《多产品多阶段加工仿真系统设计》——实验报告

中南林业科技大学 多产品多阶段加工仿真系统设计实验报告 学 院：交通运输与物流学院 专 业：物流工程 学 号：20100858 姓 名：王瑞红 指导老师姓名： 李义华 完成日期：2013.05.22 一、实验目的 1、熟悉系统元素ROUTE的用法。 2、了解工艺视图process views的用法。 3、了解多产品多阶段加工仿真系统设计 。 二、实验题目 多产品多阶段加工仿真系统设计 三、实验步骤 4、模型运行和数据分析 1、加工系统描述与数据 1.1 加工系统描述 有一个制造车间由 5 组机器组，加工三种产品。每种产品分别要求完成 4，3 和 5 道 工序，而每道工序必须在指定的机器组上，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，来仿真 365 个 8 小时工作日的工作，计算每 种产品在队列中的平均总等待时间和作业总平均等待时间，以及每组机器队队列中的平均 作业数、平均利用率以及平均等待时间。并试图进行改善。 第 1，2，3，4，5 组机器分别有 2，3，3，2，1 台相同的机器，三种产品原料到达车 间时间间隔分别服从均值为 40，20，50 分钟的指数型随机变量。 三种产品的工艺路线如表 1.1 所示。 表 1.1 产品加工工艺路线与各工序加工时间参数 产品类型 机器组别 相继工序平均服务时间/MIN 1 3，1，2，5 20，30，40，24 2 4，1，3 50，40，35 3 2，5，1，4，3 60，10，30，25，45 2、仿真模型的建立 2.1 定义 define 本系统的元素定义如表 2 所示。 表2：实体元素定义 元素名称 类型 数量 说明 A Part 1 产品 A B Part 1 产品 A C Part 1 产品 A Machine 1 Machine 2 机器组 1 的输入 缓冲区 Machine 2 Machine 3 机器组 2 的输入 缓冲区 Machine 3 Machine 3 机器组 3 的输入 缓冲区 Machine 4 Machine 2 机器组 4 的输入 缓冲区 Machine 5 Machine 1 机器组 5 的输入 缓冲区 Buffer 1 Buffer 1 机器组 1 的输入 缓冲区 Buffer 2 Buffer 1 机器组 2 的输入 缓冲区 Buffer 3 Buffer 1 机器组 3 的输入 缓冲区 Buffer 4 Buffer 1 机器组 4 的输入 缓冲区 Buffer 5 Buffer 1 机器组 5 的输入 缓冲区 2.2 显示 display 的设置 图 2.2：各个实体元素的显示特征 2.3 元素细节（detail）设计 表3 ：产品的general页细节设计 产品名称 Arrivals type Inter arrival to A Active NEGEXP (50,11) Push to route B Active NEGEXP (30,11) Push to route C Active NEGEXP (75,11) Push to route 产品 A、B、C 的加工路径 ROUTE 设计：通过双击各个产品图标，在弹出式页框 中选择其 ROUTE 页，如图 2.3 所示，分别进行设计。 图 2.3 表3:机器组general页细节设计 表4:产品加工路径route页细节设计 机器组名称 From Cycle time to Machine1 PULL from Buffers1 ERLANG (R_CYCLE,1,1) Push to route Machine2 PULL from Buffers2 ERLANG (R_CYCLE,1,2) Push to route Machine3 PULL from Buffers3 ERLANG (R_CYCLE,1,3) Push to route Machine4 PULL from Buffers4 ERLANG (R_CYCLE,1,4) Push to route Machine5 PULL from Buffers5 ERLANG (R_CYCLE,1,5) Push to route A B C Stag e Destinat ion R_cyc le Stage Destinat ion R_cycl e Stage Destinat ion R_cycl e 1 Buffer3 20 1 Buffer4 50 1 Buffer2 60 2 Buffer1 30 2 Buffer1 40 2 Buffer5 10 3 Buffer2 40 3 Buffer3 35 3 Buffer1 30 4 Buffer5 24 4 Ship 0 4 Buffer2 25 5 Ship 0 5 Buffer3 45 6 Ship 0 2.4流程图的显示 工艺流程图也称全局工艺流程图，是WITNESS提供的模型简化图。在工艺流 程图中，模型中的每个元素由一个方框和元素名称来表示，如果某一元素的数 量多于1个，也仅仅显示一个框图；各元素之间的输入输出关系由有方向的箭线 表示；不过它不显示元素中所包含的函数或变量等逻辑元素。 使用方法：选择VIEW菜单Process Views；得到process views对话框， 在该对话框中设定工艺流程图显示窗口、字体颜色、布局方式等内容。 设计完毕后，得到工艺流程图如图所示。 3、模型运行和数据分析 模型仿真钟取系统默认的 1：1min，运行 365845131400 仿真时间单 位，使用系统提供的 report 工具。得到下列统计报表。 表 6： 产品统计信息 Name No. Entered No. Shipped W.I. P. Avg W.I.P. Avg Time A 3402 3377 25 19.93 1026.15 B 5811 5737 74 27.21 820.50 C 2312 2260 52 20.50 1553.39 表 7： 机器组统计信息 Name % Idle % Busy No. Of Operations Machine1 6.33 93.67 11412 Machine2 2.28 97.73 5678 Machine3 29.06 70.94 11398 Machine4 4.19 95.81 28488 Machine5 23.36 76.64 5677 表 8： 缓冲区统计信息 Name Total In Total Out Now In Max Min Avg Size Avg Time Buffers1 11460 11415 45 62 0 13.3 203.29 Buffers2 5698 5680 18 59 0 18.84 579.15 Buffers3 11401 11401 0 24 0 1.32 20.27 Buffers4 8098 8022 76 96 0 20.27 438.52 Buffers5 5678 5678 0 21 0 2.71 83.7 从表 8 可以看出，产品 A、C 在系统中的时间平均在 1000 多分钟，分别为 A：1026.15，C：1553.39，时间太长。再从表 8 中可以看出机器组 1、2、4 是 瓶颈，开动率达到 90以上。 4、实验结论 对机器组 1、2、4 各添加一台机器，再运行 131400 时间单位，改善前产品 在系统中的通过时间 T1=1026.15+820.5+1553.39=3400.04（min） 改善前产品在系统中的通过时间 T2=288.82+221.19+405.92=915.93（min） T2/T1=915.93/3400.04=0.2694 5、改进方法： 通过上一部分的分析，对机器组 1、2、4 各添加一台机器，再运行 131400 时间单位，改善后的运行统计报表如下。 表 9： 产品统计信息 Name No. Entered No. Shipped W.I.P . Avg W.I.P. Avg Time A 3402 3397 5 5.61 288.82 B 5811 5805 6 7.34 221.19 C 2312 2306 6 5.36 405.92 表 10： 机器组统计信息 Name % Idle % Busy No. Of Operations Machine1 28.95 71.05 11518 Machine2 33.01 66.99 8599 Machine3 29.64 70.36 17221 Machine4 28.16 71.84 8117 Machine5 22.29 77.71 5709 表 11: 缓冲区统计信息 Name Total In Total Out Now In Max Min Avg Size Avg Time Buffers1 11521 11521 0 25 0 1.23 18.64 Buffers2 5712 5712 0 12 0 0.72 22.24 Buffers3 11518 11516 2 20 0 1.16 17.71 Buffers4 8122 8121 1 18 0 1.22 26.33 Buffers5 5709 5709 0 20 0 2.65 81.28 改善前产品在系统中的通过时间 T1=1026.15+820.5+1553.39=3400.04（min） 改善前产品在系统中的通过时间 T2=288.82+221.19+405.92=915.93（min） T2/T1=915.93/3400.04=0.2694 可以看出，产品在系统中的通过时间将为原来的 0.2694。可见系统的柔性 和顾客满意度得到了较大的提高。 六、实验心得 通过这次的物流多产品多阶段加工仿真系统设计实验课，让我了解到物流 规划与分析不仅仅只是算是根据几个公式算结果那么简单，要考虑很