基于Flexsim的物流系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)器教學(xué)設(shè)計(jì)*

□ 邱晗光，周繼祥

(重慶工商大學(xué) 物流管理系，重慶 400000)

【Abstract】 In alogistics system stimulation of processing unit,a step-by-stepuser manual of Flexsim Experimenter was introduced in detail.The label function was used to control the number of workers that can be used in each experiment.The Experimenter wasapplied to test the configuration scheme of different operators.The collection methodof experimental data was also given.It maysupply a reference for students to user the Flexsim Experimenter tool.

【Key words】 logistics system simulation;Flexsim;experimenter;experimental data analysis

1 引言

隨著物流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜、決策的環(huán)境不確定性日益增大，仿真技術(shù)在物流系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)、物流系統(tǒng)運(yùn)作策略優(yōu)化、物流系統(tǒng)效率改進(jìn)等方面發(fā)揮著日益重要的作用[1,2]。鑒于物流仿真在企業(yè)實(shí)踐中的應(yīng)用效果和前景，物流系統(tǒng)仿真也就逐漸成為高等院校物流管理專業(yè)中重點(diǎn)培養(yǎng)的專業(yè)能力和技能[2-4]。

實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析在物流系統(tǒng)仿真中具有重要作用。作為物流仿真最終結(jié)果的輸出步驟，實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析構(gòu)成了物流系統(tǒng)調(diào)研-建模-調(diào)試-運(yùn)行分析的閉合環(huán)節(jié)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析，對(duì)物流系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)物流系統(tǒng)仿真的價(jià)值。

作為代表性三維仿真軟件之一，F(xiàn)lexsim提供功能完善的實(shí)驗(yàn)器組件(Simulation Experiment Control)。實(shí)驗(yàn)器組件可以自動(dòng)調(diào)整仿真模型的運(yùn)行參數(shù)，多場(chǎng)景批量化快速重復(fù)實(shí)驗(yàn)，并提供了多樣化的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)查看工具。基于此，本文結(jié)合我校多年實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐，基于使用的Flexsim仿真平臺(tái)，結(jié)合仿真案例討論Flexsim仿真實(shí)驗(yàn)器的使用方法，以期為學(xué)生正確使用Flexsim進(jìn)行物流系統(tǒng)建模仿真提供支持。

2 Flexsim實(shí)驗(yàn)器教學(xué)概述

2.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)

設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)如下：

①熟悉Flexsim用于物流系統(tǒng)建模仿真的基本操作方法，包括固定資源庫(kù)對(duì)象的使用、任務(wù)執(zhí)行類對(duì)象的使用、模型的搭建步驟、仿真運(yùn)行及分析的方法；

②掌握標(biāo)簽的使用方法；

③掌握實(shí)驗(yàn)器的使用方法。

2.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

采用的仿真案例背景如下[5]：

①一個(gè)工作單元有5個(gè)工作站,每個(gè)工作站的處理時(shí)間服從lognormal2(0,10,0.5,1)分布；

②每個(gè)工作站都有一個(gè)緩沖區(qū)；

③使用操作員將臨時(shí)實(shí)體從工作站搬運(yùn)到暫存區(qū)，工作站需要操作員進(jìn)行加工；

④工作人員的數(shù)量為1到17個(gè)不等；

⑤使用Flexsim提供的實(shí)驗(yàn)器組件(Simulation Experiment Control)，確定合適的操作人員數(shù)量。

3 實(shí)驗(yàn)布局

首先使用Flexsim提供的固定資源庫(kù)(Fixed Resource)各種對(duì)象，包括發(fā)生器、儲(chǔ)存區(qū)、加工器、吸收器等，以及任務(wù)執(zhí)行類各種對(duì)象，包括任務(wù)分配器和操作人員，搭建仿真案例的基礎(chǔ)模型，如圖1所示。整個(gè)制造單元呈現(xiàn)U形布局，原材料由左上部的發(fā)生器進(jìn)入制造單元，依此經(jīng)過(guò)5臺(tái)處理器加工，完成后從左下部的吸收器離開制造單元。在不同加工器前后都設(shè)置有緩存區(qū)，如圖1所示。

圖1實(shí)驗(yàn)布局

4 實(shí)驗(yàn)步驟

①進(jìn)行物流流程及任務(wù)執(zhí)行類對(duì)象連接，如下圖2所示。使用A連接，將固定資源類對(duì)象按照U形狀進(jìn)行連接，定義物流的流向，順序地通過(guò)發(fā)生器、儲(chǔ)存區(qū)、加工器，最后進(jìn)入吸收器；拖動(dòng)17個(gè)操作人員進(jìn)行模型視圖，使用A連接將任務(wù)分配器和操作人員連接；操作人員需要將加工品從存儲(chǔ)區(qū)搬運(yùn)到加工器上，并且在加工器上完成加工操作；需要使用中心連接，將暫存區(qū)和加工器與任務(wù)分配器進(jìn)行連接。

圖2 模型布局

②設(shè)置加工器的處理時(shí)間。雙擊打開處理器processor1的屬性對(duì)話框，在processtime對(duì)話框?qū)⑻幚砥鞯募庸r(shí)間設(shè)置為服從lognormal2(0,10,0.5,1)分布，如圖3所示。使用紅選方式，將processor1的屬性復(fù)制到其余4臺(tái)處理器。

圖3 處理時(shí)間參數(shù)

③設(shè)置任務(wù)分配器Dispatcher。考慮教學(xué)初期學(xué)生的掌握能力，采用“標(biāo)簽+端口”比較簡(jiǎn)單的操作方式實(shí)現(xiàn)任務(wù)的分配。a.新建一個(gè)標(biāo)簽numWork，該標(biāo)簽是指仿真實(shí)驗(yàn)中可以使用的最多操作人員數(shù)量，如圖4所示；實(shí)驗(yàn)器將通過(guò)調(diào)整該標(biāo)簽的值，測(cè)試不同的操作人員配置方案。b.在Dispatcher選項(xiàng)卡Passto對(duì)話框中，定義臨時(shí)變量numWorkers獲取標(biāo)簽numWork的值(如圖5中代碼第7行所示)，同時(shí)均勻隨機(jī)返回1到numWorkers之間的值(如圖5中代碼第9行所示)；該操作的目的在于，將待分配的任務(wù)均勻隨機(jī)的分配給參與模型操作人員。

圖4 設(shè)置參與操作的最多操作人員數(shù)量標(biāo)簽numWork

圖 5任務(wù)分配規(guī)則設(shè)置

④設(shè)置仿真實(shí)驗(yàn)器(Simulation Experiment Control)：a.添加1個(gè)變量Variables，并使用揀選工具從樹結(jié)構(gòu)中選擇上一

圖6 實(shí)驗(yàn)器設(shè)置

步中在任務(wù)分配器中已經(jīng)建立好的標(biāo)簽numWork節(jié)點(diǎn)。b.設(shè)置Number of Scenarios為17，該變量表示需要實(shí)驗(yàn)的17個(gè)場(chǎng)景，并在對(duì)話框中分別填入1，2，3，依次到17，分別代表使用1個(gè)，2個(gè)，3個(gè)工作人員，直到所有17個(gè)操作人員都參與到加工中。設(shè)置如圖6所示。

⑤添加實(shí)驗(yàn)器數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)參數(shù)：在performance measure選項(xiàng)卡下新添加一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，在下拉菜單中選擇Statistic by individual object，其中Object Name改為“sink1”，Statistic改為Input，如下圖7所示。以上設(shè)置，將仿真時(shí)間內(nèi)加工單元的總產(chǎn)出作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

圖7 實(shí)驗(yàn)器參數(shù)設(shè)置

⑥使用實(shí)驗(yàn)控制器運(yùn)行仿真模型。將模型的運(yùn)行時(shí)間設(shè)置為3600，每一種情形運(yùn)行5次。在實(shí)驗(yàn)狀態(tài)的進(jìn)度條從紅色變?yōu)榫G色后，所有的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行完畢，如圖8所示。

圖8 使用實(shí)驗(yàn)器運(yùn)行模型

圖9 結(jié)果統(tǒng)計(jì)

⑦運(yùn)行結(jié)果查看。點(diǎn)擊Experiment下的View Results，獲得如下圖9的數(shù)據(jù)；可以得出當(dāng)操作員數(shù)量為14個(gè)時(shí)，該模型幾乎達(dá)到飽和，增加操作員并不能獲得更大效益。

5 結(jié)論

Flexsim軟件無(wú)論是在高等院校物流管理本科專業(yè)教育中，還是在制造企業(yè)物流管理實(shí)踐中都得到了廣泛認(rèn)可和應(yīng)用。在Flexsim的眾多功能模塊中，任務(wù)執(zhí)行器組件對(duì)于實(shí)驗(yàn)觀察和數(shù)據(jù)分析具有重要作用。任務(wù)執(zhí)行器組件能夠便捷且批量化地測(cè)試和觀察影響仿真模型的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，從而有效改善物流系統(tǒng)仿真分析的效率。本文就物流仿真教學(xué)中使用實(shí)驗(yàn)器的教學(xué)過(guò)程進(jìn)行設(shè)計(jì)，討論一個(gè)加工單元的操作人員配置優(yōu)化，使用實(shí)驗(yàn)器進(jìn)行批量化快速測(cè)試，以期對(duì)學(xué)生掌握Flexsim提供的實(shí)驗(yàn)器工具提供參考。