基于Flexsim發(fā)電機(jī)車間布局仿真分析案例目錄TOC\o"1-3"\h\u26854基于Flexsim發(fā)電機(jī)車間布局仿真分析案例 125241.1Flexsim仿真軟件運(yùn)用 1161491.2FLEXSIM軟件仿真過(guò)程 1215151.3運(yùn)用FLEXSIM對(duì)A廠發(fā)電機(jī)車間建模與仿真 2165031.4模型參數(shù)及其屬性設(shè)置 5239941.5仿真模型運(yùn)行結(jié)果分析 10289451.6系統(tǒng)布局仿真模型優(yōu)化 13針對(duì)A發(fā)電機(jī)車間的建模仿真這一關(guān)鍵步驟，分別從仿真基本情況、建模仿真流程和仿真結(jié)果分析，在分析結(jié)果的基礎(chǔ)上提出合適的改善方案，并利用Flexsim軟件進(jìn)行模擬仿真，觀察、分析優(yōu)化后的模型，最后對(duì)比分析優(yōu)化后的結(jié)果數(shù)據(jù)。具體如下：Flexsim仿真軟件運(yùn)用FLEXSIM軟件有下列幾種優(yōu)勢(shì)：超強(qiáng)可視性，軟件能將模型以視圖和動(dòng)畫進(jìn)行展示。良好的開(kāi)放功能，F(xiàn)LEXSIM高兼容性可以將文件傳輸?shù)紼XCEL、VISIO以及WORD中。軟件自帶的分析數(shù)據(jù)功能，能用CHART、表格的形式來(lái)分析數(shù)據(jù)。因此制造業(yè)、運(yùn)輸業(yè)等使用它的頻率較高。所以本文選用Flexsim進(jìn)行仿真建模。FLEXSIM軟件仿真過(guò)程使用FLEXSIM仿真系統(tǒng)，共分為三個(gè)步驟，即建模、模擬、可視分析。（1）建模具體過(guò)程，詳見(jiàn)圖6-1。由建模前設(shè)置好的物理系統(tǒng)，將實(shí)體從實(shí)體庫(kù)中拖到視圖窗口的適當(dāng)位置由建模前設(shè)置好的物理系統(tǒng)，將實(shí)體從實(shí)體庫(kù)中拖到視圖窗口的適當(dāng)位置根據(jù)實(shí)體間的邏輯關(guān)系。連接相應(yīng)的端口，構(gòu)建仿真模型的邏輯流程和系統(tǒng)根據(jù)每個(gè)實(shí)體所代表的物理特征，設(shè)定相應(yīng)參數(shù)編譯好模型后，重新設(shè)置并運(yùn)行仿真模型在Flexsim這款實(shí)時(shí)仿真軟件中，操作者可以在仿真過(guò)程中對(duì)每個(gè)實(shí)體進(jìn)行操作，檢測(cè)當(dāng)前狀態(tài)、并對(duì)結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)分析設(shè)置布局定義模型單元參數(shù)設(shè)定模型運(yùn)行仿真結(jié)果分析確定方案仿真結(jié)束圖STYLEREF1\s6-SEQ圖\*ARABIC\s11FLEXSIM建模過(guò)程運(yùn)用FLEXSIM對(duì)A廠發(fā)電機(jī)車間建模與仿真結(jié)合對(duì)A電機(jī)廠的布局現(xiàn)狀的分析，了解了目前車間內(nèi)的整個(gè)加工流程，以此來(lái)創(chuàng)建相匹配的模型，并對(duì)其進(jìn)行布局規(guī)劃，具體如圖6-2。原材料區(qū)原材料區(qū)壓裝轉(zhuǎn)子區(qū)轉(zhuǎn)子接線區(qū)焊接區(qū)定子接線區(qū)機(jī)加工區(qū)檢驗(yàn)區(qū)噴漆區(qū)裝配區(qū)成品區(qū)10%返修率10%返修率圖STYLEREF1\s6-SEQ圖\*ARABIC\s12發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)車間流程圖本次系統(tǒng)建模仿真根據(jù)發(fā)電機(jī)車間設(shè)施布局進(jìn)行仿真建模。產(chǎn)品的到達(dá)、離開(kāi)分別使用Source（發(fā)生器）和暫存區(qū)（QUEUE）模擬。出入庫(kù)產(chǎn)品處理操作使用Processor（處理器）模擬；出入庫(kù)臺(tái)用Queue（暫存區(qū)）模擬，裝配作業(yè)使用Combiner（合成器）模擬。貨物搬運(yùn)用Conveyor（傳送帶）來(lái)模擬。搬運(yùn)過(guò)程使用Transporter（叉車）、Operator（操作員）等運(yùn)輸工具實(shí)現(xiàn)。本次系統(tǒng)仿真所需要的實(shí)體如表4-1所示表STYLEREF1\s6-SEQ表\*ARABIC\s11FLEXSIM中模型實(shí)體設(shè)計(jì)模型元素系統(tǒng)元素備注Conveyor（輸送設(shè)備）傳送貨物運(yùn)輸Queue（暫存區(qū)）成品庫(kù)存放貨物Combiner（合成器）裝配區(qū)裝配Source（發(fā)生器）原材料定子、轉(zhuǎn)子的來(lái)源Processor（處理器）加工區(qū)加工通過(guò)調(diào)查得到，各工序耗時(shí)匯總?cè)绫?-2所示：表STYLEREF1\s6-SEQ表\*ARABIC\s12各工序耗時(shí)匯總時(shí)間工作內(nèi)容T1T2T3T4T5T61電機(jī)定子裝配噴漆5551435636562下線1131341321241271343繞線0.460.460.430.550.540.544修正平衡8787885平衡檢驗(yàn)2.42.63.12.52.42.66密封檢驗(yàn)3.53.22.42.642.67電機(jī)轉(zhuǎn)子裝配壓裝轉(zhuǎn)子6858536657668磨削1418311719179焊接37645248455410銑削23214413214512913611精車17618716415516516712穿銅線11216515214315615413檢驗(yàn)光滑度444.5544.214電機(jī)裝配吊裝87676966795615貼名牌9811991116噴漆434237434341本文在進(jìn)行建立模型時(shí)所選用的實(shí)體為發(fā)生器、處理器、暫存器、傳輸裝置、合成器、任務(wù)執(zhí)行器以及貨架，他們的個(gè)數(shù)分別是：1、8、14、10、1、3、4。具體的還要根據(jù)表格6-3來(lái)確定。表STYLEREF1\s6-SEQ表\*ARABIC\s13FLEXSIM對(duì)應(yīng)各實(shí)體名稱序號(hào)名稱實(shí)體名稱1原材料發(fā)生器發(fā)生器4Source2原材料庫(kù)貨架Storageracks3半成品庫(kù)貨架22Storageracks4定子接線區(qū)處理器Processor15轉(zhuǎn)子接線區(qū)處理器Processor26焊接區(qū)處理器Processor4續(xù)表6-3序號(hào)名稱實(shí)體名稱7機(jī)加工區(qū)處理器Processor78檢驗(yàn)區(qū)處理器Processor59噴漆區(qū)合成器Product410裝配區(qū)傳送帶Conveyor2、11輸出設(shè)備貨架Storageracks712成品庫(kù)暫存區(qū)Queue01、Queue9車間模型需要配合實(shí)際數(shù)據(jù)，因此在FLEXSIM中建立模型時(shí)需要將二者有效結(jié)合，如圖6-3所示。圖STYLEREF1\s6-3基于FLEXSIM發(fā)電機(jī)車間實(shí)際仿真模型模型參數(shù)及其屬性設(shè)置1.參數(shù)指標(biāo)如下設(shè)置：（1）對(duì)發(fā)生器4（SOURCE）進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置創(chuàng)建FLEXSIM模型時(shí)，可以利用發(fā)生器來(lái)模擬臨時(shí)實(shí)體，零部件采用和實(shí)體相同的模型替代，并且各項(xiàng)參數(shù)也應(yīng)與實(shí)際物體情況相符合。A電機(jī)廠車間在加工10余種產(chǎn)品時(shí)，均可以利用發(fā)生器來(lái)進(jìn)行模擬，設(shè)置屬性參數(shù)可以通過(guò)界面“到達(dá)序列”中進(jìn)行，數(shù)字通常設(shè)為定子“1”，產(chǎn)品數(shù)量為“200”，數(shù)字通常設(shè)為定子“2”，產(chǎn)品數(shù)量為“200”并選中個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的參數(shù)標(biāo)志。具體如圖6-4所示圖STYLEREF1\s6-SEQ圖\*ARABIC\s14發(fā)生器4的參數(shù)設(shè)置（2)對(duì)暫存區(qū)34的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置在模擬車間流水線時(shí)，其基本要求是生產(chǎn)流程順暢能保證正常的加工，當(dāng)其中一個(gè)階段結(jié)束時(shí)，產(chǎn)品會(huì)送至下個(gè)階段中，且不影響前后兩個(gè)階段的正常運(yùn)行，避免出現(xiàn)加工過(guò)程中出現(xiàn)擁堵情況，在工作頻率較高區(qū)域設(shè)置暫存間。暫存間應(yīng)有一定限度，可根據(jù)儲(chǔ)存設(shè)備大小來(lái)定，如選擇“4”作為其最大容納數(shù)量。具體如圖6-5所示圖STYLEREF1\s6-SEQ圖\*ARABIC\s15暫存區(qū)34的參數(shù)設(shè)置（3）針對(duì)定子檢驗(yàn)、轉(zhuǎn)子檢驗(yàn)處理器參數(shù)進(jìn)行設(shè)置在檢驗(yàn)區(qū)會(huì)有產(chǎn)品合格率的檢驗(yàn)，合格率為90%，合格產(chǎn)品直接進(jìn)入貨架和噴漆區(qū)，不合格產(chǎn)品需要返修回暫存區(qū)34和機(jī)加工區(qū)，并且讓工件能夠隨機(jī)分配到兩個(gè)發(fā)生器。選中“發(fā)送至窗口”中的“百分比選項(xiàng)”進(jìn)行設(shè)置。具體如圖6-6、6-7所示圖STYLEREF1\s6-SEQ圖\*ARABIC\s16定子檢驗(yàn)的參數(shù)設(shè)置圖STYLEREF1\s6-SEQ圖\*ARABIC\s17轉(zhuǎn)子檢驗(yàn)的參數(shù)設(shè)置（4）設(shè)置各處理器（PROCESSOR1）的相關(guān)參數(shù)處理器主要是對(duì)生產(chǎn)線上加工設(shè)施及設(shè)備進(jìn)行仿真和模擬，對(duì)于其參數(shù)的設(shè)定主要是對(duì)于該工序的加工時(shí)間。具體如圖6-8所示圖STYLEREF1\s6-SEQ圖\*ARABIC\s18焊接區(qū)處理器的參數(shù)設(shè)置（5）設(shè)置處理器（PROCESSOR）的“最大容量”在模擬的生產(chǎn)流程中的各種處理器的加工時(shí)間時(shí)，需要設(shè)置最大容量作為標(biāo)準(zhǔn)，具體如圖6-9所示圖STYLEREF1\s6-SEQ圖\*ARABIC\s19處理器1的參數(shù)設(shè)置（6）設(shè)置仿真模型停止時(shí)間FLEXSIM運(yùn)行需要即時(shí)停止，因此要設(shè)置停止時(shí)間的參數(shù)，為使處理器在工作一定時(shí)間時(shí)可自動(dòng)終止運(yùn)行，本文時(shí)間選為28800s，需對(duì)停止時(shí)間進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，在“停止時(shí)間”對(duì)應(yīng)數(shù)值改為“28800”。具體如圖6-10所示圖STYLEREF1\s6-SEQ圖\*ARABIC\s110對(duì)模型停止時(shí)間的參數(shù)設(shè)置（7）任務(wù)分配器設(shè)置：任務(wù)分配器設(shè)置的重點(diǎn)是連線設(shè)置：任務(wù)分配器與任務(wù)執(zhí)行器進(jìn)行A連接，與個(gè)處理器輸出暫存區(qū)進(jìn)行S連接。具體如圖6-11所示圖STYLEREF1\s6-SEQ圖\*ARABIC\s111任務(wù)分配器的連接設(shè)置（8）輸出端口參數(shù)設(shè)置定子檢驗(yàn)、轉(zhuǎn)子檢驗(yàn)處理器的各項(xiàng)參數(shù)在設(shè)置時(shí)，要結(jié)合輸出端口反應(yīng)，其中輸出端包含了暫存區(qū)18和34、暫存區(qū)20和22。具體如圖6-12和6-13所示圖STYLEREF1\s6-SEQ圖\*ARABIC\s112轉(zhuǎn)子輸出處理器端口參數(shù)設(shè)置圖STYLEREF1\s6-SEQ圖\*ARABIC\s113定子輸出處理器端口參數(shù)設(shè)置仿真模型運(yùn)行結(jié)果分析將表格的數(shù)據(jù)以仿真模型顯示，其中主要數(shù)據(jù)：加工時(shí)間、器件傳輸產(chǎn)品量、阻攔程度、設(shè)備運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)以及空擋時(shí)長(zhǎng)。仿真處理器的作用是以“dashboard”來(lái)表示各項(xiàng)數(shù)據(jù)，方便觀察，見(jiàn)圖6-15。圖STYLEREF1\s6-SEQ圖\*ARABIC\s114dashboard數(shù)據(jù)選擇需要生成的統(tǒng)計(jì)報(bào)告或狀態(tài)參數(shù)，以及選擇匯總報(bào)告中標(biāo)準(zhǔn)屬性和報(bào)告中可用的實(shí)體種類類別，作為仿真結(jié)果的數(shù)據(jù)分析，導(dǎo)出系統(tǒng)的仿真匯總報(bào)告節(jié)選，如表6-4所示表STYLEREF1\s6-SEQ表\*ARABIC\s14仿真匯總報(bào)告節(jié)選FlexsimSummaryReportTime:28800Objectstats_inputstate_sinceidleprocessingblocked發(fā)生器400000定子13428569.9848166.44530120555.67947.939504轉(zhuǎn)子檢驗(yàn)6828773.0827519583.562759189.520貨架9660000壓裝轉(zhuǎn)子9628721.19590.9749567065.621564.62004轉(zhuǎn)子接線8728774.76416201814966.78614轉(zhuǎn)子焊接7828607.852881775.079966468022152.77292機(jī)加工6928458.07988605.27987927852.80噴漆區(qū)6728587.4566721271.056677316.40裝配區(qū)13428713.42239626.22230219087.20暫存區(qū)116628659.9226000暫存區(qū)126728713.4223000暫存區(qū)157128713.4223000定子檢驗(yàn)12628788.707953104.05276515122.510562.15518定子2000000暫存區(qū)166728478.25667000暫存區(qū)326728649.5847000暫存區(qū)1713328416.58481000暫存區(qū)3413828520.55000貨架221200000貨架36670000因?yàn)樯鲜鰧?dǎo)出的仿真數(shù)據(jù)含有模型內(nèi)部所有實(shí)體的運(yùn)行狀態(tài)結(jié)果，在沒(méi)有經(jīng)過(guò)整理時(shí)信息十分雜亂，因此需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，如分析設(shè)備的利用率、工作狀況等數(shù)據(jù)信息，從而提出優(yōu)化建議。（1）系統(tǒng)模型加工數(shù)量分析模型發(fā)生器的到達(dá)間隔是服從統(tǒng)計(jì)分布的規(guī)律，具有隨機(jī)性，所以模型仿真每次輸出的結(jié)果都有所不同，不過(guò)都在一個(gè)范圍內(nèi)波動(dòng)。模型仿真運(yùn)行后，各設(shè)備輸入量為65，輸出量為66，如圖6-15所示圖STYLEREF1\s6-SEQ圖\*ARABIC\s115產(chǎn)品輸入輸出量（2）系統(tǒng)模型狀態(tài)分析在模型運(yùn)行的過(guò)程中，可以很清晰的觀察到模型的瓶頸問(wèn)題，通過(guò)分析瓶頸的產(chǎn)生原因，可以得出相應(yīng)的改進(jìn)措施。在模型運(yùn)行的過(guò)程中，可以很明顯的發(fā)現(xiàn)暫存區(qū)22、23、24、25、27、28、55發(fā)生了很嚴(yán)重的阻塞情況。如圖6-16所示圖STYLEREF1\s6-SEQ圖\*ARABIC\s116暫存區(qū)阻塞（3）仿真模型設(shè)備利用率分析由圖6-16可知，車間共用28800S加工出66個(gè)產(chǎn)品，從狀態(tài)圖中可以看出，在機(jī)加工處理器位置，這個(gè)工位加工飽和度高，它前邊暫存區(qū)堆積嚴(yán)重，所以應(yīng)該改善機(jī)加工處理器之前有明顯的阻塞現(xiàn)象。這證明了生產(chǎn)線中由于分配不平衡而出現(xiàn)了生產(chǎn)不良的效果，并且也說(shuō)明了生產(chǎn)車間內(nèi)其他安排也存在缺失，如技術(shù)、連接以及任務(wù)分配等，有必要做出調(diào)整。轉(zhuǎn)子檢驗(yàn)區(qū)處理器空閑率為68.09%，噴漆區(qū)處理器空閑率為74.6%，空閑狀況嚴(yán)重，需要采取相應(yīng)改進(jìn)措施，具體見(jiàn)下圖6-17和6-18.圖STYLEREF1\s6-SEQ圖\*ARABIC\s117轉(zhuǎn)子檢驗(yàn)區(qū)處理器空閑率圖STYLEREF1\s6-SEQ圖\*ARABIC\s118噴漆區(qū)處理器空閑率系統(tǒng)布局仿真模型優(yōu)化本小節(jié)主要介紹模型仿真的結(jié)果數(shù)據(jù)，再針對(duì)結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，具體如下所示。通過(guò)分析可知，確認(rèn)以下基礎(chǔ)待解決的瓶頸問(wèn)題：（1）產(chǎn)品入庫(kù)暫存區(qū)產(chǎn)品堵塞問(wèn)題（2）設(shè)備利用率低問(wèn)題（3）個(gè)別設(shè)備加工飽和度過(guò)高通過(guò)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)整試運(yùn)行，得到以下最終優(yōu)化方案：（1）為了解決機(jī)加工處理器之前暫存區(qū)阻塞的情況，機(jī)加工處理器時(shí)間為406.7，焊接區(qū)處理器加工時(shí)間為102.3，考慮到機(jī)加工區(qū)暫存區(qū)阻塞時(shí)間較長(zhǎng)，所以添加兩個(gè)機(jī)加工處理器56和57在機(jī)加工區(qū)，如圖6-19所示圖STYLEREF1\s6-SEQ圖\*ARABIC\s119機(jī)加工處理器56和57的添加（2）裝配區(qū)為一個(gè)合成器，需要接收來(lái)自定子和轉(zhuǎn)子兩個(gè)方向產(chǎn)品，阻塞解決后，產(chǎn)量增大，所以添加一個(gè)合成器58來(lái)緩解裝配區(qū)的堆積問(wèn)題。具體操作見(jiàn)圖6-20所示圖STYLEREF1\s6-SEQ圖\*ARABIC\s120處理器和合成器的添加（3）對(duì)比各車間處理器加工時(shí)間，可以通過(guò)增加叉車和運(yùn)輸人員來(lái)緩解暫存區(qū)阻塞問(wèn)題，加快和規(guī)范了產(chǎn)品的輸送，減少運(yùn)輸人員流動(dòng)的擁擠度。（4）對(duì)處理器56輸入端口參數(shù)設(shè)置，如圖6-21所示圖STYLEREF1\s6-SEQ圖\*ARABIC\s121處理器56輸入端口參數(shù)設(shè)置對(duì)處理器56輸出端口參數(shù)設(shè)置，如圖6-22所示圖STYLEREF1\s6-SEQ圖\*ARABIC\s122處理器56輸出端口參數(shù)設(shè)置對(duì)裝配區(qū)合成器58輸入端口參數(shù)設(shè)置，如圖6-23所示圖STYLEREF1\s6-SEQ圖\*ARABIC\s123合成器58輸入端口參數(shù)設(shè)置對(duì)裝配區(qū)合成器58輸出端口參數(shù)設(shè)置，如圖6-24所示圖STYLEREF1\s6-SEQ圖\*ARABIC\s124合成器58輸出端口參數(shù)設(shè)置調(diào)整后對(duì)流水線進(jìn)行模擬其模型圖6-25如下：圖STYLEREF1\s6-SEQ圖\*ARABIC\s125優(yōu)化仿真模型對(duì)優(yōu)化后的仿真模型的仿真結(jié)果進(jìn)行了數(shù)據(jù)分析和對(duì)比，具體如下：由于模型仿真的貨物和訂單到達(dá)間隔使用統(tǒng)計(jì)分布模擬，所以每次實(shí)驗(yàn)結(jié)果都有所不同，具有一定隨機(jī)性，為避免實(shí)驗(yàn)結(jié)果可能有偶然性，所以對(duì)優(yōu)化前后的模型進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，再將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總比較，以此來(lái)增加實(shí)驗(yàn)的可靠性，讓實(shí)驗(yàn)結(jié)果更具信服力。（1）同樣的選擇需要生成的統(tǒng)計(jì)報(bào)告或狀態(tài)參數(shù)，導(dǎo)出優(yōu)化模型的仿真匯總報(bào)告，節(jié)選如表6-5表STYLEREF1\s6-SEQ表\*ARABIC\s15化模型的仿真匯總報(bào)告節(jié)選FlexsimSummaryReportTime:28800ObjectClassstats_inputstats_outputstate_sinceprocessing發(fā)生器4Source040000定子接線Processo9052621782.8轉(zhuǎn)子檢驗(yàn)Processor11911828703.118515946.52貨架9Rack105000壓裝轉(zhuǎn)子Processo6642414285.2轉(zhuǎn)子接線Processo2950921270.4續(xù)表6-5轉(zhuǎn)子焊接Processo75813401.3機(jī)加工Processor474628662.1633121601.2噴漆區(qū)Processor11511428744.2999412448.8裝配區(qū)Combiner12