基于Flexsim的生產(chǎn)線物流仿真的應(yīng)用研究_圖文

1、基于Flexsim 的生產(chǎn)線物流仿真的應(yīng)用研究唐秀英,冷雪梅,楊琳琳,商茹,王淼軍(云南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院,云南昆明650201摘要以某企業(yè)一條生產(chǎn)線為例,建立了生產(chǎn)線的Flexsim 仿真分析模型,運用仿真結(jié)果確定了該生產(chǎn)線的瓶頸工序;然后提出了可能的解決方案。關(guān)鍵詞生產(chǎn)物流;Flexsim ;實例建模;瓶頸工序;解決方案中圖分類號F273文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號1005-152X (201112-0157-03Application of Flexsim Based Production Line Logistics SimulationTANG Xiu-ying,LENG Xue-mei,

2、YANG Lin-lin,SHANG Ru,WANG Miao-jun (School of Engineering &Technology,Yunnan Agricultural University,Kunming 650201,ChinaAbstract:With a production line of a certain enterprise as example,the paper formulates a production line Flexsim simulation analytic model,identifies the bottleneck process

3、of the line and proposes the possible solution.Keywords:production logistics;Flexsim;empirical model;bottleneck process ;solution1引言隨著生產(chǎn)制造業(yè)的迅速發(fā)展,生產(chǎn)制造過程越來越自動化、柔性化,生產(chǎn)規(guī)模越大,物流落后的矛盾就越突出。研究指出,在產(chǎn)品生產(chǎn)的整個過程中,僅僅5%的時間用于加工和制造,剩余95%的時間都用于存儲、裝卸、等待加工和輸送。因此,降低物流成本、提高生產(chǎn)率迫在眉睫,但由于該系統(tǒng)的復(fù)雜性、快節(jié)奏和柔性,要想預(yù)測每一個決策給系統(tǒng)帶來的后果,是人的大腦無

4、法勝任的。計算機仿真技術(shù)正是彌補了這一不足,成為生產(chǎn)線物流系統(tǒng)管理者的有用工具。仿真技術(shù)追溯到20世紀(jì)40年代末,伴隨著計算機技術(shù)的發(fā)展而快速發(fā)展。仿真系統(tǒng)的優(yōu)點是具有相對的彈性和直觀性,可以避免建立物理試驗?zāi)M系統(tǒng)的投資,減少設(shè)計成本,而且可以通過計算機技術(shù)進(jìn)行精確計算和驗證分析,提高系統(tǒng)方案的可行性。本文使用Flexsim 軟件對某制造企業(yè)的一條生產(chǎn)線進(jìn)行建模和仿真,通過模型的運行找到生產(chǎn)線中的瓶頸工序,并提出優(yōu)化方案,以提高生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率。2Flexsim 仿真軟件知名的物流仿真軟件國內(nèi)幾乎沒有,主要是英美等國家開發(fā),如美國Flexsim ,SIM Animation ,Arena ,

5、Supply chain guru ,英國的Witne ss (SDX,ShowFlow ,Cla sswarehouse ,除了Arena 和Supply chain guru ,其他都為三維軟件,相對而言,Flexsim 和RaLC 有很好的面向?qū)ο笮?。Flexsim 是一款三維物流仿真軟件,是一個以物件為導(dǎo)向的模擬軟體程式,可以幫助建立使用者想像規(guī)劃、流程、設(shè)計的模型,依不同決策變數(shù)之組合,分析使用率、產(chǎn)能、產(chǎn)出、前置時間、成本等策略,達(dá)到產(chǎn)能最大化、排程最佳化、半成品及庫存最小化、成本最小化目標(biāo)。也是迄今為止世界上惟一一個在圖形建模環(huán)境中集成了C+IDE 和編譯器的仿真軟件。收稿日期

6、2011-10-26作者簡介唐秀英(1981-,女,四川南充人,講師,云南農(nóng)業(yè)大學(xué)講師,雙碩士學(xué)位,研究方向:物流仿真、可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略管理。doi:10.3969/j.issn.1005-152X.2011.12.050唐秀英,等:基于Flexsim 的生產(chǎn)線物流仿真的應(yīng)用研究技術(shù)與方法157-物流技術(shù)2011年第30卷第12期(總第243期Fexsim中的對象參數(shù)可以表示基本上所有存在的實物對象,機器裝備、工作人員、傳送帶、車、倉庫、集裝箱等,同時數(shù)據(jù)信息可以用Flexsim豐富的模型庫表示出來。Fexsim具有層次結(jié)構(gòu),可以使用繼承來節(jié)省開發(fā)時間。由于Flexsim的對象是開放的,所以這些

7、對象可以在不同的用戶、庫和模型之間進(jìn)行交換,再結(jié)合對象的高度可自定義性,可以大大提高建模的速度。Flexsim的用戶性和可移植性擴展了對象和模型的生命周期。3Fexsim仿真的流程Flexsim仿真的基本流程如圖1所示。圖1Flexsim仿真的基本流程圖(1構(gòu)建模型布局:根據(jù)各工序特點,選擇所需要的實體對象,從對象庫中拖到建模視圖中的適當(dāng)位置。(2定義對象流程:連接端口來安排臨時實體的邏輯路徑。涉及到a連接和s連接。a連接用于除中心端口之外的所有其他的連接,s連接僅用于中心端口之間的連接。(3編輯對象參數(shù):定義產(chǎn)品的流出、設(shè)置緩存區(qū)參數(shù)、設(shè)置檢測設(shè)備參數(shù)等。(4運行仿真模型:包括重置模型、控制

8、速度、運行仿真。(5分析仿真結(jié)果:點擊(統(tǒng)計->報告與統(tǒng)計可以生成數(shù)據(jù)統(tǒng)計報告。4實例建模4.1生產(chǎn)線簡述某制造企業(yè)生產(chǎn)線主要生產(chǎn)立柱型堆垛機,立柱型堆垛機有單立柱和雙立柱的區(qū)分。單立柱堆垛機只有一根立柱導(dǎo)軌,供工作臺上下升降裝卸貨物。雙立柱堆垛機有兩根立柱導(dǎo)軌,升降工作臺可以在兩根導(dǎo)軌上上下運行,主要用于裝卸、堆垛大重型的貨物。由于堆垛機部件較多,這里只對堆垛機立柱進(jìn)行仿真。立柱生產(chǎn)流程如圖2所示。圖2立柱生產(chǎn)流程圖各工序的加工時間見表1。表1立柱各工序加工時間4.2仿真模型建立該企業(yè)除法定節(jié)假日,每天生產(chǎn)時間為8h,仿真的時間按一個星期工作5個工作日,每天加工時間為8h設(shè)置。每周共計

9、40h。根據(jù)各工序?qū)嶋H情況,選擇所需要的實體對象,從對象庫中拖到建模視圖中的適當(dāng)位置,并對各實體的參數(shù)和屬性進(jìn)行設(shè)置,生產(chǎn)線模型構(gòu)建圖如圖3所示。圖3模型構(gòu)建圖4.3仿真結(jié)果在仿真運行過程中,可以實時觀察模型運行情況。在模型開始運行不久,仿真結(jié)果中發(fā)現(xiàn)暫存區(qū)3(焊接前面的臨時實體就開始出現(xiàn)產(chǎn)品積壓等待加工現(xiàn)象,隨著模型運行時間變長,暫存區(qū)3的積壓現(xiàn)象也變的越來越嚴(yán)重,當(dāng)模型運行到14570s時,工序上的產(chǎn)品加工完成后不能送往焊接區(qū),也出現(xiàn)產(chǎn)品積壓現(xiàn)象,如圖4所示。圖4仿真效果圖Flexsim軟件仿真運行結(jié)果可以用EXECL表格隨時輸出,顯示出模型中全部物體的運行情況,如圖5所示。技術(shù)與方法原料

10、庫暫存區(qū)370切割下料傳送帶1傳送帶2焊接表面處理包裝吸收器28158 -圖5Excel輸出結(jié)果綜合信息后得出暫存區(qū)3的等待時間最長和等待數(shù)量最多。系統(tǒng)的瓶頸都是暫存區(qū)3后焊接的加工速度無法滿足生產(chǎn)的需求,使產(chǎn)品在暫存區(qū)3堆積嚴(yán)重并且影響生產(chǎn)。4.4解決方案根據(jù)暫存區(qū)3堆積嚴(yán)重并且影響生產(chǎn),提出三種解決方案:(1增加一個緩存區(qū)并加快焊接工序的加工速率;(2改變工廠設(shè)施布局,縮短搬運路線距離;(3增加一臺焊接的處理器。對比各方案:方案一增加一個暫存區(qū)是較為簡單的,也是可以減少原來暫存區(qū)的堆積情況,但是加快焊接的加工速率是較困難的,因為在已有的生產(chǎn)條件,現(xiàn)在的速率已經(jīng)達(dá)到了較高的水平。焊接要求的加

11、工精細(xì)度使得加工速率難以提高。方案二的優(yōu)點是可以最大限度地減少搬運距離和搬運量,從而可以減少搬運設(shè)備。節(jié)省空間,相對解決堆積問題;缺點是企業(yè)需要拿出大量的資金來改造車間和購買新設(shè)備,而且企業(yè)這樣做可能需要相當(dāng)長的時間才能獲得效益,以該廠目前的生產(chǎn)效益和市場需求來看,該方案較為不可取。方案三增加一套焊接設(shè)備,不但可以解決暫存區(qū)的堆積問題,因為焊接以下加工環(huán)節(jié)沒有滯留的情況,增加設(shè)備還可以增加產(chǎn)量。但增加設(shè)備的同時還要增加相關(guān)的配套人員。綜合上述方案,對該企業(yè)來說,方案一相比較方案二為企業(yè)節(jié)省了大量的資金投入,但是方案一實現(xiàn)的可能性較小,而方案二的企業(yè)布局要作大的改動設(shè)計,對資金的要求很大。所以從

12、經(jīng)濟(jì)性和實施可行性角度來分析,最有利的方案就是方案三,企業(yè)可選擇方案三來提高生產(chǎn)線的效率。5結(jié)論本文以某制造企業(yè)某一生產(chǎn)線為例,運用Flexsim仿真軟件對其進(jìn)行建模仿真研究,通過仿真模型的運行找出生產(chǎn)線加工過程中的瓶頸,針對瓶頸提出改進(jìn)方案。本文通過對實際生產(chǎn)線系統(tǒng)仿真,探討了用Flexsim進(jìn)行生產(chǎn)線的建模方法,為以后的生產(chǎn)線建模與仿真提供參考。參考文獻(xiàn)1陳子俠,龔劍虹.物流仿真軟件的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展J.浙江工商大學(xué)學(xué)報,2007,(4:29-33.2李曉雪.基于Flexsim的生產(chǎn)線建模與仿真J.機械工程師,2007, (6.唐秀英,等:基于Flexsim的生產(chǎn)線物流仿真的應(yīng)用研究技術(shù)與方

13、法(上接第156頁對于區(qū)域A,當(dāng)Q較大、I較小,且Q/I較大時,應(yīng)采用單位時間內(nèi)較大的貨物采集速度,如單次的“集發(fā)”模式。塔式揀選設(shè)備一次可同時采集5個單品或增加某類品項的儲位形成“集發(fā)”能力。對于區(qū)域B,當(dāng)Q較小、I較小,可以使用訂單揀選則略。如經(jīng)常出現(xiàn)Q、I都較小的情況,則應(yīng)該拓展配送中心的市場,增加客戶的訂單數(shù)量,同時根據(jù)需要擴大配送中心的經(jīng)營品種數(shù)。對于區(qū)域C,Q較小,I較大,且Q/I較小時,使用批量揀選策略比較合適。對于區(qū)域D,Q較大、I較大,這類情況比較復(fù)雜,可依訂單品項數(shù)量決定哪些訂單適合于按訂單揀貨,哪些適合批量揀貨。4.2IK分析IK分析主要分析產(chǎn)品出貨次數(shù)的分布,對于了解產(chǎn)品出貨頻率有很大的幫助,它可配合IQ分析決定揀貨系統(tǒng)的選擇。IK各類型分析見表1。5結(jié)束語隨著用戶需求向小批量多品種方向發(fā)展,配送中心配送貨品的種類和數(shù)量將急劇增加。揀選流程是最耗費人力和時間的作業(yè),作為配送中心的核心工序,直接影響配送中心的作業(yè)效率和經(jīng)營效益。本文通過分析影響揀選系統(tǒng)效率的因