flexsim课程设计

Flexsim 应用设计课程设计 某公司生产物流系统仿真及优化分析 小组成员 20131889 胡连东 天津理工大学管理学院 flexsim 应用设计课程设计 1 目录 一 系统概 述 2 1 部件检验入 库 2 2 组装出 库 2 二 系统仿真目 的 3 三 仿真建模及步 骤 3 1 仿真模型描 述 3 2 概念模 型 3 3 实体参数设 置 5 4 仿真模 型 7 四 仿真结果分 天津理工大学管理学院 flexsim 应用设计课程设计 2 析 8 1 检验系统分 析 8 2 组装系统分 析 9 五 仿真优化步 骤 10 1 检验系统优 化 10 2 组装系统优 化 10 六 仿真优化结果分析及对 比 11 1 检验系统优化分 析 11 2 组装系统优化分 析 13 3 优化结果总 结 14 天津理工大学管理学院 flexsim 应用设计课程设计 3 参考文 献 15 天津理工大学管理学院 flexsim 应用设计课程设计 4 一 系统概述 A 公司是一家小型玩具生产企业 专门制造可组装型的玩具 对玩具的部件 生产检验及组装要求极为严格 现根据其中一款主营玩具 X 的流程进行模拟仿 真 在 X 玩具的制作流程中有一个对玩具基础部件的检验入库过程和一个对玩 具的组装包装出库过程 1 部件检验入库 玩具 X 由 3 种部件组装而成 在对原料进行加工后产生的 3 种部件 A B C 进行检验 不合格的回收重新加工 合格的输送到暂存区进行分类后入库 2 组装出库 在收到顾客订单后 需要对部件进行加工组装 组装完毕后进行质量检验 检验不合格的回收 合格的最后通过包装区进行包装 包装完成后进入暂存区 等待出库 X 玩具生产流程如图 1 1 A B C 部件 检验 回收 客户订单 分类存储 成品组装 包装 出库 不合格 合格 图 1 1 X 玩具制作流程 检验 合格 不 合 格 天津理工大学管理学院 flexsim 应用设计课程设计 5 二 系统仿真目的 实践一个实际系统的计算机仿真过程 一方面通过对实际系统的数据采集 建模和仿真分析 全面了解计算机仿真技术在离散事件系统中的应用 同时通 过分组合作的形式 提供一种系统仿真工作常见的团队协作方式的实践体验 培养协调工作共同完成任务的能力 另一方面通过仿真对实际系统运行进行模 拟 以找出系统运行的瓶颈所在 好对实际系统进行优化分析 减少系统运行 的成本 提高系统运行的效率 本课程设计主要对 X 玩具在其部件检验入库和 组装出库过程中通过仿真模拟以优化其流程中存在的问题 减少流程中的浪费 提高运行效率 三 仿真建模及步骤 1 仿真模型描述 1 部件检验入库 根据 X 玩具制作流程同步到仿真流程 3 个发生器 分 别产生 A B 和 C3 种部件进入暂存区 1 3 个处理器分别对 3 种部件进行检验 不合格的回收 合格的经过输送机进入暂存区 2 分类后送往仓库存储 2 个操 作员通过分配器把部件从暂存区 1 分别送到处理器检验 检验完毕后在把部件 搬到输送机 1 个操作员把输送过来的部件分类堆放在暂存区 2 1 辆运输机再 把部件运到仓库进行存储 2 组装出库 3 个发生器分别产生储存好的部件进入 3 个暂存区等待 组 装 合成器 1 对 3 种部件进行组装 1 台处理器对组装完毕的产品进行检验 不合格的回收 合格的通过输送机进入暂存区 4 等待包装 合成器 2 对到达的 产品进行包装 完毕后送往暂存区 5 等待出库 操作员 1 把 3 种部件搬到合成 器 1 进行组装 操作员 2 把检验完毕的产品搬到暂存区 4 操作员 3 把产品从 暂存区 4 搬到合成器 2 进行包装 发生器 4 产生包装袋 2 概念模型 1 检验系统 通过仿真模型的描述建立检验系统的概念模型如图 3 1 所示 天津理工大学管理学院 flexsim 应用设计课程设计 6 发生器 发生器 发生器 处理器 处理器 处理器 吸收器 输送机 暂存区 货 架 货 架 货 架 操作员 暂存区 运输机 图 3 1 检验系统概念模型图 暂 存 区 2 组装系统 通过仿真模型的描述建立组装系统的概念模型如图 3 2 所示 发生器 发生器 发生器 暂存区 暂存区 暂存区 合成器 处理器 吸收器 输送机 暂存区 发生器 合成器 暂存区吸收器 操作员 操作员 图 3 2 组装系统概念模型图 操作员 天津理工大学管理学院 flexsim 应用设计课程设计 7 3 实体作用及参数设置 实体参数根据所收集数据利用统计学的原理方法进行统计 1 检验系统 仿真检验系统所用各实体作用及参数设置过程如表 3 1 所示 表 3 1 检验系统实体作用及参数设置表 实体名称 作用 参数设置 1 产生部件 A 到达时间间隔 正态分布 60 5 离开触发 设置颜色为红 类型 1 2 产生部件 B 到达时间间隔 指数分布 55 0 离开触发 设置颜色为蓝 类型 2 发生器 3 产生部件 C 到达时间间隔 均匀分布 50 70 离开触发 设置颜色为绿 类型 3 1 暂存待检验部件 暂存区 2 暂存待入库部件 容量 50 设置使用运输工具 送往端口 按实体类型 间接 1 检验部件 A 处理时间 固定值 25 合格率 94 2 检验部件 B 处理时间 固定值 20 合格率 95 处理器 3 检验部件 C 处理时间 固定值 25 合格率 96 输送机 输送检验合格的部件 最大容量 10 设置使用运输工 具 1 存储部件 A 2 存储部件 B货架 3 存储部件 C 最大容量 800 设置 20 列 10 行 每个货格容纳 3 个部件 操作员 1 搬运待检部件到检验台 检验 完毕后的部件搬到相应位置 天津理工大学管理学院 flexsim 应用设计课程设计 8 2 组装系统 仿真组装系统所用各实体作用及参数设置过程如表 3 2 所示 2 3 搬运输送机上的部件到暂存区 分配器 为操作员 1 2 分配任务 运输机 搬运暂存部件到货架存储 吸收器 回收检验不合格的部件 设置仿真系统运行时间 8 小时 其余参数默认 实体名称 作用 参数设置 1 产生部件 A 2 产生部件 B 3 产生部件 C 按时间表重复到达 0 时刻到达一次 往后每隔 3600 秒到达一次 到达类 型分别为 1 2 3 到达数量 40 发生器 4 产生包装箱 按序列表重复到达 类型 4 数量 1 离开触发 设置颜色为紫 1 暂存部件 A 2 暂存部件 B 3 暂存部件 C 容量 50 设置使用运输工具 4 暂存待包装产品 容量 50 设置使用运输工具 暂存区 5 暂存待出库货物 容量 50 设置成批操作 规格 4 1 对 3 种部件进行组装 处理时间 固定值 120 离开触发 改变实体的 3D 形状 设置成合并模式合成器 2 对产品进行包装 处理时间 固定值 20 离开触发 设置颜色为紫 处理器 检验组装完毕的产品 处理时间 固定值 30 合格率 95 输送机 输送检验合格的产品 最大容量 10 设置使用运输工具 操作员 1 搬运待组装部件 天津理工大学管理学院 flexsim 应用设计课程设计 9 表 3 2 组装系统实体作用及参数设置表 4 仿真模型 根据概念模型图建立检验系统和组装系统仿真布局图 1 检验系统 利用 flexsim 对检验系统建立仿真布局图如图 3 3 所示 图 3 3 检验系统布局图 2 组装系统 利用 flexsim 对组装系统建立仿真布局图如图 3 4 所示 2 搬运输送机上的产品到暂存区 3 搬运待包装的产品 1 回收检验不合格的产品 吸收器 2 出库 设置仿真系统运行时间 8 小时 其他设置默认 天津理工大学管理学院 flexsim 应用设计课程设计 10 图 3 4 组装系统布局图 四 仿真结果分析 1 检验系统分析 检验系统仿真运行 8 小时后运行图如图 4 1 所示 图 4 1 检验系统运行图 检验系统运行 8 小时后建立其全局标准报告如表 4 1 所示 表 4 1 检验系统统计标准报告表 天津理工大学管理学院 flexsim 应用设计课程设计 11 Time 28800 Object 当 前 数 量 平 均 数 量 输 入 量 输 出 量 平 均 停 留时 间 空 闲 时 间 处 理 时 间 阻 塞 时 间 部 件 A发 生 器 0 1 0 480 0 0 0 0部 件 B发 生 器 0 1 0 485 0 0 0 0 部 件 C发 生 器 0 1 0 483 0 0 0 0暂 存 区 1 0 0 577657 1448 1448 11 48208 0 0 0 部 件 A检 验 器 1 0 504645 480 479 30 32605 14258 79 11990 03 397 4336输 送 机 1 1 218773 1383 1382 25 39797 0 0 6630 188 回 收 器 1 0 64 0 0 0 0 0暂 存 区 2 6 0 924359 1382 1376 19 1057 0 0 0 运 输 机 1 0 402523 1376 1375 8 429163 7637 871 0 0货 架 1 452 222 6841 452 0 0 0 28800 0 分 配 器 0 0 0 0 0 0 28800 0操 作 员 2 0 0 099364 906 906 3 154627 22280 31 0 0 操 作 员 1 0 0 223586 1989 1989 3 237386 13467 88 0 0货 架 2 458 224 4712 458 0 0 0 28800 0 货 架 3 465 232 285 465 0 0 0 28800 0操 作 员 3 0 0 138465 1382 1382 2 885038 9014 798 0 0 部 件 B检 验 器 0 0 422404 485 485 25 03512 16657 97 9700 899 1043部 件 C检 验 器 0 0 52109 483 483 31 06621 13795 02 12075 507 0051 Flexsim Standard Report 通过表 4 1 可以看出 部件 A 检验器空闲时间为 14259s 空闲率 50 阻塞时间 397s 部件 B 检验器空闲时间为 16658s 空闲率 58 阻塞时间 899s 部件 C 检验器空闲时间为 13795s 空闲率 48 阻塞时间 507s 输送机阻塞时间 6630 占比 23 运输机空闲时间 7638 占比 27 操作员 1 空闲时间 13468s 占比 47 操作员 2 空闲时间 22280s 占比 77 操作员 3 空闲时间 9015s 占比 31 3 个检验器基本上都有一半的空闲时间 这是受到上游部件的生产率的影 响 要提高利用率 就要加大上游部件的生产效率 输送机阻塞时间占了 23 而操作员 1 和 2 空闲时间太多 说明在流程中资源没有合理的配置 2 组装系统分析 组装系统仿真运行 8 小时后运行图如图 4 2 所示 天津理工大学管理学院 flexsim 应用设计课程设计 12 图 4 2 组装系统运行图 组装系统运行 8 小时后建立其全局标准报告如表 4 2 所示 表 4 2 组装系统统计标准报告表 天津理工大学管理学院 flexsim 应用设计课程设计 13 Time 28800 Object 当 前 数 量 平 均 数 量 输 入 量 输 出 量 平 均 停 留时 间 空 闲 时 间 处 理 时 间 阻 塞 时 间 Source1 355 180 201 0 245 6235 971 0 0 28800 Source2 355 180 5703 0 245 6242 286 0 0 28800 Source3 355 180 5269 0 245 6248 663 0 0 28800 Queue4 50 47 15609 245 195 6005 972 0 0 0 Queue5 50 47 16492 245 195 6009 472 0 0 0 Queue6 50 47 17384 245 195 6013 007 0 0 0 Combiner7 3 1 000748 585 194 138 3806 1833 986 23381 79 0 Processor8 0 0 202784 194 194 30 22980 5820 0 Conveyor9 0 0 122542 185 185 19 02342 0 0 0 Sink10 1 0 9 0 0 0 0 0 Queue11 0 0 021897 185 185 3 40012 0 0 0 Combiner12 1 1 371 370 77 70216 0 3700 0 Source13 0 1 0 186 154 5688 0 0 28800 Queue14 1 1 506139 185 184 235 3327 0 0 0 Sink15 1 0 184 0 0 0 0 0 Operator16 0 0 096936 585 585 4 755381 23381 79 0 0 Operator18 0 0 020966 185 185 3 255146 26528 47 0 0 Operator19 0 0 023804 185 185 3 696679 27487 09 0 0 Flexsim Standard Report 通过表 4 2 可以看出 操作员 1 2 和 3 平均闲置率达到了 90 基本上处于空闲状态 检验器空闲时 间也过大 而在组装器之前系统处于阻塞状态 所以系统瓶颈所在为组装环节 五 仿真优化步骤 1 检验系统优化 由于操作员 1 和 2 的闲置率过高 而处理器闲置率也过高 所以要提高处 理器利用率 就只能提高上游部件的出产效率 而针对本环节而言 优化可 以从以下两个方面进行 1 优化方案一 操作员 1 和 2 平均闲置率达到 62 操作员 3 闲置率 为 31 所以去掉操作员 3 其工作由操作员 1 和 2 分配完成 2 优化方案二 去掉操作员 2 后在进行仿真优化 2 组装系统优化 由于一台组装器工作效率不高 所以增加一台组装器 操作员空闲时间太 多 所以选择去掉操作员 3 并取消暂存区 4 由操作员 2 搬运包装前后的产品 天津理工大学管理学院 flexsim 应用设计课程设计 14 六 仿真优化结果分析及对比 1 检验系统优化分析 1 检验系统使用第一种优化方法后的标准报告如表 6 1 所示 表 6 1 优化方案一标准报告表 Time 28800 Object 当 前 数 量 平 均 数 量 输 入 量 输 出 量 平 均 停 留时 间 空 闲 时 间 处 理 时 间 阻 塞 时 间 Source114 0 1 0 477 0 0 0 0Source115 0 1 0 526 0 0 0 0 Queue117 53 639525 1484 147970 57692 0 0 0Processor118 10 620827 477 47637 5289210910 37 119251024 853 Processor119 10 620743 521 52034 35885 10916 10417 4 2570 35Processor120 10 630632 481 48037 83299 10636 412003 761006 467 Sink121 1 0 69 0 0 0 0 0Conveyor122 11 228548 1407 140625 15322 0 04879 938 Queue123 2 0 39778 1406 14048 136607 0 0 0Rack124 451223 1019 451 0 0 0 28800 0 Rack125 499250 9606 499 0 0 0 28800 0Rack126 453 223 922 453 0 0 0 28800 0 Operator127 00 255394 2106 21063 4921163303 179 0 0DefaultNavigator 0 0 0 0 0 0 28800 0 Operator129 00 271169 2255 22553 4628592299 394 0 0Dispatcher130 0 0 0 0 0 0 28800 0 Transporter131 10 378129 1404 14037 7592119117 834 0 0Source133 0 1 0 481 0 0 0 0 Flexsim Standard Report 2 检验系统使用第二种优化方法后的标准报告如表 6 2 所示 表 6 2 优化方案二标准报告表 Time 28800 Object 当 前 数 量 平 均 数 量 输 入 量 输 出 量 平 均 停 留时 间 空 闲 时 间 处 理 时 间 阻 塞 时 间 Source114 0 1 0 481 0 0 0 0Source115 0 1 0 500 0 0 0 0 Queue117 39 758075 1462 1459192 4874 0 0 0Processor118 00 629521 480 48037 7215310693 67 12000 842 115 Processor119 00 641472 498 49837 09538 10326 5 99602701 299Processor120 10 609535 481 48036 5652711243 3112005 36560 8406 Sink121 1 0 74 0 0 0 0 0Conveyor122 11 122372 1383 138223 37631 0 02675 076 Queue123 10 333164 1382 13816 942047 0 0 0Rack124 452225 1504 452 0 0 0 28800 0 Rack125 466243 7676 466 0 0 0 28800 0Rack126 462229 6497 462 0 0 0 28800 0 Operator127 10 369366 2917 29163 6478821870 464 0 0DefaultNavigator 0 0 0 0 0 0 28800 0 Operator129 00 161059 1382 13823 3553687685 389 0 0Dispatcher130 0 0 0 0 0 0 28800 0 Transporter131 10 369612 1381 13807 713482 9741 64 0 0Source133 0 1 0 481 0 0 0 0 Flexsim Standard Report 3 优化前后对比 天津理工大学管理学院 flexsim 应用设计课程设计 15 把优化前与优化后的数据进行归纳对比如图 6 1 和 6 2 所示 1 检 验 器 2 3 输 送 机 运 输 机 1 操 作 员 2 3 0 5000 10000 15000 20000 25000 优 化 前 空 闲 时 间 第 一 种 优 化 空 闲 时 间 第 二 种 优 化 空 闲 时 间 图 6 1 优化前后空闲时间对比图 1 检 验 器 2 3 输 送 机 运 输 机 1 操 作 员 2 3 0 2000 4000 6000 8000 优 化 前 阻 塞 时 间 第 一 种 优 化 阻 塞 时 间 第 二 种 优 化 阻 塞 时 间 图 6 2 优化前后阻塞时间对比图 优化前后货架的输入量如图 6 3 所示 1 货 架 2 3 440 460 480 500 优 化 前 优 化 方 案 一 优 化 方 案 二 天津理工大学管理学院 flexsim 应用设计课程设计 16 图 6 3 优化前后货架输入量图 在两种优化结果中 平均入库量基本不变的情况下 第一种优化去掉操作 员 3 后 在不影响系统运行的情况下增加操作员 1 和 2 的工作量 有效的降 低了人力资源成本 第二种优化去掉一个操作员 2 后 系统的平均阻塞时间有 所降低 但操作员 1 的工作压力明显大于操作员 3 所以综合考虑 应选择优 化方案一 2 组装系统优化分析 1 组装系统优化后标准报告如表 6 3 所示 表 6 3 优化后标准报告表 Time 28800 Object 当 前 数 量 平 均 数 量 输 入 量 输 出 量 平 均 停 留时 间 空 闲 时 间 处 理 时 间 阻 塞 时 间 Source1 17396 44767 0 4273641 226 0 0 28800 Source2 17396 44281 0 4273648 864 0 0 28800 Source3 173 96 4304 0 4273655 891 0 0 28800 Queue4 5045 29884 427 3773211 588 0 0 0 Queue5 5045 32194 427 3773214 581 0 0 0 Queue6 5045 34242 427 3773217 276 0 0 0 Combiner7 30 970571 567 188138 79432644 62322603 67 55 7969 Processor8 00 391207 375 375 30 17550 11250 0 Conveyor9 00 322802 358 35825 96232 0 0675 7543 Sink10 1 0 17 0 0 0 0 0 Combiner12 1 1 716 71540 24663 07140 667 0 Source13 0 1 0 35880 38084 0 0 28800 Queue14 11 411696 357 356114 1258 0 0 0 Sink15 1 0 356 0 0 0 0 0 Operator16 00 199288 1131 11315 06700317644 36 0 0 Operator18 00 122983 715 7154 95361820576 98 0 0 Combiner1992 30 968371 564 187139 55952610 31722512 8222 71462 Flexsim Standard Report 2 优化前后对比 对优化前后的数据归纳整理后如图 6 4 和 6 5 所示 天津理工大学管理学院 flexsim 应用设计课程设计 17 1 组 装 器 2 检 验 器 1 操 作 员 2 3 0 10000 20000 30000 空 闲 时 间 优 化 前 空 闲 时 间 优 化 后 图 6 4 优化前后空闲时间对比图 出 库 量 0 100 200 300 400 优 化 前 优 化 后 图 6 5 优化前后出库量对比图 在对组装系统优化后 检验器和操作员的空闲率大大降低 通过图 6 5 可 以看出系统的工作效率几乎增加了一倍 3 优化结果总结 针对以上的仿真模拟 对检验系统的优化过程是裁剪人员 原系统 3 个人 的工作 2 个人完全可以完成 所以裁剪掉一名工作人员 充分利用 2 名工作人 员的工作效率 而对组装系统的优化则增加一台组装机 但即使是增加了一台 组装机参与工作 后面的流程也工作效率不高 所以同时对于 4 号暂存区可以 拆出 配备的工作人员也同时裁掉 最后优化的结果是在同样的时间里出库量 增加了一倍左右 天津理工大学管理学院 flexsim 应用设计课程设计 18 天津理工大学管理学院 flexsim 应用设计课程设计 19 参考文献 1 秦天保主编 实用系统仿真建模与分析 清华大学出版社 2013 2 高彩芝 基于 Flexsim 的生产物流系统仿真优化设计 J 天津大学 2010 3 石晓辉 基于 Flexsim 的生产流程建模与仿真研究 J 安徽理工大学 2009 4 戴晨 基于 Flexsim 的生产物流系统仿真 J 物流工程与管理 2014 5 曹玉华 彭鸿广 马杭育 基于 Flexsim 仿真技术在生产线上应用研究 J 浙 江科技学院学报 2009 6 何智春 基于 Flexsim 的机加工车间设施布置建模与仿真 D 武汉理工大学 2009