Flexsim 軟件在物流系統仿真中的應用

周曉杰

(遼寧軌道交通職業學院,遼寧 沈陽 110023)

0 引言

物流系統仿真是把真實的物流系統用仿真模型進行模擬,然后在仿真模型上進行試驗,用仿真模型來代替真實的物流系統,從而研究該系統綜合性能的方法。仿真可以模擬實際物流系統的各種作業活動并進行記錄和度量,得到用戶最想要的系統性能數據。

一些物流系統在最初的設計方面缺乏前瞻性和規劃性,出于自身的不完善或運作流程的不合理,在物流環節資源配置、物流網絡節點的結構諸多方面,很難保證物流系統的合理性、可靠性和最優性。實際物流系統往往包含很多的隨機因素[1],如系統中到達的訂單、到達的運輸車輛和發生的運輸事件等基本都是隨機的。對于以上這些糅雜的隨機變量,想用相應的解析式來描述和求解基本是不可能實現的。仿真技術的出現很好地解決了物流系統中出現的這類問題,該技術可以減少開支,避免浪費,解決物流運行環節中出現的問題。

1 物流系統仿真的步驟

物流系統可分為連續系統和離散事件系統,而連續系統的仿真和離散事件系統的仿真是相似的,它們都包括確定仿真目標、信息數據收集、物流系統建模、選擇仿真算法、建立仿真模型、確認檢驗模型、運行仿真模型等。

1.1 確定仿真目標

同一個物流系統可以有多個仿真目標,所以需要確定最想要的是哪一個仿真目標。比如,針對同一個物流配送中心,可以分析很多種不同的問題,如管理調度問題、配送流程人員分配問題等。針對管理者關心的問題不同,雖然是建立的同一個系統模型,但設定的輸入和輸出變量都不相同,得出的目標結果也是不同的。

1.2 信息數據收集

信息數據收集的對象是基于仿真建模需要而必備的數據。仿真建模的過程是一個不斷循序漸進的過程,在建模的每個階段都需要收集相關的數據。而收集的物流系統數據的種類和數量與所仿真對象的復雜程度有關,復雜的系統相應的數據種類和數量往往是數以千計的。這些數據中還包括仿真模型中各類實體的屬性,這些屬性如訂單到達時間間隔及其分布規律、處理工作時間及其分布規律[2]。

1.3 物流系統建模

仿真系統模型由模型和模型參數兩部分組成。系統模型的形式可以是多樣的,有文字表述型、流程圖型、數學符號型。離散事件系統仿真模型最常用的是建立仿真系統的流程圖模型,常稱為流程模型。

1.4 選擇仿真算法

離散事件系統的模型往往不能用某種規范的形式寫出,通常采用流程圖或者網絡圖的形式定義實體在系統中的各種活動,采用何種方式建立起系統各類實體之間的整體邏輯聯系,是離散事件系統仿真系統中建模的重要內容。

1.5 建立仿真模型

建立系統模型僅僅是對系統的抽象化描述,是管理者對系統逐漸了解的必經過程,但是這些模型只能夠被人腦所接受和理解,不能在電腦上實踐運行,因此需要進一步建立電腦可運行的仿真模型。仿真模型其實就是將系統模型實現規范化和可執行化的過程[3]。

1.6 確認檢驗模型

這個環節是對建立的仿真模型進行驗證的步驟,保證使用仿真軟件所建立的系統模型能夠盡可能真實準確地反映目標系統模型。模型的驗證標準為檢驗所建立的物流仿真模型能否為可執行的模型。

2 物流系統仿真實例

按照規劃設計,某企業生產車間要加工生產4 種類型的產品,上述4 種類型的產品分別由4 臺特定的機床加工,在所有的產品加工完成后,都送到一個共有的檢測臺上進行質量檢測,質量合格的產品送到下一車間,質量不合格的產品則送回相應的機床設備進行再加工。

通過收集材料,系統數據如下:

產品到達:平均每3 s 到達一個產品,到達間隔時間服從指數分布;產品加工:平均加工時間10 s,加工時間服從指數分布;產品檢測:固定時間5 s;產品合格率:90%;暫存區容量:5 000;仿真時間:10 000 s。

2.1 構建模型布局并定義物流流程

根據仿真需要構建如圖1仿真模型,固定實體之間用A鍵連接,移動實體與固定實體的連接用S 鍵連接。在這個仿真模型中全部使用A 鍵連接。首先連接發生器1 到對應的暫存區1,然后連接暫存區1 到后面的4 個處理器,再連接4 個處理器到后面的暫存區2,連接暫存區2 到后面的處理器5,連接處理器5 到吸收器1 和傳送帶1,再連接傳送帶到暫存區1。

圖1 物流系統仿真模型

2.2 設置對象參數

根據實體的特性要求來設置不同實體的參數。

首先設置發生器1 的參數,打開發生器1 的屬性對話框窗口。在“發生器”選項卡中,設置到達時間間隔,選擇“exponential(0,3,1)”進行時間設置。另外設置實體類型和顏色為“duniform(1,4)”。處理器1 到處理器4 的設置相同,將加工時間設置為10 秒。處理器5 設置將處理器“加工時間”設置為5 秒,選擇“臨時實體流”選項卡,單擊“發送至端口”后的按鈕,再選擇“隨機端口”,在選項組中選擇按百分比設置。

2.3 運行仿真并優化

通過運行上述物流仿真模型并查看仿真結果,從結果看出產品檢驗設備即處理器5 始終處于高負荷運轉狀態,利用率非常高,但是處理時間受到限制,存在整個系統窩工現象,可以增加1 臺產品檢驗設備,分擔產品檢驗作業。優化后,第一個產品檢驗設備即處理器5 的利用率如圖2 所示。

圖2 優化后處理器5 的利用率

3 結語

本文以Flexsim 軟件在物流生產系統中的應用為例,構建了物流仿真模型,并以搜集仿真數據進行了仿真系統的運行模擬,然后分析了仿真系統中存在的問題并進行了優化,有利于整個生產流程的改進和提高。