《現(xiàn)代制造系統(tǒng)》實驗指導(dǎo)書

1、現(xiàn)代制造系統(tǒng)實驗指導(dǎo)書1.1 實驗名稱：制造系統(tǒng)分析上機實驗1.2 實驗學(xué)時：4學(xué)時1.3 實驗類型：操作性實驗1.4 實驗?zāi)康模海?）加強學(xué)生的理論聯(lián)系實際的能力，提高對現(xiàn)代制造系統(tǒng)及其分析方法的認識程度；（2）促進對課堂教學(xué)環(huán)節(jié)中所獲知識的理解和鞏固；（3）培養(yǎng)和發(fā)揮創(chuàng)造能力和想象能力；（4）加強處理和解決問題的能力。1.5 使用軟件： FLEXSIM、em-PLANT等任選一種。1.6 實驗內(nèi)容：（1）分析某一柔性制造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；（2）在仿真軟件上，建立柔性制造系統(tǒng)仿真模型；（3）分析該系統(tǒng)性能，并與理論計算結(jié)果進行比較。1.7 實驗要求：（1）根據(jù)課堂講授的制造系統(tǒng)功能視圖描述方法，繪制

2、給定的柔性制造系統(tǒng)工作原理圖；（2）利用仿真軟件系統(tǒng)，建立系統(tǒng)仿真模型，并逐一設(shè)定各個組成設(shè)備的工作性能參數(shù)；（3）實驗設(shè)計：綜合理解課堂內(nèi)容，提出實驗方案，包括初始狀態(tài)的變化、時間階段的差異等實驗條件變更，至少做出9種以上的實驗記錄；（4）分別分析系統(tǒng)各個關(guān)鍵組成設(shè)備的運行情況，記錄運行曲線，統(tǒng)計計算相關(guān)系統(tǒng)參數(shù)；（5）編寫上機實驗報告。1.8 上機實驗報告要求：上機實驗報告是上機實驗工作的總結(jié)和提高，上機實驗報告應(yīng)該反映出學(xué)生在上機實驗過程中所做的主要工作和取得的主要成果，以及心得體會。學(xué)生必須以積極認真、嚴謹求實的態(tài)度完成課程設(shè)計報告的撰寫。上機實驗報告編寫基本要求：（1）每組獨立完成一

3、份課程設(shè)計報告，但需要注明設(shè)計開發(fā)計劃及任務(wù)分工；（2）課程設(shè)計報告應(yīng)書寫規(guī)范、文字通順、圖表清晰、數(shù)據(jù)完整、結(jié)論明確；（3）課程設(shè)計報告內(nèi)容：制造系統(tǒng)平面布置圖；設(shè)備選型及數(shù)量；仿真系統(tǒng)界面、實現(xiàn)方法及參數(shù)設(shè)置；仿真實驗結(jié)果分析；參考文獻；（4）上機實驗報告不少于2000字，必須附有必要的結(jié)構(gòu)圖、流程圖及測試結(jié)果等項內(nèi)容。1.9 附錄一：柔性制造系統(tǒng)例題1.9.1 實驗系統(tǒng)構(gòu)成圖1 實驗系統(tǒng)構(gòu)成圖1.9.2 具體參數(shù)1）工位：1M-12）工位機床數(shù)Si3）運輸系統(tǒng)：M4）中央服務(wù)機構(gòu)1.9.3 假設(shè)條件封閉系統(tǒng)，各個隊列空間足夠大。1.10 附錄二：FLEXSIM軟件操作1.10.1 軟件介

4、紹Flexsim仿真軟件是一個以對象為導(dǎo)向的仿真軟件程序， 建立可以幫助操作者想象規(guī)劃、流程、設(shè)計的模型，依不同決策要素之組合，分析使用率、產(chǎn)能、產(chǎn)出、前置時間、成本等策略，達到產(chǎn)能最大化、排程最佳化、半成品及庫存最小化、成本最小化目標。提供操作者一個簡潔的編排方式，透過拖曳的方式輕松地建構(gòu)出圖形化模式、功能齊全之組件庫并已詳細分類為樹狀結(jié)構(gòu)、透過2D 圖形化之模式建立，能自動產(chǎn)生3D 實體化及VR 虛擬實境之模式、控制面板能輕易控制仿真過程、透過組件編輯器能輕易地建立新的組件或修改現(xiàn)有的組件、允許操作者加入額外的功能及更改接口。圖2 FLEXSIM界面1.10.2 建模工具Flexsim的對

5、象庫（1） 可移動資源圖3 可移動資源（2） 標準實體圖4 標準實體（3） 固定實體圖5 固定實體1.10.3 軟件建模一般流程廠房中常見的設(shè)施，在軟件中是以圖形的方式呈現(xiàn)，借助由這個軟件可以建造一個虛擬廠房，本節(jié)的觀念及建立簡單的廠房模型，學(xué)生了解實體來源（Source），隊列（Queue），處理器（Processor），輸送帶（Conveyor） 和實體出口（Sink） 對象是如何安置到虛擬廠房之中。 （1） 虛擬廠房模型的描述有一家生廠四種成品的廠房，生產(chǎn)之后需要對產(chǎn)品進行檢驗， 已知被檢測四個制品在四條不同的生產(chǎn)在線，而且有四個不同的實體以正態(tài)分布的方式到達，當實體到達時會被放置在一個

6、隊列并等待檢測，第一個檢測中心將被使用對實體模型一，第二個檢測中心被使用對實體模型二，第三個檢測中心被使用對實體模型三，第四個檢測中心被使用對實體模型四，檢測之后由輸送帶運送至廠房出口。 （2） 四條檢驗品管線虛擬模型的建構(gòu)確定Flexsim 仿真軟件已經(jīng)安裝正確之后，可雙擊Flexsim 圖標進入該軟件，一旦進入應(yīng)用窗口操作者將會看到Flexsim 選單、工具欄、對象鏈接庫和正交的模型查看窗口，這時選擇工具欄上的 “ 編譯（Compile）” 選項。( 這是一定要的動作) STEP 1：Compile建立編譯過程中應(yīng)用窗口將會顯示（Compiling Project, Please Wait

7、）， 如果編譯的過程是成功的，應(yīng)用窗口將會從”Flexsim”改變至”Flexsim （compiled）”。一旦Flexsim 應(yīng)用窗口已經(jīng)編譯完成，操作者可以開始模型建立過程。STE P 2：從對象鏈接庫拖曳一個實體來源進入模型查看窗口STE P 3：從對象鏈接庫拖曳其它對象進入模型查看窗口STE P 4：對象之間的連結(jié)這一個步驟是連結(jié)實體的輸出輸入口的方法，如果要連結(jié)對象需要持續(xù)按著鍵盤上的”A”鍵，并將鼠標箭頭移至Source位置，同時按鼠標左鍵從Source 拖曳至Queue 后，放開鼠標左鍵，再放開”A”鍵。操作者在拖曳的過程中會看到一條黃色的線， 連結(jié)完成后會看見一條黑色的線。（

8、如果要取消對象之間的連結(jié)線，只要將”A”鍵改成”Q” 鍵即可）。 操作者完成連結(jié)后看起來應(yīng)該如下圖所示：下一歩驟將是要改變不同對象的參數(shù)，如此對象將會照著操作者想要的方式來不進。每一個對象都有它自己的圖形化用戶界面（Graphical User Interface 簡稱GUI）， 借助由GUI 可把資料及程序加進模型中。在一個對象上雙擊鼠標左鍵即可進入這個對象的GU I。STE P 5：設(shè)定到達時間在Source對象上雙擊鼠標左鍵即可進入Source的GUI 。在這個模型中我們需要改變實體的間隔到達時間（Inter-Arrival Time） 和產(chǎn)生四個實體模型。在間隔到達時間欄位的下拉式選單

9、點選正態(tài)分布（Normal Distribution）。如果操作者想要改變分布的參數(shù)可以選擇文件按鈕（ ） 并可以改變在黃褐色中的任何數(shù)值。操作者將看到這個窗口并可以改變這個數(shù)值或調(diào)整這個分布，甚至可以插入一句話。在這個模型中，將平均值由10 改變成8， 標準差改變成3， 選擇OK 回到參數(shù)設(shè)定的頁面， 這個意思是說Source( 來源) 將會以平均每8 分鐘、標準差3 分鐘的時間將實體處理完成。你也許會問什么叫做平均八分鐘標準差三分鐘？用最簡單的一句話來說就是說產(chǎn)品實體在五分鐘十一分鐘出來一個的這種情況之幾率占六十八點二七個百分點。以下就是這個正態(tài)分布的累積幾率分布圖：在X 值的地方我輸入1

10、， 因為標準差是1， 因此就可以知累積的幾率值到84.134%， 簡單的數(shù)學(xué)加減法就可以推出，平均值上下一個標準差占68.27%。上面的窗口中的最后一段話是說：使用第一串的亂數(shù)數(shù)列這是具有不同亂數(shù)種子的亂數(shù)序列。亂數(shù)的產(chǎn)生多靠起始的種子來決定不同的序列， 以免開機之后的亂數(shù)序列總是固定， 因此這個動作就是選一串不同的亂數(shù)。STE P 6：指定實體模型和顏色選擇實體觸發(fā)器標簽頁（Source Trigger Tab） 點選實體產(chǎn)生事件（On Creation） 觸發(fā)器的下拉式選單，去改變實體模型與顏色。 上面這個意思是說實體產(chǎn)生的那時候，把實體換色與編號。為了修改實體模型的均勻分布，選擇文件按鈕

11、。后，將duniform（1,4）， 表示指定實體模型數(shù)目為四種且對不同模型的實體就給予不同的顏色。選擇OK 回到Source 的參數(shù)設(shè)定的頁面，再選擇OK 回到模型查看窗口。STE P 7：設(shè)定隊列容量為了更改柱列的容量與指定每一種實體型態(tài)所對應(yīng)到的處理器，需要在Queue 對象上雙擊鼠標左鍵即可進入Queue的GUI。改變最大容量（Maximum Content）至25 ，選擇 按鈕。在上面的窗口中還有一個Visual 的框框，框中有一個Item Placement 指的是說你要不要把等候的實體堆成直的？(預(yù)設(shè)就是直的)STE P 8：指定隊列的實體流動選項在隊列的窗口下， 點選Flow標

12、簽頁下(如下圖所示)并在輸出（Output） 欄位的傳送至輸出口（Send To Port） 選項，選擇實體模型直接輸出（Port By Itemtype Direct），這個選項作用就是使實體模型對應(yīng)到所指定的處理器， 也就是說實體模型一對應(yīng)到處理中心一，實體模型二對應(yīng)到處理中心二，實體模型三對應(yīng)到處理中心三，實體模型四對應(yīng)到處理中心四。選擇OK 回到Queue 的參數(shù)設(shè)定的頁面，再選擇OK 回到模型查看窗口 STE P 9：指定處理中心的操作時間Processor雙擊鼠標左鍵即可進入Processor 的GU I，在處理時間（Process Time）欄位選擇下拉式選單的指數(shù)分布（Expo

13、nential Distribution） 什么叫做指數(shù)分配呢？簡言之就是說平均值以下發(fā)生的幾率約占百分之六十三左右的一種現(xiàn)象。將預(yù)訂時間從10 秒改成15 秒，也就是說第0 個工作站位置設(shè)定成實體將以指數(shù)分布15 分鐘到達選擇OK 回到Processor的參數(shù)設(shè)定的頁面，再選擇OK 回到模型查看窗口。重復(fù)這個過程再重新設(shè)定其它的處理器。換言之檢驗的工作站十五秒以內(nèi)可以把產(chǎn)品檢驗完成的幾率約有六成三。 輸送帶的默認值已經(jīng)是每秒1 米， 最多可以同時放一千個實體，實體與實體間的距離是一米，所以不需要重新設(shè)定輸送帶的速度。STEP 10：編譯從工具欄選擇 按鈕， 一旦編譯完成操作者將可以開始這個模

14、型的運作。STEP 11：模型重置 當編譯完成后，在主要窗口的左下角按下重置按鈕 STEP 12：模型開始運轉(zhuǎn)在這個仿真測試運轉(zhuǎn)窗口按下 按鈕， 模型現(xiàn)在應(yīng)該開始運轉(zhuǎn)， 操作者應(yīng)該可以看到實體進入柱列，然后移動至處理中心接受檢驗，再移動至輸送帶最后到實體出口離開系統(tǒng)。 STEP 13：選擇模型查看視圖模型觀察模型一般是頂視的直角坐標圖查看，但觀看模型運轉(zhuǎn)時最好使用透視圖查看，操作者可以選擇直角坐標查看的右上角，在打x 處關(guān)掉直角坐標圖查看，并在工具欄上按下透視圖查看 按鈕。 鼠標操作要點：1）鼠標左鍵：在X-Y 平面上移動模型，如果操作者點選一個對象，鼠標左鍵將會在X-Y 平面上移動這個對象。2）鼠標右鍵：在X,Y,Z 上轉(zhuǎn)動模型， 如果操作者點選一個對象，鼠標右鍵將會轉(zhuǎn)動這個物件。3）鼠標左、右鍵一起（或鼠標的滾輪）： 用鼠標的滾輪向前或向后， 模型會突然拉進或推遠。如果點選一個對象，這個對象將會改變Z 的絕對高度。4）F7 鍵；按下F7 鍵將會有旋轉(zhuǎn)飛行的模型，要退出這個飛行的模型也是按