汽車(chē)生產(chǎn)線物流仿真研究

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告汽車(chē)生產(chǎn)線物流仿真研究 交通學(xué)院 院（系） 交通運(yùn)輸 專(zhuān)業(yè)學(xué) 號(hào) 21202103 學(xué)生姓名 王 玥 指導(dǎo)老師 張永 老師 起訖日期 2006年3月2006年6月 設(shè)計(jì)地點(diǎn) 東南大學(xué)交通學(xué)院 摘 要隨著汽車(chē)需求量和生產(chǎn)量的持續(xù)增長(zhǎng)，汽車(chē)產(chǎn)業(yè)已成為我國(guó)的重要支柱產(chǎn)業(yè)。汽車(chē)生產(chǎn)物流的運(yùn)作效率的提高可大大提高汽車(chē)生產(chǎn)線的效率，減少不必要的浪費(fèi)，提高汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)效率。仿真技術(shù)可提高決策者的工作效率，并能對(duì)系統(tǒng)不確定的因素進(jìn)行有效分析。在汽車(chē)生產(chǎn)中運(yùn)用仿真技術(shù)，有助于進(jìn)行系統(tǒng)分析，解決生產(chǎn)過(guò)程中的隨機(jī)因素的影響。因此，應(yīng)用仿真技術(shù)研究汽車(chē)生產(chǎn)物流系統(tǒng)的優(yōu)化具有重要的現(xiàn)實(shí)和理論意

2、義。文章首先介紹了汽車(chē)生產(chǎn)物流理論以及仿真的基礎(chǔ)知識(shí)，分析了使用仿真技術(shù)在汽車(chē)生產(chǎn)線中運(yùn)用的重要意義，并提出利用Arena仿真軟件建立相關(guān)模型，來(lái)進(jìn)行汽車(chē)生產(chǎn)線的仿真。隨后進(jìn)行了汽車(chē)生產(chǎn)線流程分析，并重點(diǎn)對(duì)涂裝環(huán)節(jié)的基本流程及設(shè)計(jì)原則進(jìn)行了進(jìn)一步闡述。在進(jìn)行生產(chǎn)線物流仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，文章先設(shè)定了仿真的目標(biāo)，對(duì)仿真案例進(jìn)行假設(shè)，然后利用Arena仿真軟件進(jìn)行具體模型的設(shè)計(jì)與建立。在建好模型后，對(duì)不同的方案及不同的參數(shù)進(jìn)行運(yùn)行，根據(jù)運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行分析，比較了不同方案以及同種方案不同參數(shù)情況下的關(guān)系。關(guān)鍵詞：汽車(chē)生產(chǎn)線；物流；仿真；涂裝；Arena AbstractBy the growth alon

3、g with the demand quantity and the productivity of automobile, this industry has become the important pillar industry of our country. The enhancement of the operation efficiency of automobile product logistics may greatly enhance the efficiency of the automobile production line, reduces the nonessen

4、tial waste, enhances the production efficiency of the automobile production enterprise. The simulation technology may enhance policy-maker's working efficiency, and can carry on the effective analysis to the system indefinite factor. Using simulation technology in automobile production is helpfu

5、l to carries on the system analysis, in the solution production process stochastic factor influence. Therefore, using simulation engineering to optimize the system of automobile product logistics has the important reality and the theory significance.This article first introduced the thing flows the

6、logistics theory as well as the system simulation elementary knowledge, analyzed the utilization vital significance by using simulation technology in the automobile production line, and proposed using the Arena simulation software establishment correlation model, in order to carry on the automobile

7、production line the simulation. Afterwards has carried on the automobile production line flow analysis, and further elaborated the basic flow and the principle of design about paint. When carries on the production line flows the simulation system design, this article has first established the simula

8、tion goal, carries on the supposition to the simulation case, then do the design and the establishment carries on the concrete model by using Arena simulation software. After constructs the model, carries on the movement to the different plan and the different parameter, according to moves the resul

9、t to carry on the analysis, compared with different plan as well as in homogeneous plan different parameter situation relations.Key word: Automobile production line; Logistics, Simulation; Painting; Arena 目 錄摘 要IAbstractII目 錄i第一章 緒論11.1 選題背景11.2 研究意義和目的11.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀21.3.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀21.3.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀21.3.3 文獻(xiàn)

10、分析41.4 研究問(wèn)題界定41.5 技術(shù)路線51.6 論文結(jié)構(gòu)5第二章 理論基礎(chǔ)62.1 汽車(chē)生產(chǎn)物流理論62.2 仿真理論72.2.1 仿真的定義72.2.2 仿真的作用72.2.3 仿真的一般步驟82.3 物流仿真語(yǔ)言92.3.1 仿真語(yǔ)言簡(jiǎn)介92.3.1 Arena仿真軟件介紹92.4 仿真在汽車(chē)生產(chǎn)線中的應(yīng)用122.5 本章小結(jié)13第三章 汽車(chē)生產(chǎn)線流程分析143.1 流水線生產(chǎn)組織143.1.1 流水生產(chǎn)的作用143.1.2 流水生產(chǎn)的特征143.1.3 流水生產(chǎn)的分類(lèi)143.2 汽車(chē)生產(chǎn)線流程介紹153.3 涂裝流程分析173.3.1 基本流程173.3.2 設(shè)計(jì)原則173.4 本

11、章小結(jié)18第四章 汽車(chē)生產(chǎn)線物流仿真設(shè)計(jì)194.1 汽車(chē)生產(chǎn)線物流仿真目標(biāo)194.1.1 仿真在生產(chǎn)物流中的應(yīng)用194.1.2 具體仿真目標(biāo)204.2 汽車(chē)生產(chǎn)線物流仿真案例與假設(shè)204.2.1 生產(chǎn)線仿真案例204.2.2 影響因素假設(shè)214.3 汽車(chē)生產(chǎn)線物流仿真模型設(shè)計(jì)224.3.1 仿真步驟224.3.2 具體模型234.4 汽車(chē)生產(chǎn)線物流仿真結(jié)果分析284.4.1 不同方案的比較分析284.4.2 相同方案的比較分析314.5 本章小結(jié)33第五章 結(jié)論與展望345.1 論文的主要研究成果345.2 論文的不足和研究展望34參考文獻(xiàn)36致 謝38第一章 緒論1.1 選題背景汽車(chē)產(chǎn)業(yè)是國(guó)

12、家工業(yè)化水平的代表性產(chǎn)業(yè)，也是最典型的成熟產(chǎn)業(yè)和壟斷競(jìng)爭(zhēng)型產(chǎn)業(yè)。其產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度很大，對(duì)鋼鐵、有色金屬、橡膠、塑料、玻璃、涂料等原材料工業(yè)，鑄、鍛、熱、焊、沖壓、機(jī)加工、油漆、電鍍、試驗(yàn)、檢測(cè)等設(shè)備制造業(yè)，機(jī)械、電子、電器、化工、建材、輕工、紡織等配套產(chǎn)品和零部件，公路建設(shè)、能源工業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)和服務(wù)業(yè)等，都會(huì)產(chǎn)生巨大需求，從而推動(dòng)這些產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的振興能帶動(dòng)諸多相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，諸多相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展又支撐著汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的振興。中國(guó)是世界上現(xiàn)今為數(shù)不多的汽車(chē)潛在需求巨大的地區(qū)。正是基于汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的特性和發(fā)展?jié)摿Γ瑖?guó)家將汽車(chē)產(chǎn)業(yè)確定為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)。中國(guó)汽車(chē)工業(yè)經(jīng)過(guò)40多年的發(fā)展，已經(jīng)成為世界

13、上公認(rèn)的未來(lái)3個(gè)最大的待開(kāi)發(fā)汽車(chē)市場(chǎng)之一。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不斷提高和轎車(chē)開(kāi)始進(jìn)入家庭，中國(guó)已經(jīng)成為世界上增長(zhǎng)最為迅速的市場(chǎng)，對(duì)全球汽車(chē)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生的巨大影響力。我國(guó)汽車(chē)年產(chǎn)銷(xiāo)達(dá)到100萬(wàn)輛歷時(shí)近40年，從100萬(wàn)輛增至200萬(wàn)輛歷時(shí)8年，增至300萬(wàn)輛僅用了2年，而突破400萬(wàn)輛則只用1年時(shí)間。預(yù)計(jì)未來(lái)的10多年里，中國(guó)的汽車(chē)需求量仍將保持1015的增幅向上攀升1。中國(guó)已初步形成相對(duì)齊全的汽車(chē)工業(yè)生產(chǎn)體系。這是中國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)新發(fā)展的起點(diǎn)。此外，中國(guó)發(fā)展汽車(chē)產(chǎn)業(yè)還有如下優(yōu)勢(shì)：一是大國(guó)的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)；二是勞動(dòng)力成本優(yōu)勢(shì)；三是具有較強(qiáng)的制造業(yè)配套能力。標(biāo)準(zhǔn)普爾發(fā)布最新報(bào)告說(shuō)，北美、西歐和日本三大汽車(chē)生產(chǎn)地的

14、產(chǎn)量占到了全世界的四分之三，而目前中國(guó)已取代韓國(guó)和法國(guó)成為世界第四大汽車(chē)生產(chǎn)地。預(yù)計(jì)在今后10到15年，中國(guó)有望成為世界重要的汽車(chē)制造基地之一2。汽車(chē)生產(chǎn)物流就是指從倉(cāng)庫(kù)入口到生產(chǎn)線消耗點(diǎn)，再到成品車(chē)庫(kù)的入口前的物流。我國(guó)現(xiàn)階段對(duì)于汽車(chē)物流的重點(diǎn)多在運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)節(jié)，很少設(shè)計(jì)生產(chǎn)物流。而面對(duì)復(fù)雜的汽車(chē)生產(chǎn)過(guò)程，如果能提高生產(chǎn)物流效率，就可以大大提高汽車(chē)生產(chǎn)線的效率，勢(shì)必會(huì)提高汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)效率，增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，也會(huì)相應(yīng)拉動(dòng)我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)，對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到促進(jìn)作用。 1.2 研究意義和目的汽車(chē)生產(chǎn)是一項(xiàng)復(fù)雜的生產(chǎn)活動(dòng)，其工序多且繁瑣，難免會(huì)有不合理或可以改善的地方。此時(shí)如果可以對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行仿真

15、，則可以使得生產(chǎn)線更優(yōu)化。仿真技術(shù)的主要的優(yōu)勢(shì)在于與大多數(shù)技術(shù)相比，它更簡(jiǎn)單，運(yùn)作起來(lái)不昂貴且更靈活。另外，仿真技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用依賴(lài)于計(jì)算機(jī)軟硬件的飛速發(fā)展。今天，隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的巨大發(fā)展，仿真技術(shù)的研究也不斷完善。仿真技術(shù)近年來(lái)應(yīng)用越來(lái)越廣，其在物流研究中的應(yīng)用主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：l 有利于解決隨機(jī)因素的影響；l 仿真幫助系統(tǒng)優(yōu)化；l 仿真對(duì)各種復(fù)雜的系統(tǒng)具有良好的適應(yīng)性；l 符合人們的思維習(xí)慣，有助于系統(tǒng)分析；在汽車(chē)生產(chǎn)中運(yùn)用仿真技術(shù)，所建成的物流系統(tǒng)仿真可以大大提高生產(chǎn)效率，優(yōu)化系統(tǒng)，有助于進(jìn)行系統(tǒng)分析，解決生產(chǎn)過(guò)程中的隨機(jī)因素的影響。這對(duì)于復(fù)雜的汽車(chē)生產(chǎn)過(guò)程來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是有重大

16、意義的。本文就旨在運(yùn)用物流仿真系統(tǒng)模擬汽車(chē)生產(chǎn)流程，具體分析涂裝流程，通過(guò)不同方案、不同參數(shù)的比較，得出最優(yōu)方案，以提高汽車(chē)生產(chǎn)線的效率。1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.3.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀國(guó)外對(duì)于物流仿真的研究相對(duì)發(fā)展的比較早，此類(lèi)研究也進(jìn)行得比較深入。S. G. Lee, R. de souza, E. K. Ong（1996）3運(yùn)用Arena軟件對(duì)于自動(dòng)庫(kù)存補(bǔ)貨系統(tǒng)進(jìn)行了仿真，以使得在巷道狹窄的倉(cāng)庫(kù)可以盡量減少搬運(yùn)工具，提高物流效率。Henk de Swaan Arons, Csaba Attila Boer（2001）4運(yùn)用離散事件仿真模型，將模型存入特定數(shù)據(jù)庫(kù)中，在Arena模擬軟件中研究

17、了庫(kù)存補(bǔ)貨戰(zhàn)略。A. Anglani, A. Grieco, M. Pacella, T. Tolio（2002）5對(duì)于柔性制造系統(tǒng)進(jìn)行分析與建模，也是在Arena軟件的環(huán)境中進(jìn)行仿真的。Dan X. Houston etc.（2001）6；Young Jun Son, Albert T. Jones, Richard A. Wysk（2003）7也進(jìn)行了相關(guān)的仿真建模研究。1.3.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀我國(guó)的物流研究起步晚、發(fā)展快，不少大學(xué)相繼成立了物流研究中心。關(guān)于物流仿真有以下研究： 1. 基于Petri網(wǎng)的仿真研究昆明理工大學(xué)的詹躍東、駱瑛基于Petri網(wǎng)理論對(duì)煙草行業(yè)的卷接包車(chē)間的AGVS

18、進(jìn)行了分析，并對(duì)該系統(tǒng)構(gòu)造了一Petri網(wǎng)模型，并進(jìn)行了仿真研究8。華中科技大學(xué)的劉巍、王明哲基于Petri網(wǎng)/JavaBean的分層有色Petri 網(wǎng)（HCPN）物流系統(tǒng)建模， 通過(guò)建立遞階層次、對(duì)象， 子網(wǎng)和整個(gè)HCPN 等模型，將其接入主Petri 網(wǎng)（PN），用顏色描述Petri 網(wǎng)中流動(dòng)的令牌。以汽車(chē)總裝為例，將物流過(guò)程分解成若干子網(wǎng)和HCPN 模型，并以HCPN 仿真模型為核心，定義通用接口、建立與PN 相應(yīng)的模型組件9。 南京林業(yè)大學(xué)的張穎利、邵明習(xí)采用Petri網(wǎng)建立了某微型汽車(chē)廠總裝車(chē)間的生產(chǎn)物流模型，并用Visual Basic 語(yǔ)言對(duì)其生產(chǎn)線進(jìn)行仿真10。安徽工業(yè)大學(xué)的李

19、明河、魯蔚鋒提出了一種基于Petri網(wǎng)的生產(chǎn)車(chē)間物料運(yùn)輸系統(tǒng)Petri網(wǎng)模型，可以將該系統(tǒng)的物理過(guò)程通過(guò)網(wǎng)系統(tǒng)形象地表示出來(lái)，并反映出系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。同時(shí)用ARENA仿真軟件對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了模型仿真研究11。還有學(xué)者運(yùn)用其它算法對(duì)物流仿真進(jìn)行了分析研究，如王英凱,安曉東（2005）12進(jìn)行了基于遺傳算法的物流建模與仿真分析。他們?cè)趯?duì)傳統(tǒng)算法討論的基礎(chǔ)上提出了一種基于遺傳算法的物流配送最佳路徑選擇建模方法，并應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行了仿真分析。2. 面向?qū)ο蠓抡娣椒ㄉ綎|工業(yè)大學(xué)的張丹羽等基于面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)，采用窗口界面技術(shù)，提出了一種面向?qū)ο蠛突趫D形的建模仿真環(huán)境的技術(shù)方案，面向?qū)ο蠹夹g(shù)解決了FMS(柔性制

20、造系統(tǒng))中的模型復(fù)雜性高和可重用性差的問(wèn)題，為進(jìn)一步開(kāi)發(fā)物流實(shí)時(shí)離線(或在線)調(diào)度仿真軟件提供了一個(gè)很好的環(huán)境13。北方交通大學(xué)的唐孝飛基于面向?qū)ο蟮乃枷牒拖到y(tǒng)理論概念，提出面向?qū)ο蟮牡谌轿锪髋渌头抡嫦到y(tǒng)，通過(guò)描述配送系統(tǒng)各組成對(duì)象之間的關(guān)系，仿真研究了各種配送控制功能及其參數(shù)14。3. 其他物流仿真系統(tǒng)：清華大學(xué)的董建華, 肖田元, 樊樹(shù)海, 羌磊（2003）針對(duì)汽車(chē)大規(guī)模定制生產(chǎn)的實(shí)施策略提出汽車(chē)總裝生產(chǎn)線滿足大規(guī)模定制的三個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：提高動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力、縮短交貨期、降低成本。針對(duì)這三個(gè)問(wèn)題討論了汽車(chē)總裝生產(chǎn)線規(guī)劃中的相應(yīng)對(duì)策，根據(jù)汽車(chē)總裝線規(guī)劃的要求提出并建立了一個(gè)相應(yīng)的規(guī)劃仿真環(huán)境，并

21、在該環(huán)境中進(jìn)行了一個(gè)仿真實(shí)例15。鄭順?biāo)?004）基于生產(chǎn)線仿真與優(yōu)化技術(shù)，建立了應(yīng)用對(duì)象、類(lèi)庫(kù)、仿真模型，進(jìn)行了物流和生產(chǎn)調(diào)度仿真，對(duì)瓶頸設(shè)備與故障進(jìn)行了分析及生產(chǎn)線能力評(píng)估，為生產(chǎn)線規(guī)劃與生產(chǎn)調(diào)度計(jì)劃的制定提供了可靠的科學(xué)依據(jù)16。湖南大學(xué)的劉靚,黃立葵（2004）針對(duì)物流仿真系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的難題,建立物流系統(tǒng)仿真研究的基本步驟,創(chuàng)建供應(yīng)鏈運(yùn)營(yíng)參考模型，包括基本的供應(yīng)鏈過(guò)程要素、過(guò)程性能評(píng)價(jià)指標(biāo)和供應(yīng)鏈對(duì)象模型17。王煜，蔡臨寧，岳秀江（2004）比較了應(yīng)用解析方法和仿真方法研究物流系統(tǒng)的特點(diǎn)及其優(yōu)缺點(diǎn)，然后從點(diǎn)和面兩個(gè)層次分析了應(yīng)用仿真方法研究物流系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，指出物流系統(tǒng)仿真研究的優(yōu)

22、勢(shì)和趨勢(shì)，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)研究一定系統(tǒng)優(yōu)化目標(biāo)下一些系統(tǒng)參數(shù)和運(yùn)作策略的優(yōu)化設(shè)置，作為決策分析依據(jù)18。周立新,陶瑞巖,汪菲（2003）采用系統(tǒng)仿真的方法，針對(duì)物流項(xiàng)目不同的要素構(gòu)成和物流需求，運(yùn)用計(jì)算機(jī)工具，設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)了仿真程序，研究了第三方物流項(xiàng)目仿真程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)19。華中科技大學(xué)CAD中心的郭宇,陳立平,王書(shū)亭,鐘毅芳（2003）構(gòu)建了一個(gè)優(yōu)化與仿真分離的仿真優(yōu)化框架,該框架的核心是混合優(yōu)化算法模塊和物流仿真模塊,根據(jù)物流仿真的特點(diǎn)提出了一種改進(jìn)的區(qū)域收縮遺傳算法和增強(qiáng)連續(xù)型禁忌搜索算法混合的優(yōu)化算法，并基于該框架開(kāi)發(fā)了一個(gè)仿真優(yōu)化軟件系統(tǒng)20。上海海運(yùn)學(xué)院楊靜蕾和丁以中（2003）以上海

23、港外高橋集裝箱碼頭為例，通過(guò)構(gòu)建一個(gè)包括錨地、泊位堆場(chǎng)、橋吊、龍門(mén)吊和集卡的動(dòng)態(tài)多級(jí)排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)模型，較為全面地描述了集裝箱碼頭裝卸系統(tǒng)的運(yùn)行指標(biāo)和最優(yōu)化設(shè)備配置。闡述了動(dòng)態(tài)多級(jí)排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)模型的構(gòu)成和特點(diǎn)，說(shuō)明了仿真程序中的事件、事件之間的邏輯關(guān)系以及程序的檢驗(yàn)和模型輸入輸出參數(shù)，最后通過(guò)對(duì)系統(tǒng)輸出指標(biāo)的分析得出了外高橋集裝箱碼頭的最優(yōu)機(jī)械配比和最優(yōu)的橋吊臺(tái)數(shù)21。1.3.3 文獻(xiàn)分析從文獻(xiàn)的綜述看，國(guó)內(nèi)由于受物流實(shí)踐和研究水平的制約，對(duì)于物流仿真的研究只處于起步階段，還不夠完善，對(duì)于汽車(chē)生產(chǎn)線的物流仿真更是涉及甚少。關(guān)于汽車(chē)生產(chǎn)線流程分析、汽車(chē)物流分析、物流仿真應(yīng)用的參考文獻(xiàn)較少，關(guān)于仿真系統(tǒng)在汽

24、車(chē)生產(chǎn)線中的實(shí)際運(yùn)用也需要進(jìn)一步的研究探討?？偟恼f(shuō)來(lái)，關(guān)于汽車(chē)生產(chǎn)線物流分析存在以下不足：1. 沒(méi)有詳盡的汽車(chē)生產(chǎn)線流程分析汽車(chē)生產(chǎn)流程復(fù)雜，工序繁多。了解汽車(chē)生產(chǎn)線的流程，是研究汽車(chē)生產(chǎn)線物流仿真的基礎(chǔ)。已有文獻(xiàn)并沒(méi)對(duì)此進(jìn)行詳盡的分析。2. 物流仿真的研究欠缺仿真是一種實(shí)驗(yàn)方法，也是一種優(yōu)化方式，旨在優(yōu)化系統(tǒng)、解決隨機(jī)性因素、提高生產(chǎn)效率。關(guān)于物流仿真，在國(guó)內(nèi)還是一個(gè)新興課題，需要對(duì)此進(jìn)行進(jìn)一步研究。另外，仿真技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用依賴(lài)于計(jì)算機(jī)軟硬件的飛速發(fā)展。今天，隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的巨大發(fā)展，仿真技術(shù)的研究也不斷完善。因此，對(duì)于物流仿真的研究也是一個(gè)與時(shí)俱進(jìn)的過(guò)程，不能只依賴(lài)前人的研究成果。

25、 3. 缺乏利用專(zhuān)業(yè)仿真軟件進(jìn)行的具體設(shè)計(jì)方案本文將運(yùn)用Arena仿真軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。國(guó)內(nèi)很少有運(yùn)用此軟件進(jìn)行仿真的文獻(xiàn)，因此對(duì)于Arena仿真軟件需要在熟練操作的基礎(chǔ)上進(jìn)行建模和仿真。仿真系統(tǒng)是要運(yùn)用到具體問(wèn)題當(dāng)中的。當(dāng)仿真完成后，要選取具體案例，運(yùn)用仿真系統(tǒng)進(jìn)行比較和評(píng)價(jià)。1.4 研究問(wèn)題界定本文旨在運(yùn)用仿真技術(shù)對(duì)汽車(chē)生產(chǎn)線進(jìn)行仿真，以構(gòu)成完善的汽車(chē)生產(chǎn)線物流仿真系統(tǒng)，便于改善實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)狀，減少不合理的因素，提高總體生產(chǎn)效率。具體研究問(wèn)題為：1. 汽車(chē)生產(chǎn)線流程現(xiàn)狀2. 如何運(yùn)用仿真軟件對(duì)汽車(chē)生產(chǎn)線（以涂裝流程為例）進(jìn)行物流系統(tǒng)仿真3. 根據(jù)仿真結(jié)果進(jìn)行比較分析1.5 技術(shù)路線本文技術(shù)路線圖

26、如下：相關(guān)文獻(xiàn)綜述研究問(wèn)題界定汽車(chē)生產(chǎn)線流程分析生產(chǎn)線物流仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)論與展望選取具體問(wèn)題建模涂裝流程分析運(yùn)用Arena軟件結(jié)果分析圖1-1 技術(shù)路線圖1.6 論文結(jié)構(gòu) 本文由五章正文、參考文獻(xiàn)和致謝組成。第一章是緒論，主要介紹了本文的選題背景、研究意義和目的、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、研究問(wèn)題界定及技術(shù)路線等。第二章是理論基礎(chǔ)的介紹，主要就物流理論、仿真理論以及物流仿真語(yǔ)言作了介紹和說(shuō)明，并詳細(xì)介紹了本文采用的軟件：Arena仿真軟件，就軟件的性能以及優(yōu)勢(shì)作了闡述，解釋了使用此軟件的原因。第三章著重進(jìn)行了汽車(chē)生產(chǎn)線流程的分析，特別對(duì)于涂裝環(huán)節(jié)的基本流程、設(shè)計(jì)原則進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。第四章將進(jìn)行生產(chǎn)線物

27、流仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在設(shè)定目標(biāo)、選取實(shí)例與假設(shè)后進(jìn)行模型設(shè)計(jì)，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行比較分析。第五章是結(jié)論與展望，主要對(duì)本文所取得的成果和不足之處進(jìn)行總結(jié)。第二章 理論基礎(chǔ)2.1 汽車(chē)生產(chǎn)物流理論 2003年，美國(guó)物流管理協(xié)會(huì)對(duì)物流管理的最新定義為22：“物流是供應(yīng)鏈活動(dòng)的一部分，是為滿足顧客需要，對(duì)商品、服務(wù)、及相關(guān)信息在產(chǎn)地和消費(fèi)地之間高效、低成本地前向/逆向流動(dòng)和儲(chǔ)存而進(jìn)行的規(guī)劃、實(shí)施、控制過(guò)程?！薄拔锪鳌边@一概念在中國(guó)被普遍采用是近十多年的事，2001年4月國(guó)家正式頒布的物流術(shù)語(yǔ)中把物流概念表述為：“物品從供應(yīng)地向接受地的實(shí)體流動(dòng)過(guò)程。根據(jù)實(shí)際需要，將運(yùn)輸、儲(chǔ)存、裝卸、搬運(yùn)、包裝、流通加工、配送、

28、信息處理等基本功能實(shí)施有機(jī)結(jié)合”。將物流管理表述為“為了以最低的物流成本達(dá)到用戶(hù)所滿意的服務(wù)水平，對(duì)物流活動(dòng)進(jìn)行的計(jì)劃、組織、協(xié)調(diào)與控制” 22。汽車(chē)物流是指以最小的總費(fèi)用，按用戶(hù)的需求，將汽車(chē)零部件、備件、整車(chē)從供給地向需求地轉(zhuǎn)移的過(guò)程，主要包括運(yùn)輸、儲(chǔ)存、包裝、裝卸、配送、流通加工、信息處理等相關(guān)活動(dòng)23。汽車(chē)物流按業(yè)務(wù)流程可分為4大部分：供應(yīng)過(guò)程中的零部件配送、運(yùn)輸物流；生產(chǎn)過(guò)程中的儲(chǔ)存、搬運(yùn)物流；整車(chē)與備件銷(xiāo)售儲(chǔ)存及運(yùn)輸物流和工業(yè)廢棄物回收處理物流。供應(yīng)物流是指上游供應(yīng)商向整車(chē)廠提供汽車(chē)零部件、生產(chǎn)材料、輔料到整車(chē)廠的倉(cāng)庫(kù)入口的流程。生產(chǎn)物流主要發(fā)生在企業(yè)的內(nèi)部，即指從倉(cāng)庫(kù)入口到生產(chǎn)線

29、消耗點(diǎn)，再到成品車(chē)庫(kù)的入口前的物流。整車(chē)與備件銷(xiāo)售物流指從成品車(chē)庫(kù)、備件庫(kù)入口到經(jīng)銷(xiāo)商入口之間的物流。如圖所示。汽車(chē)物流零部件物流整車(chē)物流銷(xiāo)售物流回收物流供應(yīng)物流生產(chǎn)物流轎車(chē)中輕型汽車(chē)重型汽車(chē)圖2 汽車(chē)物流的分類(lèi) 我國(guó)現(xiàn)階段對(duì)于汽車(chē)物流的主要重點(diǎn)是在運(yùn)輸與倉(cāng)儲(chǔ)等環(huán)節(jié)上，而對(duì)于汽車(chē)生產(chǎn)物流涉及較少。其實(shí)汽車(chē)生產(chǎn)零配件種類(lèi)繁多，生產(chǎn)工序復(fù)雜，生產(chǎn)物流的作用不容忽視。若能較好的提高汽車(chē)生產(chǎn)物流效率，則能在生產(chǎn)過(guò)程中避免不必要的浪費(fèi)，提高生產(chǎn)線的效率，減少生產(chǎn)成本，從而提高企業(yè)生產(chǎn)率。 本文將主要討論汽車(chē)生產(chǎn)物流仿真，目的就是通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真語(yǔ)言，將汽車(chē)生產(chǎn)線的流程進(jìn)行仿真，在仿真情況下找出其存在的問(wèn)題

30、，輔以適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)建議，以提高其生產(chǎn)線效率，即提高生產(chǎn)物流效率。2.2 仿真理論2.2.1 仿真的定義在生產(chǎn)活動(dòng)中，運(yùn)用仿真技術(shù)可以提高工作效率，并且可以對(duì)不確定的因素進(jìn)行分析。仿真是一種實(shí)驗(yàn)方法，它是運(yùn)籌學(xué)和系統(tǒng)工程中一種重要的優(yōu)化方法，基本想法是試圖重現(xiàn)某一系統(tǒng)或活動(dòng)的作業(yè)情況，而不必實(shí)地去建造并運(yùn)轉(zhuǎn)一個(gè)系統(tǒng)，那樣會(huì)造成巨大的花費(fèi)，這種方法不是去求解模型，而是在各種不同的作業(yè)條件的組合下，去運(yùn)行這一模型，由模擬運(yùn)行所得的結(jié)果，對(duì)所提出的方案的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)24。仿真技術(shù)的主要的優(yōu)勢(shì)在于與大多數(shù)技術(shù)相比，它更簡(jiǎn)單，運(yùn)作起來(lái)不昂貴且更靈活。另外，仿真技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用依賴(lài)于計(jì)算機(jī)軟硬件的飛速發(fā)展。

31、今天，隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的巨大發(fā)展，仿真技術(shù)的研究也不斷完善。2.2.2 仿真的作用仿真技術(shù)近年來(lái)應(yīng)用越來(lái)越廣，其在物流研究中的應(yīng)用主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：1. 有利于解決隨機(jī)因素的影響仿真模型的一個(gè)特點(diǎn)是它是一個(gè)隨機(jī)模型，系統(tǒng)的參數(shù)受隨機(jī)因素影響所發(fā)生的變化在模型中得到充分體現(xiàn)。這一點(diǎn)是其他方法所無(wú)法比擬的。其他方法一般是針對(duì)一種固定的約束條件或環(huán)境求解。而實(shí)際系統(tǒng)，特別是復(fù)雜的離散事件系統(tǒng)往往受很多隨機(jī)因素的影響（物流系統(tǒng)就是這樣的系統(tǒng)）。忽略隨機(jī)因素的影響，用確定性模型代替隨機(jī)模型研究系統(tǒng)，將會(huì)使分析結(jié)果有很大的誤差。2. 仿真幫助系統(tǒng)優(yōu)化表面上看，仿真模型的一次運(yùn)行，只是對(duì)系統(tǒng)一次抽

32、樣的模擬。從這點(diǎn)來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)仿真方法不是一種系統(tǒng)優(yōu)化方法，即它不能求系統(tǒng)的最優(yōu)解。但是，仿真可以讓人們依據(jù)對(duì)系統(tǒng)模型動(dòng)態(tài)運(yùn)行的效果，多次修改參數(shù)，反復(fù)仿真?；蛘哒f(shuō)，仿真是一種間接的系統(tǒng)優(yōu)化方法?，F(xiàn)在，人們?cè)絹?lái)越認(rèn)識(shí)到，對(duì)于多目標(biāo)、多因素、多層次的系統(tǒng)（物流系統(tǒng)正是這樣的系統(tǒng)）來(lái)說(shuō)，并不存在絕對(duì)意義上的最優(yōu)解。優(yōu)化只是相對(duì)而言的。即使是最優(yōu)化方法，其本身由于若干的假設(shè)、抽象和簡(jiǎn)化所造成的誤差，已經(jīng)使“最”字打了折扣。因此，不單純追求最優(yōu)解，而尋求改善系統(tǒng)行為的途徑和方法，應(yīng)該說(shuō)是更加有效的。仿真方法正是提供了這種環(huán)境。3. 仿真對(duì)各種復(fù)雜的系統(tǒng)具有良好的適應(yīng)性仿真所建立的模型，完全是實(shí)際系統(tǒng)的映像

33、。即它反映系統(tǒng)的物理特征、幾何特征，又可以反映系統(tǒng)的邏輯特性。因此，對(duì)于各種復(fù)雜的物流系統(tǒng)，無(wú)論是線性的還是非線性的，無(wú)論是靜態(tài)的還是動(dòng)態(tài)的，都可以用仿真方法來(lái)研究。4. 符合人們的思維習(xí)慣，有助于系統(tǒng)分析研究分析物流系統(tǒng)的方法，大體上可分為兩種類(lèi)型。一類(lèi)是解析法，另一類(lèi)是非解析法。解析法是把物流系統(tǒng)抽象成一種數(shù)學(xué)表達(dá)式，通過(guò)求解數(shù)學(xué)表達(dá)式找到最優(yōu)解。這是一種完全通過(guò)邏輯推理來(lái)獲得啟發(fā)和借鑒的方法。如運(yùn)籌學(xué)中的線性規(guī)劃和動(dòng)態(tài)規(guī)劃等。解析法有比較悠久的發(fā)展歷史。在實(shí)際中應(yīng)用廣泛，是比較成功的方法。但是，解析法過(guò)于拘泥于數(shù)學(xué)抽象。人們面對(duì)抽象的假想的邏輯模型，很難獲得系統(tǒng)的真實(shí)感受。雖然解析法可以

34、求最優(yōu)解，但卻不便于人們進(jìn)行實(shí)際的系統(tǒng)分析。非解析法不依據(jù)抽象的假想，而是以現(xiàn)實(shí)為依據(jù)。仿真方法是一種非解析法。仿真所依據(jù)的，是對(duì)系統(tǒng)的實(shí)際觀測(cè)所獲得的數(shù)據(jù)建立起來(lái)的動(dòng)態(tài)模型。這種方法所建立的模型，即表達(dá)了系統(tǒng)的物理特征，又有其邏輯特征，即反映了系統(tǒng)的靜態(tài)性質(zhì)，也反映了其動(dòng)態(tài)的性質(zhì)，更貼近實(shí)際，更真實(shí)，更便于對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析。2.2.3 仿真的一般步驟1. 調(diào)研系統(tǒng)，建立目標(biāo)通過(guò)調(diào)研仿真者應(yīng)對(duì)研究的系統(tǒng)有全面的、深入的了解，能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行盡可能詳細(xì)的描述，明確仿真的目標(biāo)和系統(tǒng)涉及的范圍。一般來(lái)說(shuō)，仿真目標(biāo)不同，所建立的模型也不同，為建立模型所需要采集的數(shù)據(jù)也不同。2. 收集仿真數(shù)據(jù)，建立模型根據(jù)

35、仿真的目標(biāo)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行選擇和整理，這是一件費(fèi)時(shí)費(fèi)力的工作。在收集數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)注意考慮系統(tǒng)運(yùn)行的循環(huán)周期。正確的收集方法是對(duì)完整的循環(huán)周期收集數(shù)據(jù)。建立模型的過(guò)程，是一個(gè)抽象和簡(jiǎn)化的過(guò)程。為了保證所建模型符合真實(shí)系統(tǒng)，在建立模型后，應(yīng)對(duì)模型進(jìn)行檢查，反復(fù)修改，直至模型正確為止。所需檢查的項(xiàng)目包括：系統(tǒng)流程、邏輯關(guān)系、循環(huán)周期、隨機(jī)變量等。3. 編制程序程序可以用通用語(yǔ)言編寫(xiě)，如FORTRAN，C，PASCAL等，也可以用專(zhuān)門(mén)的仿真語(yǔ)言編寫(xiě)，如離散事件系統(tǒng)的仿真語(yǔ)言有GPSS，SIMULA，SIMAN，SLUM，WITNESS等，還可以用專(zhuān)門(mén)的仿真軟件編寫(xiě)，如ARENA，AUTOMODE等。4. 運(yùn)

36、行仿真模型在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行仿真運(yùn)行，獲取模型的輸出數(shù)據(jù)，許多仿真語(yǔ)言和仿真軟件如ARENA，WITNESS可以做到邊建模邊試運(yùn)行。5. 輸出結(jié)果分析輸出結(jié)果分析在仿真活動(dòng)中占有十分重要的地位，特別是對(duì)離散事件系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其輸出結(jié)果分析甚至決定著仿真的有效性。輸出分析即是對(duì)模型數(shù)據(jù)的處理，同時(shí)也是對(duì)模型的可信性進(jìn)行檢驗(yàn)。本文亦按照仿真的一般步驟，在界定研究?jī)?nèi)容、建立目標(biāo)后，選取適當(dāng)模型進(jìn)行建模，運(yùn)用專(zhuān)門(mén)的仿真軟件Arena編制程序，在具體案例中根據(jù)運(yùn)行得到的結(jié)果進(jìn)行分析，提出改進(jìn)建議和措施。2.3 物流仿真語(yǔ)言2.3.1 仿真語(yǔ)言簡(jiǎn)介仿真軟件包括仿真程序和仿真語(yǔ)言，其中仿真程序是仿真軟件的初級(jí)形式，

37、是仿真軟件的基本組成部分。仿真程序用于某些特定的問(wèn)題的仿真，可提供許多算法；仿真語(yǔ)言則為用戶(hù)提供更強(qiáng)的仿真功能，適用于不同領(lǐng)域的多種系統(tǒng)的仿真。國(guó)外從20世紀(jì)60年代開(kāi)始開(kāi)發(fā)適用于不同領(lǐng)域、不同對(duì)象的仿真語(yǔ)言，我國(guó)也在70年代的后期開(kāi)始了這方面的研究。仿真語(yǔ)言大多屬于面向?qū)ｉT(mén)問(wèn)題的高級(jí)語(yǔ)言，它是在通用的高級(jí)語(yǔ)言的基礎(chǔ)上，針對(duì)專(zhuān)門(mén)問(wèn)題研制的，分為面向方程和面向框圖兩種類(lèi)型的仿真語(yǔ)言。它不需要用戶(hù)掌握復(fù)雜的高級(jí)語(yǔ)言，而是由機(jī)器自動(dòng)翻譯成高級(jí)語(yǔ)言或匯編語(yǔ)言，所以速度比較慢，而且研制周期較長(zhǎng)，但它面向用戶(hù)，具有較強(qiáng)的仿真功能。目前，仿真語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)已經(jīng)取得了可喜的成果，開(kāi)發(fā)出了許多的應(yīng)用仿真程序。如：可

38、以處理一般的數(shù)學(xué)、物理問(wèn)題的通用仿真語(yǔ)言ACSL，CSSL，TUTSIM，CSMP等，這類(lèi)語(yǔ)言可以被應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域（技術(shù)的、非技術(shù)的、經(jīng)濟(jì)的、社會(huì)的），但是用戶(hù)必須對(duì)建模與仿真的方法有一個(gè)基本了解，另外一點(diǎn)需要強(qiáng)調(diào)的是通用仿真語(yǔ)言之所以通用是因?yàn)樗鼈冎荒芙鉀Q一般的問(wèn)題，而不能解決所有的問(wèn)題，只適合于解決一些不太復(fù)雜的問(wèn)題；如果要解決特殊的問(wèn)題就需要專(zhuān)用的仿真語(yǔ)言MATLAB，SPICE，PSPICE等，這些語(yǔ)言要求用戶(hù)能深入了解建模與仿真問(wèn)題，但用它們?nèi)ソ鉀Q一般性的問(wèn)題卻極不方便25。2.3.1 Arena仿真軟件介紹Arena是美國(guó)System Modeling公司于1993年開(kāi)始研制開(kāi)發(fā)的

39、新一代可視化通用交互集成仿真環(huán)境?；赟IMAN/CINEMA發(fā)展起來(lái)的Arena，很好地解決了計(jì)算機(jī)仿真環(huán)境與可視化技術(shù)的有機(jī)集成，兼?zhèn)涓呒?jí)仿真器（simulators）易用性和專(zhuān)用仿真語(yǔ)言柔性（flexibility）的優(yōu)點(diǎn),并且還可以與通用過(guò)程語(yǔ)言,如Visual Basic, FORTRAN和C/C+等編寫(xiě)的程序連接運(yùn)行26。目前，System Modeling公司推出Arena 9.0版,代表了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)仿真軟件的最新水平。1. Arena的結(jié)構(gòu)體系可視化集成仿真環(huán)境Arena，將通用過(guò)程語(yǔ)言、專(zhuān)用仿真語(yǔ)言和仿真器的有點(diǎn)有機(jī)的整合集成起來(lái)，采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)、層次畫(huà)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，兼?zhèn)湟子?/p>

40、性和建模靈活性?xún)煞矫娴膬?yōu)點(diǎn)。一方面，Arena提供了可供選擇和可供交替的模板，這些模板由動(dòng)畫(huà)仿真建模和分析模塊組成，可以采用這些模塊建造范圍十分廣泛的仿真模型，為了顯示、使用和組織的簡(jiǎn)便，模塊被分類(lèi)組成不同類(lèi)的模板。這樣，通過(guò)轉(zhuǎn)換模板，就可以獲得完全不同的建模結(jié)構(gòu)和能力，并且這些由來(lái)自不同面板和模板模塊可以混用來(lái)建立一個(gè)模型。另一方面，Arena通過(guò)完整的體系保持其建模的柔性。Arena的層次結(jié)構(gòu)從下向上建模水平依次提高。26Arena軟件能在商業(yè)上提供卓越的解決方案。它是一件使用簡(jiǎn)單但是強(qiáng)有力的工具，允許在系統(tǒng)模型上創(chuàng)建和運(yùn)行仿真。通過(guò)在這臺(tái)計(jì)算機(jī)“實(shí)驗(yàn)室”里對(duì)概念和理論進(jìn)行測(cè)試，能夠準(zhǔn)確預(yù)

41、見(jiàn)未來(lái)，并且不會(huì)打亂的當(dāng)今的事務(wù)。任何事務(wù)環(huán)境，從服務(wù)業(yè)到制造業(yè)均能受益于仿真的方法。無(wú)論是分析現(xiàn)有供應(yīng)鏈還是新急救室布局，都能通過(guò)5個(gè)簡(jiǎn)單步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)：1) 建立基本模型Arena軟件提供直觀的，流程圖樣式的環(huán)境來(lái)建立模型。簡(jiǎn)單的通過(guò)拖拽模型組件進(jìn)入窗口，將其連接即可定義流程圖。2) 細(xì)化模型往模型中添加真實(shí)數(shù)據(jù)（例如信息處理時(shí)間，資源要求，人員水平等）。建立更貼近實(shí)際的圖畫(huà)，用自己定義的圖片替換Arena軟件自動(dòng)提供的動(dòng)畫(huà)圖標(biāo)（例如，從C1ipArt或者另外的繪圖包中獲?。?。3) 模型仿真運(yùn)行仿真來(lái)驗(yàn)證模型反映現(xiàn)實(shí)的正確性。找出瓶頸和問(wèn)題所在。4) 分析仿真結(jié)果Arena軟件能夠自動(dòng)生成關(guān)于

42、一般決策準(zhǔn)則的報(bào)告，例如資源利用率和等待時(shí)間等。同樣也可以根據(jù)使用者的特殊需要，在仿真前定義需要統(tǒng)計(jì)的指標(biāo)，仿真后即能得到滿意的結(jié)果。5) 做出最優(yōu)選擇對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行一系列的變化來(lái)獲得所有實(shí)際可能情況下模型的狀態(tài)，然后將仿真結(jié)果相互比較來(lái)得出最優(yōu)解。2. Arena的功能特點(diǎn)Arena軟件采用的是在發(fā)展過(guò)程中最新的仿真技術(shù)，調(diào)整了軟件獨(dú)特的基于模板的體系結(jié)構(gòu)，這為使用者提供了操作簡(jiǎn)易和靈活性。軟件的過(guò)程分析器以管理多情況為特色，并有一個(gè)新表達(dá)式編輯器，簡(jiǎn)化安裝和許可程序。軟件面向的是基本的制造和商業(yè)過(guò)程，對(duì)仿真不熟悉的人來(lái)說(shuō)是一件很好的工具。當(dāng)用戶(hù)的模型復(fù)雜性要求提高時(shí)，用戶(hù)能在高級(jí)的面板中增

43、加更多的細(xì)節(jié)（高級(jí)過(guò)程和傳送）和更多關(guān)注在特殊需要的工業(yè)規(guī)范面板中（接觸數(shù)據(jù)，腳本，和包裝）26。3. Arena的應(yīng)用作為通用的可視化交互集成仿真環(huán)境，Arena的應(yīng)用范圍十分廣泛，幾乎覆蓋可視化的所有領(lǐng)域。下面按照制造系統(tǒng)（生產(chǎn)系統(tǒng)）的應(yīng)用、公共系統(tǒng)的應(yīng)用和服務(wù)系統(tǒng)的應(yīng)用三個(gè)方面來(lái)討論。1) 制造系統(tǒng)（生產(chǎn)系統(tǒng)）的應(yīng)用制造系統(tǒng)按其物質(zhì)流、信息流及其相互作用可分為三個(gè)部分：生產(chǎn)過(guò)程系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)和生產(chǎn)價(jià)值系統(tǒng)。Arena在生產(chǎn)系統(tǒng)中的應(yīng)用，主要有以下幾個(gè)方面。生產(chǎn)過(guò)程系統(tǒng)中的工藝過(guò)程計(jì)劃，設(shè)備布置，工件加工軌跡的可視化仿真尋優(yōu)等。生產(chǎn)管理系統(tǒng)中的生產(chǎn)計(jì)劃，庫(kù)存管理，生產(chǎn)控制和產(chǎn)品市場(chǎng)的預(yù)

44、測(cè)和分析等；生產(chǎn)價(jià)值系統(tǒng)中的生產(chǎn)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、風(fēng)險(xiǎn)性進(jìn)行分析，改進(jìn)生產(chǎn)，降低成本或輔助企業(yè)投資決策等?？梢暬抡媸窍冗M(jìn)制造模式（如：計(jì)算機(jī)繼承制造、精益生產(chǎn)、敏捷制造、并行工程等）研究的關(guān)鍵技術(shù)之一，對(duì)各種先進(jìn)制造模式的可視化仿真成為目前Arena應(yīng)用研究的“熱門(mén)”，如：企業(yè)流程再造（Business Re-engineering）可視化仿真優(yōu)化，虛擬組織（Virtual Organization）的建立與管理可視化仿真決策，敏捷供應(yīng)鏈（agile supply chain）管理的可視化仿真決策等。2) 公共系統(tǒng)的應(yīng)用Arena在公共系統(tǒng)的應(yīng)用常見(jiàn)的有：醫(yī)療系統(tǒng)的醫(yī)院臨床設(shè)備、醫(yī)生、護(hù)士的配備

45、方案和醫(yī)療改善等：軍事系統(tǒng)的兵力部署、軍事后勤系統(tǒng)等；自然資源的環(huán)境污染防治，水土資源管理等；公共服務(wù)的緊急救援系統(tǒng)等，公民訴訟流向等.3) 服務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用Arena在服務(wù)系統(tǒng)的應(yīng)用也非常廣泛，如：交通運(yùn)輸中的高速公路的交通控制，出租車(chē)的管理和路線控制，港口運(yùn)輸計(jì)劃模型，車(chē)輛調(diào)度等；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中的數(shù)據(jù)傳輸，內(nèi)存隊(duì)列分析評(píng)估等；化學(xué)工業(yè)中的加工設(shè)備設(shè)計(jì)，專(zhuān)用化工產(chǎn)品工廠決策支持等；航空運(yùn)輸中的航線分析，空難疏散中的旅客行為等；通訊系統(tǒng)中的無(wú)線電中繼站網(wǎng)絡(luò)分布，電話服務(wù)過(guò)程，遠(yuǎn)程通訊網(wǎng)的虛擬現(xiàn)實(shí)等4. Arena仿真軟件的優(yōu)點(diǎn)1) Arena具有計(jì)算機(jī)語(yǔ)言特點(diǎn)Arena仿真軟件是基于計(jì)算機(jī)語(yǔ)言建

46、立起來(lái)的仿真軟件，保留了大部分計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的特點(diǎn)，Arena中每一個(gè)模塊都是由計(jì)算機(jī)語(yǔ)言編制的程序塊，所以在使用Arena進(jìn)行系統(tǒng)仿真時(shí)，最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)還是一個(gè)合理、高效算法的形成。2) Arena是基于流程的仿真Arena的每一個(gè)仿真的過(guò)程都是從一個(gè)實(shí)體的產(chǎn)生開(kāi)始，從一個(gè)實(shí)體的消除結(jié)束，也就是說(shuō)，Arena的仿真都是基于一個(gè)流程的，這是Arena仿真的主要特色之一。所以Arena可以很方便的對(duì)生產(chǎn)制造流程、交通流、排隊(duì)隊(duì)列以及與流程相關(guān)動(dòng)態(tài)的作業(yè)過(guò)程進(jìn)行仿真。但由于Arena是基于流程的仿真，對(duì)于類(lèi)似工廠廠房布置、倉(cāng)庫(kù)布局等靜態(tài)問(wèn)題的仿真存在著較大的困難。3) Arena善于解決隨機(jī)問(wèn)題Aren

47、a內(nèi)置了豐富的數(shù)學(xué)函數(shù)和隨機(jī)概率分布函數(shù)（如泊松分布、正態(tài)分布），可以很方便的描述系統(tǒng)的輸入，產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)據(jù)，對(duì)隨機(jī)問(wèn)題只需設(shè)置其分布函數(shù)的參數(shù)值，便可形成一組隨機(jī)的數(shù)據(jù)，并以實(shí)體的到達(dá)、作業(yè)時(shí)間等形式表達(dá)出來(lái)。4) Arena具有強(qiáng)大的分析與記錄功能使用Arena進(jìn)行系統(tǒng)仿真時(shí)，不僅可以自動(dòng)記錄描述實(shí)體在系統(tǒng)中的排隊(duì)時(shí)間、排隊(duì)長(zhǎng)度、服務(wù)時(shí)間等基本特征，能夠提供系統(tǒng)中所有資源的利用率，并且能利用Arena內(nèi)置的Optquest軟件，通過(guò)給定系統(tǒng)目標(biāo)和限制條件，自行尋找最優(yōu)系統(tǒng)。5) Arena具有柔性化、簡(jiǎn)單化的特點(diǎn)在利用Arena進(jìn)行仿真，形成初始方案后，通過(guò)對(duì)仿真參數(shù)的改變，很容易得到多個(gè)具

48、有不同特點(diǎn)的系統(tǒng)，不需要經(jīng)過(guò)復(fù)雜的編程過(guò)程。6) Arena具有可視性的特點(diǎn)在Arena的仿真過(guò)程中可以編制與仿真同步的動(dòng)畫(huà)，具有很強(qiáng)的可視性，通過(guò)對(duì)模型的動(dòng)畫(huà)描述，會(huì)對(duì)系統(tǒng)的流程有一個(gè)更為直觀的印象。正因?yàn)锳rena軟件所具有的這些特點(diǎn)，使得其比其它仿真軟件在某些方面更具有一些優(yōu)勢(shì)。對(duì)于本文要研究的內(nèi)容來(lái)說(shuō)，Arena無(wú)疑是最適合的仿真軟件。這也就是本文選取Arena仿真軟件的原因。2.4 仿真在汽車(chē)生產(chǎn)線中的應(yīng)用在已有的相關(guān)文獻(xiàn)中，有一些學(xué)者已經(jīng)對(duì)仿真在生產(chǎn)線中的應(yīng)用進(jìn)行了一定的研究，具體包括：鄭順?biāo)?004）基于生產(chǎn)線仿真與優(yōu)化技術(shù)，建立了應(yīng)用對(duì)象、類(lèi)庫(kù)、仿真模型，進(jìn)行了物流和生產(chǎn)調(diào)度

49、仿真，對(duì)瓶頸設(shè)備與故障進(jìn)行了分析及生產(chǎn)線能力評(píng)估，為生產(chǎn)線規(guī)劃與生產(chǎn)調(diào)度計(jì)劃的制定提供了可靠的科學(xué)依據(jù)16。安徽工業(yè)大學(xué)的李明河、魯蔚鋒提出了一種基于Petri網(wǎng)的生產(chǎn)車(chē)間物料運(yùn)輸系統(tǒng)Petri網(wǎng)模型，可以將該系統(tǒng)的物理過(guò)程通過(guò)網(wǎng)系統(tǒng)形象地表示出來(lái)，并反映出系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。同時(shí)用ARENA仿真軟件對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了模型仿真研究11。南京林業(yè)大學(xué)的張穎利、邵明習(xí)采用Petri網(wǎng)建立了某微型汽車(chē)廠總裝車(chē)間的生產(chǎn)物流模型，并用Visual Basic 語(yǔ)言對(duì)其生產(chǎn)線進(jìn)行仿真。從而發(fā)現(xiàn)在生產(chǎn)不同的車(chē)型時(shí)，總裝車(chē)間的三條流水線的節(jié)拍不一致，在生產(chǎn)空調(diào)車(chē)時(shí)，為了滿足生產(chǎn)的平衡性，不僅要細(xì)化超工位裝配的工序，而

50、且需要對(duì)車(chē)間的人員安排進(jìn)行調(diào)整10。清華大學(xué)的董建華, 肖田元, 樊樹(shù)海, 羌磊（2003）針對(duì)汽車(chē)大規(guī)模定制生產(chǎn)的實(shí)施策略提出汽車(chē)總裝生產(chǎn)線滿足大規(guī)模定制的三個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：提高動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力、縮短交貨期、降低成本。針對(duì)這三個(gè)問(wèn)題討論了汽車(chē)總裝生產(chǎn)線規(guī)劃中的相應(yīng)對(duì)策，根據(jù)汽車(chē)總裝線規(guī)劃的要求提出并建立了一個(gè)相應(yīng)的規(guī)劃仿真環(huán)境。該環(huán)境包括仿真界面優(yōu)化工具、模型庫(kù)以及數(shù)據(jù)庫(kù)，并在該環(huán)境中進(jìn)行了一個(gè)仿真實(shí)例15。對(duì)于汽車(chē)生產(chǎn)線物流系統(tǒng)的仿真是對(duì)物流技術(shù)和仿真技術(shù)的綜合應(yīng)用，仿真技術(shù)在汽車(chē)生產(chǎn)線中主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面：1. 尋求生產(chǎn)線布局的最優(yōu)方案運(yùn)用仿真軟件對(duì)汽車(chē)生產(chǎn)線進(jìn)行仿真，可以進(jìn)行若干不同方案的

51、比較。通過(guò)系統(tǒng)仿真的動(dòng)畫(huà)演示和仿真結(jié)束后的數(shù)據(jù)分析，可以進(jìn)行相應(yīng)的對(duì)比，以找出最優(yōu)方案。2. 評(píng)估生產(chǎn)線物流系統(tǒng)的生產(chǎn)率和成本通過(guò)系統(tǒng)仿真的方法可以判斷生產(chǎn)線在長(zhǎng)期生產(chǎn)過(guò)程中使總的生產(chǎn)率最大和成本最小的生產(chǎn)線布局、設(shè)備和人員的數(shù)量以及工作安排。也可以針對(duì)生產(chǎn)線的某一環(huán)節(jié)，在其它因素不變的條件下，確定使生產(chǎn)率最大和成本最小的布置和運(yùn)作方式。3. 尋找生產(chǎn)線的不合理之處通過(guò)系統(tǒng)仿真的動(dòng)畫(huà)演示和仿真結(jié)束后的數(shù)據(jù)分析，尋找在汽車(chē)生產(chǎn)線中的不合理之處，諸如工序之間的銜接問(wèn)題等。通過(guò)不斷的改進(jìn)產(chǎn)生不合理之處的各項(xiàng)因素，達(dá)到優(yōu)化汽車(chē)生產(chǎn)線、提高生產(chǎn)效率的目的。4. 選擇合適的物流操作方式在生產(chǎn)線物流系統(tǒng)中，

52、除生產(chǎn)線布局、設(shè)施布置等固定因素外，工作人員在生產(chǎn)線的物流操作中所采用的各種操作方法也是影響生產(chǎn)線物流效率的重要因素。通過(guò)仿真的方法，可以比較各種操作方法的優(yōu)劣，從而選取最為合適的物流操作方式。2.5 本章小結(jié)本章對(duì)于相關(guān)理論知識(shí)進(jìn)行了一定的闡述和分析。首先介紹了汽車(chē)生產(chǎn)物流理論，明確了汽車(chē)物流的相關(guān)分類(lèi)。隨后對(duì)仿真的定義、作用及一般步驟進(jìn)行了闡述，并介紹了物流仿真語(yǔ)言，其中重點(diǎn)介紹了Arena仿真軟件，分析了其特點(diǎn)，并說(shuō)明了運(yùn)用其作為本文的設(shè)計(jì)軟件的原因。最后在已有文獻(xiàn)基礎(chǔ)上總結(jié)了仿真在汽車(chē)生產(chǎn)線中的應(yīng)用。第三章 汽車(chē)生產(chǎn)線流程分析3.1 流水線生產(chǎn)組織3.1.1 流水生產(chǎn)的作用標(biāo)準(zhǔn)化的作業(yè)

53、和操作為傳送帶式的流水作業(yè)提供了可能。采用傳送帶時(shí)，流水作業(yè)生產(chǎn)線可以使得原材料在搬運(yùn)移動(dòng)過(guò)程中加工成各種零件，裝配成不見(jiàn)和產(chǎn)品。流水線上工人的作業(yè)速度依設(shè)計(jì)的傳送帶速度所規(guī)定，借助于傳送帶使生產(chǎn)過(guò)程的各項(xiàng)作業(yè)能在同一時(shí)間進(jìn)行，并且各種零部件在各條流水線的投入和出產(chǎn)，互相銜接配合，不至于發(fā)生在制品過(guò)多或不足的現(xiàn)象，恰能保證總裝配線的需要，形成同步化的流水生產(chǎn)體系。3.1.2 流水生產(chǎn)的特征流水線生產(chǎn)是指工作地（設(shè)備）按勞動(dòng)對(duì)象的工藝順序排列，勞動(dòng)對(duì)象按一定的工藝路線以規(guī)定的速度，流水似的經(jīng)過(guò)所有工序的加工過(guò)程。流水生產(chǎn)具有以下特征：1. 流水線上固定生產(chǎn)一種或少數(shù)幾種制品，工作地專(zhuān)業(yè)化程度很高

54、，一般指固定完成一道或幾道工序。2. 各工作地按勞動(dòng)對(duì)象的工藝順序排列成鏈索狀，勞動(dòng)對(duì)象在工序間作單向移動(dòng)，一條流水線構(gòu)成一個(gè)封閉的生產(chǎn)單元。3. 各道工序的工作地（設(shè)備）數(shù)量與單件工時(shí)的比值相一致，即每道工序的負(fù)荷基本相同。4. 勞動(dòng)對(duì)象流水般的在各工序間移動(dòng)，按統(tǒng)一規(guī)定的節(jié)拍生產(chǎn)，生產(chǎn)過(guò)程具有高度的連續(xù)性。3.1.3 流水生產(chǎn)的分類(lèi)流水線有多種形式，可按不同標(biāo)志分類(lèi)27：1. 根據(jù)生產(chǎn)對(duì)象移動(dòng)與否，流水線可分為固定流水線和移動(dòng)流水線。固定流水線是指生產(chǎn)對(duì)象固定，工人攜帶工具沿著順序排列的生產(chǎn)對(duì)象移動(dòng)，經(jīng)過(guò)一個(gè)循環(huán)完成一批產(chǎn)品的加工或裝配。一般大型部件采用這種方式。移動(dòng)流水線是指生產(chǎn)對(duì)象移動(dòng)

55、，順次經(jīng)過(guò)各道工序進(jìn)行加工或裝配。移動(dòng)流水線又可以分為靜止作業(yè)式和移動(dòng)作業(yè)式。靜止作業(yè)式是工件在傳送帶上連續(xù)移動(dòng)，操作人員在固定位置上進(jìn)行規(guī)定作業(yè)。一般來(lái)說(shuō)，如果工件小而輕及在傳送帶上難以進(jìn)行作業(yè)的情況下采用這種方式。移動(dòng)作業(yè)式傳送方式是工件和操作人員在傳送帶上同時(shí)移動(dòng)，或者操作人員沿河傳送帶上的工件移動(dòng)，在規(guī)定的工作地內(nèi)進(jìn)行規(guī)定的作業(yè)，操作人員結(jié)束其工序后，就返回到規(guī)定的位置，著手下一個(gè)工件。一般來(lái)講，在工件大而重，不便于從傳送帶上取下來(lái)時(shí)可采用這種方式，如汽車(chē)的裝配。2. 根據(jù)流水線上生產(chǎn)對(duì)象的數(shù)目，可以分為單一對(duì)象流水線和多對(duì)象流水線。單一對(duì)象流水線上之固定生產(chǎn)一種制品。多對(duì)象流水線上生

56、產(chǎn)兩種及兩種以上的制品。根據(jù)對(duì)象輪換方式的不同，多對(duì)象流水線又可分為可變流水線和混合流水線，前者是成批輪番生產(chǎn)多種制品，但在同一時(shí)間只生產(chǎn)一種制品?；旌狭魉€是在同一時(shí)間內(nèi)依一定的投產(chǎn)順序生產(chǎn)多個(gè)品種。3. 根據(jù)流水線生產(chǎn)的連續(xù)程度，流水線可分為連續(xù)流水線和間斷流水線。 所謂連續(xù)流水線，是指勞動(dòng)對(duì)象在各道工序間的轉(zhuǎn)移是連續(xù)的，沒(méi)有或很少有間斷時(shí)間。組織連續(xù)流水線的條件是工序的同期化。工序同期化是指流水線上各工序的作業(yè)時(shí)間等于節(jié)拍或節(jié)拍的倍數(shù)。在工序非同期化的條件下可組織間斷流水線，間斷流水線上各道工序的能力不平衡，因而單位時(shí)間內(nèi)各工序所能生產(chǎn)的制品數(shù)量不同，使得生產(chǎn)率高的工序定期間斷。4. 根據(jù)流水線所達(dá)到的節(jié)奏性程度不同分為強(qiáng)制節(jié)拍流水線、自由節(jié)拍流水線和粗略節(jié)拍流水線。 強(qiáng)制節(jié)拍流水線是指流水線上每道工序都必須按節(jié)拍生產(chǎn)，它靠機(jī)械化裝置來(lái)保證固定的節(jié)拍，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制節(jié)拍，必須要求工序周期化。在自由節(jié)拍流水線上，并不要求嚴(yán)格按照節(jié)拍出產(chǎn)產(chǎn)品，節(jié)拍主要靠工人的熟練程度來(lái)協(xié)調(diào)，因而可能有波動(dòng)。粗略節(jié)拍流水線的特點(diǎn)是各道工序的單位作業(yè)時(shí)間與流水線的理論節(jié)拍相差