【文章內容簡介】 大2）精益生產(chǎn)方式物流系統(tǒng)布置在20世紀60年代，日本豐田公司提出了即時制生產(chǎn)(Just in Time，．1iT)的生產(chǎn)管理策略。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。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。豐田生產(chǎn)方式可以表述為：“為實現(xiàn)企業(yè)對員工、社會和產(chǎn)品負責的目的，以徹底杜絕浪費的思想為目標，在連續(xù)改善的基礎上，采用準時化與自動化的方式和方法，追求制造產(chǎn)品的合理性的一種生產(chǎn)方式”。精益生產(chǎn)模式一般采用聯(lián)合大廠房，廠房之間平行布置、緊密排列且距離很近，節(jié)省生產(chǎn)占地，縮短物流距離且使物流順暢。豐田公司的工廠布置采用不設在制品中間庫的策略，因而無法存放超量生產(chǎn)的在制品，有效地控制了庫存。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。豐田企業(yè)按市場定單組織多品種小批量的均衡生產(chǎn)。為此大膽地采用了“混流生產(chǎn)，將多條生產(chǎn)線合為一條，在一條生產(chǎn)線上混合生產(chǎn)各種不同規(guī)格型號的產(chǎn)品，并實現(xiàn)準時化。由于單一生產(chǎn)線代替了多種生產(chǎn)線，減少了生產(chǎn)線個數(shù)和工作站個數(shù)，設備量、廠房和所需庫存都減少了。(1) “U型布置的加工生產(chǎn)線豐田公司改變了傳統(tǒng)的設備布置方式，采用了“u型”布置方式。這種布置，是按照零部件工藝的要求，將所需要的機器設備串連在一起，布置成“U型”生產(chǎn)單元，并在此基礎上，將幾個“U型”生產(chǎn)單元結合在一起，連接成一個整合的生產(chǎn)線。 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構，稱為產(chǎn)品結構樹。與此相適應，對于整個工廠物流布局而言，總裝配生產(chǎn)線與其他部裝生產(chǎn)線、零部件加工在布局上呈“河流水系狀分布。即由于全企業(yè)實行同步化均衡生產(chǎn)，各工藝流程按照統(tǒng)一的節(jié)拍或節(jié)拍的倍數(shù)組織生產(chǎn)，所以各生產(chǎn)線間以及內部不存在大量過剩的在制品，加上拉動方式使物流暢通，如同一條河流，最終流入總裝配。這種布局，物流路線短、物流順暢，沒有停滯，物流和生產(chǎn)流相一致，所以減少了物流成本和周轉時間，易于達到準時生產(chǎn)和提高利潤的目的。部件裝配線11部件裝配線12部件裝配線1n總成裝配線1總成裝配線2總成裝配線3產(chǎn)品裝配線總成裝配線4總成裝配線5總成裝配線n部件裝配線41部件裝配線42部件裝配線4n “河水流系”的總裝配線布局 生產(chǎn)物流優(yōu)化的內容企業(yè)在生產(chǎn)過程中，物料隨著時間進程不斷改變自己的實物形態(tài)和場所位置，物料不是處于加工、裝配狀態(tài)，就是處于儲存、搬運和等待狀態(tài)。歸結起來，：生產(chǎn)物流系統(tǒng)組成廢棄處理系統(tǒng)運輸系統(tǒng)倉儲系統(tǒng)物流控制系統(tǒng)物流信息系統(tǒng)固體廢棄物、廢液處理和排放裝置搬運、輸送、裝卸設備立體倉庫和緩沖區(qū)生產(chǎn)任務的分配、在制品生產(chǎn)進度的控制、物料運送有關的控制信息的輸入、輸出和處理 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)內部物流費用最小，物流系統(tǒng)整體效益達到最大。從狹義上講，物流系統(tǒng)通過企業(yè)內運輸子系統(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。那么在生產(chǎn)物流系統(tǒng)的設計原理和目標上來說主要從四方面的因素考慮。1）搬運。應采用高活性指數(shù)的搬運系統(tǒng)。所謂活性指數(shù)是對物料搬運難易程度的等級表示方法。等級越高，表示越容易搬運。此外，廠區(qū)規(guī)劃、車間布置、倉庫設置等使作業(yè)點的配置合理化，以使物料搬運路程最短，盡量提高搬運批量，減少搬運次數(shù)和搬運工作量，不重復倒流搬運。2）物料裝卸、搬運機械化和自動化。要結合企業(yè)先進的生產(chǎn)組織形式，如流水線、自動線、AGV、自動分揀等，盡量采用裝卸、搬運機械，減輕工人勞動強度，提高搬運效率。3）物料流動性。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。物料向成品方向運行時，要盡量避免工序或作業(yè)間的逆向和交錯流動。4）在制品庫存量。要嚴格控制在制品的儲存量，在滿足生產(chǎn)需要的前提下盡量使在制品儲存達到最少，以節(jié)省人力、物力，減少資金占用，提高資金利用率。對于生產(chǎn)產(chǎn)品比較單一的企業(yè)來講，做起來相對來講比較容易一些，但是對于多品種、小批量生產(chǎn)的企業(yè)相對就困難比較大，但是只要從以上四方面考慮，權衡各個因素，就能使物料搬運的距離最短、物流效率、設備利用率、庫存量、物流成本達到一個全局較優(yōu)。 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。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。利潤最大化是該戰(zhàn)略的首要目標。2）減少資本(Capital Reduction)指戰(zhàn)略實施的目標是使物流系統(tǒng)投資最小化。該戰(zhàn)略的根本出發(fā)點是投資回報最大化。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。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。 本章小結本章首先由現(xiàn)代物流的概念入手，主要介紹了物流系統(tǒng)的概念、特點以及相關問題，而生產(chǎn)物流系統(tǒng)是物流系統(tǒng)的重要組成部分，生產(chǎn)物流系統(tǒng)是物流系統(tǒng)的存在的根本原因。其次在分析了生產(chǎn)物流系統(tǒng)其自身的含義和特點，并從這些特點出發(fā)，闡述了生產(chǎn)物流系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝布置方式。最后論述了對生產(chǎn)物流系統(tǒng)優(yōu)化的內容和目標。第3章 生產(chǎn)物流仿真技術及Flexsim仿真軟件 系統(tǒng)仿真的基礎系統(tǒng)仿真是20世紀40年代末以來伴隨著計算機技術的發(fā)展而逐步形成的一門新興學科。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。可以說，現(xiàn)代系統(tǒng)仿真技術和綜合性仿真系統(tǒng)已經(jīng)成為任何復雜系統(tǒng)，特別是高技術產(chǎn)業(yè)不可缺少的分析、研究、設計、評價、決策和訓練的重要手段，其應用范圍在不斷擴大，應用效益也日益顯著。 系統(tǒng)、模型及仿真的概念系統(tǒng)是某些要素按照一定的規(guī)律結合起來，互相作用、互相依存的有機整體。系統(tǒng)模型是系統(tǒng)的一種描述，是反應系統(tǒng)內部要素的關系，為研究目的而開發(fā)的對真實系統(tǒng)進行模仿的一種形式。仿真(simulation)是一種實驗方法，它是運籌學和系統(tǒng)工程中一種重要的優(yōu)化方法，基本思想是試圖重現(xiàn)某一系統(tǒng)或活動的作業(yè)情況，而不必實地去建造并運轉一個系統(tǒng)，那樣會造成巨大的花費，這種方法不是去求解模型，而是在各種不同的作業(yè)條件的組合下，去運行這一模型，由模擬運行所得的結果，對所提出的方案的優(yōu)缺點進行評價。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。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。今天，隨著計算機科學與技術的巨大發(fā)展，仿真技術的研究也不斷完善，應用不斷擴大。計算機模型系統(tǒng)系統(tǒng)建模仿真實驗仿真 系統(tǒng)、模型與仿真的關系1)根據(jù)模型的類型根據(jù)模型種類的不同，系統(tǒng)仿真可以分為三種：物理仿真、數(shù)學仿真、物理——數(shù)學仿真。按照真實系統(tǒng)的物理性質構造系統(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)的結構，實驗受到一定的限制。對實際系統(tǒng)進行抽象，并將其特性用數(shù)學關系加以描述而得到的系統(tǒng)的數(shù)學模型，對數(shù)學模型進行試驗的過程稱為數(shù)學仿真。其優(yōu)點是方便、靈活、經(jīng)濟；缺點是系統(tǒng)的數(shù)學模型不易建立。物理——數(shù)學仿真是將數(shù)學模型和物理模型甚至實物聯(lián)合起來進行實驗。對系統(tǒng)中比較簡單的部分或對其規(guī)律比較清楚的部分建立數(shù)學模型，并在計算機上加以實現(xiàn)；而對比較復雜的部分或對其規(guī)律尚不十分清楚的系統(tǒng)，采用物理模型或實物，仿真時將兩者連接起來完成整個系統(tǒng)的試驗。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。模擬仿真是基于數(shù)學模型相似原理上的一種方法，主要工具是模擬計算機。其優(yōu)點是直觀、運算速度快；缺點是精度差。數(shù)字仿真是基于數(shù)值計算原理，主要工具是仿真軟件和數(shù)字計算機。其優(yōu)點是自動化程度高，具有復雜的邏輯判斷力，并且精度較高?；旌戏抡媸菍⒛M仿真和數(shù)字仿真相結合的一種方法，主要工具是混合計算機系統(tǒng)。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。3)根據(jù)仿真的研究對象根據(jù)仿真研究對象，仿真可以分為連續(xù)系統(tǒng)仿真和離散事件系統(tǒng)仿真DES(Diserete Event Simulation)。連續(xù)系統(tǒng)仿真是指對那些系統(tǒng)狀態(tài)變量隨時間連續(xù)變化的系統(tǒng)，建立其數(shù)學模型并將它放在計算機上進行實驗。多數(shù)工程系統(tǒng)屬于連續(xù)系統(tǒng)，如電力系統(tǒng)、機電工程系統(tǒng)、航空發(fā)動機系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)等。其基本特點是能用一組方程式來描述。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。離散事件系統(tǒng)仿真：指對那些系統(tǒng)狀態(tài)只在一些時間點上由于某種事件驅動而發(fā)生變化的系統(tǒng)，建立其數(shù)學模型并將它放在計算機上進行實驗。這類系統(tǒng)的狀態(tài)變量在兩個事件之間保持不變。一個模型的形式化描述如：其中:時間基；輸入變量；狀態(tài)變量；輸出變量；狀態(tài)空間；狀態(tài)轉移函數(shù)。物流系統(tǒng)可以被認為是一個復雜的離散事件系統(tǒng)，因此本文僅對離散事件的系統(tǒng)仿真進行闡述。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。許多復雜系統(tǒng)在實際運作中出現(xiàn)的復雜問題，難以在發(fā)生當時得到充分的理解和較好的解決，難以得到更優(yōu)的解決方案。而當實際系統(tǒng)的動態(tài)過程成為過去，再想要去分析當時的過程，往往很難把握各種復雜的因素，這時，采用仿真方法，可以把當時復雜的過程動態(tài)的再現(xiàn)出來，從而更充分的加以認識，更好的理解系統(tǒng)和解決問題。2)研究一個尚未存在的對象系統(tǒng)的特征、性能、規(guī)律等。如果要設計一個還未確定優(yōu)劣的新系統(tǒng)，可以不必花費很大的投資去建立它，而可以采用仿真的方法，對新系統(tǒng)的可行性和經(jīng)濟效益做出正確的評價，以幫助設計人員選擇最優(yōu)的設計方案。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)。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。這往往要考慮安全、經(jīng)濟和時間成本等因素。這時，仿真就起到了不可替代的作用。通過建立實際系統(tǒng)的仿真模型，可以避免在實際系統(tǒng)上的直接研究帶來的一系列影響。系統(tǒng)仿真的一般步驟為()：1)調研系統(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)輸出結果分析。問題的闡述系統(tǒng)的分析與描述數(shù)據(jù)收集建立系統(tǒng)模型建立系統(tǒng)仿真模型模型驗證模型確認實驗設計仿真運行仿真結果分析 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。同時，系統(tǒng)的狀態(tài)變化也會具有隨機性，同一種內部狀態(tài)由不同事件或原因觸發(fā)，可以向多種狀態(tài)轉變。另一方面，系統(tǒng)內部狀態(tài)只在離散時間點上發(fā)生變化，且狀態(tài)在一段時問內保持不變。離散事件系統(tǒng)狀態(tài)變量發(fā)生躍變的現(xiàn)象，是由于各種流動實體進入系統(tǒng)后，在各個環(huán)節(jié)上觸發(fā)產(chǎn)生的隨機離散事件所引起的，并且在離散事件發(fā)生的時刻上，可以啟動或終止某一具體的活動，從而實現(xiàn)模仿真實系統(tǒng)行為的仿真運行。 離散事件系統(tǒng)仿真結構元素1)實體一般指系統(tǒng)所研究的對象。用系統(tǒng)的術語說，它是系統(tǒng)邊界內的對象，系統(tǒng)中流動的或活動的元素都可以稱為實體。2)屬性實體所有的特性稱為實體的屬性。但是并不是所有的特征都被稱為仿真系統(tǒng)的屬性。只有那些與系統(tǒng)仿真相關的特征，才稱其為屬性。3)事件它是引起系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生變化的行為。從某種意義上說，離散系統(tǒng)是由事件來驅動的。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)的轉移。5)進程它由若干個有序事件及若干有序活動組成，一個進程描述了它所包括的事件與活動的相互邏輯關系及時序關系。事件、活動、。可以看出，事件是發(fā)生在某一時刻的行為?；顒雍瓦M程則是發(fā)生在某一時問段的過程。事件1事件2事件n1事件n活動1活動2活動m進程 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。仿真時鐘與實際時鐘的區(qū)別在于：前者是離散的，而后者是連續(xù)的。即從一個事件發(fā)生時刻推進到下一事件發(fā)生時刻，仿真時鐘的推進呈現(xiàn)跳躍性，推進速度具有隨機性。7）統(tǒng)計計數(shù)器離散事件動態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)隨著事件的不斷發(fā)生呈現(xiàn)出動態(tài)變化，這種變化是隨機的，某一次仿真運行得到的狀態(tài)變化過程只不過是隨機過程的一次取樣，只有經(jīng)過多次統(tǒng)計得到的仿真運行的數(shù)據(jù)才有意義。 離散事件系統(tǒng)仿真方法離散事件系統(tǒng)仿真，實質上是對那些由隨機系統(tǒng)定義的，用數(shù)值方式或邏輯方式描述的動態(tài)模型的處理過程。離散事件系統(tǒng)仿真方法可分為兩種：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。這些事件或活動的發(fā)生是順序的。而仿真時鐘的推進正是依賴于這些事件和活動的發(fā)生順序。在當前仿真時刻，仿真進程需要判斷下一個事件發(fā)生的時刻或者判斷觸發(fā)實體活動開始和停止的條件是否滿足，在處理完當前仿真時刻系統(tǒng)狀態(tài)變化操作后，將仿真時鐘推進到下一事件發(fā)生時刻或下一個最早的活動開始或停止時刻。仿真進程就是