 45 頁(yè) 表 優(yōu)化后 仿真軟件 Flexsim輸出的標(biāo)準(zhǔn)報(bào)告，表示各 處理器 工作時(shí)間參數(shù)。從圖 理器的利用率中分析，圖中代表工位處理器利用率 只有 2個(gè)工位低于 40%，有 10個(gè)工位的利用率高于 70%。根據(jù)車間的布局進(jìn)行Flexsim模型的布局和邏輯連接，設(shè)置各個(gè)實(shí)體單位的參數(shù)，然后運(yùn)行仿真的模型，對(duì)仿真后的效果進(jìn)行分析，統(tǒng)計(jì)輸出的數(shù)據(jù)，找出其中布局不合理的地方， 對(duì)報(bào)告中的緩存、 設(shè)備利用率等關(guān)鍵因素進(jìn)行分析并提出合理的改善方案。 介紹了制造型企業(yè)物流系統(tǒng)的分析 ， 設(shè)施規(guī)劃設(shè)計(jì)的概述和相關(guān)信息，企業(yè)的物流系統(tǒng)仿真的步驟和方法，以及物流仿真技術(shù)在設(shè)施規(guī)劃設(shè)計(jì)中的運(yùn)用。仿真結(jié)果表明 ： 適量的緩存容量、正確的仿真策略可以提高現(xiàn)有設(shè)備布置條件下車間生產(chǎn)系統(tǒng)的整體效率。在此祝愿 袁老師工作順利，身體健康。感謝在求學(xué)路上的各位好同學(xué)，是你們使我生活充滿激情 。四 年來(lái)的學(xué)習(xí)使我深切的感受到了 南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院 所有授課老師和機(jī)械工程學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的淵博的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)和誨人不倦的師長(zhǎng)風(fēng)范，這一點(diǎn)將使我終生受益匪淺。 在本文完成之際，謹(jǐn)向我的指導(dǎo)老師袁紅兵教授表示衷心的感謝。 通過(guò)對(duì)某裝配車間生產(chǎn)線基本數(shù)據(jù)的搜集和描述 ， 利用了本文的仿真軟件 Flexsim建立仿真模型，運(yùn)行后進(jìn)行效果分析，提出改進(jìn)方案，并 再 次利用 Flexsim進(jìn)行仿真分析，得出優(yōu)化方案，畫出最后的布局圖。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 42 頁(yè) 共 45 頁(yè) 結(jié)束語(yǔ) 本文以 Flexsim軟件為工具 ， 對(duì) 裝配 車間布置的基本布局形式做整體的建模與仿真。使得 裝配線總需要時(shí) 間得到了縮減，效率得到了提高。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 40 頁(yè) 共 45 頁(yè) %%%%%%%%%%%1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18系列1 圖 優(yōu)化后的各 處理器 利用率 %%%%%%%%%%%1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18系列1 圖 優(yōu)化后各處理器的空閑率 從各工位處理器的利用率方面加以對(duì)比。依次類推，得到所有的工位安排方案如表 。因此，則可得出 將 兩個(gè)高架平臺(tái)分別位于 A3工位 ～ A6工位以及 A14工位 ～ 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 36 頁(yè) 共 45 頁(yè) A16工位上， 可以 更容易與 B類工位所配合，平衡裝配線。根據(jù)各個(gè)工位的準(zhǔn)備和裝配時(shí)間的和 得出時(shí)間表 如表 ： 表 工位 時(shí)間表 工位 時(shí)間(min) 工位 時(shí)間(min) 工位 時(shí)間(min) A1 47 A10 40 B3 65 A2 61 A11 26 B4 44 A3 19 A12 34 B5 35 A4 33 A13 43 B6 50 A5 40 A14 37 B7 54 A6 25 A15 32 B8 23 A7 41 A16 17 B9 32 A8 38 B1 26 A9 42 B2 26 由表 ，所有工位中所需時(shí)間最多的是 B3工位的 65分鐘， B類工位中，所需時(shí)間最長(zhǎng)的為 B3工位和 B7工位，因此這兩個(gè)工位必需單獨(dú)位于一個(gè)裝配節(jié)距中，則安排在 第 18， 19裝配節(jié)距中。 在上節(jié)的內(nèi)容中， A1B3工位的處理時(shí)間占總時(shí)間的比值為 %達(dá)到圖形的最高點(diǎn)， B1工位的處理時(shí)間只占總時(shí)間的 %， 達(dá)到了圖形的最低點(diǎn)， 形成了系統(tǒng)的一個(gè)瓶頸環(huán)節(jié)； 從空閑率的角度考慮，在整條裝配生產(chǎn)線上 ， A16工位的空閑率最高達(dá)到了 %，其它工位的空閑率 基本 也在 46%以上， 也是一個(gè)瓶頸環(huán)節(jié)。 仿真系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì) 在產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中，每種產(chǎn)品都有特定的生產(chǎn)流程，然而在生產(chǎn)流程中，各個(gè)作業(yè)點(diǎn)的加工時(shí)間、加工批量未必相同，從而導(dǎo)致在加工時(shí)間長(zhǎng)的工位前出現(xiàn)在制品堆積，也使得此工位長(zhǎng)時(shí)間工作，而其他加工時(shí)間短的工位的空閑時(shí)間則會(huì)增多。表 Flexsim輸出的標(biāo)準(zhǔn)報(bào)告，表示各 處理器 工作時(shí)間參數(shù)。 下圖 。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 31 頁(yè) 共 45 頁(yè) 仿真模型的運(yùn)行 因?yàn)闂l件限制，沒有 Flexsim正式版本，試用版本對(duì)實(shí)體的數(shù)量有限制，只能在20個(gè)實(shí)體內(nèi)運(yùn)行仿真模型，于是 把整個(gè)模型分成 五 個(gè)小模型， 先 以四個(gè)處理器一共 16個(gè)實(shí)體為一個(gè)小的仿真模型， 建立了部分裝配線仿真模型，并完成了各實(shí)體的參數(shù)設(shè)置。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 30 頁(yè) 共 45 頁(yè) 表 各處理器的參數(shù)表 節(jié)距號(hào) 實(shí)體名稱 預(yù)置時(shí)間 處理時(shí)間 2 處理器 3 24 63 3 處理器 5 6 55 4 處理器 7 4 32 5 處理器 9 3 30 6 處理器 11 3 37 7 處理器 13 4 48 8 處理器 15 5 53 9 處理器 17 10 28 10 處理器 19 3 39 11 處理器 21 11 29 12 處理器 23 5 21 13 處理器 25 5 29 14 處 理器 27 5 3