《生产物流系统建模与仿真》课程设计 - (2) - 图文

《生产物流系统建模与仿真》课程设计xxx********6

《生产物流系统建模与仿真》

课程设计

《生产物流系统建模与仿真》课程设计xxx********6

目录

一、 课程任务书................................................................................................3

1、 2、 3、 4、 5、

题目.......................................................................................................3 课程设计内容.......................................................................................3 课程设计要求.......................................................................................4 进度安排...............................................................................................4 参考文献...............................................................................................4

二、 课程设计正文.............................................................................................5

1、 2、

题目.......................................................................................................5 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.............................................................................11 （4）、模型运行和数据报告.................................................................15 （5）、模型代码....................................................................................17

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（6）、数据分析与模型改进.................................................................21

三、 参考文献....................................................................................................22

一、《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 A（正态分布参（10，1） （10，2） （10，3） （10，1） （10，2） （10，3） （10，1） （10，2） （10，3） （10，1） 数） B（均匀分布参（10，20） （11，20） （12，20） （12，20） （11，18） （10，20） （11，20） （10，18） （11，20） （12，18） 数） 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 （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。

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（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15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。

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 周一—周二 周三—周四 周五 任务 建立模型并运行，查看仿真结果 对系统进行改进，查看仿真结果 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

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二、《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

我选取的数据是第6组，A（正态分布参数）：（10，1）、B（均匀分布参数）：（11，20）

参数学号 工件 A（正态分布参（10，1） （10，2） （10，3） （10，1） （10，2） （10，3） （10，1） （10，2） （10，3） （10，1） 数） B（均匀分布参（10，20） （11，20） （12，20） （12，20） （11，18） （10，20） （11，20） （10，18） （11，20） （12，18） 数） 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 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 A B Labor1 Labor2 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 M1 M2 M3 C1 C2 类型 Part Part Machine Machine Buffer Buffer Buffer Buffer Buffer Buffer Machine Machine Machine Variable（type：real） Variable（type：real） 数量 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 说明 工件A 工件B 工人1 工人2 Q1队列 Q2队列 Q3队列 Q4队列 Q5队列 Q6队列 机器1 机器2 机器3 Q1临时库存 Q2临时库存

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C3 C4 C5 C6

Variable（type：real） Variable（type：real） Variable（type：real） Variable（type：real） 1 1 1 1 Q3临时库存 Q4临时库存 Q5临时库存 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：

1) part元素可视化设置

part元素A的Text、Icon设置方法如下：

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Part元素B的Text、Icon设置方法与A相同。 2）buffer元素可视化设置

Buffer元素Q1的Text、Icon、Part Queue、Rectangle设置如下：

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Q2、Q3、Q4、Q5、Q6的可视化设置同上。

3）Machine元素可视化设置 Labor1的可视化设置

设置其Text、Icon、Part Queue如下图

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元素Labor2的Text、Icon、Part Queue设置同上。

M1元素的可视化设置

设置其Text、Icon（机器图标）、Icon（可随状态改变的图标）、Labor Queue、Part Queue如下：

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元素M2、M3的Text、Icon（机器图标）、Icon（可随状态改变颜色的图标）、Labor Queue、Part Queue的设置方法与M1类似。 4）表格可视化的设置

在系统窗口选择BACKDROP,鼠标右键点击Display，跳出Display对话框，设置它的Rectangle，5条横向的Line和1条纵向的Line，这样形成一个六行两列的表格，分别设置Text“Q1临时库存、Q2临时库存、Q3临时库存、Q4临时库存、Q5临时库存、Q6临时库存”从上到下放在表格的第一列。如下图：

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5） Variable元素可视化的设置

在元素窗口选择C1,调出Display对话框，设置它的Value放在表格的第一行第一列

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用类似的方法设置C2、C3、C4、C5、C6的Value从上到下分别放在表格第二列的第二到第六行。

（3）元素细节设置 1）对Part元素的细节设计 对元素A的细节设计

? ? ?

Type: Active

Input to Mode . Inter Arrival:NORMAL (10,1,1) Input to Mode . To???: PUSH to Q1

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对元素B的细节设计 ? ? ?

Type : Active

Input to Mode . Inter Arrival:UNIFORM (11,20,2) Input to Mode . To???: PUSH to Q2

2）对Buffer元素的细节设计

名称 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Capacity 1000 1000 1000 1000 1000 1000 Action on Input C1=C1+1 C2=C2+1 C3=C3+1 C4=C4+1 C5=C5+1 C6=C6+1 Action on Output C1=C1-1 C2=C2-1 C3=C3-1 C4=C4-1 C5=C5-1 C6=C6-1

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3）对Machine元素的细节设计

对Labor1、Labor2、M1、M2的细节设计 机器名称 Labor1 Labor2 M1 M2 From PULL from A out of Q1 PULL from B out of Q2 PULL from A out of Q3 PULL from B out of Q4 Cycle Time 2.0 2.0 NORMAL (5,1,3) NORMAL (8,1,4) To??? PERCENT /189 Q3 65.00 ,SHIP 35.00 PERCENT /189 Q4 95.00 ,SHIP 5.00 PUSH to Q5 PUSH to Q6

M3的细节设计 ? ? ? ? ?

M3.Type=Assembly

M3.Cycle Time=NORMAL (5,1,5) M3. Input Quantity=2

M3. Input Rules (From)：MATCH/ANY A out of Q5 #(1) AND B out of Q6 #(1) M3. Output Rules (To???)：PUSH to SHIP

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（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。运行模型得到以下结果： （1）运行中的模型界面截图：

（2）运行一天结束的模型界面截图

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（3）运行一天的结果图

1）Part运行结果

2）Machine运行结果

3）Buffer运行结果

4）Variable运行结果

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（5）、模型代码

ELEMENT NAME: A Element Type: Type:

Part

Variable attributes 1 0.0

NORMAL (10,1,1)

Group number: Inter Arrival Time: First Arrival at:

Maximum Arrivals: Unlimited Input / Output Rules

Output:

PUSH to Q1

_____________________________________________________________

ELEMENT NAME: B Element Type: Type:

Part

Variable attributes 1 0.0

UNIFORM (11,20,2)

Group number: Inter Arrival Time: First Arrival at:

Maximum Arrivals: Unlimited Input / Output Rules

Output:

PUSH to Q2

_____________________________________________________________

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ELEMENT NAME: C1 Element Type: Quantity:

Variable 1

_____________________________________________________________

ELEMENT NAME: C2 Element Type: Quantity:

Variable 1

_____________________________________________________________

ELEMENT NAME: C3 Element Type: Quantity:

Variable 1

_____________________________________________________________

ELEMENT NAME: C4 Element Type: Quantity:

Variable 1

_____________________________________________________________

ELEMENT NAME: C5 Element Type: Quantity:

Variable 1

_____________________________________________________________

ELEMENT NAME: C6 Element Type: Quantity:

Variable 1

_____________________________________________________________

ELEMENT NAME: Labor1 Element Type: Quantity: Priority: Type:

Machine 1 Lowest Single 2.0

Cycle Time:

Input / Output Rules

Input: Output:

PULL from A out of Q1

PERCENT /189 Q3 65.00 ,SHIP 35.00

_____________________________________________________________

ELEMENT NAME: Labor2

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Element Type: Quantity: Priority: Type:

Machine 1 Lowest Single 2.0

Cycle Time:

Input / Output Rules

Input: Output:

PULL from B out of Q2

PERCENT /189 Q4 95.00 ,SHIP 5.00

_____________________________________________________________

ELEMENT NAME: M1 Element Type: Quantity: Priority: Type:

Machine 1 Lowest Single

NORMAL (5,1,3)

Cycle Time:

Input / Output Rules

Input: Output:

PULL from A out of Q3 PUSH to Q5

_____________________________________________________________

ELEMENT NAME: M2 Element Type: Quantity: Priority: Type:

Machine 1 Lowest Single

NORMAL (8,1,4)

Cycle Time:

Input / Output Rules

Input: Output:

PULL from B out of Q4 PUSH to Q6

_____________________________________________________________

ELEMENT NAME: M3 Element Type: Quantity: Priority: Type:

Machine 1 Lowest Assembly 2

NORMAL (5,1,5)

Assembly Qty: Cycle Time:

Input / Output Rules

Input:

MATCH/ANY

A out of Q5 #(1) AND B out of Q6 #(1)

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Output:

PUSH to SHIP

_____________________________________________________________

ELEMENT NAME: Q1 Element Type: Quantity: Capacity: Input Option:

Buffer 1

1000

Rear First

Output Option:

Search From: Front

Actions

Input: Output:

C1 = C1 + 1 C1 = C1 - 1

_____________________________________________________________

ELEMENT NAME: Q2 Element Type: Quantity: Capacity: Input Option:

Buffer 1

1000

Rear First

Output Option:

Search From: Front

Actions

Input: Output:

C2 = C2 + 1 C2 = C2 - 1

_____________________________________________________________

ELEMENT NAME: Q3 Element Type: Quantity: Capacity: Input Option:

Buffer 1

1000

Rear First

Output Option:

Search From: Front

Actions

Input: Output:

C3 = C3 + 1 C3 = C3 - 1

_____________________________________________________________

ELEMENT NAME: Q4 Element Type: Quantity:

Buffer 1

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Capacity: Input Option:

1000

Rear First

Output Option:

Search From: Front

Actions

Input: Output:

C4 = C4 + 1 C4 = C4 - 1

_____________________________________________________________

ELEMENT NAME: Q5 Element Type: Quantity: Capacity: Input Option:

Buffer 1

1000

Rear First

Output Option:

Search From: Front

Actions

Input: Output:

C5 = C5 + 1 C5 = C5 - 1

_____________________________________________________________

ELEMENT NAME: Q6 Element Type: Quantity: Capacity: Input Option:

Buffer 1

1000

Rear First

Output Option:

Search From: Front

Actions

Input: Output:

C6 = C6 + 1 C6 = C6 - 1

_____________________________________________________________

（6）、数据分析与系统改进 （1）由表中Part 的运行结果可知，由于工件A、B的合格率不同，导致输入数量上的差异，但最后的Total out的数量相同，说明A、B的输入规则基本符合A、B的1：1的装配要求。 （2）由表中Buffer 运行结果可以对流水加工生产线的暂存空间进行科学安排，即由模拟的工件量来规划各个阶段的暂存空间大小。

（3）由表中Machine的运行结果可知，劳动者和机器均存在大量Idle time。其中劳动者的空闲时间均达到80%及以上，人员浪费情况严重；机器的Busy time也只在30%-50%，设备利用率

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不高。可通过精简人员来提高劳动者的Busy time；目前的机器性能比较好,但与实际生产能力不符,可更换性能普通点、能够满足生产需求的机器即可。

原来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；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。现在更换机器，使得A在机器M1上的加工时间为正态分布（16，1）分钟；B在机器M2上的加工时间为正态分布（17，1）分钟；一个A和一个B在机器M3上装配成产品，需时为正态分布（17，1）分钟。

更换机器后的运行结果如图

由上表可以明显看出，机器M1、M2、M3的Busy time得到很大提高，提高至93%以上，Idle Time明显减少，这样使得机器的利用率较明显加强。同时减少了劳动者的Busy Time至20%以下，这样能减轻劳动者的负担，提高其工作积极性。

三、参考文献

[1] 王亚超，马汉武主编. 生产物流系统建模与仿真----Witness系统及应用. 北京：科学出版社,

2006.

[2] 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. [3] 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.

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/l0yr.html