1、生产物流建模、仿真与分析1主要内容系统建模与仿真生产物流分析泵送物流仿真分析过程案例讨论相关书籍和作业2第一部分系统建模与仿真模型系统计算机建模二次建模仿真实验3仿真的实现步骤问题的提出模型的建立数据需求模型转换论证和计划实验分析结果修改和完善模型实施和文档系统维护分析结果建立模型实验模型完善模型4离散事件系统的概念单台机器加工系统 ： 设上午 9： 00开工，下午 5： 00停机 零件的到达时间：随机， 每个零件加工的时间长度：随机。 描述系统的状态：机器状态 (忙或闲 )零件等待的队列长度平均的等待时间交通管理、生产线和社会经济系统5基本概念 1实体（ Entity）构成系统的各种成分；是
2、系统边界内的对象。临时实体 ：在系统中只存在一段时间的实体。由系统外部到达系统，通过系统，最终离开系统。 单台机器加工系统：零件，按一定规律到达，经过机器加工 (可能要排队等待一段时间 )后即离开系统。永久实体 ：永久驻留在系统中的实体。是系统处于活动的必要条件。 单台机器加工系统：机器。只要系统处于活动状态，这些实体就存在。关系 ：临时实体按一定规律不断地到达，在永久实体作用下通过系统，最后离开系统，整个系统呈现出动态过程。6基本概念 2属性（ Attribute）属性 ：实体特征的描述，一般是实体所拥有的全部特征的一个子集，用特征参数或变量表示。特征参数选取原则 ： 便于实体的分类：如根据
3、零件的尺寸不同进行分类。 便于实体行为的描述：如将飞机的飞行速度作为属性，便于对“飞机”实体的行为（如飞行时间 )进行描述。 便于排队规则的确定：如零件的优先级，“按优先级排队”规则的建立和实现。7基本概念 3事件（ Event）离散事件系统由 事件来驱动 的。事件 ：引起系统状态发生变化的行为。 “零件到达” 事件 ：因为零件到达，系统的状态 机器的“状态”可能从闲变到忙 (如果无零件排队，或者另一系统状态 排队的零件数量发生变化 (队列长度加 1)。 “零件完工” 事件 ：一个零件加工完后离开系统也可以定义为一类事件，因为机器“状态”由忙变成闲。8基本概念 3事件（ Event）系统中的事
4、件进行管理，仿真模型中必须建立 事件表 ，记录每一发生了的或将要发生的事件类型和发生时间，以及与该事件相联的实体的有关属性等等。系统事件 和用于控制仿真进程的“ 程序事件 ”。 上午 9： 00到下午 5： 00，定义“仿真时间达到8小时后停止仿真”作为一个程序事件，当该事件发生时即结束仿真的执行。顾客到达事件 服务开始事件 服务结束事件9零件到达事件 加工开始事件 加工结束事件9基本概念 4活动（ Activity）活动 ：实体在两个事件之间保持某一状态的持续过程；用于表示两个可以区分的事件之间的过程，它标志着系统状态的转移。 零件的“到达事件”与该零件“开始加工事件”之间，该活动使系统的状
5、态 (队长 )发生变化 排队活动 零件开始加工到该零件加工完后转移，它使队长减 1或 (和使 )机器由忙变成闲。 加工活动顾客到达事件 服务开始事件 服务结束事件零件到达事件 加工开始事件 加工结束事件排队活动 加工活动零件到达事件 加工开始事件10基本概念 5进程（ Process）进程 ：由若干个有序 事件 及若干有序 活动 组成，描述包括事件及活动间的相互逻辑关系及时序关系。 零件到达系统、排队、加工、加工完毕后转移。零件到达事件 加工开始事件排队活动 加工活动加工活动进程排队活动 加工活动零件到达事件 加工开始事件 加工结束事件11实体流图法 (Event Flow Chart)采用图
6、示符号和原理，建立表示 临时实体 产生、在系统中流动、接受永久实体“服务”以及消失等过程的 流程图 。借助实体流程图，可以表示 事件 、 状态 变化及实体间 相互作用 的逻辑关系。z常用图示符号菱形框 (表示判断 )矩形框 (表示事件、状态、活动等中间过程 )圆端矩形框 (表示开始和结束 )箭头线 (表示逻辑关系 ) 12零件到达置 机器为忙开始加工加工完转移零件置 机器为闲排队等待机器闲开始结束单台机器加工系统的实体流程图否是13仿真的应用确定生产节拍确定各工序所需的加工设备数计算设备负荷系数工序同期化计算所需作业人数确定生产线节拍性质选择运输方式和物流系统等。由相应程序完成初步前期规划14
7、二三维几何建模二维建模实现生产线中各模型在仿真运行时的操作控制仿真控制语言SCL的图形表现三维建模可逼真地反映生产线产品及其加工部位设备逻辑表示保证二维和三维模型的一致15规划生产线系统按照零件加工的工艺内容,通过工序的优化组合,确定机床和其他设备,实现生产线系统的初步规划;再根据产品产量的要求,确定生产线的节拍。优化生产线系统布局根据工厂空间、计划生产能力和零件加工所需工序,初步快速交互地确定多种生产线布局方案,或验证已设计好的方案的空间。16确定生产能力通过仿真,验证现有的和预计新的生产系统在当前的运转条件下的生产能力以及生产线是否能够完成要求的年产量,如果不能,修改运行参数。确定运作方式
8、能够帮助确定是否按模式或建立仓库模式来运作;是否可以去除某些设备;是否有必要在总装线处设立存储仓库(会增加总的代价)。仿真能容易地比较这些附加的费用和由于备用件的缺乏而造成的总装线怠工损失两者的利弊。17优化关键参数通过仿真查找瓶颈工序,减少节拍时间以提高产量或工件的加工频率,确定各种机床的数量;通过成本分析,研究改善影响生产的一些环节是否能提高生产能力,优化各工位的库存量。还要优化生产线的特征值,这包括机床的加工时间、可靠性参数和缓冲区的设置。机床加工时间的分配是否均匀,缓冲区设计是否合理。18确定物料管理和存放通过仿真优化传送带的尺寸和速度,优化起重机构、自动导向小车以及驱动车的数目和任务
9、分配。确定物料存放情况分散或集中的优劣。确定库存和警戒线通过仿真确定在总装线仓库中的子装配零件的数量,或生产线缓冲站中的零件数量。19优化人力资源通过仿真可以估算出必要的操作工人数,优化技术人员和技术工人在各岗位的分配。确定换班方式通过仿真研究一些或全部生产线加班对产量的影响,可以根据每小时的平均工作量或一段时间内的产品的产量计算出总产量,从而提供换班方式的依据。20预测设备故障对生产中的实际故障率进行统计建模,计入生产线中进行仿真,找出故障率对仿真结果的影响,估算在线和离线情况下预防性维修的代价以及预防性维修的频率及其可靠度,以指导生产线的设计。21确定生产周期通过仿真确定产品的生产周期,以
10、确定定单和库存,最终实现准确交货时间,对问题定单提出警告。控制策略利用各种控制策略确定批量大小、看板数量和库存水平。22第二部分 生产物流分析生产物流是指在工厂中的原材料、燃料、外构件等，经过下料、发运送到各个加工点和存储点，以在制品的形态，从一个生产单位流入到另一个生产单位，按规定的生产工艺过程进行加工、储存的全部生产过程。由于生产物流的多样性和复杂性，以及生产工艺和设备的不断更新，如何更好地组织生产物流，是物流研究者和管理者始终追求的目标。只有合理组织生产物流过程，才能使生产过程始终处于最佳状态。23生产物流仿真分析的内容物料配送生产模式24物流推进型控制原理 ：根据最终产品的物流需求结构
11、，计算出各生产工序的物流需求量，在考虑各生产工序的生产提前期之后，向各工序发出物流指令。25123 4 5 6111213 14 15 16控制指令实物流 控制指令 信息流简化的六阶段推进型控制原理26123 4 5 6111213 14 15 16实物流 信息流 物流拉动型控制原理： 根据最终产品的物流需求结构，计算出最后工序的物流需求量，根据最后工序的物流需求量，向前一工序提出物流供应要求，以此类推，各生产工序都要接受它的后工序的物流需求。简化的六阶段拉动型控制原理生产物流仿真分析的内容物料配送生产模式工艺流程27程序分析程序分析主要以整个生产过程为对象，研究分析一个完整的工艺程序，从第一个工作地到最后一个工作地全面研究、分析有无多余或重复的作业，程序是否合理，搬运是否太多，等待是否太长等，进一步改善工作程序和工作方法。28程序分析的目的取消不必要的程序（工艺、操作、动作）。合并一些过于细分或重复的工作。改变部分操作程序，以避免重复。调整布局，以节省搬运。重排和简化剩余的程序，重新组织一个效率更高的程序29生产物流仿真分析的内容设施布局物料配送生产模式工艺流程30
