基于witness的多產(chǎn)品多階段生產(chǎn)系統(tǒng)仿真

徐錫芬

摘要：當(dāng)前隨著全球經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的發(fā)展，客戶需求日趨多樣化，相應(yīng)的生產(chǎn)制造模式越來(lái)越多的轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗥贩N、中小批量生產(chǎn)，使得制造過(guò)程中生產(chǎn)物流系統(tǒng)的瓶頸大量存在。而占極少數(shù)的瓶頸資源是控制生產(chǎn)物流的關(guān)鍵，決定了占大多數(shù)的非瓶頸資源的利用程度。因此，生產(chǎn)物流系統(tǒng)瓶頸的診斷和優(yōu)化研究是提高企業(yè)生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，提高設(shè)備利用率的重要手段。

關(guān)鍵詞：多產(chǎn)品；多階段；瓶頸；witness仿真

一、生產(chǎn)系統(tǒng)描述

本文所選取的企業(yè)是一家開(kāi)發(fā)、制造重型機(jī)械配件的小型工程機(jī)械公司，本文中簡(jiǎn)稱JX公司，該企業(yè)有基本固定的訂單來(lái)源，工作時(shí)間是每周5天，每天的工作時(shí)間是8個(gè)小時(shí)。生產(chǎn)系統(tǒng)為訂單、多品種、小批量生產(chǎn)模式，為典型的離散制造系統(tǒng)。

本文根據(jù)JX公司的實(shí)際情況，研究中主要考慮了3種關(guān)鍵件的生產(chǎn)。主要的4個(gè)作業(yè)單元分別是材料切割區(qū)、鍛造加工區(qū)、機(jī)床加工區(qū)和調(diào)試區(qū)。該公司主要進(jìn)行的是機(jī)加工和裝配生產(chǎn)，工藝相對(duì)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單。JX公司生產(chǎn)流程具有多品種、小批量、多階段的特點(diǎn)，生產(chǎn)系統(tǒng)屬于離散動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。本文主要利用witness建立仿真模型。通過(guò)對(duì)仿真模型運(yùn)行后最終輸出結(jié)果的分析，找出實(shí)際系統(tǒng)生產(chǎn)流程中的“瓶頸”的具體位置，為實(shí)際系統(tǒng)設(shè)定出消除“瓶頸”的優(yōu)化方案。

二、進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)研

JX公司生產(chǎn)流程的基本制造單元有4個(gè)，分別是材料切割區(qū)、鍛造加工區(qū)、機(jī)床加工區(qū)和調(diào)試區(qū)，材料切割區(qū)和鍛造加工區(qū)各有1臺(tái)機(jī)器；機(jī)床加工區(qū)有2臺(tái)機(jī)器，且一新一舊，新機(jī)器加工時(shí)間是舊機(jī)器的80%；調(diào)試區(qū)有兩臺(tái)機(jī)器，且工作效率相同。主要生產(chǎn)3中類型的關(guān)鍵件，每種關(guān)鍵件的加工順序、所需時(shí)間各不相同。簡(jiǎn)化后的車間的產(chǎn)品加工工序?yàn)椋篈—材料切割（10min）—鍛造加工（10min）—機(jī)床加工（25min）—調(diào)試（19min）；B—材料切割（10min）—鍛造加工（10min）—調(diào)試（19min）—鍛造加工（10min）—機(jī)床加工（25min）；C—鍛造加工（10min）—材料切割（10min）—機(jī)床加工（25min）。

各關(guān)鍵件混合一起到達(dá)生產(chǎn)系統(tǒng)，到達(dá)時(shí)間間隔服從均值為10的指數(shù)分布，加工時(shí)間都服從愛(ài)爾朗分布，它的平均值取決于作業(yè)的類別以及機(jī)器組的類別。利用傳送帶輸送，關(guān)鍵件在每個(gè)制造單元間的移動(dòng)時(shí)間為2分鐘。

每個(gè)車間的機(jī)器會(huì)在一定時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)故障，材料切割區(qū)每隔800分鐘會(huì)出現(xiàn)一次故障，維修持續(xù)時(shí)間為15分鐘；鍛造加工區(qū)機(jī)器故障間隔為900分鐘，維修時(shí)間為10分鐘；機(jī)床加工區(qū)每隔1000分鐘出現(xiàn)故障，維修持續(xù)時(shí)間為20分鐘；調(diào)試區(qū)每隔700分鐘會(huì)出現(xiàn)故障，維修持續(xù)時(shí)間為5分鐘。

三、模型中主要元素的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)

（一）產(chǎn)品加工路徑route頁(yè)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)

（二）machine元素細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)

四、仿真結(jié)果及分析

設(shè)置仿真鐘時(shí)間為24*261*60，共一年時(shí)間，得到的主要結(jié)果如下：

系統(tǒng)的產(chǎn)能取決于瓶頸環(huán)節(jié)的生產(chǎn)能力，本文選用機(jī)器利用率作為確定系統(tǒng)瓶頸的參數(shù)。在對(duì)管材車間的實(shí)際調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，如果一個(gè)機(jī)器組的利用率超過(guò)93%，就可以認(rèn)為其生產(chǎn)能力小于其生產(chǎn)符合，成為系統(tǒng)的瓶頸。根據(jù)仿真結(jié)果，決定從材料切割、鍛造加工、機(jī)床加工這三個(gè)設(shè)備點(diǎn)著手。

五、模型改進(jìn)

對(duì)材料切割區(qū)、鍛造加工區(qū)、機(jī)床加工區(qū)各增加一臺(tái)機(jī)器，不改變其他機(jī)器組機(jī)器的數(shù)量，對(duì)改進(jìn)后的仿真模型運(yùn)行1年后，得到機(jī)器的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)與產(chǎn)品加工數(shù)據(jù)。

可以明顯看出，各增加一臺(tái)機(jī)器后，A、B、C加工后的零部件明顯增加，而且每個(gè)機(jī)器的忙碌程度也下降至80%一下，很好的解決了JX公司的生產(chǎn)瓶頸。對(duì)于修理工labor1，其忙碌程度也僅16.73%，并不到達(dá)不可接受地步。（作者單位：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)）

參考文獻(xiàn)：

[1]龔波.基于WITNESS的生產(chǎn)物流系統(tǒng)仿真研究[D].武漢理工大學(xué)，2008.

[2]高明.制造業(yè)生產(chǎn)物流系統(tǒng)瓶頸的診斷與優(yōu)化研究[D].山東科技大學(xué)，2011.

[3]唐夢(mèng).制造企業(yè)生產(chǎn)流程的Arena仿真與優(yōu)化研究[D].成都理工大學(xué)，2012.