基于witness的混合生产线平衡分析及优化
制革车间生产线的Witness仿真分析与优化
2020⁃12⁃31计算机应用,Journal of Computer Applications2020,40(S2):117-120ISSN 1001⁃9081CODEN JYIIDU http ://制革车间生产线的Witness 仿真分析与优化江代渝,周原令,胡晓兵*,但晔(四川大学机械工程学院,成都610065)(∗通信作者邮箱huxb@ )摘要:针对制革生产线“生皮-蓝皮”工艺生产过程中产生的生产线布局混乱、存在瓶颈工序、设备利用率较低和设备产能不足等问题,提出“基于Witness 仿真发现问题—遗传算法优化解决问题—Witness 仿真验证优化方案有效性”的新型闭环优化方法。
该方法运用Witness 仿真平台获得各个工序的生产效率,分析瓶颈工序和关键工序,利用生产线平衡率指标及遗传算法,对其设备布局以及设备资源等参数进行优化,最后采用Witness 仿真平台进行验证。
结果表明,优化后模型的制革产量增加54%,设备利用率和设备产能均有显著提高。
关键词:Witness 仿真平台;制革工艺;生产线平衡率;遗传算法;产线布局中图分类号:TP391.99文献标志码:ASimulation analysis and optimization of tannery production line by WitnessJIANG Daiyu ,ZHOU Yuanling ,HU Xiaobing *,DAN Ye(College of Mechanical Engineering ,Sichuan University ,Chengdu Sichuan 610065,China )Abstract:Aiming at the problems of chaotic layout of production line ,bottleneck process ,low equipment utilization rate and insufficient equipment capacity during the production process of the tanning production line “raw hide -blue skin ”process ,a new closed -loop optimization method was proposed :finding the problem based on Witness simulation ,solving the problem by genetic algorithm optimization ,verifying the optimization plan effectiveness by Witness simulation.The Witness simulation platform was used to obtain the production efficiency of each process ,the bottleneck process and key processes were analyzed ,the production line balance rate index and genetic algorithm were used to optimize its equipment layout and equipment resources and other parameters ,and finally the Witness simulation platform was used to verify the correctness of method.The results show that the tannery output of the optimized model increases by 54%,and the equipment utilization rate and equipment capacity are significantly improved.Key words:Witness simulation platform;tanning process;balance rate of production line;genetic algorithm;production line layout0引言近年来,随着国家制造强国计划的实施,企业信息化得到了极大普及。
供应链系统“牛鞭效应”WITNESS仿真建模与优化分析
一、 基于“牛鞭效应”的物流供应链系统优化设计针对一个特定的供应链进行分析,供应链中共有四个角色,制造商,分销商,批发商,零售商。
在此供应链中由于出货时间延迟、资讯不足等情况会产生由于消费者需求的小幅变动,而通过整个系统的加乘作用将产生很大的危机,即首先是大量缺货,整个系统订单都不断增加,库存逐渐枯竭,欠货也不断增加,随后好不容易达到订货单大批交货,但新收到订货数量却开始骤降的情况。
也就是我们所说的”牛鞭效应”。
1.1供应链结构供应链是由供应商,制造商,分销商,零售商,顾客等组成的一条以物流,信息流为内容的相互影响,相互作用的响应链条。
而各个物流单元之间用通讯和运输相联系。
当普通消费者向零售商提出自己的需求以后,零售商会通过供给相应数量的商品来满足顾客的需求,这样就会造成零售商库存水平的变化。
零售商根据这个变化,并结合自身的情况对未来市场进行预测,从而向批发商发出一定量的定货需求,同时,批发商也会根据自己的库存情况以及下游零售商的订单情况,对其上家分销商发出相应的订单,分销商也会根据自己的库存情况以及下游批发商的订单情况,对其上家制造商发出相应的订单。
所以,分销商的定货情况会直接影响制造商的生产安排和计划。
这就是整个供应链的过程,这个过程也简单地构成了的供应链,如图1.1所示图1.1供应链各成员示意图需要说明的是,各个环节的订单发出后到执行本订单,都会产生一定的时延,因为在流通企业接到订单以后,必然需要花费一段时间完成订单处理、生产组织以及运输作业等工作,而制造商虽然不需要向上游发出订单,但是也有一定的生产周期。
1.2供应链运作策略在本供应链中规定,生产商,分销商,批发商,零售商的起始库存分别为20,30,40,50箱,订货提前期为三个周期每个周期内有八个工作日,假定所有的商家在每个周期的第一个小时检查库存,如果库存量小于等于零那么则开始订货,订货的策略采用移动平均法,客户的要求采用随机函数。
并且上游企业要最大限度的满足下游企业的订货,如果本次订货没有满足,则要在下次的发货中补齐上次的欠货。
WITNESS基础教程(2024)
模型无法加载或运行出错
检查模型文件是否完整且未损坏,或尝试使用其他版本的WITNESS软件打开模 型。
2024/1/28
12
03
WITNESS软件界面与操 作
2024/1/28
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界面介绍
01
主窗口
显示模型的主要界面,包括模型视 图、属性视图和结果视图。
03
WITNESS社区提供了大量的学习资源和案例分享,
要善于利用这些资源提高自己的技能水平。
2024/1/28
36
THANKS
感谢观看
2024/1/28
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4
WITNESS软件功能
灵活的建模能力
WITNESS软件提供了丰富的建模元素 和工具,支持用户快速构建复杂系统的
仿真模型。
可视化界面与交互性
2024/1/28
WITNESS软件具有直观的可视化界 面和丰富的交互功能,使得用户能够
方便地操作和修改模型。
强大的数据分析功能
软件内置了多种数据分析工具,可以 对仿真结果进行深入挖掘和分析,帮 助用户更好地理解系统性能。
与其他软件的集成能力
WITNESS软件支持与多种CAD、 CAE等软件的集成,方便用户进行数 据交换和协同工作。
5
WITNESS软件应用领域
生产制造
在制造业中,WITNESS软件 可用于生产线规划、设备布 局、产能分析等方面的仿真 建模与优化。
物流运输
在物流领域,软件可应用于 仓库规划、配送路线优化、 运输效率提升等方面的仿真 研究。
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建模基本概念
01
02
工业工程在生产线优化中的应用
工业工程在生产线优化中的应用摘要:工业工程在生产线优化过程中的应用,可优化企业生产环境,降低生产成本投入,提升企业竞争优势。
基于此,企业在生产线优化过程中,应重点提升生产人员对相关技术的应用,按照实际生产标准优化配置生产流程,以规范的生产流程,提高生产线生产效率。
关键词:工业工程;生产线优化;应用1工业工程的概念针对工业工程来说,其随着时间的流逝慢慢演变成了集管理、人机工程与运筹学的一门综合性学科,其通常是借助于人员、材料等各种资源演变成与之相匹配的设计和服务工作,持续优化已有的工业加工技术,以此来促进工业生产水平的全面提升。
基于制造业快速发展的背景下,工业工程在相关领域中得到了普遍的认可与推崇。
2生产线优化的意义及改善方法2.1生产线优化的意义生产线的优化指的是将生产线中各个工序及生产工位中的生产内容加以调整,最大化的减小不同生产作业存在的时间间隔,最终达到不同工位平衡生产的目标。
对生产线进行优化,可改变企业的生产环境,促使不同的生产工位均衡作业,降低生产者的劳动强度,缩短物料等待时间以及在特殊生产步骤耗费的时间,提高生产线效率的同时,缩短产品的生产周期,对企业的经济具有至关重要的意义。
2.2生产线的改善方法不管是采取何种设备布局形式,生产线都需要坚持下列基本原则:第一,应当坚持控制人员数量;第二,方便操作;第三,方便员工信息传递;第四,质量需要得到保证;第五,可以进行标准作业;第六,需要保障安全。
具体改善方式:首先,平衡生产线。
所谓平衡生产线,就是需要对线上工位进行量化以及平均化,平均作业负荷,根据大量的资料显示,平衡的作业方式,对于提升产品质量以及工作效率都具有重要作用。
平衡生产线需要结合企业的实际发展情况,生产、技术各个部门实现良好沟通以及协商。
其次,优化工序。
在生产线工作的过程需要优化工序流程,其中,优化的主要的目的就是减少一些不必要的环节以及程序,从而节约生产时间,提升工作效率,缩小产品制造的周期。
基于witness的厂区物流系统仿真与分析
很 大 的相似性 。基于 Wi es 真 建模 主 要 步骤 为 : t s仿 n 首
先定 义构 成 系统 的基 本 单 元 模 块 , 仿 真 系 统 中的 一 即 些静 态实 体 , 如物 流 系 统 中 的 运 输设 备 、 存 设 备 、 缓 装 卸工 位 、 运设 备 、 存 区域 等 ; 后 对 通 过 模 块 的 动 搬 库 然 态实 体 ( 如车 辆 ) 行 进 的 路 线 进 行 定 义 , 物 流 系 统 所 在 中是 指物 流车 辆 的 流 向 、 卸 人 员 的移 动或 者 各 个 模 装
K e r s:h di g a d ta po tton; i y wo d n n n r ns ra i a l smulto o e ; pt ia in;w o k t to s c nf rto a in m d l o i z to m r s ai n o i u g a in
好 局面 。 因此 , 企业 管理 层 开始 考虑 扩 大 生产规模 , 初 步提 出新增 多条 生产 线 的方 案 。生产 线 的增 加 势必 带 来仓库 产成品数量 的增加 以及原 材料 需求 的增加 ; 另一 方面, 由于厂 区面积 以及库 存 容量 的限制 , 求 物流 系 要 统要把 当天的产品运 出厂 区 , 并且要 把所 有原 材料 准时 运到仓库 指定位置 。因此 , 给定数 量 的物流 车辆 能否 在
何配置相应 的资源才能使得 花费的时 间最 短。
2 厂 区物 流 系统 仿 真 建 模
为 了实 现 厂 区 内物 流 状 况 的预 先 模 拟 、 时再 现 实 和对 仿真过 程进 行实 时干 预 , 用 Wi es 真系 统对 应 t s仿 n
为此 , 文 以某 包 装 企业 厂 区 内的 物流 系统 为研 本 究对 象 , 利用 wtes 真工 具 建 立 了从 厂 门 口到 仓 库 i s仿 n
维特尼斯(Witness)智能仿真建模软件
维特尼斯(Witness)智能仿真建模软件目录:一、Witness 软件简介1、系统仿真技术2、Witness应用领域3、Witness主要功能4.使用Witness的收益二、Witness 提供的模块三、Witness应用案例举例1、Witness各种领域的应用实例1-1、Witness在“公共服务”领域的应用1-2、Witness在“生产制造”领域的应用1-3、Witness在“能源工业”领域的应用1-4、Witness在“航空航天”领域的应用1-5、Witness在“医药化工”领域的应用1-6、Witness在“国防科技”领域的应用1-7、Witness在“呼叫中心”领域的应用2、应用模型举例(图)2-1、工厂规划模型2-2、呼叫/访问中心模型2-3、制造维护模型2-4、订货/储运模型2-5、飞机备件供应模型2-6、库存模型2-7、港口模型2-8、供应链模型2-9、公交车站模型3、如何建立模型举例3-1、交通控制仿真案例3-2、机场仿真模型案例3-3、家电维修部人力资源配置仿真模型3-4、医院病床数与服务水平优化仿真模型3-5、混流生产系统建模与仿真模型3-6、钢材配送供应链模型4、典型项目应用实例4-1、社区的警力配备和犯罪的预防控制4-2、Witness帮助改进Heathrow机场4-3、在银行、保险、金融中的应用4-4、在金融部门的业务咨询3-5、在日本尼桑汽车中的仿真生产的改进4-6、Witness在零售业的应用4-7、在Exxon航运分配的改善4-8、“空中客车”大型客机设计四、Witness中国部分用户1、Witness中国部分用户2、Witness国外部分用户附:生产系统场景虚拟现实软件简介L维特尼斯(Witness)智能仿真软件简介一、Witness 软件简介Witness是由英国 lanner公司推出的功能强大的仿真软件系统。
它可以用于离散时间系统的仿真,同时又可以用于连续流体(如液压、化工、水力)系统的仿真。
Witness仿真系统基础教程
高级建模技术
子模型与模块化
使用子模型和模块化技术,提高模型的复用 性和可维护性。
并发处理
利用Witness的并发处理功能,提高仿真效 率。
复杂逻辑实现
运用高级编程技巧实现复杂的逻辑和控制流 程。
优化算法与应用
线性规划
使用线性规划方法解决资源分配问题,提高 系统效率。
构建实体
在Witness中创建代表实际物体的实体,如 机器、传送带、仓库等。
定义属性
为实体设置相关属性,如处理时间、容量、 故障率等。
连接实体
使用路径和连接器将实体连接起来,形成完 整的系统流程。
数据输入与参数设置
数据输入
通过Excel或其他数据文件导入数据,为模型提供运 行所需的基础数据。
参数设置
02 在菜单栏中选择“运行”->“开始”命令;
03
系统将开始运行仿真,并在输出窗口中显 示运行信息和提示;
04
运行完成后,可以在仿真区域中查看运行 结果和数据。
PART 03
建模与仿真过程
REPORTING
模型构建方法与步骤
确定系统边界
明确要研究的系统范围,包括系统的输入、 输出和主要组成部分。
度和忠诚度。
PART 05
总结与展望
REPORTING
学习成果回顾
掌握了Witness仿真系统的基础知识和操作方法,包括建模、仿真运行、 数据分析等。
了解了Witness仿真系统在各个领域的应用案例,如物流、制造、服务等。
通过实践练习,熟悉了Witness仿真系统的常用功能和工具,提高了解决 实际问题的能力。
基于SFC的生产物流优化
基于SFC的生产物流优化摘要:随着市场经济的快速发展,市场竞争日趋加剧。
如何更好地加快我国生产企业的发展步伐,增强企业的竞争实力,是生产企业所面临的严峻任务。
因此生产物流系统中所蕴藏的巨大潜力越来越引起人们的注意,在提高加工制造设备本身能力与效益的同时,挖掘物流的潜力,降低生产成本,优化企业组织机构和运作管理方式,追求生产系统整体效益的提高,己经成为现代化生产的重要内容。
本文建立在生产物流平衡原理的基础之上,应用车间作业控制的基本方法以及工业工程基本理论对某生产物流活动进行测定,应用仿真技术解决该公司生产物流效率低下,严重制约生产力的问题,提出改进方案,对于优化该企业的生产物流活动起到了非常重要的作用。
关键词:生产物流;车间作业控制;仿真optimizing the Logistics of StreamIine Based on SFC Abstract:With the improvement of the market economy, market competition become more and more aggravated, we should realize that the key to improve the comprehensive competitive capacity is to how to quicken the step of manufacture enterprise. so people have been paying more and more attention to the huge potentialities reserved in the logistics system. While the capacity and benefit of processing and productive equipments are being improved, it has become the important mater of production modernization to dig the potentialities of the logistics system, reduce the cost of production, optimize the organization and administration of the enterprise, and enhance the enterprise's total efficiency.Based on the balance theory of Production Logistics , This paper used not only the basic tools of the Shop floor control but also the basic methods of the Industrial Engineering to determine the Production Logistics of a enterprise . It did a great job in resolving problems of insufficient productivity in the interprise.And put forward an improved design at last.It is especially important for the improvement of the interprise.Key words: Production Logistics;Shop floor control;Simulation1 绪论1.1 选题背景及意义随着市场经济的快速发展,市场竞争日趋加剧。
基于Witness的飞轮生产线生产节拍平衡研究
JA Qu h n X AOYa G N u j 2 HO a g q 1 O X — i I i o g, I n, O G Y -i , U K n — u, iqn - eZ A
( hn qn nvr t o eh o g ,h n qn 0 0 0 C ia o g ig i s y f c nl yC o g ig 0 5 , hn ) C U e i T o 4
(H fi nvri f eh ooy A h i 3 0 9 C ia e iesyo c n lg , n u 2 0 0 , hn ) eU t T
+、 量一 十d L 十d / 十d ’d 十 十d t, i斤 十d 4 十4 1、 £ 、● q、§ 十 / 十 十 十 / 、 t e斤 + / 十 , 斤 十 q、 t 1、 1、 t 、 t ’d 、 t 、 £ 十4 1、 1、 , ● l
as rbe so k t eo fy h e p o u t nl eaesu i .ya a zn e r u t ns tso p e o l t t i a w e l rd i i r tde B l igt o c i t u f p m f a m f l c o n d n y hp d o a sr y h e po ut nl ea dm auigte rcs p r i metesm l i o e i cn t c- o e w e l rd ci n esr oeso ea n t , i ua o m d ls os u t nf l o i n n hp t gi h t n r
机 械 设 计 与 制 造
l2 2 文章 编 号 :0 13 9 (0 1 1— 12 0 10 — 9 7 2 1 )1 0 2 — 2
Witness生产物流系统仿真研究范例
Witness生产物流系统仿真研究范例作者:孟亮,彭瑜来源:《经济研究导刊》2011年第02期摘要:“基于Witness的生产物流系统仿真及优化”的研究范例的基本思路为:在对生产物流理论进行阐述的基础上,提出采用离散事件动态系统的建模工具Petri网建立动态模型,并转化为仿真模型,应用Witness对方案的实际运行效果进行分析、评价和改进。
关键词:Witness;生产物流系统;系统仿真;课程设计中图分类号:D642 文献标志码:A文章编号:1673-291X(2011)02-0261-02引言《系统仿真》是高等院校工业工程和物流管理专业的一门必修课程。
随着实践教学理念的深入发展,如何在学科教学体系中巧妙地设置课程设计和上机实验,使学生能够在实践中掌握仿真技术,实现社会调研、生产实习、课题研究与课堂教学环节的有效对接,成为教学研究领域的新兴课题。
本文以大学生科技创新基金项目的申请为例,给出“基于Witness的生产物流系统仿真及优化”研究的基本范式,供参考。
一、申请理由陈述介绍负责人及项目组成员的学科背景,对于拟申报课题的兴趣和知识储备,申请者学习成绩、获奖情况以及以往申请经历、在学术研究方面的潜质,指出申请者充分具备完成课题研究的条件。
例如,负责人目前就读于××专业,项目组成员来自××专业,对于物流工程及物流管理领域的学术研究具有浓厚兴趣,修读过《物流系统工程》、《物流系统模拟》等专业课程,具备扎实的理论基础。
申请者在各自系排名均位于前×位,基础素质测评成绩突出,在各级各类竞赛、奖学金、先进个人等评比中斩获颇丰,发展、综合素质测评成绩突出。
在信息搜集与整合方面具备专长,头脑敏捷、擅长逻辑推理,数据处理和论文写作经验丰富。
目前已在国内期刊上发表学术论文×篇,其中中文核心×篇,曾获得××年度××大学研究与创新奖学金以及创新奖励学分。
流水线生产系统WITNESS建模与仿真
运行仿真模型
启动仿真模型,观察生产线的 运行情况,并记录相关数据。
定义元素
在WITNESS软件中定义生产线 上的各种元素,包括实体、设 备、缓冲区等。
建立逻辑关系
定义元素之间的逻辑关系,如 物料流动的方向、设备之间的 加工顺序等。
分析仿真结果
对仿真结果进行分析,找出生 产线存系统中各个实体 的状态变化,如设备状态、在制 品状态等,有助于分析系统的动 态行为。
数据表
数据表可以详细列出仿真过程中 产生的各项数据,如生产数量、 设备利用率、在制品库存等,便 于进行定量分析。
仿真结果数据统计与分析
生产效率分析
通过统计仿真过程中的生产数量和时间,计算 生产效率,评估流水线生产系统的产能。
包括设备故障率、维修时间、 产品加工时间等实际生产数据。
建立仿真模型
利用WITNESS软件建立流水 线生产系统的仿真模型,包括 设备、缓冲区、物料流等元素
的定义和属性设置。
参数设置
根据实际数据和仿真目标,设 置仿真模型的运行参数,如仿
真时间、随机数种子等。
仿真运行与结果
运行仿真模型
启动WITNESS软件,加载仿真模型,按照设定的参数进行仿真运 行。
监控仿真过程
实时观察仿真运行过程中设备状态、物料流动等情况,确保仿真过 程的顺利进行。
结果输出与统计分析
在仿真结束后,导出仿真结果数据,利用统计分析方法对结果进行 处理和分析,得出相应的结论和建议。
05
WITNESS仿真结果分析
仿真结果可视化展示
甘特图
通过甘特图展示流水线生产系统 中各个工序的开始时间、结束时 间以及工序之间的衔接关系,直 观地反映生产流程。
均衡性
2024年度Witness流水线仿真系统
结合仿真目标和实际背景,对统 计分析和可视化展示的结果进行 解读,提出改进意ห้องสมุดไป่ตู้和建议。
2024/3/23
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05
系统应用案例展示
2024/3/23
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案例背景介绍
某汽车制造公司生产线优化
该公司面临生产效率低下、资源浪费严重等问题,希望通过引入Witness流水线仿真系统对生产线进 行全面优化。
仿真目标
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系统架构与组成
用户界面
提供友好的操作界面,包括菜单 、工具栏、属性窗口等。
仿真引擎
负责生产线的仿真计算,包括设 备状态、物料流动、生产时间等 。
数据管理
负责仿真数据的存储、读取和处 理,支持多种数据格式。
架构
Witness流水线仿真系统采用客 户端/服务器架构,客户端负责用 户界面和交互操作,服务器负责 数据处理和仿真计算。
通过Witness系统建模与仿真,分析生产线瓶颈,提高设备利用率,减少在制品库存,实现生产流程 的优化和效率提升。
2024/3/23
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Witness系统应用过程
2024/3/23
数据收集与处理
收集生产线历史数据,包括设备故障记录、生产节拍、在制品数量等 ,对数据进行清洗和处理,为仿真建模提供准确输入。
案例研究
通过具体案例,展示Witness流水线仿真系统在企业生 产实践中的应用,包括成功案例和失败案例分析。
结论与展望
总结Witness流水线仿真系统的优势与不足,并展望未 来的发展方向和应用前景。
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02
Witness流水线仿真系统 概述
2024/3/23
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系统定义与特点
协同工作
支持多人同时在线协作,提高团队协作效 率。
工作在通用汽车GA车间应用论文
工作研究在通用汽车GA车间的应用摘要:本设计综合运用了项目管理学中的网络计划技术与生产线产能平衡的相关技术手段对东岳汽车ga车间内饰1线生产系统进行初步改造,并应用witness系统仿真优化技术对改造后的生产系统进行模拟运行,通过对运行结果的统计分析,发现了影响生产线效率的瓶颈环节,设计的最后应用工作研究的基本方法对存在问题进行了分析与优化,并为重点控制的工位制作了标准化作业指导书,基于项目管理和仿真优化技术的工作研究极大丰富了基础工业工程研究的内涵,对推动现代工业工程在制造型企业的应用与发展具有重要意义。
abstract: the design regards the trim1 line of ga in sgm —dongyue as the research objection. firstly, it uses network analysis technology of project management to do a wbs decomposition for the trim1 line, obtaining a series of basic operating units, and then makes a network chart of them and analyzes the critical path and the key work of it. based on the above work and the theory of the line balancing, the design optimizes the production line bottlenecks bring about workstation design of the trim1 line.关键词:生产线平衡;witness仿真;标准化作业指导书;工作研究;项目管理key words: manufacturing line balancing;witnesssimulation;sop(standard operation procedure);work study;project management中图分类号:u46 文献标识码:a 文章编号:1006-4311(2012)30-0017-021 绪论1.1 选题背景汽车行业的竞争越来越激烈,各汽车公司之间针对市场占有率的竞争,已经由原来的价格竞争模式转化为品牌、服务、销售及供货期的竞争模式,众多的商家都在努力提高企业生产线产能及柔性,致力于缩短企业本身对市场变化的反应期,降低产品的制造周期,在付出最小成本的前提下拥有最高的生产效率。
基于IWD算法的多目标混合品种装配线平衡问题
基于IWD算法的多目标混合品种装配线平衡问题李明富;张玉彦;周后明【摘要】为简化混合装配平衡问题的求解,进而提高装配线的生产效率,在兼顾产品切换引起负荷波动的基础上,综合工作站数、工作负荷平衡和任务关联度三个优化目标,提出一种求解多目标混合品种装配线平衡问题的改进型IWD(intelligent water drop)算法.对IWD算法的节点转移规则进行改进,加入最大概率引导规则和随机搜索规则;采用Pareto占优的方式对解进行分层以获得前沿解集,并根据分层结果给每个粒子提供一个启发值,依据启发值实施全局更新,增加算法的全局搜索能力;通过测试各种标准问题,验证了改进型IWD算法比遗传算法的求解速度更快、效率更高.【期刊名称】《计算机集成制造系统》【年(卷),期】2016(022)004【总页数】9页(P965-973)【关键词】混合品种装配线;IWD算法;Pareto占优;任务关联度【作者】李明富;张玉彦;周后明【作者单位】湘潭大学机械工程学院,湖南湘潭411105;湘潭大学数学与计算科学学院科学工程计算与数值仿真湖南省重点实验室,湖南湘潭411105;湘潭大学机械工程学院,湖南湘潭411105;湘潭大学机械工程学院,湖南湘潭411105【正文语种】中文【中图分类】TP24;TP29;TP39近年来,混合品种装配线逐渐在汽车、电子、服装等制造业中得到广泛应用,而混合品种装配线平衡问题(Mixed-Model Assembly Line Balancing Problem, MMALBP)是企业在设计阶段需要解决的基本问题之一,其平衡的微小改进可带来经济上的显著收益[1]。
MMALBP包括三类问题:第Ⅰ类问题是给定生产节拍,优化工作站数;第Ⅱ类问题是给定工作站数,优化生产节拍;第Ⅲ类问题是最小化装配线的工作负荷平衡。
第Ⅰ类和第Ⅲ类问题需要在装配线建造前解决,解决方案直接关系到装配线的可行性及产品的制造成本,因此较好地解决这两类问题具有非常重要的理论意义和经济价值。
(JIT准时生产方式)JIT看板生产系统WITNESS仿真建模和优化实现
JIT看板生产系统WITNESS仿真建模和优化实现1.1 生产流程描述实例系统生产制造单一类型的产品——振动轮,其生产原材料为各种类型的钢板,通过机械加工,然后组装成一个空轮(没有安装轴承座、轴承和轴)。
组成振动轮的部件主要为5类,分别为外圈、内圈、加强筋、内隔板和封口板,以数字1,2,3,4,5表示;其生产过程包括12个主要加工单元,分别为剪板切割(WS1)、打坡口(WS2)、卷圆(WS3)、轮圈焊接(WS4)、找圆(WS5)、车断面(WS6)、数控切割(WS7)、调平(WS8)、油漆(WS9)、钻孔(WS10)、内轮焊接(分装工作站)和轮子焊接(总装工作站)。
其生产流程如图5.1所示。
物料流看板流WS:工作站图5.1 实例生产/库存系统生产流程图外圈原材料为特定型号的钢板,加工过程依次为两块外圈钢板通过卷板切割机切割成适合大小,通过坡口机将钢板两端结合处内外打出坡度,通过卷圆机将钢板卷成轮圈,经过轮圈焊接工段将轮圈接口处焊接起来,通过找圆机将轮圈找圆,然后进入轮子焊接工段,与内轮和封口板焊接成轮子。
内圈原材料也为特定型号的钢板,加工过程为每次三块钢板通过卷板切割机切割成适合大小的板材,然后打坡口、卷圆、焊接、找圆,同外圈加工过程一样。
在经过找圆工段之后,内轮圈再经过数控车床,进行端面对车,经过钻孔工段钻出工艺孔,到内轮焊接工段与加强筋和内隔板焊接成内轮。
加强筋、内隔板和封口板原材料也为特定型号的钢板,首先经过数控切割机切割成型,然后调平、油漆,内隔板和封口板需要经过钻口工段,钻制工艺孔,然后,内隔板到内轮焊接工段进行与内圈和加强筋的焊接,封口板到轮子焊接工段与内轮和外圈焊接成轮子。
1.2 基本生产单元的分解该生产/库存系统包括四条串行线,分别为:(1)外圈加工串行线:剪板切割、打坡口、卷圆、轮圈焊接、找圆;(2)内圈加工串行线:剪板切割、打坡口、卷圆、轮圈焊接、找圆、车端面、钻孔;(3)加强筋加工串行线:数控切割、调平、油漆;(4)内隔板、封口板加工串行线:数控切割、调平、油漆、钻孔。
基于witness的系统建模与仿真实验报告
基于witness的系统建模与仿真实验报告本文主要介绍了基于witness的系统建模与仿真实验报告。
首先,对witness进行了简单介绍,witness是一款用于模拟连续流程和离散事件仿真软件。
其次,介绍了系统建模的步骤,包括确定模拟对象、建立流程模型、构建事件模型、设置实验参数等。
最后,对一个实际案例进行了模拟仿真实验,展示了witness在系统建模与仿真方面的应用。
一、witness简介witness是一款全球领先的、面向工业制造领域的仿真软件,是英国Lanner公司开发的产品。
witness软件提供了连续流程仿真和离散事件仿真两种模拟方式,支持多种仿真方法和数学模型,可以为用户提供高质量的仿真分析服务。
witness的用户涵盖了各行各业,包括制造业、物流业、金融业、航空航天业等。
二、系统建模步骤1. 确定模拟对象在进行系统建模和仿真实验之前,需要确定所要模拟的对象,例如某个工厂的生产线、某个物流中心的物流过程等。
确定模拟对象后,需要收集足够的数据和信息,包括生产能力、生产工艺、规模等方面的数据,以及原材料、半成品、成品、设备等物资的数量、规格等详细信息。
2. 建立流程模型在witness软件中,可以通过图形化界面来建立流程模型。
首先需要定义流程中的各个部分,例如生产线的各个工位、物流中心的各个处理环节等。
然后需要建立这些部分之间的联系和依赖关系,例如生产线上的各个工位之间的输送关系、物流中心中不同处理环节之间的物流传递关系等。
3. 构建事件模型在witness软件中,事件模型是指各种随机或固定的事件,包括人员进出场、设备故障、运输工具到达、货物装卸等。
建立事件模型需要考虑到各种可能出现的情况,例如人员疲劳、设备老化、交通堵塞等,同时需要有合理的处理方式。
在witness软件中可以为各种事件赋予不同的概率分布,以便于模拟真实情况。
4. 设置实验参数在建立模型的基础上,需要设置一系列实验参数,包括模拟时间、模拟人数、随机数种子等。
2024版课件第06章Witness仿真系统
定义与发展历程定义Witness仿真系统是一种基于计算机技术的模拟软件,用于对现实世界中的复杂系统进行建模、分析和优化。
发展历程Witness仿真系统起源于20世纪80年代,随着计算机技术的进步和仿真理论的发展,逐渐在各个领域得到广泛应用。
应用领域及价值应用领域Witness仿真系统可应用于制造业、物流业、医疗卫生、城市规划、交通运输等多个领域。
价值通过Witness仿真系统,可以对复杂系统进行全面的分析和评估,帮助决策者制定科学合理的方案,提高系统运行效率和质量。
系统架构与组成系统架构Witness仿真系统采用模块化设计,包括建模模块、仿真模块、分析模块和优化模块等。
组成Witness仿真系统主要由用户界面、仿真引擎、数据库和模型库等部分组成。
其中,用户界面提供友好的操作环境,仿真引擎负责模型的运行和数据的处理,数据库用于存储仿真数据和结果,模型库则提供丰富的预设模型和案例供用户参考和使用。
01支持多种建模方式提供图形化建模、文本建模等多种方式,满足用户不同需求。
02丰富的模型库内置大量常用模型,方便用户快速构建仿真系统。
03高精度仿真算法采用先进的仿真算法,确保仿真结果的准确性和可靠性。
建模与仿真03提供多种数据分析工具,支持对仿真数据进行深入挖掘和分析。
强大的数据分析功能内置多种优化算法,可帮助用户找到系统性能瓶颈并进行优化。
优化算法集成支持对模型参数进行灵敏度分析,帮助用户理解参数变化对系统性能的影响。
灵敏度分析数据分析与优化丰富的可视化效果提供多种可视化展示方式,如2D/3D 图形、动画等,使仿真结果更加直观易懂。
交互式操作界面支持用户对仿真系统进行交互式操作,如调整参数、改变模型结构等。
实时数据更新在仿真过程中,支持实时更新数据和可视化效果,方便用户观察系统状态变化。
可视化展示与交互03020101提供丰富的API 接口,支持用户进行二次开发和自定义扩展。
开放的API 接口02支持多种编程语言接口,方便用户根据自身需求选择合适的开发语言。
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本科生课程论文(设计)题目:《基于witness的混合生产线平衡分析及优化》姓名: 金筱杰学院: 工学院专业: 物流工程班级: 物流04班学号: 31310424指导教师: 赵月霞职称:2013 年6 月16 日南京农业大学教务处制基于witness的混合生产线平衡分析及优化物流工程专业学生金筱杰指导教师赵月霞摘要:实现生产线平衡是企业实现产能最大化的重要手段,本文在witness环境下,对某一拥有混合生产线的生产车间进行仿真试验,深入分析了各类数据,找出了生产瓶颈所在。
然后,本文对生产瓶颈的存在的原因进行了分析,并在分析中偶然发现了混合生产线本身的奥秘。
最后,本文对症下药,提出了一种合理的改进方案,优化了生产,并对其他方案的无用性进行了论证。
关键词:生产线平衡;瓶颈;优化0引言与生活中的“木桶理论”相似,生产线也有自己的“生产线”平衡理论,即生产线的最大产能并不取决于其最快工位,而恰恰取决于其最慢工位。
因此“生产线平衡”理论要求生产线上的最慢工位尽可能地与最快工位接近,这样才能在投资一定的情况下实现产能最大化,并最终实现经济效益的最大化。
1 实例数据某一个制造车间有5台不同的机器,加工A、B和C三种产品。
每种产品都要完成5 道工序,而每道工序必须在指定的机器上按照事先规定好的工艺顺序进行。
某一客户订单要求提供1000个A、500个B、200个C。
领导要求在保持车间逐日连续工作的条件下,通过调整机器数量、改变投产顺序等合理措施使产量、品种、工时和负荷趋于平衡,来减少时间损失。
现有的产品投产顺序为10个A,5个B,2个C。
如果一项作业在特定时间到达车间,发现该组机器全都忙着,该作业就在该组机器处排入一个FIFO规则的队列,如果有前一天没有完成的任务第二天继续加工。
不同的产品在不同的机器上的加工时间不尽相同,具体的工艺路线如下表:2.基于witness的模型设计2.1元素定义表2.12.2元素显示仿真模型中各类元素可以在witness提供的layout window中进行可视化的设计,现显示如下图:2.3元素详细设计(1)对Part元素的详细设计(general设计)表2.3-1(2)对part元素的详细设计(route设计)表2.3-2(3)对buffer元素的详细设计表2.3-3(4)对machine元素的详细设计表2.3-43.模型运行并分析由于客户总共要求1000个A、500个B及200个C,所以仿真钟不需要人为设定时间,在生产线生产完上述所有产品后,仿真钟自动停止。
运行仿真模型,得到仿真时间,即现有状态下的该批产品所需的生产时间为8458.74min。
此时我们求得生产节拍=8458.74/1700=4.97573min/个(A、B、C不分类)。
对于5种机器的仿真报表如下即下表:表3-1分析报表,我们得到这样的信息:machine1、machine2、machine5的繁忙率均超过90%,其中尤以machine2的95.8%为甚;而machine3和machine4的繁忙率在70%至80%之间,较为合理。
这样,我们似乎得到了瓶颈就是machine2了,machine1和machine5貌似也忙过头了。
那么,是不是要加machine1、machine2和machine5的机器呢?或是要改变投料顺序呢?或是改变投料中的lot size呢?还是将inter arrival这个时间拉长呢?我们先不忙着调整,我们先来分析数据,看看到底为什么会出现这种情况,然后再对症下药。
我们观察表1,(表1)发现如果生产稳定,machine1生产一个A需要5分钟,生产一个B需要4分钟,生产一个C需要4分钟,那么根据物品A、B、C的数量比例作加权平均,得到machine1理论上处理一个物品(不论A、B、C)所用的平均时间为10554244.58817⨯+⨯+⨯=min。
同理,machine2生产一个产品的平均时间为10554254.70617⨯+⨯+⨯=;machine3生产一个产品的平均时间为10453233.58817⨯+⨯+⨯=;machine4生产一个产品的平均时间为1045424417⨯+⨯+⨯=;machine5生产一个产品的平均时间为10653214.52917⨯+⨯+⨯=。
则生产线平衡率约为4.588 4.706 3.5884 4.52990.994%4.7065++++=⨯。
由此,我们可以分析出,正是前面条件给出的数据,必然导致了machine2的繁忙率过高,成为系统瓶颈。
分析到这里,先不管我们采用什么样的措施来改进生产线平衡,我觉得我已经有点明白混合生产线的意义了。
对比各道工序生产所有产品的平均时间和表中给出的各道工序生产每种产品的各自时间,我们能够直接看到多产品混合加工的一个优势,即混合生产线本身有一个均衡的作用,在很多情况下其本省就能够提高生产线平衡,本例中就是这种情况:我们看到多产品混合生产时最长工时比最短工时只多了不到1.2min,几道生产工序的工时都在4min左右,较为均衡;而如果我们用这套生产线单独生产A或是C的话,比如生产A,最长工序比最短工序的时间多了2min,生产C,最长工序比最短工序时长更是多了4min,产能浪费很大;对于产品B,我们如果仔细计算一下的话也会发现,单独生产B的平衡率(4434390%45++++=⨯)略低于多产品混合生产的生产平衡率。
这样,本例中,混合生产线的平衡率显然均高于单一产品生产的平衡率。
而且笔者可以很有自信地认为,那些越是在各工序的工时形成互补的产品,越有必要进行混合生产。
4.模型改进4.1增加机器关于增加机器的方法,通过我们上述计算,已经没有必要一台一台地加了,因为无论是通过表1给出的数据还是表3-1得到的仿真数据,我们都能已经够了解到每个环节机器所消耗时间的比例。
非要一台一台地加的话,可以断定,得不到良好的效果,因为原来的生产线平衡率已经达到了90%,所以无论在哪个环节加一台机器,都相当于增加了一倍的产能,这破坏了原有的生产线结构,甚至会导致生产平衡率比原来更低。
我们不妨再次通过表1分析,将其中瓶颈machine2增加一台机器,这样,它生产一个产品的平均时间将会是原来的一半,即 2.038min 。
我们可以计算出生产线平衡率为4.588 2.038 3.5884 4.52981.704%4.5885++++=⨯。
果然,生产线平衡率低于原来。
我们在通过仿真来验证一下,在machine2中增加一台机器,得到运行时间为8052.6,机器运行报表为:即下表:表4.1-1仿真得出数据再次印证了上述说法,此时machine2只有50%左右的繁忙率,过于浪费产能,同时machine1和machine5繁忙率变得更高,成为瓶颈。
同时,从经济效益来分析,也是不划算的,多投入了一台机器,运行时间省了5%左右,假设每台设备价格相差不大,相当于多加了20%的投入,只换来了5%左右的效益。
所以,本文粗略地采用最小公倍数法,分别将4.588、4.706、3.588、4、4.529粗略地看成4.5、4.5、3.5、4、4.5。
根据这样的平均时间的粗略估计,直接投入9台machine1,9台machine2,7台machine3,8台machine4,9台machine5。
综上,对于这类面向订单的生产,笔者认为按照单个车间单独生产,往往效益不高,生产管理人员应当使多个车间合作,进行联合生产,会取得1+1>2的效果,当然,根据不同的订单会有不同的合作规模、不同的联合方式;如果是非面向订单的生产,比如公司通过调研发现当地的市场需求就是10:5:2,并且要求仓库中分别拥有10:5:2的存货,那这就是面向库存生产了,在这种情况下,管理人员更是应当直接将9台machine1,9台machine2,7台machine3,8台machine4,9台machine5放进一个车间,形成高效的工作中心。
4.2其他改进方法笔者通过本文第三部分的详细分析后已经了解到,初始模型之所以造成machine2的瓶颈,machine1和machine5的高繁忙率,完全是机器加工各产品的能力本身造成的,所以改变投料顺序、改变lot size、改变inter arrival,其实没有多大作用。
这里都简单地分析一下:(1)改变投料顺序。
改变投料顺序只可能在生产加工的开始和结束阶段略微有些影响,对于生产的高峰期,由于是循环投料,A、B、C的投料顺序和B、C、A的投料顺序以及C、A、B的投料顺序没有任何区别;A、C、B和C、B、A以及B、A、C的投料顺序又是另一种。
这样,排列组合得到的6种投料方式其实就2种。
但是这两种投料方式放在宏观的生产中,可以肯定地讲,也是没有什么区别的。
我们可以将B产品的first arrival改成2;将C产品的first arrival改成1;这样,就实现了A、C、B的投料顺序。
最后我们得到的仿真时间为8442.63min,几乎和A、B、C的投料顺序一样,这点很小的误差,我们也可以讲,在产品数量趋于无穷大的时候,将趋于0。
(2)改变lot size。
同样,10:5:2已经是最小份额了,如果要把lot size改成20:10:4或者放得更大,只会降低各类产品的混合程度,本文的第三阶段已经分析到,混合生产会提高各类产品的平衡率。
将lot size放大,比如20:10:4,其实和10:5:2没有多大区别,反而因为混合程度变低了而略微降低其生产平衡率。
(3)改变inter arrival。
由于本案例中,每1分钟就会有一批产品(A、B、C合计)到达,而且每批产品还不止一个(平均每批产品5.7个),而生产节拍(4.97573min)远大于这个数字,生产完一批(5.7个)产品更是需要大约5*5.7=28min。
所以,可以断定,一段时间以后,大量的产品堆积在buffer1里面(根据时间的比例,大约是所有产品的28/29)。
初始仿真结果的buffer报表也能印证这一点(1700个产品中最大有1643个产品堆积大buffer1中)。
所以,如果减小inter arrival,使物料来得更快,那也是没有丝毫意义的,因为生产线根本来不及处理;如果使物料来得更慢,当物料投放速度低于生产节拍,会让机器空闲,不但没有增加生产线平衡率,反而更加浪费产能。
综上,这些其他的改进措施都是盲目的,没有进行详细分析和逻辑推理的管理者才会采用这些措施。
本文基于对初始仿真结果的详细深入分析,力证了这些方法的无价值性。
如果一味通过多次仿真来分析,一次一次地改变参数,一次一次地试验,会造成时间的浪费和文章的冗余;放在实际生产中,如果不加以分析而盲目仿真,不仅浪费时间,更会增加管理费用。