生產(chǎn)物流系統(tǒng)仿真上機(jī)指導(dǎo)

1、生產(chǎn)物流系統(tǒng)建模與仿真上機(jī)指導(dǎo)書一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮突疽?實(shí)驗(yàn)?zāi)康纳a(chǎn)物流系統(tǒng)建模與仿真是工業(yè)工程專業(yè)的一門必修課程。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握系統(tǒng)建模與仿真的基本原理與方法，學(xué)會(huì)運(yùn)用WITNESS仿真軟件對簡單的系統(tǒng)進(jìn)行仿真和分析。2實(shí)驗(yàn)的基本要求（1）了解仿真軟件的發(fā)展、作用及應(yīng)用（2）學(xué)習(xí)WITNESS軟件內(nèi)基本功能（3）熟練掌握WITNESS的基本操作（4）針對不同狀況，學(xué)習(xí)使用WITNESS進(jìn)行建模仿真二、本課程實(shí)驗(yàn)用主要儀器設(shè)備儀器設(shè)備：計(jì)算機(jī)軟件：WITNESS系列軟件。三、實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備工作本課程實(shí)驗(yàn)為綜合性實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生課前預(yù)習(xí)上機(jī)內(nèi)容，閱讀相關(guān)書籍了解WITNESS軟件的一些基

2、本常識(shí)以及簡單的操作。四、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1學(xué)生應(yīng)按照課程教學(xué)計(jì)劃，準(zhǔn)時(shí)到計(jì)算機(jī)室上機(jī)，不得遲到早退。2上機(jī)前應(yīng)認(rèn)真閱讀上機(jī)指導(dǎo)書，明確上機(jī)目的、步驟、原理，預(yù)習(xí)有關(guān)的理論知識(shí)，并接受指導(dǎo)教師的提問和檢查。3進(jìn)入機(jī)房必須遵守規(guī)章制度，請保持安靜和衛(wèi)生。4上機(jī)中要認(rèn)真操作，杜絕用計(jì)算機(jī)做本課程外的事務(wù)和玩游戲，不要損壞他人在計(jì)算機(jī)上的文件和應(yīng)用軟件。5上機(jī)時(shí)必須注意安全，防止人身和設(shè)備事故的發(fā)生。若出現(xiàn)事故，應(yīng)立即切斷電源，及時(shí)向指導(dǎo)教師報(bào)告，并保護(hù)現(xiàn)場、遠(yuǎn)離危險(xiǎn)區(qū)。6上機(jī)后完成指導(dǎo)教師布置實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并提交指導(dǎo)教師批改。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)一 單服務(wù)臺(tái)排隊(duì)系統(tǒng)仿真1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）了解排隊(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

3、2）熟悉系統(tǒng)元素Part、Machine、Buffer、Variable、Timeseries的用法。3）深入研究系統(tǒng)元素Part的用法。4）研究不同的顧客服務(wù)時(shí)間和顧客的到達(dá)特性對仿真結(jié)果的影響。2. 單服務(wù)臺(tái)排隊(duì)系統(tǒng)流程： 在該系統(tǒng)中，顧客的到達(dá)規(guī)模是單個(gè)到達(dá)，顧客的到達(dá)率服從均值為=5min的指數(shù)分布，即 （A0） 顧客服務(wù)的時(shí)間Si，服從指數(shù)分布，均值為=4min，即 （S0）3. 單服務(wù)臺(tái)排隊(duì)系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)：1）系統(tǒng)元素定義2）元素可視化設(shè)置3）元素細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)具體過程可參考課本第八章4. 模型運(yùn)行和數(shù)據(jù)報(bào)告： 模型仿真鐘取系統(tǒng)默認(rèn)的1的時(shí)間單位為1month，運(yùn)行5000仿真時(shí)間單位。

4、記錄仿真模型得出的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)報(bào)告，并做分析。實(shí)驗(yàn)二 庫存系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）熟悉系統(tǒng)元素Track、Vehicle的用法。2）深入研究系統(tǒng)元素Part的用法。3）了解庫存系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。4）尋找最佳庫存策略。2. 庫存系統(tǒng)工作流程： 成品需求時(shí)間為均值0.1個(gè)月的指數(shù)隨機(jī)變量。需求量也是隨機(jī)變量。其概率質(zhì)量函數(shù)為訂貨策略：按月訂貨，每月月初檢查庫存水平，若庫存水平I超過下限L不訂貨，若低于下限則訂貨，訂貨量Z為Z=S-I (I<L)Z=0 (IL)若訂貨，從訂貨到貨物入庫的時(shí)間是1個(gè)月。考慮如下幾種費(fèi)用：（1）訂貨費(fèi)（C1）設(shè)每件訂貨費(fèi)用為m=3，訂貨附加費(fèi)用為K=32，則每月訂貨

5、費(fèi)為C1=K+mZ=32+3Z（2）保管費(fèi)（C2）用h=1表示每件貨物每月的保管費(fèi)，顯然，只有當(dāng)庫存水平I(t)>0時(shí)才需要計(jì)算保管費(fèi)其中，n為仿真運(yùn)行的月數(shù)；C2為平均每月的保管費(fèi)。（3）缺貨損失費(fèi)（C3）用p=5表示每件缺貨損失費(fèi)，顯然只有當(dāng)庫存水平I(t)<0時(shí)才需要計(jì)算，平均每月缺失損失費(fèi)為3. 庫存系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)：1）系統(tǒng)元素定義2）元素可視化設(shè)置3）元素細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)具體過程可參考課本第九章4. 模型運(yùn)行和數(shù)據(jù)報(bào)告： 模型仿真鐘取系統(tǒng)默認(rèn)的1的時(shí)間單位為1month，運(yùn)行100仿真時(shí)間單位。并按如下表格，變換系統(tǒng)參數(shù)，并再次運(yùn)行系統(tǒng)。策略123456789下限(L)202020

6、204040406060上限(S)406080100608010080100 記錄仿真模型得出的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)報(bào)告，并做分析，確定哪種策略最優(yōu)。實(shí)驗(yàn)三 生產(chǎn)線物流路徑系統(tǒng)及物流成本分析1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）了解生產(chǎn)線物流路徑系統(tǒng)設(shè)計(jì)。2）學(xué)會(huì)使用Match命令和Percent命令。3）分析物流成本的構(gòu)成及其影響因素。2. 生產(chǎn)線路徑系統(tǒng)數(shù)據(jù)：在該系統(tǒng)中，椅子由靠背Back、坐墊Seat和椅腿Leg組裝完成之后，沿著一個(gè)路徑被送到噴漆部門，噴成紅色、綠色或黃色，然后送去檢查，有部分由于噴漆不合格，被送回重新噴漆，其他的被送去包裝，相同顏色的4把椅子打成一包，然后被運(yùn)走?？勘矪ack、坐墊Seat和椅腿L

7、eg以每2min一套的速度進(jìn)入流水線，組裝部門以6min/件的速度進(jìn)行組裝，噴漆部門的生產(chǎn)速度為10min/件，合格率為90%，檢驗(yàn)部門的工作速度為3min/件，包裝部門的工作效率為4min/套。3. 生產(chǎn)線路徑系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)：1）系統(tǒng)元素定義2）元素可視化設(shè)置3）元素細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)具體過程可參考課本第十章4. 模型運(yùn)行和數(shù)據(jù)報(bào)告：仿真運(yùn)行該模型1000分鐘，記錄仿真模型得出的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)報(bào)告，并做分析。在建模的基礎(chǔ)上，添加生產(chǎn)線物流路徑成本元素，統(tǒng)計(jì)每個(gè)路徑的運(yùn)作次數(shù)，并再次進(jìn)行運(yùn)行仿真模型1000分鐘，記錄仿真模型得出的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)四 配送中心系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）了解供應(yīng)鏈仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

8、2）熟悉動(dòng)態(tài)表格的設(shè)計(jì)3）了解Conveyor作為生產(chǎn)緩存的用法4）了解拉動(dòng)式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5）研究不同配送策略的利潤情況2.配送中心系統(tǒng)數(shù)據(jù)：三家供應(yīng)商分別根據(jù)各自產(chǎn)品在配送中心的庫存量進(jìn)行生產(chǎn)，當(dāng)產(chǎn)品在配送中心的庫存小于10件時(shí)，開始生產(chǎn)。供應(yīng)商一、供應(yīng)商二分別以4小時(shí)一件的效率向配送中心供應(yīng)產(chǎn)品，供應(yīng)商三向配送中心每提供一件產(chǎn)品需要的時(shí)間服從26小時(shí)的均勻分布。配送中心根據(jù)生產(chǎn)企業(yè)的庫存量向各企業(yè)發(fā)貨，當(dāng)生產(chǎn)企業(yè)一的庫存量小于2時(shí)，向該企業(yè)發(fā)貨，當(dāng)生產(chǎn)企業(yè)二的庫存量小于3時(shí)，向該企業(yè)發(fā)貨；當(dāng)生產(chǎn)企業(yè)三的庫存量小于4時(shí)，向該企業(yè)發(fā)貨。配送中心進(jìn)貨成本是3元/件，供貨價(jià)格5元/個(gè)。每件產(chǎn)品在庫存

9、中心存貨100小時(shí)的費(fèi)用是1元。3. 配送中心系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)：1）系統(tǒng)元素定義2）元素可視化設(shè)置3）元素細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)具體過程可參考課本第十一章4. 模型運(yùn)行和數(shù)據(jù)報(bào)告：仿真運(yùn)行該模型2920仿真單位，記錄仿真模型得出的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)報(bào)表，并做分析。在已建立的模型的基礎(chǔ)上修改模型，按供應(yīng)商當(dāng)配送中心的庫存量小于5時(shí)開始供貨。仿真運(yùn)行該模型2920仿真單位，記錄仿真模型得出的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)報(bào)表，并做與前面模型進(jìn)行對比分析。實(shí)驗(yàn)五 供應(yīng)鏈系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)與改善1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）了解供應(yīng)鏈仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化2）熟悉Timeseries的用法3）熟悉Max和Min的用法4）試圖對供應(yīng)鏈系統(tǒng)進(jìn)行改善，以緩解“牛鞭效應(yīng)”2.

10、 供應(yīng)鏈系統(tǒng)數(shù)據(jù)：當(dāng)鋼材服務(wù)中心的庫存小于15批時(shí)，鋼鐵公司開始組織生產(chǎn)，每生產(chǎn)一批原鋼卷材需要的時(shí)間服從13小時(shí)的均勻分布。當(dāng)部件生產(chǎn)商的庫存小于6批時(shí)，鋼材服務(wù)中心開始配貨，每配一批貨需要的時(shí)間服從0.51小時(shí)的均勻分布。當(dāng)三個(gè)汽車廠商中庫存量最小的小于3時(shí)，4個(gè)部件生產(chǎn)商開始組織生產(chǎn)，每生產(chǎn)一批部件需要的時(shí)間服從26小時(shí)的均勻分布。汽車生產(chǎn)商每耗用一批部件需要4小時(shí)供應(yīng)商每兩個(gè)環(huán)節(jié)之間的路程需要5小時(shí)。3. 供應(yīng)鏈系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)：1）系統(tǒng)元素定義2）元素可視化設(shè)置3）元素細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)具體過程可參考課本第十三章4. 模型運(yùn)行和數(shù)據(jù)報(bào)告：仿真運(yùn)行該模型8760仿真時(shí)間單位，記錄仿真模型得出的統(tǒng)計(jì)數(shù)

11、據(jù)，并分析。在建模的基礎(chǔ)上，假設(shè)減少運(yùn)輸及發(fā)送的耗用時(shí)間為原來1/2，并再次運(yùn)行仿真模型8760仿真時(shí)間單位，記錄仿真統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，并與前面作對比分析。實(shí)驗(yàn)六 裝卸服務(wù)中心人員調(diào)度仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）了解裝卸中心仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)2）加深對離散事件系統(tǒng)仿真的基本概念的理解3）熟悉語法AND和OR的用法4）掌握用事件調(diào)度法進(jìn)行仿真建模的原理和方法5）找出該中心的瓶頸資源以及解決人工約束的策略2. 裝卸服務(wù)中心系統(tǒng)數(shù)據(jù)：五個(gè)裝卸站點(diǎn)位于圓形服務(wù)中心區(qū)周圍，每個(gè)裝卸點(diǎn)之間有一位裝卸工人，該服務(wù)中心有兩位清理工人負(fù)責(zé)清理貨車。1）該服務(wù)中心每10min來一輛貨車需要服務(wù)，每輛貨車在服務(wù)中心進(jìn)行一次裝

12、卸和一次清理服務(wù)。2）裝卸貨物時(shí)不許清掃工人對該貨車進(jìn)行清掃。3）清掃貨車時(shí)不許裝卸工人對該貨車裝卸貨物。4）任何一輛貨車在裝卸站點(diǎn)時(shí)要么處于清掃狀態(tài)，要么處于裝卸貨物狀態(tài)，要么處于等待工人狀態(tài)。5）當(dāng)某輛貨車要裝卸貨物時(shí)，必須接受靠近它的兩位裝卸工人，當(dāng)不夠兩位裝卸工人時(shí)，他處于等待工人的狀態(tài)；工人一旦被某輛貨車占用，就處于被占用狀態(tài)，直到該貨車的裝卸完成后才被釋放。6）任何一位裝卸工人，均可被靠近他的貨車占用，也只能被靠近他的貨車占用，按FIFO規(guī)則。7）貨物充足，兩次服務(wù)完畢之后，貨車離開。8）設(shè)每一輛貨車每一次接受清理服務(wù)時(shí)間（min）長度服從正態(tài)分布N(10,8)，每次裝卸的時(shí)間長度

13、服從均勻分布U(15,25)。初始狀態(tài)為：裝卸點(diǎn)的貨車1、3和5為先接受清理服務(wù)狀態(tài)，2和4先接受裝卸服務(wù)。3. 裝卸服務(wù)中心系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)：1）系統(tǒng)元素定義2）元素可視化設(shè)置3）元素細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)具體過程可參考課本第十四章4. 模型運(yùn)行和數(shù)據(jù)報(bào)告：仿真運(yùn)行該模型1440仿真單位，記錄仿真模型得出的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)報(bào)告，并做分析。實(shí)驗(yàn)七 單品種流水生產(chǎn)線設(shè)計(jì)1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）了解單品種流水線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2）學(xué)習(xí)如何進(jìn)行快速建立模型3）學(xué)習(xí)part、machine、conveyor、labor實(shí)體元素的使用4）考慮不同階段模型建立2. 單品種流水生產(chǎn)線數(shù)據(jù)：第一階段，建立生產(chǎn)線。在該模型中，零部件（Widget

14、），要經(jīng)過稱重（Weigh）、沖洗（Wash）、加工（Produce）和檢測（Inspect）四個(gè)工序的操作。在四個(gè)工序上加工的時(shí)間分別為稱重（Weigh）5分鐘、沖洗（Wash）4分鐘、加工（Produce）3分鐘和檢測（Inspect）3分鐘。執(zhí)行完每一步操作后零部件通過充當(dāng)運(yùn)輸器和緩存器的輸送鏈傳送至下一步操作，輸送鏈速度為0.5。第二階段，在第一階段的基礎(chǔ)上，假設(shè)Produce機(jī)器每加工完五個(gè)零部件就需要進(jìn)行一次刀具的調(diào)整，調(diào)整時(shí)需要人員來參與，調(diào)整時(shí)間為12分鐘。第三階段，在第二階段的基礎(chǔ)上，假設(shè)Produce機(jī)器在工作一定的時(shí)間后，可能會(huì)發(fā)生意外故障，通過以往機(jī)器兩次故障時(shí)間間隔的

15、統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，其時(shí)間間隔服從均值為60分鐘的負(fù)指數(shù)分布；每當(dāng)機(jī)器出現(xiàn)故障時(shí)，都需要人員對它進(jìn)行維修，維修過程所持續(xù)的時(shí)間受到故障診斷時(shí)間、故障排除的難易程度、維修人員的心理和生理狀態(tài)影響，呈現(xiàn)隨機(jī)波動(dòng)性，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明維修時(shí)間服從均值為10分鐘，標(biāo)準(zhǔn)差為2分鐘的對數(shù)正態(tài)分布。第四階段，在第三階段的基礎(chǔ)上，添加一臺(tái)Produce機(jī)器和一條輸送帶，其參數(shù)與前面相同。3. 單品種流水生產(chǎn)線仿真設(shè)計(jì)：1）系統(tǒng)元素快速定義及可視化設(shè)置2）按階段進(jìn)行元素細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)4. 模型運(yùn)行和數(shù)據(jù)報(bào)告：在每一階段，運(yùn)行仿真模型100仿真單位，分別記錄仿真模型得出的數(shù)據(jù)，分析每一階段變化對仿真結(jié)果的影響。實(shí)驗(yàn)八 混合流水線系統(tǒng)仿

16、真設(shè)計(jì)1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）熟悉系統(tǒng)元素ROUTE的用法2）了解工藝視圖Process Views的用法3）了解多原料多階段加工仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4）找出影響系統(tǒng)的瓶頸因素，并力圖對模型加以改善2. 混合流水線系統(tǒng)數(shù)據(jù)：某一個(gè)制作車間有5臺(tái)不同的機(jī)器，加工A、B和C三種產(chǎn)品。每種產(chǎn)品都要完成5道工序，而每道工序必須在指定的機(jī)器上按照事先規(guī)定好的工藝順序進(jìn)行。其工藝路線圖見課本第212頁。假定在保持車間逐日連續(xù)工作的條件下，仿真在多對象平準(zhǔn)化生產(chǎn)中采用不同投產(chǎn)順序生產(chǎn)1000個(gè)A，500個(gè)B，200個(gè)C的工作情況。通過改變投產(chǎn)順序使產(chǎn)量、品種、工時(shí)和負(fù)荷趨于均衡，來減少時(shí)間損失。三種產(chǎn)品的工藝路線如下表所示：產(chǎn)品類型機(jī)器組別相繼工序平均服務(wù)時(shí)間/minA1,2,3,4,55,5,4,4,6B1,2,3,4,54,4,3,4,3C1,2,3,4,54,5,3,4,1產(chǎn)品的投產(chǎn)順序?yàn)?0個(gè)A，5個(gè)B，2個(gè)C。如果一項(xiàng)作業(yè)在特定時(shí)間到達(dá)車間，發(fā)現(xiàn)該組機(jī)器全都忙著，該作業(yè)就在該組機(jī)器處排入一個(gè)FIFO規(guī)則的隊(duì)列