紙箱制造作業(yè)動態(tài)過程仿真課程設計報告

課程設計報告物流系統(tǒng)仿真目錄2摘要231仿真系統(tǒng)概述2系統(tǒng)流程分析43系統(tǒng)假設44系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)建模4.1系統(tǒng)決策參數(shù)44.2系統(tǒng)績效評估參數(shù)44.3機器數(shù)量加工及等待時間分布45系統(tǒng)仿真55.1要素55.2功能劃分65.3界面175.4確認和驗證17186系統(tǒng)結果分析6.1結果處理186.2敏感度分析186.3正交分解206.4固定樣本批量法22237系統(tǒng)改善7.1壓線機、糊紙機設備利用率優(yōu)化237.2打釘機設備利用率優(yōu)化267.3堆高機設備利用率優(yōu)化29298成果與缺乏8.1成果298.2缺乏30—基于eM-Plant軟件1仿真系統(tǒng)概述2系統(tǒng)流程分析某紙質制造廠紙箱制造作業(yè)流程如下列圖，該制造廠目前所生產(chǎn)的紙別有浪。所謂之“浪〞是：以原紙張很切面所形成之波浪而命名。1.A浪：是所有紙別中最薄者，為1mm。在市面上?？吹降牟噬b箱即屬此類，此類紙箱之應用范圍非常廣泛，例如：電子以及高科技產(chǎn)品包裝、精美化裝品包裝、禮盒等，適用于一般高單價產(chǎn)品。浪：常用語內盒包裝，有些為了包裝數(shù)量，常常外部一個大紙箱包裝，內部用小紙盒把產(chǎn)品分批包裝，而這些小紙盒所用之原紙別為B浪。常在市面上看到如：鞋子、CPU、泡面等產(chǎn)品。浪：外層包裝紙箱，即一般常用之大型紙箱，例如：常常在貨運卡車上所看到之紙箱。此類紙箱紙?zhí)匦裕耗推茐男愿?、耐高溫、抗震、防雨淋等。不同的紙別會依制程規(guī)劃彈性的而有不同的加工步驟：A浪經(jīng)過藍賽加工浪經(jīng)過印刷剪裁、堆打釘與包裝流程。此紙器制造廠只有針測三種不同的紙器產(chǎn)品，其流程如下：3系統(tǒng)假設1.紙質產(chǎn)品到來間隔服從時間為A、B及AB的來到比例為3：5：2。2.各種類的機臺前均設有一無限長度之產(chǎn)品暫存區(qū)。4.紙質產(chǎn)品在兩臺機器間之間搬運時間忽略不計。5.該紙質制造廠每天工作24小時，模擬30個工作日。故假設其工作720小時。4系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)建模4.1系統(tǒng)決策參數(shù)紙制產(chǎn)品來到頻率或紙質產(chǎn)品來到之間隔時間。4.2系統(tǒng)績效評估參數(shù)1.三種紙質產(chǎn)品之個別生產(chǎn)周期及平均生產(chǎn)周期。2.三種紙質產(chǎn)品的月產(chǎn)能。3.每臺機器的平均使用率。4.印刷剪裁臺的平均等候長度。5.系統(tǒng)內的平均在制品數(shù)量。4.3機器數(shù)量和加工及等待時間分布以下是該紙器制造廠各機臺的數(shù)量及對應產(chǎn)品之加工時間與整備時間：5系統(tǒng)仿真5.1．要素建立一個models目錄下分別復制三個“A〞“B〞“AB〞，代表三種不同類型的紙箱。PlaceBuffer表示壓線等候區(qū)；PlaceBuffer1表示印刷剪裁等候區(qū)；PlaceBuffer2表示堆高等候區(qū)；PlaceBuffer3表示糊紙等候區(qū)；PlaceBuffer4、6表示打釘?shù)群騾^(qū)；PlaceBuffer5表示包裝等候區(qū)。Singleproc表示壓線機；Singleproc1表示印刷剪裁機；Singleproc2表示堆高機；Singleproc3表示糊紙機；Singleproc4表示打釘機；Singleproc5表示包裝機。因系統(tǒng)假設每機臺設有無限長度的等候區(qū)，故各PlaceBuffer之capcity設置成-1〔表示無限容量〕。設置Source的屬性，將其到達時間inteval設置成為UNIFORM〔25，30〕MUselection設置成為Radamresources表，在表中分別輸入三種不同的紙箱的Entity的名稱及比例，最后將該表拖入與MUselection相關聯(lián)的Source的Table屬性中，在將表拖入該屬性值后，系本結構：3024小時，即可只設置仿真鐘而不需shiftcalendar。5.2．功能劃分1〕除了resources表格以外，系統(tǒng)還需要另外六張表格。2．numtable：分別記錄不同時刻在系統(tǒng)中所有Entity的數(shù)量，即在制品數(shù)量。3．waitingnum：用于記錄印刷剪裁臺前的等待的長度。4．tongji1：用來記錄三種產(chǎn)品的平均生產(chǎn)周期以及月產(chǎn)能：5．tongji2：用來記錄各臺機器的使用率：6．tongji3：用來記錄印刷裁剪臺的平均等候長度以及系統(tǒng)內的平均在制品數(shù)量：2〕設置全局變量根據(jù)以下表格設置5個全局變量：形成：3〕添加method用于控制程序的運行1．reset代碼：用于控制系統(tǒng)恢復到初始狀態(tài)；用于將全局變量恢復到初始值及清空各個表格中的數(shù)據(jù)。isdoiA:=1;iB:=1;iAB:=1;k:=1;num:=1;deletemovables;tongji1.delete;tongji2.delete;tongji3.delete;waitingnum.delete;numtable.delete;end;2．endsim代碼：statworkingportion表示singleproc在整個仿真過程中的工作比例，然后將其值賦到tongji2這張表中；然后將該值賦到表tongji1當中的第幾列，第幾行；Ydim表示該表中有數(shù)值的最后一行。isdotongji2[1,1]:=singleproc.statworkingportion;tongji2[1,2]:=singleproc1.statworkingportion;tongji2[1,3]:=singleproc2.statworkingportion;tongji2[1,4]:=singleproc3.statworkingportion;tongji2[1,5]:=singleproc4.statworkingportion;tongji2[1,6]:=singleproc5.statworkingportion;tongji3[1,1]:=waitingnum.sum(`[1,1]..`[1,waitingnum.Ydim])/waitingnum.Ydim;tongji3[2,1]:=numtable.sum(`[1,1]..`[1,numtable.Ydim])/numtable.Ydim;end;3．method1代碼：控制source的輸出，即原料進入工作流程。假設原料是A浪，那么進入壓線等候區(qū)，即placebuffer；假設原料是B浪，那么進入印刷裁剪等候區(qū)，即placebuffer1；假設原料是AB浪，那么進入壓線等候區(qū)，即placebuffer。條件選擇；source.numin表示進入source的物件的數(shù)量，drain.numin代表進入drain的物件的數(shù)量；兩者相減就是目前在系統(tǒng)中所有在制品的數(shù)量；num:=num+1用來對num值自增，來記錄不同的數(shù)值。isdoend;numtable[1,num]:=source.numin-drain.numin;num:=num+1;end;4．method2代碼：用于控制壓線機，即singleproc的輸出，從壓線機出的產(chǎn)品進入印刷剪裁等候區(qū)。isdoend;5．method3代碼：用于控制印刷剪裁機，即singleproc1的輸出，從印刷剪裁機出的產(chǎn)品進入堆高機。isdoend;6．method4代碼：用于控制堆高機，即singleproc2的輸出假設出A浪，那么進入糊紙等候區(qū)，即placebuffer3；假設出B浪，那么進入糊紙等候區(qū)，即placebuffer3；假設出AB浪，著進入打釘?shù)群騾^(qū)，即placebuffer4。條件選擇。isdoend;end;7．method5代碼：用于控制糊紙機，即singleproc3的輸出，從糊紙機出的產(chǎn)品進入包裝等候區(qū)。isdoend;8．method6代碼：用于控制打釘機，即singleproc4的輸出，從打釘機出的產(chǎn)品進入包裝等候區(qū)isdoend;9．method7代碼：判斷不同的產(chǎn)品，后進行增加記錄，statavgLifeSpan表示該entity在整個系統(tǒng)中所待的時間，即其整個加工時間。isdoiA:=iA+1;tongji1[2,1]:=tongji1[2,1]+1;iB:=iB+1;tongji1[2,2]:=tongji1[2,2]+1;iAB:=iAB+1;tongji1[2,3]:=tongji1[2,3]+1;end;end;10．method8代碼：placebuffer1.numMU表示在placebuffer1就表示這個數(shù)量的值，waitingnum[1,k]:=placebuffer1.numMU表示將該值賦到表waitingnum中的第1列，第k行isdowaitingnum[1,k]:=placebuffer1.numMU;k:=k+1;end;判斷不同物品，然后將堆高機的加工時間設置為不同的值；因A浪、B浪、AB浪在堆高機中加工時間服從不同正態(tài)分布，需要在堆高機等候區(qū)，即placebuffer2的輸出階段進行控制，以保證其在堆高機中的加工時間分布正確。isdoend;end;4〕在系統(tǒng)中插入Guage，用來評估各個等候區(qū)。更改其Data及Display：因共需6個，每個設置不同顏色來區(qū)分選擇type為六個等候區(qū)形成：運行后顯示為：5〕使用chart來表現(xiàn)tongji2表格中各機器使用率設置該chartData設置該chartDisplayshowchart5.3界面下列圖為整個界面一覽5.4確認和驗證設計出仿真系統(tǒng)的模型。時間分布及加工、等待時間分布，所以是與實際情況根本一致的。6系統(tǒng)結果分析6.1結果處理一次仿真運行結果：表格tongji1輸出數(shù)據(jù)：表格tongji2輸出數(shù)據(jù)：表格tongji3輸出數(shù)據(jù)：6.2敏感度分析采用變動因子法印刷剪裁機加工時間分布為改變分布為更改分布進行仿真后輸出結果整理如下表：NORMAL〔15,1〕NORMAL〔16,1〕NORMAL〔17,1〕NORMAL〔18,1〕NORMAL〔19,1〕NORMAL〔20,1〕NORMAL〔21,1〕0.550.580.620.650.690.730.761574157215711570156815731569根據(jù)以上表格畫出如下兩個響應曲線：在印刷剪裁機加工時間不同分布下的設備使用率：在印刷剪裁機加工時間的不同分布下系統(tǒng)成品數(shù)量：有兩張折線圖的結果說明：當印刷剪裁機加工時間服從正態(tài)分布，均值不同，方差σ相同，當越大時，印刷剪裁機的使用率越高；但同時印刷剪裁等候區(qū)的排隊長度也將增加，且成品數(shù)量呈現(xiàn)些許波動，并不是越大或越小整體就最優(yōu)。6.3正交分解法用來了解哪些因子對系統(tǒng)性能的影響比擬大。全面分析各因子的影響。將糊紙機、打釘機、包裝機的加工時間分布設置為三個試驗因子A、B、C制表：試驗因子與水平糊紙加工時間分布(A)水平1NORMAL(12,1)水平2NORMAL(11,1)水平3NORMAL(13,1)NORMAL(15,1)NORMAL(14,1)NORMAL(16,1)NORMAL(20,1)NORMAL(19,1)NORMAL(21,1)將AB紙箱的平均生產(chǎn)周期作為試驗治標。因子的水平為3，共有3個因子，做全面試驗需要27次，這里用正交表安排試驗，做9次試驗。把三個因子安排在正交表的前三列上，按照確定的水平和正交表中的試驗號進行試驗。例如將A因子的第一個水平NORMAL(12,1),B因子的第一個水平C因子的第一個水平NORMAL(20，1)組合起來做一個試驗，試驗號為1。所有9各個結果如下表所示。實驗結果AB紙箱的平均生產(chǎn)周期479812345678911122233312312312312323131246884939476648074869476447644785試驗指標的極差分析因子A144251444214313因子B143281425914593因子C144311423914510K1K2K34808.33481447714347764810.334746.334836.6790.347534864.33111.33均值的極差因子B，即打釘機加工時間分布的極差最大，那么該因子為主要因子。其次為因子C，即包裝機加工時間分布。紙箱AB最大生產(chǎn)周期在ABC的情況下。323即糊紙機加工時間分布為包裝機加工時間分布為NORMAL(21,1)。6.4固定樣本批量法保證仿真系統(tǒng)初始條件相同，改變隨機數(shù)，重復運行10次，輸出各紙箱生產(chǎn)周期及月產(chǎn)能，構造90%置信度的執(zhí)行區(qū)間，即產(chǎn)品生產(chǎn)周期或月產(chǎn)能在其置信區(qū)間的可能性為90%。此次更改的隨機數(shù)為source中原料interval分布uniform〔1,25:00,中1用1——10代替，進行獨立仿真：A均生產(chǎn)周期4550455845404556453745744544454645474542B均生產(chǎn)周期4082405740604118405940744059408640584095AB均生產(chǎn)周期4798479347934811479247854813480947984774A紙箱月產(chǎn)能459468468453461442475470451479B紙箱月產(chǎn)能774777784772775789796769794771AB紙箱月產(chǎn)能333322319340335338300330325324根據(jù)上表算出輸出數(shù)據(jù)的均值、方差、置信區(qū)間：4796.6+/_7.0462.6+/_6.7780.1+/_5.7[4790,4804][456,469][774,786]A紙箱月產(chǎn)能B紙箱月產(chǎn)能462.6780.1113.698.3AB紙箱月產(chǎn)能326.6136.5326.6+/_6.8[321,333]A紙箱平均產(chǎn)品生產(chǎn)周期在其置信區(qū)間[4543,4556]的可能性為90%；B紙箱平均產(chǎn)品生產(chǎn)周期在其置信區(qū)間[4063,4087]的可能性為90%；AB紙箱平均產(chǎn)品生產(chǎn)周期在其置信區(qū)間[4790,4804]的可能性為90%；A紙箱月產(chǎn)能在起置信區(qū)間[456,469]的可能性為90%；B紙箱月產(chǎn)能在起置信區(qū)間[774,786]的可能性為90%；AB紙箱月產(chǎn)能在起置信區(qū)間[321,333]的可能性為90%。7系統(tǒng)改善從三個方面使用不同方法機器改善設備利用率7．1壓線機、糊紙機設備利用率優(yōu)化由下列圖可知，壓線機、堆高機、糊紙機以及打釘機的利用率都比擬低，，之間隔時間，來提高設備使用率，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化。原系統(tǒng)原料到達時間服從均勻分布uniform〔25,30〕，通過改變分布再次進行仿真。將原framesource中interval分布分別改為那么得到tongji2表格分別為：showchart分別為以下三圖，可更加直觀地表現(xiàn)出各設備利用率的改變。frame1，即interval分布為frame2，即interval分布