馮　云　田　哩

摘要:簡述了三維仿真軟件Flexsim的特點、功能以及利用該軟件進行物流系統(tǒng)仿真研究的基本步驟,通過實例說明了在物流教學過程中如何利用仿真結(jié)果對物流系統(tǒng)進行分析,找出存在的問題并進行改進。

關(guān)鍵詞:物流教學;仿真;Flexsim

中圖分類號:G64文獻標識碼:B

Abstract: This paper describes the property of the 3D simulation software Flexsim, and the basic steps of set up a simulation system of a logistics system using this software. Through an example this paper shows how to find the problem of a logistics system and to improve it with its simulation result in iogistics teaching.

Key words: logistics teaching; simulation; Flexsim

隨著物流行業(yè)生產(chǎn)自動化水平的不斷提高,生產(chǎn)系統(tǒng)越來越復雜,生產(chǎn)節(jié)奏越來越快,生產(chǎn)管理者對生產(chǎn)改進的每一決策都需謹慎考慮、措施不當,往往需要付出高昂的代價。而正是由于系統(tǒng)的復雜性、快節(jié)奏和柔性,要想預(yù)測每一個決策給系統(tǒng)帶來的后果,已經(jīng)是人的大腦無法勝任的了。計算機仿真技術(shù)正是彌補了這一不足,成為自動化物流系統(tǒng)管理者的有用工具,成為生產(chǎn)系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計人員的得力助手。仿真軟件Flexsim可對物流系統(tǒng)進行三維動畫仿真,通過對仿真結(jié)果進行分析,對物流系統(tǒng)進行改進。

1Flexsim仿真軟件

Flexsim是一個在圖形建模環(huán)境中集成了C++IDE和編譯器的仿真軟件。在這個軟件環(huán)境,C++能夠直接用來定義模型,這樣,就不再需要傳統(tǒng)的動態(tài)鏈接庫和用戶定義變量的復雜鏈接。Flexsim能應(yīng)用于建模、仿真以及實現(xiàn)業(yè)務(wù)流程可視化。可以形成直觀立體的三維仿真動畫,提供生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)量,確定“瓶頸”位置,預(yù)測資源利用率。還可以被用來支持投資決定,校驗物流系統(tǒng)設(shè)計的合理性,通過對不同的物流策略進行仿真實驗來找出最優(yōu)解決方案。仿真運行結(jié)束后可根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)生成仿真報告,顯示各個物流設(shè)備的利用串、空閑率、阻塞率等數(shù)據(jù)。可根據(jù)仿真報告提供的數(shù)據(jù)對物流系統(tǒng)的優(yōu)缺點進行判斷,做出科學決策。

Flexsim可以從以下幾個方面對整個業(yè)務(wù)流程進行仿真分析:

(1)評估車間生產(chǎn)能力

(2)生產(chǎn)線平衡

(3)處理瓶頸

(4)處理庫存和在制品問題

(5)測試新的生產(chǎn)作業(yè)計劃

1.1仿真模型的建立

Flexsim建模的三個步驟:

(1)利用基本對象進行總體布局

(2)完成對象間的端口連接

(3)編輯對象的外觀和屬性

Flexsim是一種離散事件仿真軟件。以事件進行驅(qū)動,通過函數(shù)實現(xiàn)功能,用屬性和變量來進行控制和存儲數(shù)據(jù)。Flexsim應(yīng)用深層開發(fā)對象,這些對象代表著一定的活動和排序過程。要想利用模板里的某個對象,只需要用鼠標把該對象從庫里拖出來放在模型視窗即可。對象可以創(chuàng)建、刪除,而且可以彼此嵌套移動,它們都有自己的功能或繼承來自其他對象的功能。

在Flexsim 邏輯和資料是輸入每一個對象中,而不是在產(chǎn)品中。例如作業(yè)的資料是在于制造的過程,不是經(jīng)過的產(chǎn)品中。在建立模擬作業(yè)時,用戶只須要把對象拖到所要的位置,然后放下。用戶接下來把對象連接起來。最后把邏輯和資料輸入對象,便完成整個建立的過程。用戶也可以用C++建立自己的邏輯,并輸入對象中。

Flexsim中的對象參數(shù)可以表示幾乎所有存在的實物對象,如像機器、操作員、傳送帶、叉車、倉庫、交通燈、儲罐、箱子、貨盤、集裝箱等等都可以用Flexsim中的模型表示。這些對象的參數(shù)可以把任何制造業(yè)、物料處理和業(yè)務(wù)流程的快速、輕易、高效建模的主要特征描述出來。

將對象布置設(shè)計完成后,利用對象中的方法定義模型中各對象所需要完成的作業(yè),然后通過對對象的連接定義模型的流程,連接完成后,即可仿真運行。

1.2仿真運行

Flexsim中集成有仿真引擎,該引擎可同時運行仿真和模型視窗(可視化)。根據(jù)物流系統(tǒng)的需求流量,統(tǒng)計出物料出現(xiàn)的時間分布規(guī)律,把這個規(guī)律輸入系統(tǒng),即可運行仿真引擎進行仿真?？梢宰詣舆\行并把結(jié)果存在報告、圖表中。這樣可以非常方便地利用豐富的預(yù)定義和自定義的行為指示器,像用處、生產(chǎn)量、研制周期、費用等來分析每一個情節(jié)。而且也很容易將結(jié)果導入到別的應(yīng)用程序像Microsoft Word和Excel等,利用ODBC(開放式數(shù)據(jù)庫連接)和DDEC(動態(tài)數(shù)據(jù)交換連接)可以直接輸入仿真數(shù)據(jù)。同時在仿真運行時,利用該引擎和flexscript語言可以改變模型的部分屬性。

仿真運行時間可以相據(jù)實際物流系統(tǒng)的生產(chǎn)班次,也可按照最大物流量進行模擬。

1.3仿真結(jié)果分析

根據(jù)流程運行結(jié)果,進行分析,系統(tǒng)是否存在“瓶頸”,流程是否暢通,物流量能否滿足需求。如果系統(tǒng)運行后,結(jié)果有不理想之處,要根據(jù)相應(yīng)的原因,調(diào)整方案或者改變參數(shù),直至滿足物流系統(tǒng)的生產(chǎn)需求。生成三維動畫輸出結(jié)果及仿真報告提交給自動化物流系統(tǒng)的管理者和設(shè)計者,進一步優(yōu)化和完善。

2采用Flexsim進行物流系統(tǒng)仿真

在物流教學過程中,經(jīng)常需要對物流系統(tǒng)進行分析,找出存在的問題并進行改進。采用Flexsim仿真軟件進行物流系統(tǒng)仿真,是一種比較有效的解決辦法。下面以一條生產(chǎn)線物流系統(tǒng)進行仿真為例來進行說明。

該生產(chǎn)線同時生產(chǎn)三種產(chǎn)品,然后被送到檢測車間的緩存區(qū)。檢測車間有三臺檢測系統(tǒng)分別對這三種產(chǎn)品進行檢測后,通過各自的傳送帶將產(chǎn)品運輸出去。產(chǎn)品到達檢測車間的時間服從均值為20,方差為2的正態(tài)分布。到達檢測車間的產(chǎn)品類別(1,2,3)服從均勻分布。緩存區(qū)容量為10件產(chǎn)品。3種產(chǎn)品檢測完畢后分別放入對應(yīng)的三個貨架中,從檢測線到貨架通過叉車進行存放。

對該生產(chǎn)線物流系統(tǒng)進行仿真步驟如下:

(1)建模

首先從對象庫中拖放所需的對象到建模視圖中,按設(shè)計場地進行布置設(shè)計。將對象布置設(shè)計完成后,利用對象中的方法定義模型中各對象所需要完成的業(yè),然后通過對對象的連接定義模型的流程。連接完成后的三維視圖如下。

(2)仿真及結(jié)果分析

編譯及運行該模型,通過5 075個時間單位的仿真得到三維仿真結(jié)果如上圖,導入到Excel的仿真結(jié)果如下:

從三維仿真結(jié)果圖我們可明顯看出,從生產(chǎn)線下來的產(chǎn)品堆積在緩存區(qū)(queue66)。這說明緩存區(qū)絕大部分時間處于滿負荷狀態(tài),即從生產(chǎn)線下來的產(chǎn)品來不及送到貨架上,因此該物流系統(tǒng)的主要瓶頸在將產(chǎn)品從生產(chǎn)線運送到貨架的環(huán)節(jié)上,即叉車(Transporter158)的搬運能力有限,導致貨物堆積在緩存區(qū)。從Excel的仿真結(jié)果分析中也可得出類似的結(jié)論:堆積在緩存區(qū)(queue66)產(chǎn)品,其總的等待運輸時間為4 784個時間單位,平均堆積產(chǎn)品數(shù)量為8.7個,這也說明叉車(Transporter158)的搬運能力有限,導致貨物堆積在緩存區(qū)。

(3)物流系統(tǒng)改進

為了解決這一瓶頸,考慮增加一臺叉車(Transporter70),提高從生產(chǎn)線下來的產(chǎn)品送到貨架上的搬運能力。增加一臺叉車后的仿真結(jié)果如下:

經(jīng)過約5 000個時間單位的仿真,從仿真結(jié)果分析中看到:堆積在緩存區(qū)(queue66)產(chǎn)品,其總的等待運輸時間為2 155個時間單位,平均堆積產(chǎn)品數(shù)量為0.5個,這說明緩存區(qū)絕大部分時間處于正常工作狀態(tài),從生產(chǎn)線下來的產(chǎn)品基本上能及時送到貨架上,解決了該生產(chǎn)線物流系統(tǒng)的瓶頸問題。

參考文獻:

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