某紡織企業生產系統仿真與改善

劉靜雯　張琪　陳詩穎　白靜茹　王海燕

【摘 要】本文針對某紡織企業部分產品供不應求、生產效率低下的現狀，運用Enterprise Dynamics仿真軟件進行建模仿真，分析該生產系統存在的問題。通過對該生產流程和車間布局的分析，制定相應的改善方案，最后通過仿真進行對比分析，驗證了改善效果。

【關鍵詞】布局；生產系統；ED仿真

【Abstract】This paper focuses on the utilization of the Enterprise Dynamics simulation software for modeling， simulation and analysis of the production system in a textile enterprise， to improve the production efficiency. Through simulation and analysis on the production process and layout， some improvement measures are put forward. Finally simulation is conducted to verify the improvement.

【Key words】Layout； Production system； Enterprise Dynamics simulation

1 企業情況調研

紡織服裝行業是嘉興市的傳統支柱產業之一。本文以嘉興市某紡織企業為研究對象，對該企業某種圍巾面料布匹的生產過程進行了分析，針對該企業部分產品供不應求、生產效率低下的現狀，思考改善方案，該企業情況調研如下。

該企業某圍巾面料布匹的生產環節復雜，車間主要包含五個環節：工序1落絲倍捻工序、工序2蒸爐工序、工序3整經工序、工序4穿經工序、工序5織造工序。布局如圖1所示，圖中箭頭代表工序流程。

各工序的具體說明如下：

1）在落絲倍捻工序中，有6臺設備，每臺設備每次可生產18個產品，每臺設備的作業任務是相同的，每天工作時間約12小時。

2）在蒸爐工序中，共有2臺蒸爐同時作業，每臺蒸爐的作業任務相同。每次每臺蒸爐中加入1000個工序1的半成品，每天工作時間約12小時。

3）在整經工序中，共有6臺經車同時作業，每臺經車的作業任務相同。每次每臺經車需要工序2的半成品約500個，經加工后產出一個半成品，每天工作時間約12小時。

4）在穿經工序中，有8組工作人員同時進行手工作業，每組的作業任務相同，每天工作時間約12小時。

5）在織造工序中，有225臺設備同時進行同樣的作業，每天工作時間約12小時。

各工序單臺設備的單次加工時間如表1所示，加工時間=設備工作時間+人工操作時間，時間單位為秒。其中人工操作包括上料、下料、運輸等操作，其時間存在一定的隨機性，表1加工時間為多次采集數據擬合結果。

2 原系統基于ED的仿真建模

由于實際車間情況比較復雜，我們在建模時作了若干假設，現進行以下說明：

①我們僅跟蹤此生產線的一種主要產品的生產流程并對其數據進行監測，實際生產中此條生產線存在其他產品的加工，假設優先生產本產品。

②實際生產過程中還存在拆卸、冷卻、運輸時間，均計入相對應工序的加工時間中。其中，工序2加工的半成品數量較多，在搬運至工序3時消耗的時間往往較長，故我們把工序2到工序3之間的搬運過程也看為一個獨立的工序，記為“搬運工序”、“工序T”。在搬運工序中，共有1輛推車，每次可運輸工序2的半成品100個，往復多次搬運，單次往返時間服從uniform（400，440）（單位秒）。

③實際生產中工序5的設備的數量較多，在仿真時便于建模與觀察，將這些設備等效成1臺設備進行模擬，其中的效果是等同的。對工序1的批量生產設備也進行了同樣的處理。

④實際生產中每道工序都存在設備故障現象，都有一定的修理時間，根據實際情況對工序1、工序2、工序3、工序5進行了關于修理時間的考慮。

建模時，用ED軟件中的“Source”表示仿真入口，用“step1”表示第一道工序；“step2-1”、“step2-2”分別表示工序2的兩臺蒸爐；用“ServerT”表示搬運工序；用“step3”系列6個server表示工序3的設備；用“step4”系列8個server表示工序4的設備；用“step5”表示工序5等效后的設備；除此，用“Queue”作為工序之間的半成品暫存區，“Sink”表示出口。根據表1和各個工序的故障時間，對各個元件進行設置。按照生產流程的工藝，我們建立模型，如圖2所示。

將運行周期定為500個小時，實驗次數設置為30次，進行實驗。實驗結果如表2所示。

由于存在500個工序2的半成品產出1個工序3的產品的情況，我們首先對“Queue”系列元件的監測值根據投入-產出關系進行了換算。由實驗結果可知，“Queue1”、“QueueT”堆積嚴重。“Step1”、“Step2”系列元件阻塞率相對較高。“Step3”系列元件的批量上料率相對較高，即常常處于500個工序2的半成品到來的等待狀態。“Queue3”、“Queue4”幾乎沒有堆積現象，同時“Step4”系列元件、“Step5”空閑率較高，可見這兩道工序的生產能力未被充分利用。

結合實際觀察與分析，我們發現，工序1與工序2的生產車間緊密相連，工序1產生的半成品相當于從工序1的生產線上卸下直接裝入工序2的蒸爐，這部分搬運時間很短。同理，工序3與工序4兩道工序之間的運輸時間也可以忽略。工序2產生的半成品數量較多、純人力搬運且搬運使用的推車較小，在工序T的搬運過程需要往返多次才能滿足工序3的單次生產使用，這其中的搬運時間過長，這導致了工序2處相對形成堆積（即“QueueT”處的平均隊長值遠大于“Queue1”處），工序3處卻常常等待上料。

3 系統改善及仿真結果分析

通過仿真模型的建立以及實驗結果的分析，最終制定改善方案：將工序1和工序2整體與原料倉庫的車間交換位置。改善后的車間平面布局圖和車間工序流程圖，如圖3。同時更換工序2到工序3的推車為叉車，既減少了兩道工序之間的搬運距離，又加快了兩道工序之間的搬運速度，還減輕工作人員的負擔，使工序3的等待時間減少。在系統改善的過程中，只需改變原有模型中“ServerT”的參數設置，加工時間設置變為uniform（220，260）（單位秒），B值設置由100變為200（即由每次搬運100個變半成品為200個）。

對生產系統進行改善后，實驗數據結果顯示：“Queue1”、“QueueT”處堆積大幅減輕，工序1、工序2的阻塞率和忙碌率也都相應有所降低和提高。工序3的批量上料率明顯降低，一部分轉化為忙碌率投入生產，一部分轉化為空閑率可進行其他工作。工序T的忙碌率也明顯降低，這表明運輸壓力減輕，此人力可協調安排其他工作。工序4、工序5的忙碌率都有提升，由于機器更大限度的投入了生產，總產量也有了很大提高。除上述內容，其他各個生產工序的各種指標均處在正常范圍之內。這說明這種改善方案是有效的。

4 總結

本文針對某紡織企業部分產品供不應求、生產效率低下的現狀，結合工業工程方法理論、運用Enterprise Dynamics軟件進行建模仿真，對該企業某種圍巾面料布匹的生產流程以及車間布局進行了分析與改善，就實驗結果進行比對分析，驗證了改善效果。

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[責任編輯：楊玉潔]