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基于Flexsim的生产物流仿真建模与优化作者：张娟来源：《价值工程》2016年第24期摘要：应用Flexsim仿真技术分析了S公司的生产物流系统，新项目的投产对车间生产物流是一个新的挑战，通过对其生产物流进行定性与定量研究，评估了目前车间的生产物流现状。
通过仿真方法对生产物流进行模拟，可以更加直观地描述生产物流的现状，通过流程分析、布局优化对S公司车间的生产物流进行了改善，并取得了显著成效。
Abstract： In this article， Flexsim simulation technology is used to analyze the S company production logistics system. The new project put into production on the workshop makes it a new challenge for production logistics. Through the qualitative and quantitative study of the production logistics， assess the present situation of the current workshop production logistics. Through the simulation method for simulating production logistics， it can be more intuitive to describe the current situation of production logistics. Through process analysis， layout optimization to improve the S company workshop production logistics， it has obtained remarkable achievement.关键词：生产物流；Flexsim；仿真优化Key words： production logistics；Flexsim；simulating optimization中图分类号：TH181 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）24-0278-040 引言生产物流通常是指：当原材料或外部加工件等投入生产之后，通过下料、发料、输送到各个加工工位和存储处，作为在制品，从某一个生产单元流入另外一个生产单元，根据规定的生产工艺来加工并储存，使用特定的运输工具从某一个生产点加工后又流转到另一个生产点，可以看作不间断连续的生产物料的流转过程。
基于Flexsim的某汽车装配车间物流建模与仿真的研究的开题报告一、选题背景汽车装配车间是整个汽车制造流程的重要环节之一，其物流系统的合理性和高效性直接影响到汽车制造的质量和生产效率。
目前，许多汽车厂家已经开始使用仿真技术来优化其物流流程，以达到生产的高效和成本的降低。
Flexsim是一种高度可定制的仿真软件，可广泛应用于各种工业领域。
通过基于Flexsim的物流建模与仿真技术，可以对汽车装配车间的物流系统进行模拟，实现对生产过程的优化和改进。
因此，本文旨在通过基于Flexsim的某汽车装配车间物流建模与仿真，研究和分析其工作流程和瓶颈，进而探索优化物流系统的方法，提高汽车制造的生产效率和质量。
二、研究内容和研究目标研究内容：1. 了解并分析某汽车装配车间的物流系统的工作流程，建立其模型并对其进行仿真。
2. 对模拟结果进行分析和比较，识别出物流系统中的瓶颈问题，并探索优化方案。
研究目标：1. 了解某汽车装配车间物流系统的工作流程及其现存问题，为改善物流系统提供基础。
2. 构建物流仿真模型，准确地反映物流系统的运行状况，找出瓶颈并提出优化方案。
3. 通过仿真结果的验证，证明优化方案的可行性和有效性。
三、研究方法和技术路线1. 研究方法（1）文献调研，了解汽车装配车间物流系统的运行流程及其现存问题。
（2）数据采集，搜集某汽车装配车间的实际数据，并对其进行整理和分析。
（3）建立物流仿真模型，使用Flexsim进行建模和仿真，并对仿真结果进行分析。
（4）提出优化方案，分析传统方法，探索新的优化方案，进行方案的可行性分析。
2. 技术路线（1）数据采集和整理：利用Excel等工具将某汽车装配车间的数据进行整理和分析。
（2）Flexsim建模：针对汽车装配车间的物流系统，进而建立Flexsim仿真模型，并进行详尽的设置和参数配置。
（3）仿真和优化方案：运用模型，模拟汽车装配车间的物流流程，分析模拟仿真的结果，制定优化方案并对其进行有效性验证。
柔性制造系统下的车间调度优化研究柔性制造系统（Flexible Manufacturing System, FMS）是一种灵活高效的工业制造系统，它在生产过程中可以根据不同的需求进行智能调整，使得产品制造更加快捷和高效。
在柔性制造系统中，车间调度优化作为一个非常重要的管理策略，可以使得生产更加有序、高效，降低生产成本、提高生产能力。
一、柔性制造系统概述柔性制造系统是一种集多功能、高度自动化的灵活制造技术于一体的生产方式。
它通过使用先进的机器人、计算机技术等高科技设备，在实现多种产品制造的同时，还可以根据生产需求灵活地进行生产计划调整和任务分配，并保障生产线的稳定性和高效性。
要想实现柔性制造系统的高效运转，确保生产效率和质量，必须进行适当的车间调度优化，以便保持工作进度和时间的均衡，保证生产过程的高效和流畅。
因此，在柔性制造系统下，车间调度优化成了一项十分关键的推动技术和管理措施。
二、车间调度优化的重要性车间调度优化的实现，可以使车间生产任务分配变得更加合理、高效。
它能够根据不同的生产计划去安排任务执行的顺序和时间，实现不同工序任务之间的衔接和配合，保证整个生产过程的顺利运作。
当然，在生产过程中可能会出现一些例外情况，如设备故障、物料缺货等，这些突发状况会对生产进度造成不良的影响。
而车间调度优化可以通过预先制定多种预案，以应对各种不同的情况，保障生产任务的按期交付和质量稳定。
此外，车间调度优化可以实现生产过程中的制度化管理，并强调各项任务的紧密配合，增强车间生产计划与执行过程的透明度，提高车间生产管理的科学性和规格化程度，从而促进生产效率的不断提高。
三、柔性制造系统下的车间调度优化实现方式在柔性制造系统下，车间调度优化可以采用多种方式来实现。
例如，可以运用智能算法、模型预测等技术手段去确定每一张订单的生产时间表，确保生产线上每个环节安排合理、协调，最大程度地提高人力、设备资源的利用率。
同时，柔性制造系统下的车间调度优化需要考虑数学统计、运筹学等多种科学方法，以及先进的计算机技术工具的支持。
柔性制造系统下的车间调度优化研究
摘要：柔性制造系统（Flexible Manufacturing System，FMS）是一
种高度自动化的生产系统，可以灵活高效地适应不同产品的制造需求。
而
车间调度作为FMS的重要组成部分，直接影响生产效率和生产成本。
本文
将探讨柔性制造系统下车间调度的优化方法，以提高生产效率和降低成本。
1.引言
2.柔性制造系统的车间调度
3.车间调度问题的研究方法
车间调度问题是一个复杂的优化问题，可以使用不同的方法进行研究
和解决。
常见的方法包括启发式算法、遗传算法、模拟退火算法等。
4.车间调度的目标和约束
车间调度的目标是尽量缩短生产时间，降低生产成本，并满足各项约
束条件，如工期、产能、工艺等。
5.车间调度优化的方法
（1）调度规则：通过建立一套合理的调度规则，根据任务的优先级、时效性等因素进行调度，从而降低生产线的等待时间和空闲时间。
（2）智能算法：利用启发式算法、遗传算法、模拟退火算法等智能
算法，通过对车间调度问题进行建模和求解，寻找最优的调度方案。
（3）机器学习方法：通过对历史数据的分析和学习，建立预测模型，预测生产任务的完成时间和产量，从而优化车间调度。
6.车间调度优化案例分析
以柔性制造系统车间为例，对其车间调度问题进行优化。
通过建立调度规则、应用智能算法和机器学习方法，得到优化的调度方案。
7.结论
通过对柔性制造系统下的车间调度优化研究，可以提高生产效率，降低生产成本，提高生产线的利用率和灵活性。
未来可以进一步研究和改进车间调度的优化方法，以适应不断变化的制造需求。
2017年第12期第39卷总第282期物流工程与管理LOGISTICS ENGINEERING AND MANAGEMENT经济与管理doi：10.3969/j.issn.1674 - 4993.2017.12.041基于F lexsim的生产线仿真优化□杨帆(上海大学管理学院，上海2〇〇444)【摘要】主要研究河北省石家庄市H制糖企业生产线的生产过程。
针对该生产线存在的人员分配不合理、机器利 用率低、生产量低等问题，运用Flexsim仿真技术对该制糖厂生产物流系统进行了分析与优化：首先，系统分析了该生产 线的贴标签生产流程；然后，运用Flexsim软件对每个模型分别进行仿真建模，找出了生产瓶颈，提出改进方案；最后，对 方案进行了综合分析与评价。
通过仿真方法对生产物流系统进行分析与优化，可以有效提高生产物流系统中机器的利 用率和单位生产量。
【关键词】制糖业；生产线;Flexsim;仿真;优化【中图分类号】TH49;TS24 【文献标识码】B【文章编号】1674-4993(2017)12-0125-03 Simulation and Optimization for Production Line Based on Flexsim□ YANG Fan(School of Management,Shanghai University,Shanghai200444,China)【Abstract】Studied the sugar refinery production line’s production process of the H sugar enterprise in Shijiazhuang in Hebei province.There have been found a number of problems in the production line such as the unreasonability of personnel allocation,the low utilization rate of machine,the low output,etc.In order to improve the productivity,used the simulation technologies of Flexsim known in industrial engineering to analyze and optimize the sugar refinery production logistics system.Firstly,by analyzing the production line^ tagging production process systematically,then,simulate these models so as to find out the bottlenecks of the production line by using the Flexsim software,presented some improved strategies and,finally,analyzed and evaluated these strategies comprehensively.The results indicate that the utilization rate of the machine and the unit yield in production logistics system may be improved to some extent.【Key words 】sugar industry;production line;Flexsim;simulation;optimization1引言进入21世纪以来，我国食品工业对食糖的需求越来越高，这给大大小小的制糖行业带来了发展的商机，如何提高企 业生产线的生产效率成为亟需解决的问题之一。
基于Petri网、Flexsim柔性制造调度仿真优化问题研究李任江;曹阳【摘要】汽车零部件的生产以及装配过程是一个典型的柔性制造过程，一辆车的四个组成部分在四个加工区域按其加工工艺进行加工，四种零部件的加工属于混流加工，制造过程中易出现冲突、死锁的现象。
利用Petri网和Flexsim软件分别对整个加工流程进行做出静态和动态仿真模型，找出系统中的瓶颈、冲突、死锁环节，并对所建模型进行优化调度，证明了Petri网、Flexsim建模的可行性与通用性。
【期刊名称】《制造业自动化》【年(卷),期】2015(000)011【总页数】5页(P68-72)【关键词】柔性制造;Petri网;Flexsim仿真;调度控制【作者】李任江;曹阳【作者单位】长春工业大学机电工程学院，长春 130012;长春工业大学机电工程学院，长春 130012【正文语种】中文【中图分类】TP2780 引言柔性制造系统是由统一的信息控制管理系统、物料运输及贮存系统和一系列数字控制加工设备组成，能适应加工对象变换的自动化机械制造系统。
其一般由三部分组成，多工位数控加工系统，自动化物料传输和存储系统，计算机信息控制管理系统。
加工一组或一个机械产品，只有5%的时间小号在机床加工上，另外95%的时间则是用在了仓库存储或者在设备之间的运输上。
合理地调整物料传输存储系统，可以很大程度上提高整个系统的效率。
柔性制造系统的调度可分为两部分：工件调度和资源分配[1]。
工件调度由工件的加工工艺所决定，资源的分配在很大程度上影响着效率。
在调度与控制问题的研究上，出现了启发式算法派遣规则、数学方法、人工智能、排队网络模型和控制理论方法等，但这些方法分析多是以稳态、独立性为前提。
但柔性制造系统是一个典型的离散动态事件系统，整个系统的运行是由事件驱动的，事件的发生具有随机性和离散性。
所以在系统中会有并行或冲突事件的发生，Petri网是一种可用图形表示的组合模型，具有直观、易懂和易用的优点，具有严谨的完善的数学理论支持。
收稿日期:2009-06-13;修回日期:2009-09-01
基金项目:国家863计划资助项目(2007AA04Z112);国家自然科学基金资助项目(50875046)作者简介:余晓光(1984-),男,江苏南京人,硕士研究生,研究方向为车间生产计划调度与仿真;严洪森,教授,博士生导师,研究方向为生产计划与调度、知识化制造、并行工程等。
基于Flexsim的车间调度优化余晓光,严洪森,殷乾坤(东南大学复杂工程系统测量与控制教育部重点实验室,江苏南京
210096;
东南大学自动化学院,江苏南京210096
)
摘 要:基于三维动画仿真软件Flexsim,文中对航空附件加工车间这种多品种、小批量生产的作业车间(Job-Shop)进行了调度优化研究。介绍了Flexsim连接数据库的技术与遗传算法求解生产调度的方法;在Flexsim中建立虚拟生产车间模型,并且在Flexsim虚拟车间模型内部嵌入C++数据库操纵程序,将仿真模型与生产管理数据库连接,使模型可以实时采集生产数据;最后通过实例说明Flexsim仿真与调度优化相结合的方法可以有效地提高航空附件加工车间的效益,证明了方法的有效性。关键词:Flexsim;遗传算法;作业车间调度;数据库连接中图分类号:TP391.9 文献标识码:A 文章编号:1673-629X(2010)03-0044-04
WorkshopsSchedulingOptimizationBasedonFlexsimSimulationYUXiao2guang,YANHong2sen,YINQian2kun(MinistryofEducationKeyLab.ofMeasurementandControlofCSE,SoutheastUniv.,
Nanjing210096,China;SchoolofAutomation,SoutheastUniv.,Nanjing210096,China)
Abstract:OnthebasisofFlexsimsimulation,thispaperstudiesaircraftaccessoryjob-shopschedulingoptimizationproblems,whichismulti-categoriesandsmallbatch.Firstofall,theFlexsimdatabaselinkmethodandgeneticalgorithminjob-shopschedulingareintro2duced.Andthen,thevirtualworkshopmodelisbuiltinFlexsimenvironment,andembeddedbydatabaseoperationC++programwhichcouldaccessproductionmanagementdatabase.Thevirtualworkshopcouldupdatedatafrommanufacturingdatabaseinrealtime.Intheend,thesimulationexampleconfirmsthemethodofFlexsimsimulationinconjunctionwithschedulingoptimizationcanimprovetheworkshop’sbenefit,andiseffective.Keywords:Flexsim;geneticalgorithm;job-shopscheduling;databaselink
0 引 言现代生产车间中为了适应多变的需求,逐渐形成了多品种、小批量的生产方式。在多品种、小批量的生产方式下选择合适的生产调度策略显得尤为重要[1]。采用合适的生产调度可以提高机器的利用率,平衡各生产工位负荷,保证按时按需生产。遗传算法是一种解决生产调度问题的有效算法,
文献[2]使用的GASA混合策略求解Job-Shop调度问题和文献[3]使用的自适应遗传算法解决作业车间
调度问题都取得了良好的效果。Flexsim是一种面向对象的可视化3D仿真软件,可以方便地建立生产线模型并通过仿真进行效能评价[4],文献[5]采用Flexsim对冲压车间进行了调度优
化,并介绍了Flexsim调用Excel进行数据交换的方法,但未实现Flexsim调用数据库,进行与数据库的实时数据交换。文献[6]采取计划与调度同时优化的方法首先建立粗生产计划并在粗生产计划的基础上求解调度,并成功应用于汽车装配车间。但是求解速度较慢,并且采用文字界面,没有建立可视化的车间模型。而文中的研究对象是航空附件生产车间,由于其产品的特殊性必须按订单生产。因此首先在约束(订单需求和机器可利用时间)下使用遗传算法求解最优调度;
然后在Flexsim中建立3D虚拟车间模型,并通过该模型访问生产管理数据库获得虚拟车间的调度与工时数据;最后通过仿真对方案进行比较。
第20卷 第3期2010年3月 计算机技术与发展COMPUTERTECHNOLOGYANDDEVELOPMENT Vol.20 No.3Mar. 20101 Flexsim简介Flexsim是美国Flexsim公司开发的一种基于对象(Objects)的3D仿真软件,可对生产车间进行3D仿
真。在Flexsim图形开发环境中,用户可以方便地搭建三维仿真模型,并且仿真对象中内置了大量的可设置参数。如果需要实现复杂逻辑,还可以使用C++或FlexsimScript嵌入式编程扩展已有的参数功能。Flexsim中集成了C++IDE和编译器,用户可以对已有的仿真对象进行二次开发,建立新的模拟对象(Ob2jects)满足个性化需求。在数据交换上,Flexsim可以由Excel或数据库导入导出数据,使用Flexsim和生产管理数据库连接可以实现调度的实时仿真。目前Flexsim已成为一款流行的生产仿真软件,根据统计约有一半的《财富》500强企业使用了Flexsim软件。
2 Flexsim数据库连接技术Flexsim通过Borland公司的BDE(BorlandDatabaseEngine)连接到数据库
[4]。BDE是Borland公
司开发的数据库引擎,它可以通过内置的驱动程序、SQLLinks驱动、ODBC链接访问各种数据库。Flexsim使用基于BDE中ODBC的驱动的方式访问数据库。Flexsim有两种访问数据库模式,分别为TableMode和SQLMode。在TableMode下,整个数据库表会被载入Flexsim全局表,用户可通过访问全局表的方式来读取数据,但不能执行SQL命令。SQLMode是提供SQL
支持的模式。可以通过SQL命令或Flexsim访问数据库命令来完成对数据库的操作。Flexsim提供了22条访问数据库的命令,这些命令实质是C++编写的函数。下面以具体程序说明数据库访问操作:
这是在Source对象的OnReset()事件中的一段C
++编写的程序,将数据库中调度结果1添加进Source的零件到达表中。if(dbgetmode()!=1)//如果数据库以SQLMode方式打开执行下面语句{dbclose();//关闭数据库连接dbopen(“databasename”,“selectArrivalTime,ItemName,Item2Type,QuantityfromScheduleResultwhereSchedule=1orderbyArrivalTimeASC”,0);//以SQL模式打开数据库别名(DatabaseAlias)为databasename的数据库并执行SQL查询}elsedbsqlquery(“selectArrivalTime,ItemName,ItemType,Quantity
fromScheduleResultwhereSchedule=1”);//执行sql查询语句dbimportnode(node(“/Source1>variables/schedule”,model()),startrow,startcol,numrows,numcols);//将SQL查询结果导入Source对象的schedule表中
3 遗传算法遗传算法(GeneticAlgorithm,GA)是一种模拟自然界生物进化过程的仿生算法。它通过模仿生物的进化过程来优化解的集合,其基本操作是通过选择、交叉和变异搜索解的空间。其对空间的搜索具有隐含并行性,它不同于随机搜索(解空间中的枚举搜索),它的选择机制可以大大减小搜索空间,因而可以在有限时间内得到一个最优解或较优解,并且遗传算法还是一种具有全局优化能力的搜索方法[2]。1985年Davis首次将之用于解决调度问题以来,遗传算法不断得到改进发展,是一种比较成熟的调度算法。文中采用改进遗传算法(禁忌搜索-遗传混合算法,Tabu-GA)[7]对生产调度进行优化。文中以最长完工时间(makespan)优化目标函数:
J=min{max1≤i≤nCim}s.t. Cij-Tij≥Cij-1(1) Cij≥0(2)
J≤T(3)
式中n为生产的零件种数,m为机器数,Cij表示第i种零件在第j个机器完成加工的时间。约束条件(1
)
为加
工顺序约束,i=1,2,…,n;j=2,3…,m。约束条件(2)中i=1,2,…,n;j=1,2,…,m。约束条件(3)为工时约束,其中T为调度周期中机器可利用工时。
4 Flexsim仿真模型建立4.1 建立模型框架文中研究的航空附件加工车间属于Job-Shop类问题。其产品特点是:品种多、批量小,并且工艺路线固定。由于在限定时间内车间的生产能力是固定的,
所以对投产顺序进行优化,协调多种零件的生产,提高机器资源的利用率,平衡各工位的负荷就显得十分必要。在车间中,零件生产是由零件图纸和工艺流程卡控制的。通过图纸和工艺流程卡可以获取生产准备时间,标准工艺时间(STDTime),一批所包含的零件数量信息。由此可以计算每批零件在每台机器上的加工时间,实际生产中也是以累计加工零件的标准工艺时间来计算工人工作量。在建立模型前做如下假设:
・54・第3期 余晓光等:基于Flexsim的车间调度优化
