系统建模与仿真实验报告.docx

1、系统建模与仿真实验报告一、实验目的熟悉Witness 的启动；熟悉Witness2006用户界面；熟悉Witness 建模元素；熟悉Witness 建模与仿真过程。 二、实验内容1、运行witness软件，了解软件界面及组成；2、以一个简单流水线实例进行操作。小部件（widget）要经过称重、冲洗、加工和检测等操作。执行完每一步操作后小部件通过充当运输工具和缓存器的传送带（conveyer）传送至下一个操作单元。小部件在经过最后一道工序“检测”以后，脱离本模型系统。三、实验步骤仿真实例操作:模型元素说明：widget 为加工的小部件名称；weigh、wash、produce、inspect 为

2、四种加工机器，每种机器只有一台；C1、C2、C3 为三条输送链；ship 是系统提供的特殊区域，表示本仿真系统之外的某个地方；操作步骤：1：将所需元素布置在界面：2：更改各元素名称：如;3:编辑各个元素的输入输出规则：4: 运行一周（5 天*8 小时*60 分钟=2400 分钟），得到统计结果。5:仿真结果及分析：Widget：各机器工作状态统计表：分析：第一台机器效率最高位100%，第二台机器效率次之为79%，第三台和第四台机器效率低下，且空闲时间较多，可考虑加快传送带C2、C3的传送速度以及提高第二台机器的工作效率，以此来提高第三台和第四台机器的工作效率。6：实验小结：通过本次实验，我对W

3、itness的操作界面及基本操作有了一个初步的掌握，同学会了对于一个简单的流水线生产线进行建模仿真，总体而言，实验非常成功。实验2 单品种流水线生产计划设计一、 实验目的1. 理解系统元素route的用法。2. 了解优化器optimization的用法。3. 了解单品种流水线生产计划的设计。4. 找出高生产效率、低临时库存的方案。二、 实验内容 某一个车间有5台不同机器，加工一种产品。该种产品都要求完成7道工序，而每道工序必须在指定的机器上按照事先规定好的工艺顺序进行。 假定在保持车间逐日连续工作的条件下，仿真在多对象平准化种生产采用不同投资计划的工作情况。在不同投资计划组合中选出生产高效、低

4、临时库存方案，来减少占用资金。 产品工艺路线如图所示。 产品的计划投产方案批量：10,20,30。 产品计划投产间隔（min）：10,20,30,40,50,60。 如果一项作业在特定时间到达车间，发现该机器组全都忙着，该作业就在该组机器处排入一个FIFO规则的队列，如果有前一天没有完成的任务，第二天继续加工。三、 实验步骤1. 元素定义：元素名称类型数量说明Ppart1产品Watercleanmachine1机器组1DSDcoatmachine2机器组2Greenfiremachine1机器组3TCPprintfiremachine1机器组4Lapingmachine1机器组5Bufbuff

5、er5临时库存C2-C7conveyor1输送链Stattribute1产品属性OutputVariable(Int)1产量统计V1-V5Variable(Int)5每台机器产量统计abcattribute1目标函数（方案优化）2. 元素可视化设置：3. 元素细节设计(1)对Part元素P细节设计:Type:activeInter arrvial:10Lot size:10To：Push to RouteAction on creat:icon=94St=1Pen=1Route设计：（2）对Buffer元素buf细节设计Capacity:1000:any（3）对Machine元素Watercl

6、ean细节设计Type:general:5:match/attribute St buf(1) #5 time: ERLANG(R_cycle,1,st) on finish:PEN=PEN+1St=St+1If st=8Output=output+1Endif:5:push to route（4）对Machine元素DSDcoat细节设计Type:general:5:match/attribute St buf(2) #5 time: ERLANG(R_cycle,1,st) on finish:PEN=PEN+1St=St+1:5:push to route（5）对Machine元素Gre

7、enfire细节设计Type:general:5:match/attribute St buf(3) #5 time: ERLANG(R_cycle,1,st) on finish:PEN=PEN+1St=St+1:5:push to route（6）对Machine元素TCPprintfire细节设计Type:general:10:match/attribute St buf(4) #10 time: ERLANG(R_cycle,1,st) on finish:PEN=PEN+1St=St+1:10:push to route（7）对Machine元素Laping细节设计Type:gene

8、ral:10:match/attribute St buf(5) #10 time: ERLANG(R_cycle,1,st) on finish:PEN=PEN+1St=St+1:10:push to route（8）对Conveyor元素C2、C3、C4、C5细节设计Typeing:QueuingLength:10Index time:push to buf(2):push to buf(3):push to buf(4):push to buf(5)（9）对Conveyor元素C6、C7细节设计Typeing:QueuingLength:30Index time:push to buf(

9、2):push to buf(1)（10）目标函数abc的设置（11）仿真运行2400分钟，得出结果并分析：零件统计：机器统计：缓存区统计：传送带统计：分析：机器TCPprintfire和Lamping繁忙率较低，Greenfire繁忙率过低，才%，而其余几台机器繁忙率过高，均在90%以上；缓存区1和缓存区2的库存量过高，必须进行优化，传送带C3、C4、C5过忙，均在90%左右，其余几条繁忙率比较理想，均在80%上下。（12）利用优化器optimization进行优化优化器optimization设置：优化结果：优化方案汇总：EvaluationabcP .Inter Arrival Time

10、P .Lot Size08010101401020210103031652010480202054020306190301071203020880303091704010101554020111104030121655010131505020141305030151456010161906020171556030由表可知，方案6和方案16的优化效果最好，均为190，即到达时间30，批量为10，或到达时间为60，批量为20时，生产效率低、临时库存低，资金占有量最少。四、 实验小结：通过本次实验，我在前几次实验的基础上，学会了在对某一生产系统进行建模，仿真运行，数据分析之外，学会了利用优化器opt

11、imization对生产方案进行优化，选择最优方案，感觉实验较前几次复杂了一些，但实验效果非常成功！实验3 排队系统的仿真实验一、实验目的1、掌握Witness 仿真软件的基本功能；2、熟悉排队系统运行的特点；二、实验内容单服务台排队系统三、实验步骤1、打开计算机，进入Witness 仿真系统；2、建立一个单服务台 M/M/1 模型的排队系统，并运行； 四、实验报告实验步骤:1:元素及界面设置：Customer设计：Barber设计：state_graph设计：2：仿真运行5000分钟，查看数据统计：分析：共流失顾客（639-629）+1900=2000人，实际服务顾客数：639人分析：等待区

12、平均人数人，平均等待时间分钟。分析：理发师繁忙率100%，可考虑增加人手。3：实验小结：通过本次实验我对单队列排队系统的建模及仿真方法有了初步掌握，也学会了如何分析单队列排队系统，这也为我后面学习多队列排队系统的建模与仿真打下良好的基础，总体而言，实验比较成功。实验4 供应链系统的仿真设计与改善一、 实验目的1. 了解供应链仿真系统的设计与优化2. 熟悉Timeseries的用法二、 实验内容当钢材服务中心的库存小于15批时钢铁公司开始组织生产，每生产一批原钢卷材需要的时间服从13小时的均与分布。当部件生产商的库存小于6批时，钢材服务中心开始配货，每配一批货需要的时间服从1小时的均匀分布。当三

13、个汽车厂商中库存量最小的小于3时，4个部件生产商开始组织生产，每生产一批部件需要的时间服从26小时的均匀分布。汽车生产商每耗用一批部件需要4小时。供应商每两个环节之间的路程需要5小时。三、 实验步骤1.元素定义：元素名称类型数量说明Ppart1产品M1machine1机器组1M2machine1机器组2M3machine4机器组3M4machine3机器组4B1-B3buffer3库存P1-P3Path3路径Timeseries001reports1显示库存变化的元素2.元素可视化设置：3.元素细节设计：（1）对Part元素P细节设计:Type:passive（2）对机器的设计：机器项目 M1

14、M2M3M4加工时间UNIFORM (1,3,2)UNIFORM ,1,2)UNIFORM (2,6,2)输入规则IF NPARTS (B1) 15 PULL from PART out of WORLDELSE WaitENDIFIF NPARTS (B2) 6 PULL from B1ELSE WaitENDIFIF NPARTS (B3) 3 PULL from B2ELSE WaitENDIFPULL from B3输出规则PUSH to B1 Using PathPUSH to B2 Using PathPUSH to B3 Using PathPUSH to SHIP（3）对缓存区

15、的设计：容量（capacity）：1000（4）对路径的设计：项目 名称P1P2P3路径更新时间间隔来源元素M1M2M3目的地元素B1B2B3（5）显示库存变化的Timeseries元素的设计：（6）仿真运行2400分钟，并对结果进行分析：零件统计：机器统计：路径统计：缓冲区统计：时间序列统计：结果分析：机器M1繁忙率达到100%，过于繁忙，机器M3、M4、M5的繁忙率分别为%、%和%，空闲率较高，有待改进；路径P1和P2繁忙率超过96%，过于繁忙，而P3繁忙率为%，离80%的理想值较小，比较合理；三个缓冲区的出入库总量均在1200左右；而由时间序列统计表可知，B1的缓存量最大值为1，非常理想

16、，接近于“零库存”，而B2和B3的最大库存均超过350，数值较大，方案有待改进。（7）方案改进：给M1增加一台机器。四、 实验小结通过本次实验我对供应链仿真系统的设计与优化的建模与仿真有了一个初步的掌握，对于简单的供应链系统的建模与仿真已掌握，也学会了如何对仿真结果进行分析，尤其是学会了利用时间序列统计元素Timeseries对于库存（buffer）变化进行分析，而更多的技术，有待我们今后自学掌握，总体而言，实验比较成功！实验5 多品种少批量生产系统的仿真实验一、实验目的1、熟悉多品种少批量生产方式的特点；2、了解影响多品种少批量生产方式生产效率的因素，及其优缺点。二、实验内容按照用户的订货需

17、要组织生产，是现代工业企业的一种比较流行的生产组织方式。这种生产组织方式是企业所生产的产品品种多、产量少，产品的结构与工艺有较大的差异，生产的稳定性和专业化程度很低。本实验将建立一个多产品多阶段的生产系统仿真模型来探讨多品种少批量生产方式的优缺点及其影响因素。三、实验步骤1、打开计算机，进入Witness 仿真系统；2、建立一个由 5 组机器组成的制造车间，利用该车间来加工 3 种产品。每种产品分别要求完成 4、3 和5 道工序。表 1 产品加工工艺路线与各工序加工时间参数产品类型机器组别相继工序平均服务时间/MIN13,1,2,530,36,51,3024,1,366,48,4532,5,1

18、,4,372,15,42,54,603、设置模型中各元素的属性及参数；(1)元素定义define本系统的元素定义如表 2 所示。表 2 实体元素定义元素名称类型数量说明APart1产品ABPart1产品BCPart1产品CM1machine3机器组M2Machine2机器组2M3Machine4机器组3M4Machine3机器组4M5machine1机器组5B1Buffer1机器组1的输入缓冲区B2Buffer1机器组2的输入缓冲区B3Buffer1机器组3的输入缓冲区B4Buffer1机器组4的输入缓冲区B5Buffer1机器组5的输入缓冲区（2）元素显示display 的设置（3）各个元素

19、细节（detail）设计表 3 产品的general 页细节设计产品名称Arrivals typeInter arrivalToAActiveNEGEXP (50,11)Push to routeBActiveNEGEXP (30,11)Push to routeCActiveNEGEXP (75,11)Push to route产品A、B、C 的加工路径ROUTE 设计：通过双击各个产品图标，在弹出式页框中选择其ROUTE 页，如下图所示，分别进行设计。表 4 机器组 general 页细节设计机器组名称FromCycle timetoM1PULL from B1ERLANG (R_CYCL

20、E,1,1)Push to routeM2PULL from B2ERLANG (R_CYCLE,1,2)Push to routeM3PULL from B3ERLANG (R_CYCLE,1,3)Push to routeM4PULL from B4ERLANG (R_CYCLE,1,4)Push to routeM5PULL from B5ERLANG (R_CYCLE,1,5)Push to route表 5 产品加工路径 route 页细节设计ABCStageDestin_ationR_cycleStageDestin_ationR_cycleStageDestin_ationR_c

21、ycle1B3301B4661B2722B1362B1482B5153B2513B3453B1424B4304Ship04B4545Ship05B3606Ship0 (4) 工艺流程图的显示工艺流程图也称全局工艺流程图，是WITNESS 提供的模型简化图。在工艺流程图中，模型中的每个元素由一个方框和元素名称来表示，如果某一元素的数量多于1个，也仅仅显示一个框图；各元素之间的输入输出关系由有方向的箭线表示；不过它不显示元素中所包含的函数或变量等逻辑元素。设计完毕后，得到工艺流程图如图 3 所示。4、运行模型，模型仿真钟取系统默认的1：1min，运行365860175200 仿真时间单位，并记录相

22、应的结果。表 6 产品统计信息表 7 机器组统计信息表 8 缓冲区统计信息结论：从表6可以看出，产品在系统中的平均时间为1100分钟左右，分别为A：，B：，C：，时间太长。再从表8 中可以看出机器组1、2、4 是瓶颈，开动率达到94以上。改善措施：对机器组1、2、4再各添加一台机器。改善后:表 9 改善后产品统计信息表 10 改善后机器组统计信息表 11 改善后缓冲区统计信息结论：从表9可以看出，产品在系统中的平均时间为分钟左右，分别为A：，B：，C：，时间明显缩短。再从表10中可以看出之前繁忙的机器组1、2、4开动率降低到到70左右，下降明显，但距离80%的理想繁忙率还有所差距，有待进一步改善。四、实验小结通过本次试验，我对多品种少批量生产流水线的模型建立有了初步掌握，对于流水线出现的问题也学会分析，通过对流水进行初步改善，仍然发现机器繁忙率离理想值还有一些差距，需要进行进一步改善，总体而言，试验非常成功！