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1、WWITNESS ITNESS SimulationSimulation第五第五讲生生产物流系物流系统建模建模与与仿仿真真王建华王建华培训主题培训主题Witness软件介绍软件介绍基本元素、输入输出规则、复杂流程设计基本元素、输入输出规则、复杂流程设计数据类型、随机分布函数数据类型、随机分布函数WITNESS建模与仿真基本过程建模与仿真基本过程生产物流系统建模与仿真生产物流系统建模与仿真生产物流系统描述生产物流系统描述定义元素定义元素Define可视化元素可视化元素Display细节设计细节设计Detail仿真实验仿真实验RunSimulation统计报告分析统计报告分析ReportWitne
2、ss介绍：建模元素介绍：建模元素三类建模元素：三类建模元素：1.实物元素实物元素:代表实际系统中看得见的实体，如代表实际系统中看得见的实体，如:原材料原材料part/fluid、加工设备、加工设备machine/processor作业员作业员labor、运输工具、运输工具conveyer/track/vehicle/pipe仓库仓库buffer/tank2.逻辑元素：用来处理数据，实现复杂流程和逻辑的建模要素，如逻辑元素：用来处理数据，实现复杂流程和逻辑的建模要素，如:属性属性attribute、变量、变量variable、经验分布、经验分布distribution函数函数function、班
3、次、班次shift、文件、文件file、模组、模组module;3.图形元素图形元素:形象化表示实体的运行特征。如：形象化表示实体的运行特征。如：时间序列图形时间序列图形timeseries,饼状图饼状图piechart,直方图直方图histogramWitness软件：输入软件：输入/输出规则输出规则Witness提供了两类规则用于控制仿真系统中的物料流：输入规则提供了两类规则用于控制仿真系统中的物料流：输入规则和输出规则和输出规则u输入规则输入规则InputRule：BUFFERMATCHPERCENTPULLSELECTSEQUENCELEASTMOSTWAITFLOWRECIPEu输出
4、规则输出规则OutputRule：BUFFERPERCENTPUSHSELECTSEQUENCEDESTINATIONLEASTMOSTWAITCONNECTFLOWRECIPE离离散散离离散散连连续续连连续续离离散散离离散散连连续续连连续续Witness软件：复杂流程控制软件：复杂流程控制使用基本的输入使用基本的输入/输出规则不能对复杂流程进行建模时，可以使用条输出规则不能对复杂流程进行建模时，可以使用条件判断规则结合基本件判断规则结合基本IO规则实现流程的建模。规则实现流程的建模。IF条件条件1IO规则规则1ELSEIF条件条件2IO规则规则2ENDIF例：例：IFtime200Conne
5、ctwithpipe1Elseiftime300Flowtotank1rate(100)ElseWaitendifwitness提供了四种类型的变量，用来进行数据处理：提供了四种类型的变量，用来进行数据处理：整型、实型、名型、字符型整型、实型、名型、字符型。整型（整型（integer）变量：）变量：用来存储不包含小数点部分的数字。在用来存储不包含小数点部分的数字。在witness中，可以中，可以是是-2147483648到到2147483647之间的整数。之间的整数。实型（实型（real）变量：）变量：可以存储由数字（可以存储由数字（09）、小数点和正负号组成的数据。范围）、小数点和正负号组成
6、的数据。范围为（为（3.4E-38，3.4E38）；）；名型（名型（name）变量：）变量：用来存储用来存储witness仿真系统组成元素的名称。例如：仿真系统组成元素的名称。例如：Widgetmiller（3）字符型（字符型（string）变量：）变量：用来存储不具有计算能力的字符型数据。字符型数据是由用来存储不具有计算能力的字符型数据。字符型数据是由汉字和汉字和ASCII字符集中可打印字符（英文字符、数字字符、空格以及其他专用字符）组字符集中可打印字符（英文字符、数字字符、空格以及其他专用字符）组成，长度范围是成，长度范围是04095个字符。个字符。Witness软件：数据类型软件：数据类
7、型（1）BETA分布；分布；（2）NORMAL正态分布；正态分布；（3）BINOMIAL 二项分布；二项分布；（4）POISSON泊松分布；泊松分布；（5）ERLANG爱尔朗分布；爱尔朗分布；（6）RANDOM0-1均匀分布；均匀分布；（7）GAMMA分布；分布；（8）TNORMAL截断正态分布；截断正态分布；（9）IUNIFORM 整数均匀分布；整数均匀分布；（10）TRIANGLE三角分布；三角分布；（11）LOGNORML对数正态分布；对数正态分布；（12）UNIFORM均匀分布；均匀分布；（13）NEGEXP负指数分布；负指数分布；（14）WEIBULL威伯分布威伯分布Witness软
8、件：随机函数软件：随机函数Witness软件：界面介绍软件：界面介绍运行控制工具栏运行控制工具栏统计报表工具栏统计报表工具栏元素列表窗口元素列表窗口模型布局窗口模型布局窗口元素设计工具栏元素设计工具栏视图控制工具栏视图控制工具栏Witness软件：建模和仿真基本过程软件：建模和仿真基本过程元素定义元素定义元素可视化元素可视化详细参数详细参数仿真实验仿真实验结果分析结果分析校验 验证生产物流系统描述生产物流系统描述使用使用WITNESS建立该系统的仿真模型，并进行仿真实验，建立该系统的仿真模型，并进行仿真实验，研究在研究在480分钟，该系统的产量和各设备的利用率。分钟，该系统的产量和各设备的利用
9、率。101010定义元素定义元素Define定义元素定义元素DefineWITNESS义元素的四种方式：义元素的四种方式：1.通过系统布局区（通过系统布局区（layoutwindow）：在系统布局区点击鼠标）：在系统布局区点击鼠标右键，在弹出菜单中选择右键，在弹出菜单中选择Define菜单项，将弹出新建元素对话框，菜单项，将弹出新建元素对话框，然后进行元素定义。然后进行元素定义。2.通过元素选择窗口（通过元素选择窗口（elements）：选择元素选择窗口中的：选择元素选择窗口中的simulation项，单击鼠标右键，在弹出菜单中选择项，单击鼠标右键，在弹出菜单中选择Define菜单菜单项，将弹
10、出新建元素对话框，然后进行元素定义。项，将弹出新建元素对话框，然后进行元素定义。3.使用工具栏进行元素的定义：点击工具栏中的使用工具栏进行元素的定义：点击工具栏中的新建元素图标新建元素图标，将弹出新建元素对话框，然后进行元素定义。将弹出新建元素对话框，然后进行元素定义。4.通过用户元素窗口（通过用户元素窗口（designerelements）元素模板：在该窗元素模板：在该窗口中，鼠标选中所需建立的元素类型图标，然后在系统布局区中口中，鼠标选中所需建立的元素类型图标，然后在系统布局区中单击鼠标左键进行元素定义。单击鼠标左键进行元素定义。定义元素定义元素Define定义：定义：零件零件定义：定义：
11、机器机器定义：定义：输送链输送链定义：定义：变量变量定义元素定义元素Define：初步界面：初步界面可视化元素可视化元素Display操作演示操作演示细节设计细节设计Detail操作演示操作演示仿真实验仿真实验Run操作演示操作演示统计报告统计报告Report操作演示操作演示备注：备注：Pull 规则规则1 Pull规则：输输入入规规则则PullPull将将从从其其它它元元素素中中拉拉动动PartPart进进入入使使用用该该规规则则的的元元素素。如如果果PullPull规则指定了几种输入的规则指定了几种输入的part,part,该规则将一次获取这些该规则将一次获取这些PartPart，直至条件
12、满足。，直至条件满足。语法：语法： PULL from location1 , location2 .PULL from location1 , location2 .其中，每个其中，每个locationlocation的详细格式如下：的详细格式如下： part_namepart_name from from location_namelocation_name ( (index_expindex_exp) at ) at position_expposition_exp with with labor_namelabor_name # #labor_qtylabor_qty using PA
13、TH using PATH备注：备注：Pull 规则规则LocationLocation参数：参数： part_namepart_name from from location_namelocation_name ( (index_expindex_exp) at ) at position_expposition_exp with with labor_namelabor_name # #labor_qtylabor_qty using PATH using PATHpart_namepart_name：名型，为模型中名型，为模型中partpart的名称的名称location_nameloc
14、ation_name：名型，可以是元素的名称，也可以是模块名型，可以是元素的名称，也可以是模块ModuleModule的名称，的名称，partpart将从该元素将从该元素被拉出。被拉出。index_expindex_exp：整型，当输出整型，当输出PartPart的的LocationLocation元素的对象数量多于元素的对象数量多于1 1时，可以指定时，可以指定PullPull规则具体规则具体的从该的从该LocationLocation的第几个对象中提取的第几个对象中提取PartPart，例如：如果，例如：如果LocationLocation的名称为的名称为Buffer001Buffer00
15、1，那么，那么Buffer001Buffer001（2 2）表示）表示Buffer001Buffer001中的第二个对象。如果不指定中的第二个对象。如果不指定Index_exp,PullIndex_exp,Pull规则将从该规则将从该LocationLocation元素的所有对象中提取适当的元素的所有对象中提取适当的PartPart，顺序为，顺序为LocationLocation（1 1），），LocationLocation（2 2），），.，Location(nLocation(n).).position_expposition_exp: :整型，当输出整型，当输出PartPart的的Lo
16、cationLocation为输送链时，可以指定为输送链时，可以指定PartPart从输送链的具体位从输送链的具体位置上被取出，如果不指定该数值，则置上被取出，如果不指定该数值，则PartPart将从输送链的尾部将从输送链的尾部RearRear被取出。被取出。with with labor_namelabor_name：名型，指定输入规则是否需要：名型，指定输入规则是否需要LaborLabor元素协助。元素协助。# #labor_qtylabor_qty：整型，需要整型，需要LaborLabor元素协助时，需要的元素协助时，需要的LaborLabor元素的数量。元素的数量。using PATH
17、using PATH：名型，指定从一个名型，指定从一个LocationLocation中提取中提取PartPart进入本元素，是否需要使用特定的路径，进入本元素，是否需要使用特定的路径，让让partpart沿着该路径搬运至本元素。沿着该路径搬运至本元素。备注：备注：Pull 规则规则示例示例: :PULL WIDGET FROM WORLDPULL WIDGET FROM WORLD在这个例子中，输入规则在这个例子中，输入规则PullPull从从WorldWorld（模型之外）拉动一个（模型之外）拉动一个PartPart元素元素WIDGETWIDGET进入模型。进入模型。PULL FROM A
18、SSEMBLY, STORE(1), STORE(2)PULL FROM ASSEMBLY, STORE(1), STORE(2)在这个例子中，在这个例子中，PULLPULL规则将从规则将从ASSEMBLY, STORE(1), STORE(2)ASSEMBLY, STORE(1), STORE(2)中提取中提取PartPart，如果，如果ASSEMBLYASSEMBLY元素中没有元素中没有PartPart了，则从了，则从STORE(1)STORE(1)中提取，如果中提取，如果STORE(1)STORE(1)中也没有中也没有PartPart了，则了，则从从STORE(2)STORE(2)中提取
19、中提取PartPart，如果这三个，如果这三个LocationLocation中都没有中都没有partpart了，则等待。了，则等待。PULL FROM ASSEMBLY WITH ENGINEER#1 USING PATHPULL FROM ASSEMBLY WITH ENGINEER#1 USING PATH在这个例子中，在这个例子中，PullPull规则需要一个名为规则需要一个名为ENGINEERENGINEER的的laborlabor从从ASSEMBLYASSEMBLY元素中提取元素中提取PartPart，然后使用合适的路径运送回该规则的作用元素。然后使用合适的路径运送回该规则的作用元
20、素。PULL WIDGET FROM ASSEMBLY(3) WITH ENGINEER#2 USING PATH, WIDGET FROM PULL WIDGET FROM ASSEMBLY(3) WITH ENGINEER#2 USING PATH, WIDGET FROM ASSEMBLY(5)ASSEMBLY(5)在这个例子中，在这个例子中，PullPull规则将使用两个工程师规则将使用两个工程师ENGINEERENGINEER从第三个从第三个ASSEMBLYASSEMBLY中提取中提取PartPart，然，然后通过合适的路径运送到规则的作用元素，如果不能从后通过合适的路径运送到规则的
21、作用元素，如果不能从ASSEMBLY(3)ASSEMBLY(3)中提取中提取part,part,将直接将直接从第五个从第五个ASSEMBLYASSEMBLY中提取名为中提取名为WIDGETWIDGET的的PartPart。元素详解元素详解PartMachineConveyorPart到达模式：到达模式：被动式（被动式（Passive）主动式（主动式（Active）特殊规则特殊规则的主动式的主动式（Activewithprofile）主动式细节设计项目主动式细节设计项目Maximum：FirstArrival：Shift：InterArrival：LotSize：To.：ActionsonCre
22、ate.：ActionsonLeave.：Machine类型类型（1）单处理机（）单处理机（Single）。）。（2）批处理机）批处理机(Batch)。（3）装配机）装配机(Assembly)。（4）生产机）生产机(Production)。（5）通用机（）通用机（General）。）。（6）多周期处理机（）多周期处理机（MultipleCycle）。）。（7）多工作站机（）多工作站机（MultipleStation）。）。Conveyor类型类型固定式固定式Fixed：队列式队列式Queuing：固定式和队列式输送链比较固定式和队列式输送链比较移位式移位式Indexed连续式连续式Contin
23、uous移位式和连续式输送链的区别移位式和连续式输送链的区别练习题练习题1.1.在在超超市市入入口口有有一一台台银行行ATMATM机机，用用于于客客户提提取取现金金，假假设需需要要提提取取现金金的的客客户到到达达时间间隔隔服服从从均均值为2 2分分钟的的负指指数数分分布布，客客户提提取取现金金所所需需的的时间服从均服从均值为1.81.8分分钟的的负指数分布；模指数分布；模拟客客户具有下列特性具有下列特性时的系的系统：客客户到达到达ATMATM机，不机，不论队列有多列有多长，都会等待直至完成取款；，都会等待直至完成取款；客客户到达到达ATMATM机，如果已近有机，如果已近有4 4个人再排个人再排
24、队了，他将自了，他将自动离开，不再取款；离开，不再取款；客客户到到达达ATMATM机机，如如果果发现已已经有有4 4个个人人再再排排队了了，他他将将先先进入入超超市市购物物，购物物时间服服从从33，2020分分钟的的均均匀匀分分布布，购物物完完毕后后，他他再再来来取取款款，此此时他他将将不不再再考考虑队列列长度度，直至完成取款；直至完成取款；客客户在第（在第（3 3）中情况下，）中情况下，购物完物完毕后，如果后，如果发现已已经有有5 5个人再排个人再排队，他将直接离开；，他将直接离开；模模拟一一天天1212小小时的的时间，以以上上四四种种情情况况下下，完完成成取取款款的的人人数数、取取款款顾客
25、客平平均均等等待待时间、最最大大队列列长度度、没没有有完完成成取取款款的的人人数数，对第第3 3和和4 4种种情情况况下，下，进入超市入超市购物的人数等。物的人数等。练习题练习题2.2.在在发动机机装装配配线上上，缸缸体体P P从从点点A A上上线，上上线时间为20s20s，然然后后通通过输送送链运运行行到到组装装工工位位B B，花花费1717，23s23s装装配配，然然后后再再通通过输送送链运运行行到到组装装工工位位C C，花花费1616，24s24s时间装装配配，然然后后送送出出下下道道工工序序，每每两两个个工工位位间滚轴输送送链上上可可以以放放置置1010个个托托盘，移移位位时间为5s5
26、s，试对该系系统进行行8 8小小时的的仿仿真真，统计各各工工位位的的忙忙闲比率、缸体等待情况。比率、缸体等待情况。3.3.某某汽汽车生生产厂厂，在在车架架、车身身焊接接完完成成，并并手手工工修修补车身身之之后后，对汽汽车进行行油油漆漆。首首先先是是底底漆漆。将将白白皮皮车身身通通过滚动方方式式浸浸入入糖糖浆般般的的漆漆槽槽，取取出出烘烘干干底底漆漆；然然后后送送入入无无尘车间，用用静静电喷漆漆工工艺喷上上面面漆漆，然然后后用用200度度左左右右的的温度烘干。温度烘干。试建立建立该工工艺过程的仿真模型，其中程的仿真模型，其中时间量量请自行自行设置。置。（1 1）首先分析系）首先分析系统中的中的临
27、时实体和永久体和永久实体；即加工体；即加工对象和加工象和加工单元；元；（2 2）假假设加加工工单元元特特性性，为了了问题的的简单化化，假假设每每个个加加工工单元元只只有有一一套套设备，而而且且每每次次只只对一个一个车身身进行加工；行加工；（3 3）合合理理设计加加工工工工序序的的节拍拍，即即设计各各加加工工单元元的的加加工工时间为围绕节拍拍具具有有一一定定的的随随机机波波动性性，例例如如设计生生产节拍拍为6060秒秒，而而加加工工单元元加加工工时间为60-a60-a，60+a60+a的的均均匀匀分分布布，其其中中不不同加工同加工单元的元的a a取取值不同。不同。（4 4）仿仿真真结束束，分分析析你你设计的的节拍拍和和随随机机量量a a对系系统运运行行绩效效的的影影响响，参参考考指指标为：产出出量量、平均在制品平均在制品库存、存、车身平均通身平均通过时间等；等；
