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1、,第1章 基础知识,第2章 怎样建立一个正确的模型,第3章 数据采集与分析,第4章 仿真数据分析与模型验证,第5章 仿真对象模块化与案例,物流仿真系统建模与应用,2,本课参考书,1、 Simulation using Promodel, Harrell and Grosh and Bowden, Mc Graw Hill education 2、Simulation Modeling and Analysis, Law and Kelton, Mc Graw Hill education 3、eM-plant 手册, tecnomatix公司 4、eM-plant仿真技术教程，科学出版社，北京
2、希望电子出版社,第一章 基础知识,4,基础知识,1.系统仿真的作用和优缺点 2.系统仿真的原理 3.相关仿真软件 4.Em-plant速成,5,1、仿真的作用,对已经发生的系统历史过程，通过仿真进行再现，以研究其规律 研究一个尚未存在的对象系统的特征、性能、规律等 对于存在但由于各种因素难以在实际系统上进行实验的系统,用于理解实际系统，进行What if分析 用于对一个系统的多种方案对比研究 对其它研究方法得到的研究结果进行验证 其它 作为沟通工具； 培训；,6,炼钢-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
3、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；,7,8,9,10,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，因此需要对这个复
4、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。,11,仿真的优势,对复杂性问题的优势 对随机性问题的优势 安全性优势 成本优势,可视化优势 重复性优势 时间优势 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；,12,2、仿真原理相关基本概念,系统 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。 模型 对应的真实对象、真实关系中那些
5、有用的、令人感兴趣的特性的抽象，是对系统某些本质方面的描述，以各种可用的形式提供被研究系统的描述信息。,13,M&S的基本原理,系统仿真三要素 对象系统 系统模型 计算机（软硬件） 三个基本活动： 系统建模 仿真建模 仿真实验,仿真试验,系统建模,仿真建模,对象 系统,仿真 模型,系统 模型,14,连续与离散事件系统仿真,按照状态变量取值变化方式可分为连续事件系统和离散事件系统。 连续系统(Continuous System)：状态变量随时间连续变化。,离散事件系统(Discrete Event System)：状态变量只是在离散的时间点上发生变化，而且这些离散的时间点是不确定的。,15,16
6、,17,18,19,20,21,22,23,24,25,3、常见的仿真软件,1. Witness 2. Promodel 3. Flexsim 4. Ralc 5. Automod 6. Arena 7. Em-plant 8. Quest,26,4、eM-plant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,27,如何建立仿真模型,Modeling,物流系统基本建模对
7、象,视频基础知识,28,树状结构的物件库,Modeling,视频复制与继承,29,物流系统基本仿真要素分类,物流系统的功能要素: 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,30,4.1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,31,物料的缺省属性只有“长度”， 可以根据需要，用户自己定义其他属性（重
8、量、类型、ID、甚至条码等） 物料是由专门的“对象source” 按一定的规律产生,离开系统时由“drain” 接收 一种物料，固定时间间隔（缺省） 一种物料，随机间隔 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） 示例：ex3_3_1 视频Source中的operating mode,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、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,33,
9、container -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。,34,物流类对象中的可移动对象 (MUs),Material Flow Objects,movable,active,passive,Transporter,Container, fork-lifts AGVS rollers staff members,所有的对象本身具有动力 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 Obje
10、cts,35,2、固定单元 道路 -track 辊道等 -line track-可以设定：长度、容量和方向,只能用于transporter line -可以设定：速度、长度、容量和方向,自带动力 示例：ex3_3_2,36,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 dismantle station,视频图标参考点,37,四个时间属性 processing time set-up time recovery time cycle time 检修仿真 start-duration-interval- st
11、op availability % 和 mean time to repair -MTTR related to time 示例：ex3_3_3,四种状态 failed paused entrance locked exit locked,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，请选择合适的仿真元素与其对应。并说明参数设置。,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,40,共有属性（有差别） 容量、状态、检修、 时间 （1）placebuffer 缺省-先进先出 可细分
12、存放单元-entrancebuffer1,buffer2,buffercapicityexit (2) buffer 不能细分存放单元 可以选择类型：Queue stack,示例：ex3_3_4 视频 buffer和placebuffer,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
13、、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_4,42,5、仿真时钟eventcontroller,视频eventroller,43,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。,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
14、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。,45,Broker对象和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
15、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Exporter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exporter,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。,47,4.2 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 时间序列-timesequence 触发器-trigger ShiftCalendar对象 AttributeExplorer对象 Generator对象 FileInterface对象 FileLink对象,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、i
