第6章 Arena仿真建模方法及应用16

T ru e
R e w o r k Pr o c e s s
F a ile d R e wo r k In s p e c tio n
0
T ru e
R e co r d S c r a p p e d P a rts
Sc r a p p e d
0
Fals e
0
0 0
Fa ls e
R e co r d S a lv a g e d P a rts
S e l e c t e d R e s u l ts f r o m M o d e l 1 a n d M o d e l 2 R e s u lt M odel 1 M odel 2 A v e r a g e W a itin g T im e in Q u e u e P re p A 1 4 .6 2 1 9 .2 0 P re p B 2 9 .9 0 5 1 .4 2 S e a le r 2 .5 2 7 .8 3 R e w o rk 4 5 6 .3 5 1 1 6 .2 5 A v e r a g e N u m b e r W a itin g in Q u e u e P re p A 3 .1 7 3 .8 9 P re p B 3 .5 0 6 .8 9 S e a le r 0 .8 6 2 .6 3 R e w o rk 1 2 .9 5 3 .6 3 A v e r a g e T im e in S y s te m S h i p p e d P a r ts 2 8 .7 6 4 7 .3 6 S a l v a g e d P a r ts 5 0 3 .8 5 2 0 3 .8 3 S c r a p p e d P a r ts 7 3 7 .1 9 2 1 1 .9 6 U tiliz a tio n o f R e s o u r c e P re p A 0 .9 0 3 8 0 .8 8 6 9 P re p B 0 .7 5 7 5 0 .8 0 11 S e a le r 0 .8 5 9 5 0 .8 4 2 5 R e w o rk 0 .9 4 9 5 0 .8 6 4 1 S c h e d u le d U tiliz a t io n of R e s o u rc e P re p A 0 .9 0 3 8 0 .8 8 6 9 P re p B 0 .7 5 7 5 0 .8 0 11 S e a le r 0 .8 5 9 5 0 .8 4 2 5 R e w o rk 0 .9 4 9 5 0 .8 5 6 7
10
6.2
电子部件装配与测试系统的改进
要解决的三个问题：
系统每天运行两班。在二次加工区第一班有一个操作员， 第二班有两个操作员。 封装区设备故障问题。封装加工设备周期地出现故障。两 次故障期间设备正常持续工作时间为均值120分钟的负指数 分布随机变量，每次故障修理时间为均值4分钟的负指数分 布随机变量。 生产管理者考虑购买专用支架，用于储存二次加工区等待 加工的部件。每个支架可放置10个部件。需要确定买多少 个支架？
Assign 2
5
6.1
电子部件封装和测试系统
6.1.2 Arena 流程图模型和模块参数定义 Process模块有四种可能的选项： • Delay选项将使实体经历一定的时间延迟。这个选择项 不需要资源。 • Seize Delay选项提供了等待和延迟，但没有释放资源供 下一个实体使用。需要以后的模块释放资源。 • Seize Delay Release选项提供了排队等待，占用机器或者 资源，释放资源一系列活动。 • Delay Release选项，假定实体先前已占用了资源，在此 产生延迟，最后释放资源 。
6
6.1
电子部件封装和测试系统
6.1.2 Arena 流程图模型和模块参数定义
Name Action Resources Resource Name Quantity Delay Type Units Expression
Rework Process Seize Delay Release
Rework 1 Expression Minutes Expo(45) Name Percent True Failed Rework Inspection 20
1订货费设每件订货费用为3采购费用为32它与订货次数有关而和订货数量无关则每月订货费为2库存费设每件每天的库存费为1包括库房租金保险费税金和维修费等忽略库存水平3缺货损失费设每件每天的缺货损失费为5包括缺货时发生的额外保险费和丧失顾客信誉所引起的费用等则公司要承担的641单一产品的库存系统问题描述64单品库存系统arena模型21642仿真模型model050464单品库存系统arena模型642仿真模型64单品库存系统arena模型variableselement22642仿真模型64单品库存系统arena模型expressionselement642仿真模型64单品库存系统arena模型attributeselementreplicateelement23642仿真模型64单品库存系统arena模型entitieselementdstatselementoutputelementarenafunctionovaluereturnslastmostrecentvalueitsargumentarenafunctiondavgreturnstimepersistentaverageitsargument642仿真模型64单品库存系统arena模型需求模型24642仿真模型64单品库存系统arena模型仿真结果642仿真模型64单品库存系统arena模型advancedprocessdemandarrivesizesampldemandinventorydecreaseleaveevaluateinventorygoods
True
Record 1
Dispos e 1
0
False
0
0 0
False
Rec ord 2
Dis pose 2
0
Rec ord 3
Dis pose 3
0
4
Create 1
0
Name Entity Type Value Units Entities Per Arrival
Part B Arrive Part B Random(Expo) 30 Minutes 4
Rework EXPO(45)
80% Salvaged and shipped
91%
Shipped
Figure Electronic Assembly and Test System
Weibull(β, α) β 比例（尺度）参数 α 形状参数
6.1
电子部件封装和测试系统
6.1.1 Arena 仿真建模思路 定义输入参数和分布的数据 将系统分为子系统，建立控制逻辑。 确定模型结构：结构建模，奠定了模型的逻辑基础。 • 什么是实体和资源？ • 实体如何进入和离开模型？ • 实体活动遵循什么路径，需要什么资源等等？ 更详细的分析系统的运行状况，选择Arena模块来实现需要 的功能。 仿真实体在系统中各环节的活动时间。
6.1
电子部件封装和测试系统
Process 1
6.1.2 Arena 流程图模型和模块参数定义
0
Process 2
0
Process 3
0
Nam Action Resources Resource Name Quantity Delay Type Units Expression
Sealer Process Seize Delay Release Sealer 1 Expression Minutes Sealer Time
6.2
电子部件装配与测试系统的改进
Scheduled Break End Time Line
6.2.1 资源状态与调度规则
Scheduled Break Start
Preempt
New break end at 1:15
Wait Ignore
12 noon Reduced Break Duration 1pm
6.2
电子部件装配与测试系统的改进
解决问题的方法：
•二次加工区资源调度（计划表），仿真运行全 过程可用资源能力自动变化。 •用“资源故障”仿真封装设备故障。 •用频率统计确定二次加工区所需支架数。
11
6.2
电子部件装配与测试系统的改进
6.2.1 资源状态与调度规则
资源状态，Arena将资源定义为以下四种状态：空闲，忙， 暂停（Inactive），故障。 资源调度法则 资源被实体占用情况下调度有如下选项： 忽略（Ignore）选项将会立即减少资源的容量，不管资 源是否分配到某个实体。 等待（ Wait ）选项在资源容量减少之前会首先等待实 体对资源的释放。 优先占用（ Preempt ）选项强行让控制实体释放资源， 系统使可用资源的数量开始减少。
Time Line
Time Line
The Ignore, Preempt, and Wait Options
12
6.2
电子部件装配与测试系统的改进
6.2.1 资源状态与调度规则
定义实际调度表 • 调度表数据模块 • 调度表图形编辑器 • 调度表数据模块对话框
6.2
电子部件装配与测试系统的改进
6.2.1 资源状态与调度规则
13
6.2
6.2.2 资源故障
电子部件装配与测试系统的改进
•资源调度表是用来仿真由于休息、转移等因素使得先前可利 用的资源发生改变的情况 •资源故障是用来仿真使得资源变为不可利用的随机事件。
Name Type Up Time Up Time Units Down Time Down Time Units
Sealer Failure Time Expo(120) Minutes Expo(4) Minutes
6.2
6.2.3 频率统计
电子部件装配与测试系统的改进
14
6.2
6.2.3 频率统计
电子部件装配与测试系统的改进
•基于状态的资源统计
6.2
电子部件装配与测试系统的改进
6.2.4 改进模型的仿真结果
第6章 Arena仿真建模方法及应用
第6章 生产系统仿真建模与输入分析
6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 电子部件封装和测试系统 电子部件装配与测试系统的改进 改进模型动画 单品库存系统Arena模型 输入分析器—模型参数和分布
1
Байду номын сангаас 6.1
电子部件封装和测试系统
电子部件的装配和测试系统的问题描述 到达的部件（Part）A和B是用来安装电子元件的浇铸好的金 属容器。Part A以平均5分钟的指数分布间隔时间进入系统； 首先运入Part A 预加工区域（Prep area），A容器装配电子 元件的衔接面被清理净化，其过程时间服从三角分布 TRIA(1,4,8)；然后A部件转送到装配区。A 预加工区域有一台 可用设备。 Part B与A的结构不同，每批到达四单元体，间隔时间服从均 值为30分钟的指数分布；在进入Part B 预加工区域（Prep area）前，每批量被分解为四个独立的单元，它们从这里开始 单独活动；清理净化操作过程时间服从TRIA(3,5,10)的分布， 然后也被转送到装配区。B预加工区域有一台可用设备。
S a lv a g e d
0
R e co r d S h ip p e d P a rts
S h ipp e d
0
8
6.1
6.1.3 仿真结果
电子部件封装和测试系统
6.1
6.1.3 仿真结果
电子部件封装和测试系统
9
6.1
6.1.3 仿真结果
电子部件封装和测试系统
6.1
6.1.3 仿真结果
电子部件封装和测试系统
0
S e a le r P r o c e s s
P a r t B A r r iv e
0
A s s ig n P a r t B S e a le r a n d A r r iv e T im e
0
Pr e p B Pr o c e s s
0
0
F a ile d S e ale r In s p e c tio n
6.1
电子部件封装和测试系统
6.1.2 Arena 流程图模型和模块参数定义
7
6.1
电子部件封装和测试系统
6.1
电子部件封装和测试系统
P a r t A A r r iv e
0
A s s ig n P a r t A S e a le r a n d A r r iv e T im e
Pr e p A Pr o c e s s
6.1
电子部件封装和测试系统
6.1.2 Arena 流程图模型和模块输入参数定义
Create 1 As sign 1 Proc es s 1
0 0
Create 2 As sign 2 Proc es s 3 Proc es s 5
0
0 0
0
Dec ide 1
True
Proc es s 6
0
Decide 2
Create 2
0
Assign 1
Name
Assign Part B Sealer and Arrive Time
Type Attribute Attribute Name Sealer Time New Value WEIB(2.5,5.3) Type Attribute Attribute Name Arrive Time New value TNOW
2
6.1
电子部件封装和测试系统
20% Scrapped
Part A Part A Prep TRIA(1,4,8) EXPO(5) Sealer Part A TRIA(1,3,4) Part B WEIB(2.5,5.3) Part B Part B Prep EXPO(30) TRIA(3,5,10) 9%
6.1
电子部件封装和测试系统
电子部件的装配线和测试系统的问题描述 在装配操作中，将电子元件插入容器并进行封装，封装加 工时间Part A为TRIA(1,3,4)分布，Part B为WEIB（2.5，5.3） 分布；封装后进行检测，91%的部件通过检查并直接转到运输 区域；9％的部件检测不合格，转送到重新加工区。封装加工 区有一台可用设备,服务A、B两种部件。 在重新加工区域，不合格部件被分解、修补、清理、集成 并再次检验。重新加工后约有80%能够修复并转到运输区域， 20％被破碎掉。重新加工的时间服从均值为45分钟的指数分 布且与该部件类型和最终结果(修复或舍弃)是相互独立的。 仿真的目的是分析系统的资源利用，部件排队长度，排队 时间，一次封装合格并送运输区域的部件、重新加工修复的 部件和被破碎部件的循环时间（系统总时间）等统计数据。
3
6.1
电子部件封装和测试系统
具体建模思路 • 两种不同的实体到达模型，每一种都有自己的时间分布， 要分别两个Create模块来产生到达的部件。 • 不同类型的部件的处理时间也不相同，使用两个assign模 块来定义其属性，分别赋予其封装处理时间。部件在封 装操作中，使用包含在封装时间属性里的时间变量。 • 两个准备区和封装操作使用各自的Process模块来仿真。 • 封装结束后，要对部件进行检查，结果部件将会根据一 定的概率去不同的地点。用Decide模块的两个选择支决 定部件的去向和活动路径。 • 使用Process 和Decide模块对重新加工区进行仿真。 • 用三个独立的Record和Dispose 模块组仿真部件离开系统 (运走, 返修后运走, 破碎)，并通过这些模块获得相应的 周期时间统计量。