多产品多阶段制造系统仿真与分析课案.docx

多产品多阶段制造系统仿真与分析一.关于问题1 .系统描述有一个制造车间由5组机器组成，第1, 2, 3, 4, 5组机器分 别有3, 2, 4, 3, 1台相同的机器这个车间需要加工三种原料， 三种原料分别要求完成 4、3和5道工序，而每道工序必须在指定 的机器组上处理，按照事先规定好的工艺顺序进行假定在保持车间逐日连续工作的条件下，对系统进行 365天的仿真运行(每天按8小时计算)，计算每组机器队列中的平均产品数 以及平均等待时间通过仿真运行，找出影响系统的瓶颈因素，并对 模型加以改进2 .系统数据三种原料到达车间的间隔时间分别服从均值为 50, 30, 75分钟的指数分布三种原料的工艺路线如表 11.1所示第1种原料首先在第3 组机器上加工，然后在第1组、再在第2组机器上加工，最后在第 5组机器上完成最后工序第1种原料在机器组3、1、2、5加工， 在机器组3、1、2、5加工的平均时间分别为 30、36、51、30;第2种原料在机器组4、1、3加工，在机器组4、1、3加工的平均时间 分别为66、48、45;第3种原料在机器组2、5、1、4、3加工， 在机器组2、5、1、4、3加工的平均时间分别为 72、15、42、54、 60。

表4.1原料加工工艺路线与各工序加工时间参数原料类型 机器组别(Minute)1 3, 1, 2, 52 4, 1, 33 2, 5, 1, 4,如果一种原料到达车间时， 该组机器处的一个服从先进先出相继工序平均服务时间30, 36, 51, 3066, 48, 453 72, 15, 42, 54, 60发现该组机器全都忙着，该原料就在FIFO(First In First Out)规则的队歹限前一天没有完成的任务，第二天继续加工在某机器上完成一个工序 的时间服从Erlang分布，其平均值取决于原料的类别以及机器的组 别例如，表11.1中的第2类原料，它的第一道工序是在第 4组 机器上加工，加工时间服从均值为 66的Erlang分布3.概念模型2暂存区 暂存区 暂存区暂存区哲存区二.建立Flexsim模型1 .生成实体从左边的实体库中拖动实体到模型（建模）视窗中具体操作是， 点击并按住实体库中的实体，然后将它拖动到模型中想要放置的位 置，放开鼠标键即可其中发生器代表三种不同产品的出发点，暂存 区代表产品的临时存放区，处理器代表机器，吸收器代表成品库由 于受临时实体数量的限制，该方案中一个处理器代表一组机器。

如图 1所示N Orthographic Tier - 1 - ModeliSfi 螭辑初选实他初的C-bjeizt: Fkl3 pEKtion [11.9% <1.92, Q.DQ] Hot出do [D., D.00p O.) 5sle [l.,. l.0QP fi-)图12 .连接端口要连接一个实体的输出端口至另一个实体的输入端口， 按住键盘 上的“A,然后点击第一个实体并按住鼠标左键，拖动鼠标到下一 个实体然后放开鼠标键将会看到拖动出一条黄色连线，放开鼠标键 时，会出现一条黑色的连线按照问题中不同产品的产品的加工流程，3 .定义发生器在模型中，共有3个发生器实体，每个发生器对应一类原料，也就是说，一个Source生成一类原料第一类原料的到达间隔时间服从均值为 50分钟的指数 分布我们双击对应于第一类原料的那个发生器实体，打开其参数视窗保留其 到达方式的默认选项“按时间问隔到达"，并*到达时问间隔中选择指数分布， 但是我们需要修改其参数，因此单击右侧的 量按钮，出现参数修改视窗把尺 度参数修改成50,其它按其默认值如图3所示图3同样地，我们可以修改第二类原料和第三类原料的 Source,使 得其生成实体的到达间隔时间分别服从均值为 30分钟和75分钟的指 数分布。

三类原料进入系统后，为了方便各机器组能区分开不同的原料， 我们需要给这三类原料相对应的实体不同的实体类型 同时为了能在后续的仿真运行中更好的观察系统的行为和变化， 可以赋予三类原料不同的颜色，方便我们直接从视觉上观察不同原料的加工状态 这里我们简单将三类原料用红、黄、蓝三种颜色区分，其中第一类原料黑 色，第二类原料红色，第三类原料黄色再次打开第一个发生器的参数视窗，选择发生触发器标签 我们可以在生成流动实体时设置其类型，在其将要离开发生器时赋予 颜色，这需要定义创建触发和离开触发选项 首先我们来设置其实体 类型单击创建触发下拉菜单，选择设置实体类型选项再打开其参 数修改视窗，将其类型值改为1如图4所示图4单击确定，关闭该参数修改窗口单击离开触发下拉菜单，选 择设置实体颜色选项再打开其参数修改视窗，将其颜色改为黑色(black )如图5所示图5单击确认，再以类似的方法定义发生器二和发生器三首先我们来定义机器的加工时间 由问题可知，不同类型的原料在机器1上的加工时间不同，分别为均值是 36分钟、48分钟、42分 钟的Erlang分布由于方案中使用一个处理器代表一组机器，所以 相应的加工时间也要缩短。

比如案例中有3台机器一，所以加工时间 应变为均值是12分钟、16分钟、14分钟的Erlang分布双击第一 类处理器，打开其参数窗口，单击处理时间选项的下拉菜单，选择“按 临时实体类型（间接）”，打开其参数修改窗口，可以看到，可以针对 不同的实体类型定义不同的加工时间按题意修改加工时间，如图 6接下来，定义机器的输出端口第 1类原料从机器组1流向机 器组2,第2类原料从机器组1流向机器组3,第2类原料从机器组 1流向机器组4首先，查看一下机器组1的输出端口，右键单击机 器，打开其属性窗口，选择常规标签单击 Output Ports ,右侧将 出现该机器输出端口所连接实体的列表 可以看出，端口一是暂存区 5,端口二是暂存区6,端口三是暂存区7,如图7所示图7根据题意，产品一流向端口 1,产品二流向端口 2,产品三流向 端口 3打开该机器的参数窗口，选择临时实体流标签通过修改送 往端口选项可以控制从该机器流出的实体所通过的输出端口同样 的，我们是根据实体类型来区分输出端口的，单击送往端口下拉菜单， 选择“按临时实体类型（间接）”选项打开其参数修改窗口，对应 不同的实体类型，设置好不同的端口如图 8所示。

图8按照类似的方法，定义其它组的处理器5 .定义暂存区暂存区用来存放等待加工的原料，采用先进先出策略，而且暂 存区没有容量限制，也就是说，只要是加工完了而又无法立即开始下 一阶段加工的原料都可以存放在暂存区中 Flexsim中，暂存区实体的默认出入规则就是先进先出，因此不需要设置但是其默认最大容 量是10,由于我们不知道在模型运行过程中可能需要的容量是多少， 因此我们将其最大容量改为一个大值.双击暂存区，打开其参数窗口， 将最大容量一栏的值改为10000单击确定，关闭窗口对模型中所 有的暂存区作相同的设置如图9所示图96 .模型运行该案例中需对系统进行365天的仿真运行（每天按8小时计算）， 计算每组机器队列中的平均产品数以及平均等待时间通过仿真运 行，找出影响系统的瓶颈因素，对模型加以改进注意，在模型中， 我们假设单位时间长度是1分钟，因此，需要运行的总时间长度是365 X 8X60= 17520弹位时间单击编译按钮，对模型进行编译编译 完成后，单击重置按钮，重置模型最后单击运行按钮，开始仿真 仿真进行过程中，可以看到黑、红、黄三种不同颜色的原料从系统中 流过，经过不同机器组的加工，最后离开系统。

如图10所示当仿真 运行到17520弹位时间的时候，停止运行图11SEE图107 .数据分析首先来查看机器组一的统计数据打开其机器组一前的暂存 区属性窗口，选择统计标签该页面的内容一栏统计了暂存区内存放 的待加工产品数量信息，而停留时间一栏统计了待加工产品在暂存区 内等待时间信息图11是机器组11的暂存区的统计数据W甫流；LM・小值：量土 值；33.00平均值；33仔时同量小忖 0,00黄土侑： 277/36平均值； 55.C6当前借： B.DD百电:量iJSAfi： 1146500 Inhfi! 1H64.0O内容用间BQ中采用历史砂帮的T融：1100.00时间越状团靠低沈界；酎间柱状困七高业界；|100 倒时间柱状图分没间特；恸.001显赫瓶间为：的m %再打开机器组一的处理器的属性窗口， 选择统计标签中的状态分页，便可以看到该处理器的工作率和空闲率如图 12所示图12根据不同机器组的统计信息，我们可以得出各机器组处等待加工 的产品的数量和等待时间以及工作率，如表1所示表1各机器组统计数据机器组数12345平均等待时 间（分）55.05603.925.69321.84.42平均等待数 量3.619.680.3714.810.14工作率94.3%96.9%71.1%95.8%78.1%除此之外，还可以生成统计报表得到以上数据。

按住键盘“Shift ”键然后用鼠标拖动一个选择框包围要报告的实体当一个 实体被选中时，在它周围将显示一个红色方框选择了想要进行报告 的实体后，选择菜单选项“统计 ＞标准报告”选择了此选项后，将 会看到Standard Report Setup （标准报告设置）视窗如图13所示图13按生成报告可以生成一个基本报告，如图14所示ABccEF GJKLY.1Fleisim Standard Report2Tiroc:175215.93qObjectstat s _car stats_cor st at scot: st al s cor stats irq: stat s_outst at s st e st at s_sta st al s st zstat e_cuir st at e since5SoLETCel00010 34150005175215. 96WdUJTCEZ00010 57730005175215. 97Soiffce300□10 篁曲Q005175215. 98QueuedI0203.61M65 114&40277.3655, 06a175215= 99QueuesI06919.684645712 571102051.747603. 915T3175215. 910QueiijEG0070, 371N55 11455058.755, 69&1T5215. 911Queue?2S0&014P 811118070 804201253. 43321. 79668175215. 912Queue?l030.14396。