毕业设计（论文）-企业生产物流的计算机仿真.doc

本科毕业论文（设计、创作）题目： 企业生产物流的计算机仿真 学生姓名： 学号： 所在系院： 信息与通信技术系 专业： 电子信息工程 入学时间： 2010 年 9 月导师姓名：职称/学位： 副教授/硕士/讲师/硕士 导师所在单位： 完成时间： 2014 年 5 月安徽三联学院教务处 制安徽三联学院毕业论文企业生产物流的计算机仿真摘 要：自改革开放以来，国际的很多制造业企业都迁移到了中国生产，这些企业先进的管理经验以及生产效率给国内的企业造成压力。国内企业特别是中小型企业要想在竞争中生存和发展，就要再生产管理上下功夫。为了科学地规划与布局生产线，一个有效的方法是用计算机进行仿真，从而优化生产线设计，提高生产效率。本文结合某企业一条生产线上的物流系统地调度安排过程进行讨论，利用GPSS软件对该生产线进行仿真，找出该条生产线最合理的生产安排。计算机仿真就是在计算机上做实验，在确定仿真模型后，改变一系列的控制参数，进行多次仿真，比较每次的仿真结果，找出较好或较优的情况，再进行其它参数的修改，进行一系列的仿真，最后一定可以找到最优方案。本文提出了生产线优化过程的研究方法和实例，这个例子的优化过程为企业提供了一种新思想和新方法，可供相关的读者参考。关键词: 计算机仿真； GPSS； 物流系统； 生产线 The computer simulation of enterprise Logistics systemAbstract：Since the reforming and the opening up, many international manufacturing companies have moved to the Chinese for production. These companies put great pressure on domestic enterprises because of its advanced management experience and effective production. Domestic enterprises, especially those small and medium enterprises should put emphasis on management if they want to survive and develop in the competitive modern society. In order to plan and layout of the production line scientifically, one of the effective method is to use computer simulation to optimize production line design and improve a effective production. This paper combined with the scheduling process of a logistics system of a enterprise production line system to discuss the use of GPSS simulation software for the production line, and then found out the most reasonable one. Computer simulation experiment is experienced on the computer, after determining the simulation model, changing a number of control parameters, and then compared the simulation results of each comparison to identify the better one for further modify of the parameters. Finally, computer simulation experiment will be able to find the optimal solution after a series of simulation. This paper presents the research method and case for optimization of production lines. The example of the optimization process of production lines provide the enterprise a new idea and method. This kind of new method and idea is available for the relevant readers.Keywords: Computer simulation; GPSS ; Logistics system; production line 2目 录第一章 绪论11.1. 背景11.2. 研究的目标及意义11.3. 生产物流系统仿真研究现状21.4. 本文探讨的方法以及创新点21.5. 研究内容2第二章 生产物流管理的基本理论32.1. 生产物流的概念和分类32.2 生产物流的特征32.3. 生产物流管理理论4第三章 生产多品种物流系统分析53.1. 生产物流系统的界定53.2. 生产物流系统的结构及其要素构成53.3. 生产物流系统的功能、作用分析63.3.1. 运输63.3.2 储存63.3.3. 装卸搬运63.3.4. 包装63.4. 多品种生产物流特征描述73.4.1. 多品种小批量生产的含义73.4.2 多品种小量生产过程的特点73.4.3 多品种小量生产物流的基本特征73.4.4 生产物流系统效率的评估7第四章 生产物流系统的GPSS World仿真模型84.1. 生产物流系统仿真的研究目的84.2. 生产物流系统实体划分及数据分析8第五章 生产物流系统的GPSS World仿真实例95.1. 某厂生产物流系统仿真模型的建立95.2. 输入数据的采集、分析及处理95.3. 仿真模型的GPSS World程序设计及其实现95.4. 输出结果的处理105.7. 输出结果分析15结论16致谢17参考文献18I第一章 绪论1.1. 背景据统计，仅在我国机器制造行业企业中，原料、零件加工时段只占企业生产过程的4-1185一97的时间都是物料处于停止流动或装载到运输工具上、或是在运输途中，一般企业的流动资产有726的比例被原材料和产品占用。由于原料和产品均处于流动过程中，这样的物流系统可看成是一类排队系统。特别是当代企业要求加大物流的速度和效率，使交货的周期变短，产品成本下降，搞好物流系统，已经成为市场竞争的主要手段。我国的制造业在近年来得到了较好的发展，但整体仍然有以下几个问题：第一，是现今各企业生产过程中普遍存在的问题是企业生产中的浪费现象太多，无效的劳动较多。在很多生产现场，我们很容易看到，现场的乱、差、脏，物料到处堆放，废弃物料随处可见，甚至有的堆放好多天都不去处理。第二，由于管理水平低下，不考虑资本的负荷及生产的效率，却在非关键的方面抬高非关键资源的利用率和生产效率，其后果只能是管理混乱，生产出不合格的产品，例如一个非关键资源到达100的利用率，但后续资源只能达到其55的产出，那么另外45的产出，将成为库存品，此时从资源自身观察 ，其利用率很好，但从全部来看，它只有55的有效性。对非关键资源的充分利用不但不能够抬高产品销售量，反而会使库存品增加。没有注重关键资源的利用，更不用谈对其庇护了。除此之外，大部分企业并没有认识到其二者的联系，企业都是让两者同步，它们的库存只能维持不乱，如此，其也会影响库存。两个相等，会有库存的运输量，从而导致资金，导致物流成本高。1.2. 研究的目标及意义在本文中，研究的方向主要是建立批量机械配件厂生产和分析领域的研究，根据工厂物流结构的特点，讨论其生产过程，运行特性及物流显示的主要特点进行分析，再根据系统理论，形成生产物流的优化思维，给出优化的的技术管理和生产决策方案。研究工厂物流系统地意义在于：生产物流是零件建造厂的主要组成部分，贯穿于生产线的全过程，生产物流的合理化被称为是“生产的第三利润”，其意义主要表现在：1降低生产周期、库存和流动资金。通过改善物流来加快资金的运作，提高生产水平。2降低时间和搬运的次数、物流的费用、产品成本。1.3. 生产物流系统仿真研究现状生产物流系统其实就是一个排队系统。对这样的生产物流排队系统进行计算机仿真，根据仿真结果进行生产安排，可提高生产零部件制造的效率，使物流系统高效运行，提高经济效益和社会效益.1.4. 本文探讨的方法以及创新点GPSS语言是面向对象问题的离散事件的专用仿真语言，1961年美国IBM公司的Geoffrey Gordon发表了第一个GPSS文本，1964年Efron和Gordon又发表了GPSS语言的著作“GPSS An Expanded General Purpose Simulation”， 标准的版本包含52个模块，微机上的GPSSR/PC略少些，有38个模块。每个模块用特定的名称和相应的图形来表示其功能，且带有一个被称为操作数场的数据信息组，一些条件和参数可在操作数场设置。GPSS仿真语言极其精炼，每个模块以及操作数写在同一行里，如写不下可以换行,而如果用诸如高级语言的程序设计语言实现GPSS的功能，则每个GPSS模块要用几十条乃至几百条语句实现。GPSS语言与时间有关的模块有两个，一个是generate，另一个advance。其它模块具有处理包括队列、存储器、逻辑开关以及输出报表等功能。这种语言尤其适用于排队系统的仿真，社会上许多问题可以转化为排队问题，例如本文讨论的生产线就可分解成一系列的排队问题，因此GPSS语言的使用范围很广，所以它是目前最常用的离散事件仿真语言之一。本文探讨的方法和创新点具体表现在如下几个方面：利用GPSS仿真语言的强大功能，分析了零件制造企业生产物流系统。与其它仿真软件相比，应用GPSS建立一个生产物流系统仿真模型更加简便快捷，充分的利用GPSS计算机仿真的特性，方便我们计算物流成本，有助于企业生产布局决策，相对以前的人工处理，利用GPSS计算机仿真更简单、更方便和更有效。第二章 工厂生产物流管理的基本理论2.1. 生产物流的概念和分类物流概念：(1)20世纪80年代美国物流管理协会对物流的定义是：“物流是对货物、服务及相关信息从生产地到消费地有效率、有效益的流动和存储进行计划执行和控制，用来满足顾客需求的过程。这个过程包括需求预测，信息网络，材料处理，订单处理，采购，配送，包装，运输，装卸零件制造，废物回收和仓库管理，客户服务等。”(2) 物流生产线是指从原材料输入生产线系统、经过存储、搬运、装卸、零件制造等一系列物理和化学的相互转换直到输出生产系统的全部运动过程，身体从供应商需求是流动的材料，并创造经济价值的展示空间和时间的价值。(3) 生产物流的概念：生产物流是指生产经营过程中，从原材料供应的货物，生产零部件的制造，生产和销售，和伴随生产消费的过程中产生的废弃物品的回收及再利用的完全循环活动。从系统论的角度解析，生产物流是一个接受外界环境干扰作用的具有输入一转换一输出功效的自适应体制。2.2. 生产物流的特征生产物流有以下几个重要特点:第一，生产物流是出产工艺的一个重要组成部分。物流过程和生产过程几乎是分不开的，他们的关系有很多种，有些是在物流过程中零件的生产工艺要求的实施，物流和一些零件的制造过程中完成，有些是通过制造过程的不同部分的物流环节。他们要求有很强的集成特性，几乎是不可能的过程对象分离完全分离的操作条件。第二,生产物流成本中心的功能非常强大。在生产过程中，物流对资源的占据和损耗，是生产成本的一个主要的组成部分，由于在生产过程中，物流活动比较频繁，所以对成本的影响是很大的，生产物流观念，应当主要是一个成本的观念，而不是其他的观念。第三,生产物流是一个高度专业化的定制物流。它务必全部适应生产专业化的需求，面对特定的物流需求，而不是面对市场上的、普遍的物流需要，所以，工厂生产物流，具有特意的适应性而不是普遍的实用性，可以通过制定，取得很高的效率加成。2.3. 生产物流管理理论业务流程再造的理论：企业是一个商业组织，是一个转换的“输入输出”系统。企业流程是企业为完成产品或根据提供某项服务而进行的一系列逻辑相干活动的有序的集合。结构中的过程实际上是工作或工作，或是事物发展的逻辑状态，它包含所有从A到Z，事物在发展，是事物发展的时间序列的变化，也可以是事物变化的空间过程。第三章 生产多品种物流系统分析3.1. 生产物流系统的界定系统的概念：系统源于拉丁文字“细丝特磨”。根据系统思想的发展，该系统可以被定义为“制度是一个山两个或两个以上可全要素彼此不同，为了彼此连接以达到某种目的而形成的。”但是，当代关于系统的定义却不完全的统一，一般可以理解为，系统是由两个以上区别或作用单元之间的有机的结合，完成某项特定功能的综合体。3.2. 生产物流系统的结构及其要素构成流体指物流中的“物”，即物质实体。流体主要有自然属性和社会属性。自然属性指的是物理，化学，生物学特性：社会属性是指价值体现流体。由于物流是实现流体的目的从上游阶段（供应商）的下游阶段（需求）的流动，以实现这一目标，尽管一部分的流体是连续存放在仓库，但前提是流动的，是流动的一种形式，所有的流体终究要经过运输、搬运等方式实现空间上的移动。因此，在一般情况下，流体在物质实体的连续流动。载体指流体借以流动的设施、设备。如自动化立体仓库、升降机、自动导引运输车(AGV)、叉车、自动上下料机器等。载体是流体流动的主要工具，载波状态将直接影响质量，物流效率和效益。流向是指从起点到终点的流体流动的方向。生产物流流程共有三种：(一)是流体自然流动，根据由供给和需求决定，这表明一个客观的需要，从供给到需求即流体。(二)是计划流向，指根依据流体经营者产品生产经营计划而形成的流体流向，即流体计划流经的路径。(三)是实际流向，指在物流流动的过程当中。流体实际发生的流向。在确定物流流向时，理想的状态是流体的自然流向和其实际流向一致，但是由于计划流向存在前提及载体等方面的因素，也会有实际流向偏离自然流向的现象发生。流量即在一定的行驶性能通过载体流体流动路径的数目。流量和流动方向是不可分割的，每个流程都有相应的，一个流，因此，流量也可以参考的分类，即：自然流动，程序流程和实际流量。流程即通过载体的流体在一定流向上行驶路径的数量表现。流程也是在生产物流系统优化的过程中必须考虑的一项重要因素在生产过程中经常强调的最短路径的关键路径和防止流体的流量和流动方向迂回液。所以，流体在可行路径当中的最短路径也是我们所追求的主要目标之一，路径越长，物流的成本就越高。3.3. 生产物流系统的功能、作用分析企业生产物流的功能主要包括：3.3.1. 运输运输是企业物流的主要职能之一，其在企业物流中的主要任务是解决物料在空间上的位移问题。运输过程中不改变物质产品，也不增加的数量，但可以在生产运输的材料解决（过程）需要（程序）之间的距离，创造空间效用的商品，实现其使用价值。因而，运输是企业物流的一个及其重要的环节，运输的合理化，在很大程度上影响着企业物流的合理化。3.3.2 储存 物料的储存和运输是整个企业物流过程当中的二个主要环节，是企业的“物流砥柱”，而仓库是储存原料的场所，因此，对仓库功能探究的问题就是物料的仓库管理。 3.3.3. 装卸搬运装卸搬运是随运送和仓库储存而产生的须要的物流活动，是在统一地域范围内进行的、以改变物料的存放状态和空间位置为主要内容和目的的举止，是对运输、仓库储存、包装、流通零件制造等物流活动进行衔接的中间环节。在物流各个环节的不同活动和阶段的功能，必须处理。由此可见，装卸搬运是物流的不同运动阶段之间互相转换的桥梁。它能够处理相耦合的连续的“流”的运动，可以实现物流的概念。3.3.4. 包装为了保证交付给消费者的产品（在生产过程中，需要链接的手，他们中的大多数需要不同形式，不同层次的包装其目的是为了便于消费者（生产者）买（生产，加工），方便消费者网站的商品（零部件或原材料）单独出售（储存，运输），并可以显示产品最独特的特。3.4. 多品种生产物流特征描述3.4.1. 多品种小批量生产的含义多品种、小批量的企业主要指制造过程是一个离散事件系统，在离散时间系统的状态，通常是随机和”这一变化事件”特性，即系统的状态变量是可数的。 3.4.2 多品种小量生产过程的特点生产过程的特点有如下几个：(1）在生产过程当中，工人是文化的学徒，每个人都有精湛的技术。(2) 产品的设计一般是按照产品的型号进行设计的。(3) 生产与产品的设计要柔性的生产。(4) 生产设备一般应用于数控机床，如搬运小车。3.4.3 多品种小量生产物流的基本特征因为定制，通过客户的企业生产，用户订单驱动的生产，由于小批量，多品种的生产，重复生产水平低，使生产周期长，物料的须求与具体产品的生产存在着一一对应的关系，由于是单件生产，产品设计和工艺设计在产品生产关键的环节存在着低反复性，因此，关键材料消耗定额是不容易或不适合准确的配方。同时，在产品设计方面，尽管生产的产品品种多，但产品结构信息却存在着一定的相似性。3.4.4 生产物流系统效率的评估一.人员的利用率人员利用率是衡量每个员工能力指数。人才测评分析是每个企业评价的重要指标。主要体现两个方面：一是员工的工作效率，二是对工作的熟练程度。二设备的利用率设备的利用率是衡量设备有没有发挥最大性能的指标。生产物流系统的设备主要用于零件制造、搬运作业活动。因为工作时间性质的变化，设备工作不容易计算，往往从增加设备的时间来计算。三成本率成本率是用来衡量经营成本是合理的。生产物流系统中，物流成本是直接或间接的总接收，储存，分拣配送，流通部件制造，信息处理和分配的操作成本。第四章 生产物流系统的GPSS World仿真模型4.1. 生产物流系统仿真的研究目的研究目的是视某个具体的被研究对象而定，不同的对象有不同的研究目的，但是其主要目的是为了提高生产效率，提高管理水平以及服务的质量。4.2. 生产物流系统实体划分及数据分析1实体划分固定实体：搬运车、机床、检验员活动实体：生产的零部件第5章 生产物流系统的GPSS 仿真实例5.1. 某厂生产物流系统仿真模型的建立物流方面：加工车间的流程存在不合理的地方。第一，大多数零件都必须在一个以上的部分转移，消耗了大量的人力和物力、物力、时间。第二，生产指令变化频繁，快速反应的生产组织跟不上，因此，原材料供应不上。管理：科学理论的支持不足的生产组织和管理车间，更多的主观意识和经验是靠人来解决问题，在某些人的头脑中同一时间”组批”的理解是不够的，批量产品的认识仍处于传统。5.2. 输入数据的采集、分析及处理模仿工厂生产零件，首先原材料进厂，然后又搬运小车运到机床1加工，然后再到机床2加工，然后再经检验员检测，最后进行包装，估算机床的平均利用率以及各队列的最大排队的数量。表1给出了该系统的各段耗时。表1. 工厂搬运物料系统的各段耗时名称消耗时间小车搬运82机床1加工155机床2加工153检验142包装122表5-1方案仿真参考表5.3. 仿真模型的GPSS 程序设计及其实现仿真程序 GENE 5,2 QUEU 1 SEIZ 1 DEPA 1 ADVA 8,2 RELE 1 QUEU 2 SEIZ 2 DEPA 2 ADVA 15,5 RELE 2 QUEU 3 SEIZ 3 DEPA 3 ADVA 15,3 RELE 3 QUEU 4 SEIZ 4 DEPA 4 ADVA 14,2 RELE 4 QUEU 5 SEIZ 5 DEPA 5 ADVA 12,2 RELE 5 TERM 5.4. 输出结果的处理方案仿真1天结果通过改变各队列使用时间进行多次仿真来观察各方案的设备使用率和最大排队数从而选出最佳方案。方案一：原材料入场252； 小车搬运的时间（82）-机床1加工时间（155）-机床2加工时间（153）-检验员检测（142）-包装（122）仿真结果如图1所示。图1。方案1的仿真结果方案二：原材料入场52； 小车搬运的时间（82）-机床1加工时间（155）-机床2加工时间（153）-检验员检测时间（142）-包装时间（122）仿真结果如图2所示。图2。方案2的仿真结果方案三：原材料入场52； 小车搬运的时间（52）-机床1加工时间（155）-机床2加工时间（153）-检验员检测时间（142）-包装时间（122）仿真结果如图3所示。图3。方案3的仿真结果方案四：原材料入场52； 小车搬运的时间（52）-机床1加工时间（83）-机床2加工时间（153）-检验员检测时间（142）-包装时间（122）仿真结果如图4所示。图4。方案4的仿真结果方案五：原材料入场52； 小车搬运的时间（52）-机床1加工时间（53）-机床2加工时间（83）-检验员检测时间（142）-包装时间（122）仿真结果如图5所示。图5。方案5的仿真结果方案六：原材料入场52； 小车搬运的时间（52）-机床1加工时间（53）-机床2加工时间（53）-检验员检测时间（72）-包装时间（122）仿真结果如图6所示。图6。方案6的仿真结果方案七：原材料入场52； 小车搬运的时间（52）-机床1加工时间（53）-机床2加工时间（53）-检验员检测时间（62）-包装时间（83）仿真结果如图7所示。图7。方案7的仿真结果5.5. 输出结果分析我们对该系统进行了多次仿真，对数据也进行了比较，从而找出一些比较好的方案供决策者参考。其中方案7是本文方案中最好的一个，其队列1的设备使用率为1，最大排队长10。队列2的设备使用率为0.96，最大排队长8，队列3的设备使用率为0.95，最大排队长12, 队列4的设备使用率为0.98，最大排队长28，队列5的设备使用率为0.97，最大排队长47. 说明在不能提高这些机车使用效率的前提下，需要增加相应的机床数和小车数来减少零件的等待时间和排队数。从而优化了生产，提高了利润。结论本文主要讨论了零件制造企业的生产物流系统，介绍了GPSS World语言特点，并通过GPSS World生产物流系统进行了仿真，并得出了以下的结论：通过对生产物流系统仿真研究，我们观察到了车间物流系统的动态运行过程，统计出了各种机床，员工及小车等使用的效率，方便我们计算生产布局的物流成本，为工厂布局提供了决策。通过研究证明，GPSS 系统是一种成本低，功能强大可以动态直观反映系统中的实体排队情况和设施的利用率。此外可以将GPSS 应用于动态仿真工厂内各种设备和人员等的工作的效率，辅助管理者发现设备问题和优秀人才，并及时调整设备和人员的应用。也可以将GPSS World应用于物流配送中心，供应物流、销售物流等一整个物流系统的仿真研究，为企业提供更多的动态运行信息，为管理者提供监管和决策的依据。致谢 本论文在两位老师的悉心指导下完成的。导师渊博的专业知识、严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严于律己、宽以待人的崇高风范，朴实无法、平易近人的人格魅力对本人影响深远。不仅使本人树立了远大的学习目标、掌握了基本的研究方法，还使本人明白了许多为人处事的道理。本次论文从选题到完成，每一步都是在导师的悉心指导下完成的，倾注了导师大量的心血。在此，谨向导师表示崇高的敬意和衷心的感谢！在写论文的过程中，遇到了很多的问题，在老师的耐心指导下，问题都得以解决。所以在此，再次对老师道一声：老师，谢谢您！其次感谢信息与通信技术系各位老师四年来在学习上对我的帮助!再次感谢我的同窗好友们，他们给我的生活很多快乐和帮助! 最后还要感谢我的家人在我这四年的学习期间给予的大力支持和鼓励，谢谢您们！