emplant仿真基础知识.ppt
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1、第第1 1章章 基础知识基础知识第第2 2章章 怎样建立一个正确的模型怎样建立一个正确的模型 第第3 3章章 数据采集与分析数据采集与分析第第4 4章章 仿真数据分析与模型验证仿真数据分析与模型验证 第第5 5章章 仿真对象模块化与案例仿真对象模块化与案例 物流仿真系统建模与应用物流仿真系统建模与应用1 2本课参考书本课参考书1、Simulation using Promodel,Harrell and Grosh and Bowden,Mc Graw Hill education2、Simulation Modeling and Analysis,Law and Kelton,Mc Graw
2、 Hill education3、eM-plant 手册,tecnomatix公司4、eM-plant仿真技术教程,科学出版社,北京希望电子出版社2024/11/2 周六第一章第一章 基础知识基础知识3 4基础知识基础知识1.系统仿真的作用和优缺点系统仿真的作用和优缺点2.系统仿真的原理系统仿真的原理3.相关仿真软件相关仿真软件4.Em-plant速成速成2024/11/2 周六51、仿真的作用、仿真的作用对已经发生的系统历史过程,对已经发生的系统历史过程,通过仿真进行再现,以研究通过仿真进行再现,以研究其规律其规律 研究一个尚未存在的对象系研究一个尚未存在的对象系统的特征、性能、规律等统的特
3、征、性能、规律等 对于存在但由于各种因素难对于存在但由于各种因素难以在实际系统上进行实验的以在实际系统上进行实验的系统系统 用于理解实际系统,进行用于理解实际系统,进行What if分析分析 用于对一个系统的多种方案用于对一个系统的多种方案对比研究对比研究 对其它研究方法得到的研究对其它研究方法得到的研究结果进行验证结果进行验证 其它其它作为沟通工具;作为沟通工具;培训;培训;2024/11/2 周六6炼钢炼钢-连铸过程连铸过程1)前驱工序约束;2)工序间隔约束;3)设备资源约束;4)设备状态约束;5)连续浇铸约束;6)当前时刻约束;7)炉次计划钢级接近约束;8)炉次计划宽度接近约束;9)炉次
4、计划厚度一致约束;10)连铸计划炉次数不能超过中间包的寿命;11)浇次计划钢级接近约束;12)同一浇次相邻炉次宽度接近约束;13)同一炉次产品交货期接近约束;2024/11/2 周六72024/11/2 周六82024/11/2 周六92024/11/2 周六10物流仿真的作用物流仿真的作用1.)系统构建:真实的系统并不存在,并且建立真实的系统需要耗费大量的成本和时间,不知该如何建造才能取得较好的效果。2.)系统改进:真实的系统是存在的,但系统存在一些问题,希望能改进系统,但不知如何改进。如果在真实的系统上进行实验则代价昂贵。3.)系统分析:一个系统非常复杂,不知如何操作才能有好的效果,因此需
5、要对这个复杂的系统进行预测和分析。4.)随机因素:系统比较简单,可以用数学的方法求解,但求解过程无法考虑随机因素,且结果不直观,因此生产一线人员难以相信纯数学方法计算的结果,而希望看到更直观的效果以指导生产。2024/11/2 周六11仿真的优势仿真的优势对复杂性问题的优势对复杂性问题的优势 对随机性问题的优势对随机性问题的优势 安全性优势安全性优势 成本优势成本优势 可视化优势可视化优势重复性优势重复性优势 时间优势时间优势 风险优势风险优势仿真的劣势或局限性?1.难以明确建模粒度;2.基础现实数据难以获得;3.模型正确与否难以断定;4.人们对仿真的认识尚不充分;2024/11/2 周六12
6、2、仿真原理相关基本概念、仿真原理相关基本概念系统系统按照某些规律结合起来、相互作用、相互依存的所有实按照某些规律结合起来、相互作用、相互依存的所有实体的有机组合。体的有机组合。模型模型对应的真实对象、真实关系中那些对应的真实对象、真实关系中那些有用的、令人感兴趣有用的、令人感兴趣的特性的特性的抽象,是对系统某些的抽象,是对系统某些本质本质方面的描述,以各方面的描述,以各种可用的形式提供被研究系统的描述信息。种可用的形式提供被研究系统的描述信息。2024/11/2 周六13M&S的基本原理的基本原理系统仿真三要素系统仿真三要素对象系统对象系统系统模型系统模型计算机(软硬件)计算机(软硬件)三个
7、基本活动:三个基本活动:系统建模系统建模仿真建模仿真建模仿真实验仿真实验仿真试验仿真试验 系统建模系统建模 仿真建模仿真建模 对象 系统 仿真模型 系统模型 2024/11/2 周六14连续与离散事件系统仿真连续与离散事件系统仿真按照状态变量取值变化按照状态变量取值变化方式可分为连续事件系方式可分为连续事件系统和离散事件系统。统和离散事件系统。连续系统连续系统(Continuous System):状态变量随:状态变量随时间连续变化。时间连续变化。离散事件系统离散事件系统(Discrete Event System):状态:状态变量只是在离散的时间变量只是在离散的时间点上发生变化,而且这点上发
8、生变化,而且这些离散的时间点是不确些离散的时间点是不确定的。定的。2024/11/2 周六152024/11/2 周六162024/11/2 周六172024/11/2 周六182024/11/2 周六192024/11/2 周六202024/11/2 周六212024/11/2 周六222024/11/2 周六232024/11/2 周六242024/11/2 周六253、常见的仿真软件、常见的仿真软件 1.Witness 2.Promodel 3.Flexsim 4.Ralc 5.Automod 6.Arena 7.Em-plant 8.Quest2024/11/2 周六264、eM-pl
9、ant仿真系统简介 eM-plant仿真系统是德国 tecnomatix公司的产品,其前身为simple+,专门用于“离散系统”建模与仿真分析。特点:面向对象建模 集成仿真环境 仿真过程可视化 专用仿真语言 开放数据接口 2D+3D 提供如GA,ARIS,Gantt等模块2024/11/2 周六27如何建立如何建立仿真模型仿真模型ModelingEm-plant基本物件使用者自定义的物件构建仿真系统物流系统基本建模对象视频基础知识2024/11/2 周六28树状结构的物件库Modeling基本物件自訂物件模擬模型视频复制与继承2024/11/2 周六29物流系统基本仿真要素分类 物流系统的功能
10、要素:运输、仓储、装卸搬运、包装、流通加工、配送和信息。构成任何一个物流系统的仿真要素:物料(流动实体/临时实体)运输单元 连续运载工具:辊道、悬挂、皮带、管道等 离散运载工具:汽车、插车、火车、飞机、轮船等 加工单元:包装、流通加工等 仓库 信息流2024/11/2 周六304.1基本物流要素建模 1、物料(流动实体/临时实体)在离散仿真系统中,不能表示流体或散料,只能是单元化的实体。-Entity 2024/11/2 周六31物料的缺省属性只有物料的缺省属性只有“长度长度”,可以根据需要,可以根据需要,用户自己定义其他属性(重量、类型、用户自己定义其他属性(重量、类型、ID、甚甚至条码等)
11、至条码等)物料是由专门的物料是由专门的“对象对象source”按一定的规律按一定的规律产生产生,离开系统时由离开系统时由“drain”接收接收 一种物料,固定时间间隔(缺省)一种物料,固定时间间隔(缺省)一种物料,随机间隔一种物料,随机间隔 一种物料,按计划成批产生一种物料,按计划成批产生 多种物料,交替产生(固定、随机、成批)多种物料,交替产生(固定、随机、成批)示例:示例:ex3_3_1 视频视频Source中的中的operating mode2024/11/2 周六32基本物流要素建模 2、运输单元 在eM-plant中,运载工具分为:移动单元和固定单元 移动单元-离散运输工具如:AGV
12、、插车、汽车等 固定单元-连续运载工具如:道路、辊道、链条、皮带等(1)移动单元 托盘(集装箱等)-container 运输车 -transporter 2024/11/2 周六33container -自己不能移动,可以设定装载量。transporter-可以设定其装载量和行走速度。2024/11/2 周六34物流类对象中的可移动对象物流类对象中的可移动对象 (MU(MUs)s)Material Flow ObjectsmovableactivepassiveTransporterContainer fork-lifts AGVS rollers staff members所有的对象本身具有
13、动力而且可以装载其他对象Entity palettes boxes etc.所有对象本身不具有动力可以装载不可以装载 tools product staff members etc.Basic Objects2024/11/2 周六352、固定单元 道路 -track 辊道等 -linetrack-可以设定:长度、容量和方向,只能用于transporterline -可以设定:速度、长度、容量和方向,自带动力示例:ex3_3_22024/11/2 周六36基本物流要素建模 3、加工单元 eM-plant的加工单元包括:single proc paralle proc assembly dism
14、antle station 视频图标参考点2024/11/2 周六37四个时间属性四个时间属性 processing time set-up time recovery time cycle time 检修仿真检修仿真 start-duration-interval-stop availability%和和 mean time to repair-MTTR related to time示例:示例:ex3_3_3四种状态 failed paused entrance locked exit locked2024/11/2 周六38从北京运到天津一批电脑零件,这些零件每10件装一箱,每4箱装一车
15、,请选择合适的仿真元素与其对应。并说明参数设置。2024/11/2 周六39基本物流要素建模 4、存储单元 eM-plant的存储单元包括:placebuffer buffer sorter store 2024/11/2 周六40共有属性(有差别)共有属性(有差别)容量、状态、检修、容量、状态、检修、时间时间(1)placebuffer 缺省缺省-先进先出先进先出 可细分存放单元可细分存放单元-entrancebuffer1,buffer2,buffercapicityexit (2)buffer 不能细分存放单元不能细分存放单元 可以选择类型:可以选择类型:Queue stack示例:ex
16、3_3_4视频 buffer和placebuffer2024/11/2 周六41基本物流要素建模 4、存储单元(3)sorter 给每一个进入sorter的临时实体赋一个权值 按权值的大小,升序或降序确定离开顺序 order-升序或降序 time of sort-确定排序时间(有新实体进入或离开)sort criterion-赋权值的方式 在sort中已经停留的时间,升序-先进先出;降序-先进后出 临时实体的属性(长度、能力、速度、需要被加工的时间等等)方法-由用户自己确定 (4)store 能细分存放单元(X-Y)不能主动出入库 store.pe(x,y)-storex,y示例:ex3_3_
17、42024/11/2 周六425、仿真时钟eventcontroller视频eventroller2024/11/2 周六43其他其他FlowControl对象是为实现物料流的分解和合并而设置的,它是物流控制对象。FlowControl对象并不对经过的MU进行加工,它只是按照既定的策略将经过的MU分配给其后续的其他物流对象上。2024/11/2 周六44物流公司A承担北京中关村某企业电脑零件的配送业务,该企业生产的零件有20%运往天津,有50%运往佳木斯,30%运往亦庄,这些零件都是每10件装一箱,每4箱装一车,请选择合适的仿真元素并建立仿真模型。2024/11/2 周六45 Broker对象
18、和Exporter对象Broker这个单词的本意是中间人,在EM-PLANT中Broker对象就起着这样一个“中间人”的作用。Broker为一些物流对象例如Singleproc、Paralleproc、Assembly等提供服务,这些物流对象都有一个Importer属性栏,Importer属性栏用于选择这些物流对象需要提供服务的“中间人”即Broker,而每一个Broker又有若干服务资源即Exporter对象,Broker接受Singleproc等物流对象的服务请求,按一定的原则去分配有限的Exporter对象,使物流系统在有限的服务资源下达到优良的整体效益。因此Broker对象和Expor
19、ter对象是必须搭配使用的,而Broker的Exporter分配原则必须由用户自己编写。视频broker和exporter2024/11/2 周六46物流公司A承担北京中关村某企业电脑零件的配送业务,该企业生产的零件有20%运往天津,有50%运往佳木斯,30%运往亦庄,这些零件都是每10件装一箱,每4箱装一车,一共有2个装车工人,4辆车。请选择合适的仿真元素并建立仿真模型。2024/11/2 周六474.2 基本信息流要素建模 基本信息流要素包括:方法-method 全局变量-varible 表-tablefile 卡片-cardfile 堆栈/队列-stackfile/qeuefile 时间
20、序列-timesequence 触发器-trigger ShiftCalendar对象AttributeExplorer对象Generator对象FileInterface对象FileLink对象2024/11/2 周六48基本信息流要素建模方法-method 方法模块-是物流与信息流的“接口”,它将物流的“control”属性 和“simtalk”信息处理和控制程序连在一起,并为simtalk程序提供了一个“框架”,每一个方法相当于一个“函数”或“子程序”。方法分为:特殊方法:endsim、init、reset等 用户定义方法。示例:ex3_3_5(调试方法)2024/11/2 周六49图标
21、名称图标含义说明DefaultMethod 的默认图标ExitCtrl物流对象的出口控制方法EntranceCtrl物流对象的入口控制方法Init仿真模型的启动控制方法Reset仿真模型的重置控制方法EndSim仿真结束的控制方法Error调试出错的方法2024/11/2 周六50相对路径相对路径默认为从主对象所在的命名空间;例如,方法“M”(在“W”模型中,“W”模型又在“F”模型中)使用了“AP”则em-plant会自动找到当前命名空间的“AP”对象.在对象object.F.W.M中键入如下代码:点“Apply”和Start“并在Console界面中观察结果.isdo print AP;e
22、nd;Pathsobject libraryWVBLFMSLONAPOFFPM2024/11/2 周六51绝对路径 绝对路径通常从对象结构树的最顶层开始,逐层向下,以分割符“.”分开。例如需要调用图中的AP对象,则需从最顶层对象结构树开始,调用代码为:.F.W.APobject libraryWVBLFMSLON APOFFPMPaths2024/11/2 周六52基本信息流要素建模全局变量-variable全局变量的作用域:frame全局变量一般类型:interger,real,string,全局变量特殊类型:object,table,list,.示例:ex3_3_62024/11/2 周六
23、53可移动对象的移动方法.move;.move(B);.move(1);ABMethodABMethodC12Move to B.move(C);.move(2);Move to CLinking Material and Information Flow2024/11/2 周六54 Comment对象Comment对象是EM-PLANT中提供辅助功能的对象,它用来记录模型开发人员对模型的注释,通过这些注释可帮助不同的用户能够更好地对模型进行理解。示例:ex3_3_82024/11/2 周六55物流公司A承担北京中关村某企业电脑零件的配送业务,该企业生产的零件有20%运往天津,有50%运往佳木
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