生产建模与仿真课程设计在flexsim环境下课设生产系统建模与仿真.docx

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1、生产建模与仿真课程设计在flexsim环境下课设生产系统建模与仿真 目 录 1 课程设计任务书. 2 2 平行依次移动法. 3 3工序内容分析. 6 4 各种方案设计. 7 4.1 传统方案：总时间最短法. 7 4.2 自行设计方案：. 8 4.2.1有批量无等待时间方案. 8 4.2.2有批量等待时间最小方案. 12 5 各种方案的分析以及其适用场合. 14 课程设计任务书 学生姓名： 专业班级： 工业工程 指导老师： 工作单位： 机电工程学院 题 目: 生产系统建模与仿真课程设计 初始条件:现要加工10个相同零件，共8道工序，工序如下： 工序一12分钟，两台可用设备备 工序二12分钟，两台

2、可用设备 工序三10分钟，一台可用设备 工序四17分钟，一台可用设备 工序五15分钟，一台可用设备 工序六8分钟，一台可用设备 工序七22分钟，三台可用设备备 工序八5分钟，一台可用设备，与以上工序无先后之分 以上两工序之间无先后之分 以下三工序之间无先后之分 请设计一种你认为好的方案，说明设计方法、过程、理由、结果，并输出该方案的总加工时间、总设备等待时间、总设备闲置时间，flexsim仿真结果，工序图、以及方案分析报告。 指导老师签名： 年 月 日 系主任（或责任老师）签名： 年 月 日 2.平行依次移动法 在对工序进行详细的分析之前，首先用最常见的平行依次移动法进行加工，详细的工序图如下

3、 有工序图可得 ：总加工时间=254 总设备等待时间=29+99+1293=138 总设备闲置时间=12+24+34+51+66+74+79+96=436 利用flexsim软件对这种移动方式进行仿真，布置图如下： 运行后可得标准报告表和状态报告表。见下 Flexsim summary report Model Clock: 254.000 Content Throughput Staytime now min avg max min avg max Source1: 0 0 0 0 10 0 0 0 Queue2: 0 0 5 8 10 0 24 48 Processor3: 0 0 1 1

4、 5 12 12 12 Processor4: 0 0 1 1 5 12 12 12 Queue5: 0 0 0 2 10 0 0 0 Processor6: 0 0 0.83 1 5 12 12 12 Processor7: 0 0 0.83 1 5 12 12 12 Queue8: 0 0 1.84 5 10 0 21 42 Processor9: 0 0 0.81 1 10 10 10 10 Queue10: 0 0 1.68 4 10 0 31.5 63 Processor11: 0 0 0.83 1 10 17 17 17 Queue12: 0 0 0 1 10 0 0 0 Proc

5、essor13: 0 0 0.68 1 10 15 15 15 Queue14: 0 0 0 1 10 0 0 0 Processor15: 0 0 0.35 1 10 8 8 8 Queue16: 0 0 0 1 10 0 0 0 Processor17: 0 0 0.22 1 10 5 5 5 Queue18: 0 0 0 1 10 0 0 0 Processor19: 0 0 0.46 1 5 22 22 22 Processor20: 0 0 0.43 1 5 22 22 22 Processor21: 0 0 0 0 0 0 0 0 Queue22: 0 0 0 1 10 0 0 0

6、 Sink23: 0 1 0 1 0 0 0 0 Flexsim summary report Model Clock: 254.000 idle processing busy blocked generating empty collecting releasing waiting_for_operator Source1: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% Queue2: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 100.00% 0.00% Processor3: 0.00

7、% 100.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% Processor4: 0.00% 100.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% Queue5: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 100.00% 0.00% 0.00% 0.00% Processor6: 16.70% 83.30% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% Processor7: 16.70% 83.30% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00

8、% 0.00% 0.00% 0.00% Queue8: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 22.80% 0.00% 77.20% 0.00% Processor9: 19.40% 80.60% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% Queue10: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 25.10% 0.00% 74.90% 0.00% Processor11: 16.70% 83.30% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% Queue12: 0.00%

9、 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 100.00% 0.00% 0.00% 0.00% Processor13: 31.50% 68.50% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% Queue14: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 100.00% 0.00% 0.00% 0.00% Processor15: 64.80% 35.20% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% Queue16: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 100.00%

10、 0.00% 0.00% 0.00% Processor17: 78.40% 21.60% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% Queue18: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 100.00% 0.00% 0.00% 0.00% Processor19: 53.60% 46.40% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% Processor20: 56.70% 43.30% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% Processor

11、21: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% Queue22: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 100.00% 0.00% 0.00% 0.00% Sink23: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 其次个表只给出部分表格，其余的部分都为零。（下同） 从上表可以看出平行依次所带来的坏处： 1.设备等待时间过长； 2.加工过程中运输频繁。 优点：1.工件加工按依次，有规律可循，同时机床的布置和连接较为简洁； 2.可适应于流水线大

12、批量生产。 3 工序内容分析 所需加工的零件个数为10个，总共有8道工序，其中共须要用到12台机床，那么各种设备分析如下表所示： 工序号 设备数量 加工时间 没个工序至少所须要的加工时间（总时间） 1 2 12 60 2 2 12 60 3 1 10 100 4 1 17 170 5 1 15 150 6 1 8 80 7 3 22 73.33333333 8 1 5 50 注: 各工序总加工时间=加工时间*工件数量/各工序设备数量 由以上信息可得：1各个工序的加工时间从50到170，中间浮动很大，因此可以考虑通过混合加工方式，使工序间穿插进行。 2 其中第四道工序加工时间为170分钟，时间最

13、长，较简单产生加工瓶颈，因此考虑越早加工该工序越好。 工序间的先后依次关系如下表所示 工序依次 并列工序 1 2 3 4 1 工序一 工序二 工序四 工序七 2 工序三 工序五 3 工序六 其中工序八可以随意放置，短暂不考虑其依次 又由上表可得，加工瓶颈工序四之前共有：工序一工序二以及工序三共三种工序，因此，考虑设定某一工件的加工路径为：工序一工序二工序三工序四（其中工序二和工序三的依次可以随意调换），这样一来，在工序四之前只需等待12+12+10=34min，假如可以保证工序四连续加工，那么前4道工序的总耗用时间：34+17*10=204min 那么综合考虑，设计各个零件的加工工序图如下图所

14、示： 4 各种方案设计 4.1 总时间最短法 总加工时间=226总设备等待时间=2+2=4 总设备闲置时间=12+12+22+34+34+72+121+116+170+154=747 可以看到该方案的优缺点如下： 优点：1总加工时间最短，零件高效加工 2等待时间较短，适用于设备开启比较昂贵的加工。缺点：1工件流程杂乱无章每个工件都有不同的加工路途，设计繁琐。2物流过程困难总共10个工件，就需有十种不同的机流淌方式，机床加工设备规划非常不便。3设计和实施的额外费用可能会很高 考虑到物流和机床布置的繁琐程度，不考虑应用此方案，但该方案的设计可以给我们的设计带来思路，即：1 尽量使第四道工序尽早加工

15、 2 加工时尽量避开出现过于混乱的布置，这就要求工件最好能按肯定的依次进行加工 4.2 自行设计方案 4.2.1有批量无等待时间方案 再吸取了刚才两次设计的阅历教训之后，我的下一个加工方案应当具备： 1 工件按依次 2 工序四尽量提前； 3 在等待时间最小的前提下是加工时间最小 那么经过具体分析画草图以及筛选，最终得到的加工工序图如下所示： 有工序图得： 总加工时间=250 总设备等待时间=0 总设备闲置时间=12+24+14+36+44+83+164+128+131+200=836 依据工序图所设计的机床布置： 加工运行后所得到的标准报告表和状态报告表数据： Flexsim summary

16、report Model Clock: 250.000 Content Throughput Staytime now min avg max min avg max Source1: 0 0 0 0 10 0 0 0 Queue2: 0 0 0 0 0 0 0 0 Processo1: 0 0 1 1 5 12 12 12 Processor2: 0 0 1 1 5 12 12 12 Queue4: 0 0 0.19 1 5 0 3.6 10 Processor3: 0 0 0.83 1 5 12 12 12 Processo4: 0 0 0.71 1 5 12 12 12 Processo

17、r5: 0 0 0.88 1 10 10 10 10 Queue10: 0 0 0.77 2 5 6 16 32 Queue11: 0 0 0 1 5 0 0 0 Queue12: 0 0 0 1 7 0 0 0 Processor6: 0 0 0.49 1 10 8 8 8 Processor7: 0 0 0.77 1 10 15 15 15 Processor8: 0 0 0.83 1 10 17 17 17 Queue16: 0 0 0 1 8 0 0 0 Queue17: 0 0 0.1 1 10 0 2.1 14 Queue18: 0 0 0.07 1 10 0 1.5 10 Pro

18、cessor9: 0 0 0.46 1 5 22 22 22 Processo10: 0 0 0.29 1 3 22 22 22 Processor11: 0 0 0.25 1 2 22 22 22 Queue23: 0 0 1.29 6 10 7 31.7 63 Processor12: 0 0 0.2 1 10 5 5 5 Queue26: 0 0 0 1 10 0 0 0 Sink27: 0 1 0 1 0 0 0 0 Queue1: 0 0 5 8 10 0 24 48 Queue3: 0 0 0.53 2 5 0 7.6 12 Queue5: 0 0 0 1 5 0 0 0 Queu

19、e43: 0 0 0.22 1 3 1 8.33 19 Queue49: 0 0 0.27 1 2 11 20 29 Queue21: 0 0 1.21 3 10 0 22.9 40 Queue51: 0 0 0.71 3 7 0 15.71 27 Queue11: 0 0 0.74 2 10 0 13.2 20 Flexsim summary report Model Clock: 250.000 idle processing busy generating empty releasing Source1: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% Queue

20、2: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% Processo1: 0.00% 100.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% Processor2: 0.00% 100.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% Queue4: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 80.90% 19.10% Processo4: 28.60% 71.40% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% Processor5: 12.30% 87.70% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% Queue10: 0.00% 0.

21、00% 0.00% 0.00% 34.60% 65.40% Queue11: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 100.00% 0.00% Queue12: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 100.00% 0.00% Processor6: 50.90% 49.10% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% Processor8: 17.50% 82.50% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% Queue16: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 100.00% 0.00% Queue17: 0.00% 0.00% 0.00% 0.

22、00% 89.90% 10.10% Queue18: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 93.10% 6.90% Processor9: 53.80% 46.20% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% Processo10: 71.30% 28.70% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% Processor11: 75.10% 24.90% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% Queue23: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 55.90% 44.10% Processor12: 80.00% 20.00% 0.00% 0.00%

23、 0.00% 0.00% Queue26: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 100.00% 0.00% Sink27: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% Queue1: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 100.00% Queue3: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 47.20% 52.80% Queue5: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 100.00% 0.00% Queue43: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 78.30% 21.70% Queue49: 0.

24、00% 0.00% 0.00% 0.00% 73.30% 26.70% Queue21: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 30.70% 69.30% Queue51: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 52.90% 47.10% Queue11: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 34.60% 65.40% 有上述数据分析该方案的特点： 1一共十个工件，分成了四个批量，分别是1,3 5,7,9 2,4 6,8,10一共四个批量，并且根据既定的依次，各个批量分别加工，而批量中的工件依次始终保持不变。2 从工序布置可以看到，每个批量根据肯定的依次进行加工

25、，比较有规律可循。3总等待时间为0，避开了机床的空运作现象。同时也应当留意到的是： 1机床布置比较杂乱，虽然比总加工时间最小的方案要好，但是一单工件数过多，成本自然会上升。2 留意到的是，总加工时间为250分钟，相对于最优化的时间226分钟多出了24分钟的时间，而其加工总时间和依次平行加工的254分钟相比，仅仅提起了4分钟而已。3进一步推寻缘由，发觉第八道工序，占用了过多的额外时间，使总加工时间整整延后了12分钟的时间，而延后的缘由则是我在设计时过于追求机床的等待时间为0，使整个加工时间受到了不小的影响。因此，考虑设计一种加工方式，它须要满意的条件是： 1. 在根据批量的前提下，使总的加工时间

26、最小； 2. 在总的加工时间最小的前提下，尽量使物流合理化。4.2.2有批量等待时间最小方案 有上述条件则可设计出工序图如下 利用flexsim软件对这种移动方式进行仿真，仿真图如下： 运行后得标准报告表和状态报告表数据如下： Flexsim summary report Model Clock: 235.000 Content Throughput Staytime now min avg max min avg max Source1: 0 0 0 0 10 0 0 0 Queue2: 0 0 5 8 10 0 24 48 Processor1: 0 0 1 1 5 12 12 12 Pr

27、ocessor2: 0 0 1 1 5 12 12 12 Queue5: 0 0 0 1 5 0 0 0 Queue6: 0 0 0 1 5 0 0 0 Processor3: 0 0 0.83 1 5 12 12 12 Processor4: 0 0 0.83 1 5 12 12 12 Processor5: 0 0 0.79 1 10 10 10 10 Queue1: 0 0 0.03 1 2 0 0.5 1 Queue2: 0 0 0.11 1 3 1 2.67 4 Queue3: 0 0 0.63 2 3 8 11.67 17 Queue4: 0 0 0.19 1 2 6 7.5 9

28、Queue5: 0 0 0.18 1 3 2 7.33 14 Queue6: 0 0 0.12 1 7 0 2.14 6 Processor6: 0 0 0.73 1 10 15 15 15 Processor7: 0 0 0.82 1 10 17 17 17 Processor8: 0 0 0.47 1 10 8 8 8 Queue7: 0 0 0.54 2 7 3 14.86 23 Queue8: 0 0 0.11 1 3 1 6.33 15 Queue21: 0 0 0.3 1 10 0 6.3 14 Queue22: 0 0 0.6 2 10 0 12.4 33 Processor9:

29、 0 0 0.19 1 2 22 22 22 Processor10: 0 0 0.47 1 5 22 22 22 Processor11: 0 0 0.31 1 3 22 22 22 Queue26: 0 0 0 1 2 0 0 0 Queue27: 0 0 0 1 5 0 0 0 Queue28: 0 0 0 1 3 0 0 0 Processor12: 0 0 0.55 1 10 5 5 5 Queue30: 0 0 1.12 4 8 0 16.25 30 Sink31: 0 1 0 1 0 0 0 0 Queue1: 0 0 0.92 2 2 71 74.5 78 Flexsim su

30、mmary report Model Clock: 250.000 idle processing busy empty collecting releasing Source1: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% Queue2: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% Processo1: 0.00% 100.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% Processor2: 0.00% 100.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% Queue4: 0.00% 0.00% 0.00% 80.9

31、0% 0.00% 19.10% Processor3: 16.70% 83.30% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% Processo4: 28.60% 71.40% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% Processor5: 12.30% 87.70% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% Queue10: 0.00% 0.00% 0.00% 34.60% 0.00% 65.40% Queue11: 0.00% 0.00% 0.00% 100.00% 0.00% 0.00% Queue12: 0.00% 0.00% 0.00% 100.00% 0.00%

32、0.00% Processor6: 50.90% 49.10% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% Processor7: 22.70% 77.30% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% Processor8: 17.50% 82.50% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% Queue16: 0.00% 0.00% 0.00% 100.00% 0.00% 0.00% Queue17: 0.00% 0.00% 0.00% 89.90% 0.00% 10.10% Queue18: 0.00% 0.00% 0.00% 93.10% 0.00% 6.90% Proc

33、essor9: 53.80% 46.20% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% Processo10: 71.30% 28.70% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% Processor11: 75.10% 24.90% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% Queue23: 0.00% 0.00% 0.00% 55.90% 0.00% 44.10% Processor12: 80.00% 20.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% Queue26: 0.00% 0.00% 0.00% 100.00% 0.00% 0.00% Sink27:

34、0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% Queue1: 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 100.00% Queue3: 0.00% 0.00% 0.00% 47.20% 0.00% 52.80% Queue5: 0.00% 0.00% 0.00% 100.00% 0.00% 0.00% Queue43: 0.00% 0.00% 0.00% 78.30% 0.00% 21.70% Queue49: 0.00% 0.00% 0.00% 73.30% 0.00% 26.70% Queue21: 0.00% 0.00% 0.00% 30.70

35、% 0.00% 69.30% Queue51: 0.00% 0.00% 0.00% 52.90% 0.00% 47.10% Queue11: 0.00% 0.00% 0.00% 34.60% 0.00% 65.40% 5 各种方案的分析以及其适用场合 平行依次移动 乱序方案 批量A 批量B 加工时间 254 226 250 235 设备等待 423 4 0 6 设备闲置 436 747 836 546 物流强度 弱 强 中 中强 适应场合 1对机床设备的资金 1对产品的出厂时间 1工件数量有肯定的 1对产品的出厂时间 投入较少的厂房 要求高 规模 要求较高 2产品加工时间无要 2加工数量较小的

36、工 2对设备等待方面的 2对总时间的要求 求 件 要求大于总时间 大于对设备等待方 3生产淡季，需求量 3厂房设备规划合理 3设备的工艺路途 面的要求 不大 精细，保障物流的 有肯定的保障 3工件数量较多 4须要适应连续加工 畅通 4机床较为精密，需 保证连续加工 5生产旺季，须要额 外加工少量工件 在实际的加工过程中，我们可能遇到各种各样的问题，不行能有一个完备的解决方案让我们一劳永逸。在不同的场合，不同的条件下，应当采纳相应的措施主动应对。比如工序的加工，不能一味的追求最短的总加工时间，方案中的乱序版虽然有最小的加工时间，但是确是最先不予以考虑的，因为在只有10个工件的状况下它的物流强度都

37、已经大的不可思议了。而综合起来，反而是另外三个加工时间大于它的比较适用。另外，由于时间的关系，比较缺憾的是另外有一个方案尚未能实现乱序和批量相结合的方案，即设定肯定的批量，但对确定时间的关键工件制定独特的加工工序。这可以综合乱序和批量的优点，获得解决不同问题的新途径。最终，在运用flexsim的过程中，我们遇到了许多困难，但是赵老师以及探讨生学长都耐性解决，在这里非常感谢赵老师以及学长对我们学习软件上的支持！ 本科生课程设计成果评定表 姓 名 性 别 专业、班级 工业工程 课程设计题目：生产系统建模与仿真课程设计 课程设计答辩或质疑记录： 成果评定依据： 最终评定成果（以优、良、中、及格、不及格评定） 指导老师签字： 年 月 日