【正文】 的設(shè)計。 在國外，直接采用仿真方法對企業(yè)物流系統(tǒng)進(jìn)行分析己經(jīng)相當(dāng)普遍，一般都是采用商用仿真軟件或仿真語言對系統(tǒng)直接進(jìn)行建模和仿真分析 。 它 以多種學(xué)科 的 事實 理論為基礎(chǔ)，以 電腦 及其相應(yīng)的 仿真 軟件為工具，運用 虛擬試驗的方法來 解決 和 分析 問題的一門綜合性 學(xué)科 技術(shù) [6]。本文以某裝配車間作為研究 的 對象，用 Flexsim軟件建立它們的模型，再利用 Flexsim 工具對裝配車間的 運行性能 和 生產(chǎn)計劃 指標(biāo)進(jìn)行 分析 評價，得出一個較合理的 車間設(shè)施布局規(guī) 劃。 對于一個制造系統(tǒng) 而言 ，常常需要了解它在某些特定條件 下運行 的 性能參數(shù)。系統(tǒng)仿真重在對系統(tǒng)過程中邏輯關(guān)系的描述，在 調(diào)度優(yōu)化 與 生產(chǎn)計劃 的 研究中應(yīng)用仿真技術(shù)能對系統(tǒng)進(jìn)行 分析 、 評價 、 比較 ，還 能夠選擇 優(yōu)化系統(tǒng) 和 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 的參數(shù)。 制造系統(tǒng) 都是很復(fù)雜的， 有很多 的情 況 都無法僅用數(shù)學(xué) 和物理的 方法來解決，而仿真技術(shù)則 提供了新的手段 來解決 這 類問題。 隨著工業(yè)的 不斷 發(fā)展，眾多的制造 型 企業(yè)開始意識到合理的設(shè)施規(guī)劃 可以 給他們帶來 更好的效益 ， 競爭的 國際化 發(fā)展也 迫使這些企業(yè)進(jìn)行 流程再造 和 轉(zhuǎn)型 ， 多產(chǎn)品小批量生產(chǎn) 、 產(chǎn)品模塊化 、 成組技術(shù) 和 柔性制造 等先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，使企業(yè) 的生產(chǎn)方式發(fā)生了巨大的 轉(zhuǎn)變。 國內(nèi) 的 制造 型 企業(yè)大多 對新產(chǎn)品的 工序 過程 、 研究開發(fā) 、 加工設(shè)備的更新?lián)Q代 以及 加工或組裝技術(shù) 等非常重視，而忽視了 生產(chǎn)線設(shè)計安排的 方 法 、 機器設(shè)備的布置方式 、 產(chǎn)品的 流動 管理 等物流管理技術(shù) ， 眾多企業(yè)還是沿用幾十年前的生產(chǎn)模式，落后的 車間 布局，不合理的設(shè)施規(guī)劃，嚴(yán)重的影響 了企業(yè)的經(jīng)營狀況。 良 好 的 設(shè)施 布局 設(shè)計 能提高物料 處 理 的效率，減少 物品 的停留，提高 生 產(chǎn) 效 率 。 在工廠的生產(chǎn) 活 動 中，從原材料 的 進(jìn) 廠到 產(chǎn) 品 的 出 廠，物料真正 處 于加工的 時間 只占生 產(chǎn) 周期的10%左右 。 制造系 統(tǒng) 設(shè)施 布局 問題 是一個非常重要的 問題 。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 1 頁 共 45 頁 1 緒論 研究的目的和意義 隨著當(dāng)今社會的不斷發(fā)展， 我國的 企業(yè)面臨著 空前 的競爭，因此 提高產(chǎn)品質(zhì)量 ，增強市場競爭力， 服務(wù)水平 ， 縮短生產(chǎn)周期， 有效降低成本 以 加快技術(shù)進(jìn)步 及，是當(dāng)前 所有 企業(yè)面臨的 最 主要問題。隨著制造業(yè) 自動化 、 智能化 、 機械化 的不斷提高 和發(fā)展 ，企業(yè)在制造過程中降低成本 提高效率 的潛力 在不斷地變少 [1]。 在制造 業(yè) 中 ， 20%～ 50%的 總經(jīng)營費 用 是 屬于 ，而 良好 的 設(shè)施 布局 設(shè)計 可使 物料搬運 的 費 用 減少 15%～ 30%。 而 85%～ 90%的 時間 都 處 于 搬運 或 停滯 狀 態(tài) 。 因此， 一直 以來， 企業(yè) 制造系 統(tǒng) 的布局 設(shè)計 都被認(rèn)為 是 制造工 業(yè) 中 最困 難 和 最關(guān) 鍵 的 設(shè)計 任 務(wù) 之一 。 在一些已經(jīng)不能使加工時間縮短的情況下，原 來 的設(shè)施布置形式成為新產(chǎn)品生產(chǎn)物流時間縮短的障礙，縮短物流時間成為提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本的有效手段 ?，F(xiàn)代 化的 生產(chǎn)方式不僅對生產(chǎn) 的 能力而且對企業(yè)設(shè)施 規(guī)劃 布置提出了更高的要求 [2]。吳澄指出離散事件 的 仿真方法目前是制造系統(tǒng)的評估工具中用得 最為廣泛 的方法 [3]。在傳統(tǒng)的仿真方法中 一般 是編寫仿真程序進(jìn)行 運行 仿真，但是這些只能 運 用于小規(guī)模系統(tǒng)的仿真， 并 且它們忽略了 不少 重要 的因 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 2 頁 共 45 頁 素， 這些因素對 生產(chǎn)過程也有 相當(dāng) 大的影響 [4]。對生產(chǎn)線 的性能進(jìn)行 分析是虛擬仿真的一個主要 的 應(yīng)用，通常 牽涉到 的性能指標(biāo) 有 ： 制造周期分析 、 產(chǎn)品混合比變化對生產(chǎn)率的影響 、 設(shè)備及生產(chǎn)線的利用情況 、 阻塞及設(shè)備負(fù)荷平衡分析 、 瓶頸、 生產(chǎn)率分析 [5]。 國內(nèi)外的研究進(jìn)展 二十 世紀(jì) 四十 年代末以來伴隨著計算機技術(shù)的 蓬勃 發(fā)展而逐步形成 了 系統(tǒng)仿真的學(xué)科技術(shù) 。 仿真技術(shù)在物流系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用是隨著信息科學(xué)技術(shù)、建模仿真技術(shù)的發(fā)展與物流管理、機械自動化水平的提高而深入的。 針對生產(chǎn)線的 物流 仿真問題，國外已有 很多 的應(yīng)用，并且 相對應(yīng)用的 比較成熟。福特的 很 多裝配線在正式實施之前都使用 了相應(yīng)的 仿真軟件進(jìn)行模擬，用來驗證其設(shè)計的正確性。系統(tǒng)軟件 Witness 仿真在 尼桑公司實現(xiàn)了在兩條生產(chǎn)線上生產(chǎn)三種車型的有效銜接，并且為成功地組織生產(chǎn)過程起到了至關(guān)重要的作用。 國內(nèi)在物流 仿真 方面的研究起步 相對比較遲 ，在系統(tǒng)仿真方面的研究多側(cè)重于企業(yè)外部物流， 很 多 學(xué)者 和 高校 都在 進(jìn)行 方面 的 研究 ，并且 也 取得了 不少的 成果。武漢理工大學(xué)的周強等 學(xué)者 在對港口的物流系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計時，直接采用 Witness 對系統(tǒng)進(jìn)行 了 建模仿真，對港口的生產(chǎn)能力進(jìn)行了 分析和 評價， 找出了 系統(tǒng)中的瓶頸，提出了改進(jìn) 的方法 ，優(yōu)化了港口 的 物流 設(shè)計 方 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 3 頁 共 45 頁 案。 研究的內(nèi)容與途徑 主要 的 研究內(nèi)容 ： (l) 裝配 車間 的 調(diào)查 記錄 ； (2) 數(shù)據(jù)的 分析與整理，繪制 出現(xiàn)行的 程序圖 和 裝配 布局 圖 ； (3) 用 Flexsim建立 裝配車間 的仿真模型 ； (4) 仿真實驗的運行，實驗結(jié)果的分析 ； (5) 制定可 行 性整改計劃，對生產(chǎn) 車間布局 進(jìn)行重新調(diào)整，以得到更優(yōu)化的生產(chǎn)制造系統(tǒng)，最后重新利用 Flexsim仿真，查看其整改之后的效果。分析輸出結(jié)果，找出裝配 車間 中存在的問題，提高裝配車間生產(chǎn)率。 第二章 對制造型企業(yè)物流系統(tǒng)做了詳細(xì)的 分析， 介紹了 設(shè)施規(guī)劃設(shè)計的概述和相關(guān)信息。 第四章 通過對某裝配車間生產(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，運行后進(jìn)行效果分析，提出改進(jìn)方案，并在次利用 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)計說明書（論文） 第 4 頁 共 45 頁 2 物流系統(tǒng)與 設(shè)施規(guī)劃設(shè)計 企業(yè)物流系統(tǒng)分析 把物流系統(tǒng)作為研究對象 ， 利用 數(shù)學(xué)和物理等 多科學(xué)的分析 手段 和方法 ， 確定 和分析 物流系統(tǒng)的 功能 、 目的 、 費用 、 環(huán)境 等問題 ， 找到 物流系統(tǒng)中需要 解決 的關(guān)鍵 性問題 ， 根據(jù)其 要求 和 性質(zhì) ， 在 經(jīng)過 充分 的 調(diào)查研究和 了解相對正確的 信息資料的基礎(chǔ)上 ， 確定物流系統(tǒng) 的 功 能和 目標(biāo) ， 提出 能夠 實現(xiàn)目標(biāo)的可行 性 方案 ， 通過 建立 模型進(jìn)行仿真試驗 ， 優(yōu)化分析和 進(jìn)行 綜合 性 評價 ， 整理出完整的綜合資料 ， 從而為 企業(yè)做出最后的 決策提供充分 可靠的 依據(jù) [8]。通過分析 ， 使得待開發(fā)的物流系統(tǒng)在一定的條件下充分挖掘潛力 ， 做到人盡其才 ， 物盡其用。 制造企業(yè)物流系統(tǒng)是將企業(yè)的原材料輸入、 加工 、 儲存 、 運輸 、 包裝 及售后服務(wù)看作一個 完整的 系統(tǒng)。 企業(yè)物流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 企業(yè)物流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要有以下 四 種 ： (l)單一 型 物流系統(tǒng)。其中 Q0為輸入系統(tǒng)的原材料， Ql為輸出系統(tǒng)的成品， S1則表示為 加工轉(zhuǎn)換 的 過程。 一切 復(fù) 雜的物流系統(tǒng)都可以分解為若 干 個串聯(lián)物流系統(tǒng)。圖中 Ql、 Qn 等為物流量 ， S1， S2 等為加工單元 。 ? ?Q 2 0Q 2 1Q 2 2S 2 1 Q 2 n 1S 2 n? ?Q 3 0Q 3 1Q 3 2S 3 1 Q 3 n 1S 3 n? ?Q 1 1Q 1 2S 1 1 Q 1 n 1S 1 nS 1 2S 2 2S 3 2Q 1 nQ 2 nQ 3 nQ 1 0 圖 并聯(lián)物流系統(tǒng) (4)網(wǎng)絡(luò)物流系統(tǒng)，如圖 。社會上的 商品服務(wù) 、 原材料供應(yīng) 、 能源運輸 、郵件傳送、 物資配送 、 交通運輸 等都形成了 相對 復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)物流系統(tǒng)。 它 把 所有的 研究對象均視為系統(tǒng) 來進(jìn)行分析 ， 工作 的 目標(biāo)為 致力于 系統(tǒng)的整體最優(yōu)化。 它還需 應(yīng)用數(shù)學(xué)的基本知識和理論，使各種方案 進(jìn)行 比較，不僅有定性的描述，而且 其差異 都能以 數(shù)學(xué)形式表達(dá) 顯示。 (2)物流系統(tǒng)分析特點 物流分析是以 提高 物流系統(tǒng) 的 效益為目標(biāo)，以尋求解決 某些 問題的最優(yōu) 方法 為重點，運用 定量 和 定性 的 分析方法， 讓 決策者 能夠 以價值判斷 從而做出最 有利的決策。處于各個層次的分系統(tǒng)都具有 相應(yīng) 的 目標(biāo) 和 功能 ，彼此 相輔相成，協(xié)作 分工 ，才能實現(xiàn) 優(yōu)化 整體 系統(tǒng)的共同目標(biāo)。系統(tǒng) 的 分析 具 有很強的針對性， 尋求解決特定問題的最佳策略 是它的目的， 以能求得解決特定問題的最佳方案 為 首要的任務(wù) 。在復(fù)雜的情況下，需要有可靠的 資料 、 數(shù)字 作為科學(xué)決斷的依據(jù)。由于所 了解 的資料 中 有很多 屬于 不確定性的變量，因此在進(jìn)行系統(tǒng)分析時，還要 借助多種 價值觀念進(jìn)行 選優(yōu) 和 判斷 。設(shè)施 布局設(shè)計直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量和成本。 對于一個工業(yè)設(shè)施或工廠，設(shè)施主要包括占用 的土地、建筑物、生產(chǎn)加工用的機器設(shè)備、固定或移動的輔助設(shè)備 。為了 實現(xiàn) 生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)， 收獲 盡可能大的 社會效益 和 經(jīng)濟效益 ，企業(yè) 必須具有合理的 運營機制 與 生產(chǎn) 結(jié)構(gòu) 。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 7 頁 共 45 頁 設(shè)施規(guī)劃設(shè)計概述 制造企業(yè)設(shè)施設(shè)計是對一個企業(yè)中的設(shè)施 布置 進(jìn)行 安排 和組織 ，以提高 企業(yè)資源和能源等的有效利用 率 。從工業(yè)工程的角度 看 ，設(shè)施規(guī)劃設(shè)計主要包括 物料搬運 、 制造企業(yè)選址、廠房設(shè)計和 制造企業(yè)布置 。合理的設(shè)施布置 以至于 生產(chǎn) 的 工藝流程更合理， 更能 降低車間的物流量 大小 ，因此，設(shè)施布置 是直接決定 生產(chǎn)率的因素之一 。物料搬運系統(tǒng) 的 設(shè)計就是對物料搬運 量 、 搬運方法和設(shè)備 、 儲存場地 、 路線 等 進(jìn)行 合理安排 和布置 [12]。 時間信息是指在生產(chǎn)的過程中，對于每一項 的 操作 任務(wù) 必須有一個時間標(biāo)準(zhǔn)，即一個合格的生產(chǎn) 工人 以正常的速度工作完成這個操作所需要的時間。工藝信息是 指工藝設(shè)計師根據(jù)獲得的產(chǎn)品設(shè)計信息來 確定 產(chǎn)品通過 哪些 加工工序進(jìn)行生產(chǎn)的。 本章小結(jié) 本章 對 制造型企業(yè) 的 物流系統(tǒng) 做了詳細(xì)的 分析， 介紹了物流系統(tǒng)分析的實質(zhì)和特點，闡述了物流系統(tǒng)的幾種結(jié)構(gòu)，并對制造型企業(yè) 設(shè)施規(guī)劃 的 設(shè)計 做了一些 概述和 介紹了 相關(guān) 的 信息。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 8 頁 共 45 頁 3 企業(yè)物流系統(tǒng)仿真 計算機仿真之所以被廣泛接受，其優(yōu)點是具有相對的柔性和直觀性，可用于難以建立數(shù)學(xué)模型的大而復(fù)雜的系統(tǒng)，可以研究在動態(tài)和隨機環(huán)境中，在各參數(shù)相互作用下，給 用戶 和 研究人員 提供一個 明確 而 清晰 的結(jié)果，比其他極大多數(shù) 數(shù)學(xué)和 分析模型更容易 做 出 判斷 和 決策 。隨著企業(yè)物流合理化意識的 不斷 提高，物流仿真技術(shù)將會得到 更加 廣泛的應(yīng)用 [14]。在建模與形式化這一步需要 依據(jù) 研究和分析的目的 和意義 ，確定模型的邊界 問題 ，為了使模型 更加 具有可信性，具備系統(tǒng)的 實驗 知識和必要的試驗數(shù)據(jù) 是必需的條件 ，根據(jù)系統(tǒng)的特點和仿真的 要求選擇合適的算法，使建立的仿真模型在計算精度 、 計算速度和穩(wěn)定性方面滿足仿真的需要 。 第四步是對仿真模型進(jìn)行校驗，一方面是檢驗所選 擇的 仿真 模型方法 的合理性，另一方面是 再次對程序進(jìn)行 調(diào)試 。 系統(tǒng)仿真的步驟如圖 所示 ： 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 9 頁 共 45 頁 仿 真 模 型 效 驗實 際 系 統(tǒng)建 模 與 形 式 化形 式 建 模仿 真 建 模程 序 設(shè) 計仿 真 運 行結(jié) 束NYNYN可 信 否仿 真 結(jié) 果 分 析正 確 與 否正 確 否 圖 系統(tǒng)仿真的步驟 物流仿真技術(shù) 物流仿真技術(shù)概述 物流系統(tǒng)仿真是一門計算機 綜合 應(yīng)用技術(shù)，主要是一些公司針對企業(yè)物流系統(tǒng) 的規(guī)劃設(shè) 計而開發(fā)的仿真軟件，集當(dāng) 前最 先進(jìn) 的 人工智能技術(shù) 、 計算機三維圖像處理技術(shù) 、 仿真技術(shù) 、 現(xiàn)代物流技術(shù) 和高級 數(shù)據(jù)庫處理技術(shù)為一體。 在發(fā)達(dá)國家中，每年總有約 四分之一 的生產(chǎn)面積要 進(jìn)行 重新布置。由于使用手工布置 代價太大并且 難以達(dá)到預(yù)期 的 目標(biāo)，因而產(chǎn)生了對計算機輔助設(shè)施布置的要求。第二 種 就是 運行 和 仿真 系統(tǒng)分析軟件，如 RALC、FLEXSIM、 WITNESS和 FACTORYELOW、 PROMODEL、 AUTOMODEL等。 物流仿真技術(shù)在系統(tǒng)設(shè)施布置設(shè)計中的運用 物流仿真技術(shù)在系統(tǒng)設(shè)施布置中的運用主要體現(xiàn)在以下 3 個方面 ： (l)運用 系統(tǒng) 仿真軟件 快速 建立系統(tǒng)設(shè)施布置模型，如新建或改建 廠房 、車間，先模擬現(xiàn)實的廠房、設(shè)備、 機器、 物流設(shè)施和人