生产物流系统仿真上机指导.docx

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生产物流系统仿真上机指导

《生产物流系统建模与仿真》上机指导书

一、实验目的和基本要求

1．实验目的

《生产物流系统建模与仿真》是工业工程专业的一门必修课程。

通过本课程的学习，使学生掌握系统建模与仿真的基本原理与方法，学会运用WITNESS仿真软件对简单的系统进行仿真和分析。

2．实验的基本要求

（1）了解仿真软件的发展、作用及应用

（2）学习WITNESS软件内基本功能

（3）熟练掌握WITNESS的基本操作

（4）针对不同状况，学习使用WITNESS进行建模仿真

二、本课程实验用主要仪器设备

仪器设备：

计算机

软件：

WITNESS系列软件。

三、实验前准备工作

本课程实验为综合性实验，要求学生课前预习上机内容，阅读相关书籍了解WITNESS软件的一些基本常识以及简单的操作。

四、实验注意事项

1．学生应按照课程教学计划，准时到计算机室上机，不得迟到早退。

2．上机前应认真阅读上机指导书，明确上机目的、步骤、原理，预习有关的理论知识，并接受指导教师的提问和检查。

3．进入机房必须遵守规章制度，请保持安静和卫生。

4．上机中要认真操作，杜绝用计算机做本课程外的事务和玩游戏，不要损坏他人在计算机上的文件和应用软件。

5．上机时必须注意安全，防止人身和设备事故的发生。

若出现事故，应立即切断电源，及时向指导教师报告，并保护现场、远离危险区。

6．上机后完成指导教师布置实验报告，并提交指导教师批改。

五、实验内容

实验一单服务台排队系统仿真

1.实验目的：

1）了解排队系统的设计。

2）熟悉系统元素Part、Machine、Buffer、Variable、Timeseries的用法。

3）深入研究系统元素Part的用法。

4）研究不同的顾客服务时间和顾客的到达特性对仿真结果的影响。

2.单服务台排队系统流程：

在该系统中，顾客的到达规模是单个到达，顾客的到达率服从均值为

=5min的指数分布，即

（A

0）

顾客服务的时间Si，服从指数分布，均值为

=4min，即

（S

0）

3.单服务台排队系统仿真设计：

1）系统元素定义

2）元素可视化设置

3）元素细节设计

具体过程可参考课本第八章

4.模型运行和数据报告：

模型仿真钟取系统默认的1的时间单位为1month，运行5000仿真时间单位。

记录仿真模型得出的数据统计报告，并做分析。

实验二库存系统仿真设计

1.实验目的：

1）熟悉系统元素Track、Vehicle的用法。

2）深入研究系统元素Part的用法。

3）了解库存系统的设计。

4）寻找最佳库存策略。

2.库存系统工作流程：

成品需求时间为均值0.1个月的指数随机变量。

需求量也是随机变量。

其概率质量函数为

订货策略：

按月订货，每月月初检查库存水平，若库存水平I超过下限L不订货，若低于下限则订货，订货量Z为

Z=S-I（I

Z=0（I

L）

若订货，从订货到货物入库的时间是1个月。

考虑如下几种费用：

（1）订货费（C1）

设每件订货费用为m=3，订货附加费用为K=32，则每月订货费为

C1=K+mZ=32+3Z

（2）保管费（C2）

用h=1表示每件货物每月的保管费，显然，只有当库存水平I（t）>0时才需要计算保管费

其中，n为仿真运行的月数；C2为平均每月的保管费。

（3）缺货损失费（C3）

用p=5表示每件缺货损失费，显然只有当库存水平I（t）<0时才需要计算，平均每月缺失损失费为

3.库存系统仿真设计：

1）系统元素定义

2）元素可视化设置

3）元素细节设计

具体过程可参考课本第九章

4.模型运行和数据报告：

模型仿真钟取系统默认的1的时间单位为1month，运行100仿真时间单位。

并按如下表格，变换系统参数，并再次运行系统。

策略

1

2

3

4

5

6

7

8

9

下限（L）

20

20

20

20

40

40

40

60

60

上限（S）

40

60

80

100

60

80

100

80

100

记录仿真模型得出的数据统计报告，并做分析，确定哪种策略最优。

实验三生产线物流路径系统及物流成本分析

1.实验目的：

1）了解生产线物流路径系统设计。

2）学会使用Match命令和Percent命令。

3）分析物流成本的构成及其影响因素。

2.生产线路径系统数据：

在该系统中，椅子由靠背Back、坐垫Seat和椅腿Leg组装完成之后，沿着一个路径被送到喷漆部门，喷成红色、绿色或黄色，然后送去检查，有部分由于喷漆不合格，被送回重新喷漆，其他的被送去包装，相同颜色的4把椅子打成一包，然后被运走。

靠背Back、坐垫Seat和椅腿Leg以每2min一套的速度进入流水线，组装部门以6min/件的速度进行组装，喷漆部门的生产速度为10min/件，合格率为90%，检验部门的工作速度为3min/件，包装部门的工作效率为4min/套。

3.生产线路径系统仿真设计：

1）系统元素定义

2）元素可视化设置

3）元素细节设计

具体过程可参考课本第十章

4.模型运行和数据报告：

仿真运行该模型1000分钟，记录仿真模型得出的数据统计报告，并做分析。

在建模的基础上，添加生产线物流路径成本元素，统计每个路径的运作次数，并再次进行运行仿真模型1000分钟，记录仿真模型得出的统计数据。

实验四配送中心系统仿真设计

1.实验目的：

1）了解供应链仿真系统的设计

2）熟悉动态表格的设计

3）了解Conveyor作为生产缓存的用法

4）了解拉动式系统的设计

5）研究不同配送策略的利润情况

2.配送中心系统数据：

三家供应商分别根据各自产品在配送中心的库存量进行生产，当产品在配送中心的库存小于10件时，开始生产。

供应商一、供应商二分别以4小时一件的效率向配送中心供应产品，供应商三向配送中心每提供一件产品需要的时间服从2~6小时的均匀分布。

配送中心根据生产企业的库存量向各企业发货，当生产企业一的库存量小于2时，向该企业发货，当生产企业二的库存量小于3时，向该企业发货；当生产企业三的库存量小于4时，向该企业发货。

配送中心进货成本是3元/件，供货价格5元/个。

每件产品在库存中心存货100小时的费用是1元。

3.配送中心系统仿真设计：

1）系统元素定义

2）元素可视化设置

3）元素细节设计

具体过程可参考课本第十一章

4.模型运行和数据报告：

仿真运行该模型2920仿真单位，记录仿真模型得出的数据统计报表，并做分析。

在已建立的模型的基础上修改模型，按供应商当配送中心的库存量小于5时开始供货。

仿真运行该模型2920仿真单位，记录仿真模型得出的数据统计报表，并做与前面模型进行对比分析。

实验五供应链系统仿真设计与改善

1.实验目的：

1）了解供应链仿真系统的设计与优化

2）熟悉Timeseries的用法

3）熟悉Max和Min的用法

4）试图对供应链系统进行改善，以缓解“牛鞭效应”

2.供应链系统数据：

当钢材服务中心的库存小于15批时，钢铁公司开始组织生产，每生产一批原钢卷材需要的时间服从1~3小时的均匀分布。

当部件生产商的库存小于6批时，钢材服务中心开始配货，每配一批货需要的时间服从0.5~1小时的均匀分布。

当三个汽车厂商中库存量最小的小于3时，4个部件生产商开始组织生产，每生产一批部件需要的时间服从2~6小时的均匀分布。

汽车生产商每耗用一批部件需要4小时

供应商每两个环节之间的路程需要5小时。

3.供应链系统仿真设计：

1）系统元素定义

2）元素可视化设置

3）元素细节设计

具体过程可参考课本第十三章

4.模型运行和数据报告：

仿真运行该模型8760仿真时间单位，记录仿真模型得出的统计数据，并分析。

在建模的基础上，假设减少运输及发送的耗用时间为原来1/2，并再次运行仿真模型8760仿真时间单位，记录仿真统计数据，并与前面作对比分析。

实验六装卸服务中心人员调度仿真系统设计

1.实验目的：

1）了解装卸中心仿真系统设计

2）加深对离散事件系统仿真的基本概念的理解

3）熟悉语法AND和OR的用法

4）掌握用事件调度法进行仿真建模的原理和方法

5）找出该中心的瓶颈资源以及解决人工约束的策略

2.装卸服务中心系统数据：

五个装卸站点位于圆形服务中心区周围，每个装卸点之间有一位装卸工人，该服务中心有两位清理工人负责清理货车。

1）该服务中心每10min来一辆货车需要服务，每辆货车在服务中心进行一次装卸和一次清理服务。

2）装卸货物时不许清扫工人对该货车进行清扫。

3）清扫货车时不许装卸工人对该货车装卸货物。

4）任何一辆货车在装卸站点时要么处于清扫状态，要么处于装卸货物状态，要么处于等待工人状态。

5）当某辆货车要装卸货物时，必须接受靠近它的两位装卸工人，当不够两位装卸工人时，他处于等待工人的状态；工人一旦被某辆货车占用，就处于被占用状态，直到该货车的装卸完成后才被释放。

6）任何一位装卸工人，均可被靠近他的货车占用，也只能被靠近他的货车占用，按FIFO规则。

7）货物充足，两次服务完毕之后，货车离开。

8）设每一辆货车每一次接受清理服务时间（min）长度服从正态分布N（10,8），每次装卸的时间长度服从均匀分布U（15,25）。

初始状态为：

装卸点的货车1、3和5为先接受清理服务状态，2和4先接受装卸服务。

3.装卸服务中心系统仿真设计：

1）系统元素定义

2）元素可视化设置

3）元素细节设计

具体过程可参考课本第十四章

4.模型运行和数据报告：

仿真运行该模型1440仿真单位，记录仿真模型得出的数据统计报告，并做分析。

实验七单品种流水生产线设计

1.实验目的：

1）了解单品种流水线系统的设计

2）学习如何进行快速建立模型

3）学习part、machine、conveyor、labor实体元素的使用

4）考虑不同阶段模型建立

2.单品种流水生产线数据：

第一阶段，建立生产线。

在该模型中，零部件（Widget），要经过称重（Weigh）、冲洗（Wash）、加工（Produce）和检测（Inspect）四个工序的操作。

在四个工序上加工的时间分别为称重（Weigh）5分钟、冲洗（Wash）4分钟、加工（Produce）3分钟和检测（Inspect）3分钟。

执行完每一步操作后零部件通过充当运输器和缓存器的输送链传送至下一步操作，输送链速度为0.5。

第二阶段，在第一阶段的基础上，假设Produce机器每加工完五个零部件就需要进行一次刀具的调整，调整时需要人员来参与，调整时间为12分钟。

第三阶段，在第二阶段的基础上，假设Produce机器在工作一定的时间后，可能会发生意外故障，通过以往机器两次故障时间间隔的统计发现，其时间间隔服从均值为60分钟的负指数分布；每当机器出现故障时，都需要人员对它进行维修，维修过程所持续的时间受到故障诊断时间、故障排除的难易程度、维修人员的心理和生理状态影响，呈现随机波动性，统计数据表明维修时间服从均值为10分钟，标准差为2分钟的对数正态分布。

第四阶段，在第三阶段的基础上，添加一台Produce机器和一条输送带，其参数与前面相同。

3.单品种流水生产线仿真设计：

1）系统元素快速定义及可视化设置

2）按阶段进行元素细节设计

4.模型运行和数据报告：

在每一阶段，运行仿真模型100仿真单位，分别记录仿真模型得出的数据，分析每一阶段变化对仿真结果的影响。

实验八混合流水线系统仿真设计

1.实验目的：

1）熟悉系统元素ROUTE的用法

2）了解工艺视图ProcessViews的用法

3）了解多原料多阶段加工仿真系统的设计

4）找出影响系统的瓶颈因素，并力图对模型加以改善

2.混合流水线系统数据：

某一个制作车间有5台不同的机器，加工A、B和C三种产品。

每种产品都要完成5道工序，而每道工序必须在指定的机器上按照事先规定好的工艺顺序进行。

其工艺路线图见课本第212页。

假定在保持车间逐日连续工作的条件下，仿真在多对象平准化生产中采用不同投产顺序生产1000个A，500个B，200个C的工作情况。

通过改变投产顺序使产量、品种、工时和负荷趋于均衡，来减少时间损失。

三种产品的工艺路线如下表所示：

产品类型

机器组别

相继工序平均服务时间/min

A

1,2,3,4,5

5,5,4,4,6

B

1,2,3,4,5

4,4,3,4,3

C

1,2,3,4,5

4,5,3,4,1

产品的投产顺序为10个A，5个B，2个C。

如果一项作业在特定时间到达车间，发现该组机器全都忙着，该作业就在该组机器处排入一个FIFO规则的队列，如果有前一天没有完成的任务，第二天继续加工。

3.混合流水线系统仿真设计：

1）系统元素定义

2）元素可视化设置

3）元素细节设计

具体过程可参考课本第十六章

4.模型运行和数据报告：

运行该仿真模型，记录最后总的加工时间。

在已建立模型的基础上，添加变量V2、V3、V4和V5，统计每个Buffer中零件的数量，通过比较最大在制品数，找出该生产线瓶颈。

在已建立模型的基础上，改变投产顺序，新的投产顺序为5个B，10个A，2个C，对两个模型的生产时间，设备利用率，产品在该设备等待时间，设备停歇时间等进行对比，找出最合适的投产顺序。