flexsim仿真模型设计说明书Word格式.docx
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假定在保持车间逐日连续工作的条件下，对系统进行365天的仿真运行（每天按8小时计算），计算每组机器队列中的平均产品数以及平均等待时间。
通过仿真运行，找出影响系统的瓶颈因素，并对模型加以改进。
2.2系统数据
四种原料到达车间的间隔时间分别服从均值为50，30，75，40分钟的正态分布。
四种原料的工艺路线如表6.1所示。
第1种原料首先在第3组机器上加工，然后在第1组、再在第2组机器上加工，最后在第4组机器上完成最后工序。
第1种原料在机器组3、1、2、4加工，在机器组3、1、2、4加工的平均时间分别为30、36、51、30；
第2种原料在机器组4、1、3加工，在机器组4、1、3加工的平均时间分别为66、48、45；
第3种原料在机器组2、3加工，在机器组2、3加工的平均时间分别为72、60，第四种原料在机器组在1、4、2加工，在机器组1、4、2加工的平均时间分别为60，55，42如下表所示。
表2.2原料加工工艺路线与各工序加工时间参数
原料类型
机器组别
相继工序平均服务时间（minute）
1
3,1,2,4
30,36,51,30
2
4,1,3
66,48,45
3
2,3
72,60
4
1、4、2
60，55，42
如果一种原料达到车间时，发现该组机器全部忙着，该原料就在该组机器处的一个一个服从先进先出FIFO（FIRSTINFIRSTOUT）规则的队列。
前一天没有完成的任务，第二天继续加工，在某机器上完成一个工序的时间服从Erlang分布，其平均值取决于原料的类别以及机器的组别。
例如表11.1中的第2类原料，它的第一道工序是在第4组机器上加工，加工时间服从66的Erlang分布。
2.3要求
建立模型并输出仿真数据结果，对结果进行分析，看系统有无瓶颈，当系统存在瓶颈时，提出解决方案并对系统进行改进。
三、建立Flexsim模型
3.1建立Flexsim模型
双击桌面上的Flexsim图标打开软件，可以看到Flexsim菜单、工具条、实体库，和正投影模型视窗。
第1步：
模型实体设计
模型元素
系统元素
备注
Source
原材料库
原材料的始发处
Queue
暂存区
表示原材料、半成品及成品的堆放
Processor
加工机器
对原材料、半成品进行加工
Sink
成品库
原料加工后的最终去处
第2步：
在Flexsim模型中生成所有实体
根据题目的要求，从左边的实体库中选出所有实体（4个Source，4个Queue，12个Processor，1个Sink）放在右边模型视图中，并按概念模型示图调整至适当的位置。
如图3-1-1所示：
图3-1-1生产制造总体规划图
第3步：
连接端口
下一步是根据流动实体的路径来连接不同固定实体的端口。
按住键盘上的“A”键，按上图中的箭头所指向依次连接各个实体（注意方向）。
其中Queue1、Queue2、Queue3、Queue4分别连接到其自己对应的机器上（如Queue1连接到Processor11、Processor12、Processor13，其他3个缓存区同理连接）；
由表格所示Source3124为原料1经过机器组别3、1、2、4排列，从source3124连到Queue3；
由Queue3分别连接到Processor31、Processor32、Processor33、Processor34再分别连到Queue1；
从Queue1分别连接到Processor11、Processor12、Processor13再分别连到Queue2；
从Queue2分别连接到Processor21、Processor22再分别连到Queue4；
最后从Queue4分别连接到Processor41、Processor42、Processor43再分别连到Sink。
原料2、3、4同理连接
完成后，如图3-1-2所示：
图3-1-2连接各个端口
3.2原材料发生器参数设置
四种原料到达车间的间隔时间分别服从均值为50、30、75、40分钟的正态分布，这里我们举例Source3124（原料1），双击Source3124，在弹出的属性窗口里，将“Inter-Arrivaltime”下拉菜单选择“StatisticalDistribution”,把Mean后改成50，并设定方差“StdDev”为1（同理Source2、Source3、Source4改为30、75、40，并设定方差为1），点击Apply保存，点击ok确定
图3-2-1原材料发生器参数设置
为了供系统识别4种原材料，我们对其设定了不同的临时实体类型，其设定如图3-2-2所示。
双击Source3124（材料1），在弹出的属性窗口里选择Source，将“ItemType”设置为“1”其余3种材料分别对应设置为2、3、4。
图3-2-2原材料发生器参数设置
为了供我们区分4种原材料，我们对其设定了不同的颜色，其设定如图3-2-3所示。
双击Source3124（材料1），在弹出的属性窗口里选择Triggers，将“OnExit”下拉菜单选择“SetObjectColor”,在“Color”改成“colorred（object）”（同理，材料2、3、4改为“colorgreen”、“colorblue”、“coloryellow”），点击Apply保存，点击Ok确定。
图3-2-3原材料发生器参数设置
3.3各组加工机器参数设置
四种原料的工艺路线如表3-3-1所示。
表3-3-1原料加工工艺路线与各工序加工时间参数
由图可知，机器组1服务的3种原材料1、2、4时间分别是36、48、60，其中原材料1、2、4在机器组1加工后输出端口分别为Queue2、Queue3、Queue4；
机器组2服务的3种原材料1、3、4时间分别是51、72、42，其中原材料1、3、4在机器组2加工后输出端口分别为Queue4、、Queue3、Sink1；
机器组3服务的3种原材料1、2、3时间分别是30、45、60，其中原材料1、2、3在机器组3加工后输出端口分别为Queue1、Sink1、Sink1；
机器组4服务的3种原材料1、2、4时间分别是30、66、55，其中原材料1、2、4在机器组3加工后输出端口分别为Sink1、Queue1、Queue2。
所以第一组加工机器参数设置如图3-3-2、图3-3-3所示：
图3-3-2第一组加工机器时间参数设置图3-3-3第一组加工机器输出参数设置
第二组加工机器参数设置如图3-3-4、图3-3-5所示。
3-3-4第一组加工机器时间参数设置图3-3-5第一组加工机器输出参数设置
第三组加工机器参数设置如图3-3-6、图3-3-7所示。
图3-3-6第一组加工机器时间参数设置图3-3-7第一组加工机器输出参数设置
第四组加工机器参数设置如图3-3-8、图3-3-9所示。
图3-3-8第三组加工机器时间参数设置图3-3-9第三组加工机器输出参数设置
3.4缓存区设置
如果一种原料达到车间时，发现该组机器全部处于工作状态，该原料就在该组机器处服从先进先出FIFO（FIRSTINFIRSTOUT）规则的队列排序。
前一天没有完成的任务，第二天继续加工，其平均值取决于原料的类别以及机器的组别。
由于缓存区默认值为先进先出FIFO（FIRSTINFIRSTOUT）规则的队列排序，所以此项不需修改，缓存区的最大容量为1000，在实际运行中能满足大多用户需求。
缓存区的下一级必须是对应组别的每一台机器，以便于存在缓存区的产品在本组处理器有空闲时能继续加工。
四、仿真结果及分析
将所有参数设定完毕后，我们进行原材料的生产制造仿真，其运行图如图4-1所示，仿真时间运行22913.84秒后，就出现明显瓶劲。
运行图如下：
图4-1运行图
经观察，问题出在，第一组和第二组、第四组加工机器的加工能力不足，导致加工产品堆积，影响了整体的加工速度。
五、优化方案
5.1优化方案整体布局
综合考虑，针对现有方案存在的问题，我们对现状优化，在第一组、第二组和第四组增加一台加工机器，如图5-1所示。
优化后整体布局如下：
图5-1
5.2第一次优化后运行结果与分析
优化后，仿真在运行了81480.24时，前三组机器都运行正常，第四组机器出现瓶颈，如图5-2所示。
图5-2
5.3第二次优化后运行结果与分析
针对第一次优化出现的问题，我们在第四组需要加上一台机器进行优化。
优化后，仿真在运行了454042.24时，第一次优化问题得以解决，但是发现由于第四组机器加工流畅导致第二组机器加工能力不足得以体现，如图5-3所示。
图5-3第二次优化运行结果
5.4第三次优化后运行结果与初步分析
针对第二次优化出现的问题，我们在第二组再加上一台机器进行优化。
优化后，仿真在运行时，系统非常流畅，持续运行365天（每天以8小时计），依然没有出现问题，第二次优化出现的问题得以解决，如图5-4所示。
图5-4
5.5第三次运行结果详细分析
我们对以上优化方案进行进一步分析：
第一组机器使用率如下图所示：
第二组机器使用率如下图所示：
第三组机器使用率如下图所示：
第四组机器使用率如下图所示：
缓存区使用率如下图所示：
综上，可以看出最终优化后的方案是可行的，总体各组机器的利用率都达到了50%以上，使机器能够连续不断的工作，以至于达到最佳的工作状态。
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