Flexsim仿真課設(shè)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、 實(shí)驗(yàn)一 多產(chǎn)品多階段指導(dǎo)系統(tǒng)仿真與分析一、目的 通過(guò)本次上機(jī)實(shí)驗(yàn)，熟悉和使用Flexsim的基本操作，并建立一個(gè)簡(jiǎn)單的模型，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。二、問(wèn)題描述有一個(gè)制造車(chē)間由4組機(jī)器組成，第1，2，3，4組機(jī)器分別有3，2，4，3臺(tái)相同的機(jī)器。這個(gè)車(chē)間需要加工四種原料，四種原料分別要求完成4、3、2、3道工序，而每道工序必須在指定的機(jī)器組上處理，按照事先規(guī)定好的工藝順序進(jìn)行。假定在保持車(chē)間逐日連續(xù)工作的條件下，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行365天的仿真運(yùn)行（每天按8 小時(shí)計(jì)算），計(jì)算每組機(jī)器隊(duì)列中的平均產(chǎn)品數(shù)以及平均等待時(shí)間。通過(guò)仿真運(yùn)行，找出影響系統(tǒng)的瓶頸因素，并對(duì)模型加以改進(jìn)。系統(tǒng)數(shù)據(jù)四種原料到達(dá)車(chē)間的間隔時(shí)間

2、分別服從均值為50，30，75，40分鐘的正態(tài)分布。四種原料的工藝路線(xiàn)如表6.1 所示。第1種原料首先在第3組機(jī)器上加工，然后在第1組、再在第2組機(jī)器上加工，最后在第4組機(jī)器上完成最后工序。第1種原料在機(jī)器組3、1、2、4加工，在機(jī)器組3、1、2、4加工的平均時(shí)間分別為30、36、51、30；第2種原料在機(jī)器組4、1、3加工，在機(jī)器組4、1、3加工的平均時(shí)間分別為66、48、45；第3種原料在機(jī)器組2、3加工，在機(jī)器組2、3加工的平均時(shí)間分別為72、60，第四種原料在機(jī)器組在1、4、2加工，在機(jī)器組1、4、2加工的平均時(shí)間分別為60，55，42如下表所示。表6.1 原料加工工藝路線(xiàn)與各工序加工

3、時(shí)間參數(shù)原料類(lèi)型機(jī)器組別相繼工序平均服務(wù)時(shí)間（minute）13,1,2,430,36,51,3024,1,366,48,4532, 372,6041、4、260，55，42如果一種原料達(dá)到車(chē)間時(shí)，發(fā)現(xiàn)該組機(jī)器全部忙著，該原料就在該組機(jī)器處的一個(gè)一個(gè)服從先進(jìn)現(xiàn)出FIFO（FIRST IN FIRST OUT）規(guī)則的隊(duì)列。前一天沒(méi)有完成的任務(wù)，第二天繼續(xù)加工，在某機(jī)器上完成一個(gè)工序的時(shí)間服從Erlang分布，其平均值取決于原料的類(lèi)別以及機(jī)器的組別。例如表11.1中的第2類(lèi)原料，它的第一道工序是在第4組機(jī)器上加工，加工時(shí)間服從66的Erlang分布。概念模型圖： 原料4 原料3 原料1 原料2暫存

4、區(qū)4暫存區(qū)3暫存區(qū)2暫存區(qū)1處理器31處理器11處理器41處理器21處理器32處理器42處理器12處理器33處理器43處理器34處理器22處理器13貨架1貨架2貨架3三、建模過(guò)程雙擊打開(kāi)flexsim軟件，出現(xiàn)以下界面：點(diǎn)擊左上角文件下方的新建圖標(biāo)，如下圖所標(biāo)示可出現(xiàn)以下圖示界面：上圖左邊所示實(shí)體庫(kù)即為本次建模所要用到的對(duì)象，根據(jù)問(wèn)題分析得知，本次建模需要用到12個(gè)處理器：分為1,2,3,4組，每組分別有3,2,4,3個(gè)處理器。且每一組需要有一個(gè)暫存區(qū)與之對(duì)應(yīng)，另外，該模型有四種原料，且由于每種原料的產(chǎn)生時(shí)間間隔分別服從不同的正態(tài)分布，如果用一個(gè)發(fā)生器的話(huà)，不便于設(shè)置，所以選用四個(gè)不同的發(fā)生器

5、。由于四種原料經(jīng)過(guò)不同之后要到貨架儲(chǔ)存，由題可知，第四組機(jī)器、第三組機(jī)器、第二組機(jī)器都要與貨架相連，第一組機(jī)器則不用與貨架相連。為了便于觀察，此處選用三個(gè)貨架分別與上述三組機(jī)器相連。確定好各類(lèi)機(jī)器的數(shù)量之后，接下來(lái)便把本次建模所需的實(shí)體選好防止在界面中，具體方法是：在左邊的實(shí)體庫(kù)中找到相應(yīng)的實(shí)體，按住鼠標(biāo)左鍵，把實(shí)體拖到中間的界面中，松開(kāi)鼠標(biāo)即可。完成后如下圖所示為了方便區(qū)別，接下來(lái)便要改各個(gè)實(shí)體的名稱(chēng)。具體方法是：用鼠標(biāo)左鍵雙擊實(shí)體，即可彈出實(shí)體的屬性界面，在實(shí)體圖標(biāo)的右方的字體框中輸入實(shí)體的新名稱(chēng)，如產(chǎn)生第一種原料的發(fā)生器命名為原料1，第一組機(jī)器對(duì)應(yīng)的暫存區(qū)命名為暫存區(qū)1，第一組對(duì)應(yīng)的處理

6、器分別命名為處理器11、處理器12、處理器13。輸入后，點(diǎn)擊確認(rèn)鍵，則名稱(chēng)修改完成。名稱(chēng)逐一改好之后如下圖所示接下來(lái)連線(xiàn)，由于本模型所涉及的各類(lèi)實(shí)體都屬于同類(lèi)要素，所以都采用A連接，具體方法是：找到要連接的兩個(gè)實(shí)體，按住A鍵，點(diǎn)擊一下輸入端的實(shí)體，出現(xiàn)黃色框時(shí)，按住鼠標(biāo)左鍵，把鼠標(biāo)從輸入端實(shí)體拖拽到輸出端實(shí)體，待輸出端實(shí)體出現(xiàn)黃色框時(shí)，松開(kāi)，這樣便完成了連接。連錯(cuò)時(shí)，要取消連線(xiàn)，取消的方法和連接相類(lèi)似，只需按住Q鍵，而不是A鍵，其他都和連接時(shí)一樣。該模型中，先將各組的暫存區(qū)與每組的處理器相連，即暫存區(qū)1與處理器11、處理器12、處理器13分別相連，其他各組也一樣，連好之后，便開(kāi)始連各個(gè)原料的線(xiàn)

7、路：發(fā)生器原料1與暫存區(qū)3相連，接下來(lái)，把第三組處理器的各個(gè)處理器與暫存區(qū)1相連，然后把第一組處理器的各個(gè)處理器與暫存區(qū)2相連，接著便把第二組處理器的各個(gè)處理器與暫存區(qū)4相連，最后，把第四組處理器的各個(gè)處理器與貨架1相連，這樣便連好了第一組原料的線(xiàn)路。發(fā)生器原料2與暫存區(qū)4相連，接下來(lái)，把第四組的各個(gè)處理器與暫存區(qū)1相連，接著把第一組的各個(gè)處理器與暫存區(qū)3相連，最后把第三組的各個(gè)處理器與貨架2相連，原料2的路線(xiàn)就連接完成了。發(fā)生器原料3與暫存區(qū)2相連，接著第二組的各個(gè)處理器與暫存區(qū)3相連，接下來(lái)原料三要到貨架上存儲(chǔ)，由于在原料2的路線(xiàn)中第三組的各個(gè)處理器與貨架2相連過(guò)，所以此處就不用再給第三組

8、的各個(gè)處理器連貨架了。發(fā)生器原料4與暫存區(qū)1相連，接著第一組的各個(gè)處理器與暫存區(qū)4相連，然后第四組的各個(gè)處理器與暫存區(qū)2相連，最后再把第二組的各個(gè)處理器與貨架3相連。到此，四種原料的路線(xiàn)都連好了，只不過(guò)要注意的是，連接過(guò)了的實(shí)體便不用再連。各個(gè)實(shí)體按要求連接好了之后如下圖所示。接下來(lái)便是設(shè)置各個(gè)實(shí)體的屬性，首先設(shè)置各個(gè)發(fā)生器的屬性，本次模型涉及到四種原料，我們把四種原料的發(fā)生器分別進(jìn)行設(shè)置：雙擊所要設(shè)置的發(fā)生器，便會(huì)彈出相應(yīng)的屬性框，首先按照要求設(shè)置原料的到達(dá)時(shí)間間隔，本模型的各個(gè)原料都服從正態(tài)分布，點(diǎn)擊到達(dá)時(shí)間那一欄右邊的那個(gè)倒三角標(biāo)號(hào)，選中統(tǒng)計(jì)分布，再選中normal選項(xiàng)，按要求設(shè)置均值即

9、可，如原料1的到達(dá)車(chē)間的間隔時(shí)間服從均值為50 的正態(tài)分布，原料2的到達(dá)時(shí)間間隔服從均值為30 的正態(tài)分布，原料3服從均值為75的正態(tài)分布，原料4服從均值為40 的正態(tài)分布。設(shè)置界面如下圖接著，設(shè)置各個(gè)發(fā)生器的產(chǎn)生的原料的類(lèi)型顏色：點(diǎn)擊發(fā)生器屬性框中的觸發(fā)器，在離開(kāi)觸發(fā)中設(shè)置原料的顏色，并在創(chuàng)建觸發(fā)中設(shè)置實(shí)體的類(lèi)型，顏色設(shè)置具體方法：點(diǎn)擊離開(kāi)觸發(fā)右邊的加號(hào)，選中設(shè)置實(shí)體顏色選項(xiàng)，再選中自己想要的顏色即可。類(lèi)型設(shè)置具體方法：點(diǎn)擊創(chuàng)建觸發(fā)右邊的加號(hào) ，選中設(shè)置臨時(shí)實(shí)體的類(lèi)型、名稱(chēng)或標(biāo)簽選項(xiàng)，再選擇設(shè)置臨時(shí)實(shí)體類(lèi)型，接下來(lái)就可以設(shè)置相應(yīng)的類(lèi)型了，把原料1的設(shè)置為duniform(1,1)，原料2的設(shè)

10、置為duniform(2,2)，原料3的設(shè)置為duniform(3,3)，原料4的設(shè)置為duniform(4,4)。樣就完成了原料的顏色和類(lèi)型的設(shè)置。最后，在常規(guī)中把各個(gè)發(fā)生器的顏色設(shè)置為相應(yīng)原料的顏色即可。這樣就完成了發(fā)生器的各個(gè)屬性的設(shè)置。下面便對(duì)處理器的屬性進(jìn)行設(shè)置，首先設(shè)置各個(gè)處理器的處理時(shí)間，由于每組處理器對(duì)不同原料的處理時(shí)間不一樣，所以在設(shè)置時(shí)，我們要根據(jù)不同的CASE值進(jìn)行設(shè)置，具體方法是：在處理器屬性框的處理器界面中，在加工時(shí)間中選擇根據(jù)不同的CASE值設(shè)置時(shí)間，然后再根據(jù)該處理器對(duì)不同原料的處理時(shí)間進(jìn)行設(shè)置，如第一組的處理器對(duì)四種原料的處理時(shí)間分別為36、48、0、60,其中

11、0表示第一組處理器不處理第三種原料，也就是說(shuō)，第三種原料不經(jīng)過(guò)第一組處理器，另外還要把處理時(shí)間的默認(rèn)值改為空。同一組的處理器的處理時(shí)間都是一樣的，其他組的處理時(shí)間設(shè)置也如上所述。接下來(lái)根據(jù)每種原料的路徑對(duì)各組處理器的輸出進(jìn)行設(shè)置，具體方法是，首先查看處理器的輸出端口，具體方法是：在處理器的常規(guī)界面中的最下方找到端口，點(diǎn)擊框中的輸出端口選項(xiàng)，在右方的框中便會(huì)顯示出該處理器各個(gè)端口所連的實(shí)體。以第一組處理器的處理器11為例，如下圖由上圖可知，處理器11的輸出端口1連的是暫存區(qū)2，輸出端口2連的是暫存區(qū)3，輸出端口4連的是暫存區(qū)4。接下來(lái)便要根據(jù)處理器的輸出端口以各原料的工藝路線(xiàn)設(shè)置各種原料的輸出端

12、口，具體設(shè)置方法是：點(diǎn)擊處理器屬性頁(yè)面上方的臨時(shí)實(shí)體流，頁(yè)面跳轉(zhuǎn)到臨時(shí)實(shí)體流頁(yè)面，在輸出框中的發(fā)送端口那一欄中選擇根據(jù)返回值選擇輸出端口選項(xiàng)，并添加4項(xiàng)，既添加1、2、3、4四個(gè)case值，case1代表的是第一種原料，case2代表的是第二種原料，case3代表的是第三種原料，case4代表的是第四種原料，還是以第一組處理器的處理器11為例，由題可知，第一種原料接下來(lái)要到第二組機(jī)器中進(jìn)行處理，所以第一種原料要發(fā)送到暫存區(qū)2，由上圖的輸出端口可知，暫存區(qū)2連的是輸出端口1，所以第一種原料要從輸出端口1輸出，即case1要從輸出端口1進(jìn)行輸出，也就是說(shuō)case1后面所填數(shù)字為1；第二種原料接下來(lái)

13、要到第三組機(jī)器中進(jìn)行加工處理，即第二種原料要發(fā)送到暫存區(qū)3，由上圖可知，暫存區(qū)3來(lái)連的是輸出端口2，所以原料2要從輸出端口2輸出，即case2后面填的數(shù)字應(yīng)為2；第三種原料不經(jīng)過(guò)第一組機(jī)器，所以把第三種原料的輸出端口設(shè)置為0，即case3后面所填數(shù)字為0；第四種原料接下來(lái)要到第四組機(jī)器中進(jìn)行加工處理，即第四種原料要發(fā)送到暫存區(qū)4，由上圖可知，暫存區(qū)4連的是輸出端口3，所以原料4要從輸出端口3進(jìn)行輸出，即case4后面所填數(shù)字為3。另外要將默認(rèn)輸出端口設(shè)為0。由以上分析可知，case1、case2、case3、case4后面所填數(shù)字分別為1、2、0、3。一般情況下，同一組機(jī)器所連輸出端口是一樣的

14、，這樣的話(huà)，同一組機(jī)器的輸出端口設(shè)置時(shí)一樣的，如果不同，則要根據(jù)各個(gè)機(jī)器的輸出端口分別進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置方法也如上所述。這樣，系統(tǒng)模型各個(gè)實(shí)體的屬性設(shè)置都完成了，接下來(lái)運(yùn)行模型，在界面的左上方找到運(yùn)行按鈕，如下圖所標(biāo)示點(diǎn)擊運(yùn)行圖標(biāo)，則模型開(kāi)始運(yùn)行，為了是模型能盡快結(jié)束，則加快模型的運(yùn)行速度，在界面的上方找到運(yùn)行速度的調(diào)節(jié)按鈕，如下圖所標(biāo)示把它往右拉即可加快模型的運(yùn)行速度，運(yùn)行停止后的界面如下圖另外，如果模型運(yùn)行之后沒(méi)有停止的趨勢(shì)，為了讓它停止，可以對(duì)其運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行設(shè)置，也可對(duì)貨架的容量進(jìn)行設(shè)置，這兩種方法都能使模型的運(yùn)行到達(dá)一定程度后停止下來(lái)，這樣才能對(duì)模型的運(yùn)行進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。定時(shí)運(yùn)行的設(shè)置方法為

15、：在模型的界面上方有運(yùn)行時(shí)間這一欄，點(diǎn)擊運(yùn)行時(shí)間框右方的那個(gè)倒三角圖標(biāo)，在選中指定運(yùn)行時(shí)間選項(xiàng)，然后在指定運(yùn)行時(shí)間選項(xiàng)后面的那個(gè)框中輸入運(yùn)行時(shí)間即可，注意的是，運(yùn)行時(shí)間不能太短。另外一種方法就是設(shè)置貨架的容量，設(shè)置方法是：雙擊貨架打開(kāi)其屬性框，在最大容量后面的那個(gè)框中輸入一個(gè)較小的數(shù)值，如10000，這樣即可。用同樣的方法設(shè)置其他的貨架。不過(guò)，要注意的是，如果模型自己會(huì)停止，則不同設(shè)置上面的任意一種，如果模型不會(huì)自己停止，則需要設(shè)置上述方法中的一種，但是，不必兩種都設(shè)。本模型在優(yōu)化之前，運(yùn)行時(shí)是會(huì)自行停止的，則不用進(jìn)行設(shè)置，但是優(yōu)化后，不會(huì)自行停止，則要對(duì)模型中貨架的容量進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置為100

16、00。四、系統(tǒng)365天仿真運(yùn)行每天按八小時(shí)計(jì)算，則運(yùn)行時(shí)間為：365×8×60=175200min將模型的而運(yùn)行時(shí)間設(shè)置為175200，然后運(yùn)行模型，模型運(yùn)行完之后，對(duì)模型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。統(tǒng)計(jì)分析表如下圖每組隊(duì)列中的平均產(chǎn)品數(shù)以及平均等待時(shí)間見(jiàn)上表。五、優(yōu)化過(guò)程模型運(yùn)行后則要對(duì)模型的運(yùn)行進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，具體方法是：點(diǎn)擊界面上方的統(tǒng)計(jì)選項(xiàng)，在選擇統(tǒng)計(jì)與報(bào)告選項(xiàng)，則會(huì)出現(xiàn)如下界面出現(xiàn)上圖界面后，就根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析是要用到的數(shù)據(jù)在左方標(biāo)準(zhǔn)屬性框中選擇所需的而標(biāo)準(zhǔn)屬性，本模型用到的標(biāo)準(zhǔn)屬性有最大容量、平均容量、最長(zhǎng)停留時(shí)間、平均停留時(shí)間和空閑時(shí)間。選好所需屬性后，再點(diǎn)擊右下方的生成報(bào)告按鈕

17、，就會(huì)生成一個(gè)統(tǒng)計(jì)的excel表格，如下圖由表格中的數(shù)據(jù)可知，暫存區(qū)2和暫存區(qū)4的最大停留時(shí)間很長(zhǎng)，即第二組機(jī)器和第四組機(jī)器擁堵很?chē)?yán)重，所以要對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化。并由上表可知，第一組和第三組不擁堵，所以先在第二組增加一臺(tái)處理器23，且考慮到成本，同時(shí)在第三組刪除一臺(tái)機(jī)器。第二組增加的那一臺(tái)機(jī)器要與第二組的其他機(jī)器一樣和其他實(shí)體進(jìn)行連接，首先，把暫存區(qū)2和增加的處理器23進(jìn)行連接，連接為A連接，且暫存區(qū)2為輸出，處理器23為輸入，連接好了之后要對(duì)處理器23的輸出端口進(jìn)行連接，連接時(shí)，為了方便，把它的輸出端口設(shè)為和第二組的其他機(jī)器一樣，這樣的話(huà)，就要先查看第二組其他機(jī)器的輸出端口的連接情況，查看方法為

18、：雙擊第二組任一臺(tái)機(jī)器打開(kāi)其屬性框，點(diǎn)擊常規(guī)選項(xiàng)，在點(diǎn)擊頁(yè)面下方端口框中的而輸出端口選項(xiàng)，便可出現(xiàn)如下界面 由上圖可知，第二組其他機(jī)器的輸出端口1連接的是暫存區(qū)3，則首先將處理器23與暫存區(qū)3相連，輸出端口2連接的是暫存區(qū)4，接下來(lái)便將處理器23與暫存區(qū)4相連，輸出端口3連接的是貨架3，最后則要將處理器23與貨架3相連。連好之后，便要對(duì)處理器的輸出端口進(jìn)行設(shè)置，其端口的設(shè)置和第二組其他處理器的一樣，雙擊第二組的任意一個(gè)處理器打開(kāi)其屬性框，點(diǎn)擊其臨時(shí)實(shí)體流打開(kāi)臨時(shí)實(shí)體流界面，點(diǎn)擊如下圖中用藍(lán)色標(biāo)記所指示的圖標(biāo)便可查看第二組其他處理器所設(shè)置的輸出端口。可知，第二組其他處理器所設(shè)置的輸出端口的情況為

19、：case1、case2、case3、case4對(duì)應(yīng)的輸出端口分別為2、0、1、3。則把處理器23的輸出端口也設(shè)置為：case1、case2、case3、case4對(duì)應(yīng)的輸出端口分別為2、0、1、3，同樣，也把默認(rèn)的輸出端口設(shè)置為0。這樣就完成第一次優(yōu)化，優(yōu)化好的模型如下圖所示接下來(lái)便是運(yùn)行模型，在運(yùn)行模型中發(fā)現(xiàn)模型運(yùn)行了許久都沒(méi)有停下，便對(duì)貨架的容量進(jìn)行設(shè)置，把貨架1、貨架2、貨架3的容量都設(shè)置為10000，設(shè)置方法如上所述。對(duì)貨架的容量進(jìn)行了設(shè)置之后，模型便在貨架容量和緩存區(qū)容量滿(mǎn)了之后停止，模型停止運(yùn)行后便根據(jù)上述方法對(duì)模型的運(yùn)行情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并生成如下excel表格由以上表格可知暫存區(qū)2和暫存區(qū)3的最大等待時(shí)間依然不為零，也就是說(shuō)第二組處理器和第三組處理器仍然存在擁堵現(xiàn)象，暫存區(qū)1和暫存區(qū)4的最大等待時(shí)間為零，即第一組和第四組處理器不存在擁堵的現(xiàn)象。此時(shí)，還需對(duì)模型作進(jìn)一步的優(yōu)化，此次優(yōu)化，仍然在第二組處理器中再增加一個(gè)處理器24，同時(shí)，為了盡量地不增加額外的成本，在增加處理器的同時(shí)刪除一個(gè)處理器，由于第一組和第四組都不擁堵，則刪除第一組中的處理器13。同樣，還要對(duì)增加的處理器24的連接和輸出進(jìn)行