生产系统建模和仿真上机报告

1、一、1. 实验素材：某港口只有一个岸桥为到达的船舶提供卸货服务。当船舶到达港口时，停入泊位等待服务。如果岸桥空闲，则立即对其进行货物卸载作业；如果岸桥为其他船舶卸载，则船舶在泊位等待；岸桥为船舶提供服务的规则为FIFO。 假设船舶到达时间间隔服从均值为10小时的负指数分布，岸桥为每艘船的卸载时间服从6,14小时的均匀分布。建立仿真模型，运行100天=2400小时，统计：1.岸桥的利用率；2.船舶的平均等待时间；港口船舶等待队列的最大长度；4.仿真结束时服务船舶的数量。进一步考虑以下几种情况1.船舶到达时发现港口中已经有4艘船舶在等待，则选择离开；统计系统100天流失的船舶数量；（通过控制Buf

2、fer元素的Capacity实现）2.船舶等待时间超出30小时，则选择进行服务投诉（；统计系统100天中接受到的投诉数量；（通过控制Buffer元素的Delay项实现）3.港口增加了一台岸桥对船舶进行服务；仿真比较此时系统与原系统（只有一个岸桥）在绩效指标上的变化（通过设置Machine元素的Quantity项目实现）统计1.岸桥的利用率；2.船舶的平均等待时间；3.港口船舶等待队列的最大长度；4.仿真结束时服务船舶的数量2. 系统分析：把一个part设定成船，一个buffer设定成泊位，一个machine设定成岸桥；3. 详细建模：设施布置图： 输出报告：ELEMENT NAME: 岸桥El

3、ement Type:MachineQuantity: 1Priority:LowestType:SingleCycle Time:UNIFORM (4,16,1)Input / Output RulesInput:PULL from 泊位Output:PUSH to SHIP_ELEMENT NAME: 泊位Element Type:BufferQuantity: 1Capacity:1000Input Option:RearOutput Option:FirstSearch From:Front_ELEMENT NAME: 船Element Type:PartType:Variable a

4、ttributesGroup number:1Inter Arrival Time:NEGEXP (10,1)First Arrival at:0.0Maximum Arrivals:UnlimitedInput / Output RulesOutput:PUSH to 泊位_4.运行模型：5. 结果分析：仿真次数12345均值置信下限置信上限岸桥利用率96.71%96.45%100%92.41%99.95%97.10%0.93221.009船舶的平均等待时间104.31108.12123.7243.35134.91102.88258.835146.9港口船舶等待队列的最大长度24352312

5、2022.812.50833.09已服务船舶数234222233212235227.2214.80239.56. 进一步分析： 1）设定buffer（泊位）的Capacity为4可以完成。 2）添加一个buffer用以统计投诉人数，岸桥优先pull from统计投诉的buffer布置图如下： 3）增加一个machine，设定为岸桥，并将machine数量设定为2布置图如下： 结果分析：仿真次数12345均值置信下限置信上限离开数343139162428.817.645739.9542投诉数194174248117228192.2128.933255.466服务船舶数（改）22224426123

6、6256243.8224.357263.243二、1.实验素材：某公司有一条生产线加工一种零件，需要四道工序为称重工序（称重时间为均值为5 分钟的负指数分布）、清洗工序（清洗时间为均值为4.5 分钟的负指数分布）、加工工序（加工时间为均值为4 分钟的负指数分布）、检测工序（检测时间为均值为3分钟的负指数分布） ，每道工序上只有一台机器，每台机器上每次只能加工一个零件，工序之间零件依靠滚轴输送链运输，单条输送链最多可以容纳 20个零件，零件通过每条输送链的时间为 10 分钟（Index time设为0.5，传送带类型设为Index Queuing）。建立该系统的WITNESS仿真模型。模拟一周的

7、时间（5*480=2400分钟），统计分析各个机器的利用率，零件从进入到离开系统的总的平均时间。进一步，如果加工工序的机器每运行50分钟，进行一次预防性检修，检修时间服从均值为10分钟的负指数分布；加工工序会发生随机故障，故障间隔服从均值100分钟的负指数分布，维修时间服从30分钟的负指数分布；清洗工序每清洗完10件产品，就需要整理一下工作台，整理时间服从均值为8分钟的负指数分布；这三项作业都需要一名工人参与。假设该生产线上每道工序仅有一台机器，整条生产线由一名工人维护，零件数量足够多，建立该系统的WITNESS仿真模型。模拟一周（5*480=2400分钟）的时间。统计分析零件从进入到离开系统

8、的总的平均时间、各个机器的利用率，零件在各个传送带上的平均停留时间，找出系统的瓶颈工序， 2. 系统分析：把一个part设定为零件，依次设定4个machine作为4道工序的仿真，再设置3个传送带（传送1，2，3），出工顺序为零件称重传送1清洗传送2加工传送3检测3. 详细建模 设施布置图： 输出报告：ELEMENT NAME: 称重Element Type:MachineQuantity: 1Priority:LowestType:SingleCycle Time:NEGEXP (5,1)Input / Output RulesInput:PULL from 零件 out of WORLDOu

9、tput:PUSH to 传送1 at Rear_ELEMENT NAME: 传送1Element Type:ConveyorQuantity: 1Priority:LowestType:QueuingLength:20Maximum Capacity:20Index Time:0.5_ELEMENT NAME: 传送2Element Type:ConveyorQuantity: 1Priority:LowestType:QueuingLength:20Maximum Capacity:20Index Time:0.5_ELEMENT NAME: 传送3Element Type:Conveyo

10、rQuantity: 1Priority:LowestType:QueuingLength:20Maximum Capacity:20Index Time:0.5_ELEMENT NAME: 加工Element Type:MachineQuantity: 1Priority:LowestType:SingleCycle Time:NEGEXP (4,1)Input / Output RulesInput:PULL from 传送2 at FrontOutput:PUSH to 传送3 at Rear_ELEMENT NAME: 检测Element Type:MachineQuantity: 1

11、Priority:LowestType:SingleCycle Time:NEGEXP (3,1)Input / Output RulesInput:PULL from 传送3 at FrontOutput:PUSH to SHIP_ELEMENT NAME: 零件Element Type:PartType:Variable attributesGroup number:1Maximum Arrivals:0_ELEMENT NAME: 清洗Element Type:MachineQuantity: 1Priority:LowestType:SingleCycle Time:NEGEXP (4

12、.5,1)Input / Output RulesInput:PULL from 传送1 at FrontOutput:PUSH to 传送2 at Rear_4. 运行模型： 5. 结果分析： 仿真次数12345均值置信下限置信上限称重机器利用率97.38%97.77%94.06%96.46%99.77%0.97010.94500.9967清洗机器利用率88.21%87.43%92.50%91.11%91.60%0.90170.87410.9292加工机器利用率80.36%70.50%78.09%76.80%76.81%0.76510.71960.8105检测机器利用率59.36%58.30

13、%57.95%57.63%63.14%0.59270.56470.6207总平均时间86.4289.9115.5698.6986.5195.41680.118110.71“称重”工序利用率最高，所以别的工序需等待之，所以“称重”工序为瓶颈工序进一步分析：添加劳动者“工人”，并给“清洗”的setup与“加工”“检修”的breakdown设置函数，添加劳动者规则。输出报告如下：Report：ELEMENT NAME: 清洗Element Type:MachineQuantity: 1Priority:LowestType:SingleCycle Time:NEGEXP (4.5,1)Input /

14、 Output RulesInput:PULL from 传送1 at FrontOutput:PUSH to 传送2 at RearLabor RequirementsSetup #1: 工人Set-upDescription:New SetupSet-up type:OperationsOps to First:UndefinedOps between:10Set-up Time:NEGEXP (8,1)_ELEMENT NAME: 加工Element Type:MachineQuantity: 1Priority:LowestType:SingleCycle Time:NEGEXP (4

15、,1)Input / Output RulesInput:PULL from 传送2 at FrontOutput:PUSH to 传送3 at RearLabor RequirementsRepair #1:工人Repair #2:工人BreakdownDescription:New BreakdownBreakdown type:Busy TimeAt Start of Cycle:YesDown Interval:50.0Repair Time:NEGEXP (10,1)Scrap Part:NoSet-up on repair:NoBreakdownDescription:New Br

16、eakdownBreakdown type:Busy TimeAt Start of Cycle:YesDown Interval:NEGEXP (100,5)Repair Time:NEGEXP (30,1)Scrap Part:NoSet-up on repair:No_ELEMENT NAME: 工人Element Type:LaborQuantity always available:1_结果分析：仿真次数12345均值置信下限置信上限称重机器利用率280.83%84.59%92.42%79.09%71.03%0.815920.71880.913清洗机器利用率273.97%72.19%

17、74.05%64.22%67.47%0.70380.64960.7579加工机器利用率262.51%60.36%60.35%58.40%57.27%0.597780.57270.6229检测机器利用率244.47%40.90%48.56%46.29%41.52%0.443480.40350.4834总平均时间2181.04163.76146.64222.66248.65192.55140.15244.94在传送带1上平均停留时间93.6191.5675.7263.66116.488.1963.4051.2940在传送带2上平均停留时间59.3442.3940.6149.22100.358.37

18、227.87188.872在传送带3上平均停留时间13.1812.6113.7115.9415.214.12812.39215.863三、1.实验素材：三种类型的零件A、B、C随机到达系统，分别暂存于仓库的特定库区(通过将仓库的Quantity设定为3实现)，有一装配机器将1个A、2个B和1个C组装一个成品D，然后放入专用缓冲区中（机器的输出规则定义为BUFFER (30)）；其中：A零件到达时间间隔为5分钟，批量为1，第一个零件在0时刻到达；B零件到达时间间隔为4分钟，批量为2，第一个零件在10时刻点到达；C零件到达时间间隔为6分钟，批量为1，第一个零件在0时刻到达，该零件总量为20；装配机

19、器对零件的提取顺序为先取A、再取B、再取C，（定义机器的输入规则为：SEQUENCE /Wait 仓库(1)#(1),仓库(2)#(2),仓库(3)#(1)，Input 的Quantity设为4），装配机器的组装时间为6分钟；使用WITNESS建立该系统的仿真模型，确定组装完成20个产品D所用的时间，仿真结束时各零件从进入到离开系统的总的平均时间，及装配机器忙的概率。2. 系统分析：设置machine的函数为：SEQUENCE /Wait 仓库(1)#(1),仓库(2)#(2),仓库(3)#(1)，Input 的Quantity设为4，输出设置为Buffer（30）。元素“仓库”的quanti

20、ty设置为3，出工流向为：A仓库1，B仓库2，C仓库3，仓库1、2、3机器3. 详细建模： 设备布置图： 4. 运行模型：输出报告：ELEMENT NAME: AElement Type:PartType:Variable attributesGroup number:1Inter Arrival Time:5.0First Arrival at:0.0Maximum Arrivals:UnlimitedInput / Output RulesOutput:PUSH to 仓库(1)ELEMENT NAME: BElement Type:PartType:Variable attributes

21、Group number:1Inter Arrival Time:4.0First Arrival at:10.0Maximum Arrivals:UnlimitedInput / Output RulesOutput:PUSH to 仓库(2)ELEMENT NAME: CElement Type:PartType:Variable attributesGroup number:1Inter Arrival Time:6.0First Arrival at:0.0Maximum Arrivals:20Input / Output RulesOutput:PUSH to 仓库(3)ELEMEN

22、T NAME: 仓库Element Type:BufferQuantity: 3Capacity:1000Input Option:RearOutput Option:FirstSearch From:FrontELEMENT NAME: 机器Element Type:MachineQuantity: 1Priority:LowestType:AssemblyAssembly Qty:4Cycle Time:6.0Input / Output RulesInput:SEQUENCE /Wait 仓库(1)#(1),仓库(2)#(2),仓库(3)#(1)Output:BUFFER (30)5.

23、结果分析：零件ABCD装配机的利用率平均时间22.7823.2315.185792.31四、1.实验素材：有一个制造车间由5组机器加工三种产品A,B.C。每种产品分别要求完成 4道、3道和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，A,B.C三种产品原料到达车间的间隔时间分别服从均值为 50，30，75 分钟的负指数型分布。 三种产品的工艺路线如下表所示。产品类型机器组别相继工序平均服务时间/分钟13，1，2，530，36，51，3024，1，366，48，4532，5，1，4，372，15，42，54

24、，60即第 1 种作业首先在第 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。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。在特定机器上完成一个工序的时间是一种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（用Erlang(R-cycle,2,1)实现）。模拟一周（5*480=2400分钟）的时间，计算每种产品在系统中的作业总平均时间，以及每组机器队列中的平均作业数、平均利用率及平均等待时间。并试图进行改善。2. 系统分析： 设置3个part（A,B,C），5个b

25、uffer（001-005）以及5个machine，每个machine的设置数量见布置图。ABC的Arrivals type设置为Active，Inter arrival分别设置为negexp（50，1），negexp（30，1），negexp（75，1），to设置为Route。在Route页设置如下：ABCStageDestinationR_cycleStageDestinationR_cycleStageDestinationR_cycle1Buffer3301Buffer4661Buffer2722Buffer1362Buffer1482Buffer5153Buffer2513Buffe

26、r3453Buffer1424Buffer5304SHIP04Buffer4545SHIP05Buffer3606SHIP0出工流向为partbuffermachineMachine作如此设定：Cycle time分别设置为ERLANG (R_CYCLE,2,1)、ERLANG (R_CYCLE,2,2)、ERLANG (R_CYCLE,2,3)、ERLANG (R_CYCLE,2,4)、ERLANG (R_CYCLE,2,5)，to设置为 Push to route。3. 详细建模 设施布置图： 输出报告：ELEMENT NAME: AElement Type:PartType:Variab

27、le attributesGroup number:1Inter Arrival Time:NEGEXP (50,11)First Arrival at:0.0Maximum Arrivals:UnlimitedInput / Output RulesOutput:PUSH to ROUTEELEMENT NAME: BElement Type:PartType:Variable attributesGroup number:1Inter Arrival Time:NEGEXP (30,11)First Arrival at:0.0Maximum Arrivals:UnlimitedInput

28、 / Output RulesOutput:PUSH to ROUTEELEMENT NAME: Buffers001Element Type:BufferQuantity: 1Capacity:1000Input Option:RearOutput Option:FirstSearch From:FrontELEMENT NAME: Buffers002Element Type:BufferQuantity: 1Capacity:1000Input Option:RearOutput Option:FirstSearch From:FrontELEMENT NAME: Buffers003E

29、lement Type:BufferQuantity: 1Capacity:1000Input Option:RearOutput Option:FirstSearch From:FrontELEMENT NAME: Buffers004Element Type:BufferQuantity: 1Capacity:1000Input Option:RearOutput Option:FirstSearch From:FrontELEMENT NAME: Buffers005Element Type:BufferQuantity: 1Capacity:1000Input Option:RearO

30、utput Option:FirstSearch From:FrontELEMENT NAME: CElement Type:PartType:Variable attributesGroup number:1Inter Arrival Time:NEGEXP (75,11)First Arrival at:0.0Maximum Arrivals:UnlimitedInput / Output RulesOutput:PUSH to ROUTEELEMENT NAME: Machine001Element Type:MachineQuantity: 3Priority:LowestType:S

31、ingleCycle Time:ERLANG (R_CYCLE,2,1)Input / Output RulesInput:PULL from Buffers001Output:PUSH to ROUTEELEMENT NAME: Machine002Element Type:MachineQuantity: 2Priority:LowestType:SingleCycle Time:ERLANG (R_CYCLE,2,2)Input / Output RulesInput:PULL from Buffers002Output:PUSH to ROUTEELEMENT NAME: Machin

32、e003Element Type:MachineQuantity: 4Priority:LowestType:SingleCycle Time:ERLANG (R_CYCLE,2,3)Input / Output RulesInput:PULL from Buffers003Output:PUSH to ROUTEELEMENT NAME: Machine004Element Type:MachineQuantity: 3Priority:LowestType:SingleCycle Time:ERLANG (R_CYCLE,2,4)Input / Output RulesInput:PULL from Buffers004Output:PUSH to ROUTEELEMENT N