實(shí)驗(yàn)名稱循徑運(yùn)動系統(tǒng)仿真

1、實(shí)驗(yàn)三 循徑運(yùn)動系統(tǒng)仿真一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)習(xí)flexsim系統(tǒng)的建模，初步掌握小車的定義方法和調(diào)度邏輯的實(shí)現(xiàn)原理，深入理解運(yùn)動系統(tǒng)的建模思路。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容某工廠車間內(nèi)，由軌道小車沿軌道完成不同的工件運(yùn)送過程。軌道的平面布置如下圖所示，圖中標(biāo)出了人員和機(jī)器的配置情況。Qin(1)Qin(2)Q_prepQ_inspectRprepworkerRinspecterQ_out(2)Q_out(1)cpparkcprepair該運(yùn)動系統(tǒng)的流程描述如下：n 有四種貨物：L_a（normal 400，50）、L_b（200，40）、L_c（uniform 500，100）、L_d（uniform 150，30

2、）從系統(tǒng)外到達(dá)系統(tǒng)，時間單位為秒；n 隊列Q_in是進(jìn)貨口，貨物從這里有小車送往后面工序，當(dāng)沒有空閑小車時臨時堆放在進(jìn)貨口，出貨口用兩個queue隊列模擬，Qin(1)中放置L_a、L_c，Qin(2)中放置L_b、L_d；n L_a、L_c由小車送往檢驗(yàn)工序，由一個操作工進(jìn)行檢驗(yàn)，每件貨物檢驗(yàn)耗時1min，經(jīng)檢驗(yàn)，80的產(chǎn)品合格，再由小車送往出貨口，卸貨到隊列Q_out中，20的產(chǎn)品不合格，由小車送往修整地點(diǎn)，經(jīng)2min的檢修，再送往檢驗(yàn)處檢驗(yàn)；n L_b、L_d由小車送往預(yù)加工工序，由一個操作工進(jìn)行操作，每件貨物耗時1min，然后仍由小車送往出貨口；n 出貨口貨物臨時堆放也用2個queue

3、隊列來模擬，檢驗(yàn)合格的L_a、L_c臨時堆放在Q_out(1)中，預(yù)加工后的L_b、L_d臨時堆放在Q_out(2)中；n 當(dāng)貨物臨時堆放數(shù)量達(dá)到10件時，批量送往本系統(tǒng)外的其他工序。小車的調(diào)度規(guī)程如下：n 小車在系統(tǒng)開始時刻都在停車處待命；n 到進(jìn)貨口的兩個貨物臨時堆放地裝載貨物，運(yùn)送到檢驗(yàn)和預(yù)加工地點(diǎn)；n 將檢驗(yàn)和預(yù)加工完的貨物運(yùn)往出貨口的臨時堆放地；n 將不合格的貨物運(yùn)往檢修地點(diǎn)，不下車，直接檢修后送回檢驗(yàn)處；n 小車空閑無任務(wù)時，到停車處停車等待；n 有貨物到達(dá)時可以喚醒停車的小車；系統(tǒng)計劃投入的小車技術(shù)參數(shù)為：每輛小車載貨容量為1，小車專載某種貨物。 任何貨物的裝載和卸載時間為8se

4、c；小車正常（默認(rèn)）加速度為1.5fpss；小車正常（默認(rèn)）減速度為0.5fpss用flexsim軟件中的系統(tǒng)建立上述軌道小車運(yùn)動系統(tǒng)的模型。在建模之前，需要設(shè)定小車的運(yùn)送方案，即確定該系統(tǒng)運(yùn)作的一系列工作原則，例如：四種來貨如何在兩個進(jìn)貨口堆放地堆放？小車專載還是混載貨物？小車必須滿載還是允許缺載？一輛小車是否可運(yùn)送到不同目的地的貨物？目的地不同時如何安排優(yōu)先級別？小車單向行駛還是雙向行駛？等等。根據(jù)你所掌握的情況，設(shè)定合適的邏輯難易程度，完成該系統(tǒng)的運(yùn)送任務(wù)就可以了。嘗試設(shè)定和比較至少兩種不同的運(yùn)送方案，通過仿真對多種方案的優(yōu)劣進(jìn)行對比分析。三、實(shí)驗(yàn)步驟1.建立一個新模型，創(chuàng)建一個Proc

5、ess系統(tǒng)和一個Pathmover系統(tǒng)；打開Flexsim 5.0，新建一個Model，根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要求，共有四種貨物按照不同的時間要求從系統(tǒng)外到達(dá)系統(tǒng)，其中：L_a、L_c兩種產(chǎn)品需先檢驗(yàn)其是否合格，再由小車將合格產(chǎn)品送出系統(tǒng)，將不合格產(chǎn)品送往檢修處檢修，并檢修完后再送回檢驗(yàn)處再次檢驗(yàn)，由此模型中暫時先用一輛小車專載L_a、L_c兩種產(chǎn)品。L_b、L_d兩種產(chǎn)品則只需由一輛小車負(fù)責(zé)將其送往加工處再送出系統(tǒng)外即可。故暫時先考慮用兩輛小車T1、T2來運(yùn)送貨物，其中T1專載L_a、L_c兩種產(chǎn)品，T2專載L_b、L_d兩種產(chǎn)品。再根據(jù)實(shí)驗(yàn)其他要求，將所需實(shí)體從Library界面上拖到3D-view

6、界面上，并根據(jù)實(shí)體間的聯(lián)系，定義流程邏輯關(guān)系，進(jìn)行連線處理，得仿真系統(tǒng)模型如圖3.1所示。圖3.1 系統(tǒng)仿真模型在定義好模型的流程邏輯關(guān)系后，為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)仿真，接下來得根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求對各實(shí)體的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。2.定義Pathmover系統(tǒng)，畫出路徑、控制點(diǎn)，定義小車和小車參數(shù)；根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，定義小車和小車參數(shù)。a.小車載貨容量capacity參數(shù)設(shè)置：b.小車裝載Load和卸載Unload時間間隔參數(shù)設(shè)置：c.小車正常加速度Acceleration及減速度Deceleration參數(shù)設(shè)置：3.定義小車的調(diào)度；小車空閑無任務(wù)時，到停車處停車等待。4.定義Process系統(tǒng)的各種實(shí)體，如load、q

7、ueue、resource等；（1）定義發(fā)生器L_a的相關(guān)參數(shù)a.到達(dá)時間間隔（inter-arrival time）參數(shù)設(shè)置：b.工件種類（Item Type）參數(shù)設(shè)置：c.發(fā)生觸發(fā)器（Triggers）參數(shù)(OnExit)設(shè)置:（2）定義發(fā)生器L_b的相關(guān)參數(shù)a.到達(dá)時間間隔（inter-arrival time）參數(shù)設(shè)置：b.工件種類（Item Type）參數(shù)設(shè)置：c.發(fā)生觸發(fā)器（Triggers）參數(shù)(OnExit)設(shè)置:（3）定義發(fā)生器L_c的相關(guān)參數(shù)a.到達(dá)時間間隔（inter-arrival time）參數(shù)設(shè)置：b.工件種類（Item Type）參數(shù)設(shè)置：c.發(fā)生觸發(fā)器（Trig

8、gers）參數(shù)(OnExit)設(shè)置:（4）定義發(fā)生器L_d的相關(guān)參數(shù)a.到達(dá)時間間隔（inter-arrival time）參數(shù)設(shè)置：b.工件種類（Item Type）參數(shù)設(shè)置：c.發(fā)生觸發(fā)器（Triggers）參數(shù)(OnExit)設(shè)置:（5）定義Q_in1和Q_in2的相關(guān)參數(shù)（6）定義處理器P_acjianyan的相關(guān)參數(shù)a.處理時間（Process Time）參數(shù)設(shè)置：b.流體（Flow）輸出(Output)參數(shù)設(shè)置：c.流體（Flow）使用運(yùn)輸工具（Use Transport）（7）定義處理器P_bdjiagong的相關(guān)參數(shù)a.處理時間（Process Time）參數(shù)設(shè)置：b.流體（F

9、low）使用運(yùn)輸工具（Use Transport）（8）定義處理器P_acweixiu的相關(guān)參數(shù)a.處理時間（Process Time）參數(shù)設(shè)置：b.流體（Flow）使用運(yùn)輸工具（Use Transport）（9）定義Q_out1及Q_out2的相關(guān)參數(shù)5.定義邏輯流程；6.調(diào)試檢查修改模型，使模型的運(yùn)送邏輯與預(yù)期設(shè)定的邏輯相符；7.運(yùn)行、輸出、分析。根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，我們設(shè)定傳送帶系統(tǒng)仿真一天8小時的系統(tǒng)運(yùn)行狀況，故共運(yùn)行28800（8*60*60）秒。為了加快仿真運(yùn)行，設(shè)定運(yùn)行速度為100秒。具體參數(shù)設(shè)置如圖3.2所示。圖3.2 運(yùn)行時間參數(shù)設(shè)置運(yùn)行模型，得到如下結(jié)果：（1）循徑運(yùn)動系統(tǒng)仿真運(yùn)

10、行結(jié)果如圖3.3所示。圖3.3 循徑運(yùn)動系統(tǒng)仿真運(yùn)行結(jié)果（2）各設(shè)備利用情況a.各小車的利用情況小車T1的最終狀態(tài)圖小車T2的最終狀態(tài)圖從小車T1、T2的最終狀態(tài)上可知：在整個運(yùn)行時間內(nèi)，小車T1、T2的閑置時間比率分別為9.4%、0.4%，小車運(yùn)行負(fù)載率分別為28.7%、30.2%，小車空載率分別為10.8%、13.4%等信息。由以上信息可知小車T1的利用率還行，但是小車T2就顯得很忙碌，其閑置時間僅為0.4%。再加上從運(yùn)行結(jié)果圖可以看到產(chǎn)品L_b、L_d在加工處理處堆積了很多產(chǎn)品，其原因可能在于處理器利用不當(dāng)，或者是小車運(yùn)行速度慢，也可能是生產(chǎn)速率過快，導(dǎo)致后面的加工程序來不及處理。b.各

11、處理器的利用情況處理器P_acjianyan的最終狀態(tài)圖處理器P_bdjiagong的最終狀態(tài)圖處理器P_acweixiu的最終狀態(tài)圖從三個處理器的設(shè)備利用情況易分析出處理器P_acjianyan及處理器P_acweixiu利用良好，在保證系統(tǒng)順利進(jìn)行的前提下，一方面有著其較高的處理率，另一方面設(shè)備的閑置率也處于可接受范圍內(nèi)，保證了設(shè)備的使用壽命。但是處理器P_bdjiagong利用率就很不好了，其處于等待運(yùn)輸?shù)臅r間就占90.0%，而處理率僅為9.4%。四、思考題1.在你給定的運(yùn)送方案中，該系統(tǒng)需要配置幾輛小車可以滿足該系統(tǒng)的運(yùn)送需求？你是根據(jù)什么參數(shù)判斷是否滿足需求的？這時小車的工作效率如何

12、？答：在建立模型中，我認(rèn)為該系統(tǒng)需要配置至少2輛小車才可以滿足該系統(tǒng)的運(yùn)送需求偶，但是最好不要超過3輛，因?yàn)槟菢訒沟眯≤囬L時間處于閑置狀態(tài)，浪費(fèi)了資源，也加大了成本。根據(jù)模型中在使用2輛下車時小車的各項利用率情況。當(dāng)小車為2輛或3輛時，小車的工作效率處于可接受的范圍內(nèi)。且各項產(chǎn)品都能夠較及時的送往相應(yīng)的加工處理檢修等處。2.對比兩種以上運(yùn)送方案的效果，優(yōu)化整個系統(tǒng)和小車效率，試分析如何可以提高小車效率。答：為提高小車效率以及整個系統(tǒng)的效率，根據(jù)前面的分析，可以考慮如下兩種方案：（1）考慮到可以適當(dāng)減慢產(chǎn)品L_b、L_d的生產(chǎn)率，將L_b、L_d的到達(dá)頻率分別改為服從正態(tài)分布normal400

13、,40秒及服從均勻分布uniform400,30秒。查看其運(yùn)行8小時后的仿真結(jié)果，如圖3.4。圖3.4 該進(jìn)后系統(tǒng)仿真結(jié)果此時小車及加工處理器的利用情況如下：小車T1的最終狀態(tài)圖（調(diào)整產(chǎn)品生產(chǎn)率后）小車T2的最終狀態(tài)圖（調(diào)整產(chǎn)品生產(chǎn)率后）處理器P_bdjiagong的最終狀態(tài)圖（調(diào)整產(chǎn)品生產(chǎn)率后）從小車T1、T2的各項指標(biāo)以及整個系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果來看，我們易知此時模型明顯得到了很好的改善，因?yàn)樾≤嘥2已沒先前那樣忙碌，而且保證及時將產(chǎn)品送往目的地，產(chǎn)品L_b、L_d加工處已沒有堆積現(xiàn)象。再看加工處理器P_bdjiagong的利用情況，與先前相比，其等待時間明顯下降，處理率得到了較大的改善。處理器P

14、_bdjiagong前后情況分析如下表3.1所示。 表3.1 調(diào)整產(chǎn)品到達(dá)時間間隔前、后相關(guān)設(shè)備利用率對比表閑置時間比率處理時間比率等待收集齊材料以合成的時間比率處理器P_bdjiagong調(diào)整前0.6%9.4%90.0%調(diào)整后27.3%40.4%32.3%（2）考慮到系統(tǒng)最不佳的地方在于產(chǎn)品加工處堆積貨物過多，這主要是因?yàn)樾≤嚸Σ贿^來，導(dǎo)致加工處理好的貨物無法及時送往系統(tǒng)外，最終使得后來送往加工處的產(chǎn)品堆積。在成本效益可控的情況下，可以適當(dāng)考慮在原先2輛車的情況下再增加一輛車，用來專門將加工處得產(chǎn)品送往系統(tǒng)外。改進(jìn)模型后運(yùn)行結(jié)果如圖3.5所示。圖3.5 增加小車后模型運(yùn)行結(jié)果此時小車及加工處

15、理器的利用情況如下：小車T1的最終狀態(tài)圖（增加小車T3后）小車T2的最終狀態(tài)圖（增加小車T3后）小車T3的最終狀態(tài)圖（增加小車T3后）處理器P_bdjiagong的最終狀態(tài)圖（增加小車T3后）從小車及加工處理器的相關(guān)指標(biāo)以及系統(tǒng)仿真運(yùn)行結(jié)構(gòu)來看，模型與最先模型有所改善，但是還存在些問題：加工處理處得貨物堆積現(xiàn)象有所緩解，但是存在，另外原先維修處本沒有貨物堆積現(xiàn)象，而現(xiàn)在卻出現(xiàn)堆積現(xiàn)象。各小車?yán)们闆r在可接受的范圍內(nèi)。綜上所述：通過比較以上三種方案，我們很容易得知當(dāng)將L_b、L_d的到達(dá)頻率改進(jìn)后，模型明顯得到了很大的改善。不僅只用了兩輛小車，而且很好的利用了整個系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備，使得資源合理配置，小車的利用率也有所改善，有所提高。3.假設(shè)小車有兩種規(guī)格，一種載貨量為2，一種為4，并假設(shè)容量為4的小車價錢比容量為2的小車價錢高出0.5倍，根據(jù)你的系統(tǒng)方案設(shè)計和仿真，你認(rèn)為選擇那種容量的小車更適合這個系統(tǒng)？應(yīng)配置幾輛？答：根據(jù)之前系統(tǒng)方案設(shè)計和仿真情況，我們易知當(dāng)載貨量為1的時候系統(tǒng)完全可以順利進(jìn)行。當(dāng)假設(shè)不考慮費(fèi)用，還可使用其他規(guī)格的小車時，例如載貨量為2或4的，根據(jù)模型分析，當(dāng)由發(fā)生器產(chǎn)生產(chǎn)品時，我們可以考慮小車一次載貨量超過1貨物運(yùn)貨速率會更快，但是之后的處理、加工、維修處卻只能在當(dāng)運(yùn)走處理好的貨