關(guān)于輸送鏈模型的物流系統(tǒng)仿真研究

高鐵 陳杰 徐子晴

【摘 要】為了響應(yīng)國(guó)家號(hào)召降低物流成本，越來(lái)越多的企業(yè)開(kāi)始將現(xiàn)實(shí)存在的供應(yīng)鏈體系用科技手段模擬在計(jì)算機(jī)中，從而更好地實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈體系的優(yōu)化，降低物流成本。因此，本文通過(guò)用Witness軟件來(lái)研究物流行業(yè)的輸送鏈模型。在系統(tǒng)模擬仿真實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不斷進(jìn)行輸送鏈過(guò)程的優(yōu)化。

【關(guān)鍵詞】輸送鏈模型；系統(tǒng)仿真；優(yōu)化

一、系統(tǒng)仿真研究?jī)?nèi)容

1.閱覽并認(rèn)真學(xué)習(xí)《Witness 工業(yè)物流仿真平臺(tái)基礎(chǔ)教程》的內(nèi)容；

2.通過(guò)指導(dǎo)書的講解學(xué)會(huì) Witness2004 軟件的操作和各個(gè)部位的大致意思；

3.通過(guò)操作第七章中的流水仿真系統(tǒng)、裝配模型、屬性模型、輸送鏈模型、 函數(shù)模型、隨機(jī)分布模型、路徑模型和 EXCEL 數(shù)據(jù)交互模型這八個(gè)模型來(lái)熟悉 并掌握該軟件和如何用 Witness 軟件建立系統(tǒng)仿真模型。

二、系統(tǒng)仿真研究目的

1.掌握 Witness 軟件中的 part、machine、conveyor、labor 實(shí)體元素、variable 邏輯元素等的使用；

2.掌握可視化輸入、輸出關(guān)系的創(chuàng)建；

3.掌握 report 工具欄的使用和分析，并根據(jù)分析，進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)；

4.熟悉 Witness 的基本操作，掌握各個(gè)類型的建模過(guò)程。

三、系統(tǒng)仿真工作流程

對(duì)于每一個(gè)成功的仿真研究項(xiàng)目，其應(yīng)用都包含著特定的步驟。不論該研究 的類型和目的，仿真的過(guò)程是保持不變的。

四、輸送鏈系統(tǒng)仿真模型的設(shè)計(jì)

（一）模型概述

這個(gè)示例模型解釋了怎樣模擬一個(gè)固定式 Fixed 輸送鏈。部件 part1 每 8 分鐘達(dá)到一個(gè)，輸出到輸送鏈 conveyor1，輸送鏈將部件輸出到機(jī)器 Machine1， 機(jī)器對(duì)部件進(jìn)行一定的加工后，送出模型系統(tǒng)。機(jī)械偶爾會(huì)出現(xiàn)故障，仿真結(jié)果 會(huì)顯示故障對(duì)機(jī)器的影響。模型的可視化效果如下圖1所示。

（二）可視化元素

選中 Picture Gallery 中的一個(gè)位置，點(diǎn)擊 Picture Gallery 菜單項(xiàng) File/Import， 打開(kāi)隨書光盤 pictures 目錄，找到 conveyor_part.bmp 、conveyor_machine.bmp， 將它們逐個(gè)導(dǎo)入到當(dāng)前圖庫(kù)當(dāng)中，以便使用。假設(shè)將這四個(gè)圖片分別導(dǎo)入在當(dāng)前 圖庫(kù)的 191，192 號(hào)位置上。Part1 不需要進(jìn)行可視化設(shè)置；設(shè)置 Conveyor1 的 name 和 parts on；說(shuō)明一下 parts on 屬性項(xiàng)，該屬性項(xiàng)用來(lái)指定part 在 conveyor 上是以隊(duì)列方式還是計(jì)數(shù)方式進(jìn)行顯示，如果是 隊(duì)列方式，需要設(shè)定隊(duì)列的方向等。本例中通過(guò)點(diǎn)擊 display conveyor 對(duì)話框， 選擇 parts on 屬性項(xiàng)，點(diǎn)擊 pencil 按鈕，彈出 display parts on 對(duì)話框，設(shè)定 queue Type 為 queue 隊(duì)列式，隊(duì)列方向?yàn)閮A斜 diagonal，點(diǎn)擊 draw，在系統(tǒng)布 局區(qū)繪制即可。設(shè)置 machine1 的 name 和 icon 屬性項(xiàng)，icon=192。

（三）參數(shù)定義

Part1 參數(shù)設(shè)置

Conveyor1參數(shù)設(shè)置

Machine1參數(shù)設(shè)置

五、仿真模型的運(yùn)行和數(shù)據(jù)分析

部件 part1 每 8 分鐘達(dá)到一個(gè)，輸出到輸送鏈 conveyor1，輸送鏈將部件 輸出到機(jī)器 Machine1，機(jī)器對(duì)部件進(jìn)行一定的加工后，送出模型系統(tǒng)。機(jī)械偶 爾會(huì)出現(xiàn)故障，仿真結(jié)果會(huì)顯示故障對(duì)機(jī)器的影響。

（一）模型的效果圖

運(yùn)行到仿真鐘100分鐘時(shí)結(jié)果如下：

（二）數(shù)據(jù)分析過(guò)程

運(yùn)行模型（假設(shè)運(yùn)行到仿真鐘1000），因?yàn)椴考?個(gè)時(shí)間到達(dá)一次，在輸送鏈上移動(dòng)一個(gè)位置要2個(gè)時(shí)間，你將看到輸送鏈上每四個(gè)位置有一個(gè)部件。

在100時(shí)間的時(shí)候，機(jī)械出現(xiàn)故障，部件不能傳送。這時(shí)，位置4和位置8分別有一個(gè)部件，在以后的6分鐘內(nèi)，部件不能移動(dòng)到位置1和5。但是在106個(gè)時(shí)間后，在前部的部件將無(wú)處可去，輸送鏈就被堵塞了。但是，如果有足夠的空間，部件依然能夠進(jìn)入輸送鏈。在104時(shí)間第三個(gè)部件進(jìn)入，在112時(shí)間第四個(gè)部件進(jìn)入了最后一個(gè)位置，從時(shí)間100到時(shí)間150，機(jī)械處于維修狀態(tài)，完全被阻塞，任何到達(dá)的部件都被拒絕，直到機(jī)械被修好。

六、方案的優(yōu)化與改善

（一）輸送鏈模型的問(wèn)題

上面設(shè)定的輸送鏈為固定式的，一旦輸送鏈的前邊部件不能夠移動(dòng)，整個(gè)輸送鏈就停止運(yùn)行了。

而隊(duì)列式queue輸送鏈允許部件在輸送鏈上累積，即使輸送鏈被阻塞，它上面的parts還是會(huì)滑動(dòng)到連續(xù)的隊(duì)列，直到輸送鏈上排滿了parts。

（二）輸送鏈模型的改善

雙擊模型中的傳送機(jī)，顯示詳細(xì)對(duì)話框，將conveyor type 變?yōu)閝ueuing， 把模型重置為0，重新運(yùn)行，將會(huì)看到隊(duì)列式輸送鏈的不同。

在時(shí)間106，隊(duì)列式模型和固定式模型完全一樣（機(jī)械出現(xiàn)故障，位置1，5和9上各有一個(gè)部件）。在時(shí)間108，在位置1上的部件已經(jīng)無(wú)處可去，但是位置5和9上的部件可以向前移動(dòng)一個(gè)位置。部件每?jī)煞昼娤蚯耙苿?dòng)一次，堆在位置1的后面。在時(shí)間150，位置1 到8上都有部件，共有8各Parts在輸送鏈上，此時(shí)機(jī)器被修好，部件從傳送機(jī)上移動(dòng)下來(lái)。

如果把這兩種類型的輸送鏈模型都運(yùn)行1000個(gè)單位時(shí)間，在下表統(tǒng)計(jì)報(bào)告中，可以比較出它們的不同：

數(shù)據(jù)顯示：固定式輸送鏈比隊(duì)列式輸送鏈的移動(dòng)時(shí)間要長(zhǎng)，阻塞時(shí)間長(zhǎng)，不過(guò)，隊(duì)列式輸送鏈多送了20個(gè)部件，這是因?yàn)樗跈C(jī)器不能處理的時(shí)候依然能容納部件，而固定傳送機(jī)則拒絕了20個(gè)部件。

七、總結(jié)

通過(guò)對(duì)輸送鏈模型的深入研究，我更加深入地了解了Witness仿真軟件的偉大。在研究階段，我還深入研究了另外兩個(gè)系統(tǒng)仿真軟件，一個(gè)是Anylogic軟件，一個(gè)是Flexsim軟件。這三個(gè)比較，各有所長(zhǎng)。但是Witness軟件是以用于離散時(shí)間系統(tǒng)的仿真，同時(shí)又可以用于連續(xù)流體（如液壓、化工、水力）系統(tǒng)的仿真。也就是用工業(yè)工程來(lái)做生產(chǎn)流程分析的。使用此軟件，可以不斷模擬現(xiàn)實(shí)操作流程并進(jìn)行不斷的假設(shè)優(yōu)化。