1生产线流程建模与仿真.doc

word 流水线生产系统WITNESS建模与仿真〔一〕1. 模型描述    某企业在一条流水线上加工一种产品，该产品所需的零部件〔Widget〕经过称重〔Weigh〕、冲洗〔Wash〕、加工〔Produce〕和检测〔Inspect〕四个工序的操作后，形成产品离开系统，生产线布置如如下图所示       生产线上每道工序只有一台设备，零部件在每台设备上加工完毕后，由同其连接的输送链运输至下一设备，最后经过检测后被送出系统该流水线中各个工序的加工时间分别为：称重〔weigh〕5分钟、冲洗〔wash〕4分钟、加工〔produce〕3分钟、检测〔inspect〕3分钟每条输送链上有20个零件位，输送链上零件移动节拍为0.5min零部件的供给是源源不断的，不存在缺货现象使用WITNESS建立该系统的仿真模型界面如如下图所示流水线生产系统WITNESS仿真模型界面2. 系统分析2.1 元素说明    该流水线系统的组成元素主要为被加工的零部件、四台设备和三条输送线，因此该系统仿真模型的元素如下表所示：被加工的零部件由widget表示，4道工序分别由四台机器表示，C1、C2、C3表示输送链，而最后的实际产 量由变量output统计和可视化显示。

表1 模型元素介绍2.2 系统运行时间    仿真运行终止时间为：一天8小时=8*60=480min3. 模型建立使用WINTESS建立仿真模型的过程一般分为如下三步：Step1：定义元素Step2：元素细节设计Step3：仿真实验和数据分析下面描述如何通过这三步建立流水线生产系统的仿真模型3.1 定义元素    WITNESS中可以通过四种方式定义元素：〔1〕通过系统布局区〔layout window〕定义元素：在系统布局区点击鼠标右键，在弹出菜单中选择Define菜单项，将弹出新建元素对话框，然后进展元素定义〔2〕通过元素选择窗口〔elements〕定义元素 ：选择元素选择窗口中的simulation项，单击鼠标右键，在弹出菜单中选择Define菜单项，将弹出新建元素对话框，然后进展元素定义〔3〕使用工具栏进展元素的定义：点击工具栏中的 新建元素图标，将弹出新建元素对话框，然后进展元素定义〔4〕通过用户元素窗口〔designer elements〕 元素模板定义元素：在该窗口中，鼠标选中所需建立的元素类型图标，然后在系统布局区中单击鼠标左键进展元素定义    在此，选择第四种方法来对元素进展定义，该方法直观简单，便于初学者掌握。

下面演示该模型的元素定义过程〔1〕通过：开始->所有程序->WITNESS 2008->Witness 2008 Manufacture Performance Edition，打开WITNESS软件，软件界面如如下图所示〔2〕建立一个零部件元素在 上图WITNESS界面下方的Designer Elements窗口的Basic页中，鼠标单击选中Part元素 图标，使得整个Part图标外围被一个黑色方框圈中如如下图所示，然后移动鼠标〔注：不要按住鼠标的左、右键拖动鼠标〕，在Layout Window窗口适当位置单击鼠标左键，将建立一个名称为Part001的元素〔3〕建立四个机器 元素同建立Part001零部件元素过程相似，依次选择Designer Elements窗口的Basic页中的Machine元素图标，然后在Layout Window窗口适当位置单击鼠标左键，分别建立名称为Machine001、Machine002、Machine003和Machine004四个机器元素〔4〕建立三个输送链元素 同建立Part001零部件元素过程相似，依次选择Designer Elements窗口的Transport页中的Conveyor元素，然后在Layout Window窗口适当位置单击鼠标左键，分别建立名称为Conveyor001、Conveyor002、Conveyor003三个输送链元素。

〔5〕 定义一个整数变量 元素选择Designer Elements窗口的Variables页中的VInteger元素，然后在Layout Window窗口适当位置单击鼠标左键，建立一个名称为VInteger001的变量    经过如上元素定义步骤，该模型所需要的所有元素都已经建立了，通过WITNESS软件的菜单File->Save As...，将模型另存为：StreamLine.mod，至此，WITNESS软件界面如如下图所示3.2 元素细节设计    在3.1节完成系统元素定义的模型上尚不能做仿真实验，因为这些元素还没有设置符合流水线系统运行行为的数据和特征，例如机器设备每次的作业时间、机器设备完成某件产品作业后将产品送到何处去、输送线的长度和速度等在WITNESS建模与仿真过程中，对模型元素的运行行为和特征进展设计称之为对元素的细节设计元素细节设计是建立仿真模型中最为重要的一个阶段，如果元素的作业时间设计不准确，或者元素的输入/输出规如此设计不准确，都将使得仿真模型的运行行为同实际系统不匹配，导致仿真结果不能正确的反映实际系统的运行状态和存在的问题     进展元素细节设计需要使用元素细节设计对话框，打开细节设计对话框的途径有如下三种：   〔1〕在布局区中对应元素的可视化图标上双击鼠标左键；   〔2〕在布局区中对应元素的可视化图标上单击鼠标右键，在弹出菜单中选择菜单项Detail...；   〔3〕在元素列表窗口的Simulation中对应元素名称上双击鼠标左键；   〔4〕在元素列表窗口的Simulation中对应元素名称上单击鼠标右键，在弹出菜单中选择菜单项Detail...；   〔5〕在布局区选中对应建模元素的可视化图标，然后点击标准工具栏中的图标；3.2.1 零部件元素细节设计    在布局区 双击Part001元素图标， 在弹出对话框中进展相关设计。

因为在流水线生产系统中，零部件的数量足够多，只要第一道工序空闲，需要提取零部件进展加工就可以获得零部件，因此设计零部件元素类型为缺省值：被动型〔Passive〕然后在Name栏中将 零部件名称由Part001改为Widget，设计完毕后，零部件细节设计对话框的界面如如下图点击确定按钮，完成零部件元素细节设计3.2.2 变量细节设计    本模型中建立了一个变量VInteger001，用于记录和实时显示流水线产出的零件的数量对于该变量的细节设计只需要修改其名称即可，方法为在布局区中双击该变量的可视化图标，在弹出的细节设计对话框中将名称修改为output即可3.2.3 机器细节设计双击Machine001元素，在弹出的机器细节设计对话框中修改如下项目：· Name栏中输入“Weigh〞，修改Machine001的名称；· 在Cycle Time栏中输入5，表示零部件在该台机器上所需的加工时间为5个仿真时间，在模型中，取每个仿真时间单位表示实际系统的1分钟；修改之后的细节设计对话框如如下图所示，点击按钮确定，完成称重机器的细节设计双击Machine002元素图标，在细节设计对话框的Name栏中输入“Wash〞，在Cycle Time栏中输入4，点击确认键确定。

双击Machine003元素图标，在细节设计对话框的Name栏中输入“Produce〞，在Cycle Time栏中输入3，点击确认键确定双击Machine004元素图标，在细节设计对话框的Name栏中输入“Inspect〞，在Cycle Time栏中输入3，点击确认键确定 本模型还需要实时统计该流水线加工完成的零件数量，并将其记录在变量output中，这需要每当Inspect机器加工完成一个零件，变量output的数量要增加1，实现该功能的步骤为：〔1〕双击机器Inspect的图标；〔2〕打开其细节设计对话框，在其对话框中点击按钮：Actions on Finish...；〔3〕在弹出对话框中写入：output=output+1；〔4〕点击OK按钮，完成语句的设定；〔5〕点击确定按钮，完成机器细节设计设计过程如如下图所示3.2.3 输送链明细设计双击Conveyor001图标，出现如下图所示的输送链细节设计对话框在Name栏中输入C1，在Index Time栏中输入0.5，设定输送链将零件向前移动一个放置位所需要的时间为0.5Min在Length in Parts栏中输入10，设定移位式输送链〔Indexed Queuing〕的放置位为10个。

如果没有遇到阻塞等异常情况，零件通过整个输送链将需要消耗5分钟〔放置位数量*移位节拍=10*0.5=5〕的时间双击Conveyor002、 Conveyor003的图标在 弹出的细节设计对话框的Name栏中分别输入C2、C3，修改输送链的名称，其他项目设计与输送链C1的设计一样　3.2.4 输入/输出规如此设计   输入/输出规如此设计是元素细节设计的一局部，主要是设定零部件在系统各个地点〔机器、输送链、缓冲区等〕之间的移动规如此 在本模型中，需要设计的输入输出规如此主要有加工设备怎样获得被加工的零部件、加工完毕如何将零部件送出该设备，以与output变量怎样累积加工完毕零件的数量〔l〕 机器输入/输出规如此设计    称重机器Weigh的输入规如此设计：模型中假设Widget数量足够多，从来没有出现过缺货，就表示称重机器空闲时都可以获取到零件，像这种情况，一般总是假设零件为被动式的〔在Widget的细节设计中，保存了其进入模型的类型为缺省的Passive〕，由主动的机器在空闲时区提取它，即本案例中称重机器的输入规如此为提取被动式的零部件操作步骤为：〔1〕选中Weigh机器；〔2〕鼠标单击Element工具栏中的Visual Input Rule设计图标， 出现Input Rule for Weigh对话框，规如此文本框的缺省值为Pull   ；〔3〕在规如此文本框中输入“PULL Widget out of WORLD〞，该规如此定义了机器Weigh在空闲时，将从本系统模型的外部〔WORLD〕拉进一个Widget进展加工；〔4〕单击OK键确认 ，完成Weigh设备的输入规如此设计。

该设计过程在界面上的操作步骤和效果参看如下图    称重机器Weigh的输出规如此设计：称重机器将零件加工完毕后要送到其后面的输送链C1上，然后由C1将零件送给后续的清洗工序加工称重工序输出规如此为输送到输送链C1，具体设计步骤为：〔1〕选中Weigh机器；〔2〕鼠标单击Visual Output Rule图标，将弹出Output Rule for Weigh的设计对话框，此时该对话框中的规如此框仅有缺省输出规如此：PUSH   ；〔3〕鼠标单击输送链C1的可视化图标，如此在输出设计对话框中形成PUSH C1(1)的输出规如此，即称重机器加工完零件后，将零件推到输送链C1(1)的末端；〔4〕点击 输出规如此对话框中的OK按钮，完成称重设备的输出规如此设计该设计过程在界面上的操作步骤和效果参看如下图   清洗机器Wash输入/输出规如此设计：Wash机器的输入规如此为从输送链C1的前端获取零件Widget，输出规如此为加工完毕后送入输送链C2的尾端其输入规如此的屏幕操作过程为：〔1〕选中Wash机器；〔2〕鼠标单击Element工具栏中的Visual Input Rule设计图标， 出现Input Rule for Wash对话框；〔3〕鼠标单击输送链C1的可视化图标，如此在输入。