ExtendSim仿真讲座.ppt

王岩峰美国波士顿大学制造工程系博士美国工业工程师协会（IIE）资深会员,ExtendSim入门培训生产管理人员用仿真工具分析和改善制造流程,讲座人介绍：王岩峰博士现任刃之砺信息科技（上海）有限公司创始人和总经理，美国工业工程师协会资深会员，上海机械工程协会工业工程委员会委员。王岩峰博士在美国和中国有多年工作经验，曾为多个世界500强企业提供生产运作管理的服务，这些企业中包括英特尔（Intel）、阿海珐（Areva）、诺基亚（Nokia）、福特（Ford）、卡特彼勒(Caterpillar)、宝钢等。王岩峰博士在供应链管理、生产运营管理、流程改善、计算机仿真和企业信息化领域有较深研究。王岩峰博士在美国波士顿大学获得制造工程博士，在新加坡南洋理工大学获得硕士学位，在上海交通大学获得学士学位。,讲座前准备:下载安装ExtendSim学习版软件,讲座大纲：仿真和精益制造的关系ExtendSim仿真软件介绍ExtendSim入门诀窍ExtendSim动手案例：模拟一个简单的生产线确定最佳批量制造周期缩短最佳人员配比产线节拍平衡订单驱动的生产系统,投料Release,机器1Workstation1,出厂Shipout,Youareaproductionconsultantandassignedthetasktoreducethecycletimeofaproductionplant,机器2Workstation2,在解决物流供应链问题方面，仿真和模拟技术的能力,描述问题的能力：（1）清楚地描述问题发生的现状和流程（2）清楚地描述关键绩效指标（目标和努力方向）（3）清楚地描述问题内在的机理（复杂系统多个要素之间的相互关联）（4）清楚地为问题区分优先级和轻重缓急（5）抽象思维和动手能力解决问题的能力：（1）设计改进方案的能力（2）分析敏感参数和发掘最重要影响因子的能力（3）取舍的能力（4）实验设计和得出最终结论的能力（5）用数据说服别人的能力（6）项目管理、数据收集和分析的能力,这些能力的核心是需要认可仿真模拟技术的应用价值,精益化管理的需要应对复杂问题和系统的需要提升流程成熟度的需要,仿真模拟技术的本质,时间是自然所赐，它是无形的，但不是虚无的，它是无价的，却不可能提前领取，也无法滞后保留，它一纵即逝，所以工业工程非常重视对时间资源的充分利用。,矛盾需求的时间供给的时间需求的数量供给的数量,仿真的本质对有限资源分配、占用、释放方式进行研究的试验工具资源包括：时间资源、设备资源、人力资源、空间资源,仿真模拟技术是精益化管理的需要,仿真和JIT、精益的关系JIT、精益是试图在不同时间点上对有限资源实现需求和供给平衡的方法而仿真正是研究这种供求方式的工具没有什么工具比仿真技术更能贴切地研究精益生产方式,利用计算机仿真技术，利用工业工程原理，进行管理优化,工欲善其事必先利其器,提高生产效率的难度,仿真模拟技术是应对复杂问题和系统的需要,提高生产效率的难度,从理解到改善FromUnderstandingtoImprovement,仿真，一个理解和改善复杂系统动态特性的有效方法,捕捉系统关键要素，理解系统运作规律从定性分析到定量改善快速实验，测试多种建议想法低成本，无风险，不需要中断正常运作图形动画界面，有效的沟通工具,用仿真进行生产系统的分析,生产动态特性和因果关联ProductionDynamics&Cause-Effect,用仿真进行生产系统的分析,仿真可以回答的问题,战略问题Strategic,工厂生产能力如何确定？工厂负载如何影响生产成本和制造周期?制造周期缩短需要付出多大代价?,管理问题Managerial,在制库存和制造周期如何变化?机器的冗余产能应该设置多少合适?哪里是瓶颈工序？为什么会成为瓶颈?怎样增加机器利用率?,操作问题Operational,决定制造周期的主要因素有哪些？紧急订单对正常生产有多大影响？什么是比较好的调度策略？,流程的优化,静态,动态,定义流程,合理化ECRS,绩效和衡量,参数和分析,反馈和实验,卓越流程,仿真在企业中的地位,仿真在企业中的地位,企业内物流,资源配置：为某一个目标配置合适种类和数量的机器，人机配比物流设备的布局和搭配库存的布局和容量设定产能调整和产品混合的研究新产品、新设备、新工艺对现有系统的影响投资分析劳动力和产能规划系统绩效评估：产出率分析制造周期分析瓶颈分析操作流程分析：生产排产库存策略控制策略,企业间物流供应链,供应链和物流网络设计和评估工厂、库存和配送中心等重要资源配置和整合供应链反应能力和抗波动能力分析供应链协调和合作模式供应链和物流的成本评估,ExtendSim一直致力于成为物流和供应链行业内功能领先、性价比领先、服务领先的决策支持工具。,ExtendSim仿真软件,美国ImagineThat,Inc.开发的优秀通用仿真平台经济、方便、功能强大、建模离散、连续和流体系统(和DCS接口）开放源代码，集成开发环境(IDE)，可扩展性在仿真软件中领先学习周期短，适合教学、研究和企业咨询全球用户超过15000，有10多家企业以它为平台开发商业仿真系统1000多内嵌函数，100多个预制模块，20多种随机数发生和拟和器,全球拥有用户最多的仿真软件之一“Itispowerfulandcheap”Accenture(埃森哲),2001,在中国已经应用的领域：半导体生产分析和调度钢铁物流运输调度供应链库存管理军事物流武器装备效能评估和维护港口运输煤矿车辆调度笔记本配件全球供应链分析通讯设备生产管理和供应链优化生产设备效能分析医疗流程物流仿真和培训电力调度,ExtendSim和其他仿真软件相比,入门最容易不需要太多编程知识，两天现场培训应用范围广，可以处理的问题种类多，节约总成本涵盖企业核心的KPI支持自主开发能力100%模块开源，可以开发自己知识产权的模块库运行效率C，编译为机器代码技术支持所有仿真软件中技术支持领先的、完备的网站可开设的课程多生产运营、物流供应链、运筹学、工厂物理学、商业流程重组口碑良好可以提供在中国的多个世界一流企业的推荐,ExtendSim支持服务,ExtendSim中国地区提供良好的技术支持服务,专业的技术支持论坛，问题响应时间不超过2个工作日全部汉化的使用手册中文入门培训资料免费教学案例使用录像多本教材,面向应用的仿真建模与分析使用ExtendSim,清华大学出版社,被最多教材介绍的仿真软件之一,商业流程建模、仿真和设计,英文原版、中文翻译和案例，在我们论坛上免费下载,被最多教材介绍的仿真软件之一,被最多教材介绍的仿真软件之一,初学ExtendSim仿真的诀窍：（1）弄清楚ExtendSim基本操作（2）弄清楚ExtendSim最重要的模块（3）弄清楚一旦逻辑复杂，如何扩展,初学ExtendSim仿真的诀窍：（1）弄清楚ExtendSim基本操作分层，克隆，命名连线，贴图，画框着色，字体（2）弄清楚ExtendSim最重要的模块Items模块库（3）弄清楚一旦逻辑复杂，如何扩展Equation(I)模块,（1）弄清楚ExtendSim的基本操作,ExtendSim是：搭积木的益智类游戏刻画流程的运作规律提升关键绩效指标找到资源分配、占用、释放的最佳方式,模块组合模块连线克隆分层贴图图形着色文字/字体,ExtendSim主要模块库,对一般离散系统来说，最重要的模块库是Item和Value,ExtendSim主要模块库,ExtendSim可以从任何一个模块库中拖拉模块组成模型。ExtendSim像砖厂，提供了优质的砖头，如何把它们建成心目中最完美的建筑，还需要优秀的设计师和施工队。用户就是设计师和施工队。,ExtendSim基本构成,ExtendSim模块之间有两种逻辑流：一种是物件（Item），代表系统中的物体。物件可被赋予属性（预制属性和自定义属性）和优先级。物件的含义很广，既可以代表被处理的物体，包括生产零部件、病人和通讯传输中的信息包等，也可以代表处理的资源，包括人员、设备和工具等。仿真模型中可以根据需要在这两个角色之间自由转换。在二维模型中，默认的动画形态是一个绿色的小球，用户可以根据需要更改这个小球的图片。物件的传输一般需要耗费时间。第二种逻辑流是数值或者说是信息（Value），在模型运行期间不断变化。所谓的数值是一个单纯的数，包括队列长度、统计值和容器中液面高度等。这些数值可以是输入值，也可以是统计结果，或者是某种数据存储的地址索引等。这些信息往往在仿真运行中决策判断时需要。数值或者信息的传递是不需要耗费时间的。,（2）ExtendSim中15个最重要的模块,（1）流程中资源要素和实体的产生：Create,ResourceItem,ResourcePool,ResourcePoolRelease（2）流程中各种延迟和处理：Activity（3）流程中资源属性的界定：Get,Set（4）流程中路径流转：SelectItemIn,SelectItemOut,Gate,Exit（5）流程中资源的合并和拆分：Batch,Unbatch（6）流程中的队列等待：Queue（7）流程中的决策：Equation（I）,产品每隔4分钟到达一个，间隔时间服从指数分布有两台设备，设备1不具备冷却功能，设备2具备冷却功能设备1的处理时间为6分钟；设备2为8分钟只有25%的产品需要冷却处理,产品按照指数分布达到，间隔为1分钟。产品按照一定数量进行成批处理后放入烤箱，每一批在烤箱中的处理时间为20分钟。确定最佳的批量数量，使得产品从到达开始到离开生产线的平均周期时间最短。,产品的平均到达间隔为每20分钟投入5个产品。产品需要经过两个工作站，并且在第一个和第二个工作站之间需要搬运。在第一个工作站上，产品的制造时间为均值为1的指数分布；在第二个工作站上，处理时间为均值为2的指数分布。搬运采用了较大的叉车，每次凑足10个产品后搬运一次，一次搬运时间为15分钟。建立这个模型后，可以思考如何改善这个流程，使得产品的平均周期时间最短。,平均制造周期的影响因素(KeyFactorsonCT)：处理时间（ProcessTime)生产批量(ProcessingBatch)搬运批量(MovingBatch)生产准备时间(SetupTime)搬运时间(MovingTime)投料变化(ReleaseVariability)流程变化(ProcessVariability)资源利用率和空闲率(ResourceUtilization),一条生产线生产产品A（40%比例）和产品B（60%比例），平均到达时间间隔为1分钟。每个产品需要一个工人处理。如果产品到达时没有空闲工人，那么产品需要等待。产品A的处理时间为515分钟的均值分布U(5,15)，产品B为U(15,25)。产品加工完后需要经过测试过程，大概有10%的产品没有通过测试，需要再经过2分钟的后处理才能完成。所有产品离开生产线后释放工人。在这个问题中，我们需要知道最佳的工人数量。,汽车从主装配线按照1分钟间隔下线后，需要经过检测线进行检测，检测线有3条，检测通过的汽车可以到调整线，作出厂前的最后调整；没有通过检测的汽车需要驶回第三条检测线上进行进一步检测。汽车没有通过检测线需要进一步检测的概率为5%。每条检测线的处理时间为2分钟。调整线有两条，每条处理时间为1分钟。我们希望汽车从装配线到检测线再到调整线的过程流畅，不发生设备闲置的现象，也不发生汽车在生产线之间拥堵而停线的现象。这就需要各个环节节拍设置合理。同时，也可以在生产线之间设定一定数量的缓冲区，可以容纳一定数量的汽车。这个模型可以用来研究生产线节拍的平衡，以及如何设置合理数量的缓冲区。,这是一个通过模型来研究客户订单如何驱动生产的案例。假设每个客户订单只需要一个产品，按照每隔5分钟的指数分布到达，生产线的终端维持一定数量的成品，用于满足客户订单的即时需要。当成品库存下降到一定水平后，生产线2开始生产，一旦开始生产，就连续不断地生产到成品库存达到上限为止，然后停止生产。生产线2生产的产品来源于生产线1后面的库存。一旦生产线1的库存降低到一定数量，与生产线2一样，产品1也开始连续生产，直到达到生产线1的库存上限为止。我们假设生产线1上游的原材料库数量无限。利用这个模型，可以研究生产线1和生产线2的库存上、下限如何设定，可以既及时满足客户需求，又不导致库存积压。,（3）ExtendSim如何扩展,Equation（I）,ExtendSim编程（1）ExtendSim提供了集成开发环境、编译环境和调试环境，用户无须安装其他编译器。（2）起步最容易的编程方式是将程序嵌入到Equation或者Equation(I)模块中。如果是决定队列排列方式的算法，则可以嵌入到Queue,Equation模块。这是最容易的操作，也无须对ExtendSim运作机制有太深了解。而且这些模块关闭时就即刻编译成机器代码（如果有错误，则提示出错信息），模块运行效率高。（3）如果自己开发模块，那么可以在已有的功能相近模块基础上开发，不必闭门造车，从零开始。（4）如果希望从零开始开发，则需要了解ExtendSim消息传递机制和事件触发机制（见开发手册）。最好的学习方法就是打开模块的结构（用鼠标右击模块，选择OpenStructure）。,ExtendSim编程,ExtendSim采用ModL语言，和C非常类似，保持C语言作为相对底层语言运行的速度、效率以及低内存。但ModL和C之间也存在差别，主要差别*ModL不区分大小写ModL比C语言有更多种字符串类型ModL是受事件驱动的过程语言ModL中的事件驱动机制可以方便扩展，允许编程人员编写更复杂的消息处理逻辑*具体区别可以参考开发手册,谢谢对ExtendSim的兴趣多看软件自带例子。ExtendSim提供了丰富的例子，涵盖所有模块开发商网站国外ExtendSim用户论坛,