第4章_Witness仿真模型元素介绍

离散系统仿真与应用-Witness软件与应用主讲人：陈杰南京理工大学经济管理学院E-mail:[e-mail]第四章Witness仿真模型元素介绍主要内容1.离散型元素2.连续型元素3.运输逻辑元素4.逻辑元素5.图形元素4.1离散型元素一、离散元素离散元素表示所要研究的现实系统中可以看得见的、可以计量个数的物体，一般用来构建制造系统和服务系统等。主要包括：-零部件或实体（PartorEntity）-机器（Machine）-输送链（Conveyor）-缓冲区或仓库（Buffer）-车辆（Vehicle）-轨道（Track）-劳动者（Labor）-路径（Path）-模块（Module）4.1离散型元素1）零件（Part）零部件是一种最基本的离散性元素，它可以代表在其他离散性元素间移动的任何事物。如产品、大公司全程处理的项目、电话交流中一个的请求、微型电子元件、超市中川流不息的人、医院中的病人、机场上的行李等等。在模型中，零部件的使用方法有很多种。我们可以单独使用零部件，可以将多个零部件组装成一个零部件，也可以将一个零部件分成许多零部件。零部件可以被同批处理，可在同一时间被批量或单个创建，在模型的处理过程中还可以转变为另一些零部件。进入方式：passive,active,activewithprofile4.1离散型元素2）机器（Machine）机器是获取、处理零部件并将其送往目的地的离散元素。不同的机器代表不同类型的处理过程。系统提供七种不同的机器：-单处理机Single(1-1)-批处理机Batch(n-n)-装配机Assembly(n-1)-生产机Production(1-n)-通用机General(n-n/~n)-多周期处理机Multiplecycle-多工作站机Multiplestation3)传送带Conveyor输送链是一种可以实现带传送和滚轴传送的离散性元素。如机场里运送行李的传送带，将卡车车体沿生产线移动的传送装置，将空纸盒送往包装操作的滚轴传送装置等等都可以称为输送链。Witness提供了两种输送链：（1）固定式（Fixed）。这是一种保持部件间距不变的输送链。假如该输送链停了，它上面的部件间的距离仍保持不变。（2）队列式（Queuing）。这种输送链允许部件的累积。假如该输送链上的部件被阻塞，部件仍不断的滑向一起，直到这个输送链被塞满。4.1离散型元素4）缓冲区（Buffer）缓冲区是存放部件的离散元素。缓冲区是一种被动型元素，既不能像机器元素一样主动获取部件，也不能主动将自身存放的部件运送给其他元素；它的部件存取依靠系统中其他元素主动的推或拉。我们可利用缓冲区规则，使用另一个元素把部件送进缓冲区或者从缓冲区中取出来。部件在缓冲区内还按一定的顺序整齐排列，例如：先进先出，后进先出。缓冲区还可以分区存放零部件。4.1离散型元素5)车辆（Vehicle）车辆是一种离散元素，我们用它来建立的装置模型可以将一个或多个部件从一个地点运载到另一个地点。（例如，卡车，起重机，铲车）。车辆沿着轨道（track）运动。虽然车辆实际上自身在移动，但却是轨道定义了物理布置图，并包含了使系统运行所需的逻辑理论。在Witness里建立运输系统应按照如下两个步骤：(1)设计轨道布置图和运载路线。这需要创建所需的轨道和车辆，并且详细说明车辆在轨道之间移动所需的细节。在这一步不要考虑部件怎样装上车辆或怎样从上面卸载下来。只有将第一步设计好了，我们才可以进入下一步的工作。(2)详细说明我们所定义的车辆怎样来满足运输的需要。它有两种方式，可能是被动式的，也可能是主动式的。4.1离散型元素6)轨道（Track）轨道是一种代表车辆运输部件时所遵循的路径的离散元素。它们也定义了车辆装载，卸载或停靠的地点。车辆所走的路径是由一系列轨道组成的。每条轨道都是单向的；假如你需要一条双向的轨道，只需定义两条沿相同线路但方向相反的轨道就可以了。车辆在“尾部”（rear）进入轨道并向“前部”（front）运动。一旦到达前部，该车辆可以进行装载，卸载或其它的操作。然后它将移动到下一条路线的尾部并开始向那条路线的前面运动。根据一个车辆的类型来规定它的路径是可行的，所用方法与根据部件类型来规定它们在元素间的路径一样。在仿真运行的开始，所有的车辆沿一条特定轨道进入；这与部件的初次进入类似。4.1离散型元素7)劳动者（Labor）劳动者是代表资源（例如，工具或操作工人）的离散元素，它一般负责对其它元素进行处理、装配、修理或清洁。如从事精密工作的机器人、一台选矿机或一个固定装置都是劳动者。我们通过对特定的劳动者的属性设置来建立同一劳动单位在不同技术水平下的模型。我们可以对各种类型的劳动者设置不同的班次，可以在模型中加入班次的构成，并且用不同的工作方式，休息和加班时期来进行试验。假如另外一个元素要完成更重要的任务，我们可以从元素中撤离劳动者到该元素中去。这就是劳动者使用的优先权。劳动者一般要用劳动者使用的规则来进行调用。4.1离散型元素8)路径（Path）路径是设定部件和劳动者（或者其它资源）从一个元素到达另一个元素的移动路程的离散元素。我们在模型中可以用它来代表现实系统中行程的长度和实际路线。不论何时，当运动时间对于两项操作非常重要时，路径对于提高模型的精确性是特别有用的。在一个制造单元的模型里，一个操作者要控制数台机器的操作，在各台机器之间的走动时间是完成整个任务总时间的重要组成部分。此时，路径就起到了作用。路径还有许多其它的用途，例如，选定仓库贮存的应用模型，详细的零售规划的模型，机场或医院的规划等等。只有在必要时我们才使用路径。假如模型中的元素有很长的周期时间而且它们间的行程很短，那就不必去增加模型的复杂性了。路径的使用应基于建模对象（例如，在某些情况下用轨道或车辆代替可能会更合适）。4.1离散型元素9)模块（Modular）模块是表示其他一些元素集合的离散元素。有了模块，在模型内部，我们就可以建立具有自处理功能的模型。使用模块有几种方式：（1）详述模块里的一个处理过程并且重点检查在这个特殊处理过程中的各个元素；（2）详述模块里的一个处理过程但随后将这个模块拆毁以便于能着重于顶层模型的设计。元素从模型到达模块的一个输入点（或元素），经过模块内适当的元素，然后经由这个模块的一个输出点（或元素）返回模型。（3）为模块输入一个近似的周期时间以便能运行整个模型，并在随后填充模块里的元素。假如模块使用一个周期时间，我们也能生成这个模块的报告（4）详述模块中的一个处理过程，将它保存到一个模块文件中（*.mdl），这个文件包含所有关于这个模块的信息，元素和图标等等。然后把这个文件载入另一个Witness模型中。(5)在一个模块中可以创建另一个模块。这就是阶层模型。（6）可以利用一个特殊的模块结构存储对话框所需元素的数据来建立自己的对话框。（7）我们还可以用密码来保护模块。4.1离散型元素运输逻辑元素运输逻辑元素主要用于构建物料运输系统。主要包括：-运输网络（Network）-单件运输小车（Carriers）-路线集（Section）-车辆站点（Station）4.2运输逻辑元素1)运输网络（Network）运输网络把一系列的路线集，工作站和单件运输小车组合在一起。运输网络可以分为自动提供能量和路线集提供能量两种类型。如果该网络是自动提供能量型的，则单件运输小车是主动的并推动自身向被动的路线集运动。例如一个“ROBOT”单件运输小车在“LOAD_TUBE”工作站装载了一个“TESTTUBE”部件，沿着一条叫做“SECTION1”的固定路径移动，并且在“UNLOAD_TUBE”工作站把该部件卸下。如果该网络是路线集提供能量型的，路线集的行动类似于附带有铁钩的带传送装置。路线集上的铁钩钩起非活动性的单件运输小车并且把它们带往下一个元素，然后放下这些单件运输小车。最后空钩子绕回路线集的起始处，准备钩起另一个单件运输小车。使用运输网络应注意以下两点：􀁺-在同一个网络中，只能使用路线集，工作站和单件运输小车；􀁺-网络所应用的类型和班次也被应用于所有配置在该网络中的路线集、单件运输小车和工作站。4.2运输逻辑元素2)单件运输小车（Carriers）单件运输小车沿着路线集或工作站来运输部件。它的运输方式取决于网络的类型。它可以在两个网络之间移动。使用单件运输小车应注意以下七点：􀁺-每个单件运输小车的最大搬运量是一个部件；􀁺-单件运输小车可以从一个网络移动到另一个网络；􀁺-可以在每个网络中使用多个类型的单件运输小车；􀁺-单件运输小车只有在路线集体提供能量的网络中才能跨越式运动；􀁺-一个单件运输小车的入口规则支持“PUSH，PERCENT和SEQUENCE”输出规则；􀁺-可以把单件运输小车从一个模块推到另一个模块；􀁺当定义一个单件运输小车的时候，必须把它配置到网络中去。然而，Witness只有在运行模型的时候才会去检查该搬运工具是否配置到有效的网络中去了。4.2运输逻辑元素3)路线集（Section）路线集是一种代表单件运输小车所走路径的提供动力的单体要素。在模型中，路线集是网络的组成部分。使用路线集应注意以下三点：􀁺（1）只有在运行模型时，Witness才会去检查这个路线集是否配置到有效的网络中去了；􀁺（2）可视规则编辑器不支持路线集连接规则；􀁺（3）路线集连接规则支持“PUSH，PERCENT，SEQUENCE”输出规则。4.2运输逻辑元素4)工作站（Station）工作站是代表一个点的提供动力的单体元素，该点在路线集的起始或末尾，在这个点上，我们能对单件运输小车或者其里面的部件实施操作。共有四种类型的工作站：（1）基站（Basic）。当单件运输小车（或单件运输小车上面的部件）进入、离开或在工作站内时，可以对它们进行操作。（2）装载站（Loading）。可将部件装入单件运输小车，指派劳动者去协助装载作业，并可以在单件运输小车装载部件的时候实施操作。（3）卸载站（Unloading）。可以从一个单件运输小车里卸载部件，指派劳动者去协助卸载作业，并可以在单件运输小车卸载部件的时候实施操作。（4）停泊站（Parking）。工作与缓冲十分相象，它是一个不引起路线集堵塞的可供单件运输小车等待的空间。4.2运输逻辑元素4)工作站（Station）使用工作站应注意以下五点：􀁺（1）只有运行模型的时候，Witness才会去检查工作站是否已配置在有效的网络中。􀁺（2）可视规则编辑器不支持工作站连接规则。但我们能利用可视的推、拉规则（比如“SEQUENCE”和“PERCENT”）去将部件推进或拉出合适的工作站。􀁺（3）所有工作站类型都支持自由处理法（在进行处理时，单件运输小车与传送装置分离），装载站和卸载站也支持由动力推动的处理方法（单件运输小车在处理的操作中始终与传送装置机构相连）。􀁺（4）不建议使用“系列”动力工作站，因为装载/卸载操作可能在进入后一个工作站之前没有完成，而且还可能因此产生意想不到的后果。􀁺（5）工作站连接规则支持“PUSH，PERCENT和SEQUENCE”输出规则。4.2运输逻辑元素逻辑元素逻辑元素用来处理数据、定制报表、建立复杂逻辑结构的元素，通过这些元素可以提高模型的质量和实现对具有复杂结构的系统的建模。主要包括：-属性（Attribute）-变量（Variable）-分布（Distribution）-函数（Function）-文件（File）-零部件文件（Partfile）-班次（Shift）4.3逻辑元素5）图形元素图形元素可以将模型的运行绩效指标在仿真窗口形象的表现出来。主要包括：-时间序列图（Time-series）-饼状图（Piechart）-直方图（Histogram）4.4图形元素第五章规则一旦在模型中创建了元素，就必须说明零部件，流体，车辆和单件运输小车在它们之间是怎样流动以及劳动者是怎样分配的，这就要用到规则。Witness有几类不同的规则：•输入规则(这类规则包括装载和填入规则)。输入规则控制输入元