現(xiàn)代制造系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)規(guī)劃指導(dǎo)書.doc

現(xiàn)代制造系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書1.1實(shí)驗(yàn)名稱：制造系統(tǒng)分析上機(jī)實(shí)驗(yàn)1.2實(shí)驗(yàn)學(xué)時：4學(xué)時1.3實(shí)驗(yàn)類型：綜合性實(shí)驗(yàn)1.4實(shí)驗(yàn)?zāi)康模海?）加強(qiáng)學(xué)生的理論聯(lián)系實(shí)際的能力，提高對現(xiàn)代制造系統(tǒng)及其分析方法的認(rèn)識程度；（2）促進(jìn)對課堂教學(xué)環(huán)節(jié)中所獲知識的理解和鞏固；（3）培養(yǎng)和發(fā)揮創(chuàng)造能力和想象能力；（4）加強(qiáng)處理和解決問題的能力。1.5使用軟件： FLEXSIM、em-PLANT等任選一種。1.6實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：（1）分析某一柔性制造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；（2）在仿真軟件上，建立柔性制造系統(tǒng)仿真模型；（3）分析該系統(tǒng)性能，并與理論計算結(jié)果進(jìn)行比較。1.7實(shí)驗(yàn)要求：（1）根據(jù)課堂講授的制造系統(tǒng)功能視圖描述方法，繪制給定的柔性制造系統(tǒng)工作原理圖；（2）利用仿真軟件系統(tǒng)，建立系統(tǒng)仿真模型，并逐一設(shè)定各個組成設(shè)備的工作性能參數(shù)；（3）實(shí)驗(yàn)設(shè)計：綜合理解課堂內(nèi)容，提出實(shí)驗(yàn)方案，包括初始狀態(tài)的變化、時間階段的差異等實(shí)驗(yàn)條件變更，至少做出9種以上的實(shí)驗(yàn)記錄；（4）分別分析系統(tǒng)各個關(guān)鍵組成設(shè)備的運(yùn)行情況，記錄運(yùn)行曲線，統(tǒng)計計算相關(guān)系統(tǒng)參數(shù)；（5）編寫實(shí)驗(yàn)報告。1.8實(shí)驗(yàn)報告要求：實(shí)驗(yàn)報告是實(shí)驗(yàn)工作的總結(jié)和提高，機(jī)實(shí)驗(yàn)報告應(yīng)該反映出學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中所做的主要工作和取得的主要成果，以及心得體會。學(xué)生必須以積極認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度完成課程設(shè)計報告的撰寫。上機(jī)實(shí)驗(yàn)報告編寫基本要求：（1）每人獨(dú)立完成一份實(shí)驗(yàn)報告；（2）實(shí)驗(yàn)報告應(yīng)書寫規(guī)范、文字通順、圖表清晰、數(shù)據(jù)完整、結(jié)論明確；（3）實(shí)驗(yàn)報告內(nèi)容：制造系統(tǒng)平面布置圖；設(shè)備選型及數(shù)量；仿真系統(tǒng)界面、實(shí)現(xiàn)方法及參數(shù)設(shè)置；仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析；參考文獻(xiàn)；（4）實(shí)驗(yàn)報告不少于2000字，必須附有必要的結(jié)構(gòu)圖、流程圖及測試結(jié)果等項(xiàng)內(nèi)容。1.9附錄一：柔性制造系統(tǒng)例題1.9.1實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)構(gòu)成圖1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)構(gòu)成圖1.9.2具體參數(shù)1）工位：1M-12）工位機(jī)床數(shù)Si3）運(yùn)輸系統(tǒng)：M4）中央服務(wù)機(jī)構(gòu)1.9.3假設(shè)條件封閉系統(tǒng)，各個隊(duì)列空間足夠大。1.10附錄二：FLEXSIM軟件操作1.10.1軟件介紹Flexsim仿真軟件是一個以對象為導(dǎo)向的仿真軟件程序， 建立可以幫助操作者想象規(guī)劃、流程、設(shè)計的模型，依不同決策要素之組合，分析使用率、產(chǎn)能、產(chǎn)出、前置時間、成本等策略，達(dá)到產(chǎn)能最大化、排程最佳化、半成品及庫存最小化、成本最小化目標(biāo)。提供操作者一個簡潔的編排方式，透過拖曳的方式輕松地建構(gòu)出圖形化模式、功能齊全之組件庫并已詳細(xì)分類為樹狀結(jié)構(gòu)、透過2D 圖形化之模式建立，能自動產(chǎn)生3D 實(shí)體化及VR 虛擬實(shí)境之模式、控制面板能輕易控制仿真過程、透過組件編輯器能輕易地建立新的組件或修改現(xiàn)有的組件、允許操作者加入額外的功能及更改接口。圖2 FLEXSIM界面1.10.2建模工具Flexsim的對象庫（1）可移動資源圖3 可移動資源（2）標(biāo)準(zhǔn)實(shí)體圖4 標(biāo)準(zhǔn)實(shí)體（3）固定實(shí)體圖5 固定實(shí)體1.10.3軟件建模一般流程廠房中常見的設(shè)施，在軟件中是以圖形的方式呈現(xiàn)，借助由這個軟件可以建造一個虛擬廠房，本節(jié)的觀念及建立簡單的廠房模型，學(xué)生了解實(shí)體來源（Source），隊(duì)列（Queue），處理器（Processor），輸送帶（Conveyor） 和實(shí)體出口（Sink） 對象是如何安置到虛擬廠房之中。 （1）虛擬廠房模型的描述有一家生廠四種成品的廠房，生產(chǎn)之后需要對產(chǎn)品進(jìn)行檢驗(yàn)， 已知被檢測四個制品在四條不同的生產(chǎn)在線，而且有四個不同的實(shí)體以正態(tài)分布的方式到達(dá)，當(dāng)實(shí)體到達(dá)時會被放置在一個隊(duì)列并等待檢測，第一個檢測中心將被使用對實(shí)體模型一，第二個檢測中心被使用對實(shí)體模型二，第三個檢測中心被使用對實(shí)體模型三，第四個檢測中心被使用對實(shí)體模型四，檢測之后由輸送帶運(yùn)送至廠房出口。 （2）四條檢驗(yàn)品管線虛擬模型的建構(gòu)確定Flexsim 仿真軟件已經(jīng)安裝正確之后，可雙擊Flexsim 圖標(biāo)進(jìn)入該軟件，一旦進(jìn)入應(yīng)用窗口操作者將會看到Flexsim 選單、工具欄、對象鏈接庫和正交的模型查看窗口，這時選擇工具欄上的 “ 編譯（Compile）” 選項(xiàng)。( 這是一定要的動作) STEP 1：Compile建立編譯過程中應(yīng)用窗口將會顯示（Compiling Project, Please Wait）， 如果編譯的過程是成功的，應(yīng)用窗口將會從”Flexsim”改變至”Flexsim （compiled）”。一旦Flexsim 應(yīng)用窗口已經(jīng)編譯完成，操作者可以開始模型建立過程。STE P 2：從對象鏈接庫拖曳一個實(shí)體來源進(jìn)入模型查看窗口STE P 3：從對象鏈接庫拖曳其它對象進(jìn)入模型查看窗口STE P 4：對象之間的連結(jié)這一個步驟是連結(jié)實(shí)體的輸出輸入口的方法，如果要連結(jié)對象需要持續(xù)按著鍵盤上的”A”鍵，并將鼠標(biāo)箭頭移至Source位置，同時按鼠標(biāo)左鍵從Source 拖曳至Queue 后，放開鼠標(biāo)左鍵，再放開”A”鍵。操作者在拖曳的過程中會看到一條黃色的線， 連結(jié)完成后會看見一條黑色的線。（如果要取消對象之間的連結(jié)線，只要將”A”鍵改成”Q” 鍵即可）。鍵即可）。操作者完成連結(jié)后看起來應(yīng)該如下圖所示：下一步驟將是要改變不同對象的參數(shù)，如此對象將會照著操作者想要的方式來不進(jìn)。每一個對象都有它自己的圖形化用戶界面（Graphical User Interface 簡稱GUI）， 借助由GUI 可把資料及程序加進(jìn)模型中。在一個對象上雙擊鼠標(biāo)左鍵即可進(jìn)入這個對象的GU I。STE P 5：設(shè)定到達(dá)時間在Source對象上雙擊鼠標(biāo)左鍵即可進(jìn)入Source的GUI 。在這個模型中我們需要改變實(shí)體的間隔到達(dá)時間（Inter-Arrival Time） 和產(chǎn)生四個實(shí)體模型。在間隔到達(dá)時間欄位的下拉式選單點(diǎn)選正態(tài)分布（Normal Distribution）。如果操作者想要改變分布的參數(shù)可以選擇文件按鈕，并可以改變在黃褐色中的任何數(shù)值。操作者將看到這個窗口并可以改變這個數(shù)值或調(diào)整這個分布，甚至可以插入一句話。在這個模型中，將平均值由10 改變成8， 標(biāo)準(zhǔn)差改變成3， 選擇OK 回到參數(shù)設(shè)定的頁面， 這個意思是說Source( 來源) 將會以平均每8 分鐘、標(biāo)準(zhǔn)差3 分鐘的時間將實(shí)體處理完成。你也許會問什么叫做平均八分鐘標(biāo)準(zhǔn)差三分鐘？用最簡單的一句話來說就是說產(chǎn)品實(shí)體在五分鐘十一分鐘出來一個的這種情況之幾率占六十八點(diǎn)二七個百分點(diǎn)。以下就是這個正態(tài)分布的累積幾率分布圖：在X 值的地方我輸入1， 因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)差是1， 因此就可以知累積的幾率值到84.134%， 簡單的數(shù)學(xué)加減法就可以推出，平均值上下一個標(biāo)準(zhǔn)差占68.27%。上面的窗口中的最后一段話是說：使用第一串的亂數(shù)數(shù)列這是具有不同亂數(shù)種子的亂數(shù)序列。亂數(shù)的產(chǎn)生多靠起始的種子來決定不同的序列， 以免開機(jī)之后的亂數(shù)序列總是固定， 因此這個動作就是選一串不同的亂數(shù)。STE P 6：指定實(shí)體模型和顏色選擇實(shí)體觸發(fā)器標(biāo)簽頁（Source Trigger Tab） 點(diǎn)選實(shí)體產(chǎn)生事件（On Creation） 觸發(fā)器的下拉式選單，去改變實(shí)體模型與顏色。 上面這個意思是說實(shí)體產(chǎn)生的那時候，把實(shí)體換色與編號。為了修改實(shí)體模型的均勻分布，選擇文件按鈕后，將duniform（1,4）， 表示指定實(shí)體模型數(shù)目為四種且對不同模型的實(shí)體就給予不同的顏色。選擇OK 回到Source 的參數(shù)設(shè)定的頁面，再選擇OK 回到模型查看窗口。STE P 7：設(shè)定隊(duì)列容量為了更改柱列的容量與指定每一種實(shí)體型態(tài)所對應(yīng)到的處理器，需要在Queue 對象上雙擊鼠標(biāo)左鍵即可進(jìn)入Queue的GUI。改變最大容量（Maximum Content）至25 ，選擇apply按鈕。在上面的窗口中還有一個Visual 的框框，框中有一個Item Placement 指的是說你要不要把等候的實(shí)體堆成直的？(預(yù)設(shè)就是直的)STE P 8：指定隊(duì)列的實(shí)體流動選項(xiàng)在隊(duì)列的窗口下， 點(diǎn)選Flow標(biāo)簽頁下(如下圖所示)并在輸出（Output） 欄位的傳送至輸出口（Send To Port） 選項(xiàng)，選擇實(shí)體模型直接輸出（Port By Itemtype Direct），這個選項(xiàng)作用就是使實(shí)體模型對應(yīng)到所指定的處理器， 也就是說實(shí)體模型一對應(yīng)到處理中心一，實(shí)體模型二對應(yīng)到處理中心二，實(shí)體模型三對應(yīng)到處理中心三，實(shí)體模型四對應(yīng)到處理中心四。選擇OK 回到Queue 的參數(shù)設(shè)定的頁面，再選擇OK 回到模型查看窗口。STE P 9：指定處理中心的操作時間Processor雙擊鼠標(biāo)左鍵即可進(jìn)入Processor 的GU I，在處理時間（Process Time）欄位選擇下拉式選單的指數(shù)分布（Exponential Distribution） 什么叫做指數(shù)分配呢？簡言之就是說平均值以下發(fā)生的幾率約占百分之六十三左右的一種現(xiàn)象。將預(yù)訂時間從10 秒改成15 秒，也就是說第0 個工作站位置設(shè)定成實(shí)體將以指數(shù)分布15 分鐘到達(dá)選擇OK 回到Processor的參數(shù)設(shè)定的頁面，再選擇OK 回到模型查看窗口。重復(fù)這個過程再重新設(shè)定其它的處理器。換言之檢驗(yàn)的工作站十五秒以內(nèi)可以把產(chǎn)品檢驗(yàn)完成的幾率約有六成三。 輸送帶的默認(rèn)值已經(jīng)是每秒1 米， 最多可以同時放一千個實(shí)體，實(shí)體與實(shí)體間的距離是一米，所以不需要重新設(shè)定輸送帶的速度。STEP 10：編譯從工具欄選擇compile按鈕， 一旦編譯完成操作者將可以開始這個模型的運(yùn)作。STEP 11：模型重置 當(dāng)編譯完成后，在主要窗口的左下角按下重置按鈕STEP 12：模型開始運(yùn)轉(zhuǎn)在這個仿真測試運(yùn)轉(zhuǎn)窗口按下RUN按鈕， 模型現(xiàn)在應(yīng)該開始運(yùn)轉(zhuǎn)， 操作者應(yīng)該可以看到實(shí)體進(jìn)入柱列，然后移動至處理中心接受檢驗(yàn)，再移動至輸送帶最后到實(shí)體出口離開系統(tǒng)。 STEP 13：選擇模型查看視圖模型觀察模型一般是頂視的直角坐標(biāo)圖查看，但觀看模型運(yùn)轉(zhuǎn)時最好使用透視圖查看，操作者可以選擇直角坐標(biāo)查看的右上角，在打x 處關(guān)掉直角坐標(biāo)圖查看，并在工具欄上按下透視圖查看Persp按鈕。 鼠標(biāo)操作要點(diǎn)：1）鼠標(biāo)左鍵：在X-Y 平面上移動模型，如果操作者點(diǎn)選一個對象，鼠標(biāo)左鍵將會在X-Y 平面上移動這個對象。2）鼠標(biāo)右鍵：在X,Y,Z 上轉(zhuǎn)動模型， 如果操作者點(diǎn)選一個對象，鼠標(biāo)右鍵將會轉(zhuǎn)動這個物件。3）鼠標(biāo)左、右鍵一起（或鼠標(biāo)的滾輪）： 用鼠標(biāo)的滾輪向前或向后， 模型會突然拉進(jìn)或推遠(yuǎn)。如果點(diǎn)選一個對象，這個對象將會改變Z 的絕對高度。4）F7 鍵；按下F7 鍵將會有旋轉(zhuǎn)飛行的模型，要退出這個飛行的模型也是按F7