孫成衛(wèi) 王家彬

摘? 要：為了合理安排棉紡企業(yè)后紡車間的生產(chǎn)計劃，提升傳統(tǒng)的只靠數(shù)據(jù)計算進行生產(chǎn)計劃安排的方法，利用Flexsim建模仿真技術(shù)，建立后紡生產(chǎn)及入庫流程仿真模型。通過仿真每天的生產(chǎn)，找出滿意的生產(chǎn)安排方案，實現(xiàn)了精準、合理調(diào)配車間人員和設(shè)備，用好國家峰谷用電政策，達到最大程度避開高峰用電和提高人員和設(shè)備效率的效果，即承擔了社會責(zé)任，又降低企業(yè)用工和用電費用，提升企業(yè)的競爭力。

關(guān)鍵詞：Flexsim；建模仿真；絡(luò)筒；入庫

中圖分類號：TP391.9? ? 文獻標識碼：A? 文章編號：2096-4706（2023）06-0172-04

Research on Modeling of Cotton Yarn Production and Warehousing System in

Post Spinning Workshop Based on Flexsim

SUN Chengwei1， WANG Jiabin2

（1.Shandong Huayu University of Technology， Dezhou? 253034， China; 2.Dezhou Xingdemian Weaving Co.， Ltd.， Dezhou? 253002， China）

Abstract： In order to reasonably arrange the production plan of the post spinning workshop of a cotton spinning enterprise and improve the traditional method of production plan arrangement by only relying on data calculation， a simulation model of post spinning production and warehousing process is established by using Flexsim modeling and simulation technology. Through the simulation of daily production， it finds a satisfactory production arrangement scheme， realizes the accurate and reasonable deployment of workshop personnel and equipment， makes good use of the national peak valley power policy， and achieves the effect of avoiding peak power consumption to the maximum extent and improving the efficiency of personnel and equipment， which not only assumes social responsibility， but also reduces the cost of enterprise labor and electricity， and improves the competitiveness of enterprises.

Keywords： Flexsim; modeling and simulation; spooling; warehousing

0? 引? 言

棉紡行業(yè)是我國傳統(tǒng)的勞動密集型行業(yè)，隨著我國人口紅利逐步消失，用工成本不斷上升，對具有勞動密集型特點的棉紡行業(yè)發(fā)展提出挑戰(zhàn)。同時，為了緩解用電緊張的狀況，我國出臺了峰谷用電政策。棉紡企業(yè)作為用工和用電大戶，管理上就要采取新技術(shù)安排生產(chǎn)，通過技術(shù)和管理的創(chuàng)新來達到降低成本的目的。

由于后紡車間生產(chǎn)及入庫過程中存在眾多不確定性因素，傳統(tǒng)的管理方法無法根據(jù)生產(chǎn)變化情況快速、準確的進行綜合預(yù)測性。因此，需要借助較為先進的計算機建模仿真技術(shù)，建立后紡車間生產(chǎn)及入庫模型，利用仿真技術(shù)快速、準確的仿真實際生產(chǎn)，制定較為理想的生產(chǎn)計劃及入庫安排方案。

1? Flexsim建模仿真概述

F1exsim是美國Flexsim公司開發(fā)的一個基于Windows的，面向?qū)ο蟮姆抡孳浖?。該軟件擅長構(gòu)建生產(chǎn)、倉儲、分揀、配送物料處理等離散事件的仿真模型。通過可視化操作可快速實現(xiàn)模型布局和連接，輸入反映實際工作的相關(guān)參數(shù)，建立一個仿真模型。運行仿真模型，借助于運行數(shù)據(jù)和儀表，可方便的發(fā)現(xiàn)問題的瓶頸，分析原因，提出改進措施，并借助模型仿真驗證措施實施效果，確定較為理想的工作方案。

2? 棉紡企業(yè)后紡車間生產(chǎn)及入庫系統(tǒng)簡介

2.1? 后紡車間生產(chǎn)及入庫流程簡介

棉紡企業(yè)后紡車間是棉紗生產(chǎn)的最后一個車間，后紡車間的工作流程主要包括絡(luò)筒和打包入庫兩個環(huán)節(jié)。

該車間主要任務(wù)是將細紗車間生產(chǎn)的容量較小的管紗通過絡(luò)筒機的絡(luò)紗加工，將管紗加工成質(zhì)量和大小均符合要求的筒紗。為了防止錯支和混入異性纖維，完成絡(luò)筒的棉紗用車輛運到檢驗設(shè)備進行檢驗，檢驗完成后被送到產(chǎn)成品存放區(qū)分品種存放，等待打包。后紡車間要將筒紗按客戶要求進行打包，打包后的產(chǎn)品通過小型運輸車輛送入成品庫。

在通常情況下，后紡車間的生產(chǎn)能力大于主機車間的生產(chǎn)能力，每天的工作時間具有一定的彈性，合理安排絡(luò)筒機、叉車、操作員的工作時間，能達到節(jié)約用工和降低用電成本的目的。

2.2? Y公司后紡車間生產(chǎn)系統(tǒng)簡介

本文以山東德州某棉紡企業(yè)一條3萬錠的生產(chǎn)線為研究背景。公司實行每天三班工作制，每班工作8小時，每天工作1 440分鐘。該條生產(chǎn)線細紗車間同時生產(chǎn)J14.6、T/JC13、J9.7、J7.3、J5.8五個棉紗品種，日產(chǎn)棉紗5噸左右。細紗機生產(chǎn)的管紗通過一條公用的傳送帶送到后紡車間各機臺上。后紡車間共有7臺絡(luò)筒機，由于J14.6和T/JC13棉紗產(chǎn)量較大，在絡(luò)筒工序各占用2臺絡(luò)筒機，J9.7、J7.3以及J5.8各占用一臺絡(luò)筒機。車間實行的早、中、夜三班工作制，每班工作8小時。車間只有一臺打包機，每班需要一名操作員進行打包。

2.3? 生產(chǎn)工藝參數(shù)分析整理

后紡車間每天收到350包左右管紗包，每包包含120個管紗，每個管紗重約60克，經(jīng)后紡車間絡(luò)筒機絡(luò)成筒紗，每個筒紗重約1.67公斤。通常每包15個筒紗，折標準重量25公斤，每天打包200包左右。公司統(tǒng)一調(diào)配搬運工，每天上午8：00和16：00各辦理一次棉紗入庫。

由于生產(chǎn)計劃和工藝不同，每個品種產(chǎn)出一包管紗和每臺絡(luò)筒機絡(luò)成一個筒紗的加工時間也各不相同。各品種細紗工序日均下機量、產(chǎn)出一包管紗的時間，絡(luò)筒機平均生產(chǎn)一個筒紗的時間等基本生產(chǎn)數(shù)據(jù)如表1所示。

3? 模型布局及連接

3.1? 模型布局及連接

細紗工序生產(chǎn)的管紗裝入管紗包，通過傳送帶送到后紡車間，將不同的品種管紗倒入對應(yīng)車位的儲備箱中，絡(luò)筒機將管紗合成指定重量的筒紗，經(jīng)過檢驗，不合格品送入人工處理處，合格品送入筒紗存放區(qū)，按照打包要求打包后送入成品包存放處，由小型運輸車輛運送倉庫。根據(jù)車間設(shè)備及操作員配置情況，后紡車間生產(chǎn)及入庫模型布局及連接如圖1所示。

3.2? 模型實體功能說明

根據(jù)棉紗生產(chǎn)入庫流程，模型中主要涉及到發(fā)生器、傳送帶、分解器、暫存區(qū)、合成器、叉車、操作員、吸收器等，為了明確實體功能，對模型實體進行了重命名。各模型實體功能和作用如表2所示。

4? 參數(shù)設(shè)置

由于每個建模實體根據(jù)實際生產(chǎn)情況都有自己的參數(shù)，根據(jù)其重要性和復(fù)雜性，對部分關(guān)鍵實體的參數(shù)進行如下設(shè)置。

4.1? 生產(chǎn)整包管紗的參數(shù)設(shè)置

細紗管紗包平均每包120個管紗，每包紗到達后紡車間的時間間隔服從指數(shù)分布，以J40為例，結(jié)合表1中產(chǎn)出管紗包的時間間隔，J40紗產(chǎn)出發(fā)生器參數(shù)設(shè)置如圖2所示。同時，為了區(qū)分各品種管紗包，對存放不同品種管紗的管紗包設(shè)置不同的類型和顏色。J40管紗包類型和顏色的參數(shù)設(shè)置如圖3所示。

4.2? 傳送帶輸出端口的參數(shù)設(shè)置

由于各品種管紗包是通過一條共同的傳送帶輸送到后紡車間的，因此，后紡車間要根據(jù)管紗包的種類將其輸送到不同的車位上。以傳送帶7為例，管紗包到達傳送帶7尾部的離開銜接點時，需要送往2個方向，運用Case語句根據(jù)管紗包的類型和對應(yīng)絡(luò)筒車的參數(shù)設(shè)置如圖4所示。表示管紗包類型為“1”的J40管紗包和類型為“5”的滌棉45管紗包均送往端口1，其余類型的管紗包送往端口2。送往新的傳送帶上后，運用同樣的方法，將各品種管紗包類型送到各自對應(yīng)的絡(luò)筒機車位上。

4.3? 拆包的參數(shù)設(shè)置

將管紗包中的管紗倒出來后才能在絡(luò)筒機上進行進一步的加工。該過程需要用分解器進行模擬。由于一個管紗包中有120個管紗，再加上一個包套。因此，將一包紗拆解成121份，其中一份為包套，占比0.8%，并被送往包套存放處，以備循環(huán)使用。管紗則被送到絡(luò)筒機頭的暫存區(qū)，拆包設(shè)置如圖5所示。

4.4? 絡(luò)筒機的參數(shù)設(shè)置

絡(luò)筒機是后紡車間主要的棉紗生產(chǎn)設(shè)備，需要用約28個管紗加工合成一個筒紗。需要用合成器模擬絡(luò)筒機，并選擇合成模式，根據(jù)表1中加工筒紗的時間，J40絡(luò)筒機參數(shù)設(shè)置如圖6所示。

4.5? 提供筒紗包發(fā)生器的參數(shù)設(shè)置

檢驗合格后的筒紗需要根據(jù)不同的筒紗包套進行打包。由于車間只有一臺筒紗打包機，并且打包操作員在筒紗包入庫時協(xié)助辦理入庫手續(xù)，需要一定的空閑時間。因此，提供筒紗包的時間及數(shù)量設(shè)置采用到達時間表進行設(shè)置，240分鐘一循環(huán)，每班對每個品種實行兩輪的打包，期望達到合理安排打包人員和及時入庫的目的。提供筒紗包發(fā)生器的參數(shù)設(shè)置如圖7所示。筒紗包類型和顏色的設(shè)置如圖8所示。

4.6? 全局表的參數(shù)設(shè)置

為實現(xiàn)筒紗包套類型與打包要求對應(yīng)，建立了一個5行5列的全局表。其中行對應(yīng)產(chǎn)品的種類，列對應(yīng)包套的類型，5列對應(yīng)5種類型的打包要求。由于每種筒紗包里只有一種類型的筒紗，因此，創(chuàng)建的全局表如表3所示。

4.7? 打包器的參數(shù)設(shè)置

打包時按照訂單要求進行打包。采用合成器模擬打包是合成器的典型運用，合成器根據(jù)輸入端口1進入的包套類型更新棉紗打包清單，其參數(shù)設(shè)置如圖9所示。

5? 仿真運行及分析

5.1? 仿真運行

由于企業(yè)生產(chǎn)不斷變化，一個生產(chǎn)安排穩(wěn)定時間一般小于10天，因此，設(shè)定仿真運行時間為14 400分鐘，運行圖如圖10所示。

模型仿真運行10天后，設(shè)備及操作人員運行狀況主要數(shù)據(jù)如表4所示。

5.2? 系統(tǒng)分析

結(jié)合模型仿真運行圖和運行數(shù)據(jù)表可以看出，1～3號絡(luò)筒機加工時間占比為40%多，7號絡(luò)筒機加工時間占比71.35%，均有不少的空閑時間?？梢愿鶕?jù)空閑時間占比，科學(xué)安排絡(luò)筒機在用電高峰期停車時間。打包操作員也有較多的空閑時間，說明有時間辦理入庫手續(xù)。打包設(shè)備用較多的時間用來收集筒紗，打包操作員有時間辦理入庫手續(xù)。由于質(zhì)量檢驗機比較忙碌，而且用電較少，可以讓質(zhì)量檢驗機隨時工作。絡(luò)筒及入庫工作在按照該計劃安排生產(chǎn)時，能夠做到各工序不造成積壓，生產(chǎn)流暢。

6? 結(jié)? 論

后紡車間的棉紗加工及入庫作業(yè)流程雖然不是很復(fù)雜，但工作彈性較大。通對后紡車間生產(chǎn)及入庫作業(yè)系統(tǒng)的建模仿真，可以做到較準確核算各環(huán)節(jié)工作量，對企業(yè)挖潛改造，提升管理起到了重要作用。

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作者簡介：孫成衛(wèi)（1968—），男，漢族，山東德州人，高級統(tǒng)計師，教師，研究方向：智慧物流與供應(yīng)鏈。

收稿日期：2022-10-26

基金項目：2023年度智慧物流與供應(yīng)鏈研究中心研究成果（2022HYWL15）;2021-2022學(xué)年第一學(xué)期校級課堂教學(xué)改革試點課程（2021KG-29）