物流工程-基于仿真技术沈阳卷烟厂生产物流优化设计论文

时间：2021-01-27 05:05:23 来源：蒲公英阅读网 本文已影响人

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　Abstract With the development of the global economy, the competition among enterprises is becoming more and more fiercely. How to reduce the production cost to the lowest, distribute the resources such as personnel, equipment and materials reasonably, and then optimize the production logistics has become a problem that the enterprises attach the most importance to, in this way the enterprise can improve its competitiveness with other companies. Although China"s current production logistics system has been greatly developed, but there is still room for further optimization, in the process of production operations there will be unreasonable phenomenon.Therefore, how to optimize the production logistics scientifically and reasonably is a problem that enterprises will face. In the optimization of production logistics, the simulation method is a widely used method. The simulation technology is used to simulate the process of production logistics, and the simulation results can be observed more directly and clearly, and the optimization scheme is put forward pertinently, to achieve the goal of production logistics optimization. This design take Shenyang Cigarette factory production logistics as the research object, first carries on the spot investigation to Shenyang Cigarette Factory, has collected the production logistics related data and the production process. Based on the above data and data, the simulation software Flexsim is used to set the parameters of each entity in the production logistics of Shenyang Cigarette Factory, by changing the layout of the factory, increasing the technical means and changing the parameter setting of the model, the optimization model is obtained, compared with the model before and after the optimization and analyzed, and the final conclusion is reached. By putting forward the optimization scheme of the design, the utilization ratio of the equipment can be increased, the blocking situation can be improved, the resources such as personnel and equipment can be rationally allocated, and the time can be saved, so as to provide reference for the actual optimization measures of the enterprise design.

　 Key words ：Shenyang Cigarette Factory；System Simulation；Flexsim；Optimization of production logistics

　 目

　录 第 1 章 绪论 .............................................................................................................................. 1 1.1 研究背景及意义 ................................................................................................................. 1 1.1.1 研究背景 .......................................................................................................................... 1 1.1.2 研究意义 .......................................................................................................................... 2 1.2 研究内容及方法 ................................................................................................................. 2 1.2.1 研究内容 .......................................................................................................................... 2 1.2.2 研究方法 .......................................................................................................................... 3 1.3 研究框架 ............................................................................................................................. 3 第 2 章 生产物流相关概念以及方法概述 .............................................................................. 6 2.1 生产物流相关概念介绍 ..................................................................................................... 6 2.1.1 生产物流概念 .................................................................................................................. 6 2.1.2 生产物流的特点 .............................................................................................................. 6 2.1.3 生产物流的分类 .............................................................................................................. 7 2.1.4 生产物流系统 .................................................................................................................. 7 2.2 系统仿真概述 ..................................................................................................................... 7 2.2.1 系统仿真分类 .................................................................................................................. 8 2.2.2 常用仿真软件 .................................................................................................................. 8 2.3 Flexsim 仿真软件介绍 ........................................................................................................ 9 2.3.1 Flexsim 软件简介 ............................................................................................................. 9 2.3.2 Flexsim 仿真建模步骤 ................................................................................................... 11 2.4 电子标签（RFID）概述 .................................................................................................. 12 第 3 章 沈阳卷烟厂公司简介 ................................................................................................ 14 3.1 沈阳卷烟厂介绍 ............................................................................................................... 14

　 3.1.1 沈阳卷烟厂发展历程 .................................................................................................... 14 3.1.2 沈阳卷烟厂产品介绍 .................................................................................................... 14 3.1.3 沈阳卷烟厂布局 ............................................................................................................ 15 3.2 沈阳卷烟厂生产流程概述 ............................................................................................... 17 3.2.1 生产工艺参数 ................................................................................................................ 17 3.2.2 生产工艺过程 ................................................................................................................ 18 3.3 存在的问题 ....................................................................................................................... 19 第 4 章 基于 Flexsim 的沈阳卷烟厂生产物流仿真模型构建 ........................................... 200 4.1

　Flexsim 仿真模型构建 ................................................................................................... 20 4.1.1 概念模型的建立 ............................................................................................................ 20 4.1.2 模型实体建立 ................................................................................................................ 20 4.1.3 仿真模型参数设置 ........................................................................................................ 22 4.2 仿真模型的运行及结果分析 ........................................................................................... 36 4.2.1 仿真模型的运行 ............................................................................................................ 36 4.2.2 仿真模型运行结果 ........................................................................................................ 36 4.2.3 运行结果分析 ................................................................................................................ 39 4.3 基于仿真结果的优化设计方案 ....................................................................................... 44 4.3.1 仿真模型优化方案设计 ................................................................................................ 44 4.3.2 优化模型论证 ................................................................................................................ 49 第 5 章 总结与展望 ................................................................................................................ 52 5.1 总结 ................................................................................................................................... 52 5.2 展望 .................................................................................................................................... 52 参考文献 .................................................................................................................................. 52 致谢 .......................................................................................................................................... 52

　 附录一 中文译文 .................................................................................................................... 52 附录二 外文原文 .................................................................................................................... 61

　 第 第 1 章 绪论 1.1 研究背景 及意义 1.1.1 研究背景 近几年来越来越多的企业开始重视其自身物流的发展，企业物流成为了其是否能够长期稳定发展的重要条件之一，并决定了企业的发展前景。随着经济的高速发展，物流作为经济发展的动脉，地位越来越受到社会的重视，这也使得增加了许多新兴行业，提供了大量的就业岗位，促进了社会的发展。

　以前企业重视原料成本、人工费用，在这两方面节省成本，这也就是所说的“第一利润源泉”，当成本方面没有可以节省的空间时，企业又开始重视员工们的工作效率，在可用的工作时间内，以最快的速度完成工作，这也就是所说的“第二利润源泉”，当员工的工作效率达到最高，不能再提高时，企业开始重视物流，这就是所说的“第三利润源泉”，另一方面也说明了物流对企业的重要性 [1] 。随着我国经济的发展，我国的制造水平也在不断地提高，在传统的生产过程中，企业之间的竞争往往以产品的质量作为基准，而现如今企业不仅仅注重产品的质量，而且更加注重产品的生产效率与速度。但由于企业生产水平的不断提高，导致原料、辅料、人力、设施设备等成本没有降低改善的空间，企业只好以生产作为切入点，大部分的企业均为企业自身生产产品，一少部分的零部件选择外购，外包给其他公司代加工，因此对于一个企业，其自身的生产物流尤为重要。

　我国是烟草生产与消费的大国，根据 2017 年的统计可得知，中国烟草的消费量占全世界消费总量的 44%，在 5 年之内中国的吸烟人数呈上升趋势，共增加吸烟人数高达 1500 万人 [2] 。我国烟草生产行业起步晚，生产设施设备不完善，2001 年中国正式加入 WTO，许多烟草公司从国外来到中国，增加了国内的竞争，新型产品电子烟的推出，受到了消费者的青睐，这对传统的卷烟行业带来了危机，因此许多卷烟生产企业现如今面临着具有成熟生产技术的国外公司与国内公司的双重压力 [3] 。企业认为自身的生产物流情况良好，但实际生产过程中却有很多问题，如生产线上的每一道工序都是紧密相连的，上游工序出现问题必将影响下游工序效率，但在某些工序中会出现生产线员工只注重其本身环节的生产，忽略了其他的生产环节，影响生产效率；在物流运作过程中，有些生产工人根据其工作经验设置原料、辅料、产成品的存放区或

　 随意放置生产设施设备，但这些摆放都是不合理的，这将影响生产效率，浪费时间与搬运；有的生产线中生产节拍不平衡，导致生产过程中出现瓶颈状况。2013 年国家提出“一带一路” [4] ，这也会增加国内烟支产品的出口，对于烟草行业也是一次不错的机遇。对于一个企业来说改善其生产物流，就会提高产品质量与生产效率，降低生产成本与浪费。本设计基于沈阳卷烟厂生产物流，提出优化设计方案。

　1.1.2 研究意义 物流分为企业外部物流与企业内部物流，企业外部物流是指对于生产产品的销售，企业内部物流是指企业内部实际的生产过程，大多数企业都注重外部物流价格方面的变化，而忽略了企业内部物流生产物流。对于企业生产物流的不重视、没有合理的管理，这将导致生产效率降低，增加生产成本，从而直接地影响企业效益。日本教授西泽修曾经提出“物流冰山说” [5] ，将企业产生的物流费用比喻成一座冰山，对外支付的仓储、运输费用就像漏出海面上的冰山一角，其占总费用的比重是微乎其微的，而占总费用比重较大的物流费用就像暗藏在海面底下的冰山一样，这一学说的提出体现了物流优化的重要性，因此对企业内部物流进行考察与分析是十分必要的。

　在实际的生产过程中会发现许多问题，但是通过实践去改善问题对于企业来说会面临一定的风险，需要较长的时间去发现并改善问题，有可能会出现资金与时间上的损失。面对这种情况，仿真方法可以有效近似地模拟卷烟厂实际情况，可以避免一定的风险。本设计以沈阳卷烟厂生产物流作为对象建立仿真模型，这样做可以直观地观察到在实际生产中出现的问题，再利用仿真进行改善，通过数据选取优化模型，这样做可以提前预测生产物流优化结果，可节约人力物力与时间。为沈阳卷烟厂生产物流的实际优化提供优化参考有一定的实际意义并为同类型企业的进一步优化提供思路。

　1.2 研究内容及方法 1.2.1 研究内容 本设计以沈阳卷烟厂生产物流作为研究对象，该公司主要有制丝车间与卷包生产车间，本设计重点研究卷包生产车间，通过对大量文献的阅读与研究，查阅、收集与企业有关的资料以及数据，如烟丝制丝工艺流程、卷烟生产工艺流程、每个设施设备的加工时间与预置时间、企业布局图以及车间布局图等，对企业生产流程进行分析，画出企业生产概念模型以及实体连接概念模型，根据概念模型用仿真软件 Flexsim 建

　 立仿真模型，将实体按照实际的生产顺序所连接，根据实际情况设置每个实体的参数。

　 仿真模型构建完毕后设置仿真时间与速度并多次运行模型，用模型来分析实际生产中不合理的问题，找到瓶颈，修改模型中实体的参数或实体的连接顺序，将模型进行改善得到优化模型。将仿真模型与优化后的模型以数据表格的形式进行对比，观察优化效果，为企业进一步优化提供思路。

　1.2.2 研究方法

　（1）文献研究法 文献研究法是指通过对文献的搜集、整理、总结，学习文献中能够支撑自己文章的内容，这种方法可以节省时间，效率高。本设计通过互联网收集与阅读大量文献，选取并借鉴文献中的理论，全面地了解了生产物流方面相关理论知识，学习了如何使用仿真软件 Flexsim 建立生产物流模型。

　（2）现场调查法 现场调查法是指在目标范围内进行实地调查，搜集所了解到的数据。通过对沈阳卷烟厂的实地考察，了解到公司、制丝车间、卷包生产车间的布局，公司生产的卷烟产品情况，设施设备运行与人员工作时间，制丝工序、卷包工序、烟嘴生产工序、封箱工序的工艺流程，并记录相关数据，用于本设计分析。

　（3）Flexsim 仿真 Flexsim 仿真方法是指通过构建的模型来模拟实际发生的事件。收集相关数据用于构建沈阳卷烟厂生产物流的仿真模型，从原材料到达到产品生成，分析模型并找出问题所在，根据问题构建优化模型，分析优化前与优化后模型的数据，得出结论。

　（4）对比研究法 对比研究法是将具有相似特点的事件或对象放在一起，通过对比研究分析它们之间的差别，最后得出结论。本设计分别构建仿真模型与优化后模型，通过分析仿真结果输出数据，完成对沈阳卷烟厂生产物流的优化设计。

　1.3 研究框架

　 本设计以沈阳卷烟厂生产物流为主要研究对象，通过收集资料与数据分析其生产物流现状并建立仿真模型，根据模型运行结果进行分析并优化，主要研究框架具体如下：

　第 1 章为绪论，主要阐述的内容为研究背景、意义与内容，本设计研究所用到的

　 几个方法，研究框架以及技术路线，为本设计结构做出安排。

　第 2 章为生产物流相关概念以及方法概述，主要阐述了有关生产物流、生产物流系统以及 RFID 的概念，生产物流的特点与分类，不同仿真软件的介绍，本设计所用的仿真软件 Flexsim 实体以及用法介绍。

　第 3 章为沈阳卷烟厂公司简介，主要阐述了本设计所研究的对象沈阳卷烟厂公司简介，包括该公司产品、生产流程、现阶段存在的问题，为后续模型的建立做好铺垫。

　第 4 章为基于 Flexsim 的沈阳卷烟厂生产物流仿真模型构建，主要阐述了模型的建立过程，首先根据该公司实际情况建立生产流程概念模型与实体连接模型，然后根据实体连接概念模型将仿真模型中的实体依次连接，并根据上面对沈阳卷烟厂研究调查所得到的数据，对每一个实体的参数进行合理地设置。模型优化及分析，运行模型并生成报告，根据实体运行状态的饼状图与线状图进行分析，找到影响生产物流的瓶颈，通过公司整体与车间布局、技术手段的引用、实体参数设置这几个方面对其进行优化，将优化前后的模型进行对比分析。

　第 5 章为总结与展望，对本设计内容做出简要总结，并提出了本设计中不足的地方，为今后的研究做出期望。

　本设计的研究技术路线图由下图 1-1 所示。

　 研究背景 研究意义系统仿真 生产物流沈阳卷烟厂生产物流现状沈阳卷烟厂简介仿真结果对比与分析布局优化 生产流程优化研究内容与方法总结与展望构建仿真模型分析仿真输出结果 图 1-1 技术路线图

　 第 第 2 章 生产物流相关概念以及方法概述 2.1 生产物流相关概念介绍 2.1.1 生产物流概念 生产物流是指物料经过的一系列的活动最终形成成品的过程，其一般是发生在企业的内部，生产物流是物流中比较重要的一部分，其是人类社会的基础，是生活的必要活动。供应商将原材料交给企业，企业将原材料存放到仓库，经过公司对生产流程详细的规划后，将原材料投入到生产线，通过运输工具将在制品从一个工序运输到另一个工序，生产的过程中可能还会加入一定的辅料，最后以产成品的形式完成生产。其中原材料到达企业，以在制品的形式随着时间完成空间与形态的变化，最终以产成品的形式结束，这就是生产物流 [6] 。

　与传统的生产物流相比，现如今的生产物流自动化水平在不断地提高，但对于消费者来说还是有不满意的地方，企业开始将生产物流智能化来达到消费者的需求 [7] 。企业不能只关注生产过程中局部工序，因为生产的每一道工序、每一个环节都是紧密相连的，要把目光放在对整体的优化上。

　2.1.2 生产物流的特点 （1）生产物流与生产加工的关系 生产物流是企业生产加工的重要组成部分，它们二者关系密切不可分割，而且不能独立运行，它们的关系有三种，第一种关系为物流中有生产加工过程存在，第二种关系为物流将各个生产工序相连接，第三种关系为在生产加工过程中可能会完成物流过程。

　（2）生产物流专业化程度高 生产物流的专业化程度非常高，因为每个产品的生产流程都是不一样的，当要生产一种新的产品时需要重新规划、制定符合其产品的生产流程。

　（3）生产物流成本重要性 在生产物流过程中会消耗大量的原材料、设备、人力、物力等资源，这也会相应地产生一定的成本，企业要想优化物流，就要以优化生产物流为中心，只有生产物流的成本降低了，企业的总成本才会明显降低。

　 2.1.3 生产物流的分类 每个企业的产品类型结构、生产设施设备布局、生产条件、生产数量都不可能是完全一样的，因此要根据不同的情况来为生产物流进行分类，结合企业的自身情况为产品规划生产流程，生产物流的分类由下表 2-1 所示。

　表 2-1 生产物流分类 分类标准 生产名称 按产品的大小、复杂程度和年产量的多少分类 单件生产、成批生产、大量生产 按生产计划的来源分类 订货生产方式、存货生产方式 按生产的连续程度分类 连续生产、间断生产 按品种生产量角度分类 少品种大量生产、中量生产、多品种少量生产 2.1.4 生产物流系统 生产物流系统是由采购、生产、销售这几个子系统所构成的 [8] ，首先企业会接到客户的生产订单，根据客户的需求确定生产计划，根据产品内容拟定采购计划表，将采购计划表交给供应商，供应商提供相应的原材料以及零部件，企业根据采购入库单将原材料以及零部件按照到达的顺序储存到相应的原材料库或者成品库，根据生产计划将原材料以及零部件投入到生产线中，在生产的过程中也会投入相应的人力、设备、资源，在制品经过不同加工工序、搬运、储存、包装，最终以成品的形式储存到成品库，经过销售，将成品出库送到客户手中，生产物流系统的流程由下图 2-1 所示。

　订单 供应商原材料、零部件库加工在制品成品成品库出库 客户 图 2-1 生产物流系统流程 2.2 系统仿真概述 系统仿真是基于计算机的，将假设或现实生活中有关联的要素建立成一个仿真模

　 型。仿真模型的建立要带有一定的目的，以事件过程为对象，将要素按照逻辑摆放在系统中建立成模型，运行模型后输出数据，分析数据得出结论，可以通过改变参数来优化模型。其优点是可以将现实环境中复杂的问题拆分成若干个子系统，还可以反应出现实中看不见的问题，更加真实地模拟现实环境，有利于分析并及时有效地处理问题。

　2.2.1 系统仿真分类 可以根据性质以及研究对象不同将仿真分为连续型、离散型、混合型系统仿真。

　（1）连续型系统仿真 连续型系统仿真为仿真对象数值随着时间或空间的变化而发生改变，时间可以是连续的也可以是离散的。如一个物体的温度随着时间的推移而不断地升高。

　（2）离散型系统仿真 离散型系统仿真为仿真对象数值在特定的时间点发生变化，该事件的发生一般都是随机的。如在超市顾客到收银台结账，顾客结账后离开收银处是离散的，故该仿真为离散型仿真。

　（3）混合型系统仿真 混合型系统仿真为仿真中既有离散的也有连续的。如本文卷烟生产过程，首先烟丝在制丝车间进过一系列的处理加工，这一过程为连续型，合格的烟丝会被送往卷包生产车间进行卷接、包装，然后将成品送往成品库，这一过程称为离散型。

　2.2.2 常用仿真软件

　1984 年研发了第一个仿真软件，现如今仿真软件发展越来越智能化，软件种类也越来越多，发展十分迅速，以下为常用的几种仿真软件。

　 （1）Flexsim。Flexsim 是由美国公司研发出来的，适用于连续型、离散型系统，其可以用来模拟制造业、管理方面等模型，该软件所建立的模型是三维虚拟的，这与现实环境更加贴近，更加真实地展现了模型运行过程。该软件实体库中的实体对象比较丰富，例如加工设备、叉车、搬运工人等，应用领域也比较宽泛，如本设计中卷烟的生产物流、配送中心、高速公路的交通等。

　（2）Witness。Witness 是由英国的公司经过十几年时间研发出来的，适用于离散型、连续流体型系统，其应用于工业、交通运输、生产物流等领域，该软件也同样拥有大量的工具设备。

　 （3）AutoMod。AutoMod 由布鲁克斯公司研发，其由自动模块、自动静止装置、与自动视图这三大部分组成，该软件建模能力较强，可选择将模型以动画形式导出，但该软件难度较大，对于使用者来说需要有一定水平的建模程度。其可应用于自动立体库等领域。

　（4）Arena。Arena 是由美国公司开发，用户可以自己编写程序，来控制该软件的难易程度，该软件可以用来模拟队列、服务台等。

　（5）ProModel。ProModel 是由美国公司研发出来的，该软件使用方便易懂，可将二维图形装换为三维场景，可以设置班次、到达时间等，适用于初学者，可用来模拟生产物流与服务领域。

　（6）ExtendSim。ExtendSim 是由 Extend 软件升级而来的，灵活性比较高，适用于离散型、连续型系统，具有较多的使用者，其客户有宝洁、摩托罗拉等知名企业，适用于金融、银行等领域。

　本设计选用仿真软件 Flexsim 建立模型，该软件适用的行业较广泛，与其他仿真软件相比操作更加简单易懂，无需具有较高的编程水平，初学者可通过自学用户手册完成独立建模，可构建三维立体图形，更加逼真地模拟所仿真的现实环境，故本设计采用仿真软件 Flexsim。

　2.3 Flexsim 仿真软件 介绍 2.3.1 Flexsim 软件简介 Flexsim 是由美国公司研究并开发出来的一款可以将现实环境模拟成三维图形的仿真软件。其可以模拟实际的生产企业、物流行业、交通运输行业等等。该软件具有大量的离散实体与流动实体，操作简单，只需要用鼠标将实体库中的实体拖拽到模型窗体中，将实体相连接并根据实际情况对每一个实体的参数进行设置，即可得到一个仿真模型。该仿真软件工具栏可以轻易地控制仿真模型，可以重置、运行、停止模型，设置模型的起始时间，加快模型的运行速度，在较短的时间内模拟实际情况。该软件可以在运行模型后输出相关的数据，能够更加清楚直观地观察到模型的运行状况。本设计所用的是 Flexsim 软件第六版本中文版，其基本界面如图 2-2 所示。

　图 2-2

　Flexsim 基本界面 Flexsim 由实体构成，每一个实体都可用于不同的情景，可简单操作使这些实体进行交互，对不同实体的参数进行合理的设置即可得到一个仿真模型，用户可以将实体从实体库中直接拖拽到窗体中进行运用，也可以自行设置实体参数，将新建的实体放置在新建实体库中并保存，方便下次使用。其中实体主要由以下四类组成，Flexsim实体分类由下图 2-3 所示。

　Flexsim实体固体实体 流体实体 其他实体发生器暂存区处理器吸收器合成器分拣器复合处理器传送带分拣传送带流节点货架储液罐基本固体实体基本传送带操作员运输机升降机机器人起重机堆垛机基本任务执行器任务执行器断续器流体储存罐流体发生器流体吸收器流体混合器流体混合管流体分解管流体运输管流体处理器流体转换器实体转换器分配器网络节点交通控制器可视化工具记录器 图 2-3 Flexsim 实体分类

　 2.3.2 Flexsim 仿真建模步骤 仿真建模步骤由以下几步组成 [9] 。

　（1）明确仿真目的。在建立模型之前需要了解建立此模型的目的，通过模型的运行可以发现现实情况中的一些问题，在这些问题的基础之上分析并优化模型，使得问题得到改善。

　（2）了解实际情况以及创建概念模型。收集创建模型中所需要的资料及数据，如所调研公司布局情况、某一工序的加工时间等。通过用框图以及符号的形式创建概念模型，系统地描述所仿真的事件，这样有利于模型的创建，使事件的发生顺序更加清楚易懂。

　（3）实体的创建。在 Flexsim 软件中新建一个模型，可以选择设定模型的时间、长度以及流体单位。选择模型中所需要的实体并将实体按照实际的发生顺序或者实际的位置依次摆放在模型窗口中。

　（4）端口的连接。要想模型运行需要将相互的实体进行一定逻辑的连接，将两个实体相连接后，产品会沿着连线在两实体之间运动。某一实体的输出端口与另一实体的输入端口需要通过字母“A”相连，断开则需要通过字母“Q”实现，如任务分配器与搬运工之间的连接，其是有方向的。某一实体的中间端口与另一实体的中间端口需要通过字母“S”相连，断开则需要通过字母“W”实现，如暂存区与任务分配器之间的连接，其是没有方向的。

　（5）实体的参数设置。实体的参数设置是非常重要的一个步骤，其设置会影响仿真模型的运行结果。可通过鼠标双击实体，打开参数设置窗口，或单击实体在整个窗口的右边会出现快速属性窗口，根据实际情况对每一个实体进行参数设置，如可设置产品到达方式、发送至端口、实体的最大存放量、加工时间、布局、速度等等。

　（6）模型的运行及分析。模型按照以上步骤设置结束，需先点击工具栏中的“重置”按钮，然后点击“运行”按钮使模型运行，如观察到模型出现问题可点击“停止”按钮。工具栏中可设定模型运行的起始时间与运行速度，高效地完成模型的运行。完成设定时间的运行后可在工具栏“统计”下拉菜单中的报告与统计中得到完整报告、汇总报告以及状态报告，报告可以生成 Excel 表格的形式，这样可以更加清晰整洁地观察数据，最后将得到的数据进行分析。

　 2.4 电子标签（RFID）

　）

　概述 电子标签又称为射频识别技术，英文名称为 RFID，是通过无线信号之间的传递来得到有效的信息数据，其不需要传递者与被传递者之间有实际的接触。其电磁波的种类为微波，频率通常为 1 到 100 赫兹，能在较短的距离内进行信息交互，长度范围在 0.3 米到 30 米之内。该技术无需从外界得到能量，其本身可以形成一种电磁场，标签上存有某种物品的信息，不在识别机器的可见范围之内也可以自动识别并定位该物品的位置。

　（1）电子标签分类 电子标签分为无源标签、有源标签以及半有源标签。无源标签是标签中发展最早的产品，其应用也是最为广泛的，适用于距离较近物体的识别，成本偏低，如身份证、门卡、交通卡等；有源标签是近几年发展成熟的，适用于较远物体的识别以及大型的场所内，相应地，其成本价格也会偏高，如停车场、超市、医院等领域，其在今后的生活将扮演重要的角色；半有源标签结合了无源标签与有源标签的优势，解决这两种标签无法解决的问题，如其在定位系统中的应用。

　（2）电子标签应用 现如今电子标签发展迅速，已有许多行业应用该技术手段，其一次可以同时识别多个物体，减少时间、提高工作效率，工作时无需人为操作、识别快速，节省人力，也大大地降低了员工的出错率 [10] 。现该技术应用于以下几个领域：

　①门禁系统。公司门口会有自动识别系统，员工通过佩戴的工牌来验证身份信息，只有身份信息验证成功其才可以进入到公司内；小区或停车场将业主信息录入到系统之中，只有持有该小区发放给业主的特定卡片才可以进入，保障了社区的安全，同时节省了业主登记的时间。

　②产品来源。其适用于以下三种场景，第一种为产品上会有带有一个标签，标签内会体现产品的信息，如产品生产日期、批次、保质期等；第二种为产品外包装上会有一个芯片，当产品入库与出库时会自动识别并保存该产品的信息，无需工人手持识别器挨个扫描每件产品，这对于企业来说节约了大量的时间；第三种为二维码，其伴随着产品流通的每一个环节，用户只需用手机软件扫描商品上的二维码，就能立刻得到该商品的信息，操作方便快捷。

　③防盗标签 [11] 。如在超市中每一个商品都会有一个特定的标签，在结账时，收

　 银员会对该标签进行扫描识别，未被扫描的商品经过超市门口的识别器时会自动响起警报，降低失窃率，减少超市损失。

　④展览会与世界博览会。美国一家展览会是世界上第一次应用该技术的，其将标签发给每一位参观者，参观者凭借该标签进入，可在该展览会网站上输入标签上的账号，进入到一个网页内，该网页可看到参观者所参观的每个展览会及介绍，后续还会将其感兴趣的内容推送给用户。2010 年的上海世界博览会也采用该技术，观众可以快速进入到场内，得到其较关注的内容信息。

　 第 第 3 章 沈阳卷烟厂公司简介 3.1 沈阳卷烟厂介绍 3.1.1 沈阳卷烟厂 发展历程

　红塔辽宁烟草有限责任公司于 2003 年成立，是一家生产与销售卷烟的国有股份制公司，由持股 48%的辽宁省烟草公司与持股 52%的红塔集团共同出资组成的，该公司现有员工两千多人，其中沈阳卷烟厂与营口卷烟厂为红塔辽宁烟草有限责任公司的下辖的两个烟厂，这两个烟厂为辽宁烟草工业的开端，这两个烟厂卷烟生产能力高达 60 万箱每年，该公司的发展与壮大为辽宁卷烟工业带来了新的机遇与发展 [12] 。

　沈阳卷烟厂成立于 1907 年，原名为大英烟草公司，具有百年的历史，公司的主要经营范围为卷烟的生产与销售、滤嘴的生产、向外界提供滤嘴生产以及卷烟生产技术的经验、对于新产品首次售卖进行测试、提供机器设备租赁服务等。企业的核心价值观为视国家与消费者利益为重中之重，为更好地满足市场与消费者的需求，企业不断地改善加工烟丝质量、提高制丝卷包工艺水平、强化企业服务、降低卷烟中焦油的含量、减轻卷烟带来的危害。企业的发展中心为建立一个现代化的卷烟生产工厂、生产一流的卷烟产品。企业连续多年被评为辽宁省信誉优秀企业、全国模范职工之家、沈阳市质量效益型先进企业、沈阳市先进集体，在企业生产管理、员工素质管理方面均取得不错的成绩。

　3.1.2 沈阳卷烟厂产品介绍 沈阳卷烟厂投入巨资进口国际领先卷烟设备，而且大规模地改造生产线，不断地改进与完善质量管理水平，生产出高质量、低危害的卷烟产品，其主要生产产品如下：

　（1）红梅 红梅分为红梅软包与红梅（顺）软包，其中红梅软包主要原料为云南玉溪优质烟叶，辅料为其他类型的烟叶，运用科学的卷烟配方，烟丝有光泽，味道自然而细腻，对鼻喉部有轻微刺激，该产品焦油量、糖与碱含量比例协调。红梅（顺）软包一直保持着红梅系列的特有风格，原料为云烟之乡的烟叶原料，烟叶香气自然，余味干净，刺激性较小，此产品外包装为白色传统植物红梅图案。

　（2）红塔山 红塔山分为红塔经典 100 硬包与红塔 1956 软包，其中红塔山经典 100 硬包产品

　 原料选用的是经过两年以上自然醇化的玉溪优质烟叶，结合了不同地区的风格品质特点，采用了“四多一小”的配方技术，生物技术等多种技术，更加突出了烟草的自然本香。红塔山 1956 软包是在原包装基础上的升级产品，其延续了红塔山一直以来的味道，其与原包装不同之处为烟盒与过滤烟嘴上增加了烫印红色标签图形。

　（3）人民大会堂细支硬包 人民大会堂细支是 1960 年注册的卷烟牌号，已在市场上销售 40 年，其烟叶均经过手工选叶，选用的是津巴韦以及云南的优质醇化烤烟，辅料为进口的香料，具有烟丝颜色金黄、气味清雅、味道醇正、包装华贵典雅等特点。1999 年，该产品在全国卷烟产品质量统一质检中位列第七名，其被指定为辽宁省人民政府礼仪招待用烟。

　3.1.3 沈阳卷烟厂 布局 沈阳卷烟厂占地面积为 290315 平方米，建筑面积为 74000 平方米，北面由成品库、原料库、辅料库三大仓库组成，东南方向依次为原料存放区、制丝车间与制丝办公室，西南方向依次为成品装盘区、辅料存放平衡库、卷包生产车间与卷包办公室，通道将卷包生产车间与制丝车间相连接，传送机将成品装盘区与成品库相连接，工厂有三个大门分别为正门、大型车辆入口与员工与小型车辆入口，工厂具体布局如图3-1 所示。

　 成品库原料库辅料库卷包生产车间制丝生产车间原料存放区辅料平衡库成品存放区大厅办 公 区 办 公 区休息室卫生间员工与小型车辆入口大型车辆入口正门绿化 图 3-1 沈阳卷烟厂布局图 因制丝车间的制丝流程为固定的，还涉及物理与化学反应，故本设计不对制丝车间生产物流进行优化。卷包生产车间由 3 台烟嘴生产机车、2 台装箱机、14 台卷接机组组成，其中烟嘴生产机车生产三种烟嘴，分别为细支烟嘴、软包烟嘴、硬包烟嘴，两台装箱机分别为软包烟支装箱机与硬包烟支装箱机，细支类烟支也由硬包装箱机装箱，14 台卷接机组分别为 7 台软包卷接机组 4 台、硬包卷接机组与 3 台细支卷接机组。烟嘴生产机车生产的烟嘴由空中传送带传送到各个卷接机组，卷接机组将烟支卷接好后通过空中传送带传送到装箱机处进行装箱封箱，卷包生产车间布局如图 3-2 所示。

　 门（通向成品装盘区）门（通向辅料存放区）门（通向连接通道）嘴棒生产机车空中传送带装箱机卷接生产方向嘴棒传送方向软包卷接 机硬包卷接 机细支卷接机软包卷接机细支卷接机组硬包卷接机组 图 3-2 卷包车间布局图

　3.2 沈阳卷烟厂生产流程概述 3.2.1 生产工艺参数 沈阳卷烟厂年生产产量为 20 万箱，两班制生产，早班为早上七点半到下午三点半，晚班为下午三点半到晚上十一点半，一天的生产时间为 16 个小时，在生产过程中生产线不停止工作。其中一箱烟包含 5 件，一件烟包含 50 条，一条烟包含 10 盒，一盒烟包含 20 颗，一颗烟包含 20 克烟丝。现制丝车间有三条制丝生产线，分别生产软包烟支烟丝、硬包烟支烟丝以及细支烟支烟丝，这三条生产线的生产速度都是一样的，生产一箱烟所用的烟丝时间为 150 秒，卷包生产车间现有卷接机组 14 台，其中7 台卷接机生产软包烟支，4 台卷接机生产硬包烟支，3 台卷接机生产细支烟支。软包卷烟机的型号为 ZJ17，工艺生产能力为 320 秒一箱，硬包卷烟机的型号为PROTOS-M5，工艺生产能力为 165 秒一箱，细支卷烟机的型号为 PROTOS-M8，工

　 艺生产能力为 170 秒一箱。该公司三台滤嘴成型机均为同一型号 ZL26，生产一箱烟所用的滤嘴需 160 秒。硬盒烟的装箱机型号为 GDX6，加工一箱烟的时间为 160 秒，软盒烟的包装机型号为 GDX6S，加工一箱烟的时间为 150 秒。这些能够满足市场上不同类型与品牌香烟的生产。

　3.2.2 生产工艺过程

　载满原料与辅料的大货车从工厂西面的大型车辆入口进入，原料将被送往原料仓库，然后被送到紧邻制丝车间的原料存放区，辅料将被送往辅料仓库，然后被送往紧邻卷包生产车间的辅料存放区平衡库，将原料存放区的烟丝运输到制丝车间，经过一系列的加工，生产出的合格烟丝将被送往卷包生产车间，进行卷接与包装，生产出的合格成品将放到成品装盘区，最后送往成品仓库。其中卷烟制造工艺流程由原料烟丝加工、卷接成型、成品包装三个主要过程组成。其中制丝为卷烟生产中最重要的过程，因为烟丝的质量将会直接影响成品的质量，烟丝也受到湿度、压力、温度等多种物理因素的影响，其流程很复杂，具体操作步骤如下 [13] ：

　（1）打叶复烤。烟叶预处理、打叶去梗、烟梗复烤包装、烟片复烤包装、碎片干燥包装。

　（2）烟片处理。片烟醇化、分片、真空回潮、松散回潮、烟片除杂、烟片混配、烟片加料、配叶贮叶。

　（3）白肋烟处理。烟片增温、加里料、白肋烟烘焙、加表料、贮叶。

　（4）制叶烟。烟片增温、切叶丝、叶丝加料、叶丝膨胀干燥。

　（5）叶丝膨胀。叶丝浸渍、松散、贮存、喂料、叶丝膨胀、冷却回潮、膨胀叶丝风选、膨胀叶丝贮存。

　（6）制梗丝。备料、筛分与除杂、烟梗回潮、贮梗、烟梗增温、压梗、切梗丝、梗丝加料、梗丝膨胀干燥、梗丝风选、梗丝加香、贮梗丝。

　（7）参配香料。烟丝参配、烟丝加香、配丝贮丝。

　烟丝制作完毕，会根据卷接机组生产的需求，被及时送到卷包生产车间，因卷接与包装这两大工艺密切相关，因此将这两道工艺放到同一生产车间，具体流程如下：

　（1）卷接工艺流程。卷接工艺流程分为卷制与接卷两部分，卷制流程为将上一制丝流程中生产得到的合格烟丝与盘纸放到对应的卷接设备中卷制成型，然后将成型的烟条进行切割，接卷流程是将烟嘴与水松纸依次接装，经过这两个流程就会得到一

　 支完整的烟支。在烟厂的卷包生产车间有许多台卷接机车同时进行工作，可生产出不同型号与规格的卷烟。

　（2）包装工艺流程。对卷制好的烟支进行包装，才能成为上市的卷烟产品，包装的意义在于，可以对顾客有更好的吸引力还可以有效地保护产品。烟支包装流程包括小包成型，将制好的烟支放到由卡纸、铝纸、小亮纸、拉线、税票等材料组成的小盒包装内。条包成型，将小盒包装的烟支放到条盒之中，条盒烟支外面需要包装大亮纸。将条装烟放入由箱皮组成的箱子内，最后将成品运输到成品装盘区，由传送带将成品送到成品库。

　3. 3 存在的问题 （1）生产过程中出现阻塞情况 该公司生产专业化程度高，流水线固定生产几种产品，工作台按照工艺流程的顺序排列，生产产品在流水线上单向移动，各个工作台之间有传送带连接，属于大量流水线生产，当前主要存在的问题为在生产过程中出现阻塞现象，使生产效率难以得到提高，产品无法按时交付，影响企业的合作与发展。

　（2）生产过程中存在浪费现象 该卷烟厂采用生产方式为公司的生产计划生产，上一工序生产完产品直接送往下一工序，不会对下一工序负责任，上一工序的员工更加注重的是其所在工序的生产效率，但该种生产方式生产出过多的产品，造成货物的堆积与浪费，也会产生不必要的搬运与存放。

　（3）厂区布局问题 由该公司布局图来看，原料库与辅料存放区平衡库相邻，辅料库与原料存放区相邻，有时会出现辅料紧急运输的情况，但由于搬运工人的安全意识不高，导致在辅料输送中曾经发生过刮蹭的现象。

　（4）卷包车间布局问题 该公司先前生产烟支为软包烟支与硬包烟支，软包烟支销量好于硬包烟支，故公司将7台软包卷烟机放置于靠近成品装盘区，将4台硬包卷烟机放置远离成品装盘区，经过该公司不断地提高制烟水平，近几年来开始生产细支烟支，并将 3 台细支卷烟机依次放置于卷包生产车间，这样的布局使得生产混乱，不能快速有效地区分三种卷烟成品，在曾经的生产过程中出现过某种烟支装到其他品种烟支的箱子里的情况。

　 第 第 4 章 基于 Flexsim 的 沈阳卷烟厂 生产物流仿真 4.1

　Flexsim 仿真模型构建 4.1.1 概念模型的建立 根据上述章节 3.2.2 生产工艺过程可知，卷烟的生产依次要经过制丝车间与卷包车间，详细生产过程为制丝工序、烟嘴生产工序、卷接工序、包装工序，因制丝车间的制丝流程为固定的，故该概念模型的建立对制丝车间详细生产步骤不展开说明，概念模型如图 4-1 所示。

　原材料库 制丝车间 卷包 装箱 成品库烟嘴生产辅料库 图 4-1 卷烟生产概念模型 4.1.2 模型实体建立 沈阳卷烟厂现生产 5 种产品，分别为红梅软包、红梅（顺）软包、红塔山经典100 硬包、红塔山 1956 软...