flexsim仿真实验报告

《物流系统规划与仿真》课程实验及课程设计

实验一 配货系统建模仿真与优化

实验目的：

① 学习配货作业流程以及配货作业管理；

② 学习分配器的使用；

③ 学习如何使用全局表来更新合成器的装盘列表；

系统描述及参数设置：

① 生产线生产5种不同类型的产品，5种不同类型的临时实体，临时实体的到达符合N(20,2)分布，临时实体的类型服从均匀分布；

② 之后5种产品被送到检测车间的暂存区，然后由3名操作员组成的小组协助搬运产品到检测装置上，并先预置产品（预置时使用操作员），预置时间6s；

③ 预置结束后进入检测过程，检测时间16s；

④ 当检测完成后通过各自的传送带将产品运输出去（传送带速度2m/s），在传送带末端按照客户订单来进行装盘，5个客户订单以及客户到达时间表如下；

⑤ 当货物被装盘之后，装盘后的产品先放入暂存区（容量25，批量2），然后产品被叉车以2m/s的速度放到仓储中心的货架上（货架8层8列）。

1. 请分析操作人员、货架的利用率？并对不合理之处进行优化。

2.如果一个操作员可以同时搬运两个相同的实体，此时需要多少个操作员较为合适？

客户到达时间表

Customer1

Customer2

Customer3

Customer4

Customer5

Product1

Product2

Product3

Product4

Product5

Arrival Time

0

1500

1800

2550

3600

Item Name

A

B

C

D

E

Item Type

1

2

3

4

5

Quantity

2

1

3

2

3

Customer5

4

3

5

5

4

客户订单

Customer1

4

4

5

6

5

Customer2

4

5

4

4

6

Customer3

4

6

3

5

4

Customer4

4

5

4

4

5

一：模型建立

1.模型实体设计：

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模型元素

Dispatctcher

系统元素

分配器

备注

接受任务序列（包括搬运任务、加工占用任务在内或者建模工程师自定义的任务序列），并将任务序列再分配给指定的任务执行器。

进行不同的参数定义以表征不同机器组中的机器

暂存等待加工

传送货物

原材料的始发处

货物存储地

储存模型输入输出数据（数值形、字符串形、整形）等

合成2个以上物品的工具，具有打包、成组、批量等功能，可以模拟物流作业的具体功能。

操作人员

Processor

Queue

Conveyor

Source

Rack

Globaltable

Combiner

Operator

2.生成所有实体

机器

产品暂存区

传送带

原材料库

货架

全局表

合成器

操作员

从左边的实体库中依次拖拽出所有实体（2个Source, 2个Queue, 5个Processor, 5个Conveyor, 1个Rank，3个Operator，1个Dispatctcher，1个Combiner，1个Transport）放在右边模型视图中，并依次进行A连接，如下图所示：

3.设置临时实体到达参数

生产线生产5种不同类型的产品，5种不同类型的临时实体，临时实体的到达符合N(20,2)分布，临时实体的类型服从均匀分布。

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4.设置暂存区参数

5.设置任务分配器参数

设置任务分配器为按照任务序列优先级分配

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6.设置检测装置参数

设置预置时间6s，检测时间为16s，勾选使用操作员。

7.设置传送带及托盘发生器参数

检测完成后通过各自的传送带将产品运输出去（传送带速度2m/s），在传送带末端按照客户订单来进行装盘，根据5个客户订单以及客户到达时间表进行设置；

8.设置暂存区2及叉车参数设置

设置暂存区容量为25，批量为2，以及叉车速度为2m/s

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9.设置全局表参数

根据客户订单进行全局表设置。

10.设置合成器参数

根据全局表客户订单参数进行货物装盘打包工作。

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11.设置货架参数

设置叉车将货物放置于货架8层8列上。

二. 问题解答

1. 请分析操作人员、货架的利用率？并对不合理之处进行优化。

模型停止运行后，操作人员利用率如下图所示：

操作人员利用率计算如下：

Operate1：1-52.89%=47.11%

Operate2：1-92.01%=7.99%

Operate3：1-99.10%=0.90%

由此看出工作繁忙的只有操作人员1，对模型进行调试，只设置一名操作人员。

由上图可知，可以只雇佣一个操作人员，该操作人员利用率变高也向对有足够休息时间。

2.如果一个操作员可以同时搬运两个相同的实体，此时需要多少个操作员较为合适？

设置一个操作员可以同时搬运两个相同的实体。

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完成订单后，操作人员停止工作。

有三名操作人员时：

Operate1：1-51.69%=48.31%

Operate2：1-51.40%=48.60%

Operate3：1-52.79%=47.21%

有两名操作人员时：

Operate1：1-27.80%=72.20%

Operate2：1-28.32%=71.68%

一名操作人员时：

Operate1：1-0.46%=99.54%

由以上数据分析可知，当一个操作员可以同时搬运两个相同的实体时，整个配货

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系统需要两名操作人员最合适。一个人员几乎时时刻刻都在工作，过于繁忙，三个人员过于闲适，都不合理，因而雇佣两个操作人员的方案为最佳。

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实验二 混合流水线系统建模仿真与分析

实验目的：

① 学习如何循环产生三种类型的产品；

② 学习如何设置不同类型产品的不同加工时间；

③ 学习如何设置生产完成让其自动停止；

④ 学习如何查找所有实体的状态汇总报告。

系统描述及参数设置：

① 一个工厂有5个不同的车间（普通车间、钻床车间、铣床车间、磨床车间和检测车间），加工3种类型产品。每种产品都要按工艺顺序在5个不同的车间完成5道工序。

② 假定在保持车间逐日连续工作的条件下，仿真在多对象标准化中采用不同投产顺序来生产给定数量的3种产品。通过改变投产顺序使产量、品种、工时和负荷趋于均衡，来减少时间损失。

③ 如果一项作业在特定时间到达车间，发现该组机器全部都忙着，该作业就在该组机器出排入一个FIFO规则的队列的暂存区，如果有天以前没有完成的任务，第二天继续加工。

④ 系统参数：

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1. 改变1，2，3三种类型产品的投产顺序，将所有实体的运行结果整理出来形成报告表，并从中选择出最佳方案；

2. 找出系统可以改善的地方，理由是什么？

一：模型建立

1.模型实体设计：

模型元素

Flowitem

系统元素

原料

备注

不同实体类型代表不同类型的原料，分别标为1、2、3

进行不同的参数定义以表征不同机器组中的机器

暂存等待加工

传送货物

材料的始发处

原料加工后的最终去处

Processor

Queue

Conveyor

Source

Sink

2.生成所有实体

机器

机器组暂存区

传送带

原材料库

成品库

从左边的实体库中依次拖拽出所有实体（1个Source, 5个Queue, 12个Processor, 1个Conveyor, 一个Sink)放在右边模型视图中，并依次进行A连接，如下图所示：

3.设置Source实体流到达参数

在Source的设定里，需要让其循环产生3种类型的产品(即流动实体),共计1700个时停止。其中类型1产品1000个，每隔3min生产一批10个的;类型 2产品500个，每隔3min生产一批5个;类型3产品200个，每隔3min生产一批2个。设置如下图所示：设定换类型时间间隔为10min，即一个类型生产10min后生产下一个类型，其中Arrival4表示在30min时不生产0个类型1的产品（在循环生产中Arrival3和Arrival1时间不重叠），勾选Repeat Schudule循环产生流动实体。

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为不同产品设定不同颜色，便于观察模型。On Exit设定当共产生1700个产品时，Source自动停止生产。

4.给暂存区Queue设定参数

为使整个系统正常工作，所有的暂存区必须容纳足够多的产品，以不至于前一级加工完的产品因为没有地方可以存放而使得前一级的工作区不能正常工作。总共需加工1700个产品，所以我们可以把所有的暂存区的容量都设为1700 ，这样就不会发生阻塞了。并按照FIFO规则勾选，如图所示：

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5.普通车间处理器组设置参数

加工时间设定：类型1加工时间为5min，类型2加工时间为4min，类型3加工时间为4min。将Process Time设置为Value By Case，在弹出窗口中设置不同产品加工时间，如下图所示：

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6.钻床车间处理器组设置参数

加工时间设定：类型1加工时间为5min，类型2加工时间为4min，类型3加工时间为5min。将Process Time设置为Value By Case，在弹出窗口中设置不同产品加工时间，如下图所示：

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7.铣床车间组设定参数

加工时间设定：类型1加工时间为4min，类型2加工时间为3min，类型3加工时间为3min。将Process Time设置为Value By Case，在弹出窗口中设置不同产品加工时间，如下图所示：

8.磨床车间处理器组设定参数

加工时间设定：类型1加工时间为4min，类型2加工时间为4min，类型3加工时间为4min。将Process Time设置为Value By Case，在弹出窗口中设置不同产品加工时间，如下图所示：

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9.测试车间处理器参数设定

加工时间设定：类型1加工时间为6min，类型2加工时间为3min，类型3加工时间为1min。将Process Time设置为Value By Case，在弹出窗口中设置不同产品加工时间，如下图所示：

10.设置模型停止时间

因默认设置不会自动停止模型，本实验是加工固定总数的产品，所以需要设置在处理加工完所有产品后模型自动停止。在Conveyor中设置，使得1700个产品离开传送带进入Sink时模型自动停止。具体设置如下图所示：

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11.模型运行

点击Run按钮运行。

二.问题解答

1. 改变1，2，3三种类型产品的投产顺序，将所有实体的运行结果整理出来形成报告表，并从中选择出最佳方案；

当投产顺序为（1,2,3）时：

运行时间为5806s

资源池与暂存区1运行结果如下：

普通机床：

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暂存区二

钻床：

当投产顺序为（1,3,2）时：

运行时间为：5722s

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当投产顺序为（2,1,3）时：

运行时间为：5788s

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当投产顺序为（2,3,1）时：

运行时间为：5696s

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当投产顺序为（3,1,2）时：

运行时间为：5578s

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当投产顺序为（3,2,1）时：

运行时间为5570s

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对暂存区队列进行分析

1

队列平均停留时间

投产顺序

123

132

213

231

312

321

3.5

3.5

3.5

3.5

3.4

3.5

2 3 4 5

1.2

1.2

1.2

1.2

1.2

1.2

1.4

1.3

1.4

1.4

1.4

1.3

0.1

0.1

0.1

0.1

0.1

0.1

0.9

0.8

0.9

0.8

0.9

0.8

在暂存区平均停留时间越短时间损失越少效率越高，结合生产时间由上表可知（3,2,1）的投产顺序最为高效。

2. 找出系统可以改善的地方，理由是什么？

由运行结果可得，暂存区5(检验车间暂存区)中累积的产品最多，平均等待时间最长，因此，可以认为这是整个加工系统的主要瓶颈，表明检测车间机床不足，应该增加适当的检测机床以解决此问题。另外，当模型运行到一半时，发生器已经输出完毕，只有检测台还在工作。通过数据，除了检测机床外，其他机床的空闲时间都较多。应该想办法减少他们的空闲时间，增加检测机床数量。

仿真要求在保持车间逐日连续工作的条件下，仿真在多对象平准化中生产采用不同投产顺序来生产给定数量的3种产品。通过改变投产顺序使产量、品种、工时和负荷趋于均衡，来减少时间损失。

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实验三 配送中心库存控制仿真优化

实验目的

① 学习如何根据库存数控制产品出入库的参数设置；

② 学习如何分析统计数据，并计算出该配送中心的即时库存成本和利润；

③ 学习如何根据既定目标，对现有模型进行改善。

系统描述及参数设置：

① 供货商（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1和供应商2分别以4小时一件的效率向配送中心送产品，供应商3提供一件产品的时间服从3－6小时均匀分布。

② 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1的库存量小于2时，向该生产商发货；当生产商2的库存量小于3时，向该生产商发货；当生产商3的库存量小于4时，向该生产商发货。

③ 配送中心成本和收入：进货成本3元/件；供货价格5元/件；每件产品在配送中心存货100小时费用1元。

④ 生产商（三个）：三个生产商均连续生产。生产商1每生产一件产品需要6小时；生产商2每生产一件产品的时间服从3－9小时的均匀分布；生产商3每生产一件产品的时间服从2－8小时的均匀分布。

1. 运行1年，查看配送中心的运行统计数据；根据运行统计数据计算该配送中心的总利润。

2. 请尝试改变配送中心每个Rack对供应商的订货条件，通过对比分析怎样的设置使得配送中心的利润最大。

一：模型建立

1.模型实体设计：

模型元素

Source

Processor

Queue

Sink

Rack

系统元素

原材料库

机器

机器组暂存区

成品库

货架

备注

材料的始发处

进行不同的参数定义以表征不同机器组中的机器

暂存等待加工

原料加工后的最终去处

货物存储地

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2.生成所有实体

根据概念模型可知系统所需的实体及数量。从模型中拖入3个source、6个processor、3个rack、3个queue和1个sink到操作区中。

3. 设置供货商参数

4.设置供货商配送中心库存参数

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5.设置生产商库存参数

当三个生产商各自的库存大于10件时停止发货。

当生产商1的库存量小于2时，当生产商2的库存量小于3时，当生产商3的库存量小于4时，向该生产商发货。设置依次如下图所示：

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6.设置生产商参数

三个生产商均连续生产。生产商1每生产一件产品需要6小时。

生产商2每生产一件产品的时间服从3－9小时的均匀分布；

生产商3每生产一件产品的时间服从2－8小时的均匀分布。

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7.模型运行

二.问题解答

1. 运行1年，查看配送中心的运行统计数据；根据运行统计数据计算该配送中心的总利润。

总利润=供货成本-进货成本-存货费用（表中时间单位为s）

Flexsim Summary ReportTime:31536000ObjectClassstats_contentstats_contentavgstats_inputstats_outputstats_staytimeavgstate_currentSupplier1 inventoryRack32.28631925.777591Supplier2 inventoryRack33.48649260.023341Supplier3 inventoryRack1412.65333635.33991

①配送中心进货总成本为：（2189+2189+1203）*3=16743

②配送中心供货总成本为：（2186+2186+1189）*5=27505

③货物在配送中心总储存时间为：

31926s=8.87h; 49260s=13.68h; 333635s=92.68h

(2189*8.87+2189*13.68+1203*92.68)/100

=(19416.43+29945.52+111494.04)/100

=1608.6

④配送中心总利润为：②-③-①=27505-16743-1608.6=9153.4（元）

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2. 请尝试改变配送中心每个Rack对供应商的订货条件，通过对比分析怎样的设置使得配送中心的利润最大。

要使得配送中心利润最大，需要增加配送中心的送货量，减少配送中心的库存，降低库存商品在库停留时间。因此在对供应商的订货条件中，将订货门槛提高，最大库存不变，将三个Rank的安全库存都调整为15。运行结束后，所有实体运行数据如下：

①配送中心进货总成本为：（2189+2189+1232）*3=16830

②配送中心供货总成本为：（2186+2186+1214）*5=27930

③货物在配送中心总储存时间为：

36199s=10h; 56045s=15.57h; 393292s=109.3h

(2189*10+2189*15.57+1232*109.3)/100

=(21890+34082.73+134657.6)/100

=1900.2

④配送中心总利润为：②-③-①=27930-16830-1900.2=9199.8（元）

通过调整配送中心每个Rack对供应商的订货条件，可使配送中心总利润增加。

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课程设计 自动化立体仓库建模仿真与优化

学习目的：

① 学习自动化立体仓库的构成，对其运作流程及各个区域熟悉了解；

② 学会对自动化立体仓库进行布局；

③ 根据运作流程确定各个实体的连接方式。

④ 对Flexsim仿真软件进行概括总结。

问题描述与模型参数

某物流中心采用单元货架式自动化立体仓库，主要由入库分拣区、入库处理区、货物存储区、出库处理区、出库分拣区五大部分组成。年工作日为250天，日工作8h。自动化立体仓库平面，入库作业以及出库作业流程分别如下图所示：

《物流系统规划与仿真》课程实验及课程设计

系统参数：

① 入库分拣区：货物到达时间间隔服从指数分布，位置参数0，尺度参数45，产品类型为随机数流1，6种产品均匀分布；每段传送带的速度为2m/s，最大容量20托盘；每名操作员负责两个传送带。

② 入库处理区：处理区主要用来对码盘后的货物进行记录，校核清单。托盘发生器速度为2m/s；人工将货物放至托盘后，整理打包，作业时间为10s，然后由两个叉车负责搬运到处理器上，处理器预置时间8s，处理时间15s。处理器预置时使用操作员。

③ 货物存储区：货物经过传送带分类，从入库传送带进入入库暂存区，然后分类装入货架，其中类型1，2存储于第一组货架，类型3，4存储与第二组货架，类型5，6位于第三组货架。传送带速度1m/s，出入库缓冲区传送带长度6m，最大容量6。没排货架的最大容量为300，货物哦从第一行第一列开始放之，货架上货物最小停留时间服从泊松分布（均值

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7000，随机数流为1）。要求入库、出库均使用堆垛机。

④ 出库处理区：出库处理区由2台处理器、2台分解器、2名操作员和2个机器手对出库货物进行处理。出库托盘先经过处理器，处理器预置时间8s，处理时间15s，预置时使用操作员。后经过分解器，货物与托盘分离，托盘由吸收器吸收，货物由输送机送出库。

⑤ 出库分拣区：将货物分类分拣后，不同类型货物经由不同传送带输送至吸收器。

1. 请绘制自动化立体仓库作业流程图

2. 对该自动化立体仓库的各作业区相关人员、设备的利用率进行分析，并考虑能否进行优化。

3. 如要求该立库额定入库量800盘/天，出库量750盘/天，每天工作8h（28800s），试找到一个合理方案，符合立体仓库出入库要求，并使得设备利用率合理。

一:模型建立

1.模型实体设计：

模型元素

Source

Processor

Queue

Combiner

Rack

Conveyor

Sink

Dispatctcher

Operator

2.生成所有实体

根据立体仓库平面图拖拽出所有需要的实体，并进行A连接和S连接。如下图所示：

系统元素

原材料库

机器

机器组暂存区

合成器

货架

传送带

成品库

分配器

操作员

备注

材料的始发处

进行不同的参数定义以表征不同机器组中的机器

暂存等待加工

合成2个以上物品的工具，具有打包、成组、批量等功能，可以模拟物流作业的具体功能。

货物存储地

传送货物

原料加工后的最终去处

接受任务序列（包括搬运任务、加工占用任务在内或者建模工程师自定义的任务序列），并将任务序列再分配给指定的任务执行器。

操作人员

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3.入库分拣区

① 发生器Source参数

设置货物到达时间间隔服从指数分布，位置参数0，尺度参数45，产品类型为随机数流1，6种产品均匀分布，设置exponential为（0.0,4,1）,并在Tiggers中设置实体类型和颜色，方便区分实体，在ItemType中设置为均匀分布duniform(1,6,getstream(current))。

② 传送带参数设置

每段传送带的速度为2m/s，最大容量20托盘。

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分别对传送带Conveyor2-7输出端口进行设置，对Conveyor8-13勾选使用搬运工具，表示使用操作员搬货。

4.入库处理区

① 托盘发生器Source参数设置

选择Pallet托盘，设置到达时间间隔为2。

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② 合成器参数设置

a) 设置打包参数

在Combiner中设置目标数量为4

b) 勾选使用运输工具

在Flow中勾选使用运输工具

c) Triggers设置

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在OnExit中设置实例类型为均匀分布，duniform(2,2)。

③ 处理器参数设置

设置预置时间为8，处理时间为15，勾选使用操作员处理。

5.货物存储区

① 传送带设置

在Flow中选择Values By Case，按照案例中要求设置，具体如下图所示：

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② 入库缓存区传送带设置

将速度改为1，最大容量改为6，并设置传送带长度为6。

③ 入库暂存区设置

设置Flow，Set to Port 根据返回值选择不同输出端口，分别设置如下：

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④ 货架参数设置

将最大容量改为300，最小停留时间为泊松分布poisson(7000, 1)，勾选使用运输工具。

6.出库处理区

① 处理器参数设置

修改预置时间为8，处理时间为15，勾选使用操作员预置。

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② 分解器参数设置

在Flow中设置默认分解，修改Port for container为2，Port for content为1 。

7.出库分拣区

① 传送带设置

在Flow中选择Send to Port下拉菜单中选择Values by Case，根据返回值不同选择端口。

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7.模型运行

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二.问题解答

1. 请绘制自动化立体仓库作业流程图

2. 对该自动化立体仓库的各作业区相关人员、设备的利用率进行分析，并考虑能否进行优化。

对入库分拣区操作人员：

可见操作人员利用率较低，可减少操作人员来提高操作人员利用率。

对入库处理区叉车：

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如上图所示，入库处理区叉车利用率利用率非常低，第二辆叉车几乎没用用到，说明叉车数量较多，需要优化减少叉车数量。

货物存储区堆垛机：

如上图所示，货物存储区堆垛机利用率较低，可考虑进行优化。

对出库处理区操作员：

如上图所示操作员利用率也非常低，可考虑由一名操作员处理两个传送带的货物提高操作员利用率。

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对出库处理区机器手：

如上图所示机器手利用率很低，可考虑由一个机器手处理两个分解器的货物提高操作员利用率。

出库处理区处理器：

如上图所示处理器利用率很低，可考虑减少一个处理器提高利用率。

出库处理区分离器：

如上图所示分离器利用率很低，可考虑减少一个分离器提高利用率。

3. 如要求该立库额定入库量800盘/天，出库量750盘/天，每天工作8h（28800s），试找到一个合理方案，符合立体仓库出入库要求，并使得设备利用率合理。

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如上图所示，显示工作一天8小时本模型的入库量为159盘，出库量为157盘。与额定入库量与额定出库量相差较远。提出从以下几方面进行改进：

① 在入库处理区减少叉车和操作员数量，由题二的叉车利用率来看，使用两辆叉车利用率很低，且第二辆叉车几乎没有使用到。三名操作员每名的利用率也非常低，因此考虑只使用一名操作员和一辆叉车。在出库处理区改为使用一台处理器，一台分离器，一个操作员和一个机器手。

② 减少货物在货架上的停留时间，原模型货物在货架上的最少停留时间服从泊松分布（7000,1），现在减少货物在货架上的停留时间为（6000,1）。

③ 增加发生器出货量。原发生器服从（0,45,1）指数分布，现改为（0,30,1）。

修改后再运行模型，各设备利用率有所提升，入库出库数量也更加满足要求。改进后运行的入库数量为713，出库数量为668。操作人员利用率为67.13%，叉车利用率为8.86%。

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