第七章 WITNESS采购过程建模与仿真
在车辆生产物流系统中，需要通过供应商采购的产品或物料有轮胎和钢板，假设这两类产品的采购过程分别使用两种采购模式：定期定量的（Q，T）模式和定期不定量的（s，S，T）模式，本章对这两类物料的采购过程进行建模和仿真。
1采购过程系统描述
（1）轮胎采购过程描述
在本案例VPLS中，总装线的节拍为2分钟，则一天480钟内总装线装配计划为240台，每台车辆需要一套轮胎，一套轮胎为4只，在案例中以套数计量。采购部门对轮胎的采购采用定期定量模型进行采购，其中订货周期T为3天，每次订货量Q为720套，从发出订单到轮胎入库的采购提前期服从uniform（480,960）均匀随机分布，在模型初始时刻假设车间有轮胎500套。
（2）钢板采购过程描述
虽然案例中的总装节拍是固定的，理论上说所需的板材件数量也是固定的，但是由于钢板切割时具有多种下料组合，使得实际使用的钢板数量具有一定随机性，因此系统对钢板的采购模式使用（s，S，T）模型。在模型中，设定s为100，S为300，T为480，即每天（480分钟）开始时进行库存量统计，如果当前库存低于s，则进行采购，采购数量Q=S-当前库存量，采购提前期服从uniform（240,720）的均匀随机分布，在模型初始时刻假设车间有150张钢板。
系统进行如下假设：
（1）不论是轮胎还是钢板，在途的订单最多只能有一个；
（2）钢板消耗时间间隔服从均值为8分钟的负指数分布；
（3）轮胎消耗间隔为2分钟一套。
通过WITNESS仿真，运行10天（10天×8小时/天×60分钟/小时=4800分钟），统计如下数据：
（1）车间两类产品的平均存放量、最大存放量；
（2）车间两类产品的缺货数量；
（3）钢板订货次数、订货总量；
    在学习过程中，主要关注如下功能的实现：
（1）两种采购模式的实现；
（2）采购提前期的实现；
（3）缺货的统计；
2 模型设计
2.1 建模元素定义
该模型中所用到的元素以及元素在模型中所起的作用如表1所示。
表1采购过程仿真元素列表
元素名称
元素类型
元素数量
元素作用
board
Part
Unlimited
模拟钢板
buyerBoard
模拟钢板购买决策者
buyerTyre
模拟轮胎购买决策者
lostBoard
模拟缺货钢板
lostTyre
模拟缺货轮胎
order
模拟采购订单
tyre
模拟轮胎
buf1
Buffer
1
模拟镗床前暂存区
boardRoad
Machine(Production)
1
模拟镗床
tyreRoad
1
模拟刨床
useBoard
Machine(Single)
1
模拟铣床
useTyre
1
模拟割床
boardQty
variable
1
模拟镗床工位工人
tyreQty
1
模拟刨床工位工人
建立的WITNESS仿真模型最终界面下图所示，模型见“chap7 采购过程.mod”。
图2
2.2 模型细节设计
2.2.1 part类型元素设计
    模型中有七类part元素，其中lostBoard、lostTyre和order元素保留缺省设计即可。board和tyre元素需要实现在模型初始化时，释放一定数量进入车间仓库中，其中board为150、ty
re为500。buyerBoard和buyerTyre元素实现购买决策功能，buyerBoard用于实现每隔480分钟，对当前系统中钢板的存量同s比较，决定是否进行钢板采购以及具体的采购量；buyerTyre用于实现每隔1440分钟，发出一个轮胎采购订单，采购量为固定值720套。
board元素细节设计如下：
Arrival Type：active
Inter Arrival: 5
Maximum：150
Lot Size：150
To...:push to buf1(1)
tyre元素细节设计如下：
Arrival Type：active
Inter Arrival: 5
Maximum：500
Lot Size：500
To...:push to buf1(2)
    其中这两类元素在第一批到达之后就已经达到了最大值Maximum，不会主动的送达第二批进入系统，所以它们的到达间隔（Inter Arrival）可以任意设定一个正数即可，模型中设定为5分钟。
buyerBoard元素细节设计如下：
Arrival Type：active
Inter Arrival: 480
Lot Size：1
To...: push to SHIP
Actions on Create：
IF boardQty = 0  !没有采购在途
    IF NPARTS (buf1(1)) < 100
        boardQty = 300 - NPARTS (buf1(1))
    ENDIF
ENDIF
buyerTyre元素细节设计如下：
    Arrival Type：active
Inter Arrival: 1440
Lot Size：1
To...: push to SHIP
    Actions on Create：
IF tyreQty = 0  !没有采购在途
    tyreQty = 720
ENDIF
2.2.2 Machine类型元素细节设计
    本模型中设计了用于实现物料采购过程的设备boardRoad和tyreRoad，其中boardRoad根据变量boardQty决定是否获得订单order，如果获得订单后，经过一定时间的提前期后，将boardQty数量的钢板送入车间仓库；tyreRoad根据变量tyreQty决定是否获得订单order，如果获得订单后，经过一定时间的提前期后，将tyreQty数量的轮胎送入车间仓库。
（1）boardRoad细节设计
    设备类型Type：Production
    输入规则From：
IF boardQty > 0
    PULL from order out of WORLD
ELSE
    Wait
ENDIF
    周期时间Cycle Time：UNIFORM (240,480)
    输出数量Output Production Quantity：boardQty
    输出工件类型Part Type：board
    输出规则：PUSH order to SHIP,board to buf1(1)
    工件输出时的程序处理Actions on Output
IF NPARTS (ELEMENT) = 1
boardQty = 0
ENDIF   
（2）tyreRoad细节设计
    设备类型Type：Production
    输入规则From：
IF tyreQty > 0
    PULL from order out of WORLD
ELSE
    Wait
ENDIF
    周期时间Cycle Time：UNIFORM (480,960)
    输出数量Output Production Quantity：tyreQty
    输出工件类型Part Type：tyre
    输出规则：PUSH order to SHIP,tyre to buf1(2)
    工件输出时的程序处理Actions on Output
IF NPARTS (ELEMENT) = 1
    tyreQty = 0
ENDIF
    上述两个设备元素的细节设计过程基本相同，在输入规则中，需要判断采购决策人员是否设定了采购数量，即boardQty或tyreQty大于0，如果设定了采购数量，则获得一个订单；然后经过Cycle Time的时间（采购提前期），将相应的工件放入buf1中对应的库区；
在将工件放入库区的过程中，当最后一个工件放出时，将对应的采购数量（boardQty或tyreQty）置0，表示前一采购订单完成。
（3）useBoard细节设计
    输入规则From：PULL from buf1(1),lostBoard out of WORLD
    周期时间Cycle Time：NEGEXP(8)
    输出规则：PUSH to SHIP
    该设备空闲时，首先判断buf1（1）是否有钢板，如果有，则将钢板提取出来，如果没有，则提取一个lostBoard，然后进行一个周期的作业，并送出系统，仿真实验结束，通过统计lostBoard的数量，可以得出钢板的缺货数量。
（4）useTyre细节设计
    输入规则From：PULL from buf1(2买轮胎),lostTyre out of WORLD