生产管理系统仿真课程设计报告文档格式.docx
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3.4.5Buffer元素的细节设计8
3.5建模元素可视化设置8
3.5.1Part元素的可视化设计8
3.5.2Machine元素的可视化设计9
3.5.3工作台的绘制10
四、系统仿真实验结果统计与分析11
4.1统计数据11
4.2系统分析及优化建议12
4.2.1顾客满意度分析12
4.2.2员工满意度分析与优化13
五、体会和建议13
家电维修部建模与仿真设计报告
一、系统描述
某家电维修部有一名普通修理工和两名高级工程师。
普通修理工负责简单的维修项目,这部分业务占维修部所接维修项目的70%,剩下的30%疑难问题由高工负责解决。
根据以往的记录,其中不用高工维修的项目,普通修理工维修时间服从(8,18)min的均匀分布;
需要高工维修的项目,先由普通修理工进行简单的检测,需要时间服从(3,6)min的均匀分布,然后由高工花费服从(60,68)min均匀分布的时间;
顾客到达的时间间隔服从(6,16)min的均匀分布。
要求:
对100位顾客进行仿真,评价该系统的各类效率指标。
二、系统分析
2.1分析系统的实体、事件、状态
(1)系统中的临时实体:
需要维修的电器
(2)系统中的永久实体:
普工、高工、普工前的队列、高工前的队列
(3)事件:
电器到达、电器普工处理完毕、电器进入高工前的队列、电器高工处理完毕
(4)状态:
电器在普工前队列中的排队状态、电器在高工前队列中的排队状态、普工工作状态、普工空闲状态、高工工作状态、高工空闲状态
2.2系统终止运行条件
系统终止运行的条件是完成对100位顾客的服务。
2.3系统绩效指标
(1)题设要求统计的系统绩效指标
✧普工工作忙率
✧高工工作忙率
✧顾客等待时间
(2)自己添加的关于系统的重要绩效指标如下
✧顾客通过时间(从进入系统到完成维修出系统的时间间隔)
✧普工队列的最大长度
✧电器在普工队列中最长等待时间
✧高工队列的最大长度
✧电器在高工队列中的最长等待时间
2.4系统流程图形化描述
图2-1家电维修部运作流程图
三、WITNESS建模过程
3.1系统的WITNESS模型界面
该家电维修部的WITNESS仿真模型界面如图3-1所示,其中损害未维修电器为蓝色,疑难问题电器为黄色,维修好的电器为红色。
图3-1家电维修部WITNESS仿真模型界面
3.2建模元素说明
模型中涉及的建模元素名称、类型、作用见表3-1:
表3-1家电维修部建模元素表
名称
类型
数量
作用
eproduct
Part
1
模拟需要维修的电器
burrers001
Buffer
模拟普工前的队列
burrers002
模拟高工前的队列
commonlabor
Machine
模拟1位普工
experts
2
模拟2位高工
ok_to_customer
Conveyor
可视化维修好的产品输出的过程
ctime
Attribute:
Real
存储该产品在普工处的作业时间
difficult
Integer
判断产品问题是1简单,还是2复杂
3.3建模元素的定义
打开WITNESS2008,建立如下模型,具体步骤为:
通过设计者窗口“DesignerElements”定义1个Part元素、2个Buffer元素、2个Machine元素和1个Conveyo元素;
然后对照表1修改这些元素名称。
其中在为experts命名时,要将Machine数改为2,设计完成后的初始窗口界面如图3-2。
图3-2家电维修部WITNESS仿真初始界面
定义两个属性ctime和difficult。
即在布局窗口通过:
右键→Define→name(输入ctime或difficult),然后分别将它们的ElementType设置为Real和Integer,并点击creat创建,这两个属性的设计界面如图3-3和3-4所示:
图3-3属性元素定义界面
图3-4属性元素定义界面
3.4建模元素的细节设置
3.4.1Part元素eproduct的细节设计
对该元素细节设计需要达到的效果是:
实现eproduct以间隔时间服从均匀分布UNIFORM(6,16)分钟到达系统的buffers1,第一件eproduct在时刻0到达,eproduct到达批量为1,具体设计见图3-5.
图3-5eproduct元素细节设计界面
上述界面中按钮中的代码及其含义说明如表3-2所示:
表3-2Part类型元素eproduct的细节设计
按钮名称
代码
代码功能
To…
PUSHtoBuffers001
输出到普工前的队列
Actionson
Create…
IFRANDOM
(2)<
0.7
difficult=1
ctime=UNIFORM(8,18,4)
ELSE
difficult=2
ctime=UNIFORM(3,6,5)
ENDIF
实现到达的产品中,70%为简单问题,以UNIFORM(8,18,4)对该产品在普工处的加工时间ctime赋值;
30%为疑难问题,以UNIFORM(3,6,5)对该产品在普工处加工时间ctime赋值
注:
按钮ActionsonCreate中的程序在每个eproduct进入系统是都执行一次,属性元素的值将是针对当前进入系统的eproduct。
3.4.2Machine元素commonlabor的细节设计
该元素空闲将从Buffers001中获取正在排队的电器eproduct,然后根据所获取电器上的属性ctime决定加工时间,在到达该电器加工结束时,根据电器的属性difficult输出电器,具体设置界面如图3-6所示。
图3-6commonlabor元素细节设计界面
上述界面中按钮中的代码及其含义说明如表3-3所示:
表3-3Machine类型元素commonlabor的细节设计
From…
PULLfromBuffers001
从普工前面队列中获取电器
Finish…
IFdifficult=1
PEN=1
PEN=3
在普工对电器处理完成之后,在电
器离开普工之前,根据当前电器问
题的难易属性,决定电器显示的颜
色。
pen=1将显示红色;
pen=3将显
示黄色。
To…
IFdifficult=1
PUSHtook_to_customeratRear
ELSE
PUSHtoBuffers002
普工对电器处理完毕,根据该电器
问题的难易属性,决定电器的下一
步去向:
简单问题的电器已经维修
好,将送到输送链上;
疑难问题的
电器将送到高工前的队列中。
3.4.3Machine元素experts的细节设计
该元素空闲将从Buffers2中获取正在排队的电器eproduct,经过时间UNIFORM(60,80)后维修好该电器,电器将被送出,设置界面如图3-7。
图3-7experts元素细节设计界面
上述界面中按钮中的代码及其含义说明如表3-4所示:
表3-4Machine类型元素experts的细节设计
PULLfromBuffers002
从高工前面队列中获取电器
PEN=1
维修结束,产品为完好产品,所
以颜色pen=1将显示红色。
PUSHtook_to_customeratRear
维修好的产品送到输送链上
3.4.4Conveyor元素ok_to_customer的细节设计
eproduct在其上移动过程能够具有很好的可视性;
将eproduct输出系统;
最重要的一点是实现当有100个eproduct到达它时,将整个仿真模型停止,因为题设要求通过仿真统计出该维修点完成100件产品维修时,系统的绩效指标,其设计界面如图3-8所示。
图3-8ok_to_customer元素细节设计
上述界面中按钮中的代码及其含义说明如表3-5所示:
表3-5Conveyor元素ok_to_customer的细节设计
Join…
IFTOTALIN(ELEMENT)=100
STOP
当进入该输送链的eproduct数量达到100时,停止模型的运行
PUSHtoSHIP
产品最后排出系统
element为系统变量,代替当前执行事件的元素名;
Totalin()函数将返回其参变量对象中获取的总的part的数量。
3.4.5Buffer元素的细节设计
将队列Buffers1和Buffers2的QueueType设计为Count,运行时直接显示数字。
方法同
3.5建模元素可视化设置
系统完成了3.4部分的细节设计,已经可以正常运行了,但是为了模型界面能够更好的表示被模拟的现实系统,需要对各个实物元素进行可视化效果设计。
3.5.1Part元素的可视化设计
在元素定义过程中,对eproduct的可视化效果采用了DesignerElement窗口中Part元素的默认可视化效果,其图标为一个红的点,在接下来的设计中将这个图标换为一个单色的电话图标,使它可以通过系统属性pen值的变化让它呈现不同的颜色,这样模型运行过程中,可以通过eproduct的显示图形来判断它当前的状态:
没经过普工处理(蓝色)、疑难问题(黄色)、修理好了(红色)。
具体过程如下:
1、右键点击当前eproduct的图标,将弹出“快捷菜单”;
2、在“快捷菜单”中选择“Display”菜单项,将弹出DisplayPart-eproduct工具条,如图3-9;
图3-9DisplayPart-eproduct工具条
3、在DisplayPart-eproduct工具条中将显示Update,Name-SimulationLayer;
4、在工具条中点击如图3-9中红圈所示的按钮,将弹出DisplayStyle-eproduct对话框,如图3-10所示。
在该对话框中设置希望的图标和该图标的颜色(红圈处可设置),并点击“Update”按钮更新即可,效果见图3-1。
图3-10DisplayStyle-eproduct对话框
3.5.2Machine元素的可视化设计
Machine元素的可视化设计主要包括两个,一是对commonlabor的可视化设计,二是对experts的可视化设计。
以commonlabor的可视化设计为例,具体步骤如下:
1、右键点击commonlabor,这时将弹出“快捷菜单”;
2、单击Display选项,则弹出DisplayMachine-commonlabor工具条,如图3-11所示;
图3-11DisplayMachine-commonlabor工具条
3、单击如图3-11中画圈处图标,这时弹出DisplayIcon-commonlabor对话框;
如图3-12所示,选择图标9,点击“Update”按钮更新,效果见图3-1。
图3-12DisplayIcon-commonlabor对话框
Machine元素experts的可视化设计内容和过程同commonlabor,只是选择图标
更新,效果同样见图3-1。
3.5.3工作台的绘制
在对Machine元素进行可视化设计时,需要绘制工作台,以commonlabor为例,具体步骤如下:
2、单击Display选项,则弹出DisplayMachine-commonlabor工具条,如图3-11所示,调整选项后如图3-13所示;
图3-13调整选项后的DisplayMachine-commonlabor工具条
3、单击图3-13中画圈的铅笔状的按钮,则弹出DisplayLine-commonlabor对话框,如图3-14,之后点击“Draw”按钮即可绘制,效果见图3-1。
图3-14DisplayLine-commonlabor对话框
此外,Machine元素中experts的工作台绘制方法同commonlabor。
四、系统仿真实验结果统计与分析
在模型元素、流程和可视化效果设定之后,进行1次仿真实验以获得需要的统计结果,并对实验结果进行分析(注:
因为模型具有随机变量,所以1次仿真实验的统计数据不能完全代表系统的运行绩效,如果希望获得系统在当前模式下的运行绩效,需要改变随机变量的随机数流,即均匀分布函数中的第三个参数,运行实验10次以上,然后将各次统计数据汇总、求平均值,以平均值作为系统的期望绩效)。
4.1统计数据
对模型相关元素的WITNESS标准统计报表中截取出有用的统计数据如图4-1,图4-2,图4-3。
图4-1仿真过程中电器的统计数据
从图4-1表中可以看出:
电器总共进入系统111件,维修好并送出系统的98件,当前在制品库存13件,平均在制品库存7.63件,单个电器通过系统的平均时间为84.91min。
图4-2仿真过程中普通修理工人的统计数据
从图4-2表中可以看出:
(1)普工前队列的最大队长为3,平均队长为0.51,电器平均等待时间为5.67min;
(2)高工前队列的最大队长为9,平均队长为3.48,电器平均等待时间为99.97min。
图4-3仿真过程中高级工程师的统计数据
从图4-3表中可以看出:
(1)普工工作忙率为88.11%,空闲为11.89%,被阻塞时间为0,总完成电器的检测和修理数量为109件;
(2)高工1工作忙率为99.49%,空闲为0.46%,被阻塞时间为0.05%,总完成电器的修理数量为17件;
(3)高工2工作忙率为97.53%,空闲为2.47%,被阻塞时间为0,总完成电器的检测和修理数量为17件。
4.2系统分析及优化建议
4.2.1顾客满意度分析
顾客满意度分析主要从顾客平均等待时间和队列长度方面分析。
从图4-2中可以看出顾客平均等待时间在普工前面为5.67min,在高工前面为99.97min,从实际生活经验来看,如果维修的是一般性的家电而非工业用品,顾客对这么长的等待时间是可以接受的;
此外,从图中表格还可以看出队列最大长度普工前为3件,在高工前为9件;
而平均队列长度普工前为0.51件,高工前为3.48件,应该说都不算高。
因此可以说该系统的顾客满意度还是比较高的,即仅仅从顾客满意度方面考虑,该系统可以暂时不进行优化。
4.2.2员工满意度分析与优化
主要分析员工工作压力,即工作忙率。
从表3种可以看出,普工忙率为88.11%,高工忙率均超过97%,而且还可以看出,高工1有被阻塞时间,这项时间比例是由输送链的移动速度过慢造成的,而实际系统产品排出时间要比输送链快得多,即如果没有这个被阻塞时间,员工的忙率可能更高。
因此,可以得出员工的工作强度比较大,如果从员工福利方面考虑,迫切需要对系统进行优化,因为正常员工工作忙率大概在75%~80%。
而仿真结果显示忙率高达97%以上,实在让人难以接受。
假设普工工资2500元/月,高工工资4000/月,给出优化建议如下:
(1)引进新的员工,要想降低两类员工的工作压力,则需要引进两名员工(一名普工、一名高工),,很显然从经济成本上看,老板不会同意;
(2)引进1名新员工,该工人可以进行普工的工作,而且在闲暇时,还可以协助高工进行维修作业,如果有该普工的协助,高工的维修时间将比高工先前独自一人维修疑难问题电器耗时要短。
(3)购买辅助仪器设备,这些设备可以分别提高普工和高工的工作效率。
五、体会和建议
通过这次学习和尝试,我觉得只有亲身经历了,才会刻骨铭心,道听途说总免不了肤浅。
在本次课程设计过程中,我对WITNESS软件有了更加深入的了解,对该软件的相关操作也进一步熟悉。
当然了,在本次仿真建模过程中也不免遇到一些问题,起初很让人头疼,但是经过摸索和求教,最终还是解决了。
比如在Machine元素的可视化设计过程中要对起图标进行修改,默认的图标是被锁定了的。
在仿真模型运行过程中,为了更形象,更真实,我需要把小方块移到工作台上,这样电器在流动过程都会经过工作台。
而由于默认图标被锁定,在拖动小方块时,图标和向下,向右的箭头也会跟着移动。
经过摸索,我发现在图标上“单击鼠标右键→Grouping→Unlocked”解锁即可。
另外,如果在图标上“单击鼠标右键→Grouping→IndividualLock”即可还原为默认设置,如果在图标上“单击鼠标右键→Grouping→ElementLock”即可将包括名称框、图标、箭头、方框(工作台)等整体移动。
建议学校和老师多组织一些类似的实践活动。
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