Flexsim 软件在物流系统仿真中的应用

周晓杰

(辽宁轨道交通职业学院,辽宁 沈阳 110023)

0 引言

物流系统仿真是把真实的物流系统用仿真模型进行模拟,然后在仿真模型上进行试验,用仿真模型来代替真实的物流系统,从而研究该系统综合性能的方法。仿真可以模拟实际物流系统的各种作业活动并进行记录和度量,得到用户最想要的系统性能数据。

一些物流系统在最初的设计方面缺乏前瞻性和规划性,出于自身的不完善或运作流程的不合理,在物流环节资源配置、物流网络节点的结构诸多方面,很难保证物流系统的合理性、可靠性和最优性。实际物流系统往往包含很多的随机因素[1],如系统中到达的订单、到达的运输车辆和发生的运输事件等基本都是随机的。对于以上这些糅杂的随机变量,想用相应的解析式来描述和求解基本是不可能实现的。仿真技术的出现很好地解决了物流系统中出现的这类问题,该技术可以减少开支,避免浪费,解决物流运行环节中出现的问题。

1 物流系统仿真的步骤

物流系统可分为连续系统和离散事件系统,而连续系统的仿真和离散事件系统的仿真是相似的,它们都包括确定仿真目标、信息数据收集、物流系统建模、选择仿真算法、建立仿真模型、确认检验模型、运行仿真模型等。

1.1 确定仿真目标

同一个物流系统可以有多个仿真目标,所以需要确定最想要的是哪一个仿真目标。比如,针对同一个物流配送中心,可以分析很多种不同的问题,如管理调度问题、配送流程人员分配问题等。针对管理者关心的问题不同,虽然是建立的同一个系统模型,但设定的输入和输出变量都不相同,得出的目标结果也是不同的。

1.2 信息数据收集

信息数据收集的对象是基于仿真建模需要而必备的数据。仿真建模的过程是一个不断循序渐进的过程,在建模的每个阶段都需要收集相关的数据。而收集的物流系统数据的种类和数量与所仿真对象的复杂程度有关,复杂的系统相应的数据种类和数量往往是数以千计的。这些数据中还包括仿真模型中各类实体的属性,这些属性如订单到达时间间隔及其分布规律、处理工作时间及其分布规律[2]。

1.3 物流系统建模

仿真系统模型由模型和模型参数两部分组成。系统模型的形式可以是多样的,有文字表述型、流程图型、数学符号型。离散事件系统仿真模型最常用的是建立仿真系统的流程图模型,常称为流程模型。

1.4 选择仿真算法

离散事件系统的模型往往不能用某种规范的形式写出,通常采用流程图或者网络图的形式定义实体在系统中的各种活动,采用何种方式建立起系统各类实体之间的整体逻辑联系,是离散事件系统仿真系统中建模的重要内容。

1.5 建立仿真模型

建立系统模型仅仅是对系统的抽象化描述,是管理者对系统逐渐了解的必经过程,但是这些模型只能够被人脑所接受和理解,不能在电脑上实践运行,因此需要进一步建立电脑可运行的仿真模型。仿真模型其实就是将系统模型实现规范化和可执行化的过程[3]。

1.6 确认检验模型

这个环节是对建立的仿真模型进行验证的步骤,保证使用仿真软件所建立的系统模型能够尽可能真实准确地反映目标系统模型。模型的验证标准为检验所建立的物流仿真模型能否为可执行的模型。

2 物流系统仿真实例

按照规划设计,某企业生产车间要加工生产4 种类型的产品,上述4 种类型的产品分别由4 台特定的机床加工,在所有的产品加工完成后,都送到一个共有的检测台上进行质量检测,质量合格的产品送到下一车间,质量不合格的产品则送回相应的机床设备进行再加工。

通过收集材料,系统数据如下:

产品到达:平均每3 s 到达一个产品,到达间隔时间服从指数分布;产品加工:平均加工时间10 s,加工时间服从指数分布;产品检测:固定时间5 s;产品合格率:90%;暂存区容量:5 000;仿真时间:10 000 s。

2.1 构建模型布局并定义物流流程

根据仿真需要构建如图1仿真模型,固定实体之间用A键连接,移动实体与固定实体的连接用S 键连接。在这个仿真模型中全部使用A 键连接。首先连接发生器1 到对应的暂存区1,然后连接暂存区1 到后面的4 个处理器,再连接4 个处理器到后面的暂存区2,连接暂存区2 到后面的处理器5,连接处理器5 到吸收器1 和传送带1,再连接传送带到暂存区1。

图1 物流系统仿真模型

2.2 设置对象参数

根据实体的特性要求来设置不同实体的参数。

首先设置发生器1 的参数,打开发生器1 的属性对话框窗口。在“发生器”选项卡中,设置到达时间间隔,选择“exponential(0,3,1)”进行时间设置。另外设置实体类型和颜色为“duniform(1,4)”。处理器1 到处理器4 的设置相同,将加工时间设置为10 秒。处理器5 设置将处理器“加工时间”设置为5 秒,选择“临时实体流”选项卡,单击“发送至端口”后的按钮,再选择“随机端口”,在选项组中选择按百分比设置。

2.3 运行仿真并优化

通过运行上述物流仿真模型并查看仿真结果,从结果看出产品检验设备即处理器5 始终处于高负荷运转状态,利用率非常高,但是处理时间受到限制,存在整个系统窝工现象,可以增加1 台产品检验设备,分担产品检验作业。优化后,第一个产品检验设备即处理器5 的利用率如图2 所示。

图2 优化后处理器5 的利用率

3 结语

本文以Flexsim 软件在物流生产系统中的应用为例,构建了物流仿真模型,并以搜集仿真数据进行了仿真系统的运行模拟,然后分析了仿真系统中存在的问题并进行了优化,有利于整个生产流程的改进和提高。