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简谈基于WITNESS半自动生产线生产物流系统仿真

收藏本文 2024-02-18 点赞:4557 浏览:10297 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘 要:文章以某牙刷生产车间X系列牙刷的半自动生产线为研究对象,采用实体流程图法建立其系统模型,并采用WITNESS仿真软件建立其仿真模型,仿真模型中突出体现该流水线的半自动特征。通过对仿真结果的分析,对该生产线的硬件配置和人员配置提出了优化倡议。
关键词:半自动生产线;生产物流;WITNESS;仿真
:A
Abstract: With a semi-automatic toothbrush production line as example, this article adopt the entity flow chart(EFC)establish the system model, and establish the simulation model based on WITNESS. Through the analysis of simulation results, the hardware configuration of the production line and staffing optimization suggestions were put forward.
Key words: sem基于WITNESS的半自动生产线生产物流系统仿真论文资料由论文网www.udooo.com提供,转载请保留地址.i-automatic production line; production logistics; WITNESS; simulation
生产物流是指从企业的原材料采购、车间生产、半成品与成品的周转直至成品发送的全过程中的物流活动[1]。生产物流系统是一个复杂的开放系统,是近年来采用离散事件系统仿真的相关策略和理论研究的热点理由之一。联系计算机仿真三个要素:系统、模型和计算机三者的活动依次为:建立系统模型、建立仿真模型和进行仿真实验[2]。因此,国内外学者对于生产物流系统仿真的研究也可大致分为三类:生产物流系统建模策略的研究、生产物流系统仿真策略的研究以及生产物流系统评价策略的研究。
国内外学者研究生产物流系统仿真理由,一般先采用Petri网建模的策略建立其系统模型,之后结合仿真软件进行仿真,对结合仿真结果对原系统提出改善倡议[3-5]。但是,对于比较复杂的物流系统,采用Petri网建模时,模型容易变得十分复杂并可能产生组合爆炸,直接应用普通 Petri 网对复杂物流系统进行建模和分析是不合适的,必须扩展Petri网的定义,或直接采用实体流程图等比较简单的建模策略[1]。
本文以一条半自动的牙刷生产线为研究对象,流程清晰,采用实体流程图法可以方便地描述其系统模型;在仿真模型的建立中,采用仿真软件WITNESS,主要解决生产物流中的资源配置理由,在优化方案的设计中主要借鉴约束理论。

1 案例描述

某车间生产多个品牌的牙刷,现以X系列牙刷生产线作为研究对象,其生产流程主要包括以下几个环节:
(1)粉拌料车间操作:将生产牙刷所需的原料按照一定配方比例进行粉拌,分别送至注塑原材料区和注胶原材料区;
(2)注塑操作:注塑机台从注塑原材料存放区获取原料并通过卧式机成型为牙柄骨架,之后工人将注塑出的骨架从机器上取下;
(3)注胶操作:注胶机台由工人从注胶原材料存放区获取原料并从牙柄骨架存放区获取牙柄,进行注胶生产,并将生产完的牙柄再次由工人运送至半成品区域;
(4)植磨毛操作:工人由半成品区获取牙柄并由牙毛室获取牙毛,送至植磨毛机器进行植磨毛操作,之后将生产出的散刷取下送到散刷存放区域;
(5)质量检查:质检工人将检验合格的产品送入包装机台等待区域;
(6)包装操作:对生产出的散刷按4个一包由工人协助包装机进行包装操作,并将产成品送入仓库。
根据以上对于系统流程的描述,采用实体流程图法,建立该系统的系统模型,如图1所示。由于注塑机、注胶机、植磨毛机以及包装在运作中都需要人工协助,加之质量检查环节为人工操作,目前该流水线共有工人10名,分为4组。第一组2位,协助注塑机器和注胶机器;第二组4位,负责植磨毛机器的人工操作部分;第三组2位,主要负责质量检查;其余2位则协助包装机器进行包装操作。
由于牙刷品种较多,对于各条生产线,在机器的配置和人员配置方面缺少科学依据,造成了机器利用不足或资源闲置的现象。根据该车间生产物流的目前状况分析,现提出以下仿真研究目标:
(1)针对目前车间的实际情况,通过WITNESS仿真判断系统中设备的配置是否合理,人员配置是否合理;
(2)通过仿真结果的分析,在不增加设备和人员的前提下,提出优化方案;
(3)对不同的方案进行比较,选择最佳方案。

2 模型的检测设及参数描述

对于复杂系统的建模分析无法反映全部现实系统,仿真模型也不是全部现实系统的重复或预演,因此必须对模型进行合理的简化检测设。本文对X生产线的车间生产物流系统模型作如下检测设:
(1)由于该流水生产线在运转中几乎没有发生过因原材料不足而停工或等待现象,故检测设原材料充足,从不缺货。
(2)注塑、注胶的原材料为粉状,牙毛的单位为根;此处在不影响研究目的的前提下,将以上三处的材料单位化。
(3)由于该流水线的要求产品合格率不低于99.8%,我们检测定合格率即为该值。
(4)机器不发生故障。
表1给出了机器的数量及各个工序的加工时间。
为了验证模型的可靠性,通过模型的运转对不同方案进行评价,需要一个统一的标准。根据模型仿真目标,定义统计性能参数如下,便于进行仿真分析:
(1)机器的利用率
工作时间与可用时间之比,对一个操作来说,机器的利用率是指在仿真期内,机器的忙期与整个仿真时间的比值。(2)产能
是指单位工作时间内的良品的产出数。

3 仿真模型的建立及运转

根据图1所建立的系统模型及第二部分中关于模型的检测设和参数描述,应用WITNESS仿真软件建立该流水线的仿真模型。仿真模型界面如图2所示。模型运转8小时,查看仿真结果。
为各分布函数选取伪随机数流后的某次运转结果为381包装单位,与生产线实际的350~380包装单位接近,可认为仿真模型可信。

4 仿真实验设计及结果分析

4.1 仿真结果及分析

根据约束理论,在企业生产环境中,所谓“瓶颈”指的是实际生产能力小于或等于生产负荷的资源,这一类资源限制了整个生产系统的产出速度[6]。约束理论有一套识别瓶颈的策略,在这些策略中瓶颈是与产能挂钩的,它是通过生产线上长时间运转中的某些参数(如机器利用率、机器前平均队列长度和等待时间等)来确定的。
因已经检测设原材料充足,注塑原材料存放区、注胶原材料存放区以及牙毛室这三个缓冲区中的数据没有实际作用,我们称之为无效数据,不在考查范围内。表

2、表3、表4分别列出各机器、工作人员以及有效缓冲区的相关数据。

由表2可知:注胶机和包装机利用率太低;植磨毛机的利用率过高;注塑机和注胶机有三分之一以上的时间处于等待工作人员的状态。由表3的统计结果可知:为注塑机和注胶机提供怎么写作的第一组工作人员繁忙程度过高,已达到99.87%。由于现实中工人有休息等人为需求,因此第一组工作人员的数量不足;检验和辅助打包两组人员的利用率过低,均未超过10%,可以考虑适当减少第三、四组工作人员数量。分析表4中有效缓冲区的仿真结果,各缓冲区基本不存在排队等待现象,这符合系统的实际情况。注胶机利用率低,可能是此处配置过高;但包装机和检验工作人员同时利用率过低,以及散刷存放区和合格散刷存放区几乎没有库存,同时植磨毛机处于高速运转状态(利用率为93%)这一系列理由则说明,在当前配置下,植磨毛机为该生产线的瓶颈。

4.2 改善方案及其验证

根据以上对生产线目前状况的分析,从人员配置的角度提出以下改善方案:(1)减少第三组和第四组工作人员各1名。(2)增加第一组工作人员2名。从硬件的配置角度提出以下改善方案:考虑到添置机器需要成本,我们仅考虑是否可以以更少的机器达到现有的产能水平。因为注胶机利用率在30%以内,可考虑适当减少。 (下转第19页)
摘 要:甩挂运输是现代物流发展的主要模式之一,开展甩挂运输对提高产业的物流运作效率具有重要作用。文章以车辆利用为核心建立了甩挂运输运作评价指标体系,基于调查数据对甩挂运输模式与单车运输进行了比较分析,证实了甩挂运输的优越性。
关键词:产业集群;甩挂运输;运作;评价指标
:A
Abstract: The drop and pull transport is an effective mode of morden logistics, which are important for improvement of logistics. The operation evaluation index system fot drop and pull transport is set up. Then the comparative study between the drop and pull transport mode and normal transport mode is discussed based on the detailed survey data. The result shows the superiority of the drop and pull transport.
Key words: industrial clusters; drop and pull transport; operation; evaluation index

1 甩挂运输模式与单车调度模式车辆利用率比较

本文研究的是淮安产业集群企业的甩挂运输理由,要评价甩挂运输车辆时间利用效率,我们选取出车时间利用系数为衡量标准。车辆的速度评价也是衡量甩挂运输企业联盟的重要指标,甩挂运输能够降低在装卸过程中的停歇时间,对于车辆的速度利用评价,我们可以选取营运速度为衡量标准。而包括里程利用率,实载率及托运率在内的这些衡量指标,也可以用来评价甩挂运输虚拟企业联盟模式下牵引车的运用效率。
(1)出行时间利用系数
运转时间、停歇时间共同构成甩挂运输车辆的出行时间。其中,车辆处于行驶状态的时间就是运转时间,运转时间是甩挂基于WITNESS的半自动生产线生产物流系统仿真由专注毕业论文与职称论文的www.udooo.com提供,转载请保留.运输车辆出行时间中的有效利用时间;相反,停歇时间下车辆处于不能发挥作用的状态,是一种浪费。出行时间利用系数是指一定周期内车辆的纯运转时间相较于出行时间所占的比重。计算公式如下:
δ=■×100%=■×100%
式中:H■——牵引车的出行时间(h)
H■——牵引车的停歇时间(h)
H■——牵引车的运转时间(h)
显然,牵引车时间利用程度和出行时间利用系数成正比。我们可以通过压缩出行时间中的停歇时间来提高出行时间利用系数。
(2)运转速度
车辆在计划线路上工作时间内的平均速度就是运转速度,指车辆在总出行时间内实际达到的平均速度,能够反映甩挂运输车辆按计划行驶时运转速度的快慢表,计算公式如下:
v■=■=■
式中:L——车辆行驶距离(km)
v■——车辆的运转速度(km/h)
T■——车辆运转时间(h)T■——合计车辆停歇时间(h)
可以看出:营运速度高,意味着相同的出车时间内可以行驶更多的里程,完成更多的运输工作量。
(3)实载率
车辆载重利用率又称实载率,是按甩挂运输车辆一定时期内的总行程计算的载重能力利用指标,是指车辆实际完成的周转量占其总行程载重量的比重,能够反映总行程载重量的利用程度。实载率的计算公式为:
ε=■×100%=■×100%
式中:q——车辆实际完成的货运量(t)
q■——车辆额定载重量(t)
∑P——车辆合计完成的周转量(t·km)
∑P■——总行程载重量(t·km)
因此,实载率可以衡量车辆全程载重量利用程度,从而全面地评价车辆的有效利用率。
(4)里程利用率
甩挂运输车辆里程利用指标,即里程利用率,是指统计周期内车辆载重行驶里程占总行驶里程的百分比,用来表示车辆总行程的有效利用程度,计算公式为:
β=■×100%=■×100%
式中:L■——统计期内车辆载重行程(km)
L——统计期内的车辆总行程(km)
L■——统计期内车辆空车行程(km)

2 甩挂运输企业联盟模式与单车运输方式结果实证分析

(1)车辆运输数据收集
通过深入走访调查吉安物流有限公司,了解车辆每天的运输情况,重点跟踪甩挂运输车辆基于WITNESS的半自动生产线生产物流系统仿真论文资料由论文网www.udooo.com提供,转载请保留地址.的运输线路、运输里程、运输时间等数据。选取10天作为调查周期,在这10天调查周期中,跟踪该物流公司其中5辆运输车辆的使用情况,分析汇总得到每辆车10天内的运输情况汇总表,本文列出其中一辆车A1的运输情况如表1所示,其余4辆车B1,C1,D1,E1就不一一列举出来。
(2)普通单车运输方式车辆绩效计算
我们选取5辆单车A1,B1,C1,D1,E1作为示例,以算出运输车辆的平均绩效。
根据表1分别计算各项评价指标:
①出车时间利用系数
δ■=■×100%=■×100%=■×100%=59.4%
②营运速度
v■=■=■=■=10.4(km/h)
③实载率
ε■=■×100%=■×100%=■=3

1.25%

④里程利用率
β=■×100%=■×100%=■×100%=50%
运用同样的策略,可以求出B1,C1,D1,E1等4辆车的出行时间利用系数、营运速度、实载率。得到表2单车调度模式下车辆的利用率。
(3)甩挂运输虚拟企业联盟模式下车辆绩效计算
综上所述,根据实际调查,并结合理论计算,我们得到了单车调度模式下车辆运输的利用率。可以设想,当淮安甩挂运输企业联盟建立以后,根据甩挂运输联盟的运作方式,这时,我们同样选取之前的5辆车作为样本,计算这5辆车在甩挂运输环境下车辆的利用率。本文选取车辆A2作为计算范例。
根据表3分别计算各项评价指标:
①出车时间利用系数
δ■=■×100%=■×100%=■×100%=88%
②营运速度
v■=■=■=■=7

3.7(km/h)

③实载率
ε■=■×100%=■×100%=■=69.3%
④里程利用率
β=■×100%=■×100%=■×100%=97.1%
运用同样的策略,可以求出B2,C2,D2,E2等4辆车的出行时间利用系数、营运速度、实载率。得到表4甩挂运输虚拟企业联盟模式下车辆的利用率。
(4)甩挂运输模式与单车调度模式车辆利用率比较
根据表2和4可以计算出甩挂运输模式与单车调度模式车辆利用率的对比情况,见表5所示。
根据比较可以看出,在盐化工产业集群实施循环甩挂运输后,相比目前的普通单车调度,车辆出车时间利用系数提高54.4%,车辆营运速度提高5.9倍, 车辆实载率提高136.2%,里程利用率提高了4

3.14%,运输车辆的利用率得到大幅度提高。如图1所示。

参考文献:
[1] 吕文岱,韩雨辰,贺亦军. 基于甩挂运输的虚拟企业联盟构建研究[J]. 兰州学刊,2011(9):78-82.
[2] 黄文军. 我国中小型物流企业合作联盟模式构建研究[D]. 长春:长春工业大学(硕士学位论文),2011.
[3] 王振军. 交通运输系统工程[M]. 南京:东南大学出版社,2008.
[4] 周美花. 钢铁企业内部物流运输优化研究[D]. 长沙:中南大学(硕士学位论文),2008.
[5] WANG Zhen. Quantitative Analysis Between Drop and Pull Transport and Length of Tractor-trailer Combination[J]. Special Purpose Vehicle, 2010(4):23-27.

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