流水线仿真实验报告.doc

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1、实验二 流水线仿真实验实验报告一、 实验目的1、 学习、掌握Witness仿真软件的使用与主要功能；2、 熟悉流水生产线的特点；3、 了解影响流水线生产效率的因素和基本的改善方法。二、 实验内容流水生产是现代工业企业很重要的一种生产组织形式。它是按照产品（零部件）的工艺顺序排列工作地，使产品（零部件）按照一定的速度，连续和有节奏地经过各个工作地依次加工，直到生产出成品。流水生产线能够满足合理组织生产过程的要求，使企业生产的许多技术经济指标得到改善。本实验运用WITNESS软件系统建立一个流水线的仿真模型，在模型中，零部件（widget ）要经过称重（weigh ）、冲洗（wash ）、加工（p

2、roduce ）和检测（inspect ）四个工序的操作。执行完每一步操作后零部件通过充当运输器和缓存器的输送链传送至下一步操作；经过检测以后零部件脱离模型；同时需要一个操作人员控制加工机器的各种加工活动。模型的建立及其仿真运行分成六个阶段来进行，每一个阶段运行后都记录下相应的统计数据，以便前后对比分析。采用这种循序渐进的建模方法可以在确保本阶段正确无误的基础上继续进行下一阶段的建模，而且能够清楚地看到在做任何改变产生的效果。三、 实验步骤、分析 第一阶段1 定义元素:通过define命令定义下表元素。名称类型数量weighMachine1c1Conveyor1widgetPart12 通过d

3、isplay命令进行可视化设置（如下图所示）3 通过detail命令进行细节设计并建立元素间的逻辑规则，将c1的输出规则定为：push to ship4 模型运行与分析运行模型100分钟后，通过statistics命令生成各元素统计分析表。1) widget2) weigh3) 输送链c1数据如下结果分析：机器空闲率为0，忙率为100%，已完成零件数为20。输送链空载率为5%，有效运载率为95%，在运零部件数为1，总共运载零部件数为20，平均大小为0.95，平均输送时间为4.75。零部件进入数量为21，送出数量为19，在制品数为2，平均在制品数为1.95,平均通过时间为9.29。第二阶段1 定

4、义元素添加机器:清洗（wash）、加工（produce）、检测（inspect），添加输送带:C2、C3，同时添加了一个逻辑元素-变量output，用于动态显示模型中加工完成的小零件的数量。添加元素后，所有元素如下表所示。名称类型数量widgetpart1weighmachine1washmachine1producemachine1inspectmachine1C1conveyor1C2conveyor1C3conveyor1OutputVariable12 可视化设置通过display命令并依照生产流程进行各元素可视化设置，如下图所示3细节设置1) 机器细节设置，机器类型都为单流程型（si

5、ngle）机器名称加工周期/min进入规则送出规则weigh5Pull from widget out of wordPush to c1wash4Pull from c1Push to c2produce3Pull from c2Push to c3inspect3Pull from c3Push to ship2) 输送链细节设计输送链的长度设置为在输送链上的10个零部件的长，输送带移动速度：输送带将零件向前移动一个零件长度所需时间设置为0.5min。3) 变量output用来计算从Inspect 中输出的Widgets 的量，将计数结果显示在屏幕上。可以通过对Inspect机器的Acti

6、on on finish输入规则：output=output+1来实现。4.设置模型的标志键图标通过key选项用不同颜色显示元素的不同状态，如下图所示5 模型运行与分析运行模型100分钟（如下图所示）各元素数据统计如下1) Machine2) Conveyor3) Pa结果分析：零部件进入数量为21，加工完成数量为15，在制品数为6，平均在制品数为5.21，平均通过时间为24.83min，机器weigh满负荷运转。第三阶段在本阶段中，将假设produce机器每加工完五个零部件就需要进行一次刀具的调整，调整时需要人员来参与，调整时间为12 分钟。构建本阶段模型需要在的基第二阶段的基础上，向模型中

7、添加Labor 元素，设置Produce机器的调整属性。1 定义labor元素 现有各个元素定义如下名称类型数量widgetpart1weighmachine1washmachine1producemachine1inspectmachine1c1conveyor1c2conveyor1c3conveyor1operatorlabor12 选择setup 页框, 在设定机器的调整模式为No. of operations,3 模型运行与分析 运行100分钟后，各元素数据统计如下1) Machine2) Conveyor3) Labor4) Part分析结果：各机器（除weigh机器）忙率有所增加

8、，输送链c1、c2有阻塞的可能，输送链c3的空载率有明显增加（增加了19%），在制品数比第一阶段运行结果增加了3，成品数比第二阶段减少了3，平均在制品数比第二阶段增加了1.09，平均通过时间比第二阶段增加了4.31min，机器weigh依旧满负荷运转。第四阶段在本阶段中，考虑将随机分布函数应用到机器的故障发生时间间隔和劳动者维修机器的故障所需要的维修时间中。假设Produce 机器在工作一定的时间后，可能会发生意外的抛锚，通过以往机器两次抛锚时间间隔的统计发现，其时间间隔服从均值为60 分钟的负指数分布（函数表示形式为：NEGEXP（60.0，1）；每当机器抛锚时，都需要人员对它进行维修，维修

9、过程所持续的时间受到故障诊断时间、故障排除的难易程序、维修人员的生理和心理状态的影响，呈现随机波动性，统计数据表明维修时间服从均值为10 分钟、标准差为2 分钟的对数正态分布（函数表示形式为：LOGNORML (10,2,2)）。1 构建模型通过define定义一个劳动者operator，并通过机器produce的细节设置将produce与operator联系起来。（如下图所示）2 模型运行与分析模型运行500分钟后，各元素数据统计如下1) Machine2) Conveyor3) Labor4) Part结果分析：与上一阶段相比，劳动者变的繁忙了，忙率由24%变成43.8%，机器weigh不

10、再是满负荷运转，输送链c1、c2的效率有所降低，零部件平均通过时间延迟了24.09min，平均在制品数有所增加。第五阶段通过比较分析可以看出机器produce 是生产线的“瓶颈”，严重制约了系统的产出率，大大增加了widget 的系统通过时间，为了改进这种状态，考虑添加一台produce机器和一条C2 输送带，这样生产线上将有两台Produce 机器和两条C2 输送链同时工作，应该能够提高系统的产量。本阶段将向模型中添加一台produce机器和一条C2输送链，看看对系统的产出量等运行参数有何影响1 设计元素 2 模型运行与分析模型运行500分钟后，各元素数据统计如下1) Machine2) C

11、onveyor3) Labor4) Part分析结果：与上一阶段相比，除了produce机器外的其他三个机器忙率都有所增加，输送链c1、c3的阻塞率降低，输送链c2(1)、c2(2)的空载率较高，劳动者的忙率有所增加，成品数从77增加到了94，在制品数有所增加，平均通过时间从53.23min降低到33.33min，突破了瓶颈工序。第六阶段在本阶段，将把Produce机器的维修时间均值修改为20、30和40分钟，分析流水线产量和劳动者labor的工作时间状况。最后的效果图如下图所示1 平均维修时间为20分钟，运行500分钟各元素数据统计如下1) Machine2) Conveyor3) Labo

12、r4) Part2 平均维修时间为30分钟，运行500分钟各元素数据统计如下1) Machine2) Conveyor3) Labor4) Part3 平均维修时间为40分钟，运行500分钟1) Machine2) Conveyor3) Labor4) Part分析结果：从结果中可以看出Produce 机器的repair time在30mins以内变化时，产量相应变化不敏感；当超过30mins 时，repair time 的变化将引起产量的较大变动，所以repair time范围应该尽量控制在30min以下。四、思考题1.生产线的主要特点是什么? 主要是生产效率提高、成本降低、产量也上去了、人员也剪下来了、适合批量生产。2.流水线是否有缺点，为什么？1 信息反馈慢；2 不良出现时不能较明确的确认问题点;3 再工多;4 存在等待浪费;5 作业效率低;6 作业士气低。14