8_面向生產(chǎn)系統(tǒng)的仿真軟件

1、8 面向生面向生產(chǎn)產(chǎn)系系統(tǒng)統(tǒng)的仿的仿真軟真軟件件本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容8.1 概述概述8.1.1 仿真語(yǔ)言與仿真軟件的發(fā)展仿真語(yǔ)言與仿真軟件的發(fā)展8.1.2 常用生產(chǎn)系統(tǒng)仿真軟件介紹常用生產(chǎn)系統(tǒng)仿真軟件介紹8.2 Arena的工作環(huán)境的工作環(huán)境8.2.1 Arena的系統(tǒng)要求的系統(tǒng)要求8.2.2 Arena用戶界面用戶界面8.2.3 Arena中的模塊中的模塊8.3 Arena基本建模分析基本建模分析8.3.1 流程圖模塊流程圖模塊8.3.2 數(shù)據(jù)模塊數(shù)據(jù)模塊8.3.3 動(dòng)畫效果與圖形繪制動(dòng)畫效果與圖形繪制8.3.4 設(shè)置仿真運(yùn)行條件設(shè)置仿真運(yùn)行條件8.3.5 仿真運(yùn)行與仿真報(bào)告輸出仿真運(yùn)行

2、與仿真報(bào)告輸出8.4 Arena輸入輸入/輸出分析輸出分析8.4.1 輸入分析器（輸入分析器（Input Analyzer）8.4.2 輸出分析器（輸出分析器（Output Analyzer）8.5 Arena在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用8.5.1 仿真問(wèn)題描述仿真問(wèn)題描述8.5.2 仿真模型構(gòu)建仿真模型構(gòu)建8.5.3 仿真運(yùn)行結(jié)果仿真運(yùn)行結(jié)果8.5.4 對(duì)生產(chǎn)能力的仿真分析對(duì)生產(chǎn)能力的仿真分析8.1 概述概述8.1.1 仿真語(yǔ)言與仿真軟件的發(fā)展仿真語(yǔ)言與仿真軟件的發(fā)展系統(tǒng)仿真語(yǔ)言與仿真軟件的發(fā)展，可以概括為如下的系統(tǒng)仿真語(yǔ)言與仿真軟件的發(fā)展，可以概括為如下的6個(gè)階個(gè)階段：段：

3、 （1） 1955年年1960年（年（探索探索階段）階段） （2） 1961年年1965年（仿真語(yǔ)言年（仿真語(yǔ)言出現(xiàn)出現(xiàn)階段）階段） （3） 1966年年1970年（仿真語(yǔ)言年（仿真語(yǔ)言形成形成階段）階段） （4） 1971年年1978年（仿真語(yǔ)言年（仿真語(yǔ)言發(fā)展發(fā)展階段）階段） （5） 1979年年1986年（仿真語(yǔ)言年（仿真語(yǔ)言鞏固鞏固和和改進(jìn)改進(jìn)階段）階段） （6） 1987年年現(xiàn)在現(xiàn)在 （仿真（仿真集成環(huán)境集成環(huán)境階段）階段）綜合來(lái)說(shuō)，可以將應(yīng)用于仿真模型開(kāi)發(fā)的軟件概括為三大綜合來(lái)說(shuō)，可以將應(yīng)用于仿真模型開(kāi)發(fā)的軟件概括為三大類型：第一類是類型：第一類是通用通用編程語(yǔ)言，如編程語(yǔ)言，如C

4、、C+和和Java等。第二等。第二類是類是仿真編程仿真編程語(yǔ)言，如語(yǔ)言，如GPSS/H、SIMAN V和和SLAM II等。等。第三類是第三類是仿真環(huán)境仿真環(huán)境。8.1.2 常用生產(chǎn)系統(tǒng)仿真軟件介紹常用生產(chǎn)系統(tǒng)仿真軟件介紹目前，市場(chǎng)上已有大量面向生產(chǎn)系統(tǒng)的商業(yè)化仿真軟件。目前，市場(chǎng)上已有大量面向生產(chǎn)系統(tǒng)的商業(yè)化仿真軟件。其中應(yīng)用較為廣泛的主要有其中應(yīng)用較為廣泛的主要有：美國(guó)美國(guó)Systems Modeling公司開(kāi)發(fā)的公司開(kāi)發(fā)的Arena英國(guó)英國(guó)Lanner公司開(kāi)發(fā)的公司開(kāi)發(fā)的Witness美國(guó)美國(guó)Flexsim Software Products公司開(kāi)發(fā)的公司開(kāi)發(fā)的Flexsim美國(guó)美國(guó)Br

5、ooks Automation公司開(kāi)發(fā)的公司開(kāi)發(fā)的AutoMod美國(guó)美國(guó)ImagineThat公司開(kāi)發(fā)的公司開(kāi)發(fā)的Extend美國(guó)美國(guó)ProModel公司開(kāi)發(fā)的公司開(kāi)發(fā)的ProModel以色列以色列Tecnomatix 公司開(kāi)發(fā)的公司開(kāi)發(fā)的eM-Plant8.1 概述概述（1）ArenaArena是由美國(guó)是由美國(guó)Systems Modeling公司于公司于1993年開(kāi)始基于年開(kāi)始基于仿真語(yǔ)言仿真語(yǔ)言SIMAN及可視化環(huán)境及可視化環(huán)境CINEMA研制開(kāi)發(fā)并推出的一研制開(kāi)發(fā)并推出的一款可視化、交互集成式的商業(yè)化仿真軟件，目前屬于美國(guó)款可視化、交互集成式的商業(yè)化仿真軟件，目前屬于美國(guó)Rockwell

6、 Software公司的產(chǎn)品。公司的產(chǎn)品。Arena在仿真領(lǐng)域具有較高的聲譽(yù)。其應(yīng)用范圍十分廣泛，在仿真領(lǐng)域具有較高的聲譽(yù)。其應(yīng)用范圍十分廣泛，覆蓋了包括覆蓋了包括生產(chǎn)制造過(guò)程生產(chǎn)制造過(guò)程、物流系統(tǒng)及服務(wù)系統(tǒng)物流系統(tǒng)及服務(wù)系統(tǒng)等在內(nèi)的幾乎等在內(nèi)的幾乎所有領(lǐng)域。所有領(lǐng)域。 Arena軟件的主要特點(diǎn)：軟件的主要特點(diǎn)：可視化可視化柔性柔性建模。建模。 輸入輸入/輸出分析器輸出分析器技術(shù)。技術(shù)。定制定制與與集成集成。8.1 概述概述8.1 概述概述（2）WitnessWitness是由英國(guó)是由英國(guó)Lanner公司開(kāi)發(fā)的一款功能強(qiáng)大的仿真軟公司開(kāi)發(fā)的一款功能強(qiáng)大的仿真軟件系統(tǒng)，它既可以應(yīng)用于件系統(tǒng)，它既

7、可以應(yīng)用于離散事件系統(tǒng)離散事件系統(tǒng)仿真，同時(shí)又可以應(yīng)用仿真，同時(shí)又可以應(yīng)用于于連續(xù)流體連續(xù)流體（如液壓、化工、水力等）（如液壓、化工、水力等）系統(tǒng)系統(tǒng)的仿真，應(yīng)用領(lǐng)域的仿真，應(yīng)用領(lǐng)域包括了汽車工業(yè)、食品、化學(xué)工業(yè)、造紙、電子、銀行、財(cái)務(wù)、包括了汽車工業(yè)、食品、化學(xué)工業(yè)、造紙、電子、銀行、財(cái)務(wù)、航空、運(yùn)輸業(yè)及政府部門等。航空、運(yùn)輸業(yè)及政府部門等。Witness軟件的主要特點(diǎn)包括：軟件的主要特點(diǎn)包括：采用面向?qū)ο蟮慕换ナ浇C(jī)制。采用面向?qū)ο蟮慕换ナ浇C(jī)制。直觀、可視化的仿真顯示和仿真結(jié)果輸出。直觀、可視化的仿真顯示和仿真結(jié)果輸出。靈活的輸入靈活的輸入/輸出方式。輸出方式。建模功能強(qiáng)大，執(zhí)行策略

8、靈活。建模功能強(qiáng)大，執(zhí)行策略靈活。8.1 概述概述（3）FlexsimFlexsim是由美國(guó)是由美國(guó)Flexsim Software Products公司推出的一公司推出的一款主要應(yīng)用于對(duì)生產(chǎn)制造、物料處理、物流、交通、管理等款主要應(yīng)用于對(duì)生產(chǎn)制造、物料處理、物流、交通、管理等離離散事件系統(tǒng)散事件系統(tǒng)進(jìn)行仿真的軟件產(chǎn)品。該軟件提供了輸入數(shù)據(jù)擬合進(jìn)行仿真的軟件產(chǎn)品。該軟件提供了輸入數(shù)據(jù)擬合與建模、圖形化的模型構(gòu)建、虛擬現(xiàn)實(shí)顯示、仿真結(jié)果優(yōu)化、與建模、圖形化的模型構(gòu)建、虛擬現(xiàn)實(shí)顯示、仿真結(jié)果優(yōu)化、生成生成3D動(dòng)畫影像文件動(dòng)畫影像文件等多種功能，并提供了與其等多種功能，并提供了與其他他工具軟件工具軟

9、件的接口。的接口。Flexsim軟件采用面向?qū)ο缶幊毯蛙浖捎妹嫦驅(qū)ο缶幊毯蚈pen GL技術(shù)，具有如下技術(shù)，具有如下幾個(gè)突出的特點(diǎn)：幾個(gè)突出的特點(diǎn)：使用對(duì)象來(lái)構(gòu)建真實(shí)世界的仿真模型。使用對(duì)象來(lái)構(gòu)建真實(shí)世界的仿真模型。突出的突出的3D圖形顯示功能。圖形顯示功能。開(kāi)放性好、擴(kuò)展性強(qiáng)。開(kāi)放性好、擴(kuò)展性強(qiáng)。8.1 概述概述（4）AutoModAutoMod是由美國(guó)是由美國(guó)Brooks Automation公司推出的一款主公司推出的一款主要應(yīng)用于要應(yīng)用于離散事件系統(tǒng)離散事件系統(tǒng)3D仿真仿真的比較成熟的軟件之一，它由的比較成熟的軟件之一，它由仿真包仿真包AutoMod、用于實(shí)驗(yàn)和分析的、用于實(shí)驗(yàn)和分析的

10、AutoStat模塊、用于制模塊、用于制作內(nèi)置作內(nèi)置3D動(dòng)畫的動(dòng)畫的AutoView模塊以及一些輔助模塊組成。模塊以及一些輔助模塊組成。AutoMod適用于適用于大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)的計(jì)劃、決策及其控制實(shí)驗(yàn)，的計(jì)劃、決策及其控制實(shí)驗(yàn)，主要面向各類制造和物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的建模與仿真，并可借助于主要面向各類制造和物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的建模與仿真，并可借助于其其Tanks和和Pipes等模塊，提供對(duì)液體和散裝材料流等連續(xù)系等模塊，提供對(duì)液體和散裝材料流等連續(xù)系統(tǒng)建模與仿真的支持。統(tǒng)建模與仿真的支持。AutoMod軟件的主要特點(diǎn)包括：軟件的主要特點(diǎn)包括：采用內(nèi)置的模板技術(shù)采用內(nèi)置的模板技術(shù)；具有強(qiáng)大的統(tǒng)計(jì)

11、分析工具具有強(qiáng)大的統(tǒng)計(jì)分析工具；提供了提供了靈活的動(dòng)態(tài)場(chǎng)景顯示方式。靈活的動(dòng)態(tài)場(chǎng)景顯示方式。8.1 概述概述（5）其他仿真軟件）其他仿真軟件ExtendProModeleM-Plant除上述產(chǎn)品之外，在生產(chǎn)系統(tǒng)中常用的其它仿真軟件還有除上述產(chǎn)品之外，在生產(chǎn)系統(tǒng)中常用的其它仿真軟件還有Simul8、Quest以及以及Matlab/Simulink等。在實(shí)際的應(yīng)用中，等。在實(shí)際的應(yīng)用中，需要結(jié)合建模與仿真分析的需要結(jié)合建模與仿真分析的目的目的、仿真運(yùn)行的、仿真運(yùn)行的環(huán)境要求環(huán)境要求、供應(yīng)商支持供應(yīng)商支持和和產(chǎn)品文檔產(chǎn)品文檔等具體情況，并考慮各類仿真軟件等具體情況，并考慮各類仿真軟件的自身特點(diǎn)與功能

12、，來(lái)進(jìn)行合適的選擇。的自身特點(diǎn)與功能，來(lái)進(jìn)行合適的選擇。8.1 概述概述8.2 Arena的工作環(huán)境的工作環(huán)境8.2.1 Arena的系統(tǒng)要求的系統(tǒng)要求運(yùn)行運(yùn)行Arena 7.0版本所需要的最低系統(tǒng)要求如下：版本所需要的最低系統(tǒng)要求如下：Microsoft Windows 95（OSR-2）、）、Windows 98、Windows ME、Windows NT 4.0（Service Pack 5或更新的版或更新的版本）、本）、Windows 2000或或Windows XP操作系統(tǒng)；操作系統(tǒng)；帶有帶有Service Pack 2的的Microsoft Internet Explorer 4.

13、01或更或更高的版本；高的版本；用于閱讀文件的用于閱讀文件的Adobe Acrobat Reader 5.0或者更新的版本；或者更新的版本；不少于不少于75MB 250MB的可用磁盤空間；的可用磁盤空間；64MB RAM或者更高；或者更高；300MHz或以上的微處理器；或以上的微處理器；分辨率至少為分辨率至少為1024768的顯示器屏幕配置。的顯示器屏幕配置。8.2.2 Arena的的用戶界面用戶界面Arena是一種典型的是一種典型的Windows操作系統(tǒng)應(yīng)用軟件。其標(biāo)準(zhǔn)化的界操作系統(tǒng)應(yīng)用軟件。其標(biāo)準(zhǔn)化的界面風(fēng)格、一般特征和操作等都與面風(fēng)格、一般特征和操作等都與Windows操作系統(tǒng)相一致，因

14、操作系統(tǒng)相一致，因此非常便于為此非常便于為使用使用者所熟悉。者所熟悉。在完成在完成Arena7.0的安裝后（的安裝后（這里這里我們使用我們使用Arena7.0教學(xué)版），教學(xué)版），單單擊擊“開(kāi)始開(kāi)始”菜單中的菜單中的“Rockwell Software” “Arena7.0” “Arena7.01”項(xiàng)目（圖項(xiàng)目（圖8-2）或雙擊桌面上的）或雙擊桌面上的Arena7.01快捷快捷方式方式 ，即可啟動(dòng)進(jìn)入，即可啟動(dòng)進(jìn)入Arena軟件的用戶界面，如圖軟件的用戶界面，如圖8-3所示。所示。8.2 Arena的工作環(huán)境的工作環(huán)境工具欄工具欄模型窗模型窗口中的口中的流程圖流程圖視圖視圖模型窗口模型窗口中的電

15、子中的電子數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)表格表格視圖視圖狀態(tài)欄狀態(tài)欄項(xiàng)目欄項(xiàng)目欄8.2 Arena的工作環(huán)境的工作環(huán)境8.2.3 Arena中的模塊中的模塊在在Arena中，用來(lái)構(gòu)建仿真模型的基本單元稱之為中，用來(lái)構(gòu)建仿真模型的基本單元稱之為模塊模塊（Module） 。它們存放在項(xiàng)目欄的各種面板中，用于定義仿真的。它們存放在項(xiàng)目欄的各種面板中，用于定義仿真的流程和數(shù)據(jù)。模塊又可分為流程和數(shù)據(jù)。模塊又可分為流程圖模塊流程圖模塊（Flowchart Module）和和數(shù)據(jù)模塊數(shù)據(jù)模塊（Data Module）兩大類。）兩大類。流程圖模塊用于描述仿真模型的動(dòng)態(tài)過(guò)程。如在基本操作面板中流程圖模塊用于描述仿真模型的動(dòng)態(tài)過(guò)程。

16、如在基本操作面板中，可用的流程圖模塊主要有，可用的流程圖模塊主要有創(chuàng)建創(chuàng)建（Create）、）、清除清除（Dispose）、操作操作（Process）、決策（）、決策（Decide）、賦值（）、賦值（Assign）、批）、批量（量（Batch）、）、分離分離（Separate）和）和記錄記錄（Record）等。）等。數(shù)據(jù)模塊定義了各種操作元素（如實(shí)體、資源和隊(duì)列等）的屬性數(shù)據(jù)模塊定義了各種操作元素（如實(shí)體、資源和隊(duì)列等）的屬性。如在基本操作面板里，包含的數(shù)據(jù)模塊有。如在基本操作面板里，包含的數(shù)據(jù)模塊有實(shí)體實(shí)體（Entity）、）、隊(duì)隊(duì)列列（Queue）、）、資源資源（Resource）、）、變

17、量變量（Variable）、）、調(diào)度調(diào)度（Schedule）和）和集合集合（Set）等。）等。8.2 Arena的工作環(huán)境的工作環(huán)境8.3 Arena基本建模分析基本建模分析8.3.1 流程圖模塊流程圖模塊（1）Create模塊模塊Create模塊是一個(gè)仿真模型的起始點(diǎn)，用于模塊是一個(gè)仿真模型的起始點(diǎn)，用于產(chǎn)生到達(dá)系統(tǒng)的產(chǎn)生到達(dá)系統(tǒng)的實(shí)體實(shí)體（這里代表零件毛坯）。（這里代表零件毛坯）。8.3 Arena基本建模分析基本建模分析（2）Process模塊模塊Process模塊代表機(jī)器，包括資源、隊(duì)列和實(shí)體延時(shí)（本例模塊代表機(jī)器，包括資源、隊(duì)列和實(shí)體延時(shí)（本例中指零件的加工處理）。中指零件的加工處理

18、）。8.3 Arena基本建模分析基本建模分析（3）Dispose模塊模塊Dispose模塊代表著實(shí)體從仿真模型中模塊代表著實(shí)體從仿真模型中離開(kāi)離開(kāi)。8.3 Arena基本建模分析基本建模分析（4）Connecting模塊模塊為了使零件從一個(gè)流程圖模塊流向另一個(gè)流程圖模塊，必為了使零件從一個(gè)流程圖模塊流向另一個(gè)流程圖模塊，必須采用連接線將它們按特定的須采用連接線將它們按特定的邏輯順序邏輯順序連接起來(lái)，以建立連接起來(lái)，以建立起所有零件流經(jīng)的序列。單擊工具欄上的連接（起所有零件流經(jīng)的序列。單擊工具欄上的連接（Connect）按鈕（）按鈕（ ）或選擇菜單）或選擇菜單Object Connect，鼠標(biāo)

19、指針，鼠標(biāo)指針將變?yōu)槭志€，單擊源模塊的出口點(diǎn)（將變?yōu)槭志€，單擊源模塊的出口點(diǎn)（Exit Point）（）（ ）和目標(biāo)模塊的入口點(diǎn)（和目標(biāo)模塊的入口點(diǎn)（Entry Point）（）（ ），即可進(jìn)行連），即可進(jìn)行連接。接。但需要說(shuō)明的是，在默認(rèn)設(shè)置下，這些動(dòng)畫傳輸并不占用但需要說(shuō)明的是，在默認(rèn)設(shè)置下，這些動(dòng)畫傳輸并不占用任何時(shí)間，即傳輸?shù)臅r(shí)間默認(rèn)為任何時(shí)間，即傳輸?shù)臅r(shí)間默認(rèn)為0（瞬時(shí)傳輸）。（瞬時(shí)傳輸）。8.3 Arena基本建模分析基本建模分析8.3.2 數(shù)據(jù)模塊數(shù)據(jù)模塊（1）Entity模塊模塊在上述在上述Create模塊中已經(jīng)定義了一個(gè)實(shí)體類型為模塊中已經(jīng)定義了一個(gè)實(shí)體類型為Part。此

20、時(shí)。此時(shí)，在項(xiàng)目欄單擊數(shù)據(jù)模塊，在項(xiàng)目欄單擊數(shù)據(jù)模塊Entity，就可以在電子數(shù)據(jù)表格視圖，就可以在電子數(shù)據(jù)表格視圖中看到中看到“Entity”列表中已經(jīng)有了列表中已經(jīng)有了“Part”實(shí)體類型，如圖實(shí)體類型，如圖8-12所示。所示。8.3 Arena基本建模分析基本建模分析（2）Resource模塊模塊在上述在上述Process模塊中定義了資源（本例中為鉆床設(shè)備）后模塊中定義了資源（本例中為鉆床設(shè)備）后，單擊項(xiàng)目欄中的，單擊項(xiàng)目欄中的Resource模塊就可以查看模塊就可以查看“資源資源”數(shù)據(jù)表數(shù)據(jù)表格，如圖格，如圖8-13所示。所示。在該數(shù)據(jù)表格中可對(duì)資源進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，如對(duì)資源容量（在該數(shù)

21、據(jù)表格中可對(duì)資源進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，如對(duì)資源容量（Capacity）和資源故障（）和資源故障（Failures）等進(jìn)行定義。）等進(jìn)行定義。8.3 Arena基本建模分析基本建模分析（3）Queue模塊模塊如果實(shí)體如果實(shí)體Part進(jìn)入進(jìn)入Process模塊而鉆床設(shè)備（模塊而鉆床設(shè)備（Drill Press）處于忙）處于忙碌狀態(tài)，則該實(shí)體就必須進(jìn)入隊(duì)列等待。設(shè)置好碌狀態(tài)，則該實(shí)體就必須進(jìn)入隊(duì)列等待。設(shè)置好Process模塊后，模塊后，在項(xiàng)目欄中點(diǎn)擊在項(xiàng)目欄中點(diǎn)擊Queue數(shù)據(jù)模塊，數(shù)據(jù)模塊，“隊(duì)列隊(duì)列”數(shù)據(jù)表格就會(huì)出現(xiàn)在電數(shù)據(jù)表格就會(huì)出現(xiàn)在電子數(shù)據(jù)表格視圖中，如圖子數(shù)據(jù)表格視圖中，如圖8-14所示。所

22、示。在該數(shù)據(jù)表格中可以定義隊(duì)列的各種屬性，如本例中我們定義規(guī)在該數(shù)據(jù)表格中可以定義隊(duì)列的各種屬性，如本例中我們定義規(guī)則的類型（則的類型（Type）為）為先進(jìn)先出先進(jìn)先出規(guī)則。規(guī)則。8.3 Arena基本建模分析基本建模分析8.3.3 動(dòng)畫效果與圖形繪制動(dòng)畫效果與圖形繪制 （1）制作資源與隊(duì)列動(dòng)畫）制作資源與隊(duì)列動(dòng)畫在流程圖視圖中，位于在流程圖視圖中，位于Process模塊上方的符號(hào)模塊上方的符號(hào) 即即是顯示隊(duì)列動(dòng)畫的地方。當(dāng)在是顯示隊(duì)列動(dòng)畫的地方。當(dāng)在Process模塊中指定某類實(shí)體模塊中指定某類實(shí)體需要需要“占用占用”（Seize）資源時(shí)，在該模塊的上方就會(huì)出現(xiàn)）資源時(shí)，在該模塊的上方就會(huì)出

23、現(xiàn)這個(gè)圖形。這個(gè)圖形。在在Process模塊的右上方有一個(gè)符號(hào)模塊的右上方有一個(gè)符號(hào) ，就是資源動(dòng)畫。，就是資源動(dòng)畫。在仿真運(yùn)行的過(guò)程中，該動(dòng)畫圖像將根據(jù)鉆床設(shè)備處于在仿真運(yùn)行的過(guò)程中，該動(dòng)畫圖像將根據(jù)鉆床設(shè)備處于“空閑空閑”還是還是“忙碌忙碌”的狀態(tài)的不同而改變。的狀態(tài)的不同而改變。8.3 Arena基本建模分析基本建模分析資源動(dòng)畫是通過(guò)動(dòng)畫（資源動(dòng)畫是通過(guò)動(dòng)畫（Animate）工具欄中的資源（）工具欄中的資源（Resource）按鈕（）按鈕（ ）添加到仿真模型中來(lái)的。單擊）添加到仿真模型中來(lái)的。單擊“Resource”按鈕按鈕，就會(huì)彈出資源圖形設(shè)置（，就會(huì)彈出資源圖形設(shè)置（Resource

24、 Picture Placement）對(duì)）對(duì)話框，我們可以從圖形庫(kù)（擴(kuò)展名為話框，我們可以從圖形庫(kù)（擴(kuò)展名為.plb的文件，通常位于的文件，通常位于Arena7.0文件夾內(nèi)）中根據(jù)資源的狀態(tài)選出合適的圖形來(lái)表示資文件夾內(nèi)）中根據(jù)資源的狀態(tài)選出合適的圖形來(lái)表示資源的不同動(dòng)畫，如圖源的不同動(dòng)畫，如圖8-15所示。所示。8.3 Arena基本建模分析基本建模分析（2）動(dòng)態(tài)散點(diǎn)圖）動(dòng)態(tài)散點(diǎn)圖本例中的兩個(gè)散點(diǎn)圖是通過(guò)動(dòng)畫（本例中的兩個(gè)散點(diǎn)圖是通過(guò)動(dòng)畫（Animate）工具欄中的散點(diǎn)圖（）工具欄中的散點(diǎn)圖（Plot）按鈕（按鈕（ ）創(chuàng)建的。它們將在仿真運(yùn)行的過(guò)程中被自動(dòng)繪制出來(lái)，并且在）創(chuàng)建的。它們將在仿

25、真運(yùn)行的過(guò)程中被自動(dòng)繪制出來(lái)，并且在仿真結(jié)束圖像會(huì)消失。仿真結(jié)束圖像會(huì)消失。單擊散點(diǎn)圖（單擊散點(diǎn)圖（Plot）按鈕（）按鈕（ ），打開(kāi)散點(diǎn)圖的對(duì)話框，如圖），打開(kāi)散點(diǎn)圖的對(duì)話框，如圖8-16所示所示。8.3 Arena基本建模分析基本建模分析8.3.4 設(shè)置仿真運(yùn)行條件設(shè)置仿真運(yùn)行條件通過(guò)菜單通過(guò)菜單Run Setup，可打開(kāi)，可打開(kāi)“Run Setup”對(duì)話框，設(shè)對(duì)話框，設(shè)置仿真運(yùn)行的周期和重復(fù)仿真運(yùn)行次數(shù)。置仿真運(yùn)行的周期和重復(fù)仿真運(yùn)行次數(shù)。8.3 Arena基本建模分析基本建模分析在該選項(xiàng)卡中，用戶可以定義項(xiàng)目標(biāo)題、分析員姓名、項(xiàng)在該選項(xiàng)卡中，用戶可以定義項(xiàng)目標(biāo)題、分析員姓名、項(xiàng)目描述和

26、選擇通過(guò)仿真運(yùn)行要求輸出的各種性能參數(shù)。目描述和選擇通過(guò)仿真運(yùn)行要求輸出的各種性能參數(shù)。該對(duì)話框的該對(duì)話框的“Replication Parameters”選項(xiàng)卡，用于控選項(xiàng)卡，用于控制仿真的運(yùn)行。制仿真的運(yùn)行。8.3 Arena基本建模分析基本建模分析8.3.5 仿真運(yùn)行與仿真報(bào)告輸出仿真運(yùn)行與仿真報(bào)告輸出通過(guò)菜單通過(guò)菜單Run Go，或單擊標(biāo)準(zhǔn)（，或單擊標(biāo)準(zhǔn)（Standard）工具欄中的）工具欄中的運(yùn)行（運(yùn)行（Go）按鈕（）按鈕（ ）可以開(kāi)始仿真模型的運(yùn)行。在第一）可以開(kāi)始仿真模型的運(yùn)行。在第一次運(yùn)行仿真模型時(shí)，次運(yùn)行仿真模型時(shí)，Arena會(huì)自動(dòng)對(duì)仿真模型進(jìn)行錯(cuò)誤檢查會(huì)自動(dòng)對(duì)仿真模型進(jìn)行錯(cuò)

27、誤檢查（也可以通過(guò)菜單（也可以通過(guò)菜單Run Check Model或單擊或單擊Run Interaction工具欄中的工具欄中的( )按鈕或按按鈕或按F4鍵來(lái)檢查仿真模型鍵來(lái)檢查仿真模型錯(cuò)誤）。如果存在錯(cuò)誤，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警告，并給出一些查錯(cuò)誤）。如果存在錯(cuò)誤，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警告，并給出一些查找和糾正錯(cuò)誤的幫助信息。檢查無(wú)誤后，再次開(kāi)始運(yùn)行，找和糾正錯(cuò)誤的幫助信息。檢查無(wú)誤后，再次開(kāi)始運(yùn)行，即可觀察到仿真模型運(yùn)行的動(dòng)態(tài)過(guò)程，如圖即可觀察到仿真模型運(yùn)行的動(dòng)態(tài)過(guò)程，如圖8-19所示。所示。8.3 Arena基本建模分析基本建模分析8.3 Arena基本建模分析基本建模分析在仿真運(yùn)行結(jié)束后，會(huì)彈出對(duì)話框詢

28、問(wèn)是否查看結(jié)果報(bào)告在仿真運(yùn)行結(jié)束后，會(huì)彈出對(duì)話框詢問(wèn)是否查看結(jié)果報(bào)告，如圖，如圖8-20所示。所示。8.3 Arena基本建模分析基本建模分析通過(guò)單擊目錄樹(shù)中的通過(guò)單擊目錄樹(shù)中的“+”和和“-”，可以查看一些具體的報(bào)告。例如，可以查看一些具體的報(bào)告。例如，若要查看仿真運(yùn)行中隊(duì)列的變化情況，可通過(guò)在目錄樹(shù)中單擊一系列的若要查看仿真運(yùn)行中隊(duì)列的變化情況，可通過(guò)在目錄樹(shù)中單擊一系列的“+”進(jìn)入到報(bào)告的進(jìn)入到報(bào)告的“隊(duì)列隊(duì)列”（Queue）部分（）部分（Simple Processing Queue Time Waiting Time Drilling Center.Queue），得到），得到鉆床設(shè)備

29、的等待時(shí)間信息，如圖鉆床設(shè)備的等待時(shí)間信息，如圖8-21所示。所示。8.3 Arena基本建模分析基本建模分析8.4 Arena輸入輸入/輸出分析輸出分析8.4.1 輸入分析器（輸入分析器（Input Analyzer）我們?cè)诘谖逭轮幸呀?jīng)介紹了仿真輸入數(shù)據(jù)采集和分析的基本內(nèi)容。顯然，對(duì)于輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，需要相當(dāng)多地依賴于數(shù)理統(tǒng)計(jì)的知識(shí)，而且也是一個(gè)比較費(fèi)時(shí)的過(guò)程。在Arena軟件中，利用其內(nèi)置的輸入數(shù)據(jù)分析功能模塊輸入分析器（Input Analyzer），可以較為方便地完成這一繁瑣的工作。使用Arena輸入分析器對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合的一般步驟如下： 創(chuàng)建一個(gè)包含原始數(shù)據(jù)的文本文件。 將該文本

30、文件載入到輸入分析器，對(duì)這些數(shù)據(jù)擬合出一個(gè)或者多個(gè)分布。 從中選取一個(gè)最為適用的分布。 將輸入分析器生成的表達(dá)式復(fù)制到Arena模型中的某一區(qū)域，以應(yīng)用于之后的Arena仿真與建模分析中。例如，對(duì)前面例5-2中表5-3的219個(gè)零件到達(dá)間隔時(shí)間數(shù)據(jù)，我們利用Arena輸入分析器進(jìn)行擬合操作如下：首先，將表5-3中的原始數(shù)據(jù)以純文本的格式保存到文本文件中，并命名為“PartBPrp.dst”（Arena輸入分析器默認(rèn)的文件擴(kuò)展名為.dst），如圖8-22所示。圖8-22 零件到達(dá)間隔時(shí)間數(shù)據(jù)的dst文本文件8.4 Arena輸入輸入/輸出分析輸出分析然后，運(yùn)行輸入分析器。通過(guò)菜單File New

31、或單擊工具欄中的新建（New）按鈕（ ），新建一個(gè)數(shù)據(jù)擬合窗口。通過(guò)菜單File Data File Use Existing或單擊工具欄中的使用現(xiàn)有數(shù)據(jù)文件（Use Existing Data File）按鈕（ ），將該數(shù)據(jù)文件加載到數(shù)據(jù)擬合窗口中。此時(shí)，Arena輸入分析器就會(huì)自動(dòng)地顯示出這些數(shù)據(jù)的直方圖，并在窗口的下方給出這些數(shù)據(jù)的匯總信息，如圖8-23所示。圖8-23 Arena輸入仿真器中的數(shù)據(jù)直方圖及其匯總信息8.4 Arena輸入輸入/輸出分析輸出分析通過(guò)輸入分析器中相應(yīng)的菜單選項(xiàng)，可將數(shù)據(jù)擬合成某個(gè)概率分布（按給定的分布來(lái)估計(jì)相應(yīng)的參數(shù)）。例如，我們通過(guò)菜單Fit Expone

32、ntial來(lái)對(duì)上述的數(shù)據(jù)進(jìn)行指數(shù)分布擬合，可得到分布函數(shù)表達(dá)式為EXPO(0.399)，如圖8-24所示。圖8-24 輸入數(shù)據(jù)的指數(shù)分布擬合結(jié)果8.4 Arena輸入輸入/輸出分析輸出分析我們也可以通過(guò)菜單Fit Fit All，讓輸入分析器自動(dòng)計(jì)算選擇“最佳”（即平方誤差值最?。┑臄M合分布族及相應(yīng)的參數(shù)。對(duì)于表5-3的這批數(shù)據(jù)，可得到擬合結(jié)果為貝塔分布，且分布函數(shù)表達(dá)式為2*BETA(0.682, 2.74)，如圖8-25所示。圖8-25 輸入數(shù)據(jù)的“最佳”擬合結(jié)果8.4 Arena輸入輸入/輸出分析輸出分析8.4.2 輸出分析器（輸出分析器（Output Analyzer）Arena輸出分

33、析器（Output Analyzer）是一個(gè)獨(dú)立于Arena的應(yīng)用程序，它使用由Arena中的Statistic數(shù)據(jù)模塊生成的輸出文件（即.dat文件），可以完成對(duì)仿真得到的各類輸出數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析。本節(jié)中，我們?nèi)匀灰缘?.3節(jié)中的簡(jiǎn)單加工系統(tǒng)Arena仿真模型為例，介紹在終態(tài)仿真過(guò)程中如何生成期望輸出值的置信區(qū)間以及對(duì)兩種系統(tǒng)方案的統(tǒng)計(jì)比較。為了完成這一工作，通過(guò)菜單Run Setup，打開(kāi)“Run Setup”對(duì)話框，在“Replication Parameters”選項(xiàng)卡中的“Number of Replications”編輯框中輸入希望的重復(fù)仿真運(yùn)行次數(shù)，這里可設(shè)定為“10”。并同時(shí)確定

34、“Initialize Between Replications”編輯框中的兩個(gè)復(fù)選框都是處于被選中的狀態(tài)（默認(rèn)值），以保證系統(tǒng)狀態(tài)變量以及統(tǒng)計(jì)累加器在每次仿真運(yùn)行結(jié)束后都被清零，亦即各次重復(fù)仿真運(yùn)行所使用的是獨(dú)立同分布的數(shù)據(jù)。如圖8-26所示。8.4 Arena輸入輸入/輸出分析輸出分析圖8-26 重復(fù)仿真運(yùn)行的參數(shù)設(shè)置這樣，對(duì)于每次重復(fù)仿真運(yùn)行，Arena都將獨(dú)立地產(chǎn)生該次仿真運(yùn)行的輸出報(bào)告，我們可以通過(guò)“Category by Replication”報(bào)告來(lái)進(jìn)行查看，如圖8-27所示。8.4 Arena輸入輸入/輸出分析輸出分析圖8-27 “Category by Replication

35、”報(bào)告界面8.4 Arena輸入輸入/輸出分析輸出分析從該報(bào)告中，我們可以觀察各次重復(fù)仿真運(yùn)行所得到的一些性能指標(biāo)統(tǒng)計(jì)量（如已加工完成的零件數(shù)、零件平均等待時(shí)間及最大逗留時(shí)間、系統(tǒng)平均隊(duì)長(zhǎng)等）的均值、標(biāo)準(zhǔn)差、95%置信區(qū)間的半寬以及最大/最小值等。在仿真輸出數(shù)據(jù)的采集過(guò)程中，經(jīng)常要用到Statistic數(shù)據(jù)模塊。例如，我們要觀察該簡(jiǎn)單加工系統(tǒng)在每次重復(fù)仿真運(yùn)行中加工完成的零件個(gè)數(shù)，可進(jìn)行如下操作：在項(xiàng)目欄的“Advanced Process”面板中，單擊Statistic數(shù)據(jù)模塊，在相應(yīng)的電子數(shù)據(jù)表格視圖中雙擊鼠標(biāo)左鍵添加新的數(shù)據(jù)行。如圖8-28所示。圖8-28 Statistic數(shù)據(jù)模塊的數(shù)

36、據(jù)表格8.4 Arena輸入輸入/輸出分析輸出分析接下來(lái)，將對(duì)于上述簡(jiǎn)單加工系統(tǒng)當(dāng)前的配置作為方案1；將資源的容量修改為2個(gè)，作為方案2。我們通過(guò)Arena輸出分析器對(duì)這兩個(gè)系統(tǒng)方案的平均產(chǎn)出水平這一性能指標(biāo)進(jìn)行比較分析。首先，分別實(shí)現(xiàn)兩個(gè)系統(tǒng)的仿真模型，各自執(zhí)行重復(fù)仿真運(yùn)行500次，并通過(guò)Statistic數(shù)據(jù)模塊采集相應(yīng)的數(shù)據(jù)，分別保存到輸出文件Output1.dat和Output2.dat。然后，運(yùn)行然后，運(yùn)行Arena輸出分析器，通過(guò)菜單輸出分析器，通過(guò)菜單File New或點(diǎn)擊或點(diǎn)擊工具欄上的新建（工具欄上的新建（New）按鈕（）按鈕（ ），選擇新建一個(gè)數(shù)據(jù)組），選擇新建一個(gè)數(shù)據(jù)組，

37、通過(guò)單擊，通過(guò)單擊“Add”按鈕，將上述得到的兩個(gè)數(shù)據(jù)文件按鈕，將上述得到的兩個(gè)數(shù)據(jù)文件Output1.dat和和Output2.dat加載進(jìn)來(lái)，如圖加載進(jìn)來(lái)，如圖8-29所示。所示。8.4 Arena輸入輸入/輸出分析輸出分析圖8-29 輸出分析器的“數(shù)據(jù)文件加載”設(shè)置8.4 Arena輸入輸入/輸出分析輸出分析通過(guò)菜單Analyze Compare Means，對(duì)此兩個(gè)文件中的數(shù)據(jù)的均值進(jìn)行分析和比較，有關(guān)的對(duì)話框設(shè)置如圖8-30所示。圖8-30 利用輸出分析器進(jìn)行方案比較的對(duì)話框設(shè)置8.4 Arena輸入輸入/輸出分析輸出分析利用Arena輸出分析器得到兩種系統(tǒng)方案比較的結(jié)果如圖8-31

38、所示。圖8-31 簡(jiǎn)單加工系統(tǒng)兩種方案的比較結(jié)果8.4 Arena輸入輸入/輸出分析輸出分析8.5 Arena在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用8.5.1 仿真問(wèn)題描述仿真問(wèn)題描述圖8-32 某生產(chǎn)線的工藝流程接下來(lái)，我們將建立該生產(chǎn)系統(tǒng)的Arena仿真模型，對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)出水平等性能指標(biāo)進(jìn)行仿真分析。主要目的在于：一是工藝流程設(shè)計(jì)，將各項(xiàng)工藝按照不同的工序輸入到仿真模型中，通過(guò)仿真運(yùn)行發(fā)現(xiàn)工藝流程中存在的瓶頸環(huán)節(jié)；二是診斷和優(yōu)化。通過(guò)對(duì)多個(gè)備選方案分別進(jìn)行仿真分析和比較，根據(jù)仿真輸出的結(jié)果來(lái)選擇并確定生產(chǎn)率較高的、最符合企業(yè)要求的工藝流程。在此基礎(chǔ)上，我們還將為產(chǎn)能分析提供多種有效的途徑

39、。8.5 Arena在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用8.5.2 仿真模型構(gòu)建仿真模型構(gòu)建在Arena中，將基礎(chǔ)面板中的相應(yīng)模塊加載到流程圖視圖中，并按邏輯順序進(jìn)行連接，建立上述生產(chǎn)系統(tǒng)工藝過(guò)程的仿真模型，如圖8-33所示。圖8-33 生產(chǎn)系統(tǒng)工藝流程的Arena仿真模型8.5 Arena在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用在該仿真模型中使用到的幾類主要的流程圖模塊包括：1個(gè)Create模塊，用來(lái)產(chǎn)生代表零件的實(shí)體，如圖8-34所示。圖8-34 Create模塊及其屬性設(shè)置8.5 Arena在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用1個(gè)Assign模塊，用來(lái)對(duì)實(shí)體屬性進(jìn)行特

40、定的賦值操作，如圖8-35所示。圖8-35 Assign模塊及其屬性設(shè)置8.5 Arena在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用4個(gè)Process模塊，用來(lái)分別表示毛坯切割、車削、檢驗(yàn)和返修四道工序，如圖8-36所示。（a）毛坯切割工序 （b）車削加工工序8.5 Arena在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用（c）檢驗(yàn)工序 （d）返修工序圖8-36 Process模塊及其屬性設(shè)置8.5 Arena在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用2個(gè)Decision模塊，分別用來(lái)表示在檢驗(yàn)工序和返修工序中的兩個(gè)概率型決策過(guò)程，如圖8-37所示。（a）檢驗(yàn)工序的合格率判斷（b）返修工序的

41、合格率判斷圖8-37 Decision模塊及其屬性設(shè)置8.5 Arena在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用3個(gè)Record模塊和3個(gè)Dispose模塊。其中，3個(gè)Record模塊用來(lái)記錄通過(guò)的實(shí)體數(shù)量；3個(gè)Dispose模塊分別用來(lái)表示檢驗(yàn)合格品、返修合格品和報(bào)廢品等三類產(chǎn)品從系統(tǒng)仿真模型中離開(kāi)，如圖8-38所示。（a）檢驗(yàn)合格品的Record模塊和Dispose模塊8.5 Arena在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用（b）返修合格品的Record模塊和Dispose模塊8.5 Arena在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用（c）報(bào)廢品的Record模塊和Dispo

42、se模塊圖8-38 Record模塊與Dispose模塊及其屬性設(shè)置8.5 Arena在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用8.5.3 仿真運(yùn)行結(jié)果仿真運(yùn)行結(jié)果對(duì)上述仿真模型，執(zhí)行仿真運(yùn)行480分鐘（1個(gè)工作日），得仿真運(yùn)行過(guò)程如圖8-39所示。圖8-39 生產(chǎn)系統(tǒng)工藝過(guò)程的仿真運(yùn)行界面8.5 Arena在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用仿真運(yùn)行結(jié)束后，在彈出的對(duì)話框中單擊“Yes”按鈕，打開(kāi)仿真結(jié)果的輸出報(bào)告窗口，如圖8-40所示。圖8-40 生產(chǎn)系統(tǒng)工藝過(guò)程的仿真結(jié)果輸出報(bào)告界面8.5 Arena在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用從圖8-40的輸出報(bào)告中，我們可以得到該生產(chǎn)線系統(tǒng)各類統(tǒng)計(jì)性能指標(biāo)的仿真運(yùn)行結(jié)果，如系統(tǒng)平均等待時(shí)間、最大逗留時(shí)間、以及產(chǎn)出水平和設(shè)備利用率等，如圖8-41所示。（a）系統(tǒng)平均等待時(shí)間和最大逗留時(shí)間8.5 Arena在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用（b）系統(tǒng)產(chǎn)