熟悉witness操作环境实验.docx
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熟悉witness操作环境实验
物流系统建模与仿真
课程名称：
物流系统建模与仿真
姓名：
周婵婵
学院：
工学院
班级：
物流工程111班
学号：
31311130
2013年11月6日
南京农业大学教务处制
实验一、认识Witness仿真软件建模环境
1、实验目的
1、熟悉软件的界面构成
2、熟悉建模元素
3、学习建模的过程
2、实验内容
1、建模元素的定义及分类
1）零部件（Part）:
定义：
它是一种最基本的离散型元素，可以代表在其他离散型元素间移动的任何事物。
分类：
被动式（只要有需要，零部件可以无限量的进入模型）和主动式（零部件间隔一段时间进入模型，比如顾客主动到达服务系统）。
2）机器（Machine）:
定义：
机器是获取、处理零部件并将其送往目的地的离散元素。
不同的机器代表不同类型的处理过程。
分类：
（1）单处理机（single）
（2）批处理机（batch）
（3）装配机（assembly）
（4）生产机（production）。
（5）通用机（general）
（6）多周期处理机（multiplecycle）
（7）多站点机（multiplestation）
3）输送链（Conveyor）:
定义：
输送链是一种可以实现带传送和滚轴传送的离散性元素。
分类：
固定式（Fixed）和队列式（Queuing）。
4）缓冲区（Buffer）:
定义：
缓冲区是存放部件的离散元素，它是一种被动型元素，既不能像机器元素一样主动获取部件，也不能主动将自身存放的部件运送给其他元素；它的部件存取依靠系统中其他元素主动地“推”或“拉”。
分类：
将缓冲区直接与机器相结合，在一台机器中，设置一个输入缓冲区和一个输出缓冲区，称之为专用缓冲区。
5）车辆元素和轨道元素总是成对出现，将在库存系统仿真的实验中得以应用。
6）劳动者（Labor）：
定义：
负责对其他元素进行处理、装配、修理或清洁。
7）路径（Path）：
定义：
用于部件或劳动者从一个元素到另一个元素的移动。
但只是在必要时应用。
2、建模过程：
首先，打开Witness软件，软件界面如下：
以流水线生产系统建模与仿真为例：
1）定义元素
通过系统布局区（layoutwindow）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，将弹出新建元素对话框，然后进行元素定义。
此系统包括一个零部件元素，四个机器元素，三个输送链元素，一个整形变量。
元素名称
元素类型
元素数量
元素作用
widget
Part
1
模拟被加工的零件
weigh
Machine
1
模拟称重机器
wash
Machine
1
模拟清洗机器
produce
Machine
1
模拟加工机器
inspect
Machine
1
模拟检测机器
C1
Conveyor
1
模拟输送链1
C2
Conveyor
1
模拟输送链2
C3
Conveyor
1
模拟输送链3
output
Variable:
Integer
1
统计产成品数量
（1）建立一个零部件元素：
在系统布局区（LayoutWindow）点击鼠标右键，选择define,在名字（Name）中输入Widget,在ElementType中选择Part。
（2）以类似的方法分别建立四个机器元素，三个输送链元素，一个整形变量。
2）可视化设计:
以建立的零部件为例：
紧接着上一步，首先点击Create,然后点击Display，进行可视化设计，在DisplayWidget-Part中选择Name,点击画笔，在出现的窗口中点击Draw然后在系统布局区合适的位置点击一下即可；在DisplayWidget-Part中选择Icon,点击画笔，选择合适的颜色及形状，点击Draw，在名字Widget之下点一下即出现相应的图标，最后在DisplayWidget-Part点击对号即可。
对于输送链的可视化设计，不选择Icon,而是选择Path,其余元素的可视化设计与零部件类似。
3）细节设计：
双击系统布局区建立的各个图标，依次修改每个过程的条件。
4）仿真运行;
在细节设计完成后，在仿真钟处于按下的状态下，输入仿真时间进行仿真。
5）报告
在仿真完成后，选中系统布局区的全部工序，在Reports中选择Statistics，进行报表分析。
6）优化
分析报表，对于系统进行优化改进。
（说明：
建模详细过程见stage4.mod的实验步骤。
）
3、stage4.mod的实验步骤
1、进行系统描述：
在该系统中，产品的生产加工要经过四道工序完成，分别为：
称重（5min）、清洗（4min）、加工（3min）、包装（7min）。
具体过程为：
一个零部件经过称重通过缓冲区到达清洗区，再从清洗区经过缓冲区到达加工区，从加工区经过输送链输送到包装区，在包装区技术工人对产品进行包装整理，最后商品出库并统计出库数量。
若机器发生故障，则停机间隔时间服从均值为100、标准差为300的正态分布，技术人员修理时间长度服从TRIANGLE（30,60,120）。
2、建模元素：
元素名称
元素类型
元素数量
元素作用
Widget
Part
1
模拟被加工的零件
Weigh
Machine
1
模拟称重机器
Wash
Machine
1
模拟清洗机器
Produce
Machine
1
模拟加工机器
Pack
Machine
1
模拟包装机器
Conveyor001
Conveyor
1
模拟输送链
Technician
Labor
1
模拟技术人员
QWash
Buffer
1
模拟清洗缓冲区
QProduce
Buffer
1
模拟加工缓冲区
Numbershipped
VariableInteger
1
变量详细设计
3、进行可视化设计：
1）Part可视化设计：
在系统布局区（LayoutWindow）点击鼠标右键，选择define,在名字（Name）中输入Widget,在ElementType中选择Part，首先点击Create,然后点击Display，进行可视化设计。
在DisplayWidget-Part中选择Name,点击画笔，在出现的窗口中点击Draw，然后在系统布局区合适的位置点击一下即可；在DisplayWidget-Part中选择Icon,点击画笔，选择合适的颜色及形状，点击Draw，在名字Widget之下点一下即出现相应的图标，最后在DisplayWidget-Part点击对号即可。
2）Machine可视化设计：
在系统布局区（LayoutWindow）点击鼠标右键，选择define,在名字（Name）中输入Weigh,在ElementType中选择Machine，首先点击Create,然后点击Display，进行可视化设计。
在DisplayMachine-Weigh中选择Name,点击画笔，在出现的窗口中点击Draw，然后在系统布局区合适的位置点击一下即可；在DisplayMachine-Weigh中选择Icon,点击画笔，选择合适的颜色及形状，点击Draw，在名字Weigh之下点一下即出现相应的图标,最后在DisplayMachine-Weigh点击对号即可。
Wash、Produce、Pack机器按相同的设计步骤进行可视化设计。
3）Conveyor可视化设计：
在系统布局区（LayoutWindow）点击鼠标右键，选择define,在名字（Name）中输入Conveyor001,在ElementType中选择Conveyor，首先点击Create,然后点击Display，进行可视化设计。
在DisplayConveyor-Conveyor001中选择Name,点击画笔，在出现的窗口中点击Draw，然后在系统布局区合适的位置点击一下即可；在DisplayConveyor-Conveyor001中选择Path,点击画笔，选择合适的颜色及形状，点击Draw，在名字Conveyor001之下点一下即出现相应的图标,最后在DisplayConveyor-Conveyor001窗口点击对号即可。
4）Labor可视化设计：
在系统布局区（LayoutWindow）点击鼠标右键，选择define,在名字（Name）中输入Technician,在ElementType中选择Labor，首先点击Create,然后点击Display，进行可视化设计。
在DisplayLabor-Technician中选择Name,点击画笔，在出现的窗口中点击Draw，然后在系统布局区合适的位置点击一下即可；在DisplayLabor-Technician中选择Icon,点击画笔，选择合适的颜色及形状，点击Draw，在名字Technician之下点一下即出现相应的图标,最后在DisplayLabor-Technician窗口点击对号即可。
5）Buffer可视化设计：
在系统布局区（LayoutWindow）点击鼠标右键，选择define,在名字（Name）中输入QWash,在ElementType中选择Buffer，首先点击Create,然后点击Display，进行可视化设计。
在DisplayBuffer-QWash中选择Name,点击画笔，在出现的窗口中点击Draw，然后在系统布局区合适的位置点击一下即可；在DisplayBuffer-QWash中选择Icon,点击画笔，选择合适的颜色及形状，点击Draw，在名字QWash之下点一下即出现相应的图标,最后在DisplayBuffer-QWash窗口点击对号即可。
QProduce的可视化设计与QWash的可视化设计相同。
6）VariableInteger可视化设计：
在系统布局区（LayoutWindow）点击鼠标右键，选择define,在名字（Name）中输入Numbershipped,在ElementType中选择Variable，首先点击Create,然后点击Display，进行可视化设计。
在DisplayVariable-Numbershipped中选择Name,点击画笔，在出现的窗口中点击Draw然后在系统布局区合适的位置点击一下即可；在DisplayVariable-Numbershipped中选择Icon,点击画笔，选择合适的颜色及形状，点击Draw，在名字Numbershipped之下点一下即出现相应的图标,最后在DisplayVariable-Numbershipped窗口点击对号即可。
4、进行细节设计：
1）Part细节设计如图：
Widget：
passive型，说明零部件是被动进入系统的。
Machine细节设计如图：
（1）
Weigh:
sigle型，每次只能称重一个，周期时间是5.0，输入规则：
PULLfromWidgetoutofWORLD，输出规则：
PUSHtoQwash；
（2）
Wash：
数量1，优先级最低，single型，周期时间4.0，输入规则：
PULLfromQwash，输出规则：
PUSHtoQProduce，故障NewBreakdown，时间间隔服从分布：
UNIFORM（100,300），维修时间服从分布：
TRIANGLE（30,60,120）；
（3）
Produce:
数量1，优先级最低，single型，周期时间3.0，输入规则：
PULLfromQProduce，输出规则：
PUSHtoConveyor001atRear；
（4）
Pack：
数量是1，优先级最低，Batch型，最小批量2，持续时间7.0，输入规则：
PULLfromConveyor001atFront，输出规则：
PUSHtoSHIP；
3）Conveyor细节设计：
Conveyor001：
数量1,优先级最低，类型为IndexedQueuing,长度40，最大容量40，移位时间1.0；
4）Buffer细节设计：
（1）
QWash缓冲区：
数量1，容量1000，输入rear,延迟none，输出first,Weigh供应QWash，QWash供应Wash；
（2）
QProduce缓冲区：
数量1，容量1000，输入rear,延迟none，输出first,Wash供应QProduce，QProduce供应Produce；
5）Labor细节设计：
Technician：
个数1，一直可用，时间容限0.0；
6）Variable细节设计：
NumberShipped：
Integer型，数量1。
5、运行1440分钟，进行仿真结果的分析。
1）
从上图可以看出，在模型运行了1440分钟后，总共输入零部件289个，输出零部件242个,Sigma率为6。
从上图可以看出，Weigh机器满负荷运转，Wash机器的繁忙率处于第二，为70.56%，Produce机器的繁忙率为52.92%，Pack机器的繁忙率为58.82%，机器出现故障的概率为25.35%，机器包装等待概率为24.72%。
由上图可以看出，QWash缓冲区储存的货物有288个，运送出去的货物有255个，平均储存量为11.64；QPruduce缓冲区储存的货物有254个，运送出去的货物有254个，平均储存量为0。
由上图可以看出，Technician的繁忙程度为84.17%,空间时间为15.83%。
由上图可以看出，输送链的损坏率为0，输送链上总共运出254个零部件，排队率为60.97%。
6、根据仿真结果的描述，尝试进行优化。
1）机器的故障率有些高，可以采用提高机器性能的方法来减小机器的故障，从而提高效率。
2）缩短Pack机器的持续时间可以提高输出零件的个数。
3）可以安排多名技术工人来进行操作，将包装和修理机器的工作分开。
四、实验思考题
1、Witness系统有哪几个主菜单项?
答：
Witness系统包括九个菜单项，分别是：
File（文件）、Edit（编辑）、View（显示）、Modle（模型）、Elements（元素）、Reports（报表）、Run（运行）、Window（窗口）、Help（帮助）。
2、Witness系统默认打开的文件是什么?
答：
如图所示：
3、Witness系统界面包括哪几个窗口?
答：
Witness系统界面包括7个窗口：
标题栏；菜单栏；工具栏；元素选择窗口；状态栏；用户元素窗口；系统布局区。
4、Witness系统有多少类建模元素?
答：
Witness系统有五类建模元素：
离散型元素；连续型元素；运输逻辑型元素；逻辑元素；图形元素。
5、如何打开和关闭Witness系统的工具栏?
答：
打开：
关闭：
（1）在WITNESS主菜单中，打开“File”菜单，选择“Exit”选项；
（2）按ALT+F4组合键；
（3）在WITNESS主菜单中，单击其右上角的’×’按钮；
6、如何通过工具栏控制仿真时长?
答：
在工具栏中找到仿真钟，在仿真钟按下的情况下，输入仿真的时间，即可控制仿真时长。
如图：
五、实验总结
1、每一次的建模与仿真都会用到零部件，机器，输送链等基本元素，因此，我们应牢牢掌握这些元素的定义及分类，清楚这些元素的详细设计；
2、建模过程包括：
定义元素——元素可视化——元素细节设计——仿真运行——报告——归档及优化，建模的各个步骤缺一不可，我们要严格按照步骤一步一步来。
3、对于在建模过程中用到的每一个元素以及这个元素的每一个细节设置，我们都应该搞清楚他们分别代表的含义，有一个清晰的思路，这样，我们才能够让仿真顺利实施。
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