生产系统仿真实验
实验指导书
江思定 编写
浙江科技学院经济管理学院管理科学与工程系
2008年7月
生产系统仿真实验指导书
Instruction of production system emulation experiment
一、实验的目的和任务
该综合实验的目的和任务是使学生在学习《生产计划与控制》后对课程所涉及的主要内容（如生产系统的规划和设计、生产计划的编制、生产过程控制、MRP 系统的原理和设计等）进行一次系统性较强的综合运用，以便更全面深入地领会与应用生产与运作管理的方法和技术。
二、实验的基本目标
较好地掌握了生产与运作管理的相关理论与方法，对设计对象的情况、问题和材料有较好的了解, 能灵活应用本课程理论知识和方法，分析和解决问题，通过本综合实验课程的训练，达到如下目标：
1. 了解和掌握制造企业的生产系统设计和规划的具体方法；
2. 培养团队协作精神，以团队方式分析问题和解决问题的能力；
3. 了解和掌握根据需求预测、MPS 、MRP 、生产作业计划编制方法；
4. 对生产与运作管理知识和方法与生产实践的结合有更深入的感性认识。
三、实验的主要内容和步骤
实验一：基础数据（共4课时）
（一）实验要求
1>了解基础数据与业务管理之间的关系。如物料主文件与物料管理之间的关系，物料清单与物料需求计划的关系等。
2>了解基础数据的表现形式以及录入方式。
3>掌握基础数据的来源以及相关获取的手段、方法。
4>了解基础数据的作用、意义、重要性。
5>根据系统配备的案例，建立一套基础数据进行操作练习。
（二）实验内容和步骤 见《五羊本田案例—实训指导书》P9-46
实验二、和生产管理相关的各部门业务处理（共12课时）
（一）实验要求
营销管理
1>掌握营销部门的工作内容和业务流程，认识、掌握营销管理的方法和策略；理解销售与售后服务之间的相互关系。
2>了解营销与生产、财务等管理部门之间的相互关系。
3>理解营销管理的作用、意义、重要性。
4>根据系统配备的案例，建立一套营销数据进行操作练习。
5>通过在线帮助，学习与营销管理相关的知识。
生产管理
1>掌握生产管理的工作内容和业务流程，认识、掌握生产管理的方法和策略。 2>了解生产与其他管理部门之间的相互关系。
3>理解生产管理的作用、意义、重要性。
4>根据系统配备的案例，建立一套数据进行操作练习。
5>通过在线帮助，学习与生产管理相关的知识。
采购管理
1>掌握采购部门的工作内容和业务流程，认识、掌握采购管理的方法和策略。
2>了解采购与生产、仓库等管理部门之间的相互关系。
3>理解采购管理的作用、意义、重要性。
4>根据系统配备的案例，建立一套数据进行操作练习。
5>通过在线帮助，学习与采购管理相关的知识。
品质管理
1>掌握品质管理的工作内容和业务流程，认识、掌握品质管理的方法和途径。
2>了解品质与其他管理部门之间的相互关系。
3>理解品质管理的作用、意义、重要性。
4>了解ISO9000的内容、认证程序及与全面质量管理的关系。
5>理解计量器具的管理在品质管理中的作用。
6>根据系统配备的案例，建立一套数据进行操作练习。
7>通过在线帮助，学习与品质管理相关的知识。
仓库管理
1>掌握仓库管理的工作内容和业务流程，认识、掌握仓库管理的方法和程序。
2>了解仓库与其他管理部门之间的相互关系。
3>理解仓库管理的作用、意义、重要性。
4>根据系统配备的案例，建立一套数据进行操作练习。
5>通过在线帮助，学习与仓库管理相关的知识。如ABC 分类法、经济批量法、安全库存量等。
财务管理
1>了解财务部门内部以及与其他管理部门之间的相互制约、协调关系。
2>了解财务部门的功能及其业务流程。
3>理解财务管理的作用、意义、重要性。
4>了解财务报表的数据来源及其在管理中所起的作用。
5>按照实习手册提供的案例模拟操作。
6>通过在线帮助，学习与财务管理相关的知识。
人力资源管理
1>了解人力资源部门内部以及与其他管理部门之间的相互协调关系。
2>了解人力资源部门的功能及其业务流程。
3>理解人力资源管理的作用、意义、重要性。
4>按照实习手册提供的案例模拟操作。
5>通过在线帮助，学习与人力资源管理相关的知识。
技术管理
1>掌握技术部门的工作内容和业务流程。
2>了解技术部门与其他管理部门之间的相互关系。
3>理解技术部门的作用、意义、重要性。
4>根据系统配备的案例，建立一套数据进行操作练习。
5>通过在线帮助，学习与技术管理相关的知识。
设备管理
1>掌握设备管理的工作内容和业务流程，认识、掌握设备管理的方法和途径。
2>了解设备与生产等管理部门之间的相互关系。
3>理解设备管理的作用、意义、重要性。
4>根据系统配备的案例，建立一套数据进行操作练习。
5>通过在线帮助，学习与设备管理相关的知识。
（二）实验内容和步骤 见《五羊本田案例—实训指导书》P48-95
实验三、生产管理流程模拟（共8课时）
（一）实验要求
通过分角色实验，综合掌握和生产管理相关的工作内容和业务流程，以及具体业务处理过程。
（二）实验内容和步骤
4人为一组，每人只有某个部门的权限，负责该部门的业务处理，分角色实验，设计一个完整生产管理流程，从营销部接到一份订单开始，各部门分工协作，把订单处理好，然后加工产品，最后把产品送出厂、财务部门收到货款为止。
实验四、装配流水作业流水线仿真模拟实验（共12课时）
（一）实验要求
（1）熟悉Flexsim 建模步骤；学习逻辑系统的建模方法；学习查看Flexsim 的仿真结果。
通过实际建立仿真模型深刻认识仿真的基本概念。
（2）通过仿真对流水线生产有个大体认识，并分析其中的设备利用率、等待时间等因数对流水线生产的影响。
（二）实验内容和步骤
先熟悉Flexsim 的相关功能和建模步骤与方法，然后独立完成下列仿真实验：
有如下一个流水加工生产线，不考虑其流程间的工件运输，对其各道工序流程进行建模。 该加工系统的流程与相关参数如下：
M1 Q_out2 M2 Massm
1． 两种工件L_a、L_b，分别以正态分布(10,2)和均匀分布(20，10)s 的时间间隔进入系
统，首先进入队列Q_in
2． 由操作工人进行检验，每件检验用时2s 。不合格的废弃，离开系统，合格的送往后
续加工工序，合格率为95%；
3． L_a送往机器M1加工，如需等待，则在Q_m1队列中等待；L_b送往机器M2加工，
如需等待，则在Q_m2队列中等待；
4． L_a在机器M1上加工时间为均匀分布(5,1)s，加工后的工件为L_a2；L_b在机器
M2上的加工时间为正态分布(8,1)s，加工后的工件叫做L_b2；
5． 一个L_a2和一个L_b2在机器Massm 上装配成L_product，需时为正态分布(5,1)s，
然后离开系统。
6． 如装配机器忙则L_a2在队列Q_out1中等待；L_b2在队列Q_out2中等待；
建立上述流水作业线仿真模型。连续仿真一个月的系统运行情况。
完成上面仿真后，请在实验报告中的实验四部分回答下列问题：
(1)什么单元的哪些参数可以有效反映系统生产能力平衡状况？
1） M1和M2 两个工序的使用率之间的对比
2） 两个工序前队列的长度的对比
3） 其它
(2) 现在的流水线的生产瓶颈在那个工位？
(3) 提出系统相关改善建议，并对该系统进行调整。
(4) 运行调整后的模型，查看仿真结果，比较原来系统和调整后系统的仿真结果，结合相关课程的知识进行解释。
（5）初步学习仿真软件和建模的心得体会和建议
有兴趣的同学还可以做下列仿真实验（★）：
某企业要投产一条简单的加工线，原材料经过4道工序加工成成品，入库存储，按照需求提货出库。由于企业认为市场情况好，认为能制造出来就能卖出去，因此选择了传统的备货型生产模式。系统假设和参数如下：
保证原材料L_rm是充足的；
原材料送至机器R_m1前，每耗时uniform 120,20 sec加工出一件半成品；
每加工两个半成品之间需要1min 的调整时间；
一个原材料能加工出10件半成品；
然后依次送到：
机器R_m2前，每件半成品加工时间为uniform 5,2 min；
机器R_m3前，加工normal 300,30 sec；
机器R_m4前，加工normal 6,1 min；
最后成为最终产品L_prod；
当机器R_m1加工完一个原材料时，立即从原材料库中提料，保持持续生产；
生产出的产品进入仓库存储；
每次需求的到达时间服从随机分布normal 500，2 min ；
系统的平面布置如上图所示：
对这样一个生产库存系统进行建模仿真，分别按1）连续240小时运行和2）每次运行8小时，重复30次仿真运行，连续监测库存信息，即库存量随时间的变化情况，并统计有无缺货发生，缺货率和缺货量为多少。
（1）预测认为：每次需求量接近normal 80,5的随机分布，分析这个投产方案：规划是否合理？生产中有没有瓶颈？库存随时间的变化是怎样的？
（2）假设市场扩大需求增长，每次需求量增长为normal 90,5 的随机分布，仍然采用原来的配置方案，是否还能满足市场需求？为了满足需求从而占领市场，从扩大生产能力的角度如何调整系统的资源配置？
（3）假设市场收缩，每次需求量增长为normal 70,5 的随机分布，如果仍然满负荷生产将导致大量库存积压，如果积压品卖不出必造成巨大损失，这时，应该对库存进行控制，假设采用简单的最大最小库存控制策略，需要在库存达到某最大值时停产，待库存量下降到某最小值时，生产线恢复生产。重新建模描述这个具有库存控制功能的生产系统，根据仿真结果预测在这样的市场情况下，生产线的生产能力闲置比例有多大？
在完成上述实验后请思考下列问题
（1
）如果用面向订单的订货型生产方式取代本实际系统的备货型的生产方式，则系统
的整个运作方案会发生很大的改变，比如，要制定库存控制策略，要改变生产的逻辑规则（即根据库存水平确定生产时间和生产批量）等。请重新设计一套面向订单的订货型生产系统模型，制定相应的策略和方案，并建立新的仿真模型。
（2）采用连续检查库存（固定量系统）或者周期检查库存（固定间隔期系统）两种不同的库存控制策略，会影响系统的运营，相应的库存水平和服务率也会有所不同，可以通过进一步的仿真建模进行两种控制策略的运行结果比较，从而对两种库存控制模式下的库存系统的运营有所认识，并帮助理解仿真技术在库存控制领域的应用。
注：上面带星号（★）部分实验内容根据兴趣选作，有兴趣的同学可以尝试建模并实现。
四、实验组织形式及基本要求
实验一、实验二、实验四每位同学要按时间独立完成；实验三按分组方式进行，实验按集中辅导、分散实验的方式进行。实验三按3—4个人为一组，要求在小组内分工协作、充分讨论、相互启发的基础上形成实验方案，实验结束要求提交一份实验报告书。实验结束，指导教师要对每位同学进行考核，最终成绩根据实验报告、实验实际操作情况综合评定。
综合模拟实验基本要求：
1、实验过程以小组为单位，各组设一个组长，负责组织和协调本小组的讨论、任务分工等；
2、实验过程必须在本组内独立完成，不得跨组参考或抄袭；
3、设计的生产管理流程模拟应框架完整、易于操作。
五、学时分配
实验原则上在1周内做完，各部分时间进度安排如下：
1、基础数据 0.5天
2、和生产管理相关的各部门业务处理 1.5天
3、生产流程模拟实验 1天
4、装配流水作业流水线仿真模拟实验 1.5天
5、实验报告撰写及考核 0.5天
六、建议教材与教学参考书
1． 王丽亚, 陈友玲, 马汉武等．生产计划与控制．北京：清华大学出版社，2007。
2． 李怀祖．生产计划与控制（第2版）．北京：中国科学技术出版社，2004。
3． 蒋祖华，苗瑞，陈友玲编著．工业工程专业课程设计指导．北京：机械工业出版社，2006。
4． 陈荣秋，马士华．生产与运作管理（第2版）．北京：高等教育出版社，2005。
5． 理查德B. 蔡斯等著．运营管理（第9版）．任建标等译．北京：机械工业出版社，2003。
6． [美]Steven Nahmias. Production and Operations Analysis（第4版）. 北京：清华大学出版
社，2003。
实验报告基本格式及具体要求见参考附件。
浙江科技学院
课程名称：
学 院：
专 业 班：
姓 名：
学 号：
指导教师：
实验报告 生 产 系 统 仿 真 实 验 年 月 日
一、 实验课程名称：生产系统仿真实验
二、 实验项目名称：
三、 实验目的和要求
四、 实验内容和原理
五、 主要仪器设备：福思特企业管理教学模拟实习软件、flexsim 仿真软件
六、 操作方法与实验步骤
七、 实验结果与分析：
实验一、二、三部分要回答以下几方面内容：
a) 要开发一个完整的生产管理系统，基础数据应包含哪几方面内容； b) 描述企业各管理部门的职能以及生产部与其它管理部门之间的相互关系；
c) 描述企业中物流、资金流、信息流的运行程序；
d) 详细说明生产管理的工作内容和业务流程；
e) 结合案例总结生产管理的方法和策略；
f) 解释几个关键生产管理业务的处理方法和过程（主生产计划、粗能力平衡、细能力平衡、物料需求计划）。
实验四部分要回答下列：
(1)什么单元的哪些参数可以有效反映系统生产能力平衡状况？
1） M1和M2 两个工序的使用率之间的对比
2）两个工序前队列的长度的对比
3）其它
(2) 现在的流水线的生产瓶颈在那个工位？
(3) 提出系统相关改善建议，并对该系统进行调整。
(4) 运行调整后的模型，查看仿真结果，比较原来系统和调整后系统的仿真结果，结合相关课程的知识进行解释。
（5）初步学习仿真软件和建模的心得体会和建议
实验报告书写中应该注意避免的问题:
1）格式不规范，内容不完整；
2）抄写实验指导书中内容，实验指导书中提示性内容不应出现在实验报告中；
3）实验结果分析太简单。