QUEST综合实验及操作指导(中文版)

1、实验六生产线仿真生产线设计和优化是工业工程专业学生研究的主要内容之一，通过仿真来发现生产流水线中存在的问题是一种比较有效的方法。本实验以quest 软件为工具（quest 是一款功能强大的三维离散事件仿真软件），用来实现生产流程、物流等活动的仿真，以期实现流程瓶颈优化、物流线路改善等目标。一、实验目的1了解离散事件的建模思想及方法；2初步掌握quest 软件的使用；3以工业工程专业实验室现存的流水线为基础，对该流水线进行仿真并进行改善。二、实验仪器quest 软件、电脑、 mini-factory 仿真生产线等。三、实验内容1全面了解实验室生产线的情况；2学习 quest 软件；3运用 que

2、st 软件对生产线进行仿真；4对仿真结果进行分析和评价。四、实验步骤1、选定一生产小系统，设定其各个设备主要参数，并确定该系统运行标准；2、用 quest软件建立该系统的初始仿真模型；3、运行初始模型并有选择性的对输出结果进行分析，与原先设定的系统运行标准进行比较；4、对模型进行修改，重复2、3 两个步骤，直到模型运行结果符合预定标准为止。五、实验组织及安排1分组：每组3 人；2分工：自行分工，按照要求完成对流水线的仿真。六、实验报告1实验仿真说明书；2根据运行结果，对模型进行分析和评价；3仿真结果演示和提交。七注意事项1、建模前必须做好充分准备。包括采集详实可靠的数据，确定模型运行合理与否的

3、评判标准等。2、建模时条理要清晰，特别是对复杂的系统进行仿真，更是一项巨大的工程。3、运行模型时，必需制定合理的运行方案。4、合理取舍运行数据进行运行分析。八、附录附录一quest 仿真软件及其应用简介（一） quest 简介quest 是美国delmia公司用于对生产工艺流程的准确性与生产效率进行仿真与分析的全三维数字工厂环境。它提供较为强有力的交互式仿真建模功能，并且提供了一些常用生产及物流设备的初始模型。运行 quest 软件，可以看到系统界面分为主菜单区、子菜单区、工作区和视景菜单区。主菜单及相应子菜单是仿真建模、运行及结果分析的基本功能性菜单，工作区是主要的结果显示区，视景菜单用于控

4、制显示效果。quest 主界面如附图6. 1 所示：quest 的仿真步骤是动态的，它基于一个3d 的建模环境。所有的模型都可以分成两部分：物理模型和逻辑模型。逻辑模型是quest 仿真的核心部分。它主要由两部分组成：要素（elements）和零件（ parts）。其中，要素主要由以下这些方面组成：1. 逻辑，是指掌握要素行为的规则和程序；2. 属性，是指要素相关的数据项；3.要素的物理外形，主要是3d 的 cad几何构成。而零件是指要素加工出来的实体。与要素相比，零件同样具有属性和3d 的 cad几何外观构成，但是它们没有任何逻辑定义。quest 中有些物流常用设备己有初始模型，例如下面介绍

5、的各要素：a. 创建和接收零件的要素：附图 6.1 quest主界面发生器（ sources）：用来生成零件和相关零件进入到仿真系统的要素；接受器（ sinks）：用来接收零件的要素。b. 储存零件的要素：缓冲器（ buffers）：储存零件的要素。c. 处理器要素：机器（ machines）：加工零件的要素d. 原料传递要素：传送带（ conveyor）：标准的或pnf（驱动或者无需驱动的）型的传送带都能运送零件。agv （automatic guided v ehicles）：该要素能够在特定的轨道上运行和搬运零件。劳动力（ labor）：搬运零件或做其他工作的人。e. 其他要素：决策点（

6、 decision points）：主要是指充当传送带感应器以及搬运要素的路线系统的要素。附件（ accessories ）：指某些没有逻辑属性，但具有三维cad 几何造型的要素。（二） quest 的基本应用quest 的基本应用主要介绍建模、运行和结果分析三部分内容。其中建模部分包括：基本物流设备模型的建立、agv 系统的建立和传送带conveyor 的建立。对于 quest 软件中己有初始模型的一些常用设备可通过参数设置建立模型。比如，设置零件发生器（ source）产生的零件（物料）种类、比例及产生规律等参数，自动导引车（agv ）转弯和直线行驶速度等参数，并定义路径、停位点，以及各台

7、agv小车工作、停车、送货的优先列表等。对于软件中无预先初始模型的设备，例如，穿梭车、立体仓库、堆垛机等设备，可先用cad 模块建立三维实体模型(几何模型 )，并定义属性参数，然后再按系统中各台设备的位置尺寸及相互关系建立模型。初学者在建模过程中可先用已有初始模型适当代替复杂设备模型进行简单模拟。1、基本设备模型的建立步骤（1）、选择对应的工作区零件 part 和基本元素element (包括 source、buffer、machine、sink 等)都在 model/build 菜单工作区中设置。如附图6. 2 所示。（2）、设置设备模型各项属性例如设置一个能产生三种零件a、b、c，产生比例

8、为1：1：2，产生时间间隔为5 秒的零件发生器的过程。见操作示例附图6.3、6.4、6.5。设置 source属性之前首先应创建零件。在本例中，创建三种零件分别为a、b、c。附图6. 3 的操作步骤为：选择create 键，在弹出的对话框中确定零件名称等，然后按display 键，再按attributes 键，在弹出的对话框中设置零件的颜色等属性。为了区别起见，将a、b、c设成不同的颜色。附图 6. 2 model/build 菜单的工作区附图 6. 3 零件属性设置步骤附图 6. 4、6. 5 表示的是source的基本设置过程。按 source键，在弹出的对话框中确定名称等各个基本属性，在

9、本例中用到的功能键有iat (inter arrival time )，设置零件到达时间间隔为恒量（constant） 5 秒；按 part fractions 键，设置零件a、b、c 的产生比例是1：1：2。设置完后在floor 上单击确定source 的位置，这样source 的简单设置就完成了。如果需要对其原先的设置做修改，只要同样选择source 键就可随时进行修改。其他元素的属性设置与source 的设置步骤基本相同（详见quest 用户使用手册第3章）。附图 6.4 source属性设置步骤1 附图 6.5 source属性设置步骤2 （3）、建立模型间的连接建立步骤为：选择逻辑连

10、接的层次。quest 提供两种层次的连接关系：class 和 element。class 是指建立在元素种类层次之上的连接，对两种元素种类建立这种连接之后，只要是属于这两种元素种类的任何元素都将服从建立的逻辑连接。element 是建立在单独元素之上的连接，对两种元素建立连接之后，对其他相同种类元素的逻辑关系没有影响；选择逻辑连接的输出和输入部分，即确定系统生产工艺流程的整个流向。以选择element 层次连接为例，在出现的选择对话框中（如附图6.6 所示）首先选择output element，按ok 键之后接着选择input element，这样就完成了两种元素之间的逻辑连接（也可以直接用鼠

11、标左键点击要选择的元素来完成）。整个系统的生产流程设置就是通过将所有元素连接起来完成的。附图 6.6元素连接的建立点击 show 可查看整个系统的工艺流向（如附图6.7 所示，白色线条代表的是所建立的连接是element 层次上的连接，如果是紫色的就是class 层次上的连接），点击disconnection 可以解除建立的连接。以上步骤建立的逻辑连接是运行中的一般连接，对于有些特殊流程功能必须通过scl 仿真控制语言编程实现（scl 语言详见quest 用户使用手册第5 章）。附图 6.7元素连接关系的查看（4）、模型的保存和读取在 model/build/model 中选择save 即可将

12、建立的模型保存到既定的目录下，或者选择file/save model 进行保存。在 model/build/model中选择read 即可读取保存在模型库中的任意模型，也可通过file/read model 进行读取。2、agv 系统的建立步骤（1）、 model/mhs/controller/agv下建立 agv 控制器，见附图6.8。（2）、 model/layout/create system/agv下建立 agv 系统属性，见附图6.9。附图 6.8 agv 系统建立步骤1（3）、 model/layout/layout下画出系统路线，并用工作区segment/connect建立路线的

13、连接关系，见附图6.10、 6.11。附图 6.10 agv 系统建立步骤31 附图 6.9 agv 系统建立步骤2附图 6.11 agv 系统建立步骤32 （4）、 model/layout/dec point 下建立路线上的决策点，并在model/mhs/dec point 下建立决策点间的关系，见附图6.12、6.13 附图 6.12 agv 系统建立步骤41 附图 6.13 agv 系统建立步骤42 （5）、在 model/mhs/mhs element下建立 agv 小车及其属性，见附图6.14。附图 6.14 agv 系统建立步骤5 3、传送带conveyor 的建立步骤（1）、

14、model/layout/create system/conv 下建立传送系统，见附图6.15；（2）、 model/layout/layout下画出传送带线路，同样用segment/connect 建立路线的连接关系，见附图6.16。附图 6.15 传送带系统建立步骤1附图 6.16 传送带系统建立步骤2 4、模型的运行（1）、在 run/simulate/simulation 下点击 run，在弹出的对话框中设置运行时间等信息，点击interval，在其对话框中设置系统的初始运行速率，见附图6.17。附图 6.17 模型运行条件设置举例（2）、运行时，可通过interval 左右两边的按键

15、改变运行速度。并能通过视景工作区的各按扭从各个距离各个角度观察系统运行中的各个部分，见附图6.18。附图 6.18 模型运行5、运行结果的输出仿真运行时系统可以对整个模型的事件进行跟踪，也可以选择某个要素进行跟踪。跟踪的过程可以同步显示或输出到文件夹保存，或同时显示并保存。因此每运行完一次就可输出仿真结果。对于单次和多次运行，其结果均可以多种不同的形式表示，如统计表、条形图、饼图等。在 model/charts/2d 、 run/single run output、run/multi run 和 run/graphs 等工作区下均有结果输出的图标制作。（1）、 model/charts/2d

16、工作区，见附图6.19。例如：如附图20 所示用饼图定性的表示传送带3（附图16所示模型中的传送带3）的利用率选择 util ，在弹出的对话框中选择conveyor3；设置图形基本性质，在图形背景窗口上确定图形位置；适当进行调整并保存。附图 6.19 model/charts/2d 工作区设置后图形显示如下，如附图6.21所示：（2）、 run/single run output工作区 , 如附图 6.22 所示操作步骤：点击 mode选择输出方式：display或者 file 附图 6.20 饼图设置示例附图 6.21 传送带 3 的饼图表示的利用率图选择 display模式时，点击mode

17、l 后直接显示模型中各种详细统计数据（见附录）。所示一模型运行统计表）；选择file模式时，点击后选择存储方式保存到文件夹中。可单独显示某个元素的统计数据，可点击相应的功能键；也可定制需要的输出报告。（3）、 run/multi run工作区，如附图6.23 所示此工作区主要包括报告输出和图形输出两部分，报告输出的用法与single run output工作区类似；图形输出的基本用法与model/charts/2d工作区相似。（4）、 run/graph run 工作区，如附图6.24 所示。此工作区主要是对已保存的图表进行操作，例如查看、修改、删除等。附图 6.23 run/multi ru

18、n 工作区附图 6.24 run/graph 工作区附图6.22 run/single run output工作区附录二 quest current run summary report model : gifts/sort.mdl model dir : c:/deneb/questlib/models/ user : miaomiao date : friday 5 november 2004 time : 8:13 pm length units : ft time units : hr simulation time : 0.27778 warmup time : 0.00000 st

19、atistics collection time : 0.27778 model summarytitle name value stat collection time - 0.278 min util element conveyor_4 20.406 max util element conveyor_1 100.000 max repairs - 0.000 max failure time - 0.000 max part created widget_2 18.000 max part consumed widget_1 16.000 max residence time widg

20、et_3 0.060 max part source source_1 50.000 total parts created - 50.000 total parts consumed - 42.000 part classesprocesseselement typessourcesinkbufferconveyorcnv_dec_ptsourcename state times created parts creation rate idle source_1 0.278 50 180.000 sinkname state times finished parts idle sink_1

21、0.278 42 buffername state times max. buffer length avg. buffer length avg. part residence time no. of entries max. wait time min. wait time zero wait entries final content idle buffer_1 0.278 1 0.000 0.000 50 0.000 0.000 50 0 conveyorname state times utilization ( % ) avg. load no. of entries avg. p

22、art residence time transport rate final content idle busy - processing busy - loaded travel busy - empty travel blocked - wait block conveyor_1 0.000 0.278 0.278 0.000 0.000 100.000 2.138 50 0.012 172.800 2 conveyor_2 0.217 0.061 0.061 0.217 0.000 21.975 0.220 14 0.004 50.400 0 conveyor_3 0.087 0.19

23、1 0.191 0.087 0.000 68.857 0.833 14 0.017 46.800 1 conveyor_4 0.221 0.057 0.057 0.221 0.000 20.406 0.204 13 0.004 46.800 0 conveyor_5 0.042 0.236 0.239 0.039 0.000 85.894 1.841 44 0.012 151.200 2 conveyor_6 0.074 0.204 0.204 0.074 0.002 73.311 1.326 16 0.023 57.600 0 conveyor_7 0.068 0.210 0.210 0.068 0.003 75.700 1.295 18 0.022 54.000 3 cnv_dec_ptpart classesname max. residence min. residence avg. residence created parts destroyed parts parts in system widget_1 0.043 0.037 0.03