基于Witness的物流实验室生产物流系统仿真与建模文档格式.docx

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Harbin·

China

June2015

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；

学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；

学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；

在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

日期：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

导师签名：

日期：

注意事项

1.设计（论文）的内容包括：

1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）

2）原创性声明

3）中文摘要（300字左右）、关键词

4）外文摘要、关键词

5）目次页（附件不统一编入）

6）论文主体部分：

引言（或绪论）、正文、结论

7）参考文献

8）致谢

9）附录（对论文支持必要时）

2.论文字数要求：

理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：

任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。

图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：

按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

指导教师评阅书

指导教师评价：

一、撰写（设计）过程

1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神

□优□良□中□及格□不及格

2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度

3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力

4、研究方法的科学性；

技术线路的可行性；

设计方案的合理性

5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

建议成绩：

（在所选等级前的□内画“√”）

（签名）单位：

（盖章）

年月日

评阅教师评阅书

评阅教师评价：

一、论文（设计）质量

二、论文（设计）水平

评阅教师：

教研室（或答辩小组）及教学系意见

教研室（或答辩小组）评价：

一、答辩过程

1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况

2、对答辩问题的反应、理解、表达情况

3、学生答辩过程中的精神状态

评定成绩：

教研室主任（或答辩小组组长）：

（签名）

教学系意见：

系主任：

合肥工业大学管理学院

实验报告

课程名称：

物流系统建模与仿真

实验名称：

流水线仿真系统

专业：

11级物流管理

姓名：

XXXXXX

学号：

201-----

实验地点：

管理学院办公楼四楼实验室

一、实验目的

（1）part、machine、conveyor、labor实体元素、variable逻辑元素的使用；

（2）掌握可视化输入、输出关系的建立；

（3）掌握report工具栏的使用和分析，并根据分析，进行系统优化设计

二、实验设备

Witness2008EducationalVersion、PC机一台

三、实验内容

1、学习元素的定义

2、学习各元素可视化的设置

3、学习各元素细节的设计

4、运行模型

四、实验步骤

1.构建第一阶段（Stage1.mod）模型

1）定义元素

定义如下图所示的几个元素：

2）建模元素详细设计

这一阶段主要是输入机器加工时间、改变元素的名字

3）建立元素之间的逻辑规则

各个元素之间链接的逻辑规则，规则输入可以通过以下两种方法：

一是通过工具栏和鼠标，一是通过元素细节对话框。

下面以机器为例：

●点击选中Weigh图标，然后单击element工具栏中的visualinputrule图标，出现inputruleforweigh对话框：

●规则文本框的缺省值为pull――；

●在规则文本框中输入“PULLWidgetoutofWORLD”，定义了机器Weigh加工完成一个Widget之后，从本系统模型的外部WORLD处拉进一个Widget进行加工。

规则定义结果显示如图

4）运行模型

模型运行100分钟会有19widgets被加工完成。

2.构建第二阶段（Stage1.mod）模型

1）本阶段需要添加的机器为清洗（wash）、加工（produce）、检测（inspect），添加的输送带为C1、C2、C3，同时添加了一个逻辑元素――变量output，用于动态显示模型中加工完成的小零件的数量。

机器及输送带的名称见本阶段最后的图示，除去Wash加工时间为4外，其他机器的加工时间为3。

传送带的移动速度为0.5。

2）在designerelements窗口点击Vinteger（整数变量）图标，创

一个变量用来记录和显示Inspect机器的产量。

并将其命名为Output。

其细节实现为：

♦选中Inspect机器，双击其图标；

♦点击细节对话框中actionsonfinish按钮；

♦在规则编辑框中输入语句：

output=output+1；

3）键入控制零件流的输入和输出规则，与Stage1类似。

3.构建第三阶段（Stage1.mod）模型

在本阶段中，将假设Produce机器每加工完五个零部件就需要进行一次刀具的调整，调整时需要人员来参与，调整时间为12分钟。

构建本阶段模型需要在stage2的基础上，向模型中添加Labor元素，设置Produce机器的调整属性。

1）机器setup页框说明

Setup页框说明如图所示：

2）添加和设计labor型元素

♦从designerelements窗口中找到labor元素将其加入模型；

♦双击labor001图标得到元素明细对话框；

♦将其名字改为Operator,即labor→Operator。

3）加工机器调整设置（MachineProduceSetupdetail）

♦双击Produce图标得到对话框；

♦从对话框中选择setup页框；

♦点击add/remove…按钮进行调整的详细信息设置，本例中添加一个调整描述setupDescription：

SetupNumber1；

♦点击OK确认，返回setup页框；

♦设置setupNumber1如下：

调整模式setupmode：

no.ofoperations；

调整间隔次数No.of：

5；

调整时间setuptime：

12.0；

labor设定过程为：

选择laborrule按钮，在编辑框中输入规则。

默认值为NONE，输入“operator”。

加工完成的widgets的数量将会下降到12。

修改机器的调整时间值，结果可能为13widgets。

4.构建第四阶段（Stage1.mod）模型

假设Produce机器在工作一定的时间后，可能会发生意外的抛锚，其时间间隔服从均值为60分钟的负指数分布；

每当机器抛锚时，都需要人员对它进行维修，维修过程所持续的时间受到故障诊断时间、故障排除的难易程序、维修人员的生理和心理状态的影响，呈现随机波动性，统计数据表明维修时间服从均值为10分钟、标准差为2分钟的对数正态分布。

1）机器breakdown页框说明

2）produce机器故障细节的设计

●双击Produce机器图标，选择Breakdown页框；

●点击add/remove按钮，用add项添加故障项目，缺省值breakdownnumber1；

●将breakdownmode改变成busytime；

●点击laborrule按钮输入需要的规则；

●删除默认值输入operator；

●点击editlaborrule对话框中的OK键确认；

3）将鼠标移到breakdowninterval窗口的timebetweenfailures字段，现在可以使用assistant工具栏，点击view/toolbars菜单将其激活，然后点击assistant。

●点击assistant工具栏中的distributions按钮

●选择NEGEXP分布，点击prompt按钮

●输入如下参数：

Mean=60,PRNstream=1

●点击OK确认

●点击repairtime

●点击assistant工具栏中的distributions按钮

●点击Lognorml分布，然后点击prompt

●输入以下参数：

Mean=10,StandardDeviation=2,PRNstream=2

4）运行结果如图所示：

5.构建第五阶段（Stage1.mod）模型

1）添加新元素并进行相应的设计

双击C2图标显示C2明细对话框，

♦输入数量quantity：

2；

♦点击OK确认

双击Produce图标，显示明细对话框

2；

2）系统变量N：

保存当前元素下标的整型变量。

为了实现Produce

（1）仅仅向C2

（1）“拉”零件来加工，Produce

（2）仅仅向C2“拉”零件来加工，需要进行下面的步骤：

♦双击Produce机器图标显示generaldetail对话框；

♦点击对话框中的From…按钮，弹出机器的输入规则编辑框如图5.10所示；

♦输入规则“PULLfromC2（N）atFront”；

♦点击OK确认。

同时WASH机器上零件清洗完毕之后，将输出到C2两条链上队列较短的输送链上。

规则设计操作如下：

♦双击WASH显示general细节对话框；

♦点击output窗口的To按钮；

♦删除窗口顶部的默认规则，输入：

LeastPARTSC1

（1）,C2

（2）；

♦点击OK键确认；

♦点击OK确认以上操作。

3）模型运行与分析

●生产了94个widgets，比stage4增长了30.5％；

Operator只有38%的闲置时间，工作效率提高了3.5个百分点；

●统计widget可以看出AveW.I.P为5.39，AveTime为36.58，分别是stage4的61.3％和53.4％。

6.构建第六阶段（Stage1.mod）模型

下面尝试增加produce机器抛锚的维修时间Repairtime，观察模型维修时间值的改变对产量的的敏感性。

●双击Produce图标显示明细对话框；

●选择Breakdown页框，将Repairtime的均值由原来的10增加到20，如下:

♦LOGNORML（20,2,2）

再在batch模式下运行模型500时间单位（运行前复位），然后检查输出结果统计报表：

●一共生产了93个widgets；

●Operator有17%的闲置时间；

由结果可知维修时间均值从10增加为20，只对产量产生很小的影响。

下面考虑继续提高维修时间均值。

●双击Produce图标显示general细节对话框；

选择repairtime将平均时间由20改为30，如下:

♦LOGNORMOL（30，2，2）

在batch模式下运行模型500时间单位，检查输出记录：

●共生产了83个widgets；

●Operator闲置时间为8%；

从结果中可以看出Produce机器的repairtime在20mins以内变化时，产量相应变化不敏感；

当超过20mins时，repairtime的变化将引起产量的较大变动，所以repairtime范围应该尽量控制在20mins以下。

五、感想和体会

之前在“物流运作管理”那门课中就已经学习过了Witness软件的使用，因此当再次接触这个软件的时候不会像原来那样不知所措。

这次上机实验之后，对witness的运用更加灵活，尽管许多东西都是按照“指南”一步一步做下来的，但是一些原有的问题得到了解决，对一些软件的实现原理，合理性与不足有了更多和更深的认识。

比如，对于给元素建立逻辑关系，之前的做法大多是通过编写代码实现的，尽管在这次实验中也有很多步骤需要用代码实现，但是它也提供了一种更加直观的方法，即通过软件提供的更加形象的工具实现。

此外，这次试验加深了我对witness在生产中的重要作用。

通过合理的初始条件对现实的生产作业进行模拟，根据模拟结果对现实生活中的作业提供依据，有利于企业认识到生产中存在的问题，促使企业调整生产计划，从而降低成本，提高企业的利润。

摘要

随着科学技术的迅猛发展和计算机技术的广泛应用，以往利用数学模型来描述系统特征并进行求解的方式，正在逐步发展成为以现代计算机技术为基础的仿真建模方式，这种技术有很强的优越性，可以用来解决许多无法用数学手段进行求解的问题。

生产物流系统是一个非常复杂并且开放的系统，由于它的复杂性以及生产物流系统所处环境的不确定性，使得要找出影响生产物流系统运行效率的瓶颈环节是非常困难的。

经验表明，计算机仿真建模的方法是辅助改进和优化生产物流系统的有效工具。

本文以我校物流实验室的生产物流系统为研究对象，在对国内外物流系统仿真的研究与发展现状进行了比较详细了解的基础上，确定了整个论文的研究目标，同时介绍了仿真系统的相关理论知识，探讨了生产物流系统仿真建模的方法，并介绍了Witness建模与仿真工具，应用Witness建模仿真软件，结合生产物流系统的理论知识，针对物流实验室生产物流系统进行仿真建模，通过Witness仿真软件的运行及其仿真结果的分析，运用路径优化等原则，提出了可行的优化措施，为物流实验室的优化方案提供了决策参考。

关键词：

生产物流系统；

仿真建模；

Witness；

路径优化

ModelingandSimulatingonLogisticsLaboratoryProductionLogisticsSystemBasedonWitness

Abstract

Withtheextensiveapplicationofscienceandtechnologyandtherapiddevelopmentofcomputertechnology,inthepasttheuseofmathematicalmodelstodescribethesystemcharacteristicsandthewaytosolveisgraduallydevelopedintoamoderncomputertechnology-basedsimulationmodeling.Thistechnologyhasastrongadvantagethatitcanbeusedtosolvemanyproblemswhichcannotbesolvedbymathematicalmeans.Productionlogisticssystemisaverycomplexandopensystem,becauseofitscomplexityanduncertaintyofproductionlogisticssystemisexposed,sotofindouttheimpactofproductionlogisticssystemefficiencybottlenecksisverydifficult.Experienceshowsthatcomputersimulationsmodelingmethodisaneffectivetooltoimproveandoptimizethesecondaryproductionlogisticssystem.

Inthispaper,theproductionlogisticssystemoflogisticslaboratoryinourschoolwasusedastheresearchobject.BasedontheresearchanddevelopmentofthesimulationoflogisticssysteminChinaandabroad,theresearchobjectofthewholethesisisdetermined.Atthesametime,therelevanttheoreticalknowledgeofthesimulationsystemisintroduced,andthesimulationmethodoftheproductionlogisticssystemisdiscussed,andtheWITNESSmodelingandsimulationtoolsarealsointroduced.UsingWITNESSmodelingandsimulationsoftware,combinedwiththetheoreticalknowledgeoftheproductionlogisticssystem,thelogi