基于Flexsim的物流系統仿真實驗器教學設計*

□ 邱晗光，周繼祥

(重慶工商大學 物流管理系，重慶 400000)

【Abstract】 In alogistics system stimulation of processing unit,a step-by-stepuser manual of Flexsim Experimenter was introduced in detail.The label function was used to control the number of workers that can be used in each experiment.The Experimenter wasapplied to test the configuration scheme of different operators.The collection methodof experimental data was also given.It maysupply a reference for students to user the Flexsim Experimenter tool.

【Key words】 logistics system simulation;Flexsim;experimenter;experimental data analysis

1 引言

隨著物流系統的結構越來越復雜、決策的環境不確定性日益增大，仿真技術在物流系統規劃與設計、物流系統運作策略優化、物流系統效率改進等方面發揮著日益重要的作用[1,2]。鑒于物流仿真在企業實踐中的應用效果和前景，物流系統仿真也就逐漸成為高等院校物流管理專業中重點培養的專業能力和技能[2-4]。

實驗及數據分析在物流系統仿真中具有重要作用。作為物流仿真最終結果的輸出步驟，實驗及數據分析構成了物流系統調研-建模-調試-運行分析的閉合環節。根據實驗及數據分析，對物流系統進行調整和優化，從而實現物流系統仿真的價值。

作為代表性三維仿真軟件之一，Flexsim提供功能完善的實驗器組件(Simulation Experiment Control)。實驗器組件可以自動調整仿真模型的運行參數，多場景批量化快速重復實驗，并提供了多樣化的統計數據查看工具。基于此，本文結合我校多年實驗教學實踐，基于使用的Flexsim仿真平臺，結合仿真案例討論Flexsim仿真實驗器的使用方法，以期為學生正確使用Flexsim進行物流系統建模仿真提供支持。

2 Flexsim實驗器教學概述

2.1 實驗目標

設計的實驗目標如下：

①熟悉Flexsim用于物流系統建模仿真的基本操作方法，包括固定資源庫對象的使用、任務執行類對象的使用、模型的搭建步驟、仿真運行及分析的方法；

②掌握標簽的使用方法；

③掌握實驗器的使用方法。

2.2 實驗內容

采用的仿真案例背景如下[5]：

①一個工作單元有5個工作站,每個工作站的處理時間服從lognormal2(0,10,0.5,1)分布；

②每個工作站都有一個緩沖區；

③使用操作員將臨時實體從工作站搬運到暫存區，工作站需要操作員進行加工；

④工作人員的數量為1到17個不等；

⑤使用Flexsim提供的實驗器組件(Simulation Experiment Control)，確定合適的操作人員數量。

3 實驗布局

首先使用Flexsim提供的固定資源庫(Fixed Resource)各種對象，包括發生器、儲存區、加工器、吸收器等，以及任務執行類各種對象，包括任務分配器和操作人員，搭建仿真案例的基礎模型，如圖1所示。整個制造單元呈現U形布局，原材料由左上部的發生器進入制造單元，依此經過5臺處理器加工，完成后從左下部的吸收器離開制造單元。在不同加工器前后都設置有緩存區，如圖1所示。

圖1實驗布局

4 實驗步驟

①進行物流流程及任務執行類對象連接，如下圖2所示。使用A連接，將固定資源類對象按照U形狀進行連接，定義物流的流向，順序地通過發生器、儲存區、加工器，最后進入吸收器；拖動17個操作人員進行模型視圖，使用A連接將任務分配器和操作人員連接；操作人員需要將加工品從存儲區搬運到加工器上，并且在加工器上完成加工操作；需要使用中心連接，將暫存區和加工器與任務分配器進行連接。

圖2 模型布局

②設置加工器的處理時間。雙擊打開處理器processor1的屬性對話框，在processtime對話框將處理器的加工時間設置為服從lognormal2(0,10,0.5,1)分布，如圖3所示。使用紅選方式，將processor1的屬性復制到其余4臺處理器。

圖3 處理時間參數

③設置任務分配器Dispatcher。考慮教學初期學生的掌握能力，采用“標簽+端口”比較簡單的操作方式實現任務的分配。a.新建一個標簽numWork，該標簽是指仿真實驗中可以使用的最多操作人員數量，如圖4所示；實驗器將通過調整該標簽的值，測試不同的操作人員配置方案。b.在Dispatcher選項卡Passto對話框中，定義臨時變量numWorkers獲取標簽numWork的值(如圖5中代碼第7行所示)，同時均勻隨機返回1到numWorkers之間的值(如圖5中代碼第9行所示)；該操作的目的在于，將待分配的任務均勻隨機的分配給參與模型操作人員。

圖4 設置參與操作的最多操作人員數量標簽numWork

圖 5任務分配規則設置

④設置仿真實驗器(Simulation Experiment Control)：a.添加1個變量Variables，并使用揀選工具從樹結構中選擇上一

圖6 實驗器設置

步中在任務分配器中已經建立好的標簽numWork節點。b.設置Number of Scenarios為17，該變量表示需要實驗的17個場景，并在對話框中分別填入1，2，3，依次到17，分別代表使用1個，2個，3個工作人員，直到所有17個操作人員都參與到加工中。設置如圖6所示。

⑤添加實驗器數據統計參數：在performance measure選項卡下新添加一個標準，在下拉菜單中選擇Statistic by individual object，其中Object Name改為“sink1”，Statistic改為Input，如下圖7所示。以上設置，將仿真時間內加工單元的總產出作為評價標準。

圖7 實驗器參數設置

⑥使用實驗控制器運行仿真模型。將模型的運行時間設置為3600，每一種情形運行5次。在實驗狀態的進度條從紅色變為綠色后，所有的實驗進行完畢，如圖8所示。

圖8 使用實驗器運行模型

圖9 結果統計

⑦運行結果查看。點擊Experiment下的View Results，獲得如下圖9的數據；可以得出當操作員數量為14個時，該模型幾乎達到飽和，增加操作員并不能獲得更大效益。

5 結論

Flexsim軟件無論是在高等院校物流管理本科專業教育中，還是在制造企業物流管理實踐中都得到了廣泛認可和應用。在Flexsim的眾多功能模塊中，任務執行器組件對于實驗觀察和數據分析具有重要作用。任務執行器組件能夠便捷且批量化地測試和觀察影響仿真模型的關鍵數據，從而有效改善物流系統仿真分析的效率。本文就物流仿真教學中使用實驗器的教學過程進行設計，討論一個加工單元的操作人員配置優化，使用實驗器進行批量化快速測試，以期對學生掌握Flexsim提供的實驗器工具提供參考。