生产建模与仿真课程设计在flexsim环境下课设生产系统建模与仿真

1、武汉理工大学生产系统建模与仿真课程设计说明书1 目录1 课程设计任务书. 22 平行顺序移动法. 3 3 工序内容分析. 6 4 各种方案设计. 7 4.1 传统方案：总时间最短法. 7 4.2 自行设计方案：. 84.2.1 有批量无等待时间方案. 84.2.2 有批量等待时间最小方案. 12 5 各种方案的分析以及其适用场合. 14武汉理工大学生产系统建模与仿真课程设计说明书2 课程设计任务书学生姓名：专业班级：工业工程 0702 指导教师：工作单位：机电工程学院题目: 生产系统建模与仿真课程设计初始条件 : 现要加工 10个相同零件，共8 道工序，工序如下：请设计一种你认为好的方案，说明

2、设计方法、过程、理由、结果，并输出该方案的总加工时间、总设备等待时间、总设备闲置时间，flexsim仿真结果，工序图、以及方案分析报告。指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日工序一 12 分钟，两台可用设工序二 12 分钟，两台可用设工序三 10 分钟，一台可用设工序四 17 分钟，一台可用设工序五 15 分钟，一台可用设工序六8 分钟，一台可用设工序七 22 分钟，三台可用设工序八 5 分钟，一台可用设备，与以上工序无先后以 上 两工 序 之间 无 先以 下 三工 序 之间 无 先武汉理工大学生产系统建模与仿真课程设计说明书3 2. 平行顺序移动法在对工序进行具体的分析之前，首

3、先用最常见的平行顺序移动法进行加工，具体的工序图如下有工序图可得：总加工时间 =254 总设备等待时间 =29+99+1293=138 总设备闲置时间 =12+24+34+51+66+74+79+96=436 利用 flexsim软件对这种移动方式进行仿真，布置图如下：武汉理工大学生产系统建模与仿真课程设计说明书4 运行后可得标准报告表和状态报告表。见下flexsim summary report model clock: 254.000 content throughput staytime now min avg max min avg max source1: 0 0 0 0 10 0

4、0 0 queue2: 0 0 5 8 10 0 24 48 processor3: 0 0 1 1 5 12 12 12 processor4: 0 0 1 1 5 12 12 12 queue5: 0 0 0 2 10 0 0 0 processor6: 0 0 0.83 1 5 12 12 12 processor7: 0 0 0.83 1 5 12 12 12 queue8: 0 0 1.84 5 10 0 21 42 processor9: 0 0 0.81 1 10 10 10 10 queue10: 0 0 1.68 4 10 0 31.5 63 processor11: 0 0

5、 0.83 1 10 17 17 17 queue12: 0 0 0 1 10 0 0 0 processor13: 0 0 0.68 1 10 15 15 15 queue14: 0 0 0 1 10 0 0 0 processor15: 0 0 0.35 1 10 8 8 8 queue16: 0 0 0 1 10 0 0 0 processor17: 0 0 0.22 1 10 5 5 5 queue18: 0 0 0 1 10 0 0 0 processor19: 0 0 0.46 1 5 22 22 22 processor20: 0 0 0.43 1 5 22 22 22 武汉理工

6、大学生产系统建模与仿真课程设计说明书5 processor21: 0 0 0 0 0 0 0 0 queue22: 0 0 0 1 10 0 0 0 sink23: 0 1 0 1 0 0 0 0 flexsim summary report model clock: 254.000 idle processing busy blocked generating empty collecting releasing waiting_for_operator source1: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% queue2

7、: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 100.00% 0.00% processor3: 0.00% 100.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% processor4: 0.00% 100.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% queue5: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 100.00% 0.00% 0.00% 0.00% processor6: 16.70% 83.30% 0.00% 0.00% 0.00

8、% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% processor7: 16.70% 83.30% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% queue8: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 22.80% 0.00% 77.20% 0.00% processor9: 19.40% 80.60% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% queue10: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 25.10% 0.00% 74.90% 0.00% processor

9、11: 16.70% 83.30% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% queue12: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 100.00% 0.00% 0.00% 0.00% processor13: 31.50% 68.50% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% queue14: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 100.00% 0.00% 0.00% 0.00% processor15: 64.80% 35.20% 0.00% 0.00% 0.

10、00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% queue16: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 100.00% 0.00% 0.00% 0.00% processor17: 78.40% 21.60% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% queue18: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 100.00% 0.00% 0.00% 0.00% 武汉理工大学生产系统建模与仿真课程设计说明书6 processor19: 53.60% 46.40% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00

11、% 0.00% 0.00% 0.00% processor20: 56.70% 43.30% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% processor21: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% queue22: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 100.00% 0.00% 0.00% 0.00% sink23: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 第二个表只给出部分表格，其余的部分

12、都为零。（下同）从上表可以看出平行顺序所带来的坏处：1.设备等待时间过长；2.加工过程中运输频繁。优点： 1.工件加工按顺序，有规律可循，同时机床的布置和连接较为简单；2.可适应于流水线大批量生产。3 工序内容分析所需加工的零件个数为10 个，总共有 8 道工序，其中共需要用到12 台机床，那么各种设备分析如下表所示：工序号设备数量加工时间没个工序至少所需要的加工时间（总时间）1 2 12 60 2 2 12 60 3 1 10 100 4 1 17 170 5 1 15 150 6 1 8 80 7 3 22 73.33333333 8 1 5 50 注: 各工序总加工时间=加工时间 *工件

13、数量 /各工序设备数量由以上信息可得： 1 各个工序的加工时间从50 到 170，中间浮动很大，因此可以考虑通过混合加工方式，使工序间穿插进行。 2 其中第四道工序加工时间为170 分钟，时间最长，较容易产生加武汉理工大学生产系统建模与仿真课程设计说明书工瓶颈，因此考虑越早加工该工序越好。工序间的先后顺序关系如下表所示工序顺序并列工序1 2 3 4 1 工序一工序二工序四工序七2 工序三工序五3 工序六其中工序八可以任意放置，暂时不考虑其顺序又由上表可得， 加工瓶颈工序四之前共有： 工序一工序二以及工序三共三种工序，因此，考虑设定某一工件的加工路径为：工序一工序二工序三工序四（其中工序二和工序

14、三的顺序可以任意调换） ，这样一来，在工序四之前只需等待12+12+10=34min ，如果可以保证工序四连续加工，那么前4 道工序的总耗用时间： 34+17*10=204min 那么综合考虑，设计各个零件的加工工序图如下图所示：4 各种方案设计4.1 总时间最短法武汉理工大学生产系统建模与仿真课程设计说明书总加工时间 =226总设备等待时间 =2+2=4 总设备闲置时间 =12+12+22+34+34+72+121+116+170+154=747可以看到该方案的优缺点如下：优点： 1 总加工时间最短，零件高效加工2 等待时间较短，适用于设备开启比较昂贵的加工。缺点： 1 工件流程杂乱无章每个

15、工件都有不同的加工路线，设计繁琐。2 物流过程复杂总共10 个工件，就需有十种不同的机流动方式，机床加工设备规划十分不便。3 设计和实施的额外费用可能会很高考虑到物流和机床布置的繁琐程度，不考虑应用此方案，但该方案的设计可以给我们的设计带来思路，即： 1 尽量使第四道工序尽早加工2 加工时尽量避免出现过于混乱的布置，这就要求工件最好能按一定的顺序进行加工4.2 自行设计方案4.2.1 有批量无等待时间方案再吸取了刚才两次设计的经验教训之后，我的下一个加工方案应该具备：1 工件按顺序2 工序四尽量提前；3 在等待时间最小的前提下是加工时间最小那么经过详细分析画草图以及筛选，最终得到的加工工序图如

16、下所示：武汉理工大学生产系统建模与仿真课程设计说明书9 有工序图得：总加工时间 =250 总设备等待时间 =0总设备闲置时间 =12+24+14+36+44+83+164+128+131+200=836根据工序图所设计的机床布置：加工运行后所得到的标准报告表和状态报告表数据：flexsim summary report model clock: 250.000 content throughput staytime now min avg max min avg max source1: 0 0 0 0 10 0 0 0 queue2: 0 0 0 0 0 0 0 0 武汉理工大学生产系统建模

17、与仿真课程设计说明书10 processo1: 0 0 1 1 5 12 12 12 processor2: 0 0 1 1 5 12 12 12 queue4: 0 0 0.19 1 5 0 3.6 10 processor3: 0 0 0.83 1 5 12 12 12 processo4: 0 0 0.71 1 5 12 12 12 processor5: 0 0 0.88 1 10 10 10 10 queue10: 0 0 0.77 2 5 6 16 32 queue11: 0 0 0 1 5 0 0 0 queue12: 0 0 0 1 7 0 0 0 processor6: 0

18、0 0.49 1 10 8 8 8 processor7: 0 0 0.77 1 10 15 15 15 processor8: 0 0 0.83 1 10 17 17 17 queue16: 0 0 0 1 8 0 0 0 queue17: 0 0 0.1 1 10 0 2.1 14 queue18: 0 0 0.07 1 10 0 1.5 10 processor9: 0 0 0.46 1 5 22 22 22 processo10: 0 0 0.29 1 3 22 22 22 processor11: 0 0 0.25 1 2 22 22 22 queue23: 0 0 1.29 6 1

19、0 7 31.7 63 processor12: 0 0 0.2 1 10 5 5 5 queue26: 0 0 0 1 10 0 0 0 sink27: 0 1 0 1 0 0 0 0 queue1: 0 0 5 8 10 0 24 48 queue3: 0 0 0.53 2 5 0 7.6 12 queue5: 0 0 0 1 5 0 0 0 queue43: 0 0 0.22 1 3 1 8.33 19 queue49: 0 0 0.27 1 2 11 20 29 queue21: 0 0 1.21 3 10 0 22.9 40 queue51: 0 0 0.71 3 7 0 15.71

20、 27 queue11: 0 0 0.74 2 10 0 13.2 20 flexsim summary report model clock: 250.000 idle processing busy generating empty releasing source1: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% queue2: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% processo1: 0.00% 100.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% processor2: 0.00% 100.00% 0.00% 0

21、.00% 0.00% 0.00% queue4: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 80.90% 19.10% processo4: 28.60% 71.40% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% processor5: 12.30% 87.70% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% queue10: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 34.60% 65.40% 武汉理工大学生产系统建模与仿真课程设计说明书11 queue11: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 100.00% 0.00% queue12: 0.00% 0.00

22、% 0.00% 0.00% 100.00% 0.00% processor6: 50.90% 49.10% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% processor8: 17.50% 82.50% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% queue16: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 100.00% 0.00% queue17: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 89.90% 10.10% queue18: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 93.10% 6.90% processor9: 53.80% 46.20% 0.00%

23、0.00% 0.00% 0.00% processo10: 71.30% 28.70% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% processor11: 75.10% 24.90% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% queue23: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 55.90% 44.10% processor12: 80.00% 20.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% queue26: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 100.00% 0.00% sink27: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00

24、% 0.00% queue1: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 100.00% queue3: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 47.20% 52.80% queue5: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 100.00% 0.00% queue43: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 78.30% 21.70% queue49: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 73.30% 26.70% queue21: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 30.70% 69.30% queue51: 0.00

25、% 0.00% 0.00% 0.00% 52.90% 47.10% queue11: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 34.60% 65.40% 有上述数据分析该方案的特点：1 一共十个工件，分成了四个批量，分别是1,3 5,7,9 2,4 6,8,10一共四个批量，并且按照既定的顺序，各个批量分别加工，而批量中的工件顺序始终保持不变。2 从工序布置可以看到，每个批量按照一定的顺序进行加工，比较有规律可循。3 总等待时间为 0，避免了机床的空运作现象。同时也应该注意到的是：1 机床布置比较杂乱，虽然比总加工时间最小的方案要好，但是一单工件数过多，成本自然会上升。2 注意到的是，

26、总加工时间为250 分钟，相对于最优化的时间226 分钟多出了 24 分钟的时间，而其加工总时间和顺序平行加工的254 分钟相比，仅仅提起了4 分钟而已。3 进一步推寻原因，发现第八道工序，占用了过多的额外时间，使总加工时间整整延后了 12 分钟的时间， 而延后的原因则是我在设计时过于追求机床的等待时间为0，使整个加工时间受到了不小的影响。因此，考虑设计一种加工方式，它需要满足的条件是：武汉理工大学生产系统建模与仿真课程设计说明书12 1. 在按照批量的前提下，使总的加工时间最小；2. 在总的加工时间最小的前提下，尽量使物流合理化。4.2.2 有批量等待时间最小方案有上述条件则可设计出工序图如

27、下利用 flexsim软件对这种移动方式进行仿真，仿真图如下：运行后得标准报告表和状态报告表数据如下：武汉理工大学生产系统建模与仿真课程设计说明书13 flexsim summary report model clock: 235.000 content throughput staytime now min avg max min avg max source1: 0 0 0 0 10 0 0 0 queue2: 0 0 5 8 10 0 24 48 processor1: 0 0 1 1 5 12 12 12 processor2: 0 0 1 1 5 12 12 12 queue5: 0

28、 0 0 1 5 0 0 0 queue6: 0 0 0 1 5 0 0 0 processor3: 0 0 0.83 1 5 12 12 12 processor4: 0 0 0.83 1 5 12 12 12 processor5: 0 0 0.79 1 10 10 10 10 queue1: 0 0 0.03 1 2 0 0.5 1 queue2: 0 0 0.11 1 3 1 2.67 4 queue3: 0 0 0.63 2 3 8 11.67 17 queue4: 0 0 0.19 1 2 6 7.5 9 queue5: 0 0 0.18 1 3 2 7.33 14 queue6:

29、 0 0 0.12 1 7 0 2.14 6 processor6: 0 0 0.73 1 10 15 15 15 processor7: 0 0 0.82 1 10 17 17 17 processor8: 0 0 0.47 1 10 8 8 8 queue7: 0 0 0.54 2 7 3 14.86 23 queue8: 0 0 0.11 1 3 1 6.33 15 queue21: 0 0 0.3 1 10 0 6.3 14 queue22: 0 0 0.6 2 10 0 12.4 33 processor9: 0 0 0.19 1 2 22 22 22 processor10: 0

30、0 0.47 1 5 22 22 22 processor11: 0 0 0.31 1 3 22 22 22 queue26: 0 0 0 1 2 0 0 0 queue27: 0 0 0 1 5 0 0 0 queue28: 0 0 0 1 3 0 0 0 processor12: 0 0 0.55 1 10 5 5 5 queue30: 0 0 1.12 4 8 0 16.25 30 sink31: 0 1 0 1 0 0 0 0 queue1: 0 0 0.92 2 2 71 74.5 78 flexsim summary report model clock: 250.000 武汉理工

31、大学生产系统建模与仿真课程设计说明书14 idle processing busy empty collecting releasing source1: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% queue2: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% processo1: 0.00% 100.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% processor2: 0.00% 100.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% queue4: 0.00% 0.00% 0.00% 80.90% 0.00% 19.1

32、0% processor3: 16.70% 83.30% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% processo4: 28.60% 71.40% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% processor5: 12.30% 87.70% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% queue10: 0.00% 0.00% 0.00% 34.60% 0.00% 65.40% queue11: 0.00% 0.00% 0.00% 100.00% 0.00% 0.00% queue12: 0.00% 0.00% 0.00% 100.00% 0.00% 0.00% process

33、or6: 50.90% 49.10% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% processor7: 22.70% 77.30% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% processor8: 17.50% 82.50% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% queue16: 0.00% 0.00% 0.00% 100.00% 0.00% 0.00% queue17: 0.00% 0.00% 0.00% 89.90% 0.00% 10.10% queue18: 0.00% 0.00% 0.00% 93.10% 0.00% 6.90% processor9: 53.80

34、% 46.20% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% processo10: 71.30% 28.70% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% processor11: 75.10% 24.90% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% queue23: 0.00% 0.00% 0.00% 55.90% 0.00% 44.10% processor12: 80.00% 20.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% queue26: 0.00% 0.00% 0.00% 100.00% 0.00% 0.00% sink27: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% queue1: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 100.00% queue3: 0.00%