【正文】 模型可以表現(xiàn)實際系統(tǒng)的各個組成因素及其相互之間的因果關系，反映實際系統(tǒng)的特征，但又高于實際系統(tǒng)，而且具有同類系統(tǒng)的共性，有助于解決抽象化的實際系統(tǒng)。 6)模型驗證。每一個主動成分均有一個相應的激活條件，若條件滿足，則激活該成分的活動條件滿足。 離散事件系統(tǒng)仿真方法可分為兩種： 事件 1 事件 2 事件 n1 事件 n 活動 1 活動 2 活動 m 進程 江西理工大學應用科學學院畢業(yè)設計 17 1）面向進程的離散事件系統(tǒng)仿真 面向過程的仿真方法主要研究仿真過程中發(fā)生的事件以及模型中實體的活動。用系統(tǒng)的術語說，它是系統(tǒng)邊界內(nèi)的對象，系統(tǒng)中流動的或活動的元素都可以稱為實體。 系統(tǒng)仿真的作用主要體現(xiàn)在以下幾個方面： 1)對已經(jīng)發(fā)生的系統(tǒng)所經(jīng)歷的歷史過程，通過仿真進行再現(xiàn)，以研究其規(guī)律。 2)根據(jù)計算機的類型 根據(jù)仿真中所用計算機的不同，又可分為模擬仿真、數(shù)字仿真和混合仿真。最初，仿真技術主要應用于航空、航天、原子反應堆等價格昂貴、周期長、危險性大、實際系統(tǒng) 試驗難以實現(xiàn)的少數(shù)領域，后來逐步發(fā)展到電力、石油、化工、冶金、機械等一些主要工業(yè)部門，并進一步擴大到社會系統(tǒng)、經(jīng)濟系統(tǒng)、交通運輸系統(tǒng)等一些非工程系統(tǒng)領域。良好的生產(chǎn)物流系統(tǒng)應做到物料流動順暢，消除物料停滯現(xiàn)象，以保證生產(chǎn)過程的連續(xù)性。 圖 生產(chǎn)車間布局的基本類型 （ 2）“河流水系”狀的總裝配線布置 機電產(chǎn)品本身的裝配關系呈樹狀結(jié)構(gòu)，稱為產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹。 (4)按項目布置 這類布局中，產(chǎn)品位置是固定不動的，所有的裝備、材料、人員等都圍繞產(chǎn)品進行布局，如飛機生產(chǎn)是采用這種布局，原因是產(chǎn)品太大或太重。結(jié)構(gòu)一經(jīng)確定后，物流運動的起點、終點及經(jīng)過的路線也就確定了。生產(chǎn)物流系統(tǒng)主要由以下三個環(huán)節(jié)組成：一是從物料供應商處采購原材料和部分成品、半成品的物料供 應系統(tǒng)：二是發(fā)生在制造企業(yè)內(nèi)部的生產(chǎn)過程物料搬運系統(tǒng)；三是將成品送往消費者手中的成品運送系統(tǒng)，另外還有產(chǎn)品用后回收處理。 綜上所述，物流系統(tǒng)具有系統(tǒng)的所有特征。具體的說：包括運輸、保管、搬運、包裝、流通加工和信息活動等環(huán)節(jié)。通過文獻整理與理論綜述，選取生產(chǎn) 物流理論和仿真模型作 為研究的理論基礎。 當前，我國現(xiàn)代物流在功能和發(fā)展?jié)摿ι系闹饕獑栴}在于現(xiàn)代物流系統(tǒng)的不完善 以及物流運作過程的不合理。 生產(chǎn)物流系統(tǒng)屬于具有高度隨機性的復雜離散事件系統(tǒng)，用傳統(tǒng)方法分析比 較困難。在對吊鉤生產(chǎn)系統(tǒng)分析的基礎上，利用系統(tǒng)仿真軟件 Flexsim 對其生產(chǎn) 的物流狀況進行了建模，并通過仿真試驗以及仿真分析，研究了系統(tǒng)中出現(xiàn)的瓶頸問題，對系統(tǒng)的瓶頸問題進行了分析與探討，并針對瓶頸問題建立了解決這一瓶頸的優(yōu)化模型。這一塊費用猶如“黑暗大陸”，一 般潛伏在水下，是降低企業(yè)成本的重點。通過調(diào)研、訪談以及數(shù)據(jù)的處理與分析，按照實際生產(chǎn)流程 情況建立吊鉤生產(chǎn)物流仿真模型，分析仿真模型的輸出數(shù)據(jù)，找出了吊鉤生產(chǎn)物流系統(tǒng)存在的“瓶頸”問題及其影響因素，研究了優(yōu) 化吊鉤的生產(chǎn)物流作業(yè)流程 中亟待解決的問題。它的主要特性如下： （ 1） 物流系統(tǒng)是一個“人 —— 機系統(tǒng) 即物流系統(tǒng)是由人和物流設施、設備、工具及信息所構(gòu)成的混合系統(tǒng)，表現(xiàn)為物流管理者和從業(yè)者運用有形的設備、工具和無形的思想、方法作用于物流對象的一系列活動。物流系統(tǒng)的協(xié)調(diào)主要包括供應商和制造商之間的協(xié)調(diào)，制造商和銷售商之間的協(xié)調(diào)以及供應商、制造商和銷售商內(nèi)部各種活動之間的協(xié)調(diào)，如制造企業(yè)中生產(chǎn)與庫存的協(xié)調(diào)等。它們之間有非常強的一體化的特點，幾乎不可能出現(xiàn)工藝物件分離那樣的完全獨立分離和運行的狀況。 (1） 按工藝原則布置 如圖 所示，將具有相同或類似工藝能力的機床集中在一起，例如，將所有的車床放在一起組成車工車間或車工班組，將所有的銑床放在一起組成銑工車間或銑工班組等，這類布局方式中，機床大多采用通用型的，以適應不同零件的要求。它不僅可有效地應用于 生產(chǎn)系統(tǒng)，還可以應用于營銷、管理、服務、行政等各種產(chǎn)業(yè)和工作中。歸結(jié)起來，制造企業(yè)生產(chǎn)物流系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)如圖 所示： 圖 生產(chǎn)物流系統(tǒng)的組成 生產(chǎn)物流系統(tǒng)的目標就是在一定的生產(chǎn)技術組織條件下，使企業(yè)內(nèi)部物流費用最小，物流系統(tǒng)整體效益達到最大。 生產(chǎn)物流優(yōu)化的目標 一般來說，企業(yè)生產(chǎn)物流系統(tǒng)規(guī)劃有三個目標：降低成本、減少資本和改進服務 。仿真技術的主要的優(yōu)勢在于與大多數(shù)技術相比，它更簡單，運作起來不昂貴且更靈活?；旌戏抡媸菍⒛M仿真和數(shù)字仿真相結(jié)合的一種方法，主要工具是混合計算機系統(tǒng)。 3）對于存在，但由于各種因素難以在實際系統(tǒng)上直接進行實驗研究的系統(tǒng) 。從某種意義上說，離散系統(tǒng)是由事件來驅(qū)動的。 2）面向?qū)ο蟮碾x散事件系統(tǒng)仿真 在面向?qū)ο蠓抡嬷?，組成系統(tǒng)的實體以對象來描述。每一個事件記錄 中包含該事件的若干屬性，其中必有一個屬性，說明該事件在過程中所處位置的指針。對模型的確認工作往往是通過對模型的矯 J 下來完成。各類型的點如表 31所示： 表 31 系統(tǒng)模型的分類對照表 類型 特點 實物模型 實物模型是現(xiàn)實系統(tǒng)放大后或縮小后的表示，因而也稱為比例模型，如城市模型、橋梁模型及風洞試驗用的飛機模型等，它們形象地表達所代表的系統(tǒng)的主要特性和各個組成部分之間結(jié)構(gòu)關系；但它們不能表示數(shù)量關系，尤其是不能揭示要素的內(nèi)在聯(lián)系，也不能用于優(yōu)化 。通過觀察獲得所需的試驗數(shù)據(jù)，從而預測系統(tǒng)的實際運行規(guī)律。因此離散事件仿真中的數(shù)學模型是一張實體的流程圖，它包括三個部分：臨時實體的到達模型 (如加工系統(tǒng)中 的工件到達模式、概率分布 )，排隊規(guī)則 (先進先出或后進先出等 )，永久實體的服務模型 (服務時間的概率分布等 )。而連續(xù)系統(tǒng)主要采用固定時間增量法的仿真策略。 圖 事件、活動與進程的關系 6）仿真時鐘 它用來表示仿真時間的變化。 圖 系統(tǒng)仿真的基本流程 離散事件系統(tǒng)的仿真 離散事件系統(tǒng)仿真的基本概念 離散事件系統(tǒng)是相對于連續(xù)系統(tǒng)而言的，連續(xù)系統(tǒng)的狀態(tài)變量是連續(xù)變化的 (時間上可以是連續(xù)的，也可以是離散的 )，離散事件系統(tǒng)的狀態(tài)變量只是在離散時間點上發(fā)生變化，并且這些離散時間點一般也是不確定的，具有隨機性。這類系統(tǒng)的數(shù)學模型包括連續(xù)模型 (微分方程 )，離散時間模型 (差分方程 )以及連續(xù) —— 離散混合模型。其優(yōu)點是直觀、形象化；其缺點是花費的投資較大，周期一般也比較長，并且在物理模型上作實驗，很難修改系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，實驗受到一定的限制。盡管提高物流服務水平將大幅度提高成本，但收入的增長可能會超過成本的上漲。等級越高，表示越容易搬運。 豐田企業(yè)按市場定單組織多品種小批量的均衡生產(chǎn)。 ① 單一產(chǎn)品線，在線上只能生產(chǎn)一種產(chǎn)品或零件，適用于單一產(chǎn)品的企業(yè)。 （ 4）生產(chǎn)物流是小規(guī)模的精益物流。它貫穿生產(chǎn)過程，橫跨整個企業(yè)，其流經(jīng)的范圍是全廠性的、全過程的。 （ 3）物流系統(tǒng)是跨地域、跨時域的大系統(tǒng) 由于世界經(jīng)濟的全球化和信息化物流活動早已突破了地域限制，形成了物流跨地區(qū)、跨國界發(fā)展的趨勢?？梢赃@樣講，現(xiàn)代物流包含了產(chǎn)品從“生”到“死” 的整個物理性的流通全過程。 然而，制造車間生產(chǎn)物流系統(tǒng)是離散的動態(tài)系統(tǒng)，在系統(tǒng)設計階段，通過常規(guī)的計算、估計，往往很難看到整個系統(tǒng)運行的協(xié)調(diào)性，以及各設備的處理能力 搭配是否得 當。 system simulation。 工業(yè)工程專業(yè)畢業(yè)設計 設 計 報 告 題 目 基于 Flexsim 的吊鉤生產(chǎn)系統(tǒng)建模與仿真 班 級 工業(yè) 081 姓 名 馬力 學 號 11010308136 指導教師 梅宏標 2020年 5 月 9 日 江西理工大學應用科學學院畢業(yè)設計 I 基于 Flexsim的 吊鉤生產(chǎn)系統(tǒng)建模與仿真 摘 要 隨著全球經(jīng)濟一體化步伐加快，生產(chǎn)企業(yè)間的競爭更趨激烈，降低產(chǎn)品成本 是企業(yè)在競爭中取勝的關鍵。 discrete event。因此，針對企業(yè)生產(chǎn)物流進行系統(tǒng) 地分析，從車間生產(chǎn)物流規(guī)劃技術到生產(chǎn)物流調(diào)度技術進行研究，就制造業(yè)工廠 進行生產(chǎn)物流系統(tǒng)設計及優(yōu)化，對提高企業(yè)設備利用率、減少設備投資、降低成 本具有重要的現(xiàn)實意義。具體地說，就是使物流向兩頭延伸并加入新的內(nèi)涵，使社會物流與企業(yè) 物流有機結(jié)合在一起，從采購物流開始，經(jīng)過生產(chǎn)物流，再進入銷售物流，與此同時，要經(jīng)過包裝、運輸、倉儲、裝卸、加工配送到達用戶（消費者）手中，最后還有回收物流，如圖 所示。因此每一個系統(tǒng)都像一般系統(tǒng)一樣，都具有一個系統(tǒng)環(huán)境。 （ 2）從物流范圍分析 企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中物流的邊界起源于原材料、外購件的投入，止于成品倉庫。因此，工廠生產(chǎn)物流，具有專門的適應性而不是普遍實用性，可以通過定制，取得很高的效率。按照流水線的柔性來分，可以將其分為三種類型，它們的物流路線比成組布置還要短，效率更高。少量的在制品置于生產(chǎn)現(xiàn)場的固定位置并用貨架擺放，嚴格限定其占地范圍，既便于目視管理，又有效地防止了超量生產(chǎn)和生產(chǎn)不足等問題的產(chǎn)生。所謂活性指數(shù)是對物料搬運難易程度的等級表示方法。 3）改進服務 (Service Improvement)一般認為企業(yè)收入取決于所提供的物流 服務水平。按照真實系統(tǒng)的物理性質(zhì)構(gòu)造系統(tǒng)的物理模型，并在物理模型上進行實驗的過程，稱為物理仿真。其基本特點是能用一組方程式來描述。 系統(tǒng)仿真的一般步驟為 (如圖 所示 )： 1)調(diào)研系統(tǒng)，設立目標； 2)收集數(shù)據(jù)，建立模型； 3)編制仿真程序； 4)運行仿真模型； 5)輸出結(jié)果分析。活動和進程則是發(fā)生在某 一時問段的過程。迄今為止，離散事件系統(tǒng)已形成三種基本的仿真策略，分別是事件調(diào)度 (Event Scheduling， ES)，活動掃描 (Activity Scanning， AS)和進程交互 (Process Interaction,PI)。離散事件的數(shù)學模型難以采用某種規(guī)范的形式，而一般采用馬力：基于 Flexsim 的吊鉤生產(chǎn)系統(tǒng)建模與仿真 18 流程圖或網(wǎng)絡圖的形式才能準確地定義實體在系統(tǒng)中的活動。在運行過程中了解模型對各種不同的輸入數(shù)據(jù)及各種不同的仿真機制的輸出響應情況。 模擬模型 用一種原理上相似，而求解或控制處理容易的系統(tǒng)，代替或近似描述另一種系統(tǒng)，前者稱為后者的模擬模型。比較模型和實際系統(tǒng)的特性是一個迭代過程，同時應用兩者之間的差異，對系統(tǒng)和模型獲得更透徹的理解，從而達到改進模型的目的。 離散事件系統(tǒng)仿真的步驟 1)明確仿真目的。對象有三個基本的描述部分，即屬性、活動和消息。 4)活動 離散事件系統(tǒng)中的活動，通常用于表示兩個可以區(qū)分的事件之間的過程，它標志著系統(tǒng)狀態(tài)的轉(zhuǎn)移。 有些現(xiàn)實中的系統(tǒng)，雖然實際存在，但是難以在實際系統(tǒng)上直接進行實驗研究。其優(yōu)點是可以快速的進行多次仿真研究，特別適用于參數(shù)尋優(yōu)和統(tǒng)計分析等方面的應用，在復雜系統(tǒng)的實時仿真方面體現(xiàn)出了極大的優(yōu)越性。另外，仿真技術的發(fā)展及應用依賴于計算機軟硬件的飛速發(fā)展。 1）降低成本 (Cost Reduction)指戰(zhàn)略實施的目標是將與物流相關的可變成本和不變成本降到最低，通常要比較各備選的行動方案。從狹義上講，物流系統(tǒng)通過企業(yè)內(nèi)運輸子系統(tǒng)，使原材料、外購件、在制品各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的運送達到速度最快、行程最短、費用最省、服務最好，實現(xiàn)其空間效益，通過物料的儲存子系統(tǒng)，滿足生產(chǎn)過程對不同物料的需求，實現(xiàn)其時間效益。經(jīng)幾十年來的改善與發(fā)展已形成了一套完整的管理哲理和方法體系，美國人把豐田生產(chǎn)方式稱為精益生產(chǎn)方式。一個零件的加工按照工藝要求進入不同的功能車間或功能班組，物流線路根據(jù)零部件不同變化較大，物流裝備只能選用一些通用的工具，如叉車、手 推車、行車等，物流運行的效率較低，導致零件在整個生產(chǎn)系統(tǒng)中停留較長的時間和需要大的倉庫。 （ 2）生產(chǎn)物流有非常強的成本中心的作用。物流系統(tǒng)的優(yōu)化主要包括物流成本、服務水平、適應性的權(quán)衡，決定工廠和倉庫的數(shù)量、分布、能力等，供應商的選擇，運輸渠道和方式的選擇，決定物料訂貨量、產(chǎn)量及運輸，安排生產(chǎn)技術、生產(chǎn)方式等的選擇，庫存管理等。在這一系列活動中，人是系統(tǒng)的主體。 論文研究內(nèi)容及技術路線 主要研究內(nèi)容： 1. 理論綜述； 2. 吊鉤生產(chǎn)線的現(xiàn)場 描述； 3. 原始數(shù)據(jù)的分析與整理，繪出現(xiàn)行的工藝程序圖； 4. 利用仿真軟件 Flexsim 建立了吊鉤生產(chǎn)路線的仿真模型； 5. 仿真實驗的運行與調(diào)試，實驗結(jié)果的分析； 6. 對吊鉤生產(chǎn)線的優(yōu)化，利用 Flexsim 仿真軟件對優(yōu)化后的模型進行試驗結(jié) 果分析。比如，通過減少生產(chǎn)物料庫存及在制品 數(shù)量，可以減少流動資金占用，降低產(chǎn)品制造成本；通過降低蘊含在整個生產(chǎn)過 程的物流成本，例如燃料中的物流成本、材料中的物流成本，加工過程中的物流成本等，可以提高整個生產(chǎn)的水平和素質(zhì)，減少消耗和占用，降低生產(chǎn)的總成本。 關鍵詞：生產(chǎn)物流；離散事件；系統(tǒng)仿真； Flexsim 馬力：基于 Flexsim 的吊鉤生產(chǎn)系統(tǒng)建模與仿真 II Hook production system