仿真课程设计
——柔性制造系统仿真与优化
学 院：机械工程学院 专 业：物流工程 班 级：物流081班 姓 名：黄维 学 号：40840220 指导老师：赵宁 时 间：2012年3月
北京科技大学08级物流工程课程设计 柔性制造系统仿真与优化 黄维 40840220
目录
1、设计内容与目的 ......................................................................................................................... 2 2、课程设计组织形式 ..................................................................................................................... 2 3、课程设计内容 ............................................................................................................................. 2
3.1 所需设计资料 .................................................................................................................. 2 3.2 柔性制造系统仿真建模步骤 .......................................................................................... 3 3.3 仿真优化步骤 .................................................................................................................. 3 3.4 课程设计内容要求 .......................................................................................................... 3 3.5 最终提交内容 .................................................................................................................. 4 3.6 课程设计具体要求 .......................................................................................................... 4 4、课程设计基本目标 ..................................................................................................................... 4 5、课程设计基本材料 ..................................................................................................................... 5
5.1 柔性制造系统状况 .......................................................................................................... 5 5.2 产品工艺状况 .................................................................................................................. 7 5.3 订单状况 .......................................................................................................................... 8 6、主要技术..................................................................................................................................... 9
6.1 传感器（sensor） ........................................................................................................... 9 6.2 队列任务 ........................................................................................................................ 10 6.3 冲突化解 ........................................................................................................................ 11 6.4 注意问题 ........................................................................................................................ 12 7、柔性制造系统建模 ................................................................................................................... 13
7.1 建模元素 ........................................................................................................................ 13 7.2 系统模型搭建 ................................................................................................................ 13 7.3 Entity的属性设置 ......................................................................................................... 14 7.4 AGV小车——Transporter ............................................................................................. 16 7.5 Track与sensor的设计 ................................................................................................. 16 7.6 队列任务与冲突化解 .................................................................................................... 17 7.7 模型中的各种方法 ........................................................................................................ 18
7.7.1 Megettask方法 ................................................................................................... 18 7.7.2 控制小车方向的方法 ......................................................................................... 19 7.7.3 控制小车当前位置改变的方法 ......................................................................... 19 7.7.4 控制工件从缓冲到小车的方法 ......................................................................... 19 7.7.5 控制工件从小车到缓冲的方法 ......................................................................... 20 7.7.6 控制设备加工时间的方法 ................................................................................. 20 7.8 Chart ............................................................................................................................... 21 8、模型分析与优化 ....................................................................................................................... 22
8.1 基本模型的运行分析 .................................................................................................... 22 8.2 订单按时间分批投入 .................................................................................................... 23 8.3 订单按顺序循环投入 .................................................................................................... 23 8.4 多小车模型的优化 ........................................................................................................ 24 8.5 提高小车速度 ................................................................................................................ 28 8.6 改变设备缓冲容量 ........................................................................................................ 28 9、优化方案................................................................................................................................... 28
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1、设计内容与目的
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，要求学生完成两大方面的实际设计内容：
? 生产线物流仿真建模； ? 生产线物流优化方案设计；
通过本环节的设计锻炼，让学生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，改变传统的理论教学与生产实际脱节的现象。
2、课程设计组织形式
课程设计过程以个人方式进行，由指导教师向学生发放有关的课程设计背景资料，并向学生讲述课程设计的方法、步骤和要求，设计过程采取课堂集中辅导，分散设计的方式进行。课程设计要求每个同学独立完成，课程设计结束要求提交一份课程设计报告书，并进行课程设计方案演示和答辩，评出若干优秀设计成果。
3、课程设计内容
以某企业柔性制造系统（FMS）为对象(见附件资料)，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。
3.1 所需设计资料
1) 某企业柔性制造系统现有布置草图；
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2) 生产订单；包括：产品品种、数量、交货期要求； 3) 各订单产品的工艺流程、各工序的工时定额；
4) 该柔性制造系统的详细设施状况；包括：设备代号、缓冲容量、AGV速度、容量和数量、工人装卸时间等。
3.2 柔性制造系统仿真建模步骤
1) 了解和分析某企业柔性制造系统原有设施布置图和详细设施状况，分析各设施对应Em-Plant中的仿真元素；
2) 根据手头掌握的订单生产任务量，确定用来表达定单状况的的Em-Plant元素，设计仿真方案；
3) 理顺各设备和AGV小车的工作逻辑；
4) 采用sensor元素控制AGV小车实现简单的搬运； 5) 设计AGV运输工件的规则；
6) 设计工件进入生产线的投产时间和数量； 7) 采用任务队列技术控制AGV小车；
8) 对可能出现的冲突进行化解，并调试仿真模型直至运行良好。
3.3 仿真优化步骤
1) 仿真不同的投产方式和生产模式的组合，通过多次仿真对生产周期和设备利用率两个指标对不同的组合方式进行评价，找出最优的方式；
2) 仿真多辆AGV小车协同工作，寻找评价指标最优的小车数量； 3) 自定义一组订单，仿真得出生产周期和设备利用率。
3.4 课程设计内容要求
基本要求：
1) 要求在现有生产条件的基础上，实现单辆AGV小车的自动运行， 可对题目给出的订单进行仿真；
2) 要求可用图表等方式直观显示仿真结果；
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3) 不要求对工人的仿真，既默认工人资源随时可用；
附加要求：
1) 构建柔性生产线的三维仿真模型，并可模拟生产线运行过程。 2) 可对自定义数量的多辆AGV小车进行仿真。
3) 要求使用dialog对象实现定单参数、AGV小车数量、工件工艺路线、加工时间、投产方式和AGV工作模式等数据的参数化，并可通过修改参数完成仿真模型的修改。 4) 有余力的同学可尝试工人资源的仿真。
5) 有余力的同学可使用设施布置和规划中的知识分析该该柔性制造系统的设备布局状况，并针对新的设备布局进行仿真。
3.5 最终提交内容
1) 最终结果要求提供详细的仿真报告。解释设计过程的每一步，说明仿真过程和步骤，统计仿真结果； 2) 最终仿真模型；
3) 最终优化后的投产方式和生产模式。
3.6 课程设计具体要求
1) 设计过程个人进行，完成设计方案；
2) 设计过程必须独立完成，不得抄袭，避免方案出现雷同； 3) 课程设计原则上在3周内做完； 4) 最后进行课程设计答辩。
4、课程设计基本目标
较好地掌握了离散系统建模与仿真的相关理论与方法，对仿真对象的情况、问题和材料有较好的了解,能灵活应用生产管理、设施布置与规划等课程理论知识和方法，分析和解决问题，通过本课程设计，达到如下目标：
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