基于Witness的生产物流中的加工过程仿真优化研究

作 者:

作者简介:
王建宇,黄冈师范学院交通学院

原文出处:
物流技术:装备版

内容提要:


期刊代号:F14
分类名称:物流管理
复印期号:2015 年 03 期

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      1 引言

      仿真作为一门技术科学,是在19世纪末20世纪初工业技术有了长足的发展之后确定下来的。而且伴随着工业技术的发展,仿真技术也开始在各行各业兴起。当前,仿真技术不仅广泛运用于社会经济系统、生态环境系统、能源以及生物医药系统等,也广泛应用于物流系统。物流的实现离不开配送,配送中心不但可以提高末端物流的效益,推动物流新技术的应用和开发,还有助于物流活动的合理化,完善整个物流网络。在生产物流中,配送中心的规划占有重要的地位。因此在降低物流成本、减少库存费用、提高设备利用率、增加物流的效益、推进物流现代化等方面,生产物流的仿真系统构建具有重要的意义。

      本文通过对生产物流系统中的加工过程进行建模与仿真研究,初步运用仿真技术来发现生产物流系统中的关键技术,利用Witness仿真软件建立生产物流过程的仿真模型,并对模型进行研究分析,深度挖掘系统所面临的瓶颈;然后通过优化模型,找出了突破系统瓶颈的策略。通过改进措施的实现,提高了生产物流系统的效率,并培养了理论联系实际的应用能力,从中体会到了计算机仿真技术在企业管理中的重要性。

      2 生产物流系统

      2.1 生产物流

      生产物流即原材料与外购件等投入生产后,通过下料、发料,送往不同加工场所与存储站点,以制品的形式,由一个生产单位传向另一个生产单位,根据特定的工艺规范进行加工、存货,并借助一定的运输设备,在某站点内接收,又从某个站点内发送,不断体现物料实物模态的流通过程,此时就组成了企业内部物流活动的流程。因此生产物流起始于原材料、外购件的流入,终止于成品仓库,融于整个生产过程。

      2.2 生产物流的特性

      生产物流承担着运输、存货、装载物流等工序。物流系统是由生产、制造等诸多环节组成的一个有机整体,当前很多生产过程中延续的传统生产物流设备已经极为落后,这些设备多为手工、半机械化或全机械化方式,且效率低下,劳动强度较大。随着制造系统的规模不断变大,生产的柔性化和自动化程度也日益改善,这就要求生产物流要与之相适应,与现代生产制造模式相吻合。

      (1)生产物流实际是小规模的精细物流。由于仅面向特定的服务对象,因此生产物流的规模依赖于生产企业的规模,这与社会上许多企业所形成的物流规模的集合相比起来,存在较大差距。由于规模有限,且一定时间内规模稳定不变,这有助于实施准确、精细的计划,并采取资源管理信息系统等手段,对生产过程中的物流进行对接,实现物流的精细化处理。

      (2)生产物流往往为专业化较强的定制型物流。它必须充分符合生产专业化的需求,面向特定的用户需求,而不是面向社会大众的物流需求。所以,生产物流存在特定的适应性并非普遍的实用性,为此,可通过对特定用户实行“定制”方案,获得较高的配送效率。

      (3)生产物流具有非常强的“成本核心”的作用。生产中的物流对资源的利用与耗费是组成生产成本的一个关键环节。通常在生产过程中,物流活动较为频繁,对成本的消耗较大,生产物流的观念应该主要是成本集约的观念。

      (4)生产物流为生产工艺流程的一个组成部分。生产工艺与物流过程通常是密切相关的,一方面是在物流过程中满足生产工艺所需要的加工与制造;另一方面是在加工制造的同时完成物流过程。两者之间具有很强的关联性,很难出现完全独立的运营状态。

      3 基于Witness建模的生产物流系统仿真

      3.1 加工系统描述

      本文考察某省会城市的一个工艺品制造车间,该车间由5组机器组,加工3种产品。每种产品分别要求完成4、3和5道工序,而每道工序必须在指定的机器组上,按照事先规定好的工艺顺序进行。其加工工序图如图1所示。

      

      图1 加工工序图

      

      3.2 加工系统数据

      第1、2、3、4、5组机器分别有3、2、4、3、1台相同的机器,三种产品原料到达车间的间隔时间分别服从均值为50min、30min、75min的指数型随机变量。

      三种产品的工艺路线见表1。于是,第1种作业首先在第3组机器上加工,然后在第1组、再后来在第2组机器上加工,最后在第5组机器上完成最终工序。

      如果一个项目在特定时间传向车间,此时该组机器均处于忙碌状态,则该项目须在该组机器处插入一个FIFO规则的队列,若前一天任务未完成,则在第二天进行加工处理。在特定机器上实施一个任务的时间是服从二阶爱尔朗分布的随机变量,那么其平均值将依赖于项目的类别和机器的组别序号。每种项目中每道工序的平均服务时间见表1,因此,一项第2类的作业在第4组机器上需耗费的平均服务时间为66min。

      3.3 仿真模型构建

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