基于Flexsim的配送中心仿真系统与多产品单阶段制造系统分析报告文案

1、 . . . 基于Flexsim的配送中心仿真系统与多产品单阶段制造系统分析报告概述：我们物流两个班T953-1、T953-2在教学周第18、19周进行了物流仿真软件的实训，这次软件实习是在仿真软件Flexsim环境下进行的。实训容总的来说包括4个板块： 多产品单阶段制造系统仿真与分析 配送中心仿真与分析 配货系统仿真与分析 自动分拣系统仿真这4个板块是物流活动中最基本的环节，通过这次软件实训，我们对仿真系统有了基本的感性认识；再结合我们所学专业“物流管理”，使我们对“物流”又有了更深刻的认识。一、 物流仿真软件与其应用概述 随着中国物流业的迅速发展，物流仿真软件的出现应该说是必然的。在没有物

2、流仿真软件条件下，很多物流环节的安排配置在很大程度上只能凭经验和感觉来判断。比如，配送中心的位置和容量设计是否合理、设备配置和场地规划是否恰当等等这些问题。有的往往是在工程建设后或设备配置后才发现问题，发生大量的修正费用。避免这种情况发生的最有效的方法就是应用物流仿真技术。物流仿真技术一个最大的优点是，不需实际安装设备，不需实际实施方案即可验证设备的导入效果和比较各种方案的优劣。在工程建设或设备配置的计划阶段发现和解决问题，因此，它对降低整个物流投资成本起到不可缺少的作用，能在极大程度上减少人力、物力、财力。（一） 物流仿真软件简介 物流仿真一般是指系统仿真，而并非是单个机械的动作仿真。系统仿

3、真是评估对象系统（配送中心、倉贮系统、拣货系统、运输系统等）的整体能力等为目的的一门技术。目前市场上常见的仿真软件有很多，如Flexsim、AutoMod 、WITNESS 、eM-Plant 、ARENA 、EXTEND 等。其中应用较广泛的是Flexsim。（二） 仿真软件Flexsim与其应用简介我们此次的软件实训就是使用Flexsim来完成的。Flexsim是一个强有力的分析工具，可帮助工程师和设计人员在系统设计和运作中做出正确地决策。使用Flexsim可以建立一个真实系统的3D计算机模型，然后用更短的时间或者更低的成本来研究该系统。Flexsi

4、m就多个备选方案提供大量反馈信息，来帮助用户迅速从多个方案中找到最优方案。在Flexsim的逼真图形动画显示和完整的运作绩效报告支持下，用户可以在短时间识别问题并对可选方案做出评估。在系统建立之前，使用Flexsim来建立系统的模型，或在系统真正实施前试验其运作策略，可以避免在启动新系统时经常会遇到的很多问题。Flexsim是一个通用工具，已被用来对若干不同行业中的不同系统进行建模。使用Flexsim可解决许多问题，比如服务问题（要求以最高满意度和最低可能成本来处理用户与其需求）、制造问题（要求以最低可能成本在适当的时间制造适当产品）、物流问题（要求以最低可能成本在适当的时间，适当的地点，获得

5、适当的产品）等。具体来说，运用Flexsim可以很容易地解决下列常见但棘手的问题：l 提高设备的利用率l 减小等待时间和队列长度l 有效分配资源l 消除缺货问题l 把故障的负面影响减至最低l 把废弃物的负面影响减至最低l 研究投资策略l 确定零部件的加工时间l 建立最优批量和工件排序l 研究成本降低计划l 解决物料发送问题l 研究设备启动时间和改换工具的影响l 优化货物和服务的优先次序与分派逻辑l 利用系统总行为和相关绩效训练操作人员l 展示新的工具设计和性能l 管理日常运作决策总之，Flexsim仿真软件在系统设计研究和系统日常运作管理中可以说是不可缺少的一个工具！就好比编程要用到C语言一样

6、，可以肯定的说，Flexsim仿真软件还会不断优化，其应用领域还会不断扩大！二、 实训报告在4个系统仿真案例中，我们有针对性的选择了“多产品单阶段制造系统仿真”与“配送中心仿真与分析”进行分析。<一>配送中心仿真与分析(一) 案例系统简介配送中心是从事货物配送并组织对用户的送货，以实现销售和供应服务的现代流通设施。现在的配送中心主要为特定的客户服务；配送中心具有功能健全；完善的信息网络；辐射围小；多品种，小批量；以配送为主，储存为辅。他是特殊的，综合的物流活动形式，是商流与物流的紧密结合。从物流的角度来看，配送几乎包括了所有的物流功能要素，是较小围的物流全部活动的体现。本案例中的配

7、送中心从三个供应商进货，向三个生产商发货。仿真的目的是研究该配送中心的即时库存成本和利润，并试图加以改善。(二) 案例系统的概念模型物流流程图供应商（三个）：当三个供应商各自供应的产品在配送中心的库存小于10件时开始生产，库存大于20件时停止生产。供应商一和供应商二分别以4小时一件的效率向配送中心送产品，供应商三提供一件产品的时间服从36小时均匀分布。配送中心发货：当三个生产商各自的库存大于10件时停止发货。当生产商一的库存量小于2时，向该生产商发货；当生产商二的库存量小于3时，向该生产商发货；当生产商三的库存量小于4时，向该生产商发货。配送中心成本和收入：进货成本3元/件；供货价格5元/件；

8、每件产品在配送中心存货100小时费用1元。生产商（三个）：三个生产商均连续生产。生产商一每生产一件产品需要6小时；生产商二每生产一件产品的时间服从39小时的均匀分布；生产商三每生产一件产品的时间服从28小时的均匀分布。供货商一供货商二供货商三生产商一生产商二生产商三配货中心库存一库存二库存三 图1概念模型图模型实体设计模型元素系统元素备注Flowitem产品Source发生产品3个Source发生产品的速度一样且快于供货商供应速度模型前面的三个Processor（按模型流程）供货商3个Processor加工速率不同，按照模型的系统数据进行设定Rack配送中心3个Rack分别对应3个供货商Que

9、ue生产商仓库3个Queue订货条件不同，根据模型的系统数据进行设定模型后面的三个Processor（按模型流程）生产商3个Processor加工速率不同，按照模型的系统数据进行设定Sink产品收集装置产品的最终去处(三) 物流系统的仿真模型布局根据配送中心的概念模型，用Flexsim做出配送中心的总体规划。从模型中拖入3个Source（发生器）和3个Processor（处理器）作为供应商，3个Rack（货架）表示为配送中心，3个Queue（暂存区）和3个Processor（处理器）当作生产商，Sink表示吸收器到操作区中，如图2所示：图2模型实体连接前的布局图根据配送的流程，对模型做如下的连

10、接：每个Source分别连到各自的Processor，再连到各自的Rack，每个Rack都要与后面的每一个Queue进行连接（配送中心送出产品对三家生产商是均等的），每一个Queue再连接到各自的Processor，最后三个Processor都连到Sink。如图3所示：图3连接后的模型实体布局图(四) 参数的设置说明1 Source参数设置因为三个Source在这里只是产生产品的装置，所以对三个Source做同样的设定。为了使Source产生实体不影响后面Processor的生产，应将它们产生实体的时间间隔设置的尽可能小。双击一个Source打开参数设置页。在Source项目下的Inter-A

11、rrivaltime下拉菜单中选择ConstantValue。如图4所示：图4Inter-Arrivaltime下拉菜单点击Inter-Arrivaltime下拉菜单后的按钮，在弹出的编辑框中进行如下编辑：(粗体为改动部分)“Returnconstanttimeof1.”如图5所示：图5 Source发生产品的时间间隔编辑窗口点击OK保存退出。然后对其它两个Source做同样的设置。2 Processor（供货商）参数设置三个Processor相当于三个供货商，根据预先设计好的数据对其进行设置，为了描述的需要，我们按照模型中由上至下的顺序依次将三个Processor看作供货商一、供货商二、供货

12、商三。双击最上面的Processor打开参数设置页，在ProcesTimes项目下ProcessTime的下拉菜单中选择默认设置。如图6所示：图6 Processor的参数编辑窗口点击ProcessTime下拉菜单后的参数编辑按钮，在弹出的编辑框中进行如下编辑：(粗体为改动部分)“Returnconstanttimeof4.”如图7 所示：图7ConstantValue的参数编辑窗口在这个模型中，我们将1个单位时间定义为1小时，那么这条指令的意思就是该供应商在收到订单后的生产效率为每4小时1个产品。根据预先设计的系统数据，供货商一和供货商二的生产效率是一样的，都为每4小时1个产品，所以对中间的

13、Processor也进行同样的操作即可完成设置。对于最下面的Processor，在ProcessTime的下拉菜单中选择UniformDistribution（均匀分布）。如图8 所示：图8 ProcessTime下拉菜单点击ProcessTime下拉菜单后的参数编辑按钮，在弹出的编辑框中进行如下编辑：(粗体为改动部分)“AUniformdistributionwithaminimumvalueof2andamaximumvalueof6usingrandomnumberstream1.”如图9所示：图9 UniformDistribution的参数编辑窗口这条指令的意思是该供应商在收到订单后

14、每生产1个产品的时间服从26的均匀分布。3 Rack参数设置双击一个Rack打开参数设置页。在RackTriggers项目下的OnEntry下拉菜单中选择CloseandOpenPorts。如图10所示：图10 OnEntry下拉菜单点击OnEntry下拉菜单后的参数编辑按钮，在弹出的编辑框中进行如下编辑：(粗体为改动部分)“Ifcontent(current)=20thencloseinputportsoftheinobject(current,1)object.”如图11 所示：图11 CloseandOpenPorts的参数编辑窗口这条指令的意思是，如果Rack的当前存储产品数增加到20

15、的话就关闭与它的输入端口1相连的实体（即Processor）的输入端口，这就相当于当供货商一提供的产品达到20的库存时，配送中心就停止供货商一的供货。说明：语句content(current)=20表示当前实体中临时实体的个数等于20；语句closeinput表示关闭一个实体的输入端口；对应的openinput表示打开一个实体的输入端口，后面将会用到这个指令；语句inobject(current,1)表示与当前实体输入端口1相连的实体。类似的，在RackTriggers项目下的OnExit下拉菜单中选择CloseandOpenPorts。点击OnExit下拉菜单后的参数编辑按钮，在弹出的编辑框

16、中进行如下编辑：(粗体为改动部分)“Ifcontent(current)=10thenopeninputportsoftheinobject(current,1)object.”如图12 所示：图12 CloseandOpenPorts的参数编辑窗口这条指令的意思是，如果Rack的当前存储产品数减少到10的话就打开与它的输入端口1相连的实体（即Processor）的输入端口，这就相当于当来自供货商一的产品小于10个的时候供货商一就恢复对配送中心的供货。我们对另外两个货架进行同样的设置。4 Queue参数设置三个Queue在模型中代表三个生产商的仓库，它们根据自己的需求向配货中心订货。为了描述的

17、需要，我们按照模型中由上至下的顺序依次将三个Queue和Processor看作生产商一、生产商二、生产商三。双击最上面的Queue打开参数设置页。在Queue项目下，将MaximumContent改为15。如图13所示：图13 Queue参数设置页点击Apply保存设置。在Flow项目下的Pull选项前面点击打勾。如图7-13所示：图14 Queue参数设置页的Flow项目点击PullFromPort下拉菜单后面的代码编辑按钮，对代码进行如下的编辑（粗体为更改部分）：“returnduniform(1,3);”如图15 所示：图15 PullFromPort代码设置页说明：Pull命令表示实体

18、将按照自己的需求从它前面的输出端口拉入所需实体（而不是被动的接受前面端口送来的实体）；Returnduniform(1,3)语句表示Queue从它前面的三个Rack机率均等的拉入实体；duniform(1,3)命令表示从1到3的均匀离散整数分布。经过这样的设置以后，配送中心的三个Rack将有均等的机会将自己的产品送到这个Queue。在QueueTriggers项目向的OnEntry下拉菜单中选择CloseandOpenPorts。如图16 所示：图16 OnEntry下拉菜单点击OnEntry下拉菜单后的参数编辑按钮，在弹出的编辑框中进行如下编辑：(粗体为改动部分)“Ifcontent(cur

19、rent)>=10thencloseinputportsofthecurrentobject.”如图17 所示：图17 CloseandOpenPorts的参数编辑窗口这条指令的意思是，如果Queue的当前存储产品数增加到10的话就关闭它的输入端口，这就相当于当生产商一的库存产品达到10的时候配送中心就不再送货给它。类似的，在QueueTriggers项目下的OnExit下拉菜单中选择CloseandOpenPorts。如图18 所示：图18 OnExit下拉菜单点击OnExit下拉菜单后的参数编辑按钮，在弹出的编辑框中进行如下编辑：(粗体为改动部分)“Ifcontent(current

20、)<=2thenopeninputportsofthecurrentobject.”如图19所示：图19 CloseandOpenPorts的参数编辑窗口这条指令的意思是，如果Queue的当前存储产品数减少到2的话就打开它的输入端口，这就相当于当生产商一的库存产品减少到2的时候配送中心继续送货给它。保存退出。对于剩下的两个Queue，我们所做的一样设置是：改变MaximumContent为15，点选它们Flow项目下的Pull选项并进行相关的代码编辑，对QueueTriggers项目下的OnEntry触发进行同样的设置。不同的设置是对QueueTriggers项目下的OnExit触发进行

21、的修改和编辑。对于中间的Queue，我们在OnExit下拉菜单中仍然选择CloseandOpenPorts。然后点击OnExit下拉菜单后的参数编辑按钮将指令改为：(粗体为改动部分)“Ifcontent(current)<=3thenopeninputportsofthecurrentobject.”如图20所示：图20 CloseandOpenPorts的参数编辑窗口对于最下边的Queue，我们在OnExit下拉菜单中仍然选择CloseandOpenPorts。然后点击OnExit下拉菜单后的参数编辑按钮将指令改为：(粗体为改动部分)“Ifcontent(current)<=4t

22、henopeninputportsofthecurrentobject.”如图21 所示：图21 CloseandOpenPorts的参数编辑窗口可以发现，唯一改变的只是对需求产品的最低库存条件，其它并没有变化5 Processor（生产商）参数设置后面的三个Processor相当于三个生产商，根据预先设计好的数据对其进行设置，为了描述的需要，我们按照模型中由上至下的顺序依次将三个Processor看作生产一、生产商二、生产商三。双击最上面的Processor打开参数设置页，在ProcesTimes项目下ProcessTime的下拉菜单中选择默认设置。点击ProcessTime下拉菜单后的参数

23、编辑按钮，在弹出的编辑框中进行如下编辑：(粗体为改动部分)“Returnconstanttimeof6.”如图22所示：图22ConstantTime的参数编辑窗口在这个模型中，我们将1个单位时间定义为1小时，那么这条指令的意思就是该生产商在的生产效率为每6小时1个产品。对于中间的Processor，即生产商二，我们在ProcessTime的下拉菜单中选择UniformDistribution（均匀分布）。如图23 所示：图23 ProcessTime下拉菜单点击ProcessTime下拉菜单后的参数编辑按钮，在弹出的编辑框中进行如下编辑：(粗体为改动部分)“AUniformdistribut

24、ionwithaminimumvalueof3andamaximumvalueof9usingrandomnumberstream1.”如图24 所示：图24 UniformDistribution的参数编辑窗口这条指令的意思是该生产商每生产1个产品的时间服从39的均匀分布。对于最下面的的Processor，即生产商三，我们在ProcessTime的下拉菜单中选择UniformDistribution（均匀分布）。如图25 所示：图25 ProcessTime下拉菜单点击后面的，在弹出的编辑框中进行如下编辑：(粗体为改动部分)“AUniformdistributionwithaminimumv

25、alueof2andamaximumvalueof8usingrandomnumberstream1.”如图26所示：这条指令的意思是该生产商每生产1个产品的时间服从28的均匀分布。图26 UniformDistribution的参数编辑窗口这样，整个模型的基本参数就设置完毕。(五)案例系统的仿真运行结果分配送中心的仿真运行图如下图，运行的时间是8760秒。 图27配送中心仿真运行图配送中心的建立以盈利为目的，盈利的多少是决定配送中心是否优化的根本因素。以下是在模型运行后有关数据的截图，据此来计算该配送中心的成本和利润。由于该配送中心共有三个仓库，所以计算时把这三个仓库分开来计算，最后再加以合

26、成，作为该配送中心总的成本和利润。 仓库一从所显示的数据我们可以知道该Rack每小时的平均库存 为12.54；该Rack在运行时间的总输入 为1829.00；该Rack在运行时间的总输出 为1809.00；由以上的数据和模型所预先设定的产品成本，可以得到配送中心这个Rack的收益情况：进货总成本：1829×3=5487（元）供货总收入：1809×5=9045（元）存货成本：12.54×8760/100×1=1098.504（元）利润：904554871098.5042459.496（元）仓库二该Rack每小时的平均库存 为12.53；该Rack在运行时间

27、的总输入 为1741.00；该Rack在运行时间的总输出 为1727.00；由以上的数据和模型所预先设定的产品成本，可以得到配送中心这个Rack的收益情况：进货总成本：1747×3=5241（元）供货总收入：1727×5=8635（元）存货成本：12.53×8760/100×1=1097.628（元）利润：863552411097.6282296.372（元）仓库三该Rack每小时的平均库存 为12.65；该Rack在运行时间的总输入 为1729.00；该Rack在运行时间的总输出 为1714.00；由以上的数据和模型所预先设定的产品成本，可以得到配送中

28、心这个Rack的收益情况：进货总成本：1729×3=5187（元）供货总收入：1714×5=8570（元）存货成本：12.65×8760/100×1=1108.14（元）利润：857051871108.142274.86（元）通过对3个仓库的计算可知该配送中心的总利润就为2459.4962296.3722274.867030.728（元）。(六)提升案例系统运作绩效的改进建议为了研究出库存对配送中心利润的影响，我们可以改变配送中心每个Rack的最大存储。<二>多产品单阶段制造系统仿真与分析（一）仿真系统简介该仿真系统用来模仿某工厂加工三种类型

29、产品的过程。假设三类产品分别从工厂其它车间到达该车间。这个车间有三台机床，每台机床可以加工一种特定的产品类型。一旦产品在相应的机床上完成加工，所有产品都必须送到一个公用的检验台进行质量检测。质量合格的产品就会被送到下一个车间。质量不合格的产品则必须送回相应的机床进行再加工。仿真系统的目的：通过仿真模型找到这个车间的瓶颈所在，亦即找到影响车间工作绩效的关键因素。比如：检验台能否与时检测加工好的产品或者检验台是否会空闲等。总之，仿真模型是为我们在现实生产生活中作出更好的决策。（二）仿真系统流程图机台1机台2机台31类产品2类产品3类产品检验台80% 合格产品20% 不合格产品假定该车间的系统数据如

30、下：产品到达：平均每5秒到达一个产品，到达间隔时间服从指数分布。产品加工：平均加工时间10秒，加工时间服从指数分布。产品检测：固定时间4秒。产品合格率：80。（三） 仿真系统模型布局在Flexsim工作环境下，按照步骤我们最终建成如下的模型： 图1 多产品单阶段制造系统仿真模型布局详细建模步骤与参数设置如下：第1步：模型实体设计模型元素系统元素备注Flowitem产品不同实体类型代表不同类型的产品，分别标为1、2、3Processor机台，检验台进行不同的参数定义以表征不同的机台和检验台Queue暂存区两个暂存区，分别表示待加工暂存区和待检验暂存区Source待加工产品库产品的始发处，连续不断

31、的提供待加工产品Sink成品库产品加工并通过检验后的最终去处第2步：在模型中生成一个实体从左边的实体库中拖出一个Source（发生器），放到模型视窗中。具体操作是，点击并按住实体库中的实体，然后将它拖动到模型中想要放置的位置，松开鼠标。这将在模型中建立一个Source实体，如图2所示。图2 生成一个Source对象第3步：在模型中生成更多的实体从实体库中拖出一个Queue实体放在Source实体的右侧；这里，Queue实体相当于实际系统中的缓存区。再从库中拖出3个Processor实体放在Queue实体的右侧，如图3所示；这里一个Processor实体相当于实际系统中的一台加工机床。图3 生成

32、其余实体第4步：完成在模型中生成实体再拖出一个Queue、一个Processor和一个Sink实体放到模型中，如图4所示。图4 完成实体生成第5步：连接端口下一步是根据流动实体的路径来连接不同固定实体的端口。要将一个实体的输出端口与另一个实体的输入端口相连接，首先按住键盘上的“A”键，然后单击第一个实体并按住鼠标左键，拖动鼠标到下一个实体处再松开，即可完成连线。如图5所示。图5 “A”端口连接首先，将Source与第一个Queue连接；将这个Queue分别与每个Processor连接。再将这三个Processor分别与第二个Queue连接；将这个Queue与检验台Processor连接。最后将

33、检验台Processor分别与Sink和之前的第一个Queue连接；先连接Sink，再连接Queue。模型连接图6所示。图6 模型端口连接接下来需要改变每个实体的参数，使得模型运行与上述系统描述一致。我们将从Source开始，沿着流动实体的路径直到Sink。第6步：给发生器指定临时实体的到达速率每个实体有参数视窗，通过该视窗可以添加一定的数据和逻辑关系。双击一个实体可以进入其参数视窗。在这个模型中，我们有3种不同类型的产品，每类产品与一个实体类型相对应。每个流动实体将被随机均匀的赋予13之间的任意整数值作为其类型值。这由Source的Exit触发器来完成。双击Source打开它的参数视窗，如图

34、7所示。图7 Source实体的参数视窗在这个模型中，我们需要通过改变到达间隔时间和流动实体类型来产生3种类型的产品。这里，平均每5秒到达一个新产品，到达间隔时间随指数分布。Source默认使用随指数分布的到达时间间隔，但我们需要改变其均值。在Source标签中，单击到达时间间隔项目下的按钮。图8 到达时间间隔项目栏图9 参数编辑、解释窗口如上图所示，将尺度参数从10改为5。按确定按钮返回参数视窗。第7步：流动实体的类型和颜色接下来需要在流动实体进入系统时指定一个类型值。此类型值在1到3之间均匀分布，也就是说，当前进入系统的这个产品是类型1、类型2或类型3的可能性是一样的。最好的方法是在Sou

35、rce的Exit触发器中改变实体类型和颜色。选择Source的触发器标签。单击Exit触发器的下拉菜单，选择“SetItemtypeandColor”选项。图10 Exit触发器下拉菜单再单击模板按钮，可看到如下信息。图11 选项解释、修改参数窗口单击确定按钮即以接受参数修改并关闭该视窗。第8步：设置暂存器容量下一步是设置第一个Queue。我们需要设定两项容。首先要设定其容量；其次，该暂存区应该将流动实体中所有类型1送至处理器1，类型2送至处理器2，以此类推。双击第一个Queue，就会出现其参数视窗。图12 Queue实体参数视窗将最大容量改为10000，使得这个Queue容量没有限制。单击按

36、钮。第9步：Queue的路径分配选择Flow标签来设置该暂存区的流动实体路径。单击Output部分的SendToPort下拉菜单，选中“ByItemtype(direct)”选项。图13 SendToPort下拉菜单选择了“ByItemtype(direct)”选项后，单击确定按钮关闭该暂存区的参数视窗。第10步：定义机床加工时间接下来需要定义三台机床的加工时间。双击第一个Processor，出现其参数视窗。图14 Processor实体的参数视窗在“ProcessTime”下拉菜单中，选择“ExponentialDistribution”选项，再单击按钮。尺度参数值默认为10秒。不改变该默认值。这样，在这个模型中，每个产