仿真课设报告

1、 仿真课程设计报告题 目: 柔性生产线仿真案例 班 级: 物流 姓 名: 学 号: 指导教师: 2015年9月23日目 录一、课程设计目的3二、课程设计内容3三、设计步骤33.1案例分析33.1.1案例说明33.1.2建模步骤53.1.3主要技术设计53.2模型搭建63.2.1基础空间总体布局63.2.2Track设计63.2.3加工设备的设计73.2.4工件和AGV的属性设计93.2.5表的设计103.2.6工件生成器和消灭器的设计123.2.7Method和Variable的设计123.3仿真实现133.3.1工件加工流程及时间设计133.3.2任务队列设计133.3.3小车的运行规则设计

2、143.3.4其它控制方法17四、仿真分析204.1设备利用率204.2轨道利用率214.3加工总时间22五、模型优化225.1订单投产优化225.2小车优化235.3其它优化26六、课设总结29一、课程设计目的 本课程设计是与物流工程专业教学配套的实践环节之一，结合现代生产管理、设施布置与规划、离散系统建模与仿真等课程的具体教学知识点开展。在完成以上课堂教学的基础上，进行一次全面的实操性锻炼。设计采用企业的实际案例数据，要求完成生产线物流仿真建模和生产线物流优化方案设计两大方面的实际设计内容。通过本环节的设计锻炼，我们可以加深对本课程理论与方法的掌握，同时具备分析和解决生产运作系统问题的能力

3、，改变传统的理论教学与生产实际脱节的现象。二、课程设计内容 以某企业柔性制造系统（FMS）为对象，按该企业的生产实际资料为设计依据。对该柔性制造系统进行建模和仿真，通过模拟该制造系统的物流状况，寻找优化的物流方案进行产能平衡，并针对优化后的方案再次进行仿真，对比两个仿真结果在交货期要求，设备利用率等方面的不同，并制定该柔性制造系统生产作业计划。三、设计步骤3.1案例分析3.1.1案例说明1柔性制造系统状况：某企业柔性制造系统共有5台加工中心，定义加工中心名称分别为CNC_1、CNC_2、CNC_3、CNC_4、CNC_5。该制造系统内有一辆AGV小车，运行速度为1米/秒，可控制其实现不同的运送

4、策略。每台设备入口和出口前有容量为4的缓冲，工件在由设备完成加工前后必须经过入口缓冲和出口缓冲，每台设备由一工人负责工件的搬运和安装，AGV小车运送工件到达后由工人负责将工件搬至设备入口缓冲，待到设备空闲后再由该工人将工件装卡在设备上，设备加工完毕由工人将工件移出至出口缓冲，待AGV小车到来后再由工人将工件搬运至出口缓冲。工人由AGV搬运工件至缓冲时间和由缓冲搬运工件至AGV时间统一为固定时间10秒，工人在设备将工件装卡和卸出的时间统一为固定时间30秒。工件按一定顺序进入柔性制造系统，进入系统后由AGV小车负责将其搬运到第一道工序，在系统入口有工人负责将工件搬运至到达入口的AGV小车，搬运时间

5、固定为10秒，在加工完第一道工序后由AGV小车搬运至下道工序，执行同样的操作，在工件所有工序都加工完后AGV小车将工件搬运至柔性制造系统出口，出口由工人负责将工件由AGV小车搬走，时间统一为固定时间10秒。该柔性制造系统可能会根据需要再购买多辆AGV小车，所有小车均统一控制，执行同样的搬运策略柔性制造系统工件物流过程示意图如下：图 1柔性制造系统三维布局示意图如下：图 2该柔性制造系统布局示意图如下：图 33.1.2建模步骤l 收集建模所需资料；l 采用Em-plant对柔性制造系统进行仿真建模；l 仿真优化3.1.3主要技术设计 传感器、任务队列、冲突的化解3.2模型搭建3.2.1基础空间总

6、体布局总体布局如下：图 43.2.2Track设计Track长度设计如下：图 5 传感器设计如下：图 63.2.3加工设备的设计Buffer的设置：设备入口容量为4，处理时间为0：图 7图8另外，作为出口的Buffer的时间-处理时间这一栏里，加入30s的卸出时间。图93.2.4工件和AGV的属性设计工件设计：图 10其中，人为定义的step属性用于说明工件的加工流程。AGV设计：图 11图 82其中，curpos表示小车在Track上的当前位置，des表示小车的目的地。3.2.5表的设计1）工件流程及加工时间表的设计：Part1：图 13Part2：图 14Part3：图 15 每个表的第一

7、列为工件的加工步骤，由工件的step属性来控制；第二列为工件的加工流程设备号；第三列为工件在相应的加工设备上的加工时间。2）位置表：图 16位置表主要用来说明缓冲设备与小车在Track上的curpos（当前位置）的对应关系。3） 工件生成表的设计工件生成表用来控制Source产生工件的规则。本模型建立了两个工件生成表 Sourceproduct1和Sourceproduct2.Sourceproduct1表为按时间顺序组织生产，表格如下：图17Sourceproduct2表为按次序循环生产，表格如下：图183.2.6工件生成器和消灭器的设计Source的设置：图193.2.7Method和Va

8、riable的设计Variable的命名： 图20分别用来记录总工件数量和工件Part1、Part2、Part3的数量。3.3仿真实现3.3.1工件加工流程及时间设计Setparttime的设置：图 213.3.2任务队列设计图 223.3.3小车的运行规则设计小车当前位置变化程序：图 23触发传感器的运送车的控制流程：图 24小车上有工件的程序：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处的控制方法：Sourcecontrol的程序：图 252）加工工件统计方法statis：图 263）初始化方法init：

10、图 274)重置方法reset：图285） 死锁解决方法：在methodsensors方法中加一个waituntil语句，当设备入口缓冲小于其容量4时，小车将车上所载工件卸到设备入口缓冲，代码如下：图29四、仿真分析4.1设备利用率设备利用率设置：图 30图314.2轨道利用率表文件：图 32轨道利用率：图 334.3加工总时间总加工时间：图 34可看出设备加工利用率最高为80%，为加工中心CNC3；轨道利用率为25%，很低；加工总时间约为13小时，远远超过要求最短时间5小时。所以，此模型不符合生产要求，需要进一步优化。五、模型优化5.1订单投产优化若是小车数量依然为1，而只是将订单投产顺序改

11、成按时间顺序投产：得到的设备利用率、轨道利用率和加工总时间变化均不明显，也就是说投产结果并没有得到优化。若是改成循环投产之后，效率提升也没有出现很理想的情况，且提升的空间相当有限，这就说明需要在小车数量上下一番功夫。5.2小车优化1）两辆小车的情况下（同时将订单投产改为按次序循环投产）：设备利用率：图 35轨道利用率：图 36加工总时间：图 937可看到，此时已经满足了在五小时内生产完成的任务。2）3辆小车的情况下（同时将订单投产改为按次序循环投产）：设备利用率：图38 设备利用率轨道利用率：图39加工总时间：图40随着小车数量的增加，设备利用率加工总时间无明显变化，轨道利用率明显降低。5.3其它优化其它优化策略如下：增加系统入口缓冲、提高小车运行速度、提高设备出入口的缓冲容量、提高设备性能、优化工艺流程、优化出货策略、设置环形轨道等。1） 增加系统入口缓冲（2辆小车）设备利用率：图41设备利用率轨道利用率：图42轨道利用率加工总时间：图43可看出，设备利用率、轨道利用率和加工总时间几乎无改进。故对此案例模型，增加系统入口缓冲容量不是一个行之有效的改进方法。2） 提高设备出入口的缓冲容量，均设为8：设备利用率：图44 设备利用率轨道利用率：图45轨道利用率加工总时间：图46可看出，设备利用率、轨道利用率和加工总时间几乎无改进。故对此案例模型，增加设备出入口缓冲容