2.2 Witness生产和组装流程模拟
(1)建模背景：ACME阀门制造公司出现了生产设备陈旧化和混乱的生产计划，每75小时只能生产120～160个阀门。生产订单严重积压。公司经理发现这个问题，他不能容忍这样的情况继续下去，如果这种情况持续2个月，公司将面临倒闭。于是公司决策层给出了改善现状的费用投资清单。根据这个情况，用Witness模拟现实生产的整个模型，最后给出解决方案。
(2)系统特性：①生产A类型产品，每生产40个产品需要换刀具，生产B类型产品，每生产30个需要换刀具。②每生产1 000小时会有机器故障，修复时间需要10～15分钟。③每4个产品可以放在一个箱子里，如果不够4个产品，不能装箱。④所有的生产设备可以设置单位时间生产或者处理的数量；传送带单位时间内传送的个数。
(3)Witness布局及参数设置。有6个Machine，分别是Saw用来切割，Coater用来镀漆，Inspect用来过滤不合格产品，Load用来组装产品，Upload用来传送组装设备，6个Buffur分别表示成品和未成品存放的仓库和容量, 传送带分别代表着传送产品的速度。
主要参数(见表1)：
表1
模型布局(如图2所示)：
图2
(4)仿真模型的运行结果及其分析。仿真时钟为6 000，分析两种情况。第一种情况：1台Inspect；第二种情况： 2台Inspect(如图3所示)。
第一种情况
第二种情况
图3
通过对比发现，只有一个Inspect Machine时，机器一直处于忙的状态和调整状态，而Load一直处在等待状态；增加一个Inspect Machine后，虽然有些改善，但是Load大部分时间还是在等待状态。所以增加Inspect的数量基本不能解决问题，但是我们可以改变Coater和 Inspect的处理时间来提高生产效率。
2.3 Witness在牛奶生产中的应用
(1)建模背景。某企业要建设一个生产牛奶和奶油的工厂，由于市场价格竞争和低利润差额，企业要充分了解投产后达到的水平，才可以达到生产最大化和利润最大化。企业有前期投资预算，而且了解各个设备所需要的价格，同时通过详细调研报告知道每天收购牛奶的数量。现在要规划设备布局以及如何在费用投入最小的情况下达到生产的最大化。
(2)系统特征。①每天库存的牛奶数量不能超过生产的最大值。②在模型中需要有牛奶除水设备；分离牛奶和奶油的装置；分离后存储牛奶装置和奶油装置；分离后生产包装牛奶的装置；分离后生产包装奶油装置；货架装置(可以组装牛奶和奶油，然后放到成品库存里)。③所有的容器(生产设备和分离设备、库存)都有容量的限制。④生产加工设备都有产出时间的规定。⑤成品打包后的牛奶或者奶油组装入库时，在组装货架没有满的情况下，成品打包后的牛奶或者奶油不能组装，直到正在组装的牛奶或者奶油装满货架后才能处理下一批次的牛奶或者奶油(根据奶油或者牛奶成品数量来决定)。
(3)系统参数。生产牛奶跟一般生产流程布局设置用的部件不一样，这个模型需要动态地显示液态的部件，如Liquid，Tank，Proccesor，Pipe，这些部件主要用在液态流体方面。模块里有3个Tank部件，用来表示存储最初的牛奶、分离后的牛奶、分离后的奶油的装置。1个Proccesor用来分离牛奶和奶油。3个Pipe部件分别用来表示和存贮装置有关的部件。3个Liquid 部件，分别表示最初的牛奶、分离后的奶油和牛奶液体。2个Machine分别用来表示成品牛奶打包装置和成品奶油打包装置(见表2)。
表2
Separation RECIPE PARALLEL TransferMilk VOLUME (80.0) RATE (10.0),TransferCream VOLUME (20.0) RATE (10.0) 除水后的牛奶到分离装置后有80%用来生产牛奶，有20%用来生产奶油。而且生产出来的牛奶和奶油都有10%的水分需要去除 100.0升
TransferFreshMilk 无 管道里液体速度是10，跟分离装置相连接 无
Transfer MilkMilk eparation. TransferMilk 无 管道里液体速度是10，跟分离后牛奶装置相连接 无
MilkSeparation.MilkSeparation.TransferCream 无 管道里液体速度是10，跟分离后奶油装置相连接 无
MilkSeparation.MilkVat 无 只是用来存储分离后的牛奶 160.0升
MilkSeparation.CreamVat 无 只是用来存储分离后的奶油 40.0 升
FillAndPackaging IF N <= 4
LENGTH = 0.5 * N
WIDTH = 0.22 * N
ELSE
LENGTH = 0.5 * (N - 4)
WIDTH = 0.39 * (N - 4)
ENDIF 如果库存数量小于等于4，生产牛奶的规格不同，如果超过4，生产的规格又是另一种样式 无
模型布局(如图4所示)：
图4
(4)仿真模型的运行结果及其分析。仿真时钟为8 000分钟，分析两种情况。一种情况是6台牛奶装置，1台奶油装置，Cream的容量是 40升，Milk装置的容量改为160升。另一种情况是6台牛奶装置，1台奶油装置，Cream的容量改为60升，Milk装置的容量改为260 升(见表3和表4)。
表3 第一种情况的统计报表
PackagingAndStorage. FillAndPackaging(6) 4.24 69.87 19.11 0
PackagingAndStorage.CrateItems 65.39 34.61 0 0
表4 第二种情况统计的报表
通过统计报表不难发现，机器的工作时间跟容器的储量几乎没有关系，通过增加容量不能提高产出量。分析奶油容量在40升和奶油容量在60升的情况下奶油的产量和机器工作空闲时间是一样的，没有提升奶油产出量。牛奶的产出量同样存在这个问题，牛奶存储量由160升增加到260升，产出量同样没有提升，这时就需要考虑增加机器的加工速度或者产品装卸的速度以提高最大产出量。可以通过Witness改变各种参数和设备的数量来模拟产出量，从而达到产品最大化和最优的解决方案。
3 结束语
通过Witness仿真软件，可以模拟复杂的真实生产和生活实例，通过图形分析找到实例中的瓶颈，然后找到最优的解决方案。Witness可以用2D和3D的图形效果，生动形象地展示整个流程的动态效果，大大提高了教师的信息化教学水平，增加了学生对所学课程的兴趣和动手能力，从而获取更多的信息技术操作能力。
参考文献
[1] 陆传责.排队论[M].北京:北京邮电学院出版社,1994.
[2] 王亚超,马汉武.生产物流系统建模与仿真[M].北京:科学出版社,2006.
[3] 顾启泰.离散实际爱你系统建模与仿真[M].北京:北京清华大学出版社,1999.

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