基于Anylogic的車間布局優(yōu)化問(wèn)題研究

廖 帥，何邦貴

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基于Anylogic的車間布局優(yōu)化問(wèn)題研究

廖 帥，何邦貴*

（昆明理工大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，云南 昆明 650504）

為提高自身競(jìng)爭(zhēng)力，制造企業(yè)需要降低自身制造成本，優(yōu)化車間布局能夠減少不必要的物流搬運(yùn)成本。本文對(duì)某制造企業(yè)的基本情況進(jìn)行了分析，在Anylogic軟件上再現(xiàn)某制造企業(yè)的生產(chǎn)物流系統(tǒng)，根據(jù)車間布局存在的問(wèn)題在Anylogic上調(diào)整模型，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，對(duì)優(yōu)化前后的方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果表明優(yōu)化后的布置方案更具合理性。

布局優(yōu)化；Anylogic；生產(chǎn)物流

0 引言

車間布局是一個(gè)很復(fù)雜的問(wèn)題，它不僅要考慮車間內(nèi)場(chǎng)地的利用率，還要考慮物料運(yùn)輸、生產(chǎn)工藝、設(shè)備安置等問(wèn)題。對(duì)于廠房布局的優(yōu)化用數(shù)學(xué)建模的方法很難考慮周全[1]。數(shù)學(xué)建模方法是將現(xiàn)實(shí)中的問(wèn)題簡(jiǎn)化和抽象處理，但是往往會(huì)忽略一些因素，尤其是現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中的一些不確定因素[1]。較之?dāng)?shù)學(xué)建模，通過(guò)Anylogic軟件來(lái)對(duì)車間布局進(jìn)行優(yōu)化更便捷和全面，Anylogic軟件可以全面的模擬出車間布局，它能把組成復(fù)雜系統(tǒng)的各要素動(dòng)態(tài)的結(jié)合起來(lái)，再現(xiàn)現(xiàn)實(shí)中的生產(chǎn)活動(dòng)，更加有利于找出問(wèn)題進(jìn)行布局優(yōu)化[2-3]。

1 車間布局概述

車間布局是指以給定的最優(yōu)指標(biāo)為目的，如物流搬運(yùn)距離最小，空間利用率最大等。遵循一定的規(guī)則，如車間面積一定，產(chǎn)品工藝流程給定等，在指定的車間中對(duì)設(shè)備進(jìn)行合理的布局[4]。

布局問(wèn)題是一個(gè)典型的優(yōu)化問(wèn)題，優(yōu)化目標(biāo)的選取至關(guān)重要。整個(gè)布局設(shè)計(jì)過(guò)程都要遵循優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行，并且最終方案的評(píng)價(jià)也要以優(yōu)化目標(biāo)為主要的評(píng)價(jià)指標(biāo)。一般有以下幾類目標(biāo)：

（1）最小物流費(fèi)用原則

在確定廠房布局設(shè)計(jì)的優(yōu)化目標(biāo)時(shí)，建立高生產(chǎn)效率、低物流成本的生產(chǎn)系統(tǒng)是最重要的原則之一。同時(shí)通過(guò)對(duì)以往文獻(xiàn)的研究可以知道這也是對(duì)最終布局設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)的主要標(biāo)準(zhǔn)[5-6]。

（2）空間利用率最大原則

在對(duì)現(xiàn)有車間進(jìn)行布局改善時(shí)，應(yīng)盡可能的通過(guò)對(duì)設(shè)備的合理布局來(lái)減少車間空間的浪費(fèi)，提高其利用率；在建設(shè)新車間時(shí)，則應(yīng)該在滿足設(shè)備擺放的前提下，盡可能減小車間的面積以提高其空間利用率[7]。

（3）設(shè)備利用率和負(fù)載平衡的折衷

在進(jìn)行車間布局設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡可能均衡對(duì)設(shè)備的利用，充分發(fā)揮它們的性能。上文所列的所有布局目標(biāo)在布局設(shè)計(jì)中一般不會(huì)被全部考慮，否則整個(gè)布局設(shè)計(jì)將會(huì)變得復(fù)雜甚至不可行[8]。

2 車間布局系統(tǒng)的仿真分析與優(yōu)化

2.1 Anylogic軟件簡(jiǎn)介

Anylogic是一款通用仿真建模工具，主要用于離散時(shí)間、連續(xù)、混合等系統(tǒng)的仿真建模。Anylogic可以明確系統(tǒng)各要素的動(dòng)態(tài)關(guān)系，再現(xiàn)現(xiàn)實(shí)中實(shí)物之間的關(guān)聯(lián)變化[9-10]。相較于其他建模工具有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）運(yùn)用Java語(yǔ)言，具象化，擴(kuò)展性強(qiáng)，建模快速；

（2）建模的方法很多，針對(duì)獨(dú)有問(wèn)題可以馬上調(diào)整，可以捕捉更多現(xiàn)象；

（3）模板環(huán)境中有有優(yōu)秀分析組和最優(yōu)化工具；

湖泊水資源保護(hù)涉及水利、環(huán)保、農(nóng)業(yè)（漁業(yè)）、林業(yè)、交通運(yùn)輸、旅游等部門，以前，一些部門只爭(zhēng)“管理”權(quán)限，不盡保護(hù)職責(zé)，遇事推諉，相互牽制。針對(duì)這些問(wèn)題，新出臺(tái)的《湖北省湖泊保護(hù)條例》第25條規(guī)定“實(shí)行最嚴(yán)格的湖泊水資源保護(hù)制度”，第7條第2款規(guī)定“縣級(jí)以上人民政府水行政主管部門應(yīng)當(dāng)明確相應(yīng)的管理機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)湖泊的日常保護(hù)工作”，根據(jù)這一規(guī)定，省、市水利部門報(bào)請(qǐng)同級(jí)編制部門批復(fù)成立了湖北省湖泊局、武漢市湖泊管理局、鄂州市湖泊局、神農(nóng)架林區(qū)大九湖國(guó)家濕地保護(hù)管理局，理順了湖泊水資源保護(hù)管理體制。此外，荊州、孝感、黃岡、潛江等市正在籌劃組建湖泊局，咸寧市水務(wù)局成立了湖泊科，荊門市擬成立湖泊水庫(kù)科。

（4）Anylogic以活動(dòng)對(duì)象為主要方圖，可以向下填裝其他對(duì)象[11]。

2.2 仿真模型的建立

某制造企業(yè)的車間布局仿真模型如圖1所示。

圖1 車間布局仿真模型圖

2.3 仿真結(jié)果分析及優(yōu)化

運(yùn)行模型，得出分析結(jié)果如圖2所示。

數(shù)據(jù)分析：

（1）有數(shù)據(jù)報(bào)告可以明顯看出焊接的法蘭在制品庫(kù)存很大，在制品庫(kù)存成本很高。

（2）物流效率很低。

針對(duì)焊接的法蘭在制品庫(kù)存過(guò)大，我們可以調(diào)節(jié)service的延遲效果和conveyor的速度，調(diào)節(jié)后運(yùn)行模型[12-14]，得到模型報(bào)告如圖3所示。

從以上報(bào)告可以看出：

（1）焊接的法蘭在制品庫(kù)存幾乎降到最低。

（2）物流速度提高了，提高了產(chǎn)量。

（3）優(yōu)化后的廠房布局比優(yōu)化前更優(yōu)。

基于anylogic對(duì)某制造企業(yè)車間布局優(yōu)化提出的措施：

（1）增加本體焊接的工人，縮短本體焊接周期。

（2）簡(jiǎn)化物流路線，減少停滯時(shí)間。

圖2 仿真結(jié)果圖

圖3 優(yōu)化后仿真結(jié)果圖

3 結(jié)論

雖然國(guó)內(nèi)外研究的文獻(xiàn)很多，但是很少有在集具體的軟件系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)例子。本文研究旨在按照Anylogic軟仿真模型解決空間利用率問(wèn)題讓制造企業(yè)降低自身制造成本，也可以全面的模擬出車間布局，它能把組成復(fù)雜系統(tǒng)的各要素動(dòng)態(tài)的結(jié)合起來(lái)，然后在現(xiàn)實(shí)中的生產(chǎn)活動(dòng)，更加有利于找出問(wèn)題進(jìn)行布局優(yōu)化。

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Study on Optimization of Workshop Layout Based on Anylogic

LIAO Shuai, HE Bang-gui*

(Kunming University of Science and Technology Kunming University of Science and Technology, Yunnan Kunming 650504)

In order to improve their competitiveness, manufacturing enterprises need to reduce their own manu-facturing costs, optimize the layout of the workshop can reduce unnecessary logistics handling costs. This paper analyzes the basic situation of a manufacturing enterprise, reproduces the production logistics system of a manufacturing enterprise on the Anylogic software, adjusts the model according to the problems existing in the layout of the workshop, and carries out the analysis of the experimental data, evaluates the optimized plan before and after the optimization. The evaluation results show that the optimized layout scheme is more important. It is reasonable.

Layout optimization; Anylogic; Production logistics

TP391.9

A

10.3969/j.issn.1003-6970.2018.12.037

廖帥(1996-)，男，昆明理工大學(xué)碩士研究生，主要從事輕工技術(shù)與工程研究。

何邦貴(1964-)，男，昆明理工大學(xué)教授，主要從事機(jī)械工程與包裝工程研究

廖帥，何邦貴. 基于Anylogic的車間布局優(yōu)化問(wèn)題研究[J]. 軟件，2018，39（12）：162-165