仿真課設(shè)報告

1、 仿真課程設(shè)計報告題 目: 柔性生產(chǎn)線仿真案例 班 級: 物流 姓 名: 學(xué) 號: 指導(dǎo)教師: 2015年9月23日目 錄一、課程設(shè)計目的3二、課程設(shè)計內(nèi)容3三、設(shè)計步驟33.1案例分析33.1.1案例說明33.1.2建模步驟53.1.3主要技術(shù)設(shè)計53.2模型搭建63.2.1基礎(chǔ)空間總體布局63.2.2Track設(shè)計63.2.3加工設(shè)備的設(shè)計73.2.4工件和AGV的屬性設(shè)計93.2.5表的設(shè)計103.2.6工件生成器和消滅器的設(shè)計123.2.7Method和Variable的設(shè)計123.3仿真實現(xiàn)133.3.1工件加工流程及時間設(shè)計133.3.2任務(wù)隊列設(shè)計133.3.3小車的運行規(guī)則設(shè)計

2、143.3.4其它控制方法17四、仿真分析204.1設(shè)備利用率204.2軌道利用率214.3加工總時間22五、模型優(yōu)化225.1訂單投產(chǎn)優(yōu)化225.2小車優(yōu)化235.3其它優(yōu)化26六、課設(shè)總結(jié)29一、課程設(shè)計目的 本課程設(shè)計是與物流工程專業(yè)教學(xué)配套的實踐環(huán)節(jié)之一，結(jié)合現(xiàn)代生產(chǎn)管理、設(shè)施布置與規(guī)劃、離散系統(tǒng)建模與仿真等課程的具體教學(xué)知識點開展。在完成以上課堂教學(xué)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行一次全面的實操性鍛煉。設(shè)計采用企業(yè)的實際案例數(shù)據(jù)，要求完成生產(chǎn)線物流仿真建模和生產(chǎn)線物流優(yōu)化方案設(shè)計兩大方面的實際設(shè)計內(nèi)容。通過本環(huán)節(jié)的設(shè)計鍛煉，我們可以加深對本課程理論與方法的掌握，同時具備分析和解決生產(chǎn)運作系統(tǒng)問題的能力

3、，改變傳統(tǒng)的理論教學(xué)與生產(chǎn)實際脫節(jié)的現(xiàn)象。二、課程設(shè)計內(nèi)容 以某企業(yè)柔性制造系統(tǒng)（FMS）為對象，按該企業(yè)的生產(chǎn)實際資料為設(shè)計依據(jù)。對該柔性制造系統(tǒng)進(jìn)行建模和仿真，通過模擬該制造系統(tǒng)的物流狀況，尋找優(yōu)化的物流方案進(jìn)行產(chǎn)能平衡，并針對優(yōu)化后的方案再次進(jìn)行仿真，對比兩個仿真結(jié)果在交貨期要求，設(shè)備利用率等方面的不同，并制定該柔性制造系統(tǒng)生產(chǎn)作業(yè)計劃。三、設(shè)計步驟3.1案例分析3.1.1案例說明1柔性制造系統(tǒng)狀況：某企業(yè)柔性制造系統(tǒng)共有5臺加工中心，定義加工中心名稱分別為CNC_1、CNC_2、CNC_3、CNC_4、CNC_5。該制造系統(tǒng)內(nèi)有一輛AGV小車，運行速度為1米/秒，可控制其實現(xiàn)不同的運送

4、策略。每臺設(shè)備入口和出口前有容量為4的緩沖，工件在由設(shè)備完成加工前后必須經(jīng)過入口緩沖和出口緩沖，每臺設(shè)備由一工人負(fù)責(zé)工件的搬運和安裝，AGV小車運送工件到達(dá)后由工人負(fù)責(zé)將工件搬至設(shè)備入口緩沖，待到設(shè)備空閑后再由該工人將工件裝卡在設(shè)備上，設(shè)備加工完畢由工人將工件移出至出口緩沖，待AGV小車到來后再由工人將工件搬運至出口緩沖。工人由AGV搬運工件至緩沖時間和由緩沖搬運工件至AGV時間統(tǒng)一為固定時間10秒，工人在設(shè)備將工件裝卡和卸出的時間統(tǒng)一為固定時間30秒。工件按一定順序進(jìn)入柔性制造系統(tǒng)，進(jìn)入系統(tǒng)后由AGV小車負(fù)責(zé)將其搬運到第一道工序，在系統(tǒng)入口有工人負(fù)責(zé)將工件搬運至到達(dá)入口的AGV小車，搬運時間

5、固定為10秒，在加工完第一道工序后由AGV小車搬運至下道工序，執(zhí)行同樣的操作，在工件所有工序都加工完后AGV小車將工件搬運至柔性制造系統(tǒng)出口，出口由工人負(fù)責(zé)將工件由AGV小車搬走，時間統(tǒng)一為固定時間10秒。該柔性制造系統(tǒng)可能會根據(jù)需要再購買多輛AGV小車，所有小車均統(tǒng)一控制，執(zhí)行同樣的搬運策略柔性制造系統(tǒng)工件物流過程示意圖如下：圖 1柔性制造系統(tǒng)三維布局示意圖如下：圖 2該柔性制造系統(tǒng)布局示意圖如下：圖 33.1.2建模步驟l 收集建模所需資料；l 采用Em-plant對柔性制造系統(tǒng)進(jìn)行仿真建模；l 仿真優(yōu)化3.1.3主要技術(shù)設(shè)計 傳感器、任務(wù)隊列、沖突的化解3.2模型搭建3.2.1基礎(chǔ)空間總

6、體布局總體布局如下：圖 43.2.2Track設(shè)計Track長度設(shè)計如下：圖 5 傳感器設(shè)計如下：圖 63.2.3加工設(shè)備的設(shè)計Buffer的設(shè)置：設(shè)備入口容量為4，處理時間為0：圖 7圖8另外，作為出口的Buffer的時間-處理時間這一欄里，加入30s的卸出時間。圖93.2.4工件和AGV的屬性設(shè)計工件設(shè)計：圖 10其中，人為定義的step屬性用于說明工件的加工流程。AGV設(shè)計：圖 11圖 82其中，curpos表示小車在Track上的當(dāng)前位置，des表示小車的目的地。3.2.5表的設(shè)計1）工件流程及加工時間表的設(shè)計：Part1：圖 13Part2：圖 14Part3：圖 15 每個表的第一

7、列為工件的加工步驟，由工件的step屬性來控制；第二列為工件的加工流程設(shè)備號；第三列為工件在相應(yīng)的加工設(shè)備上的加工時間。2）位置表：圖 16位置表主要用來說明緩沖設(shè)備與小車在Track上的curpos（當(dāng)前位置）的對應(yīng)關(guān)系。3） 工件生成表的設(shè)計工件生成表用來控制Source產(chǎn)生工件的規(guī)則。本模型建立了兩個工件生成表 Sourceproduct1和Sourceproduct2.Sourceproduct1表為按時間順序組織生產(chǎn)，表格如下：圖17Sourceproduct2表為按次序循環(huán)生產(chǎn)，表格如下：圖183.2.6工件生成器和消滅器的設(shè)計Source的設(shè)置：圖193.2.7Method和Va

8、riable的設(shè)計Variable的命名： 圖20分別用來記錄總工件數(shù)量和工件Part1、Part2、Part3的數(shù)量。3.3仿真實現(xiàn)3.3.1工件加工流程及時間設(shè)計Setparttime的設(shè)置：圖 213.3.2任務(wù)隊列設(shè)計圖 223.3.3小車的運行規(guī)則設(shè)計小車當(dāng)前位置變化程序：圖 23觸發(fā)傳感器的運送車的控制流程：圖 24小車上有工件的程序：if .occupied thenstr:=.;obj:=str_to_obj(str);.des:=obj2,.cont.step;if .des.curpos then.backwards:=false;elseif .des.

9、curpos then .backwards:=false; elseif .des.curpos then .backwards:=false; elseif .des.curpos then .backwards:=false; elseif .des.curpos then .backwards:=false; elseif .des.curpos then .backwards:=true; end; end;end; end;3.3.4其它控制方法1)Source處的控制方法：Sourcecontrol的程序：圖 252）加工工件統(tǒng)計方法statis：圖 263）初始化方法init：

10、圖 274)重置方法reset：圖285） 死鎖解決方法：在methodsensors方法中加一個waituntil語句，當(dāng)設(shè)備入口緩沖小于其容量4時，小車將車上所載工件卸到設(shè)備入口緩沖，代碼如下：圖29四、仿真分析4.1設(shè)備利用率設(shè)備利用率設(shè)置：圖 30圖314.2軌道利用率表文件：圖 32軌道利用率：圖 334.3加工總時間總加工時間：圖 34可看出設(shè)備加工利用率最高為80%，為加工中心CNC3；軌道利用率為25%，很低；加工總時間約為13小時，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過要求最短時間5小時。所以，此模型不符合生產(chǎn)要求，需要進(jìn)一步優(yōu)化。五、模型優(yōu)化5.1訂單投產(chǎn)優(yōu)化若是小車數(shù)量依然為1，而只是將訂單投產(chǎn)順序改

11、成按時間順序投產(chǎn)：得到的設(shè)備利用率、軌道利用率和加工總時間變化均不明顯，也就是說投產(chǎn)結(jié)果并沒有得到優(yōu)化。若是改成循環(huán)投產(chǎn)之后，效率提升也沒有出現(xiàn)很理想的情況，且提升的空間相當(dāng)有限，這就說明需要在小車數(shù)量上下一番功夫。5.2小車優(yōu)化1）兩輛小車的情況下（同時將訂單投產(chǎn)改為按次序循環(huán)投產(chǎn)）：設(shè)備利用率：圖 35軌道利用率：圖 36加工總時間：圖 937可看到，此時已經(jīng)滿足了在五小時內(nèi)生產(chǎn)完成的任務(wù)。2）3輛小車的情況下（同時將訂單投產(chǎn)改為按次序循環(huán)投產(chǎn)）：設(shè)備利用率：圖38 設(shè)備利用率軌道利用率：圖39加工總時間：圖40隨著小車數(shù)量的增加，設(shè)備利用率加工總時間無明顯變化，軌道利用率明顯降低。5.3其它優(yōu)化其它優(yōu)化策略如下：增加系統(tǒng)入口緩沖、提高小車運行速度、提高設(shè)備出入口的緩沖容量、提高設(shè)備性能、優(yōu)化工藝流程、優(yōu)化出貨策略、設(shè)置環(huán)形軌道等。1） 增加系統(tǒng)入口緩沖（2輛小車）設(shè)備利用率：圖41設(shè)備利用率軌道利用率：圖42軌道利用率加工總時間：圖43可看出，設(shè)備利用率、軌道利用率和加工總時間幾乎無改進(jìn)。故對此案例模型，增加系統(tǒng)入口緩沖容量不是一個行之有效的改進(jìn)方法。2） 提高設(shè)備出入口的緩沖容量，均設(shè)為8：設(shè)備利用率：圖44 設(shè)備利用率軌道利用率：圖45軌道利用率加工總時間：圖46可看出，設(shè)備利用率、軌道利用率和加工總時間幾乎無改進(jìn)。故對此案例模型，增加設(shè)備出入口緩沖容