生产计划实验报告

生产计划与控制实验报告学院：机械工程学院班级：110040801学号：姓名：指导教师：宋李俊日期：2013.6。 10重庆理工大学工业工程系实验一一、实验目的（1）通过复习生产计划的基础知识，掌握生产计划的制定方法以及将生产计划转化为线 性规划的方法；（2）学习Excel中的Solver，掌握生产计划的一种求解方法；二、实验设备计算机。三、实验内容将下列生产计划问题转化为线性规划问题并求解：爱宝玩具有限公司生产A，B，C，D四种儿童玩具，每种玩具都需要经过甲、乙、丙 三个车间，各种产品的设备台时消耗标准、各车间设备的计划期总台时、单位产品利润、预 测的市场需求状况如表1所示。请为爱宝玩具有限公司确定综合生产计划的产量指标。表1数据表项目单位产品消耗台时总台时产品A产品B产品C产品D甲车间10402010205000乙车间25204025215000丙车间35401525262500单位利润（元/件）0.91.60。41。0最高需求（件）2500600020001500最低需求（件）1500200020001000四、实验步骤1）将问题转化为线性规划问题。该问题是一个明显的线性规划问题2）将线性规划的目标函数和约束条件输入到Excel根据题意可知:未知变量有4个,分别为X1, X2, X3,X4，在Excel中分别表示出来设：A产品需求为X1件,B产品需求为X2件,C产品需求为X3件,D产品需求为X4件。由题可得:目标函数为:0.9 大X1+1。6 大 X2+0.4*X3+1*X4 在 Excel中表示如下：£ T±cKi»£vft Excvl - Bcwk I. * XE题丸件安理）豚 V J_r. .1.:<ZEqj由口更J郭助电）握无春机咱i钢，-日XX寸市=。9幅花I.咐瑚.舛型+A5/BCEFGHIJKLVJ1云r量Z.I,34:? ；1E-河，,&?5尽=0. MASH,际呼口. 4444-151910111215id15IS17-11?20212223242526:-23_233031 I I I I I I J I I I I也际，'史 l*lL-rriTi-ft Ixnl .If) T ui ：3）.由题可得：该问题有3个约束条件第一个为 10*X1+40 大 X2+20*X3+10*X4W205000表示如下图:第二个约束条件为:X1*25+20*X2+40 大 X3+25*X4W215000表示如下图:日 l*lLCFRX£ft Ixnl .咐 riL-irisort oflLD：«第三个约束条件35 大 X1+40 大 X2+15 大 X3+25*X4W262500表示如下图Io V±E；KE>£Vft ElCl - Bo<lk 1®l. ：rt<l)琪Sfl归II感1/ 插人叫 粘丈球 rflQ) SS-ii知, 郭册四-_ S X.d j，, | 仍.a、1 、虬 e，H一_;-B I | £ £ S ,-?_ ；?|._ t ：H* ' A thBpEF,HIJLVIT1未"量刀 ；34芸_丘烈B7目"逾g*AL 咀9.1判卑条忤11mLUEL125乩®13=3EA24-4L3L5+A2S*A! |M1516. .的20212223:N25262723:'3031V14 4卜 h ULctiiX Sltt2/ Sluwtfl /<L> 1点昌中J >B4*>X由广|Q fllLsriBAfi IxemI口 福S fllcrssofL 0.国:昏V八：ID 414)、设置属性，各未知量如下图勃二件或 琪Sfl归II感1/ *<v 帆。rflQ) SJE'iJ知,郭册四安王妻赣建1甘歆 -s x业 I 4 。 - 3 ： I I 一，。T“M 1 * 项 I，二- h -圈F1 倏 x由< 丁曰 9rS inittfflGiR n如.零| ?IjVf LD：«/ 口1云r量Z丁1S4霍SE-xd&?i.您官tf；?LUL 1 1910厂 j.E： .+11*乩®12135乩况!151S17-1192Q2122232425我:-23g30A331电j丸件害！辑辑船 幽切 扯人皿 枯式,仲 uiqy 野矣Qj盲口更j郭助皿L1 一二 vJJAJa =0.叶嗯+L GH料U M4+熊ifiBBS* 元居 1）：C <icroccft Excel - Bewk理划承的泰我帽子：大恒）。寮NH就 Oittft® 厂惶如重议如II帮助四|I W汗皆 X *次U SB merlin o. 部 y圄：肝云瓦上枷|vH5)点击“Solve按钮得到答案五、实验结果 根据Excel图表线性规划所得结果可知:X1=1500X2=3468.75X3=2000X4=1125目标函数最优解Z max= 8825实验二流水生产线系统仿真实验一、实验目的和原理实验目的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实验原理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（produce ）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。二、实验步骤第一阶段1定义模型元素名称类型数量WeightMachine1C1Conveyor1WedgetPart12:机器详细设计(Machine detail information ):双击Machine001图标，输入以下信息:名字name : Wei gh 加工时间cycle time: 5类型 type: fixed零件称动一个位置所需时间index time： 0.5输送链长度 length in parts： 10点击OK确认.3建立元素之间的逻辑规则：(1) 机器规(Machine detail rule information ):点击选中Weigh图标，然后单击element工具栏中的visual input rule，出现 input rule for weigh 对话框；在规则文本框中输入“PULL Wedget out of WORLD ”，定义了机器Weigh加工 完成一个Wedget之后，从本系统模型的外部WORLD处拉进一个Widget进行加 工。单击OK键确认。然后单击v isual output rule ;点击C1图标，点击OK键确认.(2) 输送链规则(Conveyor detail rule information ):点击输送带C1的图标，选中C1 ；单击element工具栏中的visual output rule图标；点击output rule for C1对话框中的SHIP按钮，为输送链C1创建输出规则PUSHSHIP点击菜单条中的OK按钮确认.第二阶段1 定义元素加入Wash Produce Inspect C2 C3具体定义如下名称类型数量wedgetpart1weighmachine1washmachine1producemachine1inspectmachine1C1conveyor1C2conveyor1C31盘M11T1ESE导上阶段国箱生=E9lL"QS “的g M通】 :UKlt 2 i "T . 口虬皇EL QIconveyorte >戚.iAh.JI-CINWsr! V -L U *-LI:TI s 诅v«vuc1TH-Tmrllm5rLiH gOB££B£BDI机 9口 口 6BB 口口口wedget vvght Owashc2c3O f D f olnspect Output本阶段需要添加的机器为清洗（wash ）、加工（produce ）、检测（inspect ）, 添加的输送带为C2、C3，同时添加了一个逻辑元素一一变量output，用于动 态显示模型中加工完成的小零件的数量。（1）变量细节设计（Variable detail ）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。可以通过设计Inspect机器的detail来实现，具体步骤如下：选中Inspect机器，双击其图标；点击细节对话框中actions on finish按钮；在规则编辑框中输入语句：output=output+1 ；点击OK确认（2）规则（Rules）设定：点击C1图标选中；点击visual output rule 按钮；在编辑栏中删除ship项，然后点击Wash机器；点击OK确认(3) 设定新建机器的规则.1： Wash :利用visual output rule按钮创建规则：push C2 ；2:PRODUCE：利用visual input rule按钮创建规则：pull C2 ；利用visual output rule按钮创建规则：push C3 ；3： INSPECT :利用visual input rule按钮创建规则：pull C3 ；利用visual output rule 按钮创建规则：push ship如果有必要可重新安排元素在屏幕中的位置。运行模型200分钟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第二 阶段模型的基础上，向模型中添加劳动者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widgetpart1weighmachine1washmachine1producemachine1inspectmachine1C1conveyor1C2conveyor1C3conveyor1Operatorlabor1添加和设计labor型元素从designer elements窗口中找到labor元素将其加入模型；加工机器调整设置(Machine Produce Setup detail )双击Produce图标得到对话框；从对话框中选择setup页框；点击add/remove按钮进行调整的详细信息设置，本实验添加setupDescription : Setup Number 1 ；点击OK确认，返回setup页框；设置 setup Number 1 如下：调整模式setup mode :no.of operations ；调整间隔次数No.of :5 ；调整时间setup time : 12。0 ；labor设定过程为：选择labor rule按钮，在编辑框中输入规则。默认值为NONE，输入“operator 即可，点击OK确认。经过以上设置Produce Machine每5个循环操作就需要调整一次，也就是说，在5widgets加 工完成以后operator需要花12mins来调整机器，以便机器能够正常运行下去.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（600 0,1）;每当机 器抛锚时，都需要人员对它进行维修，维修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：在本阶段示例中，为了设定模型的随机性特征,在第三阶段模型的基础上，进行produce机器故障细节的设计，步骤如下：双击Produce机器图标，选择Breakdown页框；点击add/remove按钮，用add项添加故障项目，缺省值breakdownnumber 1 ；将breakdown mode 改变成busy time ；点击labor rule按钮输入需要的规则；删除默认值输入operator ；点击edit labor rule对话框中的OK键确认；将鼠标移到breakdown interval 窗口的time between failures 字 段，现在可以使用assistant工具栏，点击view/toolbars菜单将其激活，然后 点击 assistant .点击assistant工具栏中的distributions按钮；选择NEGEXP分布，点击prompt按钮输入如下参数：Mean=60,PRN stream=1点击OK确认点击 repair time点击assistant工具栏中的distributions按钮点击Lognorml分布，然后点击prompt输入以下参数：Mean=10,Standard Deviation=2，PRN stream=2点击OK确认关闭对话框以上操作意味着为Produce机器设定了如下抛锚细节:time between breakdowns以60为均值，1为伪随机流的负指数分布；repair time为以10为均值，2为标准差，2为伪随机流的对数正态分布。第五阶段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）添加设计新元素：双击C2图标显示C2明细对话框，输入数量quantity : 2 ；点击OK确认；双击Produce图标，显示明细对话框输入数量quantity : 2 ；点击OK确认；系统的输入输出关系设定为Produce（1）仅仅向C2（1）"拉”零件来加工,Produce（2）仅仅向C2（2）"拉”零件来加工。给每台Produce机器与相对 应的输送链C2设定输入输出规则，需要使用到系统变量N .（2）系统变量N双击Produce机器图标显示general detail对话框；点击对话框中的From按钮，弹出机器的输入规则编辑框如图所示;输入规则“PULL from C2 （N） at Front ”；点击OK确认。（3）WASH机器上零件清洗完毕之后，将输出到C2两条链上队列较短的输送链 上。规则设计操作如下：双击WASH显示general细节对话框；点击output窗口的To按钮；删除窗口顶部的默认规则，输入:Least PARTS C1（1），C2（2）；点击OK键确认；点击OK确认以上操作运行模型1000分钟第六阶段在本阶段，将把Produce机器的维修时间均值修改为20和30分钟，分析流水线 产量和劳动者labor的工作时间状况。（1）Produce细节设计1：双击Produce图标显示明细对话框；选择Breakdown页框，将Repair time的均值由原来的10增加到20，如下:LOGNORML （20， 2， 2）2：双击Produce图标显示明细对话框；选择Breakdown页框，将Repair time的均值由原来的20增加到30，如下: LOGNORML（30，2,2）三、实验数据及处理第一阶段模型运行200分钟-直医|rbt®*fw 5'inpiio !>*« he B 5W H Timi1 lrr>< t. HBhaaTb-b hhIiku . LTlarrn.)4hrir Wi?玷> M为Il MLMF bl4-.H- M J.ME,riiiflFK*r点叶le由EUVTiflfefr»TLi>4 kb F |jx井；占5 广 c&ij-i-Lta f E说明机器加工完成了 40个零件第二阶段运行模型200分钟prciress uaaEJLi!f,PilH«E"F< ri««,Xlurh 1h- m” *ai jh1 侦Ffcal Lahar. in» IrMlirl HAl|ft-!irCll4l!Htk> SFif #« IFF EIl HWrfife.18葬l> H : *M H4伊4 ” 顷 ，met_ kB. Kk. K> h 3K Kr1. ( 'I. K-：«0 M o.-ak H h M卜H” K二 w二二1J1U5心r点叶le由ELWTflfe#C!fLi>4 kbF |jx斗；血5EMiiy"A* 彳帝 h H«nK£ f 照J 叮iiwrt.it A: F .HfirfS ±. Z?陲京、J * R:IB流水线的“瓶颈”在inspect这一环节上第三阶段运行模型1000分钟iLIi-slH '!* SliA. 1*4ln：bi-iB Jilalifl:Ch lb Jkslfl liker :FlUf'Xill.K Phti： 占 ki Fhh n-<i ES屯il * HU，流水线的新的“瓶颈”在produce这一环节上第四阶段模型运行1000分钟Hi nr：,£!«冲tFi UUb*ji i /E9nhi-« rrcls Tb“ Lahvi，En1 A in LbBvii&.i i-K ffldF h LIi H B«lItalgblI SIrm>3 K-I.MLI. Ha ?L IIP 41c日D KLITWk1. -1311 -iia k-1 M3L LFq rpL 3? 41Q RtQ K-1 IhFi->3*：3!'llJIB. Iq h &1 «R. K!q rp顷 41SI MD ?14 JI41 碧E-1 MR. K!Q HPJL4I 41HI Ma k-IIJIm* i士 4i4i hQ *占aHJIo ad K>itaF 共商 h 典产 t雨皿；I话砌褊 留±?讣*1 CiflSf*.与上一阶段对比结果：劳动者变的繁忙了，由46.35%变成47。30%, C2的效率 降低，排队等待时间变长。第五阶段模型运行1000分钟与上一阶段比，系统的整体效率没有什么变化，系统输出相等，是由于C2(1)被C2 (2)取 代，Produce (1)被Produce(2)取代，不工作了.第六阶段Produce机器的维修时间均值修改为20,运行1000分钟VffifTBr UUEUQL iHf H*E irf ,长 Jbd.ih Tijm-> p.Fl I«3luaLad,Hr 'JJI !EhHir£11 51=1 Rn. ia4 EH M!.li*34-. EEl. 1 1gll-M.M IL Rm4 H K!IIa k-D. MMSi «=1 EIk T4 1. KI3131+.-RIn. i jd3+3. 133+. ElS.-HIL K!a133a rv4 FliHf WKiRil *>(C Lbsm3广Produce 芦噩sBe耳画Mae洋* 3F 冲4r500PS I hl- -L-ir JUJCiEUGE lif 5 kf lb J2说h T*PiCkik S.LKnLMm，ir"“L ,* infc HrlrP1 G J«JufKEilil -半 Jinufi-.< 553r r分析产出量变少，但是变化不大，操作者繁忙率增加，系统的整体效率下降。其 原因是由于Produce机器的维修时间均值增大，而导致整个系统效率降低。因此， 在生产作业时应尽量降低机器的维修时间。四、思考题1. 生产线的主要特点是什么？答：需要的操作者减少，生产率得到一定的提高，生产量越大，生产成本就越低, 工作现场整体规划，整条生产线上的员工需团结一致，否则，某些前些工序有可 能影响后续工序。适合批量和大批量生产。2. 流水线是否有缺点，为什么？答：1：不够灵活，不能及时适应市场对产品产量和品种变化的要求，不利于提高生 产技术水平。2：出现问题时不能很快的确定问题的发生点在哪里。3：存在等待浪费。4：批量生产或大批量生产，操作者工作单调乏味，导致人员积极性不高，若是 小批量，多品种生产，生产效率相对不高.5： 一道工序出错，后续工序没有发现，那么所有工序都得返工.五、参考文献1、生产与运作管理，张群主编，机械工业出版社，2004年5月第1版2、Witness X业物流仿真平台基础教程，北京威特尼斯科技中心3、现代物流设施与规划，方庆馆 王转 主编，机械工业出版社,2004年9月第1 版