基于Flexsim的混合流水生产线的仿真研究

基于Flexsim的混合流水线系统仿真与优化*孟哲，王红军【摘要】摘要：对某企业的一条混流生产线进行了研究，分析了其车间混流生产线加工的特点和现状。

应用工业工程方法和物流系统建模与仿真技术，在建立车间加工流程图的基础上，利用Flexsim仿真软件建立车间系统加工流程模型，并进行生产线加工流程仿真。

在多次优化仿真运行的基础上，通过对仿真数据输出结果的分析，得出生产线“瓶颈”所在的工位。

通过分析其生产特点，提出针对性的改善方案，通过对不同改善方案的实际仿真运行，对比仿真输出结果，最后验证得出改善方案二的可行性。

【期刊名称】组合机床与自动化加工技术【年(卷),期】2015(000)001【总页数】4【关键词】Flexsim；混流生产线；系统仿真；方案优化0 引言在混合流水生产线中，多对象生产是其基本生产形式。

其特点是：在相同的加工时间内，生产方式按照预先排定好的混合生产方式组织生产，多种类型的产品在车间流水线上混合同时生产，即把不同类型的产品按预先设定好的比例和生产顺序编制成组，生产设备根据成组工艺的原理编排成组，产品按编制的组形式，在流水线上进行生产。

生产线仿真是对生产线及其生产过程进行模拟，在虚拟的环境中反应出生产制造的全过程，从而有效的确定生产瓶颈位置，有针对性地进行改善，解决流水线生产能力不平衡及效率低等问题［1-3］。

Flexsim是一个集系统仿真、模型设计、制作与分析的三维生产系统仿真软件，可以帮助企业生产者建立生产线的三维虚拟生产环境，分析设备的空闲时间、工作时间、产品在设备的等待时间、产品的平均停留时间、输入和输出产品数等目标。

基于生产系统建模及工业工程的方法，以某企业的一条混合生产线为例，对该混流生产线进行了建模与仿真，分析其生产瓶颈工位，并提出相应的改善方案，并对改善方案的可行性进行验证。

1 Flexsim仿真软件Flexsim是由美国的Flexsim Software Production公司开发的，是一个基于Windows的，面向对象的仿真环境，是一款商业化的三维物流仿真软件，它是迄今为止世界上唯一的一个在图形建模环境中集成了C++IDE和编译器的仿真软件［4］。

基于Flexsim 软件的生产线仿真优化现代企业生产中，很多经营者只是盲目投入生产线，通过扩大规模的方式来提高生产能力，而往往忽略了生产线的平衡问题，没有尽力发掘现有生产线的潜力。

在这种情况下，运用计算机软件对生产线进行统一的建模仿真分析，合理地调整生产线平衡，可以使生产线的利用率更高。

1 Flexsim 简介Flexsim 是一款离散事件商业化系统仿真软件。

Flexsim 可以用来对根据特定事件发生的结果在离散时间点改变系统状态的系统进行建模，建模快捷简单且仿真分析能力强大，可以解决服务、制造、物流等方面的问题，也可以按照操作人员的不同需求进行仿真分析。

Flexsim 具有的特点是，在仿真过程物堆积情况、操作人员的工作状态等，而且能够统计出完整的工作状态报告。

同时Flexsim 的结果可以在其他软件上使用，并且可以从Excel 表读取和输出资料，还可以从生产线上读取现时资料作为分析功能。

Flexsim 也允许用户建立自己的模拟对象来满足用户自己各种不同的实际要求。

2 Flexsim 仿真模型的建立Flexsim 应用深层开发对象，这些对象代表着一定的活动和排序过程。

要想利用模板里的某个对象，只需要用鼠标把该对象从库里拖出来放在模型视窗即可。

每一个对象都有一个坐标（x，y，z）、速度（x，y，z），旋转以及一个动态行为（时间）。

对象可以创建、删除，而且可以彼此嵌套移动，既有自己的功能，同时又能继承来自其他对象的功能。

这些对象的参数可以把任何制造业、物料处理和业务流程的主要特征快速简单地描述出来。

基于Flexsim 的生产线优化步骤一般如图1 所示。

其中具体步骤如下:（1）调研系统，完成系统结构、系统流程和系统相关参数的采集；（2）建立生产线物流模型，确定系统布局图表，即描述对系统仿真目的有关的实体和实体之间的联系；（3）建立仿真模型，在物理模型的基础上，建立计算机可识别的模型，并输入相关参数；（4）运行仿真模型，需要确定终止仿真的时间；（5）分析仿真结果，采用统计学方法，对仿真结果的可信度和精度进行分析，并通过延长时间和增加次数来提高结果准确度；（6）模型优化，根据输出的仿真结果，对系统方案进行优化。

《物流系统建模与仿真》结课报告实验名称：基于Flexsim的仿真实验报告专业名称：物流管理实验报告 (2)一、实验名称 (3)二、实验要求 (3)三、实验目的 (3)四、实验设备 (3)六、实验步骤 (4)1 概念模型 (4)2 建立Flexsim模型 (4)3 优化实验： (19)七、实验体会 (20)实验报告一、实验名称物流仿真实验二、实验要求⑴根据模型描述和模型数据对配送中心进行建模；⑵分析仿真实验结果，进行利润分析，找出利润最大化的策略。

三、实验目的1、掌握仿真软件Flexsim的操作和应用，熟悉通过软件进行物流仿真建模。

2、记录Flexsim软件仿真模拟的过程，得出仿真的结果。

3、总结Flexsim仿真软件学习过程中的感受和收获。

四、实验设备（1）硬件及其网络环境笔记本电脑、局域网或广域网。

（2）软件及其运行环境Flexsim，Windows 7。

五、实验对象本次实验基于对某生产供应链的实际情况，为解决其中一些不好的运营状况，对厂商的产品生产、供应、配送过程的一些数据进行思考讨论，得出一些更合理的运营数据，为验证我们所设想的运营数据在实际的运营中是否合理，我们创建了这些厂商的运营仿真模型，并为模型设置我们小组思考讨论所得的参数。

六、实验步骤1 概念模型2 建立Flexsim 模型第一步：在模型中加入实体从模型中拖入3个发生器、6个处理器、3个货架、3个暂存区和1个接收器到操作区，如图：第二步：连接端口根据配送流程，对模型进行适宜的连接，所有端口连接均用A连接，如图：第三步：发生器的参数设置为使发生器产生实体不影响后面处理器的生产，尽可能的将时间间隔设置尽可能的小，并对三个发生器做出同样的设定。

打开发生器参数设置窗口，将时间到达间隔设置为常数1，同时为对三个实体进行区别，进行设置产品颜色，点击触发器，打开离开触发的下拉菜单，点击设置临时实体类型，设置不同实体类型，颜色自然发生变化。

并对另外两个发生器进行同样的设置，如图：第四步：处理器（供应商）参数设置根据预先设计好的数据对其进行设置，为了描述的需要，将三个处理器看作供应商一、供应商二、供应商三。

Flexsinm实验报告实验目的通过此实验掌握Flexsim 软件的基本用法，了解系统仿真的基本原理，运用Flexsim 进行模型的建立和仿真分析，通过实际建立仿真模型深刻认识仿真的基本概念。

在学会运用Flexsim 进行几个模型的建立和仿真的基础之上进行自主分析，完成一定的探究过程，更好地将Flexsim 软件和现实紧密联系起来，以此为基础将更好地在物流中心的设计与运作方面进行统筹计划。

其中包括： ✓ 掌握离散系统仿真的基本原理。

✓ 掌握Flexsim 软件的基本操作和常用实体的参数设置等。

✓ 掌握分析流程，建立模型的方法。

✓ 掌握模型运行的基本统计分析方法。

✓ 统计对象的选择和模型运行过程中被选择对象统计数据的输出和分析。

✓ 通过实际建立仿真模型认识仿真的基本概念、感受仿真的情境。

✓ 通过实际建立仿真模型认识仿真的基本概念、感受仿真的情境。

1、 实验内容本次实验中，我们利用flexsim4.0软件平台，来仿真一个流水加工生产线系统，不考虑其流程间的工件运输，对其各道工序流程进行建模。

建立一个如下描述的流水加工生产线系统：两种工件L_a 、L_b ，分别以正态分布(10,2)和均匀分布(20，10)min 的时间间隔进入系统，首先进入队列Q_in由操作工人进行检验，每件检验用时2min 。

不合格的废弃，离开系统，合格的送往后续加工工序，合格率为95%；L_a 送往机器M1加工，如需等待，则在Q_m1队列中等待；L_b 送往机器M2加工，如需等待，则在Q_m2队列中等待；L_a 在机器M1上加工时间为均匀分布(5,1)min ，加工后的工件为L_a2；L_b 在机器M2上的加工时间为正态分布(8,1)min ，加工后的工件叫做L_b2；一个L_a2和一个L_b2在机器Massm 上装配成L_product ，需时为正态分布(5,1)min ，然后离开系统。

如装配机器忙则L_a2在队列Q_out1中等待；L_b2在队列Q_out2中等待；并且让该系统运行一个月，直到流水线中的某个生产资料暂存区达到了其最大容量，则系统停滞加工。

实验一 流水作业线的仿真1. 实验目的熟悉Flexsim 建模步骤；学习逻辑系统的建模方法；学习查看Flexsim 的仿真结果。

通过实际建立仿真模型深刻认识仿真的基本概念。

2. 实验内容有如下一个流水加工生产线，不考虑其流程间的工件运输，对其各道工序流程进行建模。

该加工系统的流程与相关参数如下：1． 两种工件L_a 、L_b ，分别以正态分布(10,2)和均匀分布(20，10)min 的时间间隔进入系统，首先进入队列Q_in2． 由操作工人进行检验，每件检验用时2min 。

不合格的废弃，离开系统，合格的送往后续加工工序，合格率为95%；3． L_a 送往机器M1加工，如需等待，则在Q_m1队列中等待；L_b 送往机器M2加工，如需等待，则在Q_m2队列中等待；4． L_a 在机器M1上加工时间为均匀分布(5,1)min ，加工后的工件为L_a2；L_b 在机器M2上的加工时间为正态分布(8,1)min ，加工后的工件叫做L_b2；5． 一个L_a2和一个L_b2在机器Massm 上装配成L_product ，需时为正态分布(5,1)min ，然后离开系统。

6． 如装配机器忙则L_a2在队列Q_out1中等待；L_b2在队列Q_out2中等待； 建立上述流水作业线仿真模型。

连续仿真一个月的系统运行情况。

3. 实验步骤（1）打开Flexsim 3.0，新建一个Model ；（2）拖动Library 界面上的各种实体单元到Orthographic 界面上，按照图1.1所示布置；（3）定义系统各实体间的流程逻辑；M2 M1 Q_out2 Massm（4）定义系统和各种实体的参数；（5）设定运行时间，调节时间比例；（6）编译；（7）运行模型；（7）查看仿真结果，分析设备利用情况；（8）改变这个加工系统的加工能力配置（改变机器数量、或者更换不同生产能力的机器等），查看结果变化情况。

4.思考题（1）什么单元的哪些参数可以有效反映系统生产能力平衡状况？（2）根据模型运行结果对系统进行调整，比较调整前后的运行结果。

供应链实验报告一、实验目的本实验围绕生产物流实验系统展开，进行制造系统的建模、仿真分析与设计优化研究实践。

重点研究运用仿真软件Flexsim，对生产物流实验系统的生产运行过程进行建模、仿真和分析，并进行系统改造的方案论证。

二、实验内容及要求对照实验系统，参考有关系统资料及参考案例，在对系统的基本布局、工作特点、工作流程、及实验生产设备等进行详细研究的基础上，运用Flexsim工具进行建模，并对其生产过程进行仿真。

通过仿真分析了解有关生产实验系统方案是否满足预期运行目标的需要，并且针对仿真生产过程中所表现出来的缺陷与瓶颈问题，提出改进方案。

最终完成对于该生产系统的整体产能及物流运作分析，为系统改造决策提供参考依据。

三、实验内容与步骤1. 生产制造系统建模与仿真基础知识研究结合有关实验系统的生产运作原型，深入研究制造系统的运作控制，及其系统建模与仿真相关知识；熟悉掌握Flexsim建模仿真工具及其安装运行环境，为具体的实验与分析应用做好前期的理论与技术知识准备。

2. 系统总体了解结合所给的实验系统资料及建模仿真设计型实验参考案例，了解本实验系统的物流过程、实验加工与物料处理过程运行控制规则，及具体实验流程等相关方面。

在此基础上拟定自己的不同于所给参考案例的实验方案，为进一步的建模与仿真分析做准备。

3. 系统建模及初步的仿真运行调试对系统的各个部分进行Flexsim建模，对各个相应的系统仿真模块进行设计，完成细节上的充分考虑，通过初步调试，验证并确定最终的系统仿真模型。

4. 系统仿真与分析针对实验所期望解决的问题，分析仿真数据结果；根据结果对模型进行必要的参数设置与调整；比较不同参数设置下的仿真数据结果，得出分析结论或理想的系统设计方案。

四、实验记录与数据处理要求记录基本操作步骤以及所得仿真分析数据。

分析模型参数设置及仿真结果数据，得出分析结论或理想的系统设计方案。

五、思考题1．若考虑AGV小车在装运物料a2的途中同时装运物料c到达总装线4，则相应的小车运行速度如何设置比较合适？在给定的Flexsim模型上，加入5个网络结点，分别位于物料a2的队列K1，物料c货架K2，2台组装机K3K4和一个总结点K5，K5连接K3K4，并形成以K1-K2-K5-K1这样的循环单向路径，以达到AGV小车从K1处取得物料a2，再到K2取得物料c，最后到K5分配物料a2和c到相应的组装机K3K4，最后再通过K5返回到K1，以此循环下去。

Flexsinm实验报告实验目的通过此实验掌握Flexsim 软件的基本用法，了解系统仿真的基本原理，运用Flexsim 进行模型的建立和仿真分析，通过实际建立仿真模型深刻认识仿真的基本概念。

在学会运用Flexsim 进行几个模型的建立和仿真的基础之上进行自主分析，完成一定的探究过程，更好地将Flexsim 软件和现实紧密联系起来，以此为基础将更好地在物流中心的设计与运作方面进行统筹计划。

其中包括：✓ 掌握离散系统仿真的基本原理。

✓ 掌握Flexsim 软件的基本操作和常用实体的参数设置等。

✓ 掌握分析流程，建立模型的方法。

✓ 掌握模型运行的基本统计分析方法。

✓ 统计对象的选择和模型运行过程中被选择对象统计数据的输出和分析。

✓ 通过实际建立仿真模型认识仿真的基本概念、感受仿真的情境。

✓ 通过实际建立仿真模型认识仿真的基本概念、感受仿真的情境。

1、 实验内容本次实验中，我们利用flexsim4.0软件平台，来仿真一个流水加工生产线系统，不考虑其流程间的工件运输，对其各道工序流程进行建模。

建立一个如下描述的流水加工生产线系统：M2 M1 Q_out2 Massm两种工件L_a、L_b，分别以正态分布(10,2)和均匀分布(20，10)min的时间间隔进入系统，首先进入队列Q_in由操作工人进行检验，每件检验用时2min。

不合格的废弃，离开系统，合格的送往后续加工工序，合格率为95%；L_a送往机器M1加工，如需等待，则在Q_m1队列中等待；L_b送往机器M2加工，如需等待，则在Q_m2队列中等待；L_a在机器M1上加工时间为均匀分布(5,1)min，加工后的工件为L_a2；L_b 在机器M2上的加工时间为正态分布(8,1)min，加工后的工件叫做L_b2；一个L_a2和一个L_b2在机器Massm上装配成L_product，需时为正态分布(5,1)min，然后离开系统。

如装配机器忙则L_a2在队列Q_out1中等待；L_b2在队列Q_out2中等待；并且让该系统运行一个月，直到流水线中的某个生产资料暂存区达到了其最大容量，则系统停滞加工。

基于Flexsim的生产流程建模与仿真研究的开题报告一、研究背景及研究意义随着制造业的快速发展，生产流程的优化越来越受到企业重视，构建高效、均衡的生产流程是提高企业运营效率、提升产品质量的重要手段。

而生产流程建模与仿真技术可以通过对生产流程的模拟和分析，帮助企业识别潜在问题，优化生产流程，提高生产效率和产品质量。

基于Flexsim的生产流程建模与仿真技术具有较高的实用性和灵活性，能够应用于不同规模和类型的制造企业，有助于解决生产线瓶颈、减少生产浪费、增加生产线的灵活性和响应性，提高工厂生产效率，降低生产成本，对于推动制造业的转型升级、提高企业竞争力，具有重要的研究价值和实践应用价值。

二、研究内容本次研究的主要内容包括以下几个方面：1. 生产流程建模利用Flexsim软件，建立生产流程的三维模型，包括流程图、工艺流程、批次生产流程等，模拟不同的生产环节，确定加工工艺、设备布置、人员配置等生产要素，为后续的仿真分析做好准备。

2. 生产流程仿真在建立的生产流程模型上，进行生产仿真，根据具体的仿真需求，包括产能分析、瓶颈分析、生产过程优化和方案比较等，通过对生产数据、流程数据等的采集和分析，进行生产调整和优化，找到最优解决方案。

3. 仿真实验设计根据实际的生产需求和仿真分析结果，设计不同的仿真实验，包括生产计划、质量控制、工艺改进等环节，验证仿真结果的准确性和有效性。

4. 仿真结果分析对仿真实验结果进行统计分析和比较，得出生产流程优化方案，提出具体的改进措施，为企业实际生产提供决策支持。

三、研究方法本次研究将采用实验研究和案例分析相结合的方法，通过构建生产流程模型和进行仿真实验，研究生产过程的优化和方案比较，以取得研究目的。

四、研究进展目前，已经对研究方案做了详细的分析和设计。

下一步将根据研究计划，在Flexsim软件平台上建立生产流程模型，采集生产数据，进行仿真分析，试图找到最优解决方案。

五、总结本次研究旨在探索基于Flexsim的生产流程建模与仿真技术对于制造企业提高生产效率和产品质量的重要作用，为企业在实际生产中应用该技术提供决策支持。

Flexsim仿真实验报告集美大学实验课程: Flexsim仿真实验姓名: 阮达毅学号: 2007956028 班级: 物流0791班学院: 航海学院报告成绩:实验项目1 混合流水线系统仿真与分析1建立概念模型1.1概念定义多对象流水线生产有良种基本形式。

一种是可变流水线，其特点是:在计划期内，按照一定的间隔期，成批轮番生产多种产品;在间隔期内，只生产一种产品，在完成规定的批量后，转生产另一种产品。

另一种是混合流水线，其特点是:在同一时间内，流水线上混合生产多种产品，按固定的混合产品组组织生产，即将不同的产品按固定的比例和生产顺序编成产品组。

一个组一个组地在流水线上进行生产。

1.2模型描述一个工厂有5个不同的车间(普通车间，钻床车间，铣床车间，磨床车间，检测车间)，加工3种类型产品。

每种产品都要按工艺顺序在5个不同的车间完成5道工序。

假定在保持车间逐日连续工作的条件下，仿真在多对象平准化中生产采用不同投产顺序来生产给定数量的3种产品。

通过改变投产顺序使产量、品种、工时和负荷趋于均衡，来减少时间损失。

如果一项作业在特定时间到达车间，发现该组机器全都忙着，该作业就在该组机器处排入一个FIFO规则的队列的暂存区，如果有前一天没有完成的任务，第二天继续加工。

1.3系统数据普通车间钻床车间铣床车间磨床车间检测车间机器数量 3 3 2 3 1普通机床钻床铣床磨床检测产品1 5 5 4 4 6产品2 4 4 3 4 3产品3 4 5 3 4 1总数(个) 每批量(个) 时间间隔(min)产品1 1000 10 3产品2 500 5 3产品3 200 2 3 1.4概念模型毛坯普通机床钻床铣床成品检测磨床2建立Flexsim模型第1步:在模型中生成所有实体:从左边实体库中依次拖拽出所有实体(一个Source,5个Queue,12个Processor,一个Conveyor,一个Sink)放在右边模型视图中，调整至适当的位置第2步:修改名称:双击左边暂存区，弹出实体属性的对话框，在名称栏里修改成相应名称第3步:连接端口:第4步:给Source指定临时实体流到达参数:第5步:给暂存区GeneralQueue设定参数第6步:给普通车间处理器组设定参数第7步:给钻床车间处理器组设定参数:第8步:给铣床车间处理器组设定参数:第9步:给磨床车间处理器组设定参数:第10步:给测试车间处理器组设定参数:第11步:设置模型停止时间:2系统分析与改进:1.改变123种类产品的投产顺序，输出相应的仿真报告，: (1).生产顺序:先生产1类型产品，再生产2类产，再生产3类产品 (2).生产顺序:先生产1类产品，再生产3类产品，再生产2类产品 (3).生产顺序:先生产2类产品，再生产1类产品，再生产3类产品 (4).生产顺序:先生产2类产品，再生产3类产品，再生产1类产品 (5).生产顺序:先生产3类产品，再生产1类产品，再生产2产品 (6).生产顺序:先生产3类产品，再生产2类产品，再生产1类产品仿真时间3000分钟因为第四种投产方案(4).生产顺序:先生产2类产品，再生产3类产品，再生产1类产品的MEAN值最大所以第四种投产方案最优2.为系统添加一个Processor添加了Processor后，产品数量MEAN植增大，改善了原来的模型。

Sheji yu Fenxi!设计与分析基于F l exsi，的生产线仿真及优化黄云笑（宁波福尔达智能科技有限公司，浙江宁波315300）摘要:介绍了计算机仿真技术的概念及作用，并以电子式定时器产品装配线为例，从生产系统可视化角度出发，运用工业工程思想对生产线优化问题进行研究，建立生产工艺流程程序得出基础信息，利用可视化仿真软件建立模型，对生产线运行状况进行模拟仿真，并计算机仿真技术生产业中的应用发展。

关键词:计机仿真技产线优化;工业工程1计算机仿真技术的概念及作用1.1仿真的概念仿真值和逻辑模型的基础上，模真实世的问题，并用计算机模仿找问题的的对可能实的问题，计算机仿真技术提有效的工问题以及和的计算机硬件和软件的和，计算机仿真软件计算和度研m,优化算，计算机仿真可以有定的组计算机仿真的优化算有模拟退火算和算。

1.2计算机仿真的作用的发，制造企业，生产线是一个大型的的系，对和的要求,就产管理者谨慎考虑每策问题并预每策所的结果情况下，如果仅仅是凭借以往老的验感觉来判，显然可能出现疏漏，往往需要付出高昂的代而计算机仿真技术则恰恰弥补足，从而为生产管理者的得力手策者可以电脑模拟现实的结果，得出设计的可行，从而做出合理的定。

计算机仿真技术对业缩短研m开发周期、保证安全约开支、提高质量面有可缺的作用。

利用仿真技术能够对企业生产系进行检验、判终做出科学合理的策。

而对业说，利用仿真技术计算机建立一个虚模型各，就可以避免进行物理验所需投入的大量资金，减少了设计研发成本关键的，对模型运行程及结果的验证，可以的可行，极降低决策的风险。

2基于Flexsim的电子式定时器生产线优化2.1Flexsim仿真系统Flexsim款事件仿真软件，它可以根据特定事件发生的结果，时间点改变状态，入/出变量的机以及状变化的定，使得仿真果科学可件有据入建模化的模型建虚现实显运行模型进行仿真试验、对结果进行优化、生3D 件能，建模境中集C++、IDE和编译器，并备与其他工件的接，款在生产物流各用的件2.2电子式定时器生产线仿真优化2.2.1工业工程思想介绍工业工程以企业产系统为研m对象，运用作业测定和研m技术，对产系的作作及设备运行状进行2找出程产的各并定改2以优化工作2产和有投入能优点2工业工程现业管理与运作工业工程的进行作业研m、时间测定，找出工序2据所得据理和产作业2产线各工序的作业时间可能2从而产线实现的及产出并的发现的2然改进及2业产2.2.27777电子式定时器产线程序及仿真优化作业可，装装装出装中间座及接、组装、内观检装上下7工位根据实作所得的据2可得出其装流程程序D，运用Hexsi,件建立模型，根据产基础信息设置其各模的及，建立定时器装配生产线模型，运行模型1h得各工物流量及利用2）。