工业工程与生产物流实验室方案.docx
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工业工程与生产物流实验室方案
工业工程实验室\生产物流实验室
建
设
方
案
北京中科泰科技有限公司
2012-10
《工业工程实验室/生产物流实验室》建设方案
一、方案简介
该方案将基础工业工程理论与现代化仿真技术相结合，利用先进的计算机技术，真正实现工业工程数字化、决策校验仿真化。
二、方案特点
通过对生产现场录像的动作分析，从微观处找到多余浪费，并给出量化的差别；再将时间数据导入仿真软件，从宏观上进行现场布局、逻辑关系、生产改善校验。
通过此实验室建设，可以让学生直观看到现代化工厂的作业情况，同时利用仿真技术建立生产模型，理论与实践做到完美结合，达到科研成果展示、仿真教学、实验实训教学的目的。
三、实验安排
以现代生产制造业生产“内物流”流程为主线，侧重操作层面，融入真实企业案例及数据，主要课程包括：
工业工程基础、运筹学、统计学、物流工程等学科。
A实验目的：
1、让学生了解PLMS/IE博士软件的基本操作方法及各项功能和应用。
2、通过讲解C/S三层网络架构的概念，结合PLMS/IE博士的具体功能应用，加深学生对软件的理解，针对服务器的部署方法进行系统的说明。
3、认识生产系统建模与仿真中的重要性，以及了解生产系统建模与仿真的基本步骤，并提高生产系统建模的能力与仿真分析的能力。
4、了解如何运用计算机仿真技术模拟生产系统的布置和调度管理，并熟悉和掌握生产系统仿真软件的基本操作和主要功能。
5、使学生能够初步运用仿真技术来发现生产系统中的关键问题，并通过改进措施的实现，提高生产系统的生产能力和生产效率。
B实验内容：
1、软件介绍及基本构成
2、标准时间操作介绍
3、标准库功能介绍
4、仿真驱动器功能介绍
5、操作技巧
6、应用演示
7、生产仿真软件模型建立
四、实验软件与仪器
1、工业工程分析系统（IE博士）
2、生产物流管理系统（PLMS）
3、生产仿真软件
4、高清摄像机
5、配套教材
五、费用投入
根据客户需求计算
六、实验软件介绍
IE博士（工业工程分析系统）介绍：
系统采用三层网络C/S架构，基于视频进行动作拆分，并结合宽放设置，从而得出与实际操作相对应的标准工时；视频分析时可以解析市面上的大多数主流压缩格式，自动识别出视频文件的压缩信息如帧率，确保在实际分析中数据的准确性；一个工程可以包含多个视频文件，以多画面的形式进行展现；MOD/MTM等标准时间制定法，使用过程中相关IE知识点的详解也均已注明，同时也支持企业自定义标准。
分析的数据会汇总后，可形成企业自己的标准时间库，同时根据企业的特点，也可以将时间与加工部件关联起来，制定出标准部件库，当有新产品上线时，可以直接根据产品的工艺流程计算得出相应的标准时间；系统设有ERP的接口，可以将分析数据直接用于企业的成本分析、生产节拍的确定以及生产排程等相关管理操作。
一、产品定位
1、企业
涵盖汽车、电子、钢铁、太阳能、纺织等领域；主要用于企业精益生产、流程再造、产能测算、工艺改良等方面。
2、高校
工业工程、生产管理等专业；使用软件配套教学，开设实验课程，指导学生将理论与实践进行结合。
3、研究机构
用于基础工业工程方面的理论研究，借助软件可以对生产现场的实际情况进行多次分析，寻找生产瓶颈，找到改善的方法。
4、咨询公司
为离散型企业提供生产改善、精益生产、流程再造等服务的咨询公司。
二、管理系统
1、工程管理
2、基础数据维护
3、用户管理
4、部门管理
5、模块分级授权
6、媒体服务器管理
7、数据服务器管理
三、动作分析
1、广谱识别主流视频格式
2、动态解析视频信息
3、自动保存标记信息
4、周密方便的播控操作
5、标记信息完善、编辑方便
6、改善方案拟定
7、标准信息建库
四、时间分析
1、依据学科理论，借助工程实践，方便科学
2、上下文情景敏感帮助，即时专业知识提示
3、参数化编辑，选项式使用取值，灵活的公式编辑满足时间值的四则运算
4、速度评价法
5、扩展的PTS法（EPTS）
6、宽放系数计算
7、标准时间计算
8、作业者技能评价
9、人工成本分析
10、产线平衡分析
11、瓶颈工序分析
五、联合工程分析
1、人员操作，设备运转，步行综合分析
2、配合度分析
3、多人协作分析
4、负荷平衡
5、人、机规模测定
6、标准信息建库
六、企业标准信息库
1、标准工艺库
2、标准部件库
3、标准动作库
4、模块化数据加密
七、报表输出
1、产品工时清单
2、生产线平衡分析
3、产品标准工时
4、人机操作分析
5、对比分析表
6、山积表
7、SOP
8、实际时间标准时间对照表
9、综合数据表
……
八、教育培训
1、通过对同一个操作人员使用不同作业方法和程序完成同一个作业的两段标记录像的比对分析，形象直观地找到优缺点，并给出量化的差别。
形成“镜子效应”，起到培训纠正的作用。
2、通过对不同操作人员使用同一作业方法和程序完成相同作业的两段标记录像的比对和分析，分析作业者的熟练程度，并给出量化的差别。
形成“榜样效应”，起到培训改善的作用。
九、ERP接口
1、成本分析
2、生产排程
3、生产节拍
4、HR数据
5、生产计划
十、经济效益
十一、实施步骤
生产物流管理系统（PLMS）介绍
一、设计理念
1、在普通IE中对瓶颈工序的定义仅仅是根据工序时间来决定的，但是在实际生产中这却不一定，尤其是多条线合作进行时，你还要考虑他们的步调以及现场布局问题。
2、在某些行业，IE的各种分析是按照产品100%合格来进行的，但是实际生产中你要考虑产品的合格率，比如某个工序的尽管用时较少但是他的产品的合格率也低，这个时候它就不一定不是瓶颈工序，同时产品返工等情况也难以在普通的IE分析中反映。
3、普通IE分析各个工序间认为是平滑无障碍进行的，但实际上工序间的转移以及前导半成品的工序间的堆放会很大程度上受产线现场情况的制约，这些普通IE分析无法考虑到。
4、产能分析在普通IE无法真实反应更多的实际情况，所以借助仿真技术将普通IE获得的数据作为生产线的一部分基础数据，在结合实际生产中的逻辑和数量关系进行仿真会使得各种分析结果更准确，对实际生产的指导意义更大。
二、客户定位
企业
涵盖汽车、电子、钢铁、太阳能、纺织等制造业领域；主要用于企业精益生产、流程再造、产能测算、工艺改良等方面
高校
生产管理、供应链管理等专业；使用软件配套教学，开设实验课程，指导学生将理论与实践进行结合
三、标准时间检验
输出的标准时间通过生产物流仿真软件进行检验。
四、可视化布局
系统提供可视化的操作界面，采用设计器的理念定义工序间的逻辑关系及数量关系，并方便设置工序名称、工序时间等信息以快速建立“虚拟工厂”，摆脱在仿真软件中建模的困扰。
五、系统仿真
所谓系统仿真，就是根据系统分析的目的，在分析系统各要素性质及其相互关系的基础上，建立能描述系统结构或行为过程的、且具有一定逻辑关系或数量关系的仿真模型，据此进行试验或定量分析，以获得正确决策所需的各种信息。
通过PLMS进行规划、设计、评价、改进并对数据进行验证，对结果进行预测。
核心在于持续改善产品质量，提高企业效率，降低生产成本。
六、仿真驱动器
当前，采用仿真软件来做预测改善的企业越来越多，现代化仿真技术也确实为企业流程再造、产能测试、工艺改良等方面做出很大的贡献，但企花大价钱购买的这些国外软件产品“使用不畅、用不起来”的现象很普遍，投入与产出比并不匹配。
因为一个好的仿真模型建立不但需要丰富的企业现场经验，同时还需要用到很专业的计算机编程技术，而同时具备这些能力的企业应用人员并不多且培养时间很长。
通过PLMS提供的仿真输出功能，将这些操作预先在PLMS仿真校验模块设置好，这些信息会自动导入到仿真软件内。
七、虚拟工厂
1、支持主流仿真软件，预测标准产能。
2、可以通过仿真技术虚拟出产线布局及实际生产流程。
3、可以通过仿真验证标准时间，通过3D实景展现，更直观的发现瓶颈。
4、依据分析数据，通过仿真运行，得出具体每个工序的实际效率，发现真正的瓶颈。
仿真软件简介：
FlexSim是一个基于Windows的，面向对象的仿真环境，用于建立离散事件流程过程，像是制造业，物料处理和办公室工作流的三维虚拟现实仿真软件。
AngLogic复杂系统仿真软件是一种创新的建模工具，它是基于过去十年内建模科学和信息技术中出现的最新进展而创建的。
使用AnyLogic进行建模能为你带来远远超出传统工具的收益。
EnterpriseDynamics生产物流3D仿真软件是荷兰INCONTROL公司旗下的主要产品。
INCONTROL公司总部位于荷兰马尔森市，是一家软件解决方案提供商，同时也是一家物流仿真和定量分析领域的咨询公司。
凭借多年来的经验，INCONTROL向众多机构提供了深度咨询，建立了全球合作伙伴网络，拥有50多个物流仿真领域的专家，为他们解决复杂问题。
EnterpriseDynamics享誉全球，被认为是当今世界上最先进的仿真平台之一。
TaraVRbuilder物流仓库3D仿真软件是德国TtarakosGmbH一家专门从事物流相关软件开发的企业研发，这是一款针对物流领域、输送科技领域及生产计划领域简单便捷创建动态三维动画的仿真软件。
1.FlexSim—离散事件仿真软件
过程仿真的未来已经来到。
Flexsim是一个基于Windows的，面向对象的仿真环境，用于建立离散事件流程过程，像是制造业，物料处理和办公室工作流，这些全都配以令人瞠目结舌的三维虚拟现实环境。
经验与创新相结合
Flexsim代表了过去十年仿真软件最重要的创新。
Flexsim是由使用最前沿的仿真软件达二十年的工程师采用当今最新的技术完全重新开发的。
Flexsim将你从老旧、过时的仿真软件所固有的限制中解放出来，并赋予你完善的功能，灵活性以及与时下各种工具的交互性。
为今天也是为未来所造，Flexsim将开放和灵活的概念推广到极致，使得今天无法想象的事物在明天得以创建！
为不可预期的风险而准备
Flexsim就是所需的理想工具，帮助工程师，经理和决策者形象化地在动态三维虚拟现实环境中检测新提议的操作，流程或是系统。
这对于创建那些可能出现崩溃，发生中断或是产生瓶颈的复杂系统是必不可少的。
通过预先创建系统模型，可以考察各种假设的场景，同时不会产生改变实际系统时所面临的中断，成本和风险。
广阔的应用领域
Flexsim可以应用于范围广泛的系统和过程中，例如：
制造业
半导体芯片制造
肉食包装工厂中的牛肉处理
钢铁制造
果酱成品的罐装，标签，包装，发货
电子器件制造
仓储和配送
港口集装箱船只的装卸
配送中心操作
订单取货
传输带系统和布局
物流货架，传送带和堆垛机
运输
高速路交界处的交通流
火车站中人群和列车的移动
河流中驳船的往来穿梭
国际边防路口的交通堵塞
特别容易使用
建立Flexsim模型无需花费太多时间。
只需将已经做好的模块对象从对象库中拖放到三维的建模空间。
通过很方便的标准Windows界面，配合便捷的弹出菜单，选项框，下拉菜单等等，设置或者修改对象的特征，比如输入/输出，处理时间，速度，尺寸，外观，过程控制逻辑，空闲时间及其他。
下一步，通过用鼠标从一个部件到下一个部件进行连线在部件间建立连接。
接着通过同样方便的界面设置它们之间交互的相关参数，像是处理时间，处理优先权，延迟及其他。
现在模型已经建立好了，你可以运行仿真了，通过Flexsim极具艺术效果的三维动画可以观察过程中的每个动作。
对系统的改变——包括添加和去除部件——可以在仿真运行的过程中进行。
Flexsim表现出色，因为它不仅可以按照标准的压缩时间（这个压缩比是完全可控的变量）方式来运行仿真，也可以采用实时方式，这使得它的模型可以监测甚至控制已经投入运行的真实世界的系统。
每次仿真运行过程中或是结束后可以观测或者打印出性能统计的报告，包括各种色彩鲜明的统计表格，状态图和曲线图。
Flexsim不只是用于建立和运行模型，也用来开发自定义程序，这使得它可以用于给特定的行业建立和运行模型。
令人愉悦的图像表现
Flexsim无可比拟的图形界面使得使用它的过程就是一种享受。
所有的模型都建立和运行在令人眩目的彩色三维世界中，它采用了与当今的电视游戏相同的虚拟现实技术。
只需要简单的点击和拖拽，就可以毫不费力的将视角从一边转换到另一边，前面换到后面，放大或是缩小，还可以流畅地旋转。
可以从任何视角观察模型——甚至是下面。
在飞行浏览模式中，用户可以进行遍历浏览，或者就像是在其中飞行穿梭似的观察模型。
当仿真运行的时候，可以打开多个窗口展现不同的视角，以便同时观察系统的各个不同的部分。
Flexsim令人印象深刻的图像表现不仅仅是吸引眼球。
它们帮助用户和决策者在建模的时候把系统形象化。
Flexsim的动画和报告是用于做出极具竞争力的演示，以帮助说服决策者接受你的建议。
毕竟，眼见为实。
而且Flexsim的图像效果只有看到了才相信。
独一无二的面向对象
Flexsim使用一组好用的“对象”来构建真实世界的对象，过程和系统。
这个软件是用C++——当今最为广泛使用的面向对象语言——所写的。
Flexsim中所有搭建模型的要素都是对象，无论它们是产品，模块，表格，记录，对象库，图形用户界面，抑或甚至是程序本身。
对象可以从其他对象那里继承属性和行为，包含其它对象，创建和删除对象，对象之间相互移进移出，甚至是自己删除自己。
深入使用面向对象的Flexsim大大简化了建模的过程。
在一个模型中开发的对象可以立即被储存在对象库中以便用于其它模型，减少了重复劳动所消耗的时间。
Flexsim自带有一个应用范围广泛的对象库，包含了功能强大，易于使用的各种对象。
用户可以使用软件自身的对象编辑框方便地修改这些对象，或者可以使用C++或是强大的Flexsim脚本（一个预编译的C++函数库，它事实上可以控制程序的方方面面）创建他们自己的对象。
非常易于交互的软件
开放性和交互性是Flexsim架构的重要特征。
Flexsim与C++完全整合在一起，所以用户无需学习专有的编程代码就可以方便地修改Flexsim来满足他们特殊的需要。
所有的动画是OpenGL驱动的，所有的图形是符合行业标准的3DS，DXF，WRL或是STL对象。
结果可以通过DDE，ODBC和WindowsSockets输出。
第三方软件如ExpertFit，OptQuest和Visio都整合到了软件中，以增加灵活性和易用性。
Flexsim能够连接到任何ODBC数据库（像是Oracle或是Access），通用的数据结构（像是文本，Excel或是Word文件等），事实上还包括任何能够连接到计算机的硬件设备。
2.AngLogic-复杂系统仿真软件
AnyLogic是一种创新的建模工具，它是基于过去十年内建模科学和信息技术中出现的最新进展而创建的。
使用AnyLogic进行建模能为你带来远远超出传统工具的收益，这都源于AnyLogic能够：
1、更快速地创建可视化的，灵活的，可扩展的，可复用的活动对象，这些活动对象可以为标准对象或自定义对象，也可以是Java对象。
2、通过使用多重建模方法，能够更精确地建模和捕捉更多的事件，并针对你所面临的特定问题对这些事件进行联合和调整。
3、在建模环境中可以直接使用一组优秀的分析和优化工具。
4、轻松有效地将AnyLogic开放式体系结构模型与办公或企业软件，包括电子表格，数据库，ERP和CRM系统等集成起来，或将模型直接嵌入到实时运行环境中。
5、当现实世界中的系统发生变化时，通过对模型进行有效的维护，增长了模型的寿命周期。
最灵活最强大的仿真建模技术
AnyLogic为您提供了远胜其他任何工具的建模结构，用于结构，行为，和系统数据的描述。
对象，接口和等级层次，块图和流图，计时器，端口和消息传递，变量和代数—微分方程，以及在模型中任何地方插入Java语言表达式，语句，或函数，等等这些构成了任何层次，任何专业的建模者都可以使用的终极工具箱。
开放式体系结构
AnyLogic模型具有开放式的体系结构，因而可以与任何办公或企业软件及用Java语言或其他语言（通过JNI）编写的自定义模块协同工作。
模型可以动态地对电子表格，数据库，ERP或CRM系统进行数据读写，或嵌入到实时运行环境中。
可以在模型中任何地方调用外部程序，反之亦然；可以借助AnyLogic仿真引擎的开放API从任何外部程序中调用仿真模型。
在AnyLogic中你也可以使用自定义的随机数发生器，数值方法或优化算法等。
分析
在AnyLogic中，你可以创建随机性或确定性的模型，并对模型的输出数据进行分析。
AnyLogic支持超过35种随机分布，也允许自定义分布。
你可以使用Stat:
:
Fit随机分布拟合软件对历史数据进行分析，并创建AnyLogic可用的解析分布。
AnyLogic中包含了数据采集与统计分析的工具，以及强大的数据展示框架。
用户可以根据实际情况进行蒙特卡罗试验，敏感性分析，优化，以及自定义的试验等。
优化
在AnyLogic中无缝地集成了世界领先的OptQuest优化器。
OptQuest使用启发式方法，神经网络和数学优化方法，找到使目标函数值最大或最小的离散和/或连续模型参数的值。
OptQuest已经表现出它是一种在处理最具挑战性的非线性模型方面极为有效的优化方法。
它能够根据约束条件和不确定性给出最优解。
OptQuest在模型开发环境中进行设置和运行。
可交互的二维和三维动画
AnyLogic拥有十分灵活的动画框架。
你可以创建具有任意可想象的复杂度的可交互动画，只需在AnyLogic动画编辑器中绘制和导入图形，并将其与模型对象相关联起来（库对象具有预定义的动画）。
与模型一样，它的动画也具有可缩放的动态等级结构。
在一个动画中可以包含多个视图，或多个细节层次。
一套丰富的可用控件（按钮，滑块，编辑框等）以及各种业务图形元素（柱状图，点线图，Gantt图等），帮助你将仿真模型转化为一个适合决策者的图板。
支持二维和三维动画。
灵巧的可于网络上运行的模型
只要AnyLogic模型（包括仿真引擎和动画）是100%的Java程序，它们就可以运行在任何可以使用Java的平台上（例如Windows，Solaris，Linux，MacOS等），甚至可以被当作Java小程序而放在网站上。
这一独特的能力可以让远端的客户能够直接通过网络浏览器运行全功能的可交互模型，而不需要安装任何运行用或观察用版本。
这是与其他人交流你的模型的最好的方法。
建模的层次
AnyLogic的独到之处体现在它能够有效的解决任何复杂度，任何尺度，任何抽象层次的建模问题，包括高度异质系统的建模能力上。
AnyLogic的使用跨越了全部领域，从“微观”——考虑精确的尺寸，距离，速度，和时间事件的操作层次的模型，到“宏观”——考虑全局回馈动态系统，累计值，更长期趋势，和战略决策的战略层：
市场与竞争、研发项目管理、社会和生态系统动力学、城市动力学及卫生经济学。
AnyLogic模型被处于领先地位的公司用作战略决策支持工具。
它们帮助这些公司的分析师来识别出，概念化，展现，和分析战略层面的业务问题。
可以被战略性的，或是“宏观”AnyLogic模型解决的业务范围包括：
1、预测在特定市场内进行广告的有效性，并选择在竞争中的最优战略。
2、评估与进入新市场，推出新产品，收购或与另一家公司合并相关的风险和收益。
3、在给定的风险因素下，得出你可以从特定的投资计划将得到怎样的回报；以及在不确定性，冲突，和复杂的相互依赖的情况下确定最优的研发项目规划。
4、比较城市区域发展的不同状况，预测在人口，基层组织，和生态方面的影响。
5、估计疾病传播的动态系统，并找到适当的解决方案。
AnyLogic完全支持系统动力学的所有元素（有层次的块流图，速率辅助变量和反馈回路，表格功能，数组，或下标等）。
不过AnyLogic通过引入对象，接口，和层次化，为系统动力学模型提出了更好的结构。
此外，在AnyLogic中，你可以定义复杂高超的离散事件逻辑（例如，使用状态图或过程流图），并将它们与连续的系统动力学部分结合起来。
这给你提供了有效地捕捉到公司及其环境之间的交互关系的独特能力。
AnyLogic是唯一的能够有效地进行基于主体建模的工具。
AnyLogic活动对象是主体天然和现成的基础，因为它们拥有所有必需的属性：
可以被动态地创建和销毁，在空间中移动，相互之间交流，具有行为，知识，和目的。
基于主体的建模用于建模市场（主体是客户），竞争和供应链（主体是公司），人口（主体是家庭，或个人），或其他大型系统的建模。
这样的模型可以从个体行为的规则和假定（例如，忠于产品或更换产品，药物使用，位置改变等等）来得到系统全局的动态，而不需要了解全局的规则——换句话说就是在最普通，最常见的情况下。
通过结合公司战略层面的系统动力学和基于主体的市场模型以及生产和物流的离散事件模型，你可以完成目前最准确有效的全球供应链的描述，这为决策提供坚实的基础，从而提高你的公司的竞争力。
操作层
1、供应链
2、交通
3、废料管理
4、电力网
5、运输
6、动态系统与控制
7、机电系统
8、保健
9、计算机与电信网络
10、医院急诊部
11、呼叫中心
12、物流与仓储
13、工厂车间
14、物料流
一些具体应用领域（例如工厂车间，仓库，超市，医院，计算机网络等）的“行业解决方案”都构建于丰富强大的用于离散和混合离散/连续建模的核心语言之上。
AnyLogic企业库，其中有一些通用的对象，如队列，延时，传送带，资源，等等，以及一些专用的库如物料流库，卫生保健库等，都包含在标准发行包中。
库对象使得通过鼠标拖放就可以快速地开发模型，这些对象都可以十分灵活地参数化，并可以用在AnyLogicTM模型的等级化的面向对象结构中。
库对象的具体实现对用户开放，因此你可以更改或扩充库对象的功能，并创建你自己的对象和库。
特别设计的动画技术使你能够迅速地将模型连接到工程绘图，并为排队，处理，运输和其他操作提供了许多有用的模板。
通过使用AnyLogic在操作层建模，你可以：
1、研究影响性能的关键因素，并定位瓶颈所在
2、最小化中间产品库存量，并对生产线进行平衡
3、优化布局和资源配置，分析和提高生产能力
4、解决在不确定条件下进行规划的问题
5、精确快速地对可选择的制造技术进行评估
6、评估对器材或人员的计划投入能带来的回报
7、最大化员工的利用率，减少对客户进行回应的时间和每次交易的成本8、为公司评估IT解决方案的效率并最小化其成本
物理层
1、行人和车辆的移动
2、公路和快速路的交通
3、服务区，体育馆，博物馆，机场等的布局计划
4、紧急情况及人员疏散
这种类型的问题需要在二维和三维空间中对对象的行为进行更为详细的建模，而传统的离散事件方法只考虑预先计算好的时间延时和预定义的路径，因此在这里用处很小。
作为基于主体的建模工具，AnyLogic很自然地提供了对空间敏感的对象（人，车辆等）的建模，这些对象相互之间能够看见，相互之间能够进行交流，具有目的，并且能够做决定。
AnyLogic支持对移动对象流以及设施布局图中发生特殊行为的区域进行直接的定义。
通过使用AnyLogic在物理层进行建模，你可以：
1、计量公路，交通枢纽，地铁站等的吞吐量。
2、分析，比较，和优化交通管理算法。
3、定位设置标志牌的最优地点。
4、对生产车间，仓库，
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