物流系统与设施规划课程实验指导书.docx

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物流系统与设施规划课程实验指导书

物流系统与设施规划课程

实验指导书

刘阶萍编

鄂明成审

机械工程实验教学中心

实验一：

计算机辅助设施布置软件VisFactory及应用

一、实验目的

1.了解经典SLP（系统化布置规划）方法在VisFactory软件中的应用；

2.初步了解VisFactory软件环境和功能；

3.掌握使用VisFactory软件完成工厂设施规划、分析和优化过程中的难点，并注意局部细节问题；

4.加深对教学环节中所获知识的理解和巩固；

5.学习和培养针对某具体案例进行实验的能力；

6.完成对物流设施规划与布置进行实例性系统设计和分析的任务。

二、使用软件

软件名称：

AutoCAD2000和VisFactory7.1

所属公司：

EAI公司

主要功能：

工厂建模、生产物流路径分析、工厂布局设计分析和优化

三、实验要求

1.实验前预习，阅读预习资料；

2.实验按照老师指导实验步骤进行；

3.提交实验报告。

四、实验内容

本实验主要包括两部分内容：

1.根据指导教师的介绍，了解VisFactory软件的环境、组成和功能，并结合简单案例，学习使用FactoryPlan进行设施布置的过程和方法；

2.根据事先布置实验背景，分组完成早餐店或自行选择对象的设施规划问题。

五、实验步骤

1.介绍VisFactory软件，包括其组成、菜单功能；

2.启动AutoCAD软件，检查主菜单中是否已经增加了Factory菜单项；

3.在Factory菜单中，选择FactoryPlan命令，介绍FactoryPlan各菜单功能；

4.在Chart/Data菜单中，选择FPEDIT命令，定义.AMX和.SPC文件名称和路径；

5.在ACTIVITY/DEPARTMENTLIST弹出菜单中定义作业单位名称，并保存.AMX文件；

6.定义各作业单位空间面积信息，并保存.SPC文件；

7.定义各作业单位的相互关系，并保存；

7.在Diagram菜单中选择DrawRelationshipLines命令，绘制布局图；

8.通过zoom命令调解窗口大小，并在Diagram菜单中选择NextRelationshipLines命令，直至关系线全部画完；

9.手动优化布置图；

10.利用VisFactory优化器自动完成布置优化；

11.根据早餐店案例或自行调研数据，完成早餐店顾客区和工作区（或自选背景）的规划和优化。

六、实验报告要求

1.软件及其使用简介；

2.对给定应用案例的物流分析过程和优化结果分析；

3.通过VisFactory软件和应用，谈谈你对计算机化布置方法的理解；

4.此次实验的收获、不足以及改进建议等。

七、实验考核要求

实验考核总体分为三部分：

●实验预习：

20%

根据对英文资料的阅读情况。

●实验操作：

50%

在正常实验时间内，应正确运用仿真软件，根据整个过程和仿真效果给出实验操作成绩。

●实验报告：

30%

根据内容的完整性和正确性给出成绩。

八、实验参考资料

[1]蔡临宁.物流系统规划——建模及实例分析.机械工业出版社,2003.

主要参考资料

[2]FredE.Meyers,MatthewP.Stephens.制造设施设计和物料搬运（inEnglish）.清华大学出版社，2002.

实验二：

自动分拣系统仿真

一、实验目的

1.初步了解Flexsim软件的环境和功能；

2.学习使用仿真软件对实际物流系统进行仿真分析和优化过程中的难点，并注意局部细节问题；

3.加深对教学环节中所获知识的理解和巩固；

4.学习和培养针对某具体案例进行试验的能力；

二、使用软件

软件名称：

Flexsim3.0

所属公司：

Flexsim公司

主要功能：

离散事件系统仿真

三、实验要求

1.实验前预习，阅读预习资料；

2.实验按照老师指导实验步骤进行；

3.提交实验报告。

四、实验内容

本实验主要包括两部分内容：

1.根据指导教师的介绍，了解Flexsim软件的环境和功能，并结合简单案例，学习使用Flexsim进行物流仿真的过程和方法；

2.根据以下实验背景，完成自动分拣系统的物流仿真分析。

（1）系统描述与系统参数

一个大型分拣系统的空间布局如图1所示。

在如下的一个分拣系统中，沿一条传送带传送的货物，根据各自的品种被分别送至不同的操作台，经检验打包后，被取走；检验不合格的货物由一条传送带送往检修处。

图1

分拣传送带的空间结构图如图2和图3所示。

图2

传送带空间布置的俯视图见图3。

图3

分拣系统的流程描述和系统参数如下：

①四种货物L_a、L_b、L_c、L_d各自独立到达高层的传送带入口端；

L_a的到达频率服从正态分布函数normal（400,50）秒；

L_b的到达频率服从正态分布函数normal（200,40）秒；

L_c的到达频率服从正态分布函数uniform（500,100）秒；

L_d的到达频率服从正态分布函数uniform（150,30）秒；

②四种不同的货物沿一条传送带传送，根据品种的不同由分拣装置将其推入到四个不同的分拣道口，经各自的分拣通道到达操作台。

③每一个检验包装操作台需操作工一名，货物经检验合格后打包，被取走。

④每检验一件货物占用时间为uniform（60,20）秒。

⑤每种货物都可能有不合格产品。

检验合格的产品放入箱子里；不合格的通过地面传送带送往检修处进行修复；L_a的合格率为95%；L_b为96%；L_c为97%；L_d为98%；

传送带的传送速度选默认速度。

对上述传送分拣系统进行建模，模拟系统一天8小时的运行状况，并完成思考题。

五、实验步骤

1.新建一个模型，定义source，operator，sink等实体及其参数。

2.定义传送系统，定义各段传送带的参数，完成传送系统的空间布局。

3.定义系统的按货物类型进行分拣的逻辑流程。

4.运行调整模型，直到模型按照实际系统流程正确运行。

5.运行模型，得到数据和图表等多种结果输出。

6.根据结果输出对系统进行分析。

六、思考题

（1）该分拣系统一天的总货物流量约为多少？

（2）按照目前的配置，该系统能够承受的最大日流量是多少？

（3）如果你是该系统的主管，你怎样调整这个系统的物流安排和人员配置

（4）比较24小时工作制和8小时工作制设定模型运行，看是否是简单的大约3倍的关系？

是否能发现不同的现象？

连续运行一个月，情况又如何？

试说明仿真长度对系统分析的影响。

（5）如果该系统中合格的货物被操作工放置在箱笼中，累计每20个打一包送走，如何实现这样的逻辑

（6）在source定义窗口中改变source到达系统的随机分布函数种类和参数，观察仿真结果的变化，结合有关数学参考书，给出数学上的解释。

七、帮助与提示

按照空间结构的要求布置传送带时，可以右击传送带，选择parameters栏，改变栏中layout中的一些参数来调整传送带的尺寸、形状以及方向。

在系统中，需要根据不同的货物，分别从四条倾斜的传送带送到下层传送带的检验包装处。

为了实现这个共鞥，需要对传送带flowitem的输出端口的选择逻辑进行相应设置，按照flowitem的不同type输送到传送带不同的输出端口。

四种不同的货物都有自己的检验合格率。

每个货物进行检验之后，不合格的产品要进入检修，合格的产品要进入箱子。

也就是说，产品在经过检验工序以后按数量的百分比通过两个不同的output输出。

八、实验报告要求

1.软件及其使用简介；

2.对给定应用案例的仿真过程和结果分析；

3.通过对给定自动分拣系统的仿真分析，回答以下问题：

4.此次实验的收获、不足以及改进建议等。

九、实验考核要求

实验考核总体分为三部分：

●实验预习：

20%

根据对英文资料的阅读情况。

●实验操作：

50%

在正常实验时间内，应正确运用仿真软件，根据整个过程和仿真效果给出实验操作成绩。

●实验报告：

30%

根据内容的完整性和正确性给出成绩。

十、实验参考资料

[1]蔡临宁.物流系统规划——建模及实例分析.机械工业出版社,2003.

主要参考资料

[2]FredE.Meyers,MatthewP.Stephens.制造设施设计和物料搬运（inEnglish）.清华大学出版社，2002.

实验三：

生产-库存系统仿真

一、实验目的

1.了解仿真技术在库存管理和库存控制领域中的应用，学习仿真结果分析的概念和稳态型仿真、终止型仿真，以及置信区间等相关概念；

2.培养对复杂系统进行抽象建模的能力，并注意局部细节问题；

3.加深对库存控制策略的理解和巩固；

4.学习和培养针对某具体案例进行试验的能力；

二、使用软件

软件名称：

Flexsim3.0

所属公司：

Flexsim公司

主要功能：

离散事件系统仿真

三、实验要求

1.实验前预习，阅读预习资料；

2.实验按照老师指导实验步骤进行；

3.提交实验报告。

四、实验内容

某企业要投产一条简单的加工线，如图1所示，原材料经过4道工序加工成成品，入库存储，按照需求提货出库。

由于企业认为市场情况好，认为能制造出来就能卖出去，因此选择了传统的推动式面向库存的生产模式。

系统假设和参数如下：

①保证原材料L_rm是充足的；

②原材料送至机器R_m1前，每耗时uniform（120,20）sec加工出一件半成品；一单位原材料能加工出10件半成品。

③然后依次送到其他各道工序加工：

到机器R_m2前加工，每件半成品加工时间为uniform（5,2）min；到机器R_m3前加工，加工时间normal（300,30）sec；到机器R_m4前加工，加工时间为normal（6,1）min；最后成为最终产品L_prod。

④每加工两个半成品之间需要uniform（60，10）s的调整时间。

⑤原材料经过四道工序加工成成品，如成品库存储；假设仓库容量足够大。

⑥当机器R_m1加工完一个原材料时，立即从原材料库中提料，保持持续生产。

⑦当有订单或需求到达时，按照需求提货出库，订单到达时间间隔服从随机分布uniform（500，10）min；每个订单的需求量为normal（80，5）个单位的产品。

图1

对这样一个生产库存系统进行建模仿真，分别按1）连续一个月（每天按24h计算）运行和2）每次运行24小时重复30次仿真运行，连续监测库存信息，即库存量随时间的变化情况，并统计有无缺货发生，缺货率和缺货量为多少。

假设存在以下情况，试建模仿真分析。

①预测认为：

每次需求量接近normal（80,5）的随机分布，分析这个投产方案的规划是否合理？

生产中有没有瓶颈？

库存随时间的变化是怎样的？

②假设市场扩大需求增长，每次需求量增长为normal（90,5）的随机分布，仍然采用原来的配置方案，是否还能满足市场需求？

为了满足需求从而占领市场，从扩大生产能力的角度如何调整系统的资源配置？

五、实验步骤

1.将实际问题抽象成两个子系统：

生产模块和库存控制模块。

2.按要求编写生产系统的逻辑代码。

3.编写库存控制系统的逻辑代码。

4.调试模型。

5.运行输出与结果分析。

6.系统调整与分析。

六、思考题

（1）如果用面向订单的拉动生产方式取代本实际系统的推动式面向库存的生产方式，则系统的整个运作方案会发生很大的改变，比如，要制定库存控制策略，要改变生产的逻辑规则（即根据库存水平确定生产时间和生产批量）等。

请重新设计一套面向订单式的系统模型，制定相应的策略和方案，并建立新的仿真模型。

（2）采用连续查库或者周期查库两种不同的控制策略，会影响系统的运营，相应的库存水平和服务率也会有所不同，可以通过进一步的仿真建模进行两种控制策略的运行结果比较，从而对两种库存控制模式下的库存系统的运营有所认识，并帮助理解仿真技术在库存控制领域的应用。

七、帮助与提示

（1）控制第一次售出产品的时刻，避免还未生产出产品即有订货需求，在产生订单的source中注意对到达时间的设定，不选中Arrivalattime0复选框。

（2）一个原材料加工出多个半成品的剪切式过程的实现，可以用separator这个object来进行逻辑等价实现。

（3）订单的生成采用Source和Separator两个object完成，其中，Source用于模拟订单到达时间，Separator用于把一个订单分解为多个产品。

（4）库存管理的实现：

采用两个Queue来模拟仓库和订单需求。

当有订货需求时（已经把订单具体分解为产品数量），比较仓库存货，然后从仓库和订单需求两个Queue中同时移除一个产品，重复循环。

具体可在两个Queue的Triggers中的OnEndCollecting中编程实现这一逻辑。

（5）编程过程中要在一个object中调出或操作另一个object，因此需要把object声明为全局实体指针（GlobalObjectPointers），否则编译会出错。

具体可以单击界面上方的ToolBox按钮，然后选择GlobalObjectPointers来设置声明。

八、实验报告要求

1.软件及其使用简介；

2.对给定应用案例的仿真过程和结果分析；

3.通过对给定自动分拣系统的仿真分析，回答思考题；

4.此次实验的收获、不足以及改进建议等。

九、实验考核要求

实验考核总体分为三部分：

●实验预习：

20%

根据对英文资料的阅读情况。

●实验操作：

50%

在正常实验时间内，应正确运用仿真软件，根据整个过程和仿真效果给出实验操作成绩。

●实验报告：

30%

根据内容的完整性和正确性给出成绩。

十、实验参考资料

[1]蔡临宁.物流系统规划——建模及实例分析.机械工业出版社,2003.

主要参考资料

[2]FredE.Meyers,MatthewP.Stephens.制造设施设计和物料搬运（inEnglish）.清华大学出版社，2002.