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FlexSim-线平衡优化仿真

news 2025/8/20 8:44:04

一、建立初始模型

参数的使用

实体	数量	使用说明
Source	2	模拟产生临时实体的工具
Queue	6	模拟临时存放货物的工具
Processor	3	模拟人工检验和机器M1和M2
Combiner	1	模拟机器Massm
Sink	2	模拟临时实体的吸收

2. 根据初始布局图，建立初始仿真模型布局图，如下：

3. 参数设置

（1）Source

发生器用来模拟实际原材料的到达，是产生实体的工具。新建2个Source，分别命名为“L_a来料”和“L_b来料”，并且对两个Source设置来料时间normal(10,2)和uniform(10,20)，同时对两个Source产生的临时实体设置了颜色和标签进行区分，L_a工具设置红色，标签值为1，L_B工具设置绿色标签值为2，具体的参数设置如下图所示。

（2）Queue

暂存区是用来存放临时实体的工具，本案例中设置了6个暂存区，分别命名为“Q_in”、“合格品”、“Q_m1”、“Q_m2”、“Q_as1”、“Q_as2”，其中“Q_in”暂存区是用来存放等待检验的区域，“合格品”暂存区是用来存放检验合格的工具区域，“Q_m1”和“Q_m2”暂存区是用来存放等待机器M1和机器M2加工的区域，“Q_as1”和“Q_as2”暂存区是用来存放等待机器Massm加工的区域，每个暂存区设置了最大容量1000，具体的参数设置如下图所示，下图已“Q_in”为例。

（3）Processor

处理器是用来仿真机器加工的设备，共设置了3个处理器，每个处理器所代表的机器名称和对应的加工时间如下表所示，其中对“检验”机器设置了不良比例，具体处理器参数设置如下图。

处理器	代表车间名称	加工时间(Min)
Processor1	检验	2
Processor2	M1	Uniform（1，5）
Processor3	M2	Normal（8，1）

（4）Combiner

合成器是用来仿真打包和组装的工序设备，本案例设置了1个Combiner，用仿真机器Massm加工，同时设置了打包的时间Normal（5，1），具体参数设置如下图所示。

（5）Sink

吸收器是用来吸收临时实体的工具，共设置了2个吸收器，第一个吸收器命名为“不良品”，当检验工序检验出不良品会被该吸收器吸收，第二个吸收器用来吸收机器Massm加工完成的成品，具体参数设置如下图所示。

4. 仿真结果分析

运行仿真一个月（一天工作8H，一个月30天，共计8*30*60=14400min），得到仿真结果如下：

（1）各个实体状态分析

实体	Throughput		Content			Staytime
实体	Input	Output	Min	Max	Avg	Min	Max	Avg
L_a来料	0	1441	0	0	0	0	0	0
L_b来料	0	960	0	0	0	0	0	0
Q_in	2401	2401	0	1	0.03	0	2	0.17
检验	2401	2401	0	1	0.33	2	2.02	2
合格品	2276	2276	0	1	0	0	0	0
不良品	125	0	0	1	1	0	0	0
Q_m1	1369	1369	0	1	0	0	2.34	0
Q_m2	907	907	0	1	0	0	0.63	0
M1	1369	1369	0	1	0.28	1	5	2.99
M2	907	906	0	1	0.5	3.92	11.92	7.98
Q_as1	1369	907	0	462	234.77	0	4918.21	2474.46
Q_as2	906	906	0	1	0	0	0	0
Massm	1318	906	0	2	1.31	4.23	49.74	15.84
Sink1	906	0	0	1	1	0	0	0

通过上述表格，可以看出，说明暂存区Q_as1的杜塞情况严重，工件到达该暂存需要等待4900多分钟才能被加工，该暂存区的货物堆积严重。

（2）处理器利用率分析

通过上述饼图可以看出，三个处理器（检验、M1、M2）的利用率不高，合成器Massm有68%的时间处于等待工件加工的状态，说明两个工件数量不对等，导致Massm机器需要大量的时间等待工件进行加工。

（3）完成所有加工的工件数量分析

通过上述柱形图可以看出，一个月内完成所有加工的工件数量为906件。

二、第一次优化模型

问题分析

通过上述仿真结果可以看出，初始布局图下，暂存区Q_as1的货物杜塞状况比较严重，货物堆积比较多，L_a工件和L_b工件的来料不协调，因此可以考虑要求L_b工件来料要匹配L_a工件来料，所以可以优化L_b工件的来料时间，优化仿真模型图如下

2. 优化后L_b来料参数设置（其余参数设置维持不变），调整L_b来料的工件到达时间，设置为uniform（8，12），如下图所示

3. 仿真结果分析

运行仿真一个月（一天工作8H，一个月30天，共计8*30*60=14400min），得到仿真结果如下：

（1）各个实体状态分析

实体	Throughput		Content			Staytime
实体	Input	Output	Min	Max	Avg	Min	Max	Avg
L_a来料	0	1441	0	0	0	0	0	0
L_b来料	0	1438	0	0	0	0	0	0
Q_in	2879	2879	0	1	0.04	0	2	0.18
检验	2879	2879	0	1	0.4	2	2.02	2
合格品	2727	2727	0	1	0	0	0	0
不良品	152	0	0	1	1	0	0	0
Q_m1	1371	1371	0	1	0	0	2.5	0
Q_m2	1356	1356	0	1	0.01	0	3.27	0.1
M1	1371	1371	0	1	0.28	1	5	2.99
M2	1356	1356	0	1	0.75	4.88	11.56	7.99
Q_as1	1371	1356	0	17	5.72	0	180.46	59.8
Q_as2	1355	1355	0	2	0.01	0	18.47	0.09
Massm	2711	1355	0	2	1.45	3.04	35.61	10.47
Sink1	1355	0	0	1	1	0	0	0

通过上述表格，可以看出，说明暂存区Q_as1的杜塞情况大幅度减轻，工件到达该暂存只需要等待180多分钟就能被加工，因此通过提高工件L_b来料的频次可以达到两个工件加工的平衡。

（2）处理器利用率分析

通过上述饼图可以看出，三个处理器（检验、M1、M2）的利用率分别为39.99%、28.44%和75.25%，其中前两个处理器利用率很低，合成器Massm有52%的时间处于等待工件加工的状态，说明工件L_a和工件L_b来料频次太低，导致处理器有大量的闲置时间。

（3）完成所有加工的工件数量分析

通过上述柱形图可以看出，一个月内完成所有加工的工件数量为1355件。

因此，通过第一次优化，提升工件L_b来料频次后，一个月内完成所有加工的工件数明显增加。

三、第二次优化模型

问题分析

通过上述第一次优化后的仿真结果可以看出，第一次优化后，虽然优化了L_b工件来的来料频次，使得两个工件的数量达到了平衡，但是由于这两个工件的来料数量仍然低，导致处理器的使用率不高，存在设置等待时间，因此可以考虑要求L_a和L_b工件来料同时进一步提高来料频次，另外考虑机器M2的利用率可以增加一太机器M2，优化仿真模型图如下

2. 优化后L_a和L_b来料参数设置（其余参数设置维持不变），同时增加一台M2设备调整L_a和L_b来料的工件到达时间，设置为normal（5，2）和uniform（3，17），如下图所示

3. 仿真结果分析

运行仿真一个月（一天工作8H，一个月30天，共计8*30*60=14400min），得到仿真结果如下：

（1）各个实体状态分析

实体	Throughput		Content			Staytime
实体	Input	Output	Min	Max	Avg	Min	Max	Avg
L_a来料	0	2902	0	0	0	0	0	0
L_b来料	0	2874	0	0	0	0	0	0
Q_in	5776	5776	0	4	0.27	0	6.6	0.67
检验	5776	5776	0	1	0.8	2	2.02	2
合格品	5479	5479	0	1	0	0	0	0
不良品	297	0	0	1	1	0	0	0
Q_m1	2755	2755	0	2	0.05	0	5.28	0.28
Q_m2	2724	2724	0	2	0.04	0	5.53	0.22
M1	2755	2755	0	1	0.58	1	5	3.01
M2_1	1426	1425	0	1	0.79	4.88	11.56	8
M2_2	1298	1297	0	1	0.72	5.18	11.19	8.03
Q_as1	2755	2721	0	38	8.06	0	189.53	41.52
Q_as2	2722	2721	0	11	2.23	0	53.11	11.77
Massm	5442	2720	0	2	1.92	1.5	14.75	5.18
Sink1	2720	0	0	1	1	0	0	0

通过上述表格，可以看出，说明各个暂存区的杜塞情况大幅度减轻。

（2）处理器利用率分析

通过上述饼图可以看出，各个处理器的利用率大幅度提高，合成器的利用率也得到了很大改善，几乎没有等待时间。

（3）完成所有加工的工件数量分析

通过上述柱形图可以看出，一个月内完成所有加工的工件数量为2720件。

因此，通过第二次优化，提升工件L_a和L_b来料频次后，一个月内完成所有加工的工件数明显增加。

四、模型优化前后对比分析

各个实体状态对比分析

实体	Staytime
实体	Min	Max	Avg	Min	Max	Avg	Min	Max	Avg
	初始布局			第一次优化布局			第二次优化布局
L_a来料	0	0	0	0	0	0	0	0	0
L_b来料	0	0	0	0	0	0	0	0	0
Q_in	0	2	0.17	0	2	0.18	0	6.6	0.67
检验	2	2.02	2	2	2.02	2	2	2.02	2
合格品	0	0	0	0	0	0	0	0	0
不良品	0	0	0	0	0	0	0	0	0
Q_m1	0	2.34	0	0	2.5	0	0	5.28	0.28
Q_m2	0	0.63	0	0	3.27	0.1	0	5.53	0.22
M1	1	5	2.99	1	5	2.99	1	5	3.01
M2_1	3.92	11.92	7.98	4.88	11.56	7.99	4.88	11.56	8
M2_2							5.18	11.19	8.03
Q_as1	0	4918.21	2474.46	0	180.46	59.8	0	189.53	41.52
Q_as2	0	0	0	0	18.47	0.09	0	53.11	11.77
Massm	4.23	49.74	15.84	3.04	35.61	10.47	1.5	14.75	5.18
Sink1	0	0	0	0	0	0	0	0	0

通过上述表格，可以看出，说明第一次优化和第二次优化暂存区Q_as1的杜塞情况大幅度减轻。

2. 处理器利用率分析

	利用率
	检验	M1	M2	Massm
初始布局	33.35%	28.40%	50.30%	31.39%
第一次优化布局	39.99%	28.44%	75.25%	46.93%
第二次优化布局	80.22%	57.50%	75.74%	94.48%