多工件多工序生产车间建模与仿真.doc

多工件多工序生产车间建模与仿真课程名称：生产系统仿真实验所属院系：管理学院 工业工程系设计环境：Witness1设计目的1. 掌握用WITNESS仿真软件建立车间模型的方法；2. 熟悉Witness系统建模元素Route等的用法；3. 了解多产品多工序加工系统建模与仿真优化方法；4. 掌握模型输入参数修改，以及仿真结果的分析方法；5. 了解典型的生产车间的运作模式和评价指标；6. 了解影响生产车间效率的主要因素，并通过相应措施来提高车间生产效率。2设计任务有一个制造车间由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。第1，2，3，4，5 组机器分别有3，2，4，3，1 台相同的机器，三种产品原料到达车间的间隔时间分别服从均值为45，30，65 分钟的指数型随机变量。各个工序的参数指标如下表所示：表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对应工序平均服务时间（分钟）13，1，2，530，36，51，3024，1，360，50，4532，5，1，4，370，15，42，50，60如果一项作业在特定时间到达车间，发现该组机器全都忙着，该作业就在该组机器处排入一个FIFO规则的队列，如果前一天没有完成的任务，第二天继续加工。在特定机器上完成一个工序的时间是一种按二阶爱尔朗分布的随机变量，它的平均值取决于作业的类别以及机器的组别。每种作业的每道工序的平均服务时间如表1所示。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，并尝试进行改善。3 设计步骤3.1 元素定义表2 实体元素定义元素名称类型数量说明APart1产品ABPart1产品BCpart1产品CMachine1Machine3机器组1Machine2Machine2机器组2Machine3Machine4机器组3Machine4Machine3机器组4Machine5Machine1机器组5Buffer1Buffer1机器组1的输入缓冲区Buffer2Buffer1机器组2的输入缓冲区Buffer3Buffer1机器组3的输入缓冲区Buffer4Buffer1机器组4的输入缓冲区Buffer5Buffer1机器组5的输入缓冲区3.2 元素显示display 的设置 可视化元素：对part、buffer、machine、分别进行可视化。在display中设置他们的Name、Icon、状态图标Icon、Part Queue。图1 各个实体元素的显示特征3.3 各个元素细节（detail）设计对part 元素A、B、C的详细定义：属性定义：表3 产品的general 页细节设计产品名称Arrivals typeInter-arrivaltoAActiveNEGEXP(45,11)Push to routeBActiveNEGEXP(30,11)Push to routeCActiveNEGEXP(65,11)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，按表4内容分别进行设计，如图2所示。表4 产品加工路径ROUTE 页细节设计ABCStageDestinationR_cycleStageDestinationR_cycleStageDestinationR_cycle1BUFFER3301BUFFER4601BUFFER2702BUFFER1362BUFFER1502BUFFER5153BUFFER2513BUFFER3453BUFFER1424BUFFER5304Ship04BUFFER4505Ship05BUFFER3606Ship0图2 各产品Route设计对MACHINE 元素的详细定义如下图：图3 MECHINE1的Details的定义 ELEMENT NAME: MACHINE1Element Type:MachineQuantity:3Priority:LowestType:SingleCycle Time:ERLANG (R_CYCLE,1,1)Input / Output RulesInput:PULL from Buffer1Output:PUSH to ROUTE MECHINE2、MENCHINE3、MENCHINE4、MENCHINE5与MECHINE1的Details一致。3.4 工艺流程图的显示图4 process view：Global（1） 模型建立如下：初始：运行后：3.5 模型运行和数据分析 具体可以参考计模型运行后的统计数据，模型仿真时钟取系统默认的1:1，运行365860175200时间单位，使用系统提供的各元素的Statistics工具，有如下图表。图5 产品统计信息图6 机器组统计信息图7 缓冲区统计信息3.6 改善从图6和图7中分析找到MACHINE3的闲置率相对于其他的机组比较高，是的BUFFER3的IN和OUT的数量一样，没有起到储存的作用，所以把MACHINE3的机组改为三台。再运行175200时间单位，改善后的运行统计报表如下：图8 产品统计信息图9 机器组统计信息图10 缓冲区统计信息由以上可以看出把MACHINE3改为三台之后MACHINE3的闲置率降低了，其他的机组闲置率有所改善，但是A、B、C的产量几乎不变，没有影响产率，所以应用改善后的。改进前：产量A=3567、B=5602、C=2452，改进后：产量A=3567、B=5612、C=255，3.7 改变各Buffer的容量把前面各个Buffer的默认的容量从1000改为100和10之后，产量逐渐降低，机组的堵塞率急剧上升，改为10之后，堵塞率都到了90%以上。虽然BUFFER得容量应用到了极限，但是有很严重的堵塞，实质没有有效地应用BUFFER。4