3. 多产品多阶段制造系统仿真与分析new

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1、第八章多产品多阶段制造系统仿真与分析8.1建立概念模型8.1.1问题描述有一个制造车间由5组机器组成，第1，2，3，4，5组机器分别有3，2，2，3，1台相同的机器。这个车间需要加工三种原料，三种原料分别要求完成4、3和5道工序，而每道工序必须在指定的机器组上处理，按照事先规定好的工艺顺序进行。假定在保持车间逐日连续工作的条件下，对系统进行365天的仿真运行（每天按8小时计算），计算每组机器队列中的平均产品数以及平均等待时间。通过仿真运行，找出影响系统的瓶颈因素，并对模型加以改进。8.1.2系统数据三种原料到达车间的间隔时间分别服从均值为50，30，75分钟的指数分布。三种原料的工

2、艺路线如表11.1所示。第1种原料首先在第3组机器上加工，然后在第1组、再在第2组机器上加工，最后在第5组机器上完成最后工序。第1种原料在机器组3、1、2、5加工，在机器组3、1、2、5加工的平均时间分别为30、36、51、30；第2种原料在机器组4、1、3加工，在机器组4、1、3加工的平均时间分别为66、48、45；第3种原料在机器组2、5、1、4、3加工，在机器组2、5、1、4、3加工的平均时间分别为72、15、42、54、60，如表8.1所示。表8.1原料加工工艺路线与各工序加工时间参数原料类型机器组别相继工序平均服务时间（Minute）13，1，2，520，36，51，30

3、24，1，366，48，2532，5，1，4，372，15，42，54，30如果一种原料到达车间时，发现该组机器全都忙着，该原料就在该组机器处的一个服从先进先出FIFO（FirstInFirstOut）规则的队列。前一天没有完成的任务，第二天继续加工。在某机器上完成一个工序的时间服从Erlang分布，其平均值取决于原料的类别以及机器的组别。例如，表11.1中的第2类原料，它的第一道工序是在第4组机器上加工，加工时间服从均值为66的Erlang分布。8.1.3概念模型机器1机器1机器1暂存区机器2机器2暂存区机器3机器3机器3机器3暂存区机器4机器4机器4暂存区机器5暂存区1238.

4、2建立Flexsim模型第1步：模型实体设计模型元素系统元素备注Flowitem原料不同实体类型代表不同类型的原料，分别标为1、2、3Processor机器进行不同的参数定义以表征不同机器组中的机器Queue机器组暂存区Source原材料库原材料的始发处，每天连续8小时提供原料，不同的原料有不同的间隔到达时间，因此用不同的Source生成不同类型的原料Sink成品库原料加工后的最终去处第2步：生成实体从实体库中拖出三个Source（每个Source代表一类原料）、一个Sink、相应数量的Processor和Queue，把各实体按照概念模型中的位置摆好，如图8-1所示。图8-1模型实

5、体布局图第3步：连接端口进行端口连接时，需要考虑不同类型原料的加工流程。流动实体将沿着连接后的实体路径从系统中流过。首先我们考虑第一类原料在机器组间的流动路径。由表7.1可知，原料1依次流过机器组3、1、2、5。当原料完成某一阶段的加工，如机器组3上的加工后，它将进入机器组1，进行后续加工。机器组1中的任意一台空闲机器均可完成该加工，因此，我们将机器组3中的每台机器的输出端口与机器组1中的每台机器的输入端口连接，将机器组1中的每台机器的输出端口与机器组2中的每台机器的输入端口连接，再将机器组2中的每台机器的输出端口与机器组5中的每台机器的输入端口连接。最后，为了使原料1能流入、流出

6、系统，将Source的输入端口与机器组3中的每台机器的输入端口连接，并将机器组5中的每台机器的输出端口与Sink的输入端口连接。连接后的模型如图8-2所示。图8-2第一类原料路径端口连接后的模型在上述分析中，我们没有考虑当原料进入某机器组时发现该组机器均不空闲的情况。由系统描述可知，若没有空闲机器加工该原料，原料进入该机器组的暂存区。因此，对于由机器组3加工完成并进入机器组1的原料，在无法进入机器进行加工的情况下，需要进入暂存区，为此，我们添加一个连接，将机器组3的每台机器的输出端口再与机器组1的暂存区的输入端口连接。注意：连接顺序不能颠倒，必须先和机器组1的每台机器连接，再和机器

7、组1的暂存区连接。同样地，我们将机器组1的每台机器的输出端口与机器组2的暂存区的输入端口连接，机器组2的每台机器的输出端口与机器组5的暂存区的输入端口连接。最后，不要忘记进入机器组3而需要等待的原料，因此将Source的输入端口与机器组3的暂存区的输入端口连接。连接后的模型如图8-3所示。图8-3考虑暂存区后的连接图至此，原料1的路径端口连接还没有完成。进入各机器组暂存区的原料还需要在有机器空闲的情况下，按照先进先出（FIFO）的原则进入机器中加工。因此，我们需要将各