FlexSim仿真软件在生产与物流运作中的应用.pdf

第5期（总第2 40 期）2023年10 月机械工程与自动化MECHANICAL ENGINEERING A U T O MA T I O NNo.5Oct.文章编号：16 7 2-6 413(2 0 2 3)0 5-0 0 9 6-0 2FlexSim仿真软件在生产与物流运作中的应用齐善朋（辽宁轨道交通职业学院，辽宁沈阳110 0 2 3)摘要：利用FlexSim仿真软件对某产品的现有工序进行优化，实现了工序的合理配置。首先利用FlexSim软件根据现有工序进行建模分析，找出不合理的工序，经过修改原模型并优化后进行重新排序、优化设施布置，减少了无效作业时间，从而提高了生产率。关键词：生产；仿真软件；FlexSim；物流中图分类号：TP391.9：T B49 8文献标识码：A0引言生产运作过程是指在生产中直接进行加工、生产或服务，实现物质与能量转换的过程，这个过程处于整个生产运作系统的核心地位。生产与物流运作的重点是生产中的物流，物流的流通效率是生产运作效率提高的关键。生产与物流运作课程是现代物流管理专业的一门特色课程，旨在引领学生掌握从事生产与物流运作各岗位工作的理论知识和实际操作方法1。目前仿真技术的应用软件很多，FlexSim是美国公司的一款仿真软件，具有高效的仿真引擎，它提供三维建模环境，具有建模方便、建模适应性强和二次开发好的特点。FlexSim使用面向对象的建模逻辑，FlexSim模型中的每个实体之间既相互独立又相互联系，在模型建立和模型调试过程中，可以针对某单个流程或者环节进行单独快速调试再整合到综合模型中，能够实现多人合作、协同工作的模式。FlexSim软件拥有API接口，可以用C+代码直接进行编辑，也可以调用C+开发好的DLL文件。该软件的二次开发功能也非常强大，目前广泛应用在厂区规划、物流设施布局等方面2 。1FlexSim在生产中的应用有些生产系统缺乏系统规划，在配置资源、构建物流网络等方面往往存在可靠性差、协调性弱和不尽合理的特点。我国的企业生产往往依靠经验管理，有些车间看上去感觉比较合理，但是内部隐藏着浪费资源的不合理现象3 。FlexSim作为一款通用的典型离散系统仿真软件，能够广泛地应用在现实生产中的各类离散系统中，是企业生产、物流及供应链等领域出色的系统诊断解决工具，其主要有以下四个应用方向：（1）生产（工艺)或物流方案验证。不论生产实际中的工艺流程缺陷还是物流规划方案的不合理，如果在系统运行过程中才被发现，会造成很大的损失，而借助于FlexSim软件可以在虚拟的三维环境中对生产流收稿日期：2 0 2 3-0 3-0 6；修订日期：2 0 2 3-0 6-2 5作者简介：齐善朋（198 1-），男，河北衡水人，副教授，硕士，研究方向：物流输送机械、物流管理。程的合理性进行仿真验证，从而及时发现问题并进行纠正，能够最大限度地降低生产或运行的成本。（2）生产（工艺)或物流方案创新。调整仿真模型的成本非常小，管理者可以通过不断尝试调整不同方案来寻求最佳的生产或者物流解决方案。在FlexSim模型中设计和分析生产过程，以虚拟方式评估备选生产布局和物流方案，在生产布局变动前，对变动结果进行预测，使得方案创新成为可能。（3）生产（工艺）或物流方案优化。使用FlexSim仿真模型可以甄别生产或物流制约因素以及生产设备利用率低下的问题，能够更好安排生产操作，在保证生产率的前提条件下，合理优化减少机器和工人工作与待工时间。（4）生产（工艺)或物流数据有效利用。在企业生产运行过程中，通过MES等系统能够获得大量的生产运作数据。目前国内大部分企业对这样的生产数据缺乏有效利用。FlexSim软件可以与MES接口连接实现实时解析生产运行状态，通过实时对接数据以便让企业管理者掌握现场运作情况。Flexsim仿真的基本步骤如图1所示。确定研究对象和自标系统分析，收集数据建立仿真模型运行仿真模型图1FFlexsim仿真的基本步骤2案例应用通过调查收集某小型企业生产的典型产品数据，汇总得出其核心的生产流程为：原材料切割车床仿真结果验证N优化仿真模型是否Y正确仿真结果输出模型2023年第5期加工铣床加工表面毛刺处理表面研磨超声洗涤表面处理激光打标产品组装成品检查人库。其生产流程以及时间数据如表1所示。根据表1数据，应用FlexSim软件建立仿真模型，如图2 所示。按工艺流程设置设备，切割、车床加工、表1原产品生产流程距离时间序号作业名称1来料至切割车间2切割3运至车削作业区4车床加工5运至铣削作业区6铣床加工7表面毛刺处理8运至研磨作业区9表面研磨10暂存11运至洗涤区12超声波洗涤13表面处理叉车2 7产品入库保管贴标签3仿真结果分析经过仿真分析后发现，从原材料人场到产成品入库，该产品的总生产时间达到8 0.15h，其中重要的生产加工时间为17.3 h，约占总时间的2 1.6%，产品暂存和工序间等待占用了生产的大部分时间，在生产过程中每个在制品的搬运距离为2 8 0 m，其中无效的搬运也增加了产品的隐性成本。仿真结果分析如表2 所示。表2仿真结果分析项目工程数量加工9搬运7检查3停滞6合计25经过分析需要改变设施的布局，该公司目前以工艺原则布置为主，工艺原则布置方式易造成物料运输路线交叉和迁回，也易产生物料停顿和等待的现象。因此车间的布局方式选择以产品原则布置，也就是按产品的制作流程来进行设备布置，产品的大部分生产工艺都在同一个生产单元内完成。产品原则布置方式上下工序衔接、在制品暂存量少、物料搬运距离短。经过实施布置改变后的生产流程如表3 所示。经过设施布置改变后，原作业流程由2 5项减少到15项，搬运距离由原先的2 8 0 m缩短为12 0 m，总产品作业时间由8 0.15h缩短为7 0.45h，作业工人数由2 6人减为2 0 人。4结束语齐善朋：FlexSim仿真软件在生产与物流运作中的应用流向作业内容原材料的运出原材料切割运至车削作业区600.31产品的车削加工6运至铣削作业区500.151产品的铣削加工4产品的表面毛刺处理0.22运至研磨作业区300.151表面研磨3V存放在地踏板上运至洗涤作业区300.31超声波洗涤作业1O表面着色操作员2 2操作员2 5操作员2 4暂存区5包装作业暂存区4产品组装暂存区3 激光打标暂存区2 表面处理图2 某产品加工流程仿真模型本文分析了某产品的生产流程，利用FlexSim仿真软件对该产品的生产流程进行仿真建模并分析运行后的仿真结果，依据仿真结果提出产品生产布置的改进方案，对产品生产的设施布置进行了优化。经过对工序重新排序，设施布置形式改变后减少了无效作业时间，提高了产品生产率。表3 改进后产品生产流程序号作业名称距离(m)时间（h）17.32801.40.45一6180.1597铣床加工、表面毛刺处理、表面研磨、超声洗涤、表面处理、激光打标等加工工艺用处理器来模拟，工艺直接有暂存的区域用暂存器表示，设置暂存区的最大容量为3。每个加工工艺都需要有工作人员进行生产操作，通过在FlexSim软件内设置操作时间来完成。距离时间人员序号作业名称(m)(h)500.530.222210.5121车床加工铣床加工表面毛刺处理人数1来料至切割车间14293一26流向14暂存15运至打标作业区16激光打标17暂存18产品组装19暂存20成品检查21包装作业22暂存23标签作业24搬运25产品人库保管表面研磨暂存区1超声波洗涤距离时间流向作业内容原材料的运出切割原材料切割3车床加工和铣削4表面毛刺和研磨5运至洗涤区6超声波洗涤7表面处理8暂存激光打标10产品组装11成品检查12包装作业13标签作业14搬运15产品人库保管合计（参考文献和英文摘要转第10 3 页）作业内容V存放在地踏板上运至打标作业区200.11激光打印图标一0.21V存放在地踏板上产品组装V存放在地踏板上最终检查包装作业存放在地踏板上贴标签叉车搬运包装成品产品的车削加工表面毛刺处理和研磨运至洗涤作业区300.31超声波洗涤作业一1表面着色21存放在地踏板上4激光打印图标0.21产品组装0.42最终检查0.1包装作业0.3一贴标签0.051叉车搬运400.21包装成品一48一12070.4520人员(m)(h)80.50.422一0.110.3120.051400.2148人员(m)(h)500.530.221033.222023年第5期9郭永昌.综采工作面设备尺寸自动配套系统研究D.太Intelligent and Innovative Design of Inlaid Porcelain(School of Advanced Manufacturing,Guangdong University of Technology,Jieyang 515231,China)Abstract:In view of the low degree of innovation of traditional techniques such as inlaid porcelain,which is difficult to meet themainstream demand of modern times,inlaid porcelain has been faced with the state of being marginalized by the society,taking theinnovative work of“Dabai inlaid porcelain of Bingdundun as an example,the intelligent innovative design of inlaid porcelain based onSolidWorks is discussed,which organically combines traditional inlaid porcelain elements with modern trend elements to make inlaidporcelain shine again.Keywords:SolidWorks;inlaid porcelain;intelligent design(上接第 97 页)参考文献：1杨帆.基于Flexsim的生产线仿真优化J.物流工程与管理,2 0 17,3 9(12)：12 5-12 7.2王曼玥.基于Flexsim的生产线仿真与精益优化J.信息技术，2 0 18(3)：153-154.Application of FlexSim Simulation Software in ProductionAbstract:In this paper,FlexSim simulation software is used to optimize the existing process of a product and realize the reasonableconfiguration of the process.Firstly,FlexSim software is used to model and analyze the existing processes to find out theunreasonable processes.After modifying the original model and optimizing,the processes are reordered.After the change of facilitylayout,the invalid operation time is reduced,so as to improve the productivity.Keywords:production;simulation software;FlexSim;logistics(上接第99页）参考文献：1闫书文.机械式挖掘机设计M.北京：机械工业出版社，1996.2闫振华，王国强，姚宗伟，等大型履带行走装置支重轮Fatigue Life Analysis of Crawler Shoe for Large Mining Excavators(Technology Center,Taiyuan Heavy Industry Co.,Ltd.,National Key Laboratory of Intelligent Mining Equipment Technology,Taiyuan 030024,China)Abstract:The crawler shoe for large mining excavator bears the whole upper weight and working load,the crawler shoe is animportant part of the crawler device,and its life is the core index of the equipment performance.In this paper,the load spectrum oftypical working conditions in the working cycle is extracted by the dynamics simulation.The stress distribution of the structure underthe action of unit force was determined by finite element analysis.Based on the finite element analysis,load spectrum and S-Ncurve of the material,the fatigue life of the crawler shoe is obtained,which provides theoretical basis for product design and fielduse.Keywords:mining excavator;crawler shoe;fatigue life analysis机械工程与自动化原：太原理工大学，2 0 0 9：2 5-2 8.Based on SolidWorksWANG Chun-peng,CHEN Jun-xiangand Logistics OperationQI Shan-peng(Guidaojiaotong Polytechnic Institute,Shenyangl10023,China)图14疲劳分析流程ZHAO Teng-yun,HAN Peng1033张国辉，张凌杰.基于Flexsim仿真技术的混合装配线平衡优化J.组合机床与自动化加工技术，2 0 16（6）：13 1-133.4彭军.基于Flexsim的混流生产线平衡优化J.组合机床与自动化加工技术，2 0 14（9）：140-143.BeyondCutott6.4410-0054.5320-0053.1890-0052.2440005.5790-0051e0067.8180-0045.501e-0043.8710-0042.724e-004MaxeBeyond.CutoffAtNode.81927Min-2.72AEAAtNode69908图15履带板疲劳寿命和履带板接触分析J农业工程学报，2 0 12（17）：51-56.3杜平安，于亚婷，刘建涛.有限元法：原理、建模及应用M.第2 版.北京：国防工业出版社，2 0 11.