某纺织企业生产系统仿真与改善

刘静雯　张琪　陈诗颖　白静茹　王海燕

【摘 要】本文针对某纺织企业部分产品供不应求、生产效率低下的现状，运用Enterprise Dynamics仿真软件进行建模仿真，分析该生产系统存在的问题。通过对该生产流程和车间布局的分析，制定相应的改善方案，最后通过仿真进行对比分析，验证了改善效果。

【关键词】布局；生产系统；ED仿真

【Abstract】This paper focuses on the utilization of the Enterprise Dynamics simulation software for modeling， simulation and analysis of the production system in a textile enterprise， to improve the production efficiency. Through simulation and analysis on the production process and layout， some improvement measures are put forward. Finally simulation is conducted to verify the improvement.

【Key words】Layout； Production system； Enterprise Dynamics simulation

1 企业情况调研

纺织服装行业是嘉兴市的传统支柱产业之一。本文以嘉兴市某纺织企业为研究对象，对该企业某种围巾面料布匹的生产过程进行了分析，针对该企业部分产品供不应求、生产效率低下的现状，思考改善方案，该企业情况调研如下。

该企业某围巾面料布匹的生产环节复杂，车间主要包含五个环节：工序1落丝倍捻工序、工序2蒸炉工序、工序3整经工序、工序4穿经工序、工序5织造工序。布局如图1所示，图中箭头代表工序流程。

各工序的具体说明如下：

1）在落丝倍捻工序中，有6台设备，每台设备每次可生产18个产品，每台设备的作业任务是相同的，每天工作时间约12小时。

2）在蒸炉工序中，共有2台蒸炉同时作业，每台蒸炉的作业任务相同。每次每台蒸炉中加入1000个工序1的半成品，每天工作时间约12小时。

3）在整经工序中，共有6台经车同时作业，每台经车的作业任务相同。每次每台经车需要工序2的半成品约500个，经加工后产出一个半成品，每天工作时间约12小时。

4）在穿经工序中，有8组工作人员同时进行手工作业，每组的作业任务相同，每天工作时间约12小时。

5）在织造工序中，有225台设备同时进行同样的作业，每天工作时间约12小时。

各工序单台设备的单次加工时间如表1所示，加工时间=设备工作时间+人工操作时间，时间单位为秒。其中人工操作包括上料、下料、运输等操作，其时间存在一定的随机性，表1加工时间为多次采集数据拟合结果。

2 原系统基于ED的仿真建模

由于实际车间情况比较复杂，我们在建模时作了若干假设，现进行以下说明：

①我们仅跟踪此生产线的一种主要产品的生产流程并对其数据进行监测，实际生产中此条生产线存在其他产品的加工，假设优先生产本产品。

②实际生产过程中还存在拆卸、冷却、运输时间，均计入相对应工序的加工时间中。其中，工序2加工的半成品数量较多，在搬运至工序3时消耗的时间往往较长，故我们把工序2到工序3之间的搬运过程也看为一个独立的工序，记为“搬运工序”、“工序T”。在搬运工序中，共有1辆推车，每次可运输工序2的半成品100个，往复多次搬运，单次往返时间服从uniform（400，440）（单位秒）。

③实际生产中工序5的设备的数量较多，在仿真时便于建模与观察，将这些设备等效成1台设备进行模拟，其中的效果是等同的。对工序1的批量生产设备也进行了同样的处理。

④实际生产中每道工序都存在设备故障现象，都有一定的修理时间，根据实际情况对工序1、工序2、工序3、工序5进行了关于修理时间的考虑。

建模时，用ED软件中的“Source”表示仿真入口，用“step1”表示第一道工序；“step2-1”、“step2-2”分别表示工序2的两台蒸炉；用“ServerT”表示搬运工序；用“step3”系列6个server表示工序3的设备；用“step4”系列8个server表示工序4的设备；用“step5”表示工序5等效后的设备；除此，用“Queue”作为工序之间的半成品暂存区，“Sink”表示出口。根据表1和各个工序的故障时间，对各个元件进行设置。按照生产流程的工艺，我们建立模型，如图2所示。

将运行周期定为500个小时，实验次数设置为30次，进行实验。实验结果如表2所示。

由于存在500个工序2的半成品产出1个工序3的产品的情况，我们首先对“Queue”系列元件的监测值根据投入-产出关系进行了换算。由实验结果可知，“Queue1”、“QueueT”堆积严重。“Step1”、“Step2”系列元件阻塞率相对较高。“Step3”系列元件的批量上料率相对较高，即常常处于500个工序2的半成品到来的等待状态。“Queue3”、“Queue4”几乎没有堆积现象，同时“Step4”系列元件、“Step5”空闲率较高，可见这两道工序的生产能力未被充分利用。

结合实际观察与分析，我们发现，工序1与工序2的生产车间紧密相连，工序1产生的半成品相当于从工序1的生产线上卸下直接装入工序2的蒸炉，这部分搬运时间很短。同理，工序3与工序4两道工序之间的运输时间也可以忽略。工序2产生的半成品数量较多、纯人力搬运且搬运使用的推车较小，在工序T的搬运过程需要往返多次才能满足工序3的单次生产使用，这其中的搬运时间过长，这导致了工序2处相对形成堆积（即“QueueT”处的平均队长值远大于“Queue1”处），工序3处却常常等待上料。

3 系统改善及仿真结果分析

通过仿真模型的建立以及实验结果的分析，最终制定改善方案：将工序1和工序2整体与原料仓库的车间交换位置。改善后的车间平面布局图和车间工序流程图，如图3。同时更换工序2到工序3的推车为叉车，既减少了两道工序之间的搬运距离，又加快了两道工序之间的搬运速度，还减轻工作人员的负担，使工序3的等待时间减少。在系统改善的过程中，只需改变原有模型中“ServerT”的参数设置，加工时间设置变为uniform（220，260）（单位秒），B值设置由100变为200（即由每次搬运100个变半成品为200个）。

对生产系统进行改善后，实验数据结果显示：“Queue1”、“QueueT”处堆积大幅减轻，工序1、工序2的阻塞率和忙碌率也都相应有所降低和提高。工序3的批量上料率明显降低，一部分转化为忙碌率投入生产，一部分转化为空闲率可进行其他工作。工序T的忙碌率也明显降低，这表明运输压力减轻，此人力可协调安排其他工作。工序4、工序5的忙碌率都有提升，由于机器更大限度的投入了生产，总产量也有了很大提高。除上述内容，其他各个生产工序的各种指标均处在正常范围之内。这说明这种改善方案是有效的。

4 总结

本文针对某纺织企业部分产品供不应求、生产效率低下的现状，结合工业工程方法理论、运用Enterprise Dynamics软件进行建模仿真，对该企业某种围巾面料布匹的生产流程以及车间布局进行了分析与改善，就实验结果进行比对分析，验证了改善效果。

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[责任编辑：杨玉洁]