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基于Flexsim的生产物流仿真建模与优化
作者：张娟
来源：《价值工程》2016年第24期
摘要： 应用Flexsim仿真技术分析了S公司的生产物流系统，新项目的投产对车间生产物流是一个新的挑战，通过对其生产物流进行定性与定量研究，评估了目前车间的生产物流现状。通过仿真方法对生产物流进行模拟，可以更加直观地描述生产物流的现状，通过流程分析、布局优化对S公司车间的生产物流进行了改善，并取得了显著成效。
Abstract： In this article， Flexsim simulation technology is used to analyze the S company production logistics system. The new project put into production on the workshop makes it a new challenge for production logistics. Through the qualitative and quantitative study of the production logistics， assess the present situation of the current workshop production logistics. Through the simulation method for simulating production logistics， it can be more intuitive to describe the current situation of production logistics. Through process analysis， layout optimization to improve the S company workshop production logistics， it has obtained remarkable achievement. 关键词： 生产物流；Flexsim；仿真优化
Key words： production logistics；Flexsim；simulating optimization
中图分类号：TH181 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）24-0278-04 0 引言
生产物流通常是指：当原材料或外部加工件等投入生产之后，通过下料、发料、输送到各个加工工位和存储处，作为在制品，从某一个生产单元流入另外一个生产单元，根据规定的生产工艺来加工并储存，使用特定的运输工具从某一个生产点加工后又流转到另一个生产点，可以看作不间断连续的生产物料的流转过程。生产物流系统是企业物流系统的子系统，同时也是制造系统的重要组成部分。生产物流系统的优化不但可以提高企业生产中物流的顺畅程度，提高生产效率，还可以降低物料搬运成本，进而提高企业的成本H、质量 Q、交货期 G 等各项系统性能指标。
本文主要通过建立评价模型，研究S公司生产物流优化问题。通过深入研究该公司的生产物流现状，在定性分析的基础上全面搜集数据，使用Flexsim软件进行仿真模拟。通过构建仿真模型，定量研究该生产物流系统，寻找优化方案。本文在理论上可以探索仿真方法在生产物流中的应用基本方法；在生产实际中为生产实践如何规划、优化该厂物流系统进行有益探索，这对许多制造企业都具有借鉴意义。 1 S公司生产物流现状及分析
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S公司是一家生产制造企业，采用看板拉动流水线方式。原材料入库后分成两种方式，一种是大宗物料，体积较大，一般以木托盘或铁托盘形式入库；另一种是小宗物料，体积较小，一般以箱为单位成托入库。大宗物料存放于原材料仓库（Warehouse），小宗物料成托进入原材料仓库（Warehouse），然后由原材料仓库叉车工成箱搬运至邻近领货仓位（Picking Bin）。
生产线上料员根据生产线看板上料，生产线上料员有两种，一种是负责大宗物料上料，使用GLT叉车从原材料仓库（Warehouse）取料运至生产线。一种是小宗物料的上料员，使用KLT叉车从邻近领货仓位（Picking Bin）取料运至生产线。生产线产出的成托完成品由GLT叉车工搬运至打包区，打包完成后由成品仓库叉车工搬运至成品仓库等待发货。 生产过程如图1所示，叉车运输物料流程如图2。 在这个生产和物流过程中存在的主要问题是：
①该车间的生产和仓库布置是建厂初期设置的，近年来随着投产项目的增多，生产车间的布局变得零散，上料员工作负荷变重。
②大宗物料和小宗物料分开存储，虽然便于分别管理，但是对于车间的物料运输却不方便。
③叉车的操作程序死板繁琐，不够精益。 2 S公司生产物流Flexsim建模的构建 2.1 模型的假设与构建
本文主要研究S公司的M产品的生产物流，该产品有两条生产线，型号分别是M-1和M-2。M-1的生产节拍是0.4min，M-2的生产节拍是0.5min。配有一个大宗物料上料员、一个小宗上料员。M产品的生产流程比较简单，工艺流程为：OP1，内部预组装；OP2，外部预组装；OP3，成品组装；OP4，终检及包装。
对于复杂生产物流建模无法完全展现实际情况，因此本模型有如下合理化假设： ①处理器（Processor）模拟复杂的操作，时间参数按照实际操作时间设置。 ②仓库的原材料由生成器生成，模拟原材料入库步骤。
③原材料都是成箱或者托盘搬运，而生产线上是对单个零件的加工，因此假设实体是成箱或成托盘的单位，对运输至生产线的原材料进行分解步骤，以实现对单个零件的加工。
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④由于本文主要研究车间的生产物流，次品的处理步骤复杂且不会影响生产物流，因此假设生产过程中不良率为零。
⑤本生产线主要有人工操作为主，因此假设工装不会发生故障，人力资源总能满足生产要求，工装的准备时间为零。
⑥员工中间会有休息时间，鉴于生产线不存在预热时间，以及便于仿真模拟，这里假设车间实行10小时不间断工作制。
按照车间的布局、生产流程以及合理性假设建立仿真模型如图3。 2.2 模型主要实体的参数设置
该模型不仅模拟了生产物流的运输状态还尽量对生产线的零部件组装进行模拟，因此，模型比较复杂，表1列出了模型中的实体元素以及其功能。
①生成器（Source）参数设置。该模型包含两个生成器，Box Source是产生箱子的生成器，Flow Item Class属性选为Box。Pallet Source是产生托盘的生成器，Flow Item Class属性选为Pallet。
②暂存区（Queue）参数设置。该模型中暂存区数量很多，原材料仓库暂存区容量设置为6。生产线暂存区容量设置为看板数量2。仓库暂存托盘容量设置为6。仓库回收托盘容量设置为10。生产线暂存托盘容量设置为3。生产线暂存完成品托盘容量设置为1。成品仓库暂存成品托盘容量设置为10。
③分解器（Separator）参数设置。本模型中分解器主要是模拟成箱或者成托盘物料的分解。因此分解器是根据每箱包装数量设置参数。
④合成器（Combiner）参数设置。合成器是模拟零部件组装的实体，参数设置根据每一站的原材料组装数量决定。
⑤叉车（Track）参数设置。叉车的参数设置主要是指叉车移动速度、最大容量、装载时间、卸载时间等。KLT叉车移动速度设置为0.8m/s，最大容量设置为10，装载时间设置为65s，卸载时间设置为55s。GLT叉车移动速度设置为0.6m/s，最大容量设置为1，装载时间设置为60s，卸载时间设置为80s。 3 仿真输出分析
企业为10小时工作制，是典型的终止形仿真，因此要确定终止型仿真模拟的系统初始状态，以及仿真运行终止事件。