（5）不能对设备布局系统作动态调整，灵活性差，布局周期长，费用高；
（6）无法给出供进行技术经济分析的数据以及立体空间的信息等，需在工艺说明书中对车间平面图予以描述，包括车间在总图中的位置、与相邻车间的关系、运输方式、各工作区及车间工段的划分和组成情况，在设计及评价布局方案时认为假设的各种条件和约束过多使布局设计不能真实再现原形系统。[5]
随着市场竞争的加剧，制造业尤其是离散型制造业正面领着越来越大的挑战，已有的车间布局已经不能满足企业的需求，无论是扩大生产新建车间，还是对原有的车间布局进行改造和重组，都需要及时、快速地确定合理的车间设施布局设计，迅速满足新的需求。现有的车建设是布局研究还只是具体到它的某一方面和某一层次，没有把车间设施布局作为一个系统单位来研究，更没有充分利用目前的计算机仿真技术对车间虚拟仿真，进行动态布局。[8] 2.基于Flexsim的车间设施布置的优点和步骤
Flexsim是一种针对离散系统进行建模与仿真的软件。离散系统根据特定事件发生的结果在离散时间点改变系统状态。一般而言，系统状态可分为空闲、繁忙、阻塞或停机等，事件则有用户订单到达、产品移动、机器停机等。离散仿真模型中被加工的实体通常需要经过一系列的加工、等待和运输步骤，即所谓的工艺流。加工过程中的每一步都可能需要占用一个或多个资源，例如机器、输送机、操作员、车辆或某种工具。这些资源有些是固定的，有些是可移动的。一些资源是专门用于特定任务的，另一些则可以用于多个任务。该软件能够对车间虚拟仿真，进行动态布局。利用该软件可以避免传统设备布局的局限性，快速准确地建立车间设备布局的三维模型，在不同参数下对现实车间布置进行模拟，找出布置中的不足之处，实现对车间布置的优化，节约真实车间布局的运行成本。另外，还可以对车间的布局规划进行检验，并对车间布局可能出现的问题做出早期判断，提出相应的防范措施，节省投资成本和运行周期。
Flexsim系统仿真主要步骤 ：
（1）确定仿真目标，拟定问题和研究计划。这一阶段的任务是明确规定车间仿真的目的，边界和组成部分，以及衡量仿真结果的目标。
（2）收集和整理数据，仿真中需要输入大量数据，它们的正确性直接影响仿真输出结果的正确性。调研所期望获取的资料一般包括：
结构参数：结构参数是描述车间结构的物理或几何参数。例如车间平面布局、设备组成、物品形状、尺寸等静态参数。
工艺参数：工艺参数是车间零件的工艺流程，各流程之间的逻辑关系等。
动态参数：动态参数是描述生产过程中动态变化的一些参数。如运输机的加速度和速度，出入车间的时间间隔、运输车的装卸时间等。
逻辑参数：逻辑参数描述生产过程中各种流程和作业之间的逻辑关系。
状态变量：状态变量是描述状态变化的变量。如设备的工作状态是闲还是忙，缓冲区货
物队列是空还是满。
输入输出变量：仿真的输入变量分为确定性变量和随机变量。输出变量是根据仿真的目标设定的，仿真目标不同，输出变量也不同。
（3）建立车间布局模型。根据系统的结构和作业策略，分析车间各组成部分的状态变量和参数之间的数学逻辑关系，在此基础上建立车间布局模型。
（4）建立车间仿真模型，根据车间布局模型、收集的数据建立仿真模型。仿真模型要求能够真实的反映系统的实际情况。
（5）验证模型。对仿真模型进一步的修改完善，如参数的合理化设置，逻辑策略是否正确反映现实系统的本质等。
（6）仿真运行。对所研究的系统进行大量的仿真运行，以获得丰富的仿真输出资料。 （7）分析仿真结果。从系统优化角度考虑问题，分析影响系统的关键因素，并提出改善措施。
（8）建立文件，实施决策。把经过验证和考核的仿真模型以及相应的输入、输出资料，建立文件供管理决策者付诸实施。[4] Flexsim系统仿真主要步骤图如图3-1所示： 设定对性的属性和参数 修改参数 建立方案的仿真模型 修改模型 三维实体模型的建立 是否可行？ 编译运行模型 Y N 参数问题？ Y 运行仿真实验 Y 模型问题？ N 生成统计数据报告 图3-1 仿真步骤图
结果分析 （四）Flexsim进行设车间施布置分析的要点
在设施布置中应用Flexsim来虚拟车间内部以及车间之间的工作流程，实现车间布局的动态设计，通过对车间物流仿真结果进行分析，对车间设备布置的不足进行改进，继而选出最优方案。利用Flexsim进行车间布置物流分析，主要考虑一下几点：
（1）布置方案是否可行；
（2）车间之间的衔接是否流畅以及车间内部物流流向与车间外部的总流向是否保持一致；
（3）整个零件加工周期的长短； （4）是否满足车间生产工艺流程的要求；
（5）物流活动与成产工艺流程是否同步，是否存在在制品的停滞、等待的现象； （6）车间机器设备的布置是否符合物流流向合理，物流距离短的要求；
（7）车间生产分工，人、物的划分是否满足最大限度的减少物流环节、倒运和搬运次数，是否达到直达化的要求；
（8）车间的加工设备是否能够得到充分利用，负载是否平衡； （9）在制品库存量的多少。[8]
四、基于Flexsim的某加工车间设施布置的建模与仿真
（一）实例应用——精密丝杆生产车间情况概述
某加工车间，主要生产精密丝杆。车间面积为400平方米，各区域面积分布如车间区域面积分布表所示。车间内有一台校直机，一台研顶尖孔钻床，一台铣床，三台车床，四台磨床（3台普通磨床和1台立式磨床），用于热处理的五个盐炉和缓存区若干。该车间采用工艺导向型布置方式，搬运方式主要采用叉车搬运方式：原材料区到热处理区的搬运量为90件/次；铣床区和磨床区到热处理区的搬运量为180件/次；成品检验区到成品存放区的搬运量为360件/次。
表4-1 车间区域面积分布表
编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 区域 原材料临时存放区 热处理区 校直区 车床区 钻床区 铣床区 磨床区 成品检验区 成品存放区 面积 5.6m*5.6m 15.4m*5.6m 3.6m*6m 6m*6m 2m*6m 2m*6m 6.4m*6m 6.8m*6.4m 14.2m*6.4m
该车间的原布局中的通道设计考虑到了搬运工具的行驶，横向与纵向的主通道宽度均为4米，允许叉车等搬运工具的双向行驶，各区域之间的通道宽度均为2米，允许叉车等搬运工具的单向行驶，设备与设备之间的距离不小于设备长度的1/3，搬运工具只允许在通道中行驶，即使设备之间的距离允许搬运设备通过，它也不能穿越设备。 该车间精密丝杆加工工艺流程见下图4-1：
下料及校直 球化退火 切端面、打顶尖孔
检验、储存 精磨外圆及螺纹 淬火、回火 粗磨外圆及螺纹 低温时效 研磨两顶尖孔 粗磨外圆、半精车螺纹、铣键槽 去应力退火 粗车外圆及螺纹、倒角
图4-1 工艺流程图
各道工序所用设备及消耗时间如表4-2和4-3所示 表4-2 各工序所需加工设备
工序名称 下料校直（热校直） 切端面 设备名称 盐炉、校直机 车床 工序名称 球化退火 打顶尖孔 车床 去应力退火 半精车螺纹 淬火 粗磨外圆 低温时效 精磨外圆 盐炉 车床 盐炉 磨床 盐炉 磨床 设备名称 盐炉 研顶尖孔钻床 粗车外圆、小轴肩及倒两端倒角 粗车螺纹 粗磨外圆及轴肩 铣键槽 回火 粗磨螺纹 研磨两顶尖孔 精磨螺纹 车床 磨床 铣床 盐炉 磨床 立式磨穿 磨床
表4-3 各工序加工时间表 编号 1 3 5 工序名称 下料校直(热校直) 切端面 时间 55min 5min 编号 2 4 工序名称 球化退火 打顶尖孔 时间 6h 3min 3.5min 粗车外圆、小轴肩及倒两端倒角
6 8 10 12 14 16 18 粗车螺纹 粗磨外圆及轴肩 铣键槽 回火 粗磨螺纹 研磨两顶尖孔 精磨螺纹 2min 2min 3min 25min 1min 1min 1.5min 7 9 11 13 15 17 19 去应力退火 半精车螺纹 淬火 粗磨外圆 低温时效 精磨外圆 检验 3h 3min 25min 1min 5h 2min 5min
（三）模型的运行与仿真报告的输出及分析
1.基于Flexsim对该车间进行布局
车间总共有9个区，其中涉及加工生产的有6个区，每个区均有加工机器及缓存区若干。现对车间内的设施用Flexsim中的实体进行替换，分别用1个发生器代替原材料的到达，1个容量为500单位的缓存区代替原材料的临时存放区，成品检验区用2台处理器来对成品进行检验。机械加工区域（车、铣、磨等区域）分别是用一台处理器表示每个工序的加工，如车床区需要3次车的工序，用3台处理器分别来表示这3个车床的工序。
分别将1个发生器，17个缓存器，17台处理器，1个货架拖入Flexsim的界面，按照车间布局的要求布置各个实体的位置并调整其大小。按照精密丝杆加工工艺要求连接各个实体，如将原材料临时存放区的缓存器（Queue）的输出端口与热处理区用来模拟热处理过程的处理器（ProcessorJ1）的输入端口相连，具体做法为按住A键点击Queue拖到ProcessorJ1上面，其他的连接都类似。
原车间内共有6辆叉车和一个搬运员。为了方便记忆为其编号，叉车1（Transporter1）负责磨床区到热处理区的物料搬运；叉车2（Transporter2）负责铣床区到热处理区的搬运，叉车3（Transporter3）负责校直区到热处理区的搬运；叉车4（Transporter4）原材料临时存放区到热处理区的搬运；叉车5（Transporter5）负责将检验区到成品储存区的成品搬运，为了取消叉车运行路径不同而对模型结果产生的影响，特为叉车设置行走路径，使其只在车辆道路中行驶。仿真模型如图4-2：