生產系統(tǒng)建模與仿真課程設計武漢理工大學

1、武漢理工大學生產系統(tǒng)建模與仿真課程設計 目錄1. 課程設計任務書P22. 設計一P33. 設計二P154. 參考文獻P185. 課程設計就成績評定表P19生產系統(tǒng)建模與仿真課程設計任務書設計1：經過8道工序加工相同的8個零件，每道工序只有一臺加工設備，每道工序時間分別為12 min, 5 min, 15 min, 7 min, 9 min, 11 min, 22 min, 5 min，請分別用順序移動方式、平行移動方式、平行順序移動方式對生產過程進行仿真，輸出三種方式的總加工時間、總設備等待時間、總設備閑置時間，以及Flexsim仿真結果，并繪制工序圖，將不同移動方式進行比較與分析。設計2：現(xiàn)

2、要加工n個相同零件，n=(10或20)+學號個位數(shù)，共8道工序，工序如下：工序一17分鐘，兩臺可用設備工序二22分鐘，兩臺可用設備工序三10分鐘，一臺可用設備工序四7分鐘，一臺可用設備工序五5分鐘，一臺可用設備工序六8分鐘，一臺可用設備工序七26分鐘，三臺可用設備工序八11分鐘，一臺可用設備，與以上工序無先后之分以上兩工序之間無先后之分以下三工序之間無先后之分請設計一種你認為好的方案，說明設計方法、過程、理由、結果，并輸出該方案的總加工時間、總設備等待時間、總設備閑置時間，工序圖、以及方案分析報告。以上兩項設計要求：提交設計說明書。提示：設計說明書不少于12面1.設計一 1.1順序移動方式進行

3、加工 按照順序移動進行方式加工，最大的優(yōu)點是沒有等待時間，零件是批量的進行加工。即在每道工序全部加工完成之后，再進行下一道工序的加工，一旦加工設備啟用，沒有多余的空閑時間，這樣會造成設備的閑置時間過長，整個加工的周期也隨之變長。 1.1.1工序圖:1.1.2時間計算: 設總的加工時間為TO、總設備等待時間為T1、總設備閑置時間T2， TO=每道工序的加工時間之和 =12*8+5*8+15*8+7*8+9*8+11*8+22*8+5*8 =688(min)11.46(h) t1為第二道工序的設備閑置時間； t2為第三道工序的設備閑置時間； t3為第四道工序的設備閑置時間； t4為第五道工序的設備

4、閑置時間； t5為第六道工序的設備閑置時間； t6為第七道工序的設備閑置時間； t7為第八道工序的設備閑置時間； T1=t1+t2+t3+t4+t5+t6+t7 =12*8+(12*8+5*8)+(12*8+5*8+15*8)+(12*8+5*8+15*8+7*8)+(12*8+5*8+15*8+7*8+9*8)+(12*8+5*8+15*8+7*8+9*8+11*8)+(12*8+5*8+15*8+7*8+9*8+11*8+22*8) =2304(min)38.4(h) T2=0(min) 既設備的等待時間為0 1.1.3 Flexsim仿真結果:（圖表）Flexsim summary Mo

5、del Clock: 688.000 Content Throughput Staytime now min avg max minavgmaxProcessor3:00118121212Processor5:000.2918555Processor7:000.4718151515Processor9:000.1818777Processor11:000.1918999Processor13:000.1918111111Processor15:000.2718222222Processor17:000.0618555 以上這個表就反映了制作Flexsim仿真時所需的相關的數(shù)據，Processo

6、r3到Processor17，是所選用加工零件設備的編號，因為還包括相關的緩沖設備，既Queue，每個Processor的后面都會有一個Queue作為每道工序加工加完了的零件的存儲，同時它也是進行下一道工序的零件的來源。所以Processor編碼的順序不是一個接著一個的。由于順序移動方式是批量的加工，每道工序是加工8個零件，其中每個零件在加工設備上的停留時間也就是加工時間為圖表中的最后的三列。Flexsim summary reportModel Clock: 688.000idleprocessingbusyblockedgeneratingemptycollectingProcessor3

7、:0.00%100.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Processor5:0.00%100.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Processor7:0.00%100.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Processor9:0.00%100.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Processor11:0.00%100.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Processor13:0.00%100.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Processor15:0.00%100

8、.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Processor17:0.00%100.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%releasingwaiting_for_operatorwaiting_for_transporterbreakdownscheduled_downconveyingconveyingtravel_emptyProcessor3:0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Processor5:0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Processor7:0.00%0.00%0.00

9、%0.00%0.00%0.00%0.00%Processor9:0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Processor11:0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Processor13:0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Processor15:0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Processor17:0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%travel_loadedoffset_travel_emptyoffset_travel

10、_loadedloadingunloadingdownsetuputilizeProcessor3:0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Processor5:0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Processor7:0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Processor9:0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Processor11:0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Proce

11、ssor13:0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Processor15:0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Processor17:0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%由以上的圖表可知其加工的效率是100%，即只要一開機，那么機器就進行加工，并且加工的設備沒有等待時間，從表中還可以由其他幾個方面的數(shù)據得出相關的信息，因為在做Flexsim的過程中，是實現(xiàn)加工零件的自動化的流程，因此在流程過、程中沒有設置機器的運輸，或是相關人員的搬運，與相關時間的搬運都為0，相關

12、的裝載、卸貨的時間也都為0。1.2平行移動方式進行加工 當一批零件在上道工序上加工完一個零件之后，便立即轉移到下道工序去。使一批零件在各道工序之間作平行的移動。平行移動方式加工的特點是零件在工序之間是逐件移動的，而且是平行的，因此零件加工的時間較短，同時零件的生產周期也可以大大的縮短 。但是除了工序時間最長的加工設備能連續(xù)加工以外，其余工序時間短的加工設備都只做簡短的加工，因此就造成了加工設備的等待時間的加長，這樣對設備的利用率無疑是一個降低。 1.2.1工序圖:1.2.2時間計算: 其中：Ti第i道工序加工時間 n加工零件數(shù) m工序數(shù) T0= =12+5+15+7+9+11+22+5+(8-

13、1)*22 =240(min)=4(h)t1為第二道工序的設備閑置時間； t2為第三道工序的設備閑置時間； t3為第四道工序的設備閑置時間； t4為第五道工序的設備閑置時間； t5為第六道工序的設備閑置時間； t6為第七道工序的設備閑置時間； t7為第八道工序的設備閑置時間；T1=t1+t2+t3+t4+t5+t6+t7=12+(12+5)+(12+5+15)+(12+5+15+7)+(12+5+15+7+9)+(12+5+15+7+9+11)+(12+5+15+7+9+11+22) =288(min)4.8(h)T2=(12-5)*7+15*7+(15-7)*7+(15-9)*7+(15-1

14、1)*7+(22-5)*7 =(7+8+6+4+17)*7=294min4.9(h) 1.2.3 Flexsim仿真結果:Flexsim summary reportModel Clock: 240.000 Content Throughput Staytime now min avg max minavgmaxProcessor3:00118121212Processor5:000.418555Processor7:000.8818151515Processor9:000.3918777Processor11:000.4718999Processor13:000.5418111111Proc

15、essor15:000.7518222222Processor17:000.1718555 以上這個表就反映了制作Flexsim仿真時所需的相關的數(shù)據，Processor3到Processor17，是所選用加工零件設備的編號，因為還包括相關的緩沖設備，既Queue，每個Processor的后面都會有一個Queue作為每道工序加工加完了的零件的存儲，同時它也是進行下一道工序的零件的來源。所以Processor編碼的順序不是一個接著一個的。每道工序是加工8個零件，但是區(qū)別于第一種順序移動加工，在設置其中Queue的參數(shù)的時候，沒有選擇批量這個參數(shù)，同樣，每個零件在加工設備上的停留時間也就是加工時間

16、為圖表中的最后的三列。Flexsim summary reportModel Clock: 240.000idleprocessingbusyblockedgeneratingemptycollectingProcessor3:0.00%100.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Processor5:60.4%39.60%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Processor7:12.4%87.60%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Processor9:61.1%38.90%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Processo

17、r11:52.9%47.10%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Processor13:46.3%53.70%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Processor15:25.1%74.90%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Processor17:83.3%16.70%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%releasingwaiting_for_operatorwaiting_for_transporterbreakdownscheduled_downconveyingconveyingtravel_emptyProcessor3:

18、0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Processor5:0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Processor7:0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Processor9:0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Processor11:0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Processor13:0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Processor15:0.00%0.00%0.00%0.00%0

19、.00%0.00%0.00%Processor17:0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%travel_loadedoffset_travel_emptyoffset_travel_loadedloadingunloadingdownsetuputilizeProcessor3:0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Processor5:0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Processor7:0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Pr

20、ocessor9:0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Processor11:0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Processor13:0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Processor15:0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Processor17:0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00% 由圖表可知，平行移動方式進行加工，除了第一道工序的加工沒有閑置時間和等待時間以外，其

21、他的加工的工序不是有閑置時間就是有等待時間，圖表中的第一項可以看到設備的等待和閑置時間明顯的增加，其他的時間的參數(shù)還是和以上是一樣的，實現(xiàn)加工零件的自動化的流程，因此在流程過、程中沒有設置機器的運輸，或是相關人員的搬運，與相關時間的搬運都為0，相關的裝載、卸貨的時間也都為0。1.3平行順序移動方式進行加工 平行順序移動方式實際上是上述兩種移動方式的綜合。這時，一批零件在每道工序上是連續(xù)移動進行的，而在工序之間則近似平行移動，當上道工序的工序時間比下道工序的工序時間短，則只需保證這兩道工序的首件為平行移動，各工序內部仍然是連續(xù)移動；而當上道工序的工序時間比下道工序的工序時間長時，則只需保證這兩道

22、工序間的末件為平行移動，各工序內部仍然是連續(xù)移動，使得零件的加工之間不存在加工的時間間隔或是設備的等待，雖然它的時間沒有平行移動加工的時間短，但是它在順序移動加工的基礎上又做了改進，縮短了整個工序的加工時間。 1.3.1工序圖1.3.2時間計算：總的加工時間 T0=12*8+5-7*5+15*8+7-7*7+9+11+22*8+5=345(min)5.75(h)總的設備閑置時間 T1=(12*8-5*7)+(12*8-5*6)+(12*8-5*6+15*8-7*7)+(12*8-5*6+15*8-7*6)+(12*8-5*6+15*8-7*6+9)+(12*8-5*6+15*8-7*6+9+1

23、1)+(12*8-5*6+15*8-7*6+9+11+22*8-5*7)=61+66+137+144+153+164+305=1030(min) 17.16(h)T2=0即設備的等待時間為01.3.3 Flexsim仿真結果:Flexsim summary reportModel Clock: 345.000ContentThroughputStaytimenowminavgmaxminavgmaxProcessor3:00118121212Processor5:000.8818511.1354Processor7:000.6518151515Processor9:000.581871463P

24、rocessor11:000.3318999Processor13:000.3718111111Processor15:000.5218222222Processor17:000.4618519.88124Flexsim summary reportModel Clock:345.000idleprocessingbusyblockedgeneratingemptycollectingProcessor3:0.00%100.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Processor5:11.90%39.60%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Processor7

25、:35.50%64.50%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Processor9:42.00%29.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Processor11:66.70%33.30%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Processor13:63.50%36.50%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Processor15:48.20%51.80%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Processor17:53.90%11.60%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%releasingwaiting_f

26、or_operatorwaiting_for_transporterbreakdownscheduled_downconveyingconveyingtravel_emptyProcessor3:0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Processor5:0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Processor7:0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Processor9:0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Processor11:0.00%0.00%0.00%0.

27、00%0.00%0.00%0.00%Processor13:0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Processor15:0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Processor17:0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%travel_loadedoffset_travel_emptyoffset_travel_loadedloadingunloadingdownsetuputilizeProcessor3:0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Proces

28、sor5:0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%48.50%0.00%Processor7:0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Processor9:0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%29.00%0.00%Processor11:0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Processor13:0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%Processor15:0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%

29、0.00%Processor17:0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%34.50%0.00% 此時的平行順序移動與以上兩種方式的最明顯的區(qū)別就是在Flexsim中的Process time的setup time有了變化，因為在順序移動方式的加工中，由于是批量的進行的生產所以就不存在在每道工序加工完之后的等待時間，而在平行移動的加方式中零件在加工的過程中雖然有等待時間，但是在有上道工序的零件加工完成并且本道工序設備空閑的情況下是不會有等待時間的，然而在平行順序移動方式的情況下則不同，即使是在前道工序的零件加工完畢并且本道工序設備又閑置的情況下，仍然不進行加工。這是因為平行

30、順序移動方式的加工是沒有設備的中間等待時間的，因此我們把前面存在的前道工序的零件加工完畢并且本道工序設備又閑置的情況的這種時間當作是零件的裝配時間。 有題意可知，在第二道工序，第四道工序和第八道工序都有裝配時間。 第二道工序的裝配時間為第一道工序加工完第一個零件開始到第二道工序始加工第一個零件的這段時間：setup time=（12-5）*7=49分鐘 第四道工序的裝配時間為第三道工序加工完第一個零件開始到第四道工序開始加工第一個零件的這段時間：setup time=（15-7）*7=56分鐘 第八道工序的裝配時間為第七道工序加工完第一個零件開始到第八道工序開始加工第一個零件的這段時間：set

31、up time=（22-5）*7=119分鐘2.設計二2.1設計題目分析本例所需加工的零件個數(shù)為10個，總共有8道工序，其中共需要用到12臺機床，那么各種設備分析如下表所示：工序號設備數(shù)量加工時間各個工序至少所需要的加工時間（總時間）12178522221103110100417705155061880732686.78111110注: 各工序總加工時間=加工時間*工件數(shù)量/各工序設備數(shù)量表2.1零件加工時間表2.2設計方法對設計方案的優(yōu)化，在現(xiàn)實情況下不可能同時做到使設備的總等待時間、設備的總閑置時間、設備的總等待時間為零。為此，在確定優(yōu)化方案的時候，只能折中選取較為合適的方案。采用順序移動方式，設備的總閑置時間和零件的總加工時間最大，總等待時間為0，生產效率過低。