生产计划实验报告.doc

《生产计划与控制》实验报告
学 院： 机械工程学院
班 级: 110040801
学 号:
姓 名：
指导教师: 宋李俊
日 期： 2013。6。10
重庆理工大学工业工程系
实验一
一、 实验目的
（1）通过复习生产计划的基础知识，掌握生产计划的制定方法以及将生产计划转化为线性规划的方法；
（2）学习Excel中的Solver,掌握生产计划的一种求解方法；
二、实验设备
计算机。
三、 实验内容
将下列生产计划问题转化为线性规划问题并求解：
爱宝玩具有限公司生产A，B,C，D四种儿童玩具，每种玩具都需要经过甲、乙、丙三个车间,各种产品的设备台时消耗标准、各车间设备的计划期总台时、单位产品利润、预测的市场需求状况如表1所示.请为爱宝玩具有限公司确定综合生产计划的产量指标。
表1 数据表
项目
单位产品消耗台时
总台时
产品A
产品B
产品C
产品D
甲车间
10
40
20
10
205000
乙车间
25
20
40
25
215000
丙车间
35
40
15
25
262500
单位利润 (元/件）
0。9
1。6
0。4
1。0

最高需求 (件)
2500
6000
2000
1500

最低需求 (件）
1500
2000
2000
1000

四、 实验步骤
1） 将问题转化为线性规划问题。该问题是一个明显的线性规划问题
2） 将线性规划的目标函数和约束条件输入到Excel
根据题意可知：未知变量有4个,分别为X1,X2,X3,X4,在Excel中分别表示出来
设：A产品需求为X1件，B产品需求为X2件，C产品需求为X3件,D产品需求为X4件。
由题可得：
目标函数为 ：0。9＊X1+1.6*X2+0.4＊X3+1*X4在Excel
中表示如下:
3） .
由题可得：该问题有3个约束条件
第一个为10＊X1+40*X2+20＊X3+10*X4≤205000
表示如下图：
第二个约束条件为:
X1*25+20*X2+40*X3+25＊X4≤215000
表示如下图：
第三个约束条件
35*X1+40＊X2+15*X3+25＊X4≤262500
表示如下图
4） 、设置属性，各未知量如下图
5）
点击“Solver”按钮得到答案
得出结果如下图所示：
五、 实验结果
根据Excel图表线性规划所得结果可知：
X1=1500
X2=3468。75
X3=2000
X4=1125
目标函数最优解Z max= 8825
实验二
流水生产线系统仿真实验
一、实验目的和原理
实验目的
1、 学习、掌握Witness仿真软件的使用与主要功能;
2、 熟悉流水生产线的特点；
3、 了解影响流水线生产效率的因素和基本的改善方法
实验原理
流水生产是现代工业企业很重要的一种生产组织形式。它是按照产品（零部件）的工艺顺序排列工作地,使产品（零部件）按照一定的速度，连续和有节奏地经过各个工作地依次加工，直到生产出成品.流水生产线能够满足合理组织生产过程的要求,使企业生产的许多技术经济指标得到改善。
本实验运用WITNESS软件系统建立一个流水线的仿真模型，在模型中，零部件（widget ）要经过称重(weigh ）、冲洗（wash ）、加工（produce ）和检测（inspect ）四个工序的操作.执行完每一步操作后零部件通过充当运输器和缓存器的输送链传送至下一步操作;经过检测以后零部件脱离模型；同时需要一个操作人员控制加工机器的各种加工活动。
模型的建立及其仿真运行分成六个阶段来进行，每一个阶段运行后都记录下相应的统计数据，以便前后对比分析.采用这种循序渐进的建模方法可以在确保本阶段正确无误的基础上继续进行下一阶段的建模，而且能够清楚地看到在做任何改变产生的效果。
二、 实验步骤
第一阶段
1 定义模型元素
名称
类型
数量
Weight
Machine
1
C1
Conveyor
1
Wedget
Part
1
2：机器详细设计(Machine detail information ）：
双击Machine001 图标,输入以下信息：
名字name ：Wei gh
加工时间cycle time: 5
类型type： fixed
零件称动一个位置所需时间index time:0.5
输送链长度length in parts：10
点击OK确认。
3 建立元素之间的逻辑规则：
（1）机器规则(Machine detail rule information ）：
点击选中Weigh 图标，然后单击element 工具栏中的visual input rule ,出现input rule for weigh 对话框;
在规则文本框中输入“PULL Wedget out of WORLD ”，定义了机器Weigh 加工完成一个Wedget 之后，从本系统模型的外部WORLD 处拉进一个Widget 进行加工。
单击OK 键确认。
然后单击visual output rule ;
点击C1 图标，点击OK 键确认。
（2)输送链规则(Conveyor detail rule information ）:
点击输送带C1 的图标，选中C1 ;
单击element 工具栏中的visual output rule 图标；
点击output rule for C1 对话框中的 SHIP 按钮，为输送链C1 创建输出规则PUSHSHIP
点击 菜单条中的OK 按钮确认。
第二阶段
1 定义元素
加入Wash Produce Inspect C2 C3 具体定义如下
名称
类型
数量
wedget
part
1
weigh
machine
1
wash
machine
1
produce
machine
1
inspect
machine
1
C1
conveyor
1
C2
conveyor
1
C3
conveyor
1
本阶段需要添加的机器为清洗(wash ）、加工（produce ）、检测（inspect ），添加的输送带为C2 、C3 ，同时添加了一个逻辑元素――变量output ，用于动态显示模型中加工完成的小零件的数量.
（1）变量细节设计(Variable detail )
变量output 用来计算从Inspect 中输出的Widgets 的量,将计数结果显示在屏幕上.可以通过设计Inspect 机器的detail 来实现,具体步骤如下：
选中Inspect 机器，双击其图标；
点击细节对话框中actions on finish 按钮；
在规则编辑框中输入语句：output=output+1 ；
点击OK 确认
（2）规则（Rules ）设定:
点击C1 图标选中；
点击visual output rule 按钮；
在编辑栏中删除ship 项，然后点击Wash 机器;
点击OK 确认
（3)设定新建机器的规则。
1：Wash ：
利用visual output rule 按钮创建规则:push C2 ；
2：PRODUCE：
利用visual input rule 按钮创建规则：pull C2 ；
利用visual output rule 按钮创建规则：push C3 ；
3:INSPECT :
利用visual input rule 按钮创建规则：pull C3 ；
利用visual output rule 按钮创建规则：push ship
如果有必要可重新安排元素在屏幕中的位置。
运行模型200分钟
第三阶段
在本阶段中，将假设Produce 机器每加工完五个零部件就需要进行一次刀具的调整，调整时需要人员来参与，调整时间为12 分钟。构建本阶段模型需要在第二阶段模型的基础上，向模型中添加劳动者Labor 元素，设置Produce机器的调整属性
1 定义labor元素 现有各个元素定义如下
名称
类型
数量
widget
part
1
weigh
machine
1
wash
machine
1
produce
machine
1
inspect
machine
1
C1
conveyor
1
C2
conveyor
1
C3
conveyor
1
Operator
labor
1
添加和设计labor 型元素
从designer elements 窗口中找到labor 元素将其加入模型；
加工机器调整设置（Machine Produce Setup detail )
双击Produce 图标得到对话框；
从对话框中选择setup 页框；
点击add/remove…按钮进行调整的详细信息设置，本实验添加setup Description ：Setup Number 1 ;
点击OK 确认，返回setup 页框;
设置setup Number 1 如下：
调整模式setup mode ：no。of operations ；
调整间隔次数No.of ：5 ；
调整时间setup time ：12。0 ；
labor 设定过程为：选择labor rule 按钮,在编辑框中输入规则。默认值为NONE ，输入“operator ”即可，点击OK 确认.
经过以上设置Produce Machine 每5 个循环操作就需要调整一次，也就是说，在5widgets 加工完成以后operator 需要花12mins 来调整机器，以便机器能够正常运行下去。
第四阶段
在本阶段中，考虑将随机分布函数应用到机器的故障发生时间间隔和劳动者维修机器的故障所需要的维修时间中.假设Produce 机器在工作一定的时间后，可能会发生意外的抛锚，通过以往机器两次抛锚时间间隔的统计发现，其时间间隔服从均值为60 分钟的负指数分布（函数表示形式为：NEGEXP（60.0，1)）;每当机器抛锚时，都需要人员对它进行维修,维修过程所持续的时间受到故障诊断时间、故障排除的难易程序、维修人员的生理和心理状态的影响，呈现随机波动性，统计数据表明维修时间服从均值为10 分钟、标准差为2 分钟的对数正态分布（函数表示形式为:LOGNORML （10，2,2)）。
（1）构建模型:
在本阶段示例中，为了设定模型的随机性特征，在第三阶段模型的基础上，进行produce 机器故障细节的设计,步骤如下：
双击Produce 机器图标,选择Breakdown 页框；
点击add/remove 按钮，用add 项添加故障项目，缺省值breakdown number 1 ；
将breakdown mode 改变成busy time ；
点击labor rule 按钮输入需要的规则;
删除默认值输入operator ；
点击edit labor rule 对话框中的OK 键确认；
将鼠标移到breakdown interval 窗口的time between failures 字段,现在可以使用assistant 工具栏，点击view/toolbars 菜单将其激活，然后点击assistant 。
点击assistant 工具栏中的distributions 按钮;
选择NEGEXP 分布，点击prompt 按钮
输入如下参数：Mean=60,PRN stream=1
点击OK确认
点击repair time
点击assistant 工具栏中的distributions 按钮
点击Lognorml 分布，然后点击prompt
输入以下参数：Mean=10,Standard Deviation=2,PRN stream=2
点击OK 确认关闭对话框
以上操作意味着为Produce 机器设定了如下抛锚细节：
time between breakdowns 以60 为均值，1 为伪随机流的负指数分布；
repair time 为以10 为均值，2 为标准差，2 为伪随机流的对数正态分布。
第五阶段
本阶段将向模型中添加一台produce机器和一条C2输送链，看看对系统的产出量等运行参数有何影响
(1）添加设计新元素：
双击C2 图标显示C2 明细对话框，
输入数量quantity ：2 ；
点击OK确认；
双击Produce 图标，显示明细对话框
输入数量quantity :2 ;
点击OK确认；
系统的输入输出关系设定为Produce（1）仅仅向C2（1）“拉”零件来加工，Produce(2)仅仅向C2（2）“拉”零件来加工.给每台Produce 机器与相对应的输送链C2 设定输入输出规则,需要使用到系统变量N 。
（2）系统变量N
双击Produce 机器图标显示general detail 对话框;
点击对话框中的From…按钮，弹出机器的输入规则编辑框如图所示；
输入规则“PULL from C2(N) at Front ”；
点击OK确认。
（3）WASH 机器上零件清洗完毕之后,将输出到C2 两条链上队列较短的输送链上。规则设计操作如下：
双击WASH 显示general 细节对话框；
点击output 窗口的To 按钮;
删除窗口顶部的默认规则，输入:Least PARTS C1(1)，C2（2） ；
点击OK 键确认；
点击OK 确认以上操作
运行模型1000分钟
第六阶段
在本阶段，将把Produce机器的维修时间均值修改为20和30分钟，分析流水线产量和劳动者labor的工作时间状况。
（1）Produce细节设计
1：双击Produce 图标显示明细对话框；
选择Breakdown 页框，将Repair time 的均值由原来的10 增加到20 ，如下：
LOGNORML(20,2，2)
2：双击Produce 图标显示明细对话框；
选择Breakdown 页框,将Repair time 的均值由原来的20增加到30 ，如下:
LOGNORML（30,2，2)
三、实验数据及处理
第一阶段
模型运行200分钟
说明机器加工完成了40个零件
第二阶段
运行模型200分钟
流水线的“瓶颈”在inspect这一环节上
第三阶段
运行模型1000分钟
流水线的新的“瓶颈"在produce这一环节上
第四阶段
模型运行1000分钟
与上一阶段对比结果:劳动者变的繁忙了，由46.35%变成47。30％，C2的效率降低,排队等待时间变长.
第五阶段
模型运行1000分钟
与上一阶段比,系统的整体效率没有什么变化，系统输出相等，是由于C2（1)被C2(2）取代，Produce(1）被Produce（2)取代，不工作了。
第六阶段
Produce机器的维修时间均值修改为20，运行1000分钟
Produce机器的维修时间均值修改为30，运行1000分钟
分析产出量变少，但是变化不大,操作者繁忙率增加,系统的整体效率下降。其原因是由于Produce机器的维修时间均值增大，而导致整个系统效率降低。因此，在生产作业时应尽量降低机器的维修时间。
四、思考题
1.生产线的主要特点是什么?
答：需要的操作者减少，生产率得到一定的提高，生产量越大，生产成本就越低，工作现场整体规划，整条生产线上的员工需团结一致，否则,某些前些工序有可能影响后续工序。适合批量和大批量生产.
2. 流水线是否有缺点,为什么？
答:
1：不够灵活,不能及时适应市场对产品产量和品种变化的要求，不利于提高生产技术水平。
2：出现问题时不能很快的确定问题的发生点在哪里.
3：存在等待浪费。
4：批量生产或大批量生产,操作者工作单调乏味，导致人员积极性不高，若是小批量，多品种生产，生产效率相对不高。
5：一道工序出错,后续工序没有发现，那么所有工序都得返工。
五、参考文献
1、生产与运作管理，张群 主编，机械工业出版社，2004年5月第1版
2、Witness工业物流仿真平台基础教程,北京威特尼斯科技中心
3、现代物流设施与规划，方庆馆 王转 主编，机械工业出版社，2004年9月第1版