Flexsim物流系统建模与仿真.ppt

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生产物流,01,02,03,04,离散型流水作业线设计,混流生产线排程,混流生产线排程,制造加工车间仿真优化,相关介绍,生产系统布局,是在一定生产环境下，制造系统设计人员根据生产目标确定制造系统中各设备的布局形式和位置。,生产车间设备布局设计,是将加工设备、物料输送设备、工作单元和通道走廊等布局实体合理地放置在一个生产车间内的过程。,1.,离散型流水作业线设计,根据位置关系，布局类型分为：,产品布局；,工艺布局；,固定位置布局；,成组单元布局。,产品布局,固定布局,工艺布局,切割,切割,切割,切割,铣,铣,铣,铣,磨,磨,钻,钻,钻,单元布局,布局类型的比较,布局形式,适用范围,优点,缺点,产品布局,大批量、少品种的生产,结构简单、物流易控制、物料处理柔性高,只考虑定量要求，不考虑定性要求,工艺布局,同种产品多，产量低、产量中等批量生产,运输成本低、有柔性、可应对多种工艺要求,流动时间长、工序冲突、成本高、效率低,固定布局,大型，少数量产品的生产,产品不动、费用较低,缺乏存储空间、控制系统复杂、管理复杂,混合布局,对上述布局形式扬长避短,系统柔性高、效率高、单位产品陈成本低,系统复杂,单元布局,成组技术、加工类似产品、产量中等单元制造,省去物料处理问题、效率较高,柔性较差、要求需求稳定、一旦变化优势不再,案例分析,某公司炼漂车间生产线由两台胚布打卷机、两台脱脂漂白高效压锅炉、两台烘桶组成，每台机器由一个工人操作。整条生产线工作流程如下：,将原料仓库的外购胚布机输送到两台胚布打卷机处理，中型规格的胚布打卷每台,5.5h,处理一个大卷，然后用运输机运送进高压锅炉进行脱脂漂白的煮炼，整个过程,8,分钟。,2,台脱脂漂白高压锅炉进行脱脂漂白，两种不同型号高压炉可以分别处理,3,个和,2,个大卷，其中处理,3,个大卷的煮炼时间为,5.7h,，处理,2,个大卷的煮炼时间为,5h,。由于脱脂漂白高压锅炉运行成本的关系，每次都是上游达到,3,个大卷存货时开启脱脂漂白高压锅炉，煮炼结束之后有运输机把高压锅炉内取出的纱布卷输送至烘桶，运输时间为,4,分钟。,将布卷在烘桶机器上进行展开烘桶后细分打卷，每台烘桶只能处理一个大卷胚布，处理时间为每台机器,6.8h,，细分打成的小卷暂时搁置在机器旁边的运输车内，,1,个大卷可以分成两个小卷，当运输车装满两个小卷胚布后运至码布车间。,本次仿真时间以一星期为单位，,6,个工作日每天,24,小时，共计,144,小时，假定,1,个仿真时间代表现实一个星期，实体如下：,设备名称,对仿真实体（可变）,时间,胚布打卷机,1,Processoe2,330,胚布打卷机,2,Processoe3,330,高压锅炉,1,Processoe6,342,高压锅炉,2,Processoe8,300,烘桶,1,Processoe11,408,烘桶,2,Processoe12,408,输送带,1,Conveyor4,速度为,1,，长度为,8,输送带,2,Conveyor9,速度为,1,，长度为,4,实体选择,平面布局,原材料进入,胚布打卷机,胚布打卷机,暂存区,暂存区,烘桶,烘桶,暂存区,码布车间,脱脂漂白高压锅炉,脱脂漂白高压锅炉,仿真模型,仿真结果,整个仿真模型运行时间为,8640min,，所以设置,stop time,为,8640min,。,通过仿真可以看出，在烘桶工序和脱脂漂白 工序之间的暂存区产生了待加工产品积压严重的情况，并通过饼图了解每台机器的工作情况。,仿真结果,1.,胚布打卷机；,2.,脱脂漂白高压锅炉；,3.,烘筒；,优化方案,从工序,2,、,3,入手。将工序,2,中,3,卷才加工改为,2,卷就加工，将原有的可加工,3,卷的脱脂漂白高压锅炉除去，只用加工,2,卷的高压锅。购置新的烘筒加至工序,3,，增强工序,3,的吞吐能力，消除工序,2,、,3,间的瓶颈。,优化方案模型,性能分析,1.,工序,2,的生产能力比较：为改进的,2,台脱脂漂白高压锅炉产量为,48,卷，之后为,50,卷。在减少设备的情况下，虽然产生了,0.2%,的拥堵现象，但生产能力却提高了。,2.,工序,3,的比较：改进前的工学,3,生产量为,36,卷，之后为,47,卷，产量大幅提升，生产积压完全消化，消除了瓶颈。未改进时,2,台烘筒效率为,88.1%,，改进后位,80.2%,、,50.9%,和,57%,。,3.,总产量的比较：改进前的生产线和改进后的生产线在入码车间的产量分别为,36,卷和,46,卷，增加,10,卷，提高,27.8%,。,2,混流生产线排程,混合生产线排程,概述,混流固定比例流水线（简称为混流生产线）是一种广泛应用于冰箱、电热水器等家用电器生产的流水线生产方式，其排产问题是指确定在一定事件段上（通常在冰箱行业中为一周或两周）各条生产线上各种产品的生产数量。,特点,混流生产线的显著有点为既能满足市场大批量的需要，又能同时生产多种产品，满足不同客户的要求。但它的最大缺点是产出受到夹具数量、比例的限制。,混流生产线的一般假设,(1)在生产能力允许的前提下尽量不调整夹具，调整夹具时也只影响被调整的夹具产量（调整时间为H小时），其余夹具不受影响；,(2)生产线双班，正常工作时间16小时，工作期间夹具均衡产出；,(3)尽量不加班，若需加班，单条生产线每天加班时间不能超过4小时且为整数。,排产模型,假设有m条生产线，n种产品，生产周期为W天，夹具的调整时间为H小事的混流生产线的排产模型如下。模型中与第i种产品（i=1，n）相关的符号为：需求量 Di，期初库存Ii0，期末库存Ii，本期产量Pi，本期可能的缺货Yi，单台产品库存成本Ki，单台产品的缺货成本Bi；与第j条生产线（j=1，m）相关的符号为：期初第i 种产品的夹具数Aij0，单付夹具每日产量Sj，生产线夹具调整数Mj，固定成本C1j，单台变动成本C2j，每小时加班成本C3j，单付夹具调整成本C4j，生产周期内总加班时间Tj，决策变量Xij为计划期内第i种产品在第j条生产线上的生产数量。,排产模型,目标函数（1）表示单台平均成本最小化；,约束（2）表示每种产品的生产量与其缺货之和不小于其需求量与库存量的增量之和；,（3）表示每条生产线的生产时间与夹具调整时间之和等于其正常工作时间（用单产表示）与加班时间之和，其中Aij0为第j条生产线期初夹具的总数；,约束（4）表示库存和缺货不能同时发生；,（5）为生产线在排产Xij下夹具调整数的表达式，其本身不表示约束，引入该式主要是为了描述的方便与模型的简洁性；,约束（6）表示每条生产线每天加班不能超过4小时，因而在生产周期内表示每条生产线总的加班时间不能超过4*W;,（7）为非负与整数约束。,排产方法,案例描述,3 种产品分别以10，5，2 单位的批量，每隔30分钟到达混合生产线（车床3台，钻床3 台，铣床2 台，磨床3 台，检验台2 台），加工和检测时间见下表。,产品,加工时间,/,分钟,检验时间,/,分钟,车床,钻床,铣床,磨床,A,5,5,4,4,4,B,4,4,3,4,3,C,4,5,3,4,1,概念模型,设备的平均故障间隔时间（MTBF）和平均维修时间（MTTR）均服从均值为1500 分钟和30 分钟的指数分布，其中不合格品（5%）将返回相应的工段进行再加工，多余的则暂存于缓存库中（图2-1）。顾客订单为：产品A1000件、产品B500 件、产品C200 件。排产优化的目标是交货期最短，满足订单后的缓存库存最低。,仿真布局图,Lorem ipsum dolor sit amet,consectetur adipisicing elit.,参数设定,（1）连线：根据整个临时实体流动过程（生产流程）用A线将各个实体连接起来。,（2）发生器：首先我们将实体类型分为三种，分别代表ABC 三类产品。以source1为例。,（3）处理器：涉及的处理器包括3台车床、3台钻床、2台铣床、3台磨床、2台检验台。因为A、B、C 三种产品都需要经过这一系列处理器，而且处理三种产品所对应的时间均不同，所以这里需要利用全局表来实现这一功能。处理器需要利用全局表来实现这一功能。,首先点击菜单栏Tools，在下拉列表里选择Global tables，选择Add。新建一个三行五列的全局表，反映三种产品加工时间。,接着设置每一个处理器process time，在下拉列表里选择by global table，点击之前设好的全局表，并在breakdowns 标签下新建一个MTBF MTTR（故障时间）按要求进行参数设置。,Lorem ipsum dolor sit amet,consectetur adipisicing elit.,在检验台的地方，有5%的不合格品将返回相应的工段进行再加工，所以需要在相应处理器flow里设置如下：,（4）暂存区设置：每一个环节之间都会有暂存区存在，起到缓冲储存的作用。在检验台之后的暂存区需要对实体进行分类型输送，所以需要设置其send to port，选择by expression。,（5）缓存与原料供应控制的参数设置：成品库中产品满足顾客需求就自动停止响应的原料供应，正在加工的则继续加工并存于缓存Rack4，并通过state_contentmax 的到不同的投产方案的库存量。,（6）吸收器设置：当货架满足订单需求后，货架上的货物会立刻被吸收器吸收。,（7）仿真器设置：排产方案（3 种产品的到达加工顺序和时间）通过Simulation Experiment Control 的实验变量设置。经过分析，实际可采用7 种排产方案：3种产品同时到达或相隔10min到达（ABC.BAC,CAB 等）。该系统仿真属于终止型仿真，根据固定样本数量法，仿真5次。,性能评价,模型编译、运行后。可在Simulation Experiment Control 下的performance measures 下查看运行结果：,评价结果,从图表中可以看出，我们选择置信度为,99%,，置信度越高越与真实情况接近。而且方差越小，效果越好，所以从7 种情景的结论可以看出，效果最好的是,第三种,情景。即三种产品到达方式为BAC具有,缓存库存量最少,。,3,柔性制造系统,CHAPTER1,柔性制造概念：,柔性制造技术也称“柔性集成制造技术”，是,现代先进制造技术,的统称。柔性制造技术集自动化技术、信息技术和制作加工技术于一体，把以往工厂企业中相互孤立的工程设计、制造、经营管理等过程，在计算机及其软件和数据库的支持下，构成一个覆盖整个企业的有机系统。,柔性制造的表述：,柔性可以表述为两个方面。第一方面是系统,适应外部环境变化,的能力，可用系统满足新产品要求的程度来衡量；第二方面是系统,适应内部变化,的能力，可用在有干扰（如机器出现故障）情况下，系统的生产率与无干扰情况下的生产率期望值之比来衡量。,01,02,03,04,05,06,制造柔性的体现,机器柔性,产品柔性,生产能力柔性,工艺柔性,维护柔性,扩展柔性,运行柔性,07,01,02,03,04,柔性制造系统组成,柔性制造系统（FMS）,柔性制造单元（FMC）,柔性制造单元（FMC）,柔性制造工厂（FMF）,下图,为系统全局图，包括从立体仓库取料到加工、装配、后续加工检测及回库等各个环节；,上图,为数控车床、数控铣床、机器人及激光雕刻机单元；另外，系统有单独控制台，用于整个系统的节拍控制。,案例描述,本案例为一柔性制造生产系统仿真设计平台，该平台实体如下图所示,该系统主要是进行上盖、下箱、销钉的加工、装配、检测和水晶雕刻，码垛机从立体仓库中取料至传送带，各工序识别加工零件、进行加工、装配、然后进行清洗、热处理、打标签、综合检测、废品分拣，最后合格成品回库形成一个闭环的FMS；实现了物料流和信息流的自动化。,传送带、码垛机运输速度参数如右图所示,运输机械,运输速度,/(*min-1),传送带,3,码垛机,1.5,加工时间参数表,加工单元,加工工序,加工时间,/s,小型数控铣,铣削加工,7,机械手取料,13,机械手下料,12,上箱装配,32,装配,上盖装配,18,销钉装配,8,数控加工,数控车,10,数控铣,12,激光雕刻,10,后续处理,清洗（热处理）,15,打标签,14,图像识别,8,综合监测,5,废品分拣,合格品,4,不合格品,4,回库,取料到堆垛机,0,平面布局,Lorem ipsum dolor sit amet,consectetur adipisicing elit.Lorem ipsum dolor sit amet,consectetur adipisicing,Lorem ipsum dolor sit amet,consectetur adipisicing elit.Lorem ipsum dolor sit amet,consectetur adipisicing,（1）立体仓库：RMS 立体仓库分为5 个区域，分别储存A、B、C 三种原材料、托盘以及最后加工的成品。每个货架迁移实体均由不同的source产生，其中有一个source产生托盘，其余均为textured colored box。并分别用不同的颜色加以区别。一开始均产生100个实体。,（2）取料：从立体仓库到传送带需要利用巷道堆垛机进行取料作业。,（3）小型数控铣：小型数控铣的原材料由单独的source生产，并置于缓冲区queue中等待。待托盘到达上箱装配线时组合在一起。,（4）合格检验：在合格品检验时，合格与不合格的比例为9：1，合格品由叉车搬运到成品货架上。,仿真的实现,1,拉式流动式,柔性制造单元（,FMC,）,2.,推式流动方式,3.消息驱动机制,工艺流程具体实现,1）多种产品进入同一排队序列等待处理器加工。加工策略有：,无条件(No Requirement)，拉入临时实体时没有任何条件限制；指定临时实体类型(Specific itemtype)，按照临时实体的类型拉入，临时实体的顺序可以按照工艺要求来设置；,指定标签(Specific Label)，按照实体的标签进行设置，以标签作为拉入依据；,分情况选择实体类型(Itemtype By Case)，根据临时实体的类型，以及对相应类型对应的条件拉入；,指定排队序号，对临时实体进行排序，按照顺序依次拉入；,类型数组(Array of ltemtype)将临时实体类型与设置好的数组中的类型进行比较，如果有便将实体拉入。,2）多条队列不同产品进入同一处理器,。仿真策略如下：,指定端口(specific Port)，从指定的端口中拉入，如果端口不可用，将一直等待直到可用为止；,任意端口，在所有连接端口可用的情况下，按顺序从端口拉入；,轮循(Round Robin)，按轮循模式(数字轮序)从端口拉入；,最长排队队列(Longest Queue)，从排队最长的端口拉入；,等待时间最长(Longest waiting)，从等待时间最长的端口拉入；,按百分比输入，根据端口输入的百分比从各端口中拉入；,按条件选择，根据事先设定好的拉入程序依次拉入；,全局表(Global Table)，事先设置好全局表作为程序依次拉入。,3）工艺路线出现逆回和旁路。以推动方式实现仿真,:,指定端口(specific Port)，将临时实体发送到指定的端口号；,排队最短(Shortest Queue)，发送到当前数量最少的那个实体；,随机端口(Random Port)，将实体发送到一个随机端口；,按实体类型(By ltemtype)，将特定类型的临时实体发送到与类型号相同的各个输出端口；,对应实体类型(Matching itemtype)，将临时实体发送到特定的端口，此端口与一个工作实体相连，该工作实体包括处理了涉及的临时实体类型相同的临时实体。,装卸搬运,1）物流节点和物流路径,2）搬运路径优化,3）交通控制,物流节点、物流路径、交通控制器仿真模型,1,4 制造加工车间仿真优化,概念,生产系统设计是一个庞大的离散事件系统。,一般将生产系统设计分为布局问题、物流最优化设计与搬运系统规划分别进行研究。,物流路径设计,无论是工厂的总平面布局、车间布局，或者制造单元布局，都要考虑物料流、信息流和人员流的流动形式。,物料的基本流动形式有6种：直线型、L型、U型、环型、S型和W型，如下表。,物料基本流动形式,依据物流路径形式，设施布局主要有单行布局、多行布局和环型布局三种：,单行布局：,环形布局：,多行布局：,物料搬运系统设计,物料搬运是对物料进行搬上、卸下、移动的活动。据统计，搬运费用占总生产费用的30%-40%。在现代制造业中，物料搬运的影响和复杂性与日俱增。,物料搬运系统是指将一系列的相关设备或装置，用于一个过程或系统中，协调合理地将物料进行移动、储存、保护和控制，具体内容包括：,（1）移动(Moving),（2）存储(Storing),（3）保护(Protecting),（4）控制(controlling),物料搬运系统设计的信息主要数据P、Q、R、S、T，即：P(Product)产品和物料，包括其变化和特性；Q(Quantity)每种物品的数量；R(Routing)加工流程或搬运路线，即工艺操作过程、加工顺序或加工；S(severing)支持生产过程的服务部门或辅助部门；T(Time)与上述四项有关的时间因素，以及与设计本身进度有关的时间。关系如右图所示：,案例描述,某机加工车间，主要生产钻床主轴，主轴箱和型芯块。车间内有8台车床，6 台磨床，4台铣床，以及钻床等其它的机加工设备。车间有1个入口，1 个出口和专门存放制成品的货架。入口在车间前段中间位置，出口在车间的后端。该机加工车间加工零件采用批量生产方式，不同产品批次各异。钻床主轴，主轴箱以及型芯块的主要加工工序的时间消耗如下表：,钻床主轴,主轴箱,序号,机加工种类,工艺,消耗时间（,s,）,序号,机加工种类,工艺,消耗时间（,S,）,1,车,粗车端面,97,1,铣,粗铣顶面,230,2,车,粗车小端面,101,2,钳工,钻,R,面上的孔并攻丝,R,面上的孔并攻丝,123,3,车,粗车小端外圆,90,3,铣,铣底面、侧面,210,4,车,粗车端面和外圆热处理,50,4,粗镗,粗镗各轴孔,150,5,车,半精车莫式锥孔,101,5,镗,精镗各轴孔,240,6,车,车螺纹,90,6,镗,精镗主轴孔,230,7,车,半精车莫式锥孔,93,7,磨,磨,O/P/Q,面,O/P/Q,面,120,8,钳工,划长孔线,84,8,清洗,清洗,180,9,铣,铣长孔,53,9,检验,检验精度,150,10,铣,粗铣、半精铣花键、热处理,62,型芯块,11,磨,初磨各段外圆,64,1,铣,铣台阶面,127,12,磨,初磨锥孔,67,2,铣,铣削斜面,135,13,磨,精磨各段外圆,60,3,车,车端面,82,14,磨,精磨花键,111,4,钻,钻孔,280,15,磨,精磨各端外圆,129,5,镗,镗中心孔,120,16,磨,精磨莫式锥孔,105,6,检验,检验尺寸,120,17,切除,切除小端余量,165,7,磨,磨削外形平面,60,18,检验,检验尺寸和精度,80,8,磨,磨削斜面,80,9,抛光,淹没抛光型面,217,生产车间为24m*16m的矩形车间，除了上面提到的机床设备外还包括：上料站1个，卸料站1 个，工序间的缓存区若干。车间内以托盘作为搬运单元，同一托盘中只能放置一种零件，托盘所能容纳不同零件的数量为：主轴10个、主轴箱4个、型芯块5个。搬运方式主要是采用人工搬运和叉车搬运两种方式：设备相邻工序之间采用人工搬运，不相邻的工序之间或距离较远的工序用叉车运输，每次搬运量都为1个托盘。工人上料、卸料时间以机械加工工艺手册为基准。,下表,为普通车床装夹与卸下工件时间，工件重量为1kg。,普通车床装夹与卸下工件时间表（单位min）,装夹方式,加工方式,装夹时间,卸下时间,三爪自定心卡盘,手工,0.08,0.06,三爪自定心卡盘与顶尖,手工,0.10,0.07,两个顶尖或三爪自定心卡盘与中心架,手工,0.06,0.03,两个顶尖、顶尖与卡盘或制动物,手工,0.03,0.02,参数设定,（1）依据网络布局形式，横向中间的通道为2m宽，横向的两侧为1.5m，纵向的中间通道为lm宽，为单行通道，其余的都是双行道。设备与设备之间的距离不小于设备长度的1/3，设备与边界的距离为0.6m。,（2）上料站与卸料站单独放置，分别处于入口与出口处，距离最近设备的距离为2m。,（3）叉车搬运能力为1个托盘，最大速度为2/s，加速度和减速度都为1m/s2。,（4）以单个托盘的容量作为加工批次，则零件的加工批量为：主轴10pcs，主轴箱为4pcs，型芯块为5pcs。,（5）工序与工序之间的缓存区容量最大为10个托盘。由于各工序的加工时间不同，不可能使生产达到完全的平衡，多余的零件积压在缓存区中，设备故障率服从泊松分布，故障修复率为97%。,（6）各台设备的外形尺寸己知，设备布局在具有相同尺寸的位置之内，此位置包含设备之间、设备与通道、设备与外边界之间的距离。,（7）设备与设备之间的运输距离为与设备相连的网络节点(Network Node)之间的距离，且各网络节点之间的距离根据设备的具体布局位置设定。,车间布局,仿真模型,（,1,）,.,工艺流程设置,产品类型设置如下图：,Itemtype,工艺流程,产品,1,车,车,车,车,车,车,车,钳,铣,铣,磨,磨,磨,磨,磨,磨,切除,检验,主轴,2,铣,钳,铣,粗镗,镗,镗,磨,清洗,检验,主轴箱,3,铣,铣,车,钻,镗,检验,磨,磨,抛光,型芯块,（2）不同临时实体类型批量到达时间设置，如下图：,（3）设备处理时间设置，,不同处理时间设置如下图：,（4）物流路径设置,网络节点设置如又图,：,结果分析,多余缓存分析,动态仿真效果图如下：,Flexsim仿真标准报告和状态报告如下表：,瓶颈分析,瓶颈分析,投入与产出的比例仅为32.7%，有大量的零件积压于缓存区中。这样的积压主要是因某些加工工艺所消耗的时间过长，造成生产的不平衡，这些工序便是即生产过程中的瓶颈工序。,下表,为充满缓存的后续设备的利用与阻塞率：,缓存,1-3,2-3,2-4,2-5,3-0,3-1,后续设备,C4,Q1,X1,X2,M1,M2,Idle,0.9%,15.6%,1.4%,0.5%,1.3%,0.2%,Process,82.6%,46.6%,42.5%,47.6%,42.3%,49.1%,Blocked,16.6%,37.8%,56%,51%,56.4%,50.7%,从表中可以看出C4是瓶颈工序，C4 是类型1 的最后工序，是类型5 的第3道工序，为瓶颈工序。出现阻塞的原因是由于下一道工序的加工时间太长，导致缓存区填满，而缓存区前一道工序由于不能进一步向下游工序输送零件，从而出现阻塞。,从类型3的Ml、MZ、M3的缓存区容量随时间的变化的统计分析图(时间分析图)可以看出：M3 的缓存在30000 左右达到10，并一直处于充满的状态，同理MZ在5000s左右达到10。也就是说随着仿真时间的推进，瓶颈工序的缓存充满之后，其上游的设备的缓存也会慢慢的到达最大容量，最终导致整个生产系统的阻塞。,下图为缓存区系统堵塞时间分析表：,a M1,缓存容量分析,b M2,缓存容量分析,c M3,缓存容量分析,结果分析,搬运设备,分析,搬运设计的最初思想是专门的叉车负责专项运输任务，如叉车entry只负责将原料从卸料站发送到各类型零件的首道工序，尽可能避免运输机的任务繁杂造成物流路线迂回、交叉和减少不必要的物流距离。从表中的数据可以看出，入料叉车与出库叉车的搬运能力过剩，建议更改策略。,系统优化,CHAPTER1,1,根据工艺要求绘制作业先后次序图，确定工作周期时间,C,。,C=H/Q,式中：,H,-,每天生产时间；,Q,-,每天在,H,时间内要求的产量；,C,-,周期时间,（,2,）生产线平衡，确定最少工作站（工作地点）数目,K,K,0=tsum/C,式中：,K,最少工作站数；,tsum,完成作业所需时间总量。,工作站作业分配规则：,1,。优先分配后续作业较多的作业,2,。优先操作时间最长较多的作业,（,3,）按该项作业元素时间与后续作业元素时间的总和最大规则优先安排作业（阶位法）,（,4,）向第一个工作站分配作业，一次一项，逐项增加，直至作业完成所需时间等于工作站周期，或者由于时间或者操作次序的限制而使其他作业不能再增加为止。重复该过程，向后序工作站分配作业，直至完毕。,（,5,）计算各工序工作地的负荷率，,E=t,sum/K*C,（,6,）确定工作地（或设备）的排列方式，,。,依据实际情况考虑：,（,1,。产品在各道工序之间的运输距离最短,（,2,。生产面积利用最好,（,3,。生产工人工作最方便,（,7,）确定传送带的长度和速度传送带长度应稍大于各工作地长度的总和，皮带或链板式传送带周长应稍大于传送带长度两倍。,生产线闲置率每节拍内的闲置时间（实际工作地数,节拍）,生产线效率,1,生产线闲置率,方案评价,(1)1加权因素法：加权因素就是把布置设计的目标分解成若干个因素，并对每个因素的相对重要性评定一个优先级(加权值权重)。然后，分别就每个因素评价各个方案的相对优劣等级，最后加权求和，求出各方案的得分，得分最高的方案就是最佳方案。,(2)2优缺点比较法：优缺点比较法是最简单的评价方法。其具体做法是列出每个方案的优点和缺点，加以比较。关键问题是要选择好优缺点所涉及的因素，特别是有关人员所考虑和关心的主导因素。,(3)3层次分析法：AHP 将复杂问题分解为不同的要素，并将这些要素归并为不同层次，从而形成多层次结构，所有处于下一层次的要素，按其和与之相关联的上层的某一个要素所发生的关联关系的情况，以某一上层要素为对象或者准则，在其下层要素之间，按其对上层要素的重要或影响程度，进行两两比较，从而形成所谓的判断矩阵。AHP 选择评价指标体系的必要环节：,仿真实现,CHAPTER1,记录器,数据表,表数据指的是包含在当前Flexsim表中的信息。通过之前记录在表中的数据选择，在二维坐标中进行二次输入，达到数据挖掘的目的。,标准数据表,标准数据是指对每个实体自动收集的数据。标准数据包括停留时间、当前数量和状态信息。并通过容量图、柱状图、饼状图对信息进行可视化展示。,（3）用户定义数据,用户定义数据指建模者需要用图形显示或者记录到表中的特定数据。记录器“监视”模型中某节点的值，如实体状态或者实体容量等。,优化布局,优化器,OptQuest,优化器用来优化模型中的变量，以最大化某些特定的输出变量。,分析与改进,车间的布置总共有三种方式：流程布置、工艺布置、成组布置，分别为方案1、2、3。为了使三种布置具有可比性，各方案的几何位置属性、逻辑控制属性、仿真策略设置相同。除案例一流程布置仿真模型外，另外两种布置方案的仿真模型如下图：,工艺仿真模型,单元仿真模型,评价结果,根据上述计算结果，由最大隶属度原则获得流程布置方案对于实例的设施布置为最优方案。成组布置方式与流程布置的综合评价指数比较接近，为次优方案。工艺布置方案的评价指数最低，为最劣方案。这也符合了现代机加工的布局的趋势，即传统的工艺布局方式在机械加工过程中，特别是小批量、多品种的生产方式下已经不在适用。实例分析过程中，整个车间生产系统的产品种类为3种。在产品品种固定，产量稳定的情况下，流程布局比成组布局较优。,Flexsim,物流系统建模与仿真,(第二部分 仓储物流),01,第一部分生产物流,02,第二部分仓储物流,03,第三部分配送物流,目录,第二部分 仓储部分,0,5,06,07,普通仓库设计,自动化仓库,仓库优化仿真,5,普通仓库设计,1.,普通,仓库设计,ABC,方法,被分析的对象分成A、B、C三类，称为ABC分析法。累计比率在0-60之间的，为最重要的A类；累计比率在60-85之间的，为次重要的B类；累计比率在85-100之间的，为不重要的C类。,从图中可以看出 a 属于 A 类货品，b、c、d 属于 B 类货品，e、f、g、h 则属于 C 类货品。,品目,销售额,累计销售额,比例（,%,）,%,）,a,61,61,61,b,15,76,76,c,8,84,84,d,6,90,90,e,3,93,93,f,3,96,96,g,2,98,98,h,2,100,100,EIQ分析,EIQ 分析是物流中心的 POS 系统，进行物流系统的系统规划，从客户定单的 品类、数量与订购次数等观点出发，进行出货特征的分析。E（订货件数 order entry）、I（货品种类 item）、Q（数量 quantity）。,EIQ 分析的，主要分析项目主要有包括 EN（每张订单的订货品项数量分析）、EQ（每张订单的订货数量分析）、IQ（每个单品的订货数量分析），IK（每个单品的订货次数分析）,基本业务,作业流程：,应包括入库作业、存储作业、拣选、出库作业，如右图,作业区域：,（1）入库区,（2）仓储区,（,3,）分拣区,（4）流通加工区,（5）出库区,（6）物流配合作业区,布局方式：,直线布局 ,U型布局 ,）T 型布局 ,案例描述,公司现有的商品分为三类：A 类物品属于快速消费 品，每月的进货量和出库量都比较大，该产品入库后通过仓库验货是否合格直接出库。B、C类产品属于基本消费品，时常都有备货，以应对促销活动等，进出货量相对于 A 类产品就小的多，所以入库后必须上到货架进行储存。,货品在仓库理货区进行检验，三类产品分别通过三个检验台进行检验。A 产 品的合格率为 95%；B 产品的合格率为 96%；C 产品的合格率为 97%。不合货品直 接进入退货区。退货区没有最大容量限制。,仓库放宽比为 1.1，每日日工作时间为 3 小时。,商品数据如下图：,公司一个季度商品进出库数据如下表,一月,月累计出库量,月累计入库量,A,2790,3072,B,825,1627,C,1212,1611,总计,4827,6310,二月,月累计出库量,月累计入库量,A,2621,2480,B,205,428,C,131,152,总计,2967,3060,三月,月累计出库量,月累计入库量,A,2303,2373,B,595,828,C,490,666,总计,3288,3867,仓库布局设计,仓库作业流程图 仓库整体布局,系统仿真,该模型模拟了仓库在处理三种不同货品内部处理流程，三种不同颜色的实体代表 A、B、C 三类货品。其中 A 种货品属于快速消费品不需要上货架存放，入库 后直接通过加工检验后出库；B、C 类货品则需要先存放到货架后等到订单到达 时再进行出库。,结合上述三个月的入库量计算得出 A 产品日平均入库量为 88，B 产品平均入 库量为 32，C 产品平均入库量为 27。,平面布局,-,仓库的整体布局图,实体要求,-,仓库仿真模型实体组成及功能,模型组成,实体,数量,实体功能,入库区,暂存区,QueueQueue,3,堆放进库货物,发生器,SourceSource,3,产生模型中所描述的三类实体,托盘发生器,1,产生托盘,理货加工区,退货暂存区,QueueQueue,1,堆放不合格货物,检验台,ProcesserProcesser,3,检验货品是否符合质量要求,合成器,3,把商品以托盘单元化,叉车,3,搬运货物,储存区,叉车,3,搬运货物,货架,6,存储货物,出库区,吸收器,SinkSink,1,吸收出库的,A,类货物,暂存区,1,存放出库货物,参数设置,-,A,入库区,:,A 产品发生器 B 产品发生器,C 产品发生器 托盘发生器,参数设置,-,B,理货分拣区,:,检验台运输方式选择 检验台检验比例设置,合成器 码垛,性能评价与优化,通过上表可以看出，在模拟的三个小时的运行时间内，仓库内的各个操作设别的使用效率参差不齐，三个合成器几乎是超负荷运转，没有空闲时间，是仓库运行中的瓶颈环节。其次，用于将A类货品从检验台搬运至合成器的叉车的利用率也过高，这是由于A类产品在单位时间段的入库量较大造成的。,Processor18,12.255,52.10%,Processor19,9.176,1.38%,Processor16,16.334,46.14%,Combiner22,8.105,0.18%,Combiner23,19.285,0.58%,Combiner26,21.89,0.69%,Transporter19,4.001,15.41%,Transpoter20,5.915,54.67%,Transpoter21,7.647,50.18%,Transpoter22,7.489,76.77%,Transpoter23,9.126,90.78%,Transpoter24,9.115,92.75%,小结,本章结合国内某公司提供的商品基本数据及仓库建设要求，对仓库进行总体布局设计和作业流程分析并通过科学的计算方法得出仓库的内部设计。最后通过Flexism 仿真软件模拟仓库的运行情况，对设计的方案进行仿真分析确定系统是否满足需求。在此基础上，保持布局设计和基本作业流程不变，增加自动化机械设备替代现有的传统机械设备，包括自动分拣带，传送带，机械手，单立柱堆垛机等设备。通过 Flexism 仿真完成设计与运行仿真过程,6,自动化仓库,自动化仓库,自动化仓库是指通过电子计算机和相应的自动控制设备对仓库的作业和仓储管理进行自动化控制和管理，并通过自动化系统进行仓库作业的现代化仓库。,自动化仓库的组成包括：,1,高层货架,2,堆垛机,3,输送机系统,4 AGV,系统,5,自动控制系统,6,库存信息管理系统,7,电气与电子设备,案例描述,首先给出一个非自动化仓库的基本数据：,仓库总体布局：该仓库面积约为1200m,2,，,仓库中间按照东西走向平行设置立体货架，,货物出入的大门设置在仓库西侧，,大门外的月台为入库区域，,大门与货架之间的区域设置处理区，,仓库的西北角和西南角是叉车停放区、,东北角是控制室。,如下图,叉车停放区,货架1,货架4,货架3,货架2,大门,叉车停放区,控制区,处理区,仓库入库流程：,货车到月台即开始入库流程。叉车负责将货物从月台搬至仓库内的处理区（检查包装完整性并根据货物瓶中类表上不同标签），货物被处理完毕后即由叉车运送至货架上相应的货位。若在此过程中叉车繁忙则需要进行等待。,然后，用自动化机械设备代替现有设备，完成自动化，具体如下：,1,自动分拣机；,2,传送带；,3,机械手；,4,单立堆垛机。,研究过程,立体仓库由理货区、入库区、货物存放区、出库区等部分组成，结构图如下图所示：,出库区,输送机、出库站台、叉车,入库区,输送机、叉车、入库站台,理货区,暂存区、机械手、自动分拣装置、码盘装置,货物储存区,巷道堆垛机、货架,作业流程图：,自动化立体仓库位置布局图,出库,暂存区,废物区,处理区,辅助,作业区,自动仓储区,分拣加工区,空托盘,退货区,7,仓库优化仿真,仓库优化仿真,案例描述,选用跟第,6,章一样的实例（未自动化之前）,首先给出一个非自动化