生產(chǎn)物流系統(tǒng)可視化建模與仿真概述

第7章

生產(chǎn)物流系統(tǒng)可視化建模與仿真生產(chǎn)物流系統(tǒng)可視化建模與仿真概述第1頁引言在工業(yè)生產(chǎn)中，物流裝備系統(tǒng)和商業(yè)流程系統(tǒng)各種多樣，怎樣快速有效建立起準(zhǔn)確描述行為和運行邏輯是系統(tǒng)仿真主要目標(biāo)。生產(chǎn)物流系統(tǒng)可視化建模與仿真概述第2頁Witness提供了大量描述工業(yè)系統(tǒng)和商業(yè)流程可視化模型元素，入生產(chǎn)線上加工中心、傳送設(shè)備、緩沖存儲裝置等，以及邏輯控制元素，如流程倒班機制、時間發(fā)生時間序列、統(tǒng)計分析等，用戶可方便地將這些可視化模型元素托拉到屏幕中，快速建立起物流系統(tǒng)或商業(yè)流程規(guī)劃設(shè)計。工作循環(huán)時間、故障辦法等來完成我們所研究物流系統(tǒng)和商業(yè)流程規(guī)劃設(shè)計。然后，經(jīng)過定義模型元素之間輸入輸出關(guān)系，完成對物流系統(tǒng)和商業(yè)流程邏輯行為建模，從而建立起物流系統(tǒng)和商業(yè)流程仿真模型。經(jīng)過其內(nèi)置仿真引擎，可快速地進(jìn)行模型運行仿真，展示流程運行規(guī)律。在整個建模與仿真過程中，用戶可依據(jù)不一樣階段仿真結(jié)果，隨時地修改系統(tǒng)模型，如添加和刪除必要模型元素，動態(tài)地提升模型精度?？煞奖愕卦O(shè)計與測試新設(shè)計工廠和流程方案，平衡服務(wù)與花費，簡化換班模式，評測可選設(shè)計方案。生產(chǎn)物流系統(tǒng)可視化建模與仿真概述第3頁WITNESS界面一覽菜單、工具欄、窗口一覽生產(chǎn)物流系統(tǒng)可視化建模與仿真概述第4頁使用Witness軟件包進(jìn)行物流與供給鏈系統(tǒng)建模與仿真，一樣要遵照建模與仿真普通步驟。在使用它進(jìn)行計算機模型建立時，有其特定步驟：7.1Witness建模與仿真過程１.元素定義（Define）２.元素可視化（Display）設(shè)置３.細(xì)節(jié)（Detail）設(shè)計４.運行（Run）５.匯報（Report）６.歸檔（Documentor）７.優(yōu)化（Optimizer）生產(chǎn)物流系統(tǒng)可視化建模與仿真概述第5頁能夠經(jīng)過在布置窗口中點鼠標(biāo)右鍵，選定快捷菜單中“define”菜單項，跳出Define對話框，在該對話框中Name下輸入模型基本元素名稱，在ElementType下拉菜單中選定基本元素類型，在Quantity下輸入模型基本元素數(shù)量，然后點擊Create完成一個模型基本元素定義。用一樣方法定義模型其它基本，全部模型基本元素定義結(jié)束后點擊Close回到布置窗口。

（1）定義系統(tǒng)元素生產(chǎn)物流系統(tǒng)可視化建模與仿真概述第6頁witness軟件是一套優(yōu)異可視化建模與仿真工具，它能夠?qū)⒈环抡嫦到y(tǒng)可視實體以二維或三維圖形顯示出來；在仿真運行時，它能夠顯示原材料、零部件、人員、運輸車輛在系統(tǒng)中運動情況。所以在定義了元素基礎(chǔ)上，要定義元素在各種狀態(tài)下現(xiàn)實圖形。本步驟能夠經(jīng)過右擊要定義顯示特征元素，經(jīng)過選定彈出式菜單中“display”菜單項，來進(jìn)行設(shè)定。（2）元素可視化（Display）設(shè)置生產(chǎn)物流系統(tǒng)可視化建模與仿真概述第7頁元素顯示工具欄中一共有九個對象，下面從左到右，分別介紹這九個對象以下：1）顯示設(shè)計模式下拉列表框：有兩個選項Draw和Updata，第一次設(shè)計建模元素某一顯示屬性時，選擇Draw項；對已經(jīng)設(shè)計了顯示屬性進(jìn)行修改設(shè)計時，選擇Updata項。生產(chǎn)物流系統(tǒng)可視化建模與仿真概述第8頁2）屬性下拉列表框：選擇用于Draw或Updata元素屬性項，該列表框中屬性項目伴隨元素類型不一樣而有所不一樣。能夠經(jīng)過更改屬性項“Lable”來更改屬性項名稱，當(dāng)我們屢次使用同一類型顯示屬性項時，經(jīng)過改變它們名稱方便于識別。比如，一個元素可能有多個Icon顯示屬性項，能夠經(jīng)過改變其名稱來加以識別。生產(chǎn)物流系統(tǒng)可視化建模與仿真概述第9頁3）Draw按鈕，用于激活顯示設(shè)計對話框來進(jìn)行顯示屬性繪制和更改。4）Erase按鈕，用于激活刪除顯示屬性項對話框來進(jìn)行屬性項刪除。5）Layers是按鈕，用于激活層設(shè)計對話框來進(jìn)行層可移動性和可視性設(shè)計。6）Lock是按鈕，用于設(shè)定元素顯示屬性項鎖定狀態(tài)，該按鈕將在三種狀態(tài)之間切換（Lock、Unlock和Superlock）。生產(chǎn)物流系統(tǒng)可視化建模與仿真概述第10頁①Unlock:在此狀態(tài)下,元素可視性顯示屬性項能夠在系統(tǒng)布局區(qū)單獨移動.②Lock:在此狀態(tài)下,元素可視顯示屬性項將作為一個整體在系統(tǒng)布局區(qū)移動;只有顯示屬性項在同一層時,才能夠鎖定.③SuperLock:當(dāng)設(shè)計元素類型為模塊Module時,在此狀態(tài)下,該模塊內(nèi)多有元素顯示屬性項將作為一個整體在系統(tǒng)布局區(qū)移動.生產(chǎn)物流系統(tǒng)可視化建模與仿真概述第11頁7)Grid按鈕:用于設(shè)定顯示對象位置是否捕捉屏幕上格調(diào),方便進(jìn)行準(zhǔn)確定位.8)Help按鈕:激活Witness幫助文件.9)OK按鈕:當(dāng)對一個元素顯示屬性設(shè)置完成,點擊該按鈕關(guān)閉顯示工具欄.生產(chǎn)物流系統(tǒng)可視化建模與仿真概述第12頁在進(jìn)行元素顯示屬性設(shè)計時候,普通步驟以下:1)從顯示設(shè)計模式下拉列表框中選擇Draw或Updata.2)在屬性下拉列表框中選擇所要設(shè)計屬性項,如及其”Name”、“Icon”、“PartQueue”等。3）點擊按鈕進(jìn)入顯示項目標(biāo)細(xì)節(jié)設(shè)定對話框，進(jìn)行設(shè)定即可。生產(chǎn)物流系統(tǒng)可視化建模與仿真概述第13頁元素圖標(biāo)移動和刪除能夠使用鼠標(biāo)來完成。用鼠標(biāo)左鍵選中要刪除圖標(biāo)，在圖標(biāo)上點擊右鍵進(jìn)入彈出式菜單，選擇DeleteGraphics選項，圖標(biāo)被刪除。元素圖標(biāo)尺寸打消改變經(jīng)過鼠標(biāo)+Ctrl鍵來完成。用左鍵選中圖標(biāo)，按住Ctrl鍵，拖動圖標(biāo)周圍可改變大小小方框，小方框只出現(xiàn)在能夠改變大小圖標(biāo)上，也能夠用View/GraphicalEditing菜單項編輯圖標(biāo)。生產(chǎn)物流系統(tǒng)可視化建模與仿真概述第14頁本步驟詳細(xì)定義模型基本元素工作參數(shù)以及各元素之間邏輯關(guān)系，如系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、被加工對象在各臺及其上加工時間分布、加工對象工藝路線，以及其它規(guī)則等。能夠雙擊鼠標(biāo)左鍵，經(jīng)過彈出Detail對話框來設(shè)定。（3）細(xì)節(jié)（Detail）設(shè)計生產(chǎn)物流系統(tǒng)可視化建模與仿真概述第15頁經(jīng)過試運行和修改模型，重復(fù)前三步得到正確仿真模型之后，對系統(tǒng)進(jìn)行一定時間范圍運行，并在屏幕上動畫顯示系統(tǒng)運行過程，運行方式能夠是單步、連續(xù)和設(shè)定時間。本步驟經(jīng)過Witness提供“Run”工具欄來進(jìn)行操作。Witness內(nèi)置安全系統(tǒng)，在運行模型時，假如缺乏主要數(shù)據(jù)，將彈出提醒和數(shù)據(jù)輸入對話框，從而保護(hù)模型。（4）運行（Run）生產(chǎn)物流系統(tǒng)可視化建模與仿真概述第16頁系統(tǒng)運行一段時間后，經(jīng)過Reporting工具欄顯示系統(tǒng)中元素運行狀態(tài)統(tǒng)計匯報。經(jīng)過該匯報，能夠分析系統(tǒng)中可能村雜ude各種問題；或經(jīng)過某項指標(biāo)來比較可選方案優(yōu)缺點。如機器利用率、產(chǎn)品經(jīng)過時間、在制品庫存等。（5）匯報（Report）生產(chǎn)物流系統(tǒng)可視化建模與仿真概述第17頁Witness還提供了“Documentor”模塊，經(jīng)過Model工具欄，顯示系統(tǒng)中選中Documentor，能夠讓我們提取計算機模型各種信息，生成Word文檔或直接打印出來。主要包含生產(chǎn)匯報模塊沒有包含相關(guān)元素說明型文字、規(guī)則、活動、中止和基本信息。（6）歸檔（Documentor）生產(chǎn)物流系統(tǒng)可視化建模與仿真概述第18頁Witness還提供了系統(tǒng)優(yōu)化“Optimizer”。假如一個系統(tǒng)績效將因其組成元素配置不一樣，而得到不一樣結(jié)果，并不需要建立各種配置計算機模型。我們能夠直接使用同一個計算機模型，然后經(jīng)過“Optimizer”模塊來設(shè)定每一元素可變屬性值取值范圍，得到一個取值范圍集合，并設(shè)定表示績效目標(biāo)函數(shù)是最大值還是最小值進(jìn)行優(yōu)化仿真運行，就能夠得到前n個最優(yōu)績效系統(tǒng)配置（n可自行設(shè)定。）（7）優(yōu)化（Optimizer）生產(chǎn)物流系統(tǒng)可視化建模與仿真概述第19頁7.2Witness建模與仿真過程應(yīng)用舉例下面經(jīng)過一個實例來描述使用Witness進(jìn)行計算機模型建立步驟。在該實例中，小部件（Widget）要經(jīng)過稱重（Weigh）、沖洗（Wash）、加工（Produce）和檢測（Inspect）等操作。執(zhí)行完每一步操作后小部件經(jīng)過充當(dāng)運輸工具和緩存器傳送帶（conveyer）傳送至下一個操作單元。小部件在經(jīng)過最終一道工序“檢測”以后，脫離本模型系統(tǒng)。生產(chǎn)物流系統(tǒng)可視化建模與仿真概述第20頁本模型系統(tǒng)流程圖如圖7-12所表示模型元素定義說明：Widget為加工小部件名稱；Weigh、Wash、Produce和Inspect為四種加工機器，每種機器只有一臺；C1、C2和C3為三條輸送鏈；SHIP是系統(tǒng)提供特殊區(qū)域，表示本仿真系統(tǒng)之外某個地方。圖7-12加工系統(tǒng)模型流程圖生產(chǎn)物流系統(tǒng)可視化建模與仿真概述第21頁經(jīng)過Define菜單，分別定義各個元素名稱、類型、數(shù)量，如表7-1表示。表7-1元素名稱、類型、數(shù)量信息表生產(chǎn)物流系統(tǒng)可視化建模與仿真概述第22頁7.2.2元素可視化（Display）設(shè)置因為是動畫仿真系統(tǒng)，所以對系統(tǒng)每一個對象要進(jìn)行可視化定義。系統(tǒng)提供了圖形庫和顏色集，用戶能夠依據(jù)自己想象選擇適當(dāng)圖形和顏色；同時，用戶還能夠自己繪制系統(tǒng)中各個對象圖形。本步驟需要選定各個對象，然后可視化對象并進(jìn)行定位。生產(chǎn)物流系統(tǒng)可視化建模與仿真概述第23頁1、Part元素可視化設(shè)置在元素選擇窗口選擇“Widget”元素，鼠標(biāo)右鍵點擊Display，跳出Display對話框。在Display對話框顯示設(shè)計模式下拉列表框有兩個選項Draw和Update，選擇Draw項，在屬性下拉列表框中選擇“Name”，點擊按鈕進(jìn)入DisplayName對話框。在DisplayName對話框中分別設(shè)置顏色和字體，點擊Draw鼠標(biāo)展現(xiàn)“+”形，把鼠標(biāo)移動到適當(dāng)位置點擊左鍵即可。生產(chǎn)物流系統(tǒng)可視化建模與仿真概述第24頁在屬性下拉列表框中選擇“Style”，點擊按鈕進(jìn)入DisplayStyle對話框。在DisplayStyle對話框中分別設(shè)置Style和選擇適當(dāng)圖標(biāo)，點擊Apply即可。生產(chǎn)物流系統(tǒng)可視化建模與仿真概述第25頁2、Machine元素可視化設(shè)置在元素選擇窗口選擇Weigh元素，鼠標(biāo)右鍵單機Display，跳出Display對話框。在Display對話框顯示設(shè)計模式下拉列表框中選擇Draw項，在屬性下拉列表框中選擇“Name”，點擊按鈕進(jìn)入DisplayName對話框。在DisplayName對話框分別設(shè)置顏色和字體，點擊Drew鼠標(biāo)展現(xiàn)“+”形，把鼠標(biāo)移動到適當(dāng)位置點擊左鍵即可。生產(chǎn)物流系統(tǒng)可視化建模與仿真概述第26頁在屬性下拉列表框中選擇“ICON”，點擊按鈕進(jìn)入DisplayIcon對話框。在DisplayIcon對話框中選擇適當(dāng)圖標(biāo)，點擊Drew鼠標(biāo)展現(xiàn)“+”形，把鼠標(biāo)移動到適當(dāng)位置點擊左鍵即可。在屬性下拉列表框中選擇“Icon”，點擊按鈕進(jìn)入DisplayIcon對話框。在DisplayIcon對話框中選擇白色圖標(biāo)，選中Color下ShowStatus，點擊Drew鼠標(biāo)展現(xiàn)“+”形，把鼠標(biāo)移動到適當(dāng)位置點擊左鍵即可。生產(chǎn)物流系統(tǒng)可視化建模與仿真概述第27頁在屬性下拉列表框中選擇“partQueue”,點擊按鈕進(jìn)入DisplayPartQueue對話框。在QueueType對話框中選擇Queue，在QueueDirection對話框中選擇Right，在DisplaySize對話框中設(shè)置為8，點擊Drew鼠標(biāo)展現(xiàn)“+”形，把鼠標(biāo)移動到適當(dāng)位置點擊左鍵即可。生產(chǎn)物流系統(tǒng)可視化建模與仿真概述第28頁在屬性下拉列表框中選擇“LaborQueue”，點擊按鈕進(jìn)入DisplayPartQueue對話框。在QueueType對話框中選擇Queue，在QueueDirection對話框中選擇Right，在DisplaySize對話框中設(shè)置為8，點擊Drew鼠標(biāo)展現(xiàn)“+”形，把鼠標(biāo)移動到適當(dāng)位置點擊左鍵即可。其它Machine元素Wash、Produce、Inspect可視化設(shè)置與Weigh可視化設(shè)置相同。生產(chǎn)物流系統(tǒng)可視化建模與仿真概述第29頁3、Conveyor元素可視化設(shè)置在元素選擇窗口選擇C1元素，鼠標(biāo)右鍵點擊Display，跳出Display對話框，在Display對話框顯示設(shè)計模式下拉列表框中選擇Drew項，在屬性下拉列表框中選擇“Name”，點擊按鈕進(jìn)入DisplayName對話框，在DisplayName對話框分別設(shè)置顏色和字體，點擊Drew鼠標(biāo)展現(xiàn)“+”形，把鼠標(biāo)移動到適當(dāng)位置點擊左鍵即可。生產(chǎn)物流系統(tǒng)可視化建模與仿真概述第30頁在屬性下拉列表框中選擇“PartsOn”，點擊按鈕進(jìn)入DisplayPartOn對話框。在QueueType對話框中選擇Queue，在QueueDirection對話框中選擇Right，在DisplaySize對話框中設(shè)置1，點擊Drew鼠標(biāo)展現(xiàn)“+”形，把鼠標(biāo)移動到適當(dāng)位置點擊左鍵即可。在屬性下拉列表框中選擇“Icon”，點擊按鈕進(jìn)入DisplayIcon對話框。在DisplayIcon對話框中選擇適當(dāng)圖標(biāo)，點擊Drew鼠標(biāo)展現(xiàn)“+”形，把鼠標(biāo)移動到適當(dāng)位置點擊左鍵即可。生產(chǎn)物流系統(tǒng)可視化建模與仿真概述第31頁4、Variable元素可視化設(shè)置在元素選擇窗口選擇Output元素，鼠標(biāo)左鍵點擊Display，跳出Display對話框。在Display對話框顯示設(shè)計模式下拉列表框中選擇Draw項，在屬性下拉列表框中選擇“Name”，點擊按鈕進(jìn)入DisplayName對話框。在DisplayName對話框中分別設(shè)置顏色和字體，點擊Drew鼠標(biāo)展現(xiàn)“+”形，把鼠標(biāo)移動到適當(dāng)位置點擊左鍵即可。生產(chǎn)物流系統(tǒng)可視化建模與仿真概述第32頁在屬性下拉列表框中選擇“Value”，點擊按鈕進(jìn)入DisplayValue對話框。在DisplayValue對話框中分別設(shè)置顏色和字體及變量寬度，點擊Drew鼠標(biāo)展現(xiàn)“+”形，把鼠標(biāo)移動到適當(dāng)位置點擊左鍵即可。在屬性下拉列表框中選擇“Icon”，點擊按鈕進(jìn)入DisplayIcon對話框。在DisplayIcon對話框中選擇適當(dāng)圖標(biāo)，點擊Drew鼠標(biāo)展現(xiàn)“+”形，把鼠標(biāo)移動到適當(dāng)位置點擊左鍵即可。生產(chǎn)物流系統(tǒng)可視化建模與仿真概述第33頁5、模型標(biāo)志鍵圖標(biāo)（DisplayingStatusKeysForTheModel）通常為了用不一樣顏色顯示元素不一樣狀態(tài)，在模型布局邊緣區(qū)域設(shè)置標(biāo)志鍵，能夠起到提醒作用。設(shè)置步驟以下：1）選擇View/Keys選項。2）選擇Machine圖標(biāo)，改變背景顏色使之與窗口顏色相匹配，然后點擊Draw按鈕，當(dāng)光標(biāo)變成十字尖頭形狀，將光標(biāo)移動到屏幕左上角要設(shè)置鍵（key）位置處，點鼠標(biāo)左鍵創(chuàng)建出所需要標(biāo)志鍵。生產(chǎn)物流系統(tǒng)可視化建模與仿真概述第34頁7.2.3元素細(xì)節(jié)（Detail）設(shè)計本步驟要分別定義每個元素Detail對話框中參數(shù)。機器細(xì)節(jié)定義：本模型中對機器主要定義它們機器類型、加工周期、進(jìn)入規(guī)則和送出規(guī)則。生產(chǎn)物流系統(tǒng)可視化建模與仿真概述第35頁Witness提供了機器類型有：Single（單流程）、Batch（批處理）、Assembly（組裝）、Production（生產(chǎn)）、General（通用）、Multicycle（多周期）和Multistation（多站點）這七種。經(jīng)過它們，能夠很輕易地對實際使用機器建立模型。本例中四種機器類型都是單流程。生產(chǎn)物流系統(tǒng)可視化建模與仿真概述第36頁加工周期（CycleTime）：加工周期能夠是固定時間值，也能夠是隨機分布函數(shù)或表示式。本例中四種機器加工周期都采取固定時間值。進(jìn)入規(guī)則（inputRule）:進(jìn)入規(guī)則有主動（PUSH）和被動（PULL）兩種方式。對零件進(jìn)入采取拉進(jìn)規(guī)則。送出規(guī)則（OutputRule）：也有主動和被動兩種方式。當(dāng)零件加工完成后，采取主動送出規(guī)則。生產(chǎn)物流系統(tǒng)可視化建模與仿真概述第37頁各機器加工周期、進(jìn)入規(guī)則、送出規(guī)則如表所表示。生產(chǎn)物流系統(tǒng)可視化建模與仿真概述第38頁變量Output用來計算從Inspect中輸出Widgets量，將計數(shù)結(jié)果顯示在屏幕上。能夠經(jīng)過設(shè)計Inspect機器Detail來實現(xiàn)，詳細(xì)步驟以下：1）選中Inspect機器，雙擊其圖標(biāo)。2）點擊細(xì)節(jié)對話框中ActionsOnFinish按鈕。3）在規(guī)則編輯框中輸入語句：Output=Output+14）點擊OK確認(rèn)。生產(chǎn)物流系統(tǒng)可視化建模與仿真概述第39頁Conveyor細(xì)節(jié)定義：1）選中c1輸送帶，雙擊其圖標(biāo)。2）在輸送帶移動速度IndexTime（輸送帶將小零件向