Flexsim物流系统建模与仿真ppt课件(完整版)

实体选择
设备名称
胚布打卷机1 胚布打卷机2
高压锅炉1
高压锅炉2
烘桶1
烘桶2
输送带1 输送带2
对仿真实体（可变）
Processoe2 Processoe3
Processoe6
Processoe8
Processoe11
Processoe12
Conveyor4 Conveyor9
时间
330 330
342
柔性可以表述为两个方面。第一
方面是系统适应外部环境变化的能
力，可用系统满足新产品要求的程度
来衡量；第二方面是系统适应内部变 化的能力，可用在有干扰（如机器出
现故障）情况下，系统的生产率与无 干扰情况下的生产率期望值之比来衡 量。
制造柔性的体现
01 机器柔性 03 产品柔性 05 生产能力柔性 07 运行柔性
特点
混流生产线的显著有点为既能满足市场大批 量的需要，又能同时生产多种产品，满足不 同客户的要求。但它的最大缺点是产出受到 夹具数量、比例的限制。
混流生产线的一般假设
(1)在生产能力允许的前提下尽量不调整夹 具，调整夹具时也只影响被调整的夹具产量 （调整时间为H小时），其余夹具不受影响；
(2)生产线双班，正常工作时间16小时，工 作期间夹具均衡产出；
产品
A B C
车床 5 4 4
加工时间/分钟
钻床
铣床
5
4
4
3
5
3
磨床 4 4 4
检验时间/分钟
4 3 1
概念模型
设备的平均故障间隔时间（MTBF）和平均维修时间（MTTR）均服从均 值为1500 分钟和30 分钟的指数分布，其中不合格品（5%）将返回相 应的工段进行再加工，多余的则暂存于缓存库中（图2-1）。顾客订单为： 产品A1000件、产品B500 件、产品C200 件。排产优化的目标是交货 期最短，满足订单后的缓存库存最低。
生产车间设备布局设计是将加工设备、物料 输送设备、工作单元和通道走廊等布局实体 合理地放置在一个生产车间内的过程。
1.离散型流水作业线设计
根据位置关系，布局类型分为：
产品布局； 工艺布局； 固定位置布局； 成组单元布局。
产品布局
固定布局
工艺布局
切
铣
割
钻
磨
切
铣
割
钻
切 割
铣
磨
切
钻
割
铣
Flexsim 物流系统建模与仿真
第一部分（生产物流）
目录
01 第一部分
生产物流
02 第二部分
仓储物流
03 第三部分
配送物流
第一部分 生产物流
01 离散型流水作业线设计 02 混流生产线排程 03 混流生产线排程 04 制造加工车间仿真优化
相关介绍
生产系统布局是在一定生产环境下，制造系 统设计人员根据生产目标确定制造系统中各 设备的布局形式和位置。
工艺柔性 02 维护柔性 04 扩展柔性 06
柔性制造系统组成
01 柔性制造系统（FMS） 柔性制造单元（FMC） 02
03 柔性制造单元（FMC） 柔性制造工厂（FMF） 04
案例描述 本案例为一柔性制造生产系统仿真设计平台，该平台实体如下图所示
下图为系统全局图，包括从立体 仓库取料到加工、装配、后续加 工检测及回库等各个环节；
分枝定界
数学规划
混合整数规划 分解算法
拉格朗日松弛 整数线性规划
排序调度
多起点搜索 禁忌搜索 模拟退火 遗传算法 蚁群算法 专家系统 约束满足 神经网络
排程方案
案例描述
3 种产品分别以10，5，2 单位的批量，每隔30分钟 到达混合生产线（车床3台，钻床3 台，铣床2 台，磨 床3 台，检验台2 台），加工和检测时间见下表。
(3)尽量不加班，若需加班，单条生产线每 天加班时间不能超过4小时且为整数。
排产模型
假设有m条生产线，n种产品，生产周期为W天，夹具的调整时间 为H小事的混流生产线的排产模型如下。模型中与第i种产品 （i=1，…，n）相关的符号为：需求量 Di，期初库存Ii0，期末库 存Ii，本期产量Pi，本期可能的缺货Yi，单台产品库存成本Ki，单 台产品的缺货成本Bi；与第j条生产线（j=1，…，m）相关的符号 为：期初第i 种产品的夹具数Aij0 ，单付夹具每日产量Sj ，生产 线夹具调整数Mj ，固定成本C1j ，单台变动成本C2j ，每小时加 班成本C3j ，单付夹具调整成本C4j ，生产周期内总加班时间Tj ， 决策变量Xij为计划期内第i种产品在第j条生产线上的生产数量。
300
408
408 速度为1，长度为8 速度为1，长度为4
平面布局
原材料 进入
胚布打 卷机
胚布打 卷机
暂存区
码布车 间
暂存区
烘桶 烘桶
脱脂漂 白高压 锅炉
脱脂漂 白高压 锅炉
暂存区
仿真模型
仿真结果
整个仿真模型运行时间为8640min，所以 设置stop time为8640min。
通过仿真可以看出，在烘桶工序和脱脂漂白 工序之间的暂存区产生了待加工产品积压严 重的情况，并通过饼图了解每台机器的工作 情况。
入该式主要是为了描述的方便与模型的简洁性；
约束（6）表示每条生产线每天加班不能超过4小时，因而在生产周期内 表示每条生产线总的加班时间不能超过4*W;
（7）为非负与整数约束。
排产方法
生产计划问题
近似解方法
最优解方法
迭代方法
构造型方法
控制理论方法
枚举方法
人工智能
邻域搜索 移动瓶颈 插入算法 优先分派
（5）缓存与原料供应控制的参数设置：成品库中产品满足顾客需 求就自动停止响应的原料供应，正在加工的则继续加工并存于缓 存Rack4，并通过state_contentmax 的到不同的投产方案的库 存量。
（6）吸收器设置：当货架满足订单需求后，货架上的货物会立刻 被吸收器吸收。
（7）仿真器设置：排产方案（3 种产品的到达加工顺 序和时间）通过Simulation Experiment Control 的 实验变量设置。经过分析，实际可采用7 种排产方案： 3种产品同时到达或相隔10min到达（ABC.BAC,CAB 等）。该系统仿真属于终止型仿真，根据固定样本数量 法，仿真5次。
3 柔性制造系统
CHAPTER1
柔性制造概念：
柔性制造的表述：
柔性制造技术也称“柔性集成制
造技术”，是现代先进制造技术的
统称。柔性制造技术集自动化技术、 信息技术和制作加工技术于一体，把 以往工厂企业中相互孤立的工程设计、 制造、经营管理等过程，在计算机及 其软件和数据库的支持下，构成一个 覆盖整个企业的有机系统。
将布卷在烘桶机器上进行展开烘桶后细分打卷，每台烘桶只能处理一个大卷胚布，处理 时间为每台机器6.8h，细分打成的小卷暂时搁置在机器旁边的运输车内，1个大卷可以 分成两个小卷，当运输车装满两个小卷胚布后运至码布车间。
本次仿真时间以一星期为单位，6个工作日每天24小时，共计144小时， 假定1个仿真时间代表现实一个星期，实体如下：
在检验台的地方，有5%的不合格品将返回相应的工段 进行再加工，所以需要在相应处理器flow里设置如下：
（4）暂存区设置：每一个环节之间都会有暂存区存在，起到缓冲 储存的作用。在检验台之后的暂存区需要对实体进行分类型输送， 所以需要设置其send to port，选择by expression。
单元布局
布局类型的比较
布局形式 产品布局 工艺布局 固定布局 混合布局 单元布局
适用范围
优点
缺点
大批量、少品种的生 结构简单、物流易控 只考虑定量要求，不
产
制、物料处理柔性高 考虑定性要求
同种产品多，产量低、运输成本低、有柔性、流动时间长、工序冲 产量中等批量生产 可应对多种工艺要求 突、成本高、效率低
仿真布局图
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参数设定
（1）连线：根据整个临时实体流动过程（生产流程） 用A线将各个实体连接起来。
（2）发生器：首先我们将实体类型分为三种，分别代 表A\B\C 三类产品。以source1为例。
（3）处理器：涉及的处理器包括3台车床、3台钻床、 2台铣床、3台磨床、2台检验台。因为A、B、C 三种 产品都需要经过这一系列处理器，而且处理三种产品所 对应的时间均不同，所以这里需要利用全局表来实现这 一功能。处理器需要利用全局表来实现这一功能。
首先点击菜单栏Tools，在下拉列表里选择Global tables，选择Add。新建一个三行五列的全局表，反映 三种产品加工时间。
上图为数控车床、数控铣床、 机器人及激光雕刻机单元；另 外，系统有单独控制台，用于 整个系统的节拍控制。
该系统主要是进行上盖、 下箱、销钉的加工、装配、 检测和水晶雕刻，码垛机从 立体仓库中取料至传送带， 各工序识别加工零件、进行 加工、装配、然后进行清洗、 热处理、打标签、综合检测、 废品分拣，最后合格成品回 库形成一个闭环的FMS；实 现了物料流和信息流的自动 化。
3.总产量的比较：改进前的生产线和改进后的生产线在 入码车间的产量分别为36卷和46卷，增加1线排程
混合生产线排程
概述 混流固定比例流水线（简称为混流生产线）
是一种广泛应用于冰箱、电热水器等家用电 器生产的流水线生产方式，其排产问题是指 确定在一定事件段上（通常在冰箱行业中为 一周或两周）各条生产线上各种产品的生产 数量。
性能评价
模型编译、运行后。可在Simulation Experiment Control 下的 performance measures 下查看运行结果：
评价结果
从图表中可以看出，我们选择置信度为99%，置信度 越高越与真实情况接近。而且方差越小，效果越好，所 以从7 种情景的结论可以看出，效果最好的是第三种情 景。即三种产品到达方式为BAC具有缓存库存量最少。
仿真结果
1.胚布打卷机； 2.脱脂漂白高压锅炉； 3.烘筒；
优化方案
从工序2、3入手。将工序2中3卷才加工改 为2卷就加工，将原有的可加工3卷的脱脂漂 白高压锅炉除去，只用加工2卷的高压锅。 购置新的烘筒加至工序3，增强工序3的吞吐 能力，消除工序2、3间的瓶颈。
优化方案模型
性能分析
排产模型
目标函数（1）表示单台平均成本最小化； 约束（2）表示每种产品的生产量与其缺货之和不小于其需求量与库存量
的增量之和；
（3）表示每条生产线的生产时间与夹具调整时间之和等于其正常工作时 间（用单产表示）与加班时间之和，其中Aij0为第j条生产线期初夹具的 总数；
约束（4）表示库存和缺货不能同时发生； （5）为生产线在排产Xij下夹具调整数的表达式，其本身不表示约束，引
大型，少数量产品的 产品不动、费用较低 缺乏存储空间、控制
生产
系统复杂、管理复杂
对上述布局形式扬长 系统柔性高、效率高、系统复杂
避短
单位产品陈成本低
成组技术、加工类似 省去物料处理问题、 柔性较差、要求需求
产品、产量中等单元 效率较高
稳定、一旦变化优势
制造
不再
案例分析
某公司炼漂车间生产线由两台胚布打卷机、两台脱脂漂白高效压锅炉、两 台烘桶组成，每台机器由一个工人操作。整条生产线工作流程如下：
将原料仓库的外购胚布机输送到两台胚布打卷机处理，中型规格的胚布打卷每台5.5h处 理一个大卷，然后用运输机运送进高压锅炉进行脱脂漂白的煮炼，整个过程8分钟。
2台脱脂漂白高压锅炉进行脱脂漂白，两种不同型号高压炉可以分别处理3个和2个大卷， 其中处理3个大卷的煮炼时间为5.7h，处理2个大卷的煮炼时间为5h。由于脱脂漂白高 压锅炉运行成本的关系，每次都是上游达到3个大卷存货时开启脱脂漂白高压锅炉，煮 炼结束之后有运输机把高压锅炉内取出的纱布卷输送至烘桶，运输时间为4分钟。
接着设置每一个处理器process time，在下拉列表里 选择by global table，点击之前设好的全局表，并在 breakdowns 标签下新建一个MTBF MTTR（故障时 间）按要求进行参数设置。
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1.工序2的生产能力比较：为改进的2台脱脂漂白高压 锅炉产量为48卷，之后为50卷。在减少设备的情况下， 虽然产生了0.2%的拥堵现象，但生产能力却提高了。
2.工序3的比较：改进前的工学3生产量为36卷，之后 为47卷，产量大幅提升，生产积压完全消化，消除了 瓶颈。未改进时2台烘筒效率为88.1%，改进后位 80.2%、50.9%和57%。