基于Anylogic的车间布局优化问题研究

廖 帅，何邦贵



基于Anylogic的车间布局优化问题研究

廖 帅，何邦贵*

（昆明理工大学 机电工程学院，云南 昆明 650504）

为提高自身竞争力，制造企业需要降低自身制造成本，优化车间布局能够减少不必要的物流搬运成本。本文对某制造企业的基本情况进行了分析，在Anylogic软件上再现某制造企业的生产物流系统，根据车间布局存在的问题在Anylogic上调整模型，并进行实验数据分析，对优化前后的方案进行评价，评价结果表明优化后的布置方案更具合理性。

布局优化；Anylogic；生产物流

0 引言

车间布局是一个很复杂的问题，它不仅要考虑车间内场地的利用率，还要考虑物料运输、生产工艺、设备安置等问题。对于厂房布局的优化用数学建模的方法很难考虑周全[1]。数学建模方法是将现实中的问题简化和抽象处理，但是往往会忽略一些因素，尤其是现实生产中的一些不确定因素[1]。较之数学建模，通过Anylogic软件来对车间布局进行优化更便捷和全面，Anylogic软件可以全面的模拟出车间布局，它能把组成复杂系统的各要素动态的结合起来，再现现实中的生产活动，更加有利于找出问题进行布局优化[2-3]。

1 车间布局概述

车间布局是指以给定的最优指标为目的，如物流搬运距离最小，空间利用率最大等。遵循一定的规则，如车间面积一定，产品工艺流程给定等，在指定的车间中对设备进行合理的布局[4]。

布局问题是一个典型的优化问题，优化目标的选取至关重要。整个布局设计过程都要遵循优化目标进行，并且最终方案的评价也要以优化目标为主要的评价指标。一般有以下几类目标：

（1）最小物流费用原则

在确定厂房布局设计的优化目标时，建立高生产效率、低物流成本的生产系统是最重要的原则之一。同时通过对以往文献的研究可以知道这也是对最终布局设计方案进行评价的主要标准[5-6]。

（2）空间利用率最大原则

在对现有车间进行布局改善时，应尽可能的通过对设备的合理布局来减少车间空间的浪费，提高其利用率；在建设新车间时，则应该在满足设备摆放的前提下，尽可能减小车间的面积以提高其空间利用率[7]。

（3）设备利用率和负载平衡的折衷

在进行车间布局设计时，应尽可能均衡对设备的利用，充分发挥它们的性能。上文所列的所有布局目标在布局设计中一般不会被全部考虑，否则整个布局设计将会变得复杂甚至不可行[8]。

2 车间布局系统的仿真分析与优化

2.1 Anylogic软件简介

Anylogic是一款通用仿真建模工具，主要用于离散时间、连续、混合等系统的仿真建模。Anylogic可以明确系统各要素的动态关系，再现现实中实物之间的关联变化[9-10]。相较于其他建模工具有如下优点：

（1）运用Java语言，具象化，扩展性强，建模快速；

（2）建模的方法很多，针对独有问题可以马上调整，可以捕捉更多现象；

（3）模板环境中有有优秀分析组和最优化工具；

湖泊水资源保护涉及水利、环保、农业（渔业）、林业、交通运输、旅游等部门，以前，一些部门只争“管理”权限，不尽保护职责，遇事推诿，相互牵制。针对这些问题，新出台的《湖北省湖泊保护条例》第25条规定“实行最严格的湖泊水资源保护制度”，第7条第2款规定“县级以上人民政府水行政主管部门应当明确相应的管理机构负责湖泊的日常保护工作”，根据这一规定，省、市水利部门报请同级编制部门批复成立了湖北省湖泊局、武汉市湖泊管理局、鄂州市湖泊局、神农架林区大九湖国家湿地保护管理局，理顺了湖泊水资源保护管理体制。此外，荆州、孝感、黄冈、潜江等市正在筹划组建湖泊局，咸宁市水务局成立了湖泊科，荆门市拟成立湖泊水库科。

（4）Anylogic以活动对象为主要方图，可以向下填装其他对象[11]。

2.2 仿真模型的建立

某制造企业的车间布局仿真模型如图1所示。

图1 车间布局仿真模型图

2.3 仿真结果分析及优化

运行模型，得出分析结果如图2所示。

数据分析：

（1）有数据报告可以明显看出焊接的法兰在制品库存很大，在制品库存成本很高。

（2）物流效率很低。

针对焊接的法兰在制品库存过大，我们可以调节service的延迟效果和conveyor的速度，调节后运行模型[12-14]，得到模型报告如图3所示。

从以上报告可以看出：

（1）焊接的法兰在制品库存几乎降到最低。

（2）物流速度提高了，提高了产量。

（3）优化后的厂房布局比优化前更优。

基于anylogic对某制造企业车间布局优化提出的措施：

（1）增加本体焊接的工人，缩短本体焊接周期。

（2）简化物流路线，减少停滞时间。

图2 仿真结果图

图3 优化后仿真结果图

3 结论

虽然国内外研究的文献很多，但是很少有在集具体的软件系统上实现例子。本文研究旨在按照Anylogic软仿真模型解决空间利用率问题让制造企业降低自身制造成本，也可以全面的模拟出车间布局，它能把组成复杂系统的各要素动态的结合起来，然后在现实中的生产活动，更加有利于找出问题进行布局优化。

[1] Hamidreza Navidi, Mahdi Bashiri, Masume Messi Bidgoli. A heuristic approach on the facility layout problem based on game theory[J]. International Journal of Production Research, 2012, 50(6): 43-45.

[2] S. P. Singh, V. K. Singh. Three-level AHP-based heuristic approach for a multi-objective facility layout problem[J]. International Journal of ProductionResearch, 2011, 49(4): 432-437.

[3] Taho Yang, Chao-Ton Su, Yuan-Ru Hsu. Systematic layout planning: a study on semiconductor wafer fabrication facilities[J]. International Journal of Operations and Prod­uction Management, 2000, 20(11): 323-332.

[4] Mend G, Heragu S S, Zijm H. Reconfigurablc layout problem[J]. International Journal of Production Research, 2004, 42(22): 4709-4729.

[5] 于瑞峰基于人因学的工作地设施布局的优化设计研究[D]. 北京: 清华大学: 2004.

[6] 李火生, 李志华, 钟毅芳, 戴同生产车间设备布局线性模型及算法研究[J]. 计算机工程与应用. 2002, (11): 221-225.

[7] 李志华多单元制造系统布局设计研究[D]. 武汉: 华中科技大学: 2002.

[8] 易红, 谢宁林, 苏颖. 敏捷制造模式下车间制造设备及布局研究[J]. 机械设计与制造工程. 1999, 28(6): 49-51.

[9] 姚伟, 李华. 基于虚拟仿真的车间布局优化研究[J]. 管理观察, 2008, 9(7): 21-24.

[10] 王一华. 搜索引擎绩效评估研究[J]. 软件, 2018, 39(5): 55-59.

[11] 尹常艳, 段彦鹏. 基于图形化的装备测试程序开发方法研究[J]. 软件, 2018, 39(5): 106-109.

[12] 唐实, 任淑霞, 王佳欣, 等. 基于虚拟VR技术的心脏医疗辅助系­统的设计与应用[J]. 软件, 2018, 39(6): 23-25.

[13] 靳晋. 基于物联网的计算机实验室管理模式研究[J]. 软件, 2018, 39(6): 177-180.

[14] 贡智兵, 王祖进. 城轨门系统接触参数实验获取方法研究[J]. 软件, 2018, 39(7): 79-83.

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 manu­facturing 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

廖帅(1996-)，男，昆明理工大学硕士研究生，主要从事轻工技术与工程研究。

何邦贵(1964-)，男，昆明理工大学教授，主要从事机械工程与包装工程研究

廖帅，何邦贵. 基于Anylogic的车间布局优化问题研究[J]. 软件，2018，39（12）：162-165