现代生产物流及仿真课程设计生产过程基本物流单元建模
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陕西理工学院管理系工业工程专业《现代生产物流与仿真》课程设计——生产过程基本物流单元建模 1 课程设计 题 目 生产过程基本物流单元建模 课程名称 现代生产物流与仿真 学生姓名 成元勃 学号 0720054047 所在院(系) 管 理 系 专业班级 工业工程07 指导教师 郑宽明 完成时间 2010 年 12 月 25 日 陕西理工学院管理系工业工程专业《现代生产物流与仿真》课程设计——生产过程基本物流单元建模 2 生产过程基本物流单元建模 【摘要】 生产物流是企业生产过程得以连续进行的必要条件。在生产空间中加工点往往处于固定位置，只要加工设备能正常运转，就不会对系统产生干扰，而物流在生产空间中始终处于运动状态，物流线路不合理，运行节奏不协调，物料堆放不规则，机器负荷率不均衡，产品积压严重，都会产生物流成本。为了更好地分析生产物流系统，选择适当的数学建模方法建立物流系统模型并对其进行仿真，对优化物流系统的运行是非常重要而且较为经济的一种方式。
本论文以某制造企业的3类产品加工检验过程作为实际研究对象，分析其生产物流特点，得出概念模型，再构建生产物流系统模型，并运用Flexsim仿真软件对模型进行仿真，得出一些物流单元的实时特征数据，再根据统计到的数据分析该物流节点是不是瓶颈性节点，如各种设备的处理能力配套是否满足实际，运输设备的利用率是否合理，输送路线是否通畅，物料流经系统的周期是否过长，产品积压是否严重等，从而做出一次而改进以确定最为合理的物流策略。
对现代生产物流系统进行仿真，其目的是通过仿真了解物料运输、存储动态过程的各种统计、动态性能。但由于现代生产物流系统具有突出的离散性、随机性的特点，因此人们希望通过对现代物流系统的计算机辅助设计及仿真的研究，将凭经验的猜测从物流系统设计中去除，能使物流合理化进而提高企业生产效率。
【关键字】生产过程 物流单元 建模 瓶颈分析
1 建立概念模型 1.1系统描述 某工厂加工三种类型产品的过程。这三类产品分别从工厂其它车间到达该车间。这个车间有三台机床，每台机床可以加工一种特定的产品类型。一旦产品在相应的机床上完成加工，所有产品都必须送到一个公用的检验台进行质量检测。质量合格的产品就会被送到下一个车间。质量不合格的产品则必须送回相应的机床进行再加工。 通过仿真实验找到这个车间的瓶颈所在，以解决如下问题： 1）检验台能否及时检测加工好的产品？或者检验台是否会空闲？ 2）缓存区的大小重要吗？
1.2 系统数据 产品到达：平均每5秒到达一个产品，到达间隔时间服从指数分布 产品加工：平均加工时间10秒，加工时间服从指数分布 陕西理工学院管理系工业工程专业《现代生产物流与仿真》课程设计——生产过程基本物流单元建模 3 产品检测：固定时间4秒 产品合格率：80％
1.3 概念模型 根据以上的模型描述得到如下概念模型，如图1-1所示
图1-1概念模型 2 建立Flexsim模型 2.1设计模型实体，如表2-1所示： 表2-1 模型实体设计 模型元素 系统元素 备注
Flowitem 产品 不同实体类型代表不同类型的产品，分别标为1、2、3 Processor 机台，检验台 进行不同的参数定义以表征不同的机台和检验台
Queue 暂存区 两个暂存区，分别表示待加工暂存区和待检验暂存区 Source 待加工产品库 产品的始发处，连续不断的提供待加工产品 Sink 成品库 产品加工并通过检验后的最终去处
2.2双击桌面上的Flexsim图标打开软件，如图2-1所示。
机台1 机台2 机台3 1类产品 2类产品 3类产品 检验台 80% 合格产品
20% 不合格产品 陕西理工学院管理系工业工程专业《现代生产物流与仿真》课程设计——生产过程基本物流单元建模
4 图2-1 Flexsim软件界面 2.3 在模型中生成实体 从左边的实体库中依次点击1个Source，2个Queue，4个Processor， 1 个Sink实体放到模型中，松开鼠标，布局好后如图2-2所示：
图2-2 完成实体生成 2.4 连接端口 根据模型中流动实体的路径来连接不同固定实体的端口。长按住键盘上的“A”键，将Source与第一个Queue连接；将这个Queue分别与其中三个Processor连接。再将这三个Processor分别与第二个Queue连接；将这个Queue与检验台Processor连接。最后将检验台Processor分别与Sink和之前的第一个Queue连接，模型连接图2-3所示： 陕西理工学院管理系工业工程专业《现代生产物流与仿真》课程设计——生产过程基本物流单元建模 5
图2-3 模型端口连接 2.5 给发生器指定临时实体的到达速率 由概念模型可知该模型中，有3种不同类型的产品，每类产品与一个实体类型相对应。每个流动实体将被随机均匀的赋予1－3之间的任意整数值作为其类型值。 双击Source打开它的参数视窗，如图2-4所示：
图2-4 Source实体的参数视窗 点击Source下拉菜单，其默认使用随指数分布的到达时间间隔，但模型需要平均每5
秒到达一个新产品，到达间隔时间随指数分布。单击到达时间间隔项目下的 按钮如图陕西理工学院管理系工业工程专业《现代生产物流与仿真》课程设计——生产过程基本物流单元建模 6 2-5所示：
图2-5 到达时间间隔项目栏 此时将打开一个新视窗，将尺度参数从10改为5，如图2-6所示，按Ok按钮返回参数视窗。
图2-6 参数编辑、解释窗口 2.6流动实体的类型和颜色
选择Source的触发器标签。单击Exit触发器的下拉菜单，选择“Set Itemtype and Color”选项，如图2-7所示：
图2-7 Exit触发器下拉菜单
再单击模板按钮 ，如图2-8所示，恰好与模型要求的3个相符，按Ok按钮返回参数视窗。 陕西理工学院管理系工业工程专业《现代生产物流与仿真》课程设计——生产过程基本物流单元建模
7 图2-8 选项解释、修改参数窗口 2.7设置暂存器容量 双击第一个Queue，就会出现其参数视窗，将最大容量改为10000，使得这个Queue容量没有限制。单击 按钮，如图2-9所示：
图2-9 Queue实体参数视窗 2.8 Queue的路径分配 选择Queue的Flow标签，单击Output部分的Send To Port下拉菜单，选中“By Itemtype (direct)”选项, 如图2-11所示，单击ok按钮关闭该暂存区的参数视窗。
图2-11 Send To Port下拉菜单 2.9 定义机床加工时间 双击第一个Processor，出现其参数视窗，如图2-12所示： 陕西理工学院管理系工业工程专业《现代生产物流与仿真》课程设计——生产过程基本物流单元建模 8 图2-12 Processor实体的参数视窗
在“Process Time”下拉菜单中，选择“Exponential Distribution”选项，再单击
按钮。由于尺度参数值默认为10秒，固不改变该默认值，单击ok按钮关闭该加工机床的参数视窗，如图2-13所示：
图2-13 加工时间参数修改窗口 对其它两个Processor重复这一步骤。 2.10 设置第二个暂存区 双击第二个Queue，就会出现其参数视窗，将最大容量改为10000，使得这个Queue容量没
有限制。单击 按钮，如图2-14所示： 陕西理工学院管理系工业工程专业《现代生产物流与仿真》课程设计——生产过程基本物流单元建模
9 图2-14 Queue实体参数视窗 2.11 设置检验台测试时间 双击检验台Processor4打开其参数视窗，如图2-15所示。在ProcessTimes标签中单击Process Time项目下的 按钮，将时间常数改为4，如图2-16所示，。
图2-15 Processor4参数视窗 陕西理工学院管理系工业工程专业《现代生产物流与仿真》课程设计——生产过程基本物流单元建模
10 图2-16加工时间参数修改窗口 2.12 设置检验台的路径分配 点击检验台Processor4的Flow标签。单击Output部分的SendToPort下拉菜单，选择“By Percentage (inputs)”选项，如图2-17所示：
图2-17 Send To Port下拉菜单 再单击模板按钮 ，为端口1输入80%，端口2为20%，如图2-18所示，单击ok按钮关闭模板视窗。
图2-18 输出端口策略解释、修改窗口 陕西理工学院管理系工业工程专业《现代生产物流与仿真》课程设计——生产过程基本物流单元建模
11 点击检验台参数视窗中的ProcessTrigger标签，选择OnExit触发器下拉菜单中的“Set Color”选项，如图2-19所示：
图2-19 OnExit触发器下拉菜单 单击 按钮并输入colorblack作为流动实体的颜色，如图2-20所示：
图2-20 设置颜色选项参数修改窗口 单击确定关闭此模板视窗，再单击检验台参数视窗确定按钮关闭模板视窗。
3 运行Flexsim模型
分别点击主视窗(如图3-1所示) 按钮 ， 按钮， 按钮使模型运行起来，如图3-2所示：
图3-1主视窗上的运行控制按钮 模型运行后的透视试图流动实体将从第一个暂存区开始移动，进入3个处理器中的 一个，然后进入第二个暂存区，再进入检验台，最后进入Sink，也有一些重新进入第一个暂存区，返回的实体将变成黑色。
