基于Flexsim的车间设备布局优化设计

1、基于Flexsim的车间设备布局优化设计陕西科技大学机电学院孙军艳韩曹西京进行平面布局设计;(7)编制标准计划图表。业区布局的设计问题,:(1),;();(3)手工计算,图形拼;(4)对设计者的经验依赖性强;(5)不能对设备布局系统作动态调整,灵活性差,布局周期长,费用高;(6)无法给出供进行技术经济分析的数据以及立体空间的信息等,需在工艺说明书中对车间平面图予以描述,包括车间在总图中的位置、与相邻车间的关系、运输方式、各工作区及车间工段的划分和组成情况,在设计及评价布局方案时人为假设的各种条件和约束过多使布局设计不能真实再现原形系统。随着市场竞争的加剧,制造业尤其是离散型制造业正面临着越来越

2、大的挑战,已有的车间布局已不能满足企业的需求,无论是扩大生产新建车间,还是对原有的车间布局进行改造和重组,都需要及时、快速地确定合理的车间布局设计,迅速满足新的需求。现有的车间布局研究还只是具体到它的某一方面和某一层次,没有把车间布局作为一个系统单元来研究,更没有充分利用目前的计算机仿真技术对车间虚拟仿真,进行动态布局。1引言车间设备布局设计是将加工设备、物料搬运设备、工作单元和通道走廊等制造资源合理地放置在一个有限的空间内的过程。它的主要目标是材料流、工件流的运输费用最小,、厂房的利用率,很大程度地影响到企业的总体效益,是企业提高生产率的重要环节。因此生产车间设备布局设计的合理化和科学化对降

3、低生产流通费用,提高企业生产能力,增强企业竞争力具有重要的意义。车间设备布局设计与系统其他设计紧密相关。首先,布局设计和工艺设计密切相关,布局设计要根据产品的产量、加工工艺、加工流程以及车间平面结构等系统特性进行,根据生产工艺和生产规模选择合适的布局模式。其次,布局设计与物流系统的设计密切相关,物流系统的选择会影响到布局的形式;另一方面,设备布局也会影响到物流系统的运行和控制。布局设计和物流系统的交叉设计能最大限度地减少、消除物流环节,使制造系统物流合理化,从而达到加快物料处理时间、降低物料运输成本和均衡设备负荷的目的。3基于Flexsim的车间设备布局优点及步骤Flexsim是一种针对离散系

4、统进行建模与仿真2传统车间设备布局设计及其局限性传统的布局设计过程一般是依据车间任务、基础数据资料、设计原则及加工设备等的计算数据信息等进行布置,寻求一个各方面相对优化的方案。主要步骤:(1)确定生产节拍;(2)确定各工序所需的加工设备,计算设备负荷系数;(3)工序同期化;(4)计算所需作业人数;(5)确定生产线节拍性质,选择运输方式和物流系统;起重运输机械2008(9)的软件。离散系统根据特定事件发生的结果在离散时间点改变系统状态。一般而言,系统状态可分为空闲、繁忙、阻塞或停机等,事件则有用户订单到达、产品移动、机器停机等。离散仿真模型中被加工的实体通常需要经过一系列的加工、等待和运输步骤,

5、即所谓的工艺流。加工过程中的每一步都可能需要占用一个或多个资源,例如机器、输送机、操作员、车辆或某种工具。这些31(6)© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 资源有些是固定的,有些是可移动的。一些资源是专门用于特定任务的,另一些则可以用于多个任务。Flexsim软件能够对车间虚拟仿真,进行动态反复修改,直至模型正确为止。(3)运行模型在计算机上运行仿真模型,获得模型的输出数据。(4)输出结果分析对输出结果进行分析,并与期望的结果进行对比。布局。利用该软件

6、可以避免传统设备布局的局限性,快速准确地建立车间设备布局的三维模型,在不同参数下对现实车间布置进行模拟,找出布置中的不足之处,实现对车间布置的优化,节约真实车间布局的运行成本。另外,还可以对车间的布局规划进行检验,并对车间布局可能出现的问题做出早期判断,提出相应的防范措施,节省投资成本和运行周期。Flexsim系统仿真主要步骤:(1)调研系统通过调研,的系统有全面深入的了解,行详细的描述,的范围。,所建立的模型也不同,。(2)搜集数据建立系统模型根据仿真目标,考虑系统运行的循环周期,收集、整理和选择系统运行数据,并简化抽象成系统模型。为了保证所建模型符合真实系统,应该对模型进行检查,工序12、

7、3、4567894实例分析针对某IC卡公司生产车间设备布局问题,通过调研分析,采用Flex2sim310,结果、高效、IC:原材料(白料)冲孔(定位孔、填装孔)填装埋线焊接层压冲卡检验包装终检成品。该车间由5台不同的机器加工一种产品,需要9道工序,而每道工序必须在指定的机器上按事先规定好的工艺顺序进行。412数据的收集对各工序加工时间进行统计分析,数据如表1所示。平均加工时间/s1015410159101581019991851014710表1各工序加工时间表工序名称冲孔填装、埋线、焊接层压冲卡检验包装终检包装机设备名称POE冲孔机加工批量1111111纽豹三合一层压机POE冲卡机413建立F

8、lexsim概念模型仿真中用到的模型实体如表2所示。表2模型实体模型元素系统元素FlowitemProcessorQueueSource根据工艺流程设计出概念模型,如图1所示。备注默认生成类型1的原料进行不同的参数定义以表征不同机器组中的机器暂时存放货物的区域用来传送被加工对象原材料的始发处原料加工后的最终去处起重运输机械2008(9)原料机器暂存区原材料库成品库Conveyor传送带Sink图1IC卡生产车间布局概念模型32© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reser

9、ved. 414仿真模型的输出假定在保持车间逐日连续工作的条件下,在不同的布局中选出高生产效率、低流动库存方案,以减少费用。运行Flexsim310,把仿真需要的模型实体拖入仿真界面,布局尺寸及相对位置均由CAD图形中得到。连接处理器、暂存区、人等实体端口,双击实体,输入仿真需要的参数。在Experimenter中设置仿真钟的时间参数。编译、重置、运行,得出三维运动模型。原始的车间布局及优化后车间布局图略。设备布局仿真数据输出如表3和表4所示。表3改善前的设备布局仿真数据输出设备闲置率191191603015045130481305015052180%通过对上面的仿真数据分析,可以得到布局改善

10、前后的设备利用率。通过分析设备的利用率,可以反映改善布局方案的好坏。布局优化前后的设备利用率比较见图2。2工序名称设备8019061170591005417051170491504712001000100010001000100010001000100181701015001000100010001002可以很直观看到改善后的设计布局设备的使用率要远远大于改善前的,说明了改善后布局的优越性以及改善布局的必要性。冲卡纽豹三合一检验层压冲卡包装终检5总结本文分析了传统车间布局存在的局限性,利用计算机仿真软件Flexsim对车间布局优化,通过实例分析,说明利用Flexsim对车间进行布局优化的过程和

11、方法,并通过对车间布局优化前后的设备使用情况比较,系统地评价了设备布局优化的结果。为车间布局设计优化提供了一条全新的思路。参考文献表4改善后的设备布局仿真数据输出设备闲置率21405110712030130321803415036130%1程国全1物流设施规划与设计1北京:中国物资出版社,2005工序名称设备利用率97160841207117069170671206515063170设备等待处理率0100010081300100010001000100设备等待搬运率0100101701218001000100010001002张晓萍1系统仿真软件Flexsim310实用教程1北京:清华大学出版社,20063蔡林宁1物流系统规划建模及实例分析1北京:机械冲卡纽豹三合一检验层压冲卡包装终检工业出版社,20034RitchardMuther1Systematiclayoutplan