Flexsim物流配送中心系统仿真
物流配送中心系统仿真
- 设计目的和任务
对某物流配送中心作业流程进行简单仿真模拟。
该物流中心每隔 10 秒会接收到 1 托的货物，每托货物包含 5 件产品 A 和 3件产品 B，到达时间服从指数分布（exponential）。
货物到达物流中心后随机发送至由 2 个工作台进行人工验收。验收合格后人工拆包，托盘直接回收，产品通过传送带送到仓库区存储。验收不合格，则放置到暂存区等待统一返工。根据历史经验，合格率为 70%，验收时间 10 秒/托，拆包时间 20 秒/托，验收和拆包均为同一人操作。
产品经过传送带传送至四个货架组成的仓库区存储，产品 A 存储在货架 1、3 上，产品 B 存储在货架 2、4 上。货架每格只能存储一个产品，每个货架 5 层。
出库时，货架 1、2对应的是 B2C订单，订单小、订单多。工作人员按照订单上的产品，人工取货，通过料箱（tote）打包相应数量的产品，通过快递寄出（直接吸收）。订单到达时间服从 uniform(2, 4, 0) 分布，没有打包时间。B2C 订单表如下：
|
订单1 |
订单2 |
订单3 |
订单4 |
订单5 |
|
|
产品A |
1 |
0 |
1 |
1 |
2 |
|
产品B |
0 |
1 |
1 |
2 |
1 |
货架3、4对应的是 B2B订单，订单大、订单少。工作人员按照订单上的产品，叉车取货，通过托盘（pallet）打包相应数量的产品，通过传送带送出。订单到达时间服从 uniform(10, 20, 0) 分布，没有打包时间，叉车最多能叉取 4 个产品。B2B 订单表如下：
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订单1 |
订单2 |
订单3 |
订单4 |
订单5 |
|
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产品A |
5 |
6 |
7 |
12 |
4 |
|
产品B |
3 |
9 |
7 |
5 |
8 |
实训要求：
1.基于上述要求通过Flexsim系统对该物流配送中心系统进行仿真；
2.找到该物流配送中心系统中存在的瓶颈；
3.针对该瓶颈提出相应的解决方案。
- 设计原理
Flexsim是一套系统仿真模型设计、制作与分析工具软件。它集计算机三维图像处理技术、仿真技术、人工智能技术、数据处理技术为一体，专门面向制造、物流等领域。运用Flexsim系列仿真软件，可在计算机内建立研究对象的系统三维模型，然后对模型进行系统分析和工程验证，最终获得优化设计或改造方案。FlexSim是工程师、管理者和决策人对提出的“关于操作、流程、动态系统的方案”进行试验、评估、视觉化的工具。它具有完全的C++面向对象(object-oriented)性，超强的3D虚拟现实（3D动画），直观的、易懂的用户接口，卓越的柔韧性（可伸缩性）。FlexSim是世界唯一的在图形的模型环境中应用C++ IDE和编译程序的仿真软件。定义模型逻辑时，可直接使用C++，而且可立刻编译到 FlexSim中。
三、 实验环境和总体设计
实验环境：
本次实验是基于FlexSim2019版本。FlexSim是美国FlexSim公司开发的，迄今为止世界上第一个在图形环境中集成了C++IDE和编译器的仿真软件。在这个软件环境，C++不但能够直接用来定义模型，而且不会在编译中出现任何问题。这样，就不再需要传统的动态链接库和用户定义变量的复杂链接。FlexSim应用深层开发对象，这些对象代表着一定的活动和排序过程。要应用模板里的某个对象，只需要用鼠标把该对象从库里拖出来放在模型视窗即可。每一个对象都有一个坐标（x，y，z）速度（x，y，z），旋转以及一个动态行为（时间）。对象可以创建、删除，而且可以彼此嵌套移动，它们都有自己的功能或继承来自其他对象的功能。这些对象的参数可以把任何制造业、物料处理和业务流程快速、轻易、高效的描述出来。同时FlexSim的资料，图像和结果都可以与其它软件公用（这是其它仿真软件不能做到的），而且它可以从Excel表读取资料和输出资料（或任何ODBCDATABASE），可以从生产线上读取现时资料以作分析功能。FlexSim也允许用户建立自己的实体对象（Objects）来满足用户自己的要求。在FlexSim7以上版本已经开发出64位版本，可以更好调用计算机内存。
总体设计：
建立一条流水线，包含货物到达区，货物验收区，货物存储区和发货区。
- 货物到达区:
当产品A和产品B到达后，将货物存放到托盘上等待验收
- 货物验收区：
由验收机和人工组成，由人工核验后分流，分为合格货物和不合格货物，合格货物进入下一环节，不合格货物存放到回收区，等待回收。
- 货物存储区：
主要是拆包，传送带和货架。合格货物等待上架时，将托盘回收，经过传送带输送到对应的储位上。
- 发货区：
主要有B2C订单和B2B订单，按照订单数量，利用人工和叉车从货架上拣选相应数量的货物进行出库。
四、详细设计步骤
- 建立模型实体，并更改实体名称，进行A连接，S连接。
连接后如下所示：
- 产生需求
- 修改托盘发生器临时实体种类
- 修改产品A，产品B到达时间
该物流中心每隔 10 秒会接收到 1 托的货物，每托货物包含 5 件产品 A 和 3件产品 B，到达时间服从指数分布（exponential）。
- 修改合成器的2、3输入端口（即产品A和产品B的输入端口）的货物数量
- 修改产品A、产品B的临时实体的类型和颜色
- 修改合成器1的加工时间
- 验收拆包
- 修改工厂暂存区的发送端口为随机
合格率为 70%，验收时间 10 秒/托，拆包时间 20 秒/托，验收和拆包均为同一人操作。
- 设置检验1和检验2采用操作员进行加工
- 修改检验1和检验2的端口发送比例
- 设置拆包区1和拆包区2的处理时间，并采用使用操作员进行加工
- 传送到仓储区
- 修改货架1的层数列数
- 修改货架1的列距，随机放置方式以及最大容量,将货架1的设置应用到其他三个货架
- 通过设置公式让产品 A 存储在货架 1、3 上，产品 B 存储在货架 2、4 上
- B2C出货
- 按文档建立B2C订单数据全局表
- 修改B2C发生器的临时实体的类型数量
- 修改B2C发生器的零时实体种类（料框），同时修改订单到达时间分布
- 修改合成器2的处理时间
- 修改合成器2的更新合成器触发列表（B2C表）
- 设置采用操作员搬运货架1、货架2货物
- B2B出货
- 按文档建立B2B订单数据全局表
- 修改B2B发生器的临时实体的类型数量
- 修改B2B发生器的零时实体种类（托盘），同时修改订单到达时间分布
- 修改合成器3的处理时间
- 修改合成器3的更新合成器触发列表（B2B表）
- 设置采用叉车搬运货架3、货架4货物
- 设置叉车最大运输货物容量, 叉车最多能叉取 4 个产品
五、结果测试与分析
从结果上看，本次的模型搭建是成功的。可以很好的完成客户的订单。
六、存在的问题
1.暂存区积压过多
当运行之后，大量的物品开始在暂存区积压
2.模型超限
当要保存的时候提示模型超限
3.传动带不运行
当点击运行时，货物都卡在拆包区，传动带不传送货物到货架
七、解决方案
1.通过调节暂存区的容量，和流水线的速度来帮助改善积压的问题。
2.通过查阅相关资料，发现是因为版本问题，但是实际数过后，模型数量虚高，实际的模型数量并没有超，后来检查后是因为传送带的模型的问题，一开始是在传送带模块下选择的传送带模型，相比于普通的传送带功能更多，但是占用的模型数量也更多，所以只要更换为普通的传送带就可以解决模型数量超限无法保存的问题。
3.通过查询了解到，是A实物流连接出现了问题，当货物要到货架时，要先将托盘卸掉，所以要先连接到容器，即吸收器上，然后再与传送带连接，经过更改连接的顺序后，成功运行。
八、总结
通过这次的建模学习，通过Flexsim仿真软件可以很方便的进行模型的搭建和运行想要的物流模型。系统仿真技术作为现代企业科学管理技术之一，是将对象系统模型化,把模型作为实验装置,用来分析已经存在的或计划中系统的一种技术。计算机仿真的特征是系统本身利用计算机模型进行试验并且还能体现出真实的场景。通过仿真，我们可以很方便的代入实际数据，观察运行情况，来为实际问题提供指导，帮助改善实际系统中难以发现的问题，使得系统更加科学和合理。同时，可视化的界面也更加方便观察和沟通，及时找到问题，帮助减少损失，提高生产效率和系统质量上都有着巨大的作用。非常感谢有这次学习和实践的机会，这次的建模实践对于日后的工作也有着很大的帮助。
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