654eM-Plant仿真系统简介

面向对象的建模
什么是对象？
• 面向对象是一追求自然的思维方式 • An object is anything, real or abstraction,
about which we store data and operations. (James Martin)
Example : 饭店
Example: 汽车
• 假设有一家鼠标公司，专门生产一种鼠标，其生产流程如下：
图
• PCB以每分钟一块的速度投入装配线中 • 自动插件站只有一台自动插件机，所需的处理时间为一分钟 • 组装工作站只有一台组装机，所需处理时间为1分钟 • 一台测试机执行测试工作，产品的测试时间约30秒 • 最后包装出货。 • 基本假设：电子零件不缺料 • 仿真范围－PCB的投入到产品产出。
• eM-Plant将所有的基本对象称为生产元素
（production element),分为四大类：
• 物流对象（material flow) • 信息流对象（information flow) • 用户界面（user interface) • 可移动单元（MUs) • tools
eM-Plant基本对象分类（一）
• 在SIMPLE++的集成的和图形化的用户环境下，
关于模型的所有功能和信息在任何时候都是图形 化的表示，能够进入。因此，即使没有启动仿真， 在建模、测试阶段，也能够对模型的部分进行仿 真和动画显示
• 在仿真过程中，关于模型的所有接口都是有效的，
用户可以随时修改模型参数和属性。
图形化的和并行的集成用户环境
6.5.4 eM-Plant 仿真系统简介
管理与经济学部
主要内容
• 一、eM-Plant简介 • 二、eM-Plant的对象 • 三、举例
一、eM-Plant简介
• eM-Plant ( SiMPLE++)是由Tecnomatix Lid.生产
的，用C++实现的关于生产、物流和工程的仿真 软件(SiMulation in Production, Logistics & Engineering & its implementation in C++ )
operations are encoded software.
• In eM-Plant, Methods in Objects are
executed via Method Object.
图形化的和并行的集成用户环境
图形化的和并行的集成用户环境
• 使用传统的仿真软件，用户需要首先建立一个完
整的模型，然后运行仿真，最后用产生的仿真文 件来描述过程。
主动对象与被动对象
• 主动对象是指本身具有动力的对象。如，
输送带可以运送货物；堆高车具有动力可 以改变自己的位置；或是可以自订控制内 容的对象，如Generator, Broker等。
• 被动对象是指本身不具动力，需要依靠其
他对象才能移动位置的对象，如Entity, Container等。或需要通过使用者改变其内 容，如TableFile, Cardfile之类的对象。
• An event is a noteworthy change in the
state of object.
• In eM-Plant, Events in Objects delegate to
Entry or exit Method.
Methods in Objects
• Methods specify the way in which
用户界面：
• 用户界面可以说是用户与仿真模型之间沟
通的桥梁，提供系统仿真的相关信息或是 作为用户控制仿真模型的工具。如Chart, Plotter等。
可移动部件（MUs):
• 指实体位置可以移动的对象，共有Entity,
container及Transporter三种，皆有可移动 自身位置的特性。
eM-Plant基本对象分类（二）
Class and Instance
• A class is an abstraction of an object. It is
like template.
• A Instance is a Object which is real.
Example
Class and Instance in eM-Plant
• 产生的层次可以被删除，在模型的规划中，也能够将复杂
的模型简化。这种层次化的表示方法，使SIMPLE++具有 渐进式建模能力，用户不需要预先规划就能够动态建立系 统的模型结构。
层次结构化
对象的继承性
• 继承性是面向对象的一个主要特性，它是
有效建模的决定因素。一个对象继承了类 的所有特性和结构，只要类的属性发生变 化，它的所有对象也随之改变。
器的方式展现，可提 供产品相关信息及介 绍。
• Class library .存放对
象及建立仿真模型
• 3D model
新建一个仿真模型
• 在class library页面中以两种方法建立一个
新的仿真模型。
仿真模型具有四个独立的窗口
• 对象库 • 对象快捷键 • 建立模型区域 • 状态区域
eM-plant基本对象分类（一）
问题的提出
• 有时间窗的VSP问题由于其强NP特性使得其求解
起来十分困难，目前各种算法大多停留在理论层 面上，较少考虑实际的因素。这些算法与实际应 用还有一段距离。
• 本研究试图通过仿真建模和仿真分析将现实配送
系统中的各种随机因素和不确定因素考虑进来， 通过仿真运行，对运输、人员成本、系统资源利 用率等系统状况进行分析，寻求物流配送系统改 进途径和最佳运行参数，为实际的车辆路径规划 系统的决策提供参考。
优点：
• 不需要花费大量时间进行预定义 • 可以对程序进行有效的跟踪
层次结构化
• 在SIMPLE++中可以自顶向下逐步建立仿真模型，在建模
过程中能够随时添加其他层次结构。
• 在SIMPLE++中，模型层次的个数是没有限制பைடு நூலகம்，因此，
在系统的设计中，用户通过附加层次，可以将设计细划到 所需要的任何程度。同时，在仿真过程中，不同层次上的 模型能够同时仿真，所以，用户可以观察系统在不同层次 上的活动。
Attributes in Objects
• Attribute describes the object’s property. • Example: Machine will setups for 1 hour
and processes for 30 minutes.
Events in Object
Objects have Operations
• 对象通过属性(attribute)、事件(event)及方
法(method)来实施与控制它们之间的交互 关系。
Example
• Attribute : Process Time • Event: Depart event • Method: Processing priority.
对象的继承性（举例）
程序驱动建模
• eM-Plant具有图形化和交互化建模能力，同
时，它通过编程语言“SimTALK”进行过程 的定义和参数的输入，也能够建立完整的 仿真模型。
模型的可变性和可维护性
• 由于仿真系统在计划阶段是并行进行的，
因此，有一些初始的设置，在后面的建模 中需要改变，eM-Plant具有的渐渐式建模能 力使用户能够改变仿真模型。
• 面向对象的、图形化的、集成的建模与仿真工具 • 提供了建模语言SimTALK • 系统是用C++语言开发的，能够在 UNIX 、
Windows NT 和 Windows9X，XP平台上运行。
eM-Plant的特点
• 强调面向对象的建模 • 整合式图形化与面向对象的并行仿真环境 • 层次化结构 • 对象的继承 • 程序驱动建模（simtalk语法） • 模型的可变性与可维护性 • 接口与集成
接口和集成
• 一个仿真系统不仅要
求能够单独运行，而 且，需要将其集成到 其他系统中，而这种 集成并不是简单的数 据交换，因此，对于 一个仿真系统需要具 有一些标准的接口。 eM-plant提供了与其他 程序的下列接口：
二、eM-Plant基本对象
eM-Plant主界面
• Info tab. 以内嵌浏览
基本对象介绍（1）
基本对象介绍（2）
基本对象介绍（2）
基本对象介绍（3）Movable Units(MU’s)
三、eM-Plant举例
示例1 鼠标制造
• 流程说明 • 选择基本对象 • 设定步骤 • 开始仿真 • 信息搜索 • EventControllerList功能
示例1 鼠标制造
选择基本对象
• 一个代表PCB投入的产生机制 • 三个代表加工机械的对象 • 一个代表鼠标产出的回收机制 • 一个代表鼠标的对象 • 多个连接各对象的连接对象 • 一个仿真时钟。
实例2：
• 有时间窗的车辆路径规划系统仿真
有时间窗的车辆路径问题
如何安排车辆、行车路 径和出行时间， 使目
标函数最优？
物流对象（material flow)
• 所谓物流对象，可以想像成在一般系统中
可以看得见，具有实体的对象，如：加工 机械，载具，暂存区。。。等。singleProc Buffer等属于物流对象。 信息流对象
• 信息流对象是指系统中控制，传递，收集
信息的对象，但却没有实体存在，如 TableFile ,Method