实验生产现场单工艺流程系统的实验设计与实验

实验一：生产现场单一工艺流程系统的实验设计与实验1.1建立概念模型1.1.1系统描述某工厂车间对三类产品进行检验。这三种类型的产品按照一定的时间间隔方式到达。随后，不同类型的产品被分别送往三台不同的检测机进行检测，每台检测机只检测一种特定的产品类型。其中，类型1的产品到第一台检测机检测，类型2的产品到第二台检测机检测，类型3的产品到第三台检测机检测。产品检测完毕后，由传送带送往货架区，再由叉车送到相应的货架上存放。类型1的产品存放在第2个货架上，类型2的产品存放在第3个货架上，类型3的产品存放在第1个货架上。这个检测流程的效率如何？是否存在瓶颈？如果存在，怎样才能改善整个系统的绩效呢？这些问题都是我们希望通过仿真分析得以解决的。1.1.2系统数据产品到达速率：产品到达间隔时间服从均值为20秒、方差为2的正态分布暂存区最大容量：25检测机时间参数：准备时间是10秒，加工时间服从均值为30秒的指数分布传送带参数：传送速度是1米/秒，传送带上同时最多传送10个产品1.1.3概念模型图7-1概念模型检测机器1检测机器2检测机器3传送带传送带传送带货架1货架2货架3产品1产品2产品31.2建立Flexsim模型双击桌面上的Flexsim图标打开软件，你可以看到Flexsim菜单、工具条、实体库，和正投影模型视窗。图2-2Flexsim软件界面第1步：模型实体设计模型元素系统元素备注Flowitem原料不同实体类型代表不同类型的原料，分别标为1、2、3Processor机器进行不同的参数定义以表征不同机器组中的机器Conveyor传送带Rack货架Operator操作员可以进行搬运或加工等操作的人Dispatcher调度器给操作员进行任务分配的控制器Transporter叉车进行搬运操作的小车Queue机器组暂存区Source原材料库原材料的始发处Sink成品库原料加工后的最终去处第2步：按住鼠标左键，从库里拖出一个Source放到正投影视图中，如图2-3所示：图2-3拖出一个Source第3步：把其余的实体拖到正投影视图中，如图2-4所示：图2-4生成所有实体第4步：连接端口根据临时实体的路径连接端口。连接过程是：按住“A”键（本步骤的连接均需要按住“A”），然后用鼠标左键点击Source1并拖曳到queue2，再释放鼠标键。拖曳时你将看到一条黄线，释放时变为黑线如图2-5所示:图2-5连接端口连接queue到每个processor，连接每个processor到conveyor，连接每个conveyor到queue，连接queue到每个rack，这样就完成了连接过程。完成连接后，所得到的模型布局应如图2-6所示。图2-6连接所有实体端口第5步：指定到达速率鼠标左键双击Source键打开其参数视窗（如图2-7所示）。5图2-7Source参数窗口所有的Flexsim实体都有一些分页或标签页，提供一些变量和信息，建模人员可根据模型的需求来进行修改。在这个模型中我们需要改变到达时间间隔和实体类型来产生3种实体。根据模型描述，我们要设定到达时间间隔为normal(10，2）。现在，按下到达时间间隔下拉菜单中的箭头，选择“NormalDistribution”选项（如图2-8）图2-8选中NormalDistribution栏该选项将出现在视窗里。如果要改变分布的参数，则选择模板按钮，之后可以改变模板中任何褐色的值。选择模板按钮，将看到这一视窗（如图2-9）：图2-9模版编辑窗口可以使用模板改变数值来调整分布，甚至可以插入一个表达式。在本模型中改变10为20。按确定键返回到参数视窗。下面我们需要为临时实体指定一个实体类型，使进入系统临时实体的类型服从以1到3之间的均匀分布。最好的做法是在Source的“OnExittrigger”中改变实体类型，下步骤将介绍。第6步：设定临时实体类型和颜色选择SourceTriggers分页。在“OnExit”下拉菜单框中，选择“SetItemtypeandColor（设定临时实体类型和颜色）”（如图2-10）以改变临时实体类型和颜色。图2-10选择改变临时实体颜色栏在选定改变临时实体类型和颜色的选项后，按模板键，可以看到下列信息：图2-11模版编辑窗口离散均匀分布与均匀分布相似，但返回的不是给定的参数之间的任意实数值，而是离散整数值。点击本视窗和Source参数视窗的ok键。下一步是详细设定queue的参数。由于queue是在临时实体被processor处理前存放临时实体的场所，因此需要做两件事。首先，需要设定queue最多可容纳25个临时实体的容量。其次，设定临时实体流选项，将类型1的实体发送到processor1，类型2的实体发送到processor2，依此类推。第7步：设定queue容量左键双击queue打开queue参数视窗（如图2-12）图2-12Queue的参数窗口改变最大的容量为25。选择按钮。第8步：为queue指定临时实体流选项在参数视窗选择临时实体流分页来为queue指定流程在“SendToPort”下拉菜单中选择“ByItemtype(direct)（按实体类型（直接））”（如图2-13）。图2-13选择按实体类型传送由于我们已经分配实体类型号为1、2、3，我们就可以用实体类型号来指定临时实体通过的端口号。processor1应连接到端口1，processor2应连接到端口2，依此类推。选定了“ByItemtype(direct)”之后，点击ok按钮关闭queue的参数视窗。下一步是设定processor的时间参数。第9步：为processor指定操作时间双击processor1，打开processor1的参数视窗（如图2-14）：图2-14Processor1参数窗口在“ProcessTime”下拉菜单中，选“ExponentialDistribution（指数分布）”。其默认的时间是10秒，我们需要30秒。因此，这里我们选择模板按钮(如图2-15).图2-15模版编辑窗口将形状参数（scalevalue）改为30。这里指数分布的形状参数恰好是均值。按ok按钮关闭此视窗。这仅仅是这一次对processor所做的改变，今后的课程中还要考察一些其它的操作。按ok按钮关闭processor参数视窗。对其它的processor重复上述过程。第10步：向模型中添加一个dispatcher和两个operatordispatcher用来为一组operator或transporter进行任务序列排队。在该例中，它将与两个operator同时使用，这两个operator负责将临时实体从queue搬运到processor。从库中点击相应图标并拖放到模型中，即可添加dispatcher和两个operator，如图2-16所示。图2-16添加dispatcher和operator第11步：连接中间和输入/输出端口queue将要求一个operator来拣取临时实体并送至某个processor。临时实体的流动逻辑已经在第1课中的queue设置好了，无需改变。只需请求一个operator来完成该任务。由于我们使用两个operator，我们将采用一个dispatcher来对请求进行排队，然后选择一个空闲的operator来进行这项工作。如果我们只有一个operator，就不需要dispatcher了，可以直接将operator和queue连接在一起。为了使用dispatcher指挥一组operator进行工作，必须将dispatcher连接需要operator的实体的中间端口上。若要将dispatcher的中间端口连接到queue，则按住键盘上的“S”键然后点击dispatcher拖动到queue（如图2-17）。图2-17按“S”键并点击拖动释放鼠标，就建立了一个从dispatcher中间端口到queue中间端口的连接（如图2-18）图2-18中间端口连接中间端口位于实体底部中间位置。很明显它并非输入或输出端口。为了让dispatcher将任务发送给operator，须将dispatcher的输出端口与operator的输入端口连接。实现方法是，按住键盘“A”键并点击dispatcher拖动到operator，如图所示。必须对每个operator进行此操作。连接如图2-19，图2-20所示。注：operator可能太小，不好连接，我们可以通过鼠标滚轮把图形放大后连接。图2-19“A”键点击拖动图2-20dispatcher输出端口连接到operator输入端口第12步：编辑queue临时实体流设置使用operator下一步是修改queue临时实体流属性来使用operator完成搬运任务。可以左键双击queue打开参数视窗完成上述修改。视窗打开后，选择Flow栏。然后选中UseTransport复选框（如图2-21）。图2-21选中使用操作员当选择了“usetransporter”后将激活一个“RequestTransportFrom”的新下拉菜单。这个下拉菜单将根据端口号来选择transporter或operator去搬运临时实体。在本例中，它被连接到dispatcher，由dispatcher将任务分配给operator。选择“ok”按钮关闭视窗。第13步：为processor的预置时刻配置operator为了使processor在预置时使用operator，必须连接每个processor的中间端口和dispatcher的中间端口。操作是：按住键盘“S”键点击dispatcher拖到processor释放。完成后，端口将如图2-22所示。图2-22dispatcher与每个processor中间端口的连接现在我们需要为processor定义预置时间。双击第一个processor打开其参数视窗（如图2-23）。图2-23Processor2的参数窗口在“SetupTime”下拉菜单中选择“ConstantValue（常数值）”选项，然后按键来打开代码模板视窗，将时间改为10（如图2-24）。图2-24模版窗口点击“ok”按钮关闭代码模板视窗。点击主页中的“Apply”保存此改变。然后打开“Operators”分页。选择UseOperator(s)forSetup旁的复选框。选择后，将会看到NumberofOperators编辑区和PickOperator下拉菜单可用。预置所需的operator数量为1，PickOperator的被选内容应设置为中间端口1，如图2-25所示。图2-25使用操作员进行预处理点击“ok”按钮保存此改变并关闭视窗。对模型中的每个processor重复此步骤。然后编译、重置，并运行模型以确认在预置时间期间确实使用了operator。第14步：添加transporter在模型中添加叉车，来将临时实体从传送带末端的queue搬运到货架，这和添加operator来完成输入queue到processor之间的临时实体搬运是一样的。由于此模型中只有一辆叉车，所以不需要使用dispatcher。直接将叉车连接到暂存器的一个中间端口。从库中拖出一个叉车放置到模型视窗中（如图2-26）。图2-26拖出一个叉车添加叉车后，将queue的中间端口连接到此叉车。按住键盘“S”键点击queue拖动到叉车。完成后，模型应如图2-27所示。图2-27完成叉车连接第15步：调整queue的临时实体流参数来使用叉车下一步是调整queue的临时实体流参数来使用此叉车。左键双击queue打开其参数视窗。图2-28queue的UseTransport复选框选择Flow分页并选中UseTransport复选框，如图2-28所示。queue的中间端口1已经被连接上，因此无须其它调整。点击OK按钮关闭视窗。第16步：设定用来安排临时实体从queue到rack的路径的全局表下一步是设定一个全局表，用来查找每个临时实体将被送到哪个rack（或者，更确切的表述为，临时实体将从conveyor后头的queue的哪个输出端口发送