【正文】 .........20 六、結(jié) 論 ...................................................21 參考文獻(xiàn) ....................................................22 I 基于 Flexsim 的加工車間設(shè)施布置建模與仿真 內(nèi) 容 摘 要 隨著當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，制造行業(yè)的生產(chǎn)方式已經(jīng)越來越向著精益生產(chǎn)的方向邁進(jìn)。 在車間設(shè)施布 置的優(yōu)化方面，大部分企業(yè)只是采用數(shù)學(xué)等方面的成本計(jì)算，并沒有實(shí)體建模的過程，這樣得到的數(shù)據(jù)只是通過人們憑借自身經(jīng)驗(yàn)計(jì)算所得到的。設(shè)施布置是生產(chǎn)運(yùn)作組織中的空間組織問題，目的是使企業(yè)的物質(zhì)設(shè)施有效組合，取得最大經(jīng)濟(jì)效益。 （ 2）單元布局（ Cellular layouts） 和工藝布局相對應(yīng)的是單元布局。比如，一些工廠總體上是按產(chǎn)品導(dǎo)向布局（包括加工、部裝和總裝三階段）在加工階段采用工藝導(dǎo)向布局，在部裝和總裝階段采用產(chǎn)品向?qū)Р季帧?20 世紀(jì) 70 年代后，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們對設(shè)施布置進(jìn)行教學(xué)建模，并采用適當(dāng)?shù)乃惴▽δＰ颓蠼?，求得合理的布置方案?[9] 三、離散事件系統(tǒng)和 Flexsim 仿真軟件 （一）離散事件系統(tǒng) 離散事件系統(tǒng)是指系統(tǒng)的狀態(tài)僅在離散的時(shí)間點(diǎn)上發(fā)生變化的系統(tǒng)，而且這些離散時(shí)間點(diǎn)一般是不確定的。機(jī)器設(shè)備是企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)的基本單元，合理的設(shè)備布局對均衡設(shè)備能力，保持物流平衡、降低生產(chǎn)成本起著至關(guān)重要的作用。這些事件或活動(dòng)的發(fā)生是順序的，而仿真時(shí)鐘的推進(jìn)正是依賴于這些事件和活動(dòng)的發(fā)生順序。 要應(yīng)用模板里的某個(gè)對象，只需要用鼠標(biāo)把該對象從庫里拖出來放在模型視窗即可。 [1] （三） Flexsim 在設(shè)施布置仿真中的適用性 傳統(tǒng)的布局設(shè)計(jì)過程一般是根據(jù)車間任務(wù)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料、設(shè)計(jì)原則及加工設(shè)備的計(jì)算數(shù)據(jù)信息等進(jìn)行布置，尋求一個(gè)各方面相對優(yōu)化的方案。離散仿真模型中被加工的實(shí)體通常需要經(jīng)過一系列的加工、等待和運(yùn)輸步驟，即所謂的工藝流。這一階段的任務(wù)是明確規(guī)定車間仿真的目的，邊界和組成 部分，以及衡量仿真結(jié)果的目標(biāo)。 狀態(tài)變量：狀態(tài)變量是描述狀態(tài)變化的變量。 （ 5）驗(yàn)證模型。 [4] Flexsim系統(tǒng)仿真主要步驟圖如圖 31所示： 圖 31 仿 真步驟圖 （四） Flexsim進(jìn)行設(shè)車間施布置分析的要點(diǎn) 在設(shè)施布置中應(yīng)用 Flexsim來虛擬車間內(nèi)部以及車間之間的工作流程，實(shí)現(xiàn)車間布局的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，通過對車間物流仿真結(jié)果進(jìn)行分析，對車間設(shè)備布置的不足進(jìn)行改進(jìn)，繼而選出最優(yōu)方案。現(xiàn)對車間內(nèi)的 設(shè)施用 Flexsim中的實(shí)體進(jìn)行替換，分別用 1個(gè)發(fā)生器代替原材料的到達(dá)， 1個(gè)容量為 500單位的緩存區(qū)代替原材料的臨時(shí)存放區(qū)，成品檢驗(yàn)區(qū)用 2臺處理器來對成品進(jìn)行檢驗(yàn)。 （ 2）依據(jù)車間的現(xiàn)實(shí)情況模擬緩存區(qū)，原材料存放區(qū)的緩存器的容量均為 500，熱處理區(qū)和成品檢驗(yàn)區(qū)內(nèi)用于暫存的緩存區(qū)容量為 200，及加工區(qū)的緩存區(qū)容量均為 100。 （四） 模型的運(yùn)行與仿真報(bào)告的輸出及分析 打開統(tǒng)計(jì)中的統(tǒng)計(jì)收集，選擇全部實(shí)體打開用來統(tǒng)計(jì)所以實(shí)體的狀態(tài)，點(diǎn)擊 Flexsim界面中的“重置”、“編譯”、“運(yùn)行”，仿真模型開始運(yùn)行。顯然搬運(yùn)工具的空閑率不高，這說明車間內(nèi)的搬運(yùn)工具利用率較高，車間內(nèi)搬 14 運(yùn)工具的安排比較合理，可以裁撤一些搬運(yùn)工具并進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)度來完成每個(gè)工序間的搬運(yùn)任。 （ 2） 物流簡化原則 在物料搬運(yùn)過程中應(yīng)盡量保證物料移動(dòng)距離最短、搬運(yùn)環(huán)節(jié)最少 以及搬運(yùn)作業(yè)最簡。 （ 5） 生產(chǎn)均衡原則 維持各種設(shè)備和工位生產(chǎn)的均勻進(jìn) 行，必要時(shí)設(shè)置緩沖區(qū)以協(xié)調(diào)各個(gè)工位。 系統(tǒng)布置設(shè)計(jì) (SLP) 是一種條理性很強(qiáng)、物流分析與作業(yè)單位關(guān)系 密切程度分析相結(jié)合、求得合理布置的技術(shù) ,因此在布置設(shè)計(jì)領(lǐng)域獲得極其廣泛的運(yùn)用。涉及加工的區(qū)域與成品存放區(qū)的關(guān)系等級為 X，即不要靠近，這是因?yàn)榧庸^(qū)域的振動(dòng)、噪聲、煙塵可能會間接損害到成品。因?yàn)樵搹S所加工的精密絲桿微小型精密絲桿，之前將暫存區(qū)暫存數(shù)量設(shè)置為 100件并不是受到場地與 成本的限制，而是因?yàn)楝F(xiàn)場管理過程中不希望產(chǎn)生過多的產(chǎn)品暫存而加大管理難度，因此現(xiàn)在將暫存區(qū)暫存數(shù)量增加到 300件不會對暫存區(qū)大小以及成本有太大影響。 六、結(jié) 論 本文以 Flexsim軟件為主要工具，以 SLP方法作為輔助對車間設(shè)施布置的基本布局形式、物流路徑以及搬運(yùn)系統(tǒng)做了整體的建模與仿真。 6a*CZ7H$dq8Kqqf HVZFedswSyXTyamp。 qYp Eh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。 ks v*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3tnGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。 仿真結(jié)果表明：適量的緩存容量、正確的仿真策略、準(zhǔn)確的調(diào)度原則可以提高現(xiàn)有設(shè)備布置條件下車間生產(chǎn)系統(tǒng)的整體效率。 除了生產(chǎn)率有所提高外，在處理器的阻塞率方面， ProcessorC ProcessorZ1的阻塞率都有明顯降低， ProcessorR ProcessorR ProcessorJ1均不再存在阻塞現(xiàn)象，說明新的優(yōu)化方案有關(guān)減少阻塞率的方案合理可行。 根據(jù)對原布局仿真模型的研究，處理器 ProcessorC ProcessorZ1的阻塞是由于這些處理器與它們下道工序之間的緩存區(qū)容量不夠，所以需要增大這些緩存區(qū)的容量。 表 51 物流強(qiáng)度匯總表（ KG*米） 序號 物流線路 物流強(qiáng)度 物流強(qiáng)度等級 序號 物流線路 物流強(qiáng)度 物流強(qiáng)度等級 [1] 12 90*4 I [6] 45 *4 I [2] 23 180*18 A [7] 46 *6 O [3] 24 *13 E [8] 47 *8 O [4] 26 *8 E [9] 78 180*4 E [5] 27 235*16 A [10] 89 180*4 E 16 圖 51 作業(yè)單位物流關(guān)系相關(guān)圖 （ 3） 進(jìn)行作業(yè)單位的非物流關(guān)系分析，首先評定各作業(yè)單位關(guān)系密切程度理由（表 52）， 之后繪制 作業(yè)單位基準(zhǔn)相互關(guān)系等級表（表 53）， 最后可以得出作業(yè)單位非物流關(guān)系相關(guān)圖（圖52）。為了便于對布置方案進(jìn)行評價(jià)，系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)也要對方案進(jìn)行量化。 15 （ 4） 充分利用空間和場地原則 根據(jù)產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝，合理安排機(jī)器、物料的擺放位置以及人員的工位，在保證加工任務(wù)順利完成的同時(shí)節(jié)約場地。 （一）車間設(shè)施布置原則 在進(jìn)行車間布局設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采用合理的車間布局原則，以保證車間布局的合理性，一般來說車間布局遵循的原則有： （ 1） 工藝性原則 工藝性是產(chǎn)品生產(chǎn)制造過程合理、連續(xù)以及生產(chǎn)各環(huán)節(jié)加工能力相匹配有力保證。 從仿真報(bào)告表中可以看出 ProcessorR ProcessorR ProcessorJ ProcessorC ProcessorZ1均存在阻塞，特別是 ProcessorC ProcessorZ1的阻塞率多高于 20%，而且這些處理器的利用率均未達(dá)到飽和狀態(tài)，這說明造成阻塞的原因是由于工序間的不平衡或者是處理器之間缺乏緩存區(qū)或緩存區(qū)的容量不夠。熱處理區(qū)，因每道工序所需的熱處理時(shí)間是一定的，不可更改的，所以該區(qū)域設(shè)備加工時(shí)間均采用固定值。仿真模型如圖42： 圖 42 車間平面圖 對上圖中的各個(gè)工作單位進(jìn)行參數(shù)的設(shè)定： （ 1）由于該工廠有統(tǒng)一的配送中心，配送中心設(shè)原材料一級倉庫，車間內(nèi)不設(shè)二級倉庫，又由于該車間離一級倉庫距離較近，所以配送方式為小批量配送，每間隔 600分鐘送貨一次。 表 41 車間區(qū)域面積分布表 編號 區(qū)域 面積 1 原材料臨時(shí)存放區(qū) * 2 熱處理區(qū) * 3 校直區(qū) *6m 4 車床區(qū) 6m*6m 5 鉆床區(qū) 2m*6m 6 銑床區(qū) 2m*6m 7 磨床區(qū) *6m 8 成品檢驗(yàn)區(qū) * 9 成品存放區(qū) * 該車間的原布局中的通道設(shè)計(jì)考慮到了搬運(yùn)工具的行駛，橫向與縱向的主通道寬度均為 4米，允許叉車等搬運(yùn)工具的雙向行駛，各區(qū)域之間的通道寬度均為 2米，允許叉車等搬運(yùn)工具的單向行駛，設(shè)備與設(shè)備之間的距離不小于設(shè)備長度的 1/3，搬運(yùn)工具只允許在通道中行駛，即使設(shè)備之間的距離允許搬運(yùn)設(shè)備通過，它也不能穿越設(shè)備。 7 （ 8）建立文件，實(shí)施決策。 （ 4）建立車間仿真模型，根據(jù)車間布局模型、收集的數(shù)據(jù)建立仿真模型。如運(yùn)輸機(jī)的加速度和速度，出入車間的時(shí)間間隔、運(yùn)輸車的裝卸時(shí)間等。另外，還可以對車間的布局規(guī)劃進(jìn)行檢驗(yàn)，并對車間布局可能出現(xiàn)的問題做出早期判斷，提出相應(yīng)的防范措施，節(jié)省投資成本和運(yùn)行周期。離散系統(tǒng)根據(jù)特定事件發(fā)生的結(jié)果在離散時(shí)間點(diǎn)改變系統(tǒng)狀態(tài)。 [6] Flexsim 軟件是針對企業(yè)物流系統(tǒng)或社會物流系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)的離散事件系統(tǒng)仿真軟 件，它集計(jì) 5 算機(jī)三維圖像處理技術(shù)、仿真技術(shù)、人工智能技術(shù)、現(xiàn)代物流技術(shù)和高度數(shù)據(jù)庫處理技術(shù)為一體，同時(shí)也提供了與其他工具軟件的接口。 這樣，就不再需要傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)鏈接庫和用戶定義變量的復(fù)雜鏈接。離散事件系統(tǒng) 仿真，實(shí)質(zhì)上是對那些由隨機(jī)系統(tǒng)定義的、用數(shù)值方式或邏輯方式描述的動(dòng)態(tài)模型的處理過程。車間布局實(shí)體主要包括：車間、機(jī)器設(shè)備、物品物料、工作人員。通過所建的三維實(shí)體模型，對實(shí)際的生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行建模仿真，利用計(jì)算機(jī)的快速運(yùn)算能力，可以在很短的時(shí)間模擬實(shí)際生產(chǎn)中需要很長時(shí)間的生 產(chǎn)周期。 其特點(diǎn)為產(chǎn)品不動(dòng)，制造設(shè)備與人員沿著產(chǎn)品移動(dòng)，但它缺乏存貨空間，控制系統(tǒng)復(fù)雜，管理負(fù)擔(dān)高。 （ 4）混合布置（ Hybrid layouts） 混合布置是一種常用的設(shè)施布置方式。醫(yī)院是采用工藝導(dǎo)向布局的典型。 從設(shè)施布置的定義可以知道其中有兩個(gè)關(guān)鍵詞：一是相對位置，二是面積。 關(guān)鍵字 車間布局 FLEXSIM 建模 仿真 II Workshop facilities layout modeling and simulation based on Flexsim Abstract Along with the rapid development of science and technology, manufacturing industry production has been more and more toward the direction of lean production. The progress of the mode of production and puts forward new requirements on the production workshop layout. Because of the plexity of the layout of the workshop, the traditional mathematical model to obtain the optimal layout of the program approach, has been difficult to meet the needs of modern production methods. The main content of this paper is the modeling and Simulation of workshop layout in XX production workshop as an example. In this paper, the key technologies of the facility layout design based on Flexsim, the modeling and Simulation of the existing layout of workshop to find out the unreasonable place, put forward the new layout scheme again simulation, and from the workshop productiv