《生产物流系统建模和仿真》课程设计报告.docx
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《生产物流系统建模和仿真》课程设计报告
《生产物流系统建模与仿真》
课程设计
2012-2013学年度第一学期
姓名孙会芳
学号099094090
班级工093
指导老师暴伟霍颖
目录
一、课程任务书…………………………………………………………………….3
1.题目...................................................................................................................3
2.课程设计内容…………………………………………………………………3
3.课程设计要求………………………………………………………………..4
4.进度安排……………………………………………………………………..4
5.参考文献……………………………………………………………………..4
二、课程设计正文………………………………………………………………..5
1、题目………………………………………………………………………5
2、仿真模型建立……………………………………………………………5
（1）实体元素定义.......................................5
（2）元素可视化的设置………………………………………………6
（3）元素细节设计……………………………………………………8
（4）模型运行和数据............................................................................10
（5）模型代码………………………………………………………12
（6）模型改进………………………………………………………16
3.实验感想……………………………………………………………17
三、参考文献.......................................18
《生产物流系统建模与仿真》课程设计任务书
1.题目
离散型流水作业线系统仿真
2.课程设计内容
系统描述与系统参数：
（1）一个流水加工生产线，不考虑其流程间的空间运输。
（2）两种工件A，B分别以正态分布和均匀分布的时间间隔进入系统，A进入队列Q1,B进入队列Q2，等待检验。
（学号最后位数对应的仿真参数设置按照下表进行）
参数学号
工件
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
A（正态分布参数）
（10，1）
（10，2）
（10，3）
（10，1）
（10，2）
（10，3）
（10，1）
（10，2）
（10，3）
（10，1）
B（均匀分布参数）
（10，20）
（11，20）
（12，20）
（12，20）
（11，18）
（10，20）
（11，20）
（10，18）
（11，20）
（12，18）
（3）操作工人labor1对A进行检验，每件检验用时2分钟，操作工人labor2对B进行检验，每件检验用时2分钟。
（4）不合格的工件废弃，离开系统；合格的工件送往后续加工工序，A的合格率为65%，B的合格率为95%。
（5）工件A送往机器M1加工，如需等待，则在Q3队列中等待；B送往机器M2加工，如需等待，则在Q4队列中等待。
（6）A在机器M1上的加工时间为正态分布（5，1）分钟；B在机器M2上的加工时间为正态分布（8，1）分钟。
（7）一个A和一个B在机器M3上装配成产品，需时为正态分布（5，1）分钟，装配完成后离开系统。
（8）如装配机器忙，则A在队列Q5中等待，B在队列Q6中等待。
（9）连续仿真一天的系统运行情况，每个队列最大容量为1000。
3.课程设计要求
根据上述系统描述和系统参数，应用Witness仿真软件建立仿真模型并运行，查看仿真结果，分析各种设备的利用情况，发现加工系统中的生产能力不平衡问题，然后改变加工系统的加工能力配置（改变机器数量或者更换不同生产能力的机器），查看结果的变化情况，确定系统设备的最优配置。
（1）每位同学必须独立完成课程设计任务，对照学号最后一位选择参数，不得抄袭或找人代做，否则成绩以不及格记。
（2）课程设计说明书必须包括必要的文字描述、模型流程图、系统建立与运行过程中各环节的截图、模型代码和Excel格式的标准报告。
其中截图主要包括模型建立、主要参数设置、系统运行、统计数据的截图。
（3）课程设计说明书的装订顺序依次为封面、设计任务书、目录、正文、参考文献。
（4）课程设计说明书以班级为单位进行汇总上交，上交时间为第16周周一下午，地点为B-110，如有特殊情况需要推迟上交，务必做出说明，需在2013年1月10日前完成上交。
4.进度安排
本课程设计为期一周。
进度安排如下表所示。
日期
任务
周一—周二
建立模型并运行，查看仿真结果
周三—周四
对系统进行改进，查看仿真结果
周五
完成课程设计说明书
5.主要参考文献
[1]张晓萍，石伟，刘玉坤主编.物流系统仿真.北京：
清华大学出版社,2008.
[2]程光,邬洪迈，陈永刚编著.工业工程与系统仿真.北京：
冶金工业出版社，2007
《生产物流系统建模与仿真》课程设计
1、学号最后位数对应的仿真参数设置按照下表进行
参数学号
工件
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
A（正态分布参数）
（10，1）
（10，2）
（10，3）
（10，1）
（10，2）
（10，3）
（10，1）
（10，2）
（10，3）
（10，1）
B（均匀分布参数）
（10，20）
（11，20）
（12，20）
（12，20）
（11，18）
（10，20）
（11，20）
（10，18）
（11，20）
（12，18）
我取得是第一组，A（正态分布参数）：
（10，1）、B（均匀分布参数）：
（10，20）
2、根据以上条件建立以下仿真模型：
（1）：
实体元素定义
根据课程设计任务书中的叙述，可对本系统有如下表所示的元素定义。
元素名称
类型
数量
说明
A
Part
1
工件A
B
Part
1
工件B
Labor1
Machine
1
工人1
Labor2
Machine
1
工人2
Q1
Buffer
1
Q1队列
Q2
Buffer
1
Q2队列
Q3
Buffer
1
Q3队列
Q4
Buffer
1
Q4队列
Q5
Buffer
1
Q5队列
Q6
Buffer
1
Q6队列
M1
Machine
1
机器1
M2
Machine
1
机器2
M3
Machine
1
机器3
C1
Variable（type：
real）
1
Q1临时库存
C2
Variable（type：
real）
1
Q2临时库存
C3
Variable（type：
real）
1
Q3临时库存
C4
Variable（type：
real）
1
Q4临时库存
C5
Variable（type：
real）
1
Q5临时库存
C6
Variable（type：
real）
1
Q6临时库存
（2）：
元素可视化设置
各个实体元素的显示特征定义设置如下图：
A、part元素可视化设置
设置其Text、Icon，其方法和上图part元素的设置一样。
B、buffer元素可视化设置
设置其Text、Rectangle，其中text设置方法和上图part元素的设置一样。
后者设置方法如上图所示。
同理设置Q2、Q3、Q4、Q5、Q6。
C、Machine元素的可视化设置
设置其Text、Icon，其方法和上图part元素的设置一样。
D、Variable元素的可视化设置
设置其Text、Value，如下图所示
同理建立其他元素。
E、界面上表格的建立过程
设置其Rectangle、Line，如下图所示：
（3）元素细节设计。
1、对part元素的细节设计，如下图所示
2、对buffer元素的细节设计
同理设置M1
3、对machine元素的细节设计
对labor1的细节设计，如下图所示：
同理设置其他
其中M3和他们有很大区别，其语句如下所示
（4）模型运行和数据报告
要观察连续仿真一天的系统运行情况，所以取1440仿真时间单位。
得到以下结果。
（5）模型代码
ELEMENTNAME:
A
ElementType:
Part
Type:
Variableattributes
Groupnumber:
1
InterArrivalTime:
NORMAL（10,1,3）
FirstArrivalat:
0.0
MaximumArrivals:
Unlimited
Input/OutputRules
Output:
PUSHtoQ1
_____________________________________________________________
ELEMENTNAME:
B
ElementType:
Part
Type:
Variableattributes
Groupnumber:
1
InterArrivalTime:
UNIFORM（10,20,3）
FirstArrivalat:
0.0
MaximumArrivals:
Unlimited
Input/OutputRules
Output:
PUSHtoQ2
_____________________________________________________________
ELEMENTNAME:
Iabor1
ElementType:
Machine
Quantity:
1
Priority:
Lowest
Type:
Single
CycleTime:
2.0
Input/OutputRules
Input:
PULLfromQ1
Output:
PERCENT/3Q365.00,SHIP35.00
LaborRequirements
Cycle:
labor1
_____________________________________________________________
ELEMENTNAME:
labor2
ElementType:
Machine
Quantity:
1
Priority:
Lowest
Type:
Single
CycleTime:
2.0
Input/OutputRules
Input:
PULLfromQ2
Output:
PERCENT/4Q495.00,SHIP5.00
LaborRequirements
Cycle:
labor2
_____________________________________________________________
ELEMENTNAME:
M1
ElementType:
Machine
Quantity:
1
Priority:
Lowest
Type:
Single
CycleTime:
NORMAL（5,1,2）
Input/OutputRules
Input:
PULLfromQ3
Output:
PUSHtoQ5
_____________________________________________________________
ELEMENTNAME:
M2
ElementType:
Machine
Quantity:
1
Priority:
Lowest
Type:
Single
CycleTime:
NORMAL（8,1,2）
Input/OutputRules
Input:
PULLfromQ4
Output:
PUSHtoQ6
_____________________________________________________________
ELEMENTNAME:
M3
ElementType:
Machine
Quantity:
1
Priority:
Lowest
Type:
Single
CycleTime:
NORMAL（5,1,2）
Input/OutputRules
Input:
MATCH/ANY
Q5#
（1）ANDQ6#
（1）
Output:
PUSHtoSHIP
Actions
Finish:
OP=OP+1
_____________________________________________________________
ELEMENTNAME:
OP
ElementType:
Variable
Quantity:
1
_____________________________________________________________
ELEMENTNAME:
Q1
ElementType:
Buffer
Quantity:
1
Capacity:
1000
InputOption:
C1=C1+1
OutputOption:
C1=C1-1
SearchFrom:
Front
_____________________________________________________________
ELEMENTNAME:
Q2
ElementType:
Buffer
Quantity:
1
Capacity:
1000
InputOption:
C2=C2+1
OutputOption:
C2=C2-1
SearchFrom:
Front
_____________________________________________________________
ELEMENTNAME:
Q3
ElementType:
Buffer
Quantity:
1
Capacity:
1000
InputOption:
C3=C3+1
OutputOption:
C3=C3-1
SearchFrom:
Front
_____________________________________________________________
ELEMENTNAME:
Q4
ElementType:
Buffer
Quantity:
1
Capacity:
1000
InputOption:
C4=C4+1
OutputOption:
C4=C4-1
SearchFrom:
Front
_____________________________________________________________
ELEMENTNAME:
Q5
ElementType:
Buffer
Quantity:
1
Capacity:
1000
InputOption:
C5=C5+1
OutputOption:
C5=C5-1
SearchFrom:
Front
_____________________________________________________________
ELEMENTNAME:
Q6
ElementType:
Buffer
Quantity:
1
Capacity:
1000
InputOption:
C6=C6+1
OutputOption:
C6=C6-1
SearchFrom:
Front
_____________________________________________________________
ELEMENTNAME:
C1
ElementType:
Variable
Quantity:
1
_____________________________________________________________
ELEMENTNAME:
C2
ElementType:
Variable
Quantity:
1
_____________________________________________________________
ELEMENTNAME:
C3
ElementType:
Variable
Quantity:
1
_____________________________________________________________
ELEMENTNAME:
C4
ElementType:
Variable
Quantity:
1
_____________________________________________________________
ELEMENTNAME:
C5
ElementType:
Variable
Quantity:
1
_____________________________________________________________
ELEMENTNAME:
C6
ElementType:
Variable
Quantity:
1
_____________________________________________________________
（6）模型优化
由图15可知，设备的闲置时间太多，不能有效利用，导致生产力不平衡以及生产率低下，故对系统以下的参数进行了调整：
a、将工件B的到达件数改为2件
b、将A在机器M1上的加工时间改为正态分布（7，1）分钟；B在机器M2上的加工时间为正态分布（9，1）分钟。
c、将在机器M3上装配的成品的加工时间改为正态分布（7，1）分钟
经过优化后，最后一天能生产94件（优化前为88件）产品！
同时各个设备闲置率都大大降低了，其中M2的利用率高达99%，如下图所示:
3、实验感想
通过本次试验，使我基本掌握了witness软件的基本操作，同时也掌握了仿真元素的display设置以及detail设置，了解了part元素的被动以及主动模式的区别和使用场合的不同，掌握了machine元素setup设置和breakdowns设置，初步掌握了labor元素的调用方法和pull、push规则、sequence、percent规则等。
通过这次仿真实验，也让都了解了仿真在现实生活与工作的重要应用，以及学习仿真系统的重要性。
因为仿真这门技术对我我们在以后的工作中都有着重要的应用及意义
4、参考文献
[1]张晓萍，石伟，刘玉坤主编.物流系统仿真.北京：
清华大学出版社,2008.
[2]程光,邬洪迈，陈永刚编著.工业工程与系统仿真.北京：
冶金工业出版社，2007
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