【正文】 1．2 車間設施布局的計算機仿真 ..........................................................３2 離散事件系統與 FLEXSIM 系統仿真技術 ...............................................５2．1 離散事件系統 ..................................................................................５2．2 FLEXSIM 仿真技 術在車間布置中的適用性分析 .......................６3 基于 FLEXSIM 的某生 產車間布局的建模與仿真 ...................................８3．1 應用實例—— 某生產車間基本情況概述 ......................................８3．2 基于 FLEXSIM 對該車間 的建模與各工作單位參數的設定 ...１０3．3 模型的運行與仿真報告的輸出及分析 .......................................１４4 生產車間布局優(yōu)化 ...................................................................................１８4．1 車間布局的原則 ...........................................................................１８4．2 基于 SLP 的車間 整體布局設計 ..................................................１９4．3 車間布局新方案的設計以及新方案的仿真 ...............................２３4．4 結論分析 .......................................................................................２７5 總結 ...........................................................................................................２８致 謝 .........................................................................................................２９參考文獻 .......................................................................................................２９ 鄭州航空工業(yè)管理學院管理科學與工程學院本科畢業(yè)論文基于 FLEXSIM 的生產車間布局優(yōu)化1 生產車間布局的內容引言車間布局設計是指在一定的生產環(huán)境下，制造系統設計人員根據生產目標確定制造系統中各設備布局形式和位置。合理的車間布局可以使車間的資源進行有效的組合，實現資 源配置的最優(yōu)化，對提高車間的運作效率具有重要的意義。按照不同的分類標準及基于設備位置之間的關系，主要有產品布局、工藝布局、固定位置布局、單元布局和混合布局等幾種車間布局方法。產品布局，又稱為生產線布局，是指在固定制造某種部件或產品的封閉車間，設 施按加工或裝配的工藝順序放置形成生產線。其優(yōu)點表現在結構比較簡單，物流容易控制并且物料處理柔性高等方面，但它只考慮了設備布局的定量要求，沒有考慮定性方面的因素。功能布局是將所有相同類型的資源放置 基于 FLEXSIM 的生產車間布局優(yōu)化于同一區(qū)域的一種布局形式，如圖1—1（a）。它適用于同類產品多，產量低，中小批量的生產車間。固定位置布局適用于大型產品(如輪船、飛機、宇宙艙等)的建造和裝配，工人和制造設施沿著產品移動。和工藝布局相對應的是單元布局，見圖11(b)。在單元布局中，一組設 施完成相似零件的加工，單元是專門針對一組特定的零件族設計的，柔性 較差。這種布局形式發(fā)揮多種布局形式的優(yōu)點，避免各自的缺點。３傳統的布局設計過程一般是依據車間任務、基礎數據資料、設計原則及加工設備等的計算數據信息等進行布置，尋求一個各方面相對優(yōu)化的方案。傳統的車間布置設計和物流系統都要經歷模型建立、算法求解兩個階段，布局 設計與物流規(guī)劃屬于復雜的離散事件動態(tài)系統，具有動態(tài)性和復雜性的特點，用數學優(yōu)化模型描述的布局問題已做了大量簡化，與實際問題相差甚遠，且屬于NP問題，得不到精確解；而建立的抽象數學模型不易根據實際變化及時調整。隨著市場競爭的加劇，制造業(yè)尤其是離散型制造業(yè)正面臨著越來越大的挑戰(zhàn)，已有的車間布局已不能滿足企業(yè)的需求，無論是 擴大生產新建車間，還是對原有的車間布局進行改造和重組， 基于 FLEXSIM 的生產車間布局優(yōu)化都需要及時、快速地確定合理的車間布局設計，迅速滿足新的需求。因此，本 論文運用一體化仿真軟件對車間布置進行建模與仿真。有的軟件還能提供虛擬場景功能，用三維的虛擬場景展示設施布局仿真結果，真實感更強。本文采用Flexsim 軟件對機加工車間設施布置進行建模與仿真具有可行性。這類系統中引起的狀態(tài)變化的原因是事件通常狀態(tài)變化與事件的發(fā)生一一對應的。５離散事件系統特點：(1)系統 的狀 態(tài)只能在離散事件點上發(fā)生躍變，即僅在驅動事件發(fā)生的瞬時，狀 態(tài)才能出現躍變，其他時刻則保持不變；(2)相同的狀態(tài)變化具有異步性和并發(fā)性。車間布局設計要解決各生產工部、工段、服務輔助部門、儲存設施等作業(yè)單位及工作地、設備、通道、管 線之間的相互位置。生產車間是制造系統的基本組成部分，直接承擔著企業(yè)的加工、裝配任務，是將原材料轉化為產品的部門。規(guī)劃布局時要對物料的形狀特征、移動路線、移動方式、移動量等因素加以分析，避免物與物、物與人、物與設備之間的干涉碰撞。2．2 FLEXSIM 仿真技 術在車間布置中的適用性分析2．2．1 Flexsim 軟件簡介 Flexsim是由美國的Flexsim Software Production公司出品的，是一款商業(yè)化離散事件系統仿真軟件。６建?？旖莘奖愫惋@示能力強大是該軟件的重要特點。 Flexsim是采用面向對象思想和技術開發(fā)的，其本身更是用C++語言實現。由于C++是一種面向對象的語言，所以使用Flexsim軟件，從用戶用于系統建模，或是做一些二次開發(fā)，這些工作都有面向對象思想的體現。在Flexsim中我們可以充分利用繼承性來開發(fā)我們自己的對象，而軟件本身也給用戶提供了這樣的機制。這些對象之間有一定的繼承關系，他們之間存在著邏輯關系。離散系統根據特定事件發(fā)生的結果在離散時間點改變系統狀態(tài)。離散仿真模型中被加工的實體通常需要經過一系列的加工、等待和運輸步驟，即所謂的工藝流。７這些資源有些是固定的，有些是可移動的。Flexsim軟件能 夠對車間虛擬仿真，進行動態(tài)布局。另外，還可以對車間的布局規(guī)劃進行檢驗，并對車間布局可能出現的問題做出早期判斷，提出相應的防范措施，節(jié)省投資成本和運行周期。 車間為18m*30m 的矩形 車間，各區(qū)域面 積分布見表31，有1個入口，2個出口，車間內有6臺車床， 4臺磨床，2臺銑床， 2臺鏜床，1臺熱處理機器和緩存區(qū)若干。８搬運方式主要是采用人工搬運和叉車搬運兩種方式：設備相鄰工序之間采用人工搬運，不相鄰的工序之間或距離較遠的工序用叉車運輸，每次搬運量都為1個單位。表31 車間區(qū)域面積分布編號 區(qū)域 面積1 原材料臨時存放區(qū) *2m2 原材料檢驗區(qū) *3 隔離區(qū) *5m4 車床區(qū) 4m*10m5 銑床及熱處理區(qū) *6 鉗工區(qū) *7 鏜床區(qū) 4m*8 磨床區(qū) *6m9 成品檢驗區(qū) 4m*10 成品存放區(qū) *11 辦公區(qū) 6m*3m12 衛(wèi)生間 3m*其中臨時存放區(qū)用來臨時存放配送來的原材料，檢驗區(qū)用來檢驗原材料是否合格，隔離區(qū)用來暫時放檢驗不合格的原材料、最終檢驗不合格的次品以及車、銑、 鏜 、磨、 鉗、熱處理等工 藝所產生的廢料和廢品。該車間的原布局中的通道設計考慮到了搬運工具的行駛，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，允許叉車等搬運工具的單向行駛，設備與設備之間的距離不小于設備長度的 1/3，搬運工具只允 許在通道中行駛，即使設備之間的距離允許搬運設備通過，它也不能穿越設備。９表 32 鉆床主軸的加工工序及各工序所需的工時鉆床主軸工序號 機加種類 工藝 消耗時間（s ）1 車 粗車端面 2302 車 粗車小端外圓 2523 車 粗車端面和外圓/熱處理 230/604 車 半精車小端外圓 2525 車 車螺紋 2106 車 半精車莫氏錐孔 2367 鉗工 劃長孔線 2208 銑 銑長孔 1209 銑 粗銑，半精銑花鍵 12010 磨 粗磨各段外圓，錐孔 22011 磨 精磨各段外圓 25012 磨 精磨花鍵 22013 磨 精磨莫氏錐孔 21014 切除 切除小端余量 16015 檢驗 檢驗尺寸與精度 160表 33 主軸箱的加工工序及各工序所需的工時主軸箱工序號 機加種類 工藝 消耗時間 （s）1 銑 粗銑頂面 1202 鉗工 鉆 R 面上的孔并攻絲 1203 銑 銑底面、側面 1204 鏜 粗鏜各軸孔 3005 鏜 精鏜主軸孔 2806 清洗 2007 檢驗 檢驗精度 2003．2 基于FLEXSIM對該車間 的建模與各工作單位參數的設定3．2．1 基于FLEXSIM對該車間進行布局車間總共有10個區(qū)，其中涉及加工生產的有5個區(qū)，每個區(qū)均有加工機器及緩存區(qū)若干。１０機械加工區(qū)域（車、銑、磨等區(qū)域）分別是用一臺處理器表示每個工序的加工，如車床區(qū)需要6次車的工序，用6臺處理器分別來表示這6個車床的工序。按照鉆床主軸和主軸箱的加工工藝要求連接各個實體，如將原材料臨時存放區(qū)的緩存器1（Queue1）的輸出端口與原材料檢驗區(qū)用來模擬檢驗過程的處理器（ProcessorJ1 ）的輸入端口相連，具體做法為按住A 鍵點擊Queue1拖到 ProcessorJ1上面，其他的