基于Anylogic的車間布局優化問題研究

廖 帥，何邦貴

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基于Anylogic的車間布局優化問題研究

廖 帥，何邦貴*

（昆明理工大學 機電工程學院，云南 昆明 650504）

為提高自身競爭力，制造企業需要降低自身制造成本，優化車間布局能夠減少不必要的物流搬運成本。本文對某制造企業的基本情況進行了分析，在Anylogic軟件上再現某制造企業的生產物流系統，根據車間布局存在的問題在Anylogic上調整模型，并進行實驗數據分析，對優化前后的方案進行評價，評價結果表明優化后的布置方案更具合理性。

布局優化；Anylogic；生產物流

0 引言

車間布局是一個很復雜的問題，它不僅要考慮車間內場地的利用率，還要考慮物料運輸、生產工藝、設備安置等問題。對于廠房布局的優化用數學建模的方法很難考慮周全[1]。數學建模方法是將現實中的問題簡化和抽象處理，但是往往會忽略一些因素，尤其是現實生產中的一些不確定因素[1]。較之數學建模，通過Anylogic軟件來對車間布局進行優化更便捷和全面，Anylogic軟件可以全面的模擬出車間布局，它能把組成復雜系統的各要素動態的結合起來，再現現實中的生產活動，更加有利于找出問題進行布局優化[2-3]。

1 車間布局概述

車間布局是指以給定的最優指標為目的，如物流搬運距離最小，空間利用率最大等。遵循一定的規則，如車間面積一定，產品工藝流程給定等，在指定的車間中對設備進行合理的布局[4]。

布局問題是一個典型的優化問題，優化目標的選取至關重要。整個布局設計過程都要遵循優化目標進行，并且最終方案的評價也要以優化目標為主要的評價指標。一般有以下幾類目標：

（1）最小物流費用原則

在確定廠房布局設計的優化目標時，建立高生產效率、低物流成本的生產系統是最重要的原則之一。同時通過對以往文獻的研究可以知道這也是對最終布局設計方案進行評價的主要標準[5-6]。

（2）空間利用率最大原則

在對現有車間進行布局改善時，應盡可能的通過對設備的合理布局來減少車間空間的浪費，提高其利用率；在建設新車間時，則應該在滿足設備擺放的前提下，盡可能減小車間的面積以提高其空間利用率[7]。

（3）設備利用率和負載平衡的折衷

在進行車間布局設計時，應盡可能均衡對設備的利用，充分發揮它們的性能。上文所列的所有布局目標在布局設計中一般不會被全部考慮，否則整個布局設計將會變得復雜甚至不可行[8]。

2 車間布局系統的仿真分析與優化

2.1 Anylogic軟件簡介

Anylogic是一款通用仿真建模工具，主要用于離散時間、連續、混合等系統的仿真建模。Anylogic可以明確系統各要素的動態關系，再現現實中實物之間的關聯變化[9-10]。相較于其他建模工具有如下優點：

（1）運用Java語言，具象化，擴展性強，建模快速；

（2）建模的方法很多，針對獨有問題可以馬上調整，可以捕捉更多現象；

（3）模板環境中有有優秀分析組和最優化工具；

湖泊水資源保護涉及水利、環保、農業（漁業）、林業、交通運輸、旅游等部門，以前，一些部門只爭“管理”權限，不盡保護職責，遇事推諉，相互牽制。針對這些問題，新出臺的《湖北省湖泊保護條例》第25條規定“實行最嚴格的湖泊水資源保護制度”，第7條第2款規定“縣級以上人民政府水行政主管部門應當明確相應的管理機構負責湖泊的日常保護工作”，根據這一規定，省、市水利部門報請同級編制部門批復成立了湖北省湖泊局、武漢市湖泊管理局、鄂州市湖泊局、神農架林區大九湖國家濕地保護管理局，理順了湖泊水資源保護管理體制。此外，荊州、孝感、黃岡、潛江等市正在籌劃組建湖泊局，咸寧市水務局成立了湖泊科，荊門市擬成立湖泊水庫科。

（4）Anylogic以活動對象為主要方圖，可以向下填裝其他對象[11]。

2.2 仿真模型的建立

某制造企業的車間布局仿真模型如圖1所示。

圖1 車間布局仿真模型圖

2.3 仿真結果分析及優化

運行模型，得出分析結果如圖2所示。

數據分析：

（1）有數據報告可以明顯看出焊接的法蘭在制品庫存很大，在制品庫存成本很高。

（2）物流效率很低。

針對焊接的法蘭在制品庫存過大，我們可以調節service的延遲效果和conveyor的速度，調節后運行模型[12-14]，得到模型報告如圖3所示。

從以上報告可以看出：

（1）焊接的法蘭在制品庫存幾乎降到最低。

（2）物流速度提高了，提高了產量。

（3）優化后的廠房布局比優化前更優。

基于anylogic對某制造企業車間布局優化提出的措施：

（1）增加本體焊接的工人，縮短本體焊接周期。

（2）簡化物流路線，減少停滯時間。

圖2 仿真結果圖

圖3 優化后仿真結果圖

3 結論

雖然國內外研究的文獻很多，但是很少有在集具體的軟件系統上實現例子。本文研究旨在按照Anylogic軟仿真模型解決空間利用率問題讓制造企業降低自身制造成本，也可以全面的模擬出車間布局，它能把組成復雜系統的各要素動態的結合起來，然后在現實中的生產活動，更加有利于找出問題進行布局優化。

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Study on Optimization of Workshop Layout Based on Anylogic

LIAO Shuai, HE Bang-gui*

(Kunming University of Science and Technology Kunming University of Science and Technology, Yunnan Kunming 650504)

In order to improve their competitiveness, manufacturing enterprises need to reduce their own manu-facturing costs, optimize the layout of the workshop can reduce unnecessary logistics handling costs. This paper analyzes the basic situation of a manufacturing enterprise, reproduces the production logistics system of a manufacturing enterprise on the Anylogic software, adjusts the model according to the problems existing in the layout of the workshop, and carries out the analysis of the experimental data, evaluates the optimized plan before and after the optimization. The evaluation results show that the optimized layout scheme is more important. It is reasonable.

Layout optimization; Anylogic; Production logistics

TP391.9

A

10.3969/j.issn.1003-6970.2018.12.037

廖帥(1996-)，男，昆明理工大學碩士研究生，主要從事輕工技術與工程研究。

何邦貴(1964-)，男，昆明理工大學教授，主要從事機械工程與包裝工程研究

廖帥，何邦貴. 基于Anylogic的車間布局優化問題研究[J]. 軟件，2018，39（12）：162-165