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Flexsim应用设计课程设计
——某企业生产物流系统仿真及优化分析

小组组员： 1889 胡连东

目录
一、系统概述·······················································2
1.部件检验入库···················································2
2.组装出库·······················································2
二、系统仿真目标···················································3
三、仿真建模及步骤··················································3
1.仿真模型描述···················································3
2.概念模型·······················································3
3.实体参数设置···················································5
4.仿真模型·······················································7
四、仿真结果分析····················································8
1.检验系统分析···················································8
2.组装系统分析···················································9
五、仿真优化步骤···················································10
1．检验系统优化··················································10
2.组装系统优化··················································10
六、仿真优化结果分析及对比·········································11
1.检验系统优化分析·············································11
2.组装系统优化分析·············································13
3.优化结果总结·················································14
参考文件··························································15

一、 系统概述
A企业是一家小型玩具生产企业，专门制造可组装型玩具，对玩具部件
生产检验及组装要求极为严格，现依据其中一款主营玩具X步骤进行模拟仿真，在X玩具制作步骤中有一个对玩具基础部件检验入库过程和一个对玩具组装包装出库过程。
1. 部件检验入库
玩具X由3种部件组装而成，在对原料进行加工后产生3种部件A、B、C
进行检验，不合格回收重新加工，合格输送到暂存区进行分类后入库。
2. 组装出库
在收到用户订单后，需要对部件进行加工组装，组装完成后进行质量检验，检验不合格回收，合格最终经过包装区进行包装，包装完成后进入暂存区等候出库。
X玩具生产步骤图1-1。
A/B/C部件
检验
回收
用户订单
分类存放
成品组装
包装
出库
不合格
合格
图1-1 X玩具制作步骤

检验
合格
不合格

二、 系统仿真目标
实践一个实际系统计算机仿真过程，首先经过对实际系统数据采集、
建模和仿真分析，全方面了解计算机仿真技术在离散事件系统中应用，同时经过分组合作形式，提供一个系统仿真工作常见团体协作方法实践体验，培养协调工作共同完成任务能力。其次经过仿真对实际系统运行进行模拟，以找出系统运行瓶颈所在，好对实际系统进行优化分析，降低系统运行成本，提升系统运行效率。本课程设计关键对X玩具在其部件检验入库和组装出库过程中经过仿真模拟以优化其步骤中存在问题，降低步骤中浪费，提升运行效率。
三、 仿真建模及步骤
1. 仿真模型描述
1） 部件检验入库。依据X玩具制作步骤同时到仿真步骤，3个发生器分
别产生A、B和C3种部件进入暂存区1，3个处理器分别对3种部件进行检验，不合格回收，合格经过输送机进入暂存区2分类后送往仓库存放，2个操作员经过分配器把部件从暂存区1分别送四处理器检验，检验完成后在把部件搬到输送机，1个操作员把输送过来部件分类堆放在暂存区2，1辆运输机再把部件运到仓库进行存放。
2） 组装出库。3个发生器分别产生储存好部件进入3个暂存区等候组
装，合成器1对3种部件进行组装，1台处理器对组装完成产品进行检验，不合格回收，合格经过输送机进入暂存区4等候包装，合成器2对抵达产品进行包装，完成后送往暂存区5等候出库，操作员1把3种部件搬到合成器1进行组装，操作员2把检验完成产品搬到暂存区4，操作员3把产品从暂存区4搬到合成器2进行包装。发生器4产生包装袋。
2. 概念模型
1） 检验系统
经过仿真模型描述建立检验系统概念模型图3-1所表示。
发生器
发生器
发生器
处理器
处理器
处理器
吸收器
输送机
暂存区
货架
货架
货架
操作员
暂存区
运输机
图3-1 检验系统概念模型图
暂存区

2） 组装系统
经过仿真模型描述建立组装系统概念模型图3-2所表示。
发生器
发生器
发生器
暂存区
暂存区
暂存区
合成器
处理器
吸收器
输送机
暂存区
发生器
合成器
暂存区
吸收器
操作员
操作员
图3-2 组装系统概念模型图
操作员

3. 实体作用及参数设置
实体参数依据所搜集数据利用统计学原理方法进行统计。
1） 检验系统
仿真检验系统所用各实体作用及参数设置过程如表3-1所表示。
表3-1 检验系统实体作用及参数设置表
实体名称
作用
参数设置
发生器
1
产生部件A
抵达时间间隔：正态分布（60，5）
离开触发：设置颜色为红 类型：1
2
产生部件B
抵达时间间隔：指数分布（55，0）
离开触发：设置颜色为蓝 类型：2
3
产生部件C
抵达时间间隔：均匀分布（50，70）
离开触发：设置颜色为绿 类型：3
暂存区
1
暂存待检验部件
容量：50 设置使用运输工具
送往端口：按实体类型（间接）
2
暂存待入库部件
处理器
1
检验部件A
处理时间：固定值25 合格率：94%
2
检验部件B
处理时间：固定值20 合格率：95%
3
检验部件C
处理时间：固定值25 合格率：96%
输送机
输送检验合格部件
最大容量：10 设置使用运输工具
货架
1
存放部件A
最大容量：800 设置20列×10行
每个货格容纳3个部件
2
存放部件B
3
存放部件C
操作员
1
搬运待检部件到检验台，检验完成后部件搬到对应位置

2
3
搬运输送机上部件到暂存区

分配器
为操作员1、2分配任务

运输机
搬运暂存部件到货架存放

吸收器
回收检验不合格部件

设置仿真系统运行时间8小时，其它参数默认
2） 组装系统
仿真组装系统所用各实体作用及参数设置过程如表3-2所表示。
实体名称
作用
参数设置
发生器
1
产生部件A
按时间表反复抵达：0时刻抵达一次，往后每隔3600秒抵达一次，抵达类型分别为1、2、3，抵达数量：40
2
产生部件B
3
产生部件C
4
产生包装箱
按序列表反复抵达 类型：4 数量：1
离开触发：设置颜色为紫
暂存区
1
暂存部件A
容量：50 设置使用运输工具
2
暂存部件B
3
暂存部件C
4
暂存待包装产品
容量：50 设置使用运输工具
5
暂存待出库货物
容量：50 设置成批操作，规格：4
合成器
1
对3种部件进行组装
处理时间：固定值120
离开触发：改变实体3D形状
设置成合并模式
2
对产品进行包装
处理时间：固定值20
离开触发：设置颜色为紫
处理器
检验组装完成产品
处理时间：固定值30 合格率95%
输送机
输送检验合格产品
最大容量：10 设置使用运输工具
操作员
1
搬运待组装部件

2
搬运输送机上产品到暂存区

3
搬运待包装产品

吸收器
1
回收检验不合格产品

2
出库

设置仿真系统运行时间8小时，其它设置默认
表3-2 组装系统实体作用及参数设置表

4. 仿真模型
依据概念模型图建立检验系统和组装系统仿真布局图。
1） 检验系统
利用flexsim对检验系统建立仿真布局图图3-3所表示。

图3-3 检验系统布局图
2） 组装系统
利用flexsim对组装系统建立仿真布局图图3-4所表示。

图3-4 组装系统布局图
四、 仿真结果分析
1. 检验系统分析
检验系统仿真运行8小时后运行图图4-1所表示。

图4-1 检验系统运行图
检验系统运行8小时后建立其全局标准汇报如表4-1所表示。
表4-1 检验系统统计标准汇报表

经过表4-1能够看出：
部件A检验器空闲时间为14259s，空闲率50%，阻塞时间397s；
部件B检验器空闲时间为16658s，空闲率58%，阻塞时间899s；
部件C检验器空闲时间为13795s，空闲率48%，阻塞时间507s；
输送机阻塞时间6630，占比23%；
运输机空闲时间7638，占比27%；
操作员1空闲时间13468s，占比47%；
操作员2空闲时间22280s，占比77%；
操作员3空闲时间9015s，占比31%。
3个检验器基础上全部有二分之一空闲时间，这是受到上游部件生产率影响，要提升利用率，就要加大上游部件生产效率，输送机阻塞时间占了23%而操作员1和2空闲时间太多，说明在步骤中资源没有合理配置。
2. 组装系统分析
组装系统仿真运行8小时后运行图图4-2所表示。

图4-2 组装系统运行图
组装系统运行8小时后建立其全局标准汇报如表4-2所表示。

表4-2 组装系统统计标准汇报表

经过表4-2能够看出：
操作员1、2和3平均闲置率达成了90%，基础上处于空闲状态，检验器空闲时间也过大，而在组装器之前系统处于阻塞状态，所以系统瓶颈所在为组装步骤。
五、 仿真优化步骤
1. 检验系统优化
因为操作员1和2闲置率过高，而处理器闲置率也过高，所以要提升处理器利用率，就只能提升上游部件出产效率，而针对本步骤而言，优化能够从以下两个方面进行。
1） 优化方案一，操作员1和2平均闲置率达成62%，操作员3闲置率
为31%，所以去掉操作员3，其工作由操作员1和2分配完成。
2） 优化方案二，去掉操作员2后在进行仿真优化。
2. 组装系统优化
因为一台组装器工作效率不高，所以增加一台组装器，操作员空闲时间太多，所以选择去掉操作员3并取消暂存区4，由操作员2搬运包装前后产品。
六、 仿真优化结果分析及对比
1. 检验系统优化分析
1） 检验系统使用第一个优化方法后标准汇报如表6-1所表示。
表6-1 优化方案一标准汇报表

2） 检验系统使用第二种优化方法后标准汇报如表6-2所表示。
表6-2 优化方案二标准汇报表

3） 优化前后对比
把优化前和优化后数据进行归纳对比图6-1和6-2所表示。

图6-1 优化前后空闲时间对比图

图6-2 优化前后阻塞时间对比图
优化前后货架输入量图6-3所表示。

图6-3 优化前后货架输入量图
在两种优化结果中，平均入库量基础不变情况下，第一个优化去掉操作员3后，在不影响系统运行情况下增加操作员1、和2工作量，有效降低了人力资源成本；第二种优化去掉一个操作员2后，系统平均阻塞时间有所降低，但操作员1工作压力显著大于操作员3，所以综合考虑，应选择优化方案一。
2. 组装系统优化分析
1） 组装系统优化后标准汇报如表6-3所表示
表6-3 优化后标准汇报表

2） 优化前后对比
对优化前后数据归纳整理后图6-4和6-5所表示。

图6-4 优化前后空闲时间对比图

图6-5 优化前后出库量对比图
在对组装系统优化后，检验器和操作员空闲率大大降低，经过图6-5能够看出系统工作效率几乎增加了一倍。
3. 优化结果总结
针对以上仿真模拟，对检验系统优化过程是裁剪人员，原系统3个人
工作2个人完全能够完成，所以裁剪掉一名工作人员，充足利用2名工作人员工作效率；而对组装系统优化则增加一台组装机，但即使是增加了一台组装机参与工作，后面步骤也工作效率不高，所以同时对于4号暂存区能够拆出，配置工作人员也同时裁掉，最终优化结果是在一样时间里出库量增加了一倍左右。

参考文件：
[1] 秦天保主编.实用系统仿真建模和分析.清华大学出版社,
[2] 高彩芝.基于Flexsim生产物流系统仿真优化设计[J].天津大学.
[3] 石晓辉.基于Flexsim生产步骤建模和仿真研究[J].安徽理工大学,
[4] 戴晨.基于Flexsim生产物流系统仿真[J].物流工程和管理,
[5] 曹玉华,彭鸿广,马杭育.基于Flexsim仿真技术在生产线上应用研究[J].浙江科技学院学报.
[6] 何智春.基于Flexsim机加工车间设施部署建模和仿真[D].武汉理工大学.