生产系统建模与仿真课程设计
生产系统建模与仿真课程设计
目录第一章系统描述与仿真目的 (2)第二章系统分析 (2)第三章数据统计 (4)第四章数据分析 (6)第五章建模与仿真 (11)第六章输出分析 (16)第七章心得体会 (18)第八章参考文献 (18)一、系统描述与仿真目的1、系统描述所选系统为二龙山山脚签到系统，二龙山是校内校外人游玩的好地方，优美的风景让人心旷神怡，但是，山上的安全和环境卫生还得靠我们每一个人维持，所以，在上山游玩之前要做好签到工作，保证出现问题可以对相关人员进行追究。
该处有负责签到的工作人员一名。
游客到山脚之后，若签到处无人，则游客立刻开始签到，若签到处繁忙，则游客需排队等待签到，签完之后才能进山。
该系统为一单服务台服务系统，在系统中，游客的到达是随机的，每两个游客到达的时间间隔时间是不一样的，游客签到的时间也是不一样的，由此组成的队列长度也是随机的。
该排队系统的基本结构是：到来进山游客排队签到2、仿真目的1）了解排队系统的设计；2）通过仿真分析，掌握witness软件的操作；3）通过仿真分析，研究签到处的排队系统，提高系统的运行效率；4）了解建模与仿真在系统分析中的重要作用。
二、系统分析1、分析系统的实体、事件、状态、活动（1）实体：临时实体：游客永久实体：工作人员特殊实体：队列（2）事件：游客到达、游客结束排队、游客签到完毕进山（3）状态：工作人员：忙、闲 游客: 等待签到、签到 队列: 队列长度（4）活动：排队、签到（5）排队规则：先到的先签到，后来的排在后面，依次签到进山。
2、以游客流动为主线，画出流程图NY游客到达签到空闲置签到处忙游客开始签到 游客签完进山置签到处闲排队三、数据统计通过对签到处端午节期间一天进行调查，得到一定时间段内的顾客到达间隔时间和签到时间如下表：表中时间单位均为秒（s）游客数到达时间间隔签到时间到达时刻签到开始签到结束排队时间1 - 36 0 0 36 02 4 30 4 36 66 323 117 33 121 121 154 04 40 21 161 161 182 05 58 5 219 219 224 06 9 17 228 228 245 07 21 18 249 249 267 08 63 50 312 312 362 09 15 27 327 362 389 3510 64 13 391 391 404 011 39 30 430 430 460 012 19 8 449 460 468 1113 7 40 456 468 508 1214 24 18 480 508 526 2815 138 51 618 618 669 016 72 9 690 690 699 017 5 65 695 699 764 418 7 23 702 764 787 6219 71 34 773 787 821 1420 9 29 782 821 850 3921 83 6 865 865 871 022 17 16 882 882 898 023 158 14 1040 1040 1054 024 40 12 1080 1080 1092 025 104 24 1184 1184 1208 026 23 28 1207 1208 1236 127 65 37 1272 1272 1309 028 61 78 1333 1333 1411 029 13 53 1346 1411 1464 6530 51 44 1397 1464 1508 6731 127 6 1524 1524 1530 032 31 31 1555 1555 1586 033 14 30 1569 1586 1616 1734 30 11 1599 1616 1627 1735 55 30 1654 1654 1684 036 27 21 1681 1684 1705 337 67 51 1748 1748 1799 4338 95 11 1843 1843 1854 039 30 11 1873 1873 1884 040 49 47 1922 1922 1969 041 28 15 1950 1969 1984 1942 77 28 2027 2027 2055 043 12 26 2039 2055 2081 1644 12 19 2051 2081 2100 3045 41 42 2092 2100 2142 8四、数据分析1、直方图与分布假设由于调查数为45，故可设定区间个数为7（45开方）,用matalab做出上表中游客到达间隔时间的分布直方图如下：由该直方图可看出，其形状与负指数分布曲线接近，因此可以假设这组观测数据服从负指数分布。
武汉理工大学工业工程--生产系统建模与仿真课程设计说明书
生产系统建模与仿真课程设计1.设计一题目：经过8道工序加工相同的8个零件，每道工序只有一台加工设备，每道工序时间分别为12 min, 5 min, 15 min, 7 min, 9 min, 11 min, 22 min, 5 min，请分别用顺序移动方式、平行移动方式、平行顺序移动方式对生产过程进行仿真，输出三种方式的总加工时间、总设备等待时间、总设备闲置时间，以及Flexsim 仿真结果，并绘制工序图，将不同移动方式进行比较与分析。
1.1顺序移动方式进行加工顺序移动方式：每批零件在前道工序完成后，再整批转移到下一道工序加工顺序移动进行方式加工，它的最大的优点是没有等待时间，零件是批量的进行加工，即在每道工序全部加工完成之后，在进行下一道工序的加工，一旦加工设备启用，没有多余的空闲时间，但是这样会造成设备的闲置时间过长，整个加工的周期也随之变长。
1.1.1工序图:第一道工序：第二道工序： t1第三道工序： t2第四道工序： t3第五道工序： t4第六道工序： t5第七道工序： t6第八道工序： t71.1.2时间计算:总加工时间：688分钟设备等待时间：0设备闲置时间：96+136+256+312+384+472+648=2304分钟1.1.3 Flexsim仿真结果:（图表）下面这个表就反映了制作Flexsim仿真时所需的相关的数据，Processor3到Processor17，是所选用加工零件设备的编号，因为还包括相关的缓冲设备，既Queue，每个Processor的后面都会有一个Queue作为每道工序加工加完了的零件的存储，同时它也是进行下一道工序的零件的来源。
所以Processor编码的顺序不是一个接着一个的。
由于顺序移动方式是批量的加工，每道工序是加工8个零件，其中每个零件在加工设备上的停留时间也就是加工时间为图表中的最后的三列。
1.2平行移动方式进行加工平行移动：每个零件在前道工序完成以后，立即转移到后道工序继续加工。
生产系统建模与仿真
生产系统建模与仿真实验指导书生产系统建模与仿真实验报告实验一Witness仿真软件认识一、实验目的1、学习、掌握Witness仿真软件的主要功能与使用方法；2、学习生产系统的建模与仿真方法。
二、实验内容学习、掌握Witness仿真软件的主要功能与使用方法三、实验报告要求1、写出实验目的:2、写出简要实验步骤；四、主要仪器、设备1、计算机（满足Witness仿真软件的配置要求）2、Witness工业物流仿真软件。
五、实验计划与安排计划学时4学时六、实验方法及步骤实验目的：1、对Witness的简单操作进行了解、熟悉，能够做到基本的操作，并能够进行简单的基础建模。
2、进一步了解Witness的建模与仿真过程。
实验步骤：Witness仿真软件是由英国lanner公司推出的功能强大的仿真软件系统。
它可以用于离散事件系统的仿真，同时又可以用于连续流体（如液压、化工、水力）系统的仿真。
目前已成功运用于国际数千家知名企业的解决方案项目，有机场设施布局优化、机场物流规划、电气公司的流程改善、化学公司的供应链物流系统规划、工厂布局优化和分销物流系统规划等。
◆Witness的安装与启动：安装环境：推荐P4 1.5G以上、内存512MB及以上、独立显卡64M以上显存，Windows98、Windows2000、Windows NT以及Windows XP的操作系统支持。
安装步骤：⑴将Witness2004系统光盘放入CD-ROM中，启动安装程序；⑵选择语言（English）；⑶选择Manufacturing或Service；⑷选择授权方式（如加密狗方式）。
启动：按一般程序启动方式就可启动Witness2004，启动过程中需要输入许可证号。
◆Witness2004的用户界面：系统主界面：正常启动Witness系统后，进入的主界面如下图所示：主界面中的标题栏、菜单栏、工具栏状态栏等的基本操作与一般可视化界面操作大体上一致。
生产系统建模与仿真教学课件ppt作者周泓第六章
SC3主编第六章• 6.1 系统设计方案的比较与评价6.2 方差缩减技术6.3 仿真实验设计6.1 系统设计方案的比较与评价6.1.1 两种系统设计方案的比较6.1.2 多系统设计方案的比较设置信水平为α，则ε^近似于100(1-α)%的置信区间为（6‐1）【例6‐1】 某机床设备有两种不同的故障维修策略。
分别对其进行独立的重复仿真运行10次，每次仿真运行长度为一个季度，得到两种策略下对应的平均运行费用，如表6‐1所示。
•记Z j为两种不同故障维修策略下的机床设备平均每个季度运行费用的差值，Z=X1j‐X2j(j=1，2，…，10)，则有j•故可得ε的90%的置信区间为6.1.2 多系统设计方案的比较1. Bonferroni法2.“两阶段”法1. Bonferroni法（6‐2）（6‐3）（6‐4）（6‐5）2.“两阶段”法①对k个系统设计方案，分别各做n0≥2次独立的重复仿真运行，求得它们各自的样本均值和样本方差（6‐6）② 对系统方案i (i=1，2，…，k)，再补充进行N i -n 0次的重复仿真运行，得到第2阶段样本的均值2.“两阶段”法（6‐7）（6‐8）6.2 方差缩减技术6.2.1 方差缩减技术概述6.2.2 对偶变量法6.2.3 公共随机数法6.2.1 方差缩减技术概述对仿真的输出结果进行统计分析的主要目的，就是获得系统状态变量的高精度的统计特性，以便能够对仿真运行的结果加以正确的利用。
但在前面的论述中不难发现：由于系统本身所固有的随机性特点，无论是对单个系统输出结果的性能测度，还是对多个系统设计方案的比较，所得到的结果都必然会存在一定的误差，以区间半长来表示，有（6‐9）6.2.2 对偶变量法（6‐10）（6‐11）（6‐12）6.2.3 公共随机数法（6‐13）（6‐14）6.3 仿真实验设计6.3.1 仿真实验设计概述6.3.2 仿真实验设计方法①通过科学、合理的安排仿真实验，可以减少仿真实验的次数，缩短实验周期，进而提高经济效益。
生产系统建模与仿真课程设计
生产系统建模与仿真课程设计
生产系统建模与仿真是一门重要的课程，它涉及到了生产系统的各个方面，包括生产流程、设备、人员、物料等。
通过学习这门课程，学生可以了解到生产系统的运作原理，掌握生产系统建模与仿真的方法和技巧，从而提高生产系统的效率和质量。
在课程设计中，我们可以采用多种教学方法，如讲授、案例分析、实验等。
首先，我们可以通过讲授来介绍生产系统建模与仿真的基本概念和方法，让学生了解生产系统的组成部分和运作流程，掌握建模和仿真的基本步骤和技巧。
其次，我们可以通过案例分析来让学生了解生产系统建模与仿真的实际应用，让学生了解生产系统建模与仿真在实际生产中的作用和价值。
最后，我们可以通过实验来让学生亲身体验生产系统建模与仿真的过程，让学生掌握生产系统建模与仿真的实际操作技能。
在课程设计中，我们还可以采用多种教学资源，如教材、软件、模型等。
首先，我们可以选用适合的教材，如《生产系统建模与仿真》等，让学生了解生产系统建模与仿真的基本概念和方法。
其次，我们可以选用适合的软件，如Arena、Simulink等，让学生掌握生产系统建模与仿真的实际操作技能。
最后，我们可以选用适合的模型，如流程图、状态图等，让学生了解生产系统的运作流程和状态变化。
生产系统建模与仿真是一门重要的课程，它可以帮助学生了解生产系统的运作原理，掌握生产系统建模与仿真的方法和技巧，从而提
高生产系统的效率和质量。
在课程设计中，我们可以采用多种教学方法和教学资源，让学生全面地了解生产系统建模与仿真的知识和技能。
生产系统建模与仿真课程设计说明书.
目录1．课程设计题目...................................2 2．任务分析 (2)3．解题分析过程 (3)3.1顺序移动方式..................................3 3.2平行移动方式. (6)3.3平行顺序移动方式 (9)4．三种移动方式的综合分析与评价 (12)4.1零件的三种移动方式的比较.......................12 4.2三种移动方式的综合分析. (12)5．设计最优方案 (13)5.1设计移动方式.................................13 5.2设计小结 (16)6．课程设计总结 (16)生产系统建模与仿真课程设计 1．课程设计题目现要加工n 个相同零件，n=8+学号个位数，共8道工序，工序如下：请设计一种你认为好的方案，说明设计方法、过程、理由、结果，并输出该方案的总加工时间、总设备等待时间、总设备闲置时间，flexsim 仿真结果，工序图、以及方案分析报告。
设计要求：提交设计说明书。
2．任务分析本题要加工的是17个（n=8+学号个位数=8+9=17）相同的零件，共经过8道加工工序。
其中，工序一、工序二分别有两台可用设备，工序七有三台可用设备。
同时，工序二与工序三之间、工序四至六之间、以及工序八与其他工序之间无先后之分。
设计过程中，如果只考虑总生产时间最短，整个工艺过程管理起来将会很复杂。
我设定了一个最优方案的标准，即在总生产时间尽可能小的前提下，将工艺过程优化，使组织管理更加方便，而且，还要考虑到设备的闲置时间、设备的等待时间以及任务的等待时间。
在设计过程中，我考虑到了不分先后顺序的工序中设备可以同时启用，零件采用交叉往复的加工顺序，一定能缩短总生产时间，但是，零件在加工过程中受物流的影响将很严重，导致整个车间的物流混乱，使其效率下降。
综上所述，我认为题目的重点在于如何处理好能够同时加工的工艺之间的关系，以及对于多个机床加工如何合理分配。
生产系统建模与仿真
《生产系统建模与仿真》
课程名称 生产系统建模与仿真 课程编号 3041058
英文名称 Production System Modeling and
Simulation
课程类型 专业核心课
总学时 32 理论学时 22 实验学时 10 实践学时
学分 2 预修课程 物流配送系统设计与管理、
供应链管理、应用统计学
适用对象 工业工程专业学生
课程简介
本课程理论部分主要讲解离散事件系统仿真的基本概念及其仿真策略、方法、步骤；随机数及随机变量的产生方法；生产系统、物流系统典型事件的分析方法与仿真步骤以及仿真实验设计和仿真结果的分析。
实验部分分为两部分，前三个实验以离散事件系统的典型系统：排队系统和库存系统为例，介绍物流仿真软件Witness的基本操作及参数设计，后两个实验结合工业工程专业特点，以生产实际为例，理论联系实际，重在能力的提高。
生产建模与仿真课程设计 在flexsim环境下 课设 生产系统建模与仿真
目录1 课程设计任务书 (2)2 平行顺序移动法 (3)3工序内容分析 (6)4 各种方案设计 (7)4.1 传统方案：总时间最短法 (7)4.2 自行设计方案： (8)4.2.1有批量无等待时间方案 (8)4.2.2有批量等待时间最小方案 (12)5 各种方案的分析以及其适用场合 (14)课程设计任务书学生姓名：专业班级：工业工程0702指导教师：工作单位：机电工程学院题目: 《生产系统建模与仿真》课程设计初始条件:现要加工10个相同零件，共8道工序，工序如下：请设计一种你认为好的方案，说明设计方法、过程、理由、结果，并输出该方案的总加工时间、总设备等待时间、总设备闲置时间，flexsim仿真结果，工序图、以及方案分析报告。
指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日2.平行顺序移动法在对工序进行具体的分析之前，首先用最常见的平行顺序移动法进行加工，具体的工序图如下有工序图可得：总加工时间=254总设备等待时间=2×9+9×9+12×9×3=138总设备闲置时间=12+24+34+51+66+74+79+96=436利用flexsim软件对这种移动方式进行仿真，布置图如下：第二个表只给出部分表格，其余的部分都为零。
（下同）从上表可以看出平行顺序所带来的坏处：1.设备等待时间过长；2.加工过程中运输频繁。
优点：1.工件加工按顺序，有规律可循，同时机床的布置和连接较为简单；2.可适应于流水线大批量生产。
3 工序内容分析所需加工的零件个数为10个，总共有8道工序，其中共需要用到12台机床，那么各种设备分析如下表所示：注: 各工序总加工时间=加工时间*工件数量/各工序设备数量由以上信息可得：1各个工序的加工时间从50到170，中间浮动很大，因此可以考虑通过混合加工方式，使工序间穿插进行。
2 其中第四道工序加工时间为170分钟，时间最长，较容易产生加工瓶颈，因此考虑越早加工该工序越好。
生产系统建模与仿真课程设计
目录一、基于仿真技术的配送中心系统................................................. - 5 -（一）配送中心系统...................................................................................................................................... - 5 -1、配送的定义................................................................................................................................ - 5 -2、配送中心的概念、功能............................................................................................................ - 5 -二、山西美特好物流配送有限公司配送中心系统分析 ................ - 8 -（一）山西美特好物流配送有限公司概况.................................................................................................. - 8 -（二）山西美特好物流配送有限公司配送中心现状及存在的问题.......................................................... - 8 -1、配送中心系统现状.................................................................................................................... - 8 -2、配送中心系统存在的问题........................................................................................................ - 9 -三、配送中心系统评价与优化 ......................................................... - 9 -（一）仿真模型的运行.................................................................................................................................. - 9 -1、配送中心系统元素定义，如下表所示：................................................................................ - 9 -2、元素的可视化设置.................................................................................................................. - 10 -3、各元素的细节（Detail）设计................................................................................................ - 18 -（二）运行结果分析.................................................................................................................................... - 25 -1、系统模型运行（Run） ........................................................................................................... - 25 -2、运行数据分析及方案优化...................................................................................................... - 26 -四、结论............................................................................................ - 26 -一、基于仿真技术的配送中心系统（一）配送中心系统1、配送的定义在中华人民共和国国家标准《物流术语》中，配送的定义为：配送是在经济合理区域范围内，根据用户要求，对物品进行拣选、加工、包装、分割、组配等作业，并按时送达指定地点的物流活动。
生产系统建模与仿真课程设计
目录一、系统描述 (2)二、仿真目的.................................... . (2)三、收集数据 (2)3.1对排队系统各项数据进行统计分析 (2)3.2 分布图 (4)四、数据处理 (5)五、模型设计 (7)5.1模型特点. ................................................. .. (7)5.2流程图....................................................... .. (8)六、系统建模与仿真.................................................. . (9)6.1元素定义............................................................ .. (9)6.2 元素可视化（Display）设置 (9)6.3元素细节设置 (11)七、模型运行和数据报告 (12)八、课程设计的体会 (15)九、参考文献 (16)一、系统描述在中北大学，由于中国移动的各种优惠等活动，大部分的师生都选择使用中国移动电话。
因此在中北大学的移动营业厅（小白楼）每天来办理业务的同学也非常多，这就导致了营业厅业务繁忙时大量学生在窗口前排起长队等待的情况。
这种现象长期困扰着广大学生，浪费了同学们的大量时间。
为此，我建立单队列多服务台的排队模型，并用witness进行模拟，以计算学生在移动营业厅的平均排队时间。
希望能发现问题加以改进，以此来提高移动营业厅的效率，减少同学们的排队时间。
该系统中有两个柜台，两个受理员，早晨9：00开始受理业务，晚上19:00结束受理。
顾客按照“先到先服务”排队规则等待接受服务。
根据调查，营业厅在中午没有休息时间，且在这段时间顾客相对较多。
二、仿真目的1.了解排队系统的设计。
2.通过仿真分析，熟练掌握WITNESS软件的操作。
生产系统建模与仿真
《建模与仿真》课程教学大纲(Modeling and Simulation) 课程编码：学分：2.5总学时：40适用专业：工业工程先修课程：生产计划与控制、工程统计学、工程数学、运筹学、计算机编程技术一、课程的性质、目的和任务《建模与仿真》是面向工程实际的应用型课程，是工业工程系的主导课程之一。
学生通过本课程的学习能够初步运用仿真技术来发现生产系统中的关键问题，并通过改进措施的实现，提高生产能力和生产效率。
本课程的目的是要求学生通过学习、课堂教育和上机训练，能了解如何运用计算机仿真技术模拟生产系统的布置和调度管理。
并熟悉和掌握计算机仿真软件的基本操作和能够实现的功能。
使学生了解计算机仿真的基本步骤。
结合本课程的特点，使学生掌握或提高系统化分析问题和解决问题的能力,为系统化管理生产打下基础。
二、教学基本要求具体在教学过程中要求学生应该达到：1.全面了解本课程的性质与任务、框架内容以及理论和方法；2.掌握仿真的概率统计基础知识。
3.掌握供理论模型建模方法。
4.掌握仿真模型的设计与实现方法。
5.熟练应用建模理论,对排队系统、库存系统、加工制造系统进行建模仿真。
三、教学内容与学时分配离散事件系统仿真是仿真技术的重要领域，在规划论证、方案评估、计划调度、加工制造、产品试验、生产培训、训练模拟、管理决策等方面得到广泛应用。
本课程深入地介绍了离散事件系统建模仿真的理论、方法和技术，突出对理论建模方法和计算机实现技术的讲解，对离散事件系统建模仿真的发展和应用情况做了比较详尽的介绍。
具体教学内容如下：第一章绪论 4学时本章分析了系统和制造系统定义、组成与特点，介绍了系统建模与仿真的基本概念和使用步骤，并给出应用案例。
本章教学目标：本章教学基本要求：了解常用术语及常用的仿真软件，了解仿真技术的的发展状况及应用。
理解系统与制造系统的定义及系统建模与仿真的概念及系统、模型与仿真之间的关系。
掌握制造系统建模与仿真的基本概念及基本步骤。
生产建模与仿真课程设计..
课程设计说明书系别机电工程系专业工业工程课程名称《生产建模与仿真课程设计》学号 06121519姓名冯甘雨指导教师栾兰任务名称设计时间 2015年 10月21号2015 年 10 月 21日目录一、课程设计任务 (1)（一）、设计目的 (1)（二）、设计任务 (1)（三）、设计内容 (1)（四）、产品资料 (1)1、螺杆泵产品品种、结构与零件明细。
(1)2、零件工艺过程，工时定额及设备类型 (2)3、生产能力设计规模。
(4)4、某月订货情况。
(4)二、模型描述 (4)（一）、设备数确定 (4)（二）、确定产量 (5)（三）、产品工艺流程图 (6)（五）、流水线生产系统Witness仿真模型布局图 (8)1、泵体零件仿真模型布局图 (8)2、法兰盘零件仿真模型布局图 (8)3、衬套零件仿真模型布局图 (8)4、轴套零件仿真模型布局图 (9)5、从杆零件仿真模型布局图 (9)6、主杆零件仿真模型布局图 (9)7、阀体零件仿真模型布局图 (9)8、阀杆零件仿真模型布局图 (10)9、产品组装零件仿真模型布局图 (10)三、系统分析 (10)（一）、元素说明 (10)（二）、系统运行时间 (11)四、模型建立 (12)（一）、定义元素 (12)（二）、元素细节设计 (13)1、零部件元素细节设计 (13)2、变量细节设计 (13)3、机器细节设计 (14)4、buffer元素细节设计 (15)5、路径元素细节设计 (15)6、组装模型元素定义 (16)7、元素详细设计 (17)五、仿真过程及结果 (19)（一）、模型运行结果 (19)1、泵体零件仿真结果 (19)2、法兰盘零件仿真结果 (20)3、衬套零件仿真结果 (20)4、轴套零件仿真结果 (20)5、从杆零件仿真结果 (20)6、主杆零件仿真结果 (21)7、阀体零件仿真结果 (21)8、阀杆零件仿真结果 (21)9、产品组装零件仿真结果 (22)（二）、模型元素统计分析 (22)1、零部件Widget的统计指标 (23)2、机器元素统计报告 (24)3、Buffer元素统计报告 (26)4、Path元素统计报告 (27)六、个人总结体会 (29)一、课程设计任务（一）、设计目的本课程设计是与《生产系统建模与仿真》课程相配合的实践教学环节之一。
《生产系统建模与仿真》课程实验指导书(075108)
江西理工大学《生产系统建模与仿真》课程实验指导书主审人：蔡改贫主撰人：黄鹏鹏前言生产系统建模与仿真是以制造型生产企业为核心，研究离散事件建模与仿真技术在生产企业分析中的应用原理和方法，旨在使学生对计算机仿真技术在生产系统的研究和分析方法上有一个正确的认识。
内容包括：计算机仿真技术在生产系统分析中的作用和原理；针对生产系统组成的基本元素的各种建模方法；输入、输出和系统评价的方法；以及一个应用Witness 仿真软件对生产系统仿真和分析的实例。
目录第一部分绪论 (1)第二部分基本实验指导 (4)实验1 Witness 仿真软件认识 (4)实验2 排对系统的仿真实验 (5)实验3 多品种少批量生产系统的仿真实验 (6)参考文献 (10)第一部分绪论本实验指导书根据《生产系统建模与仿真》课程实验教学大纲编写，适用于工业工程专业。
一、本课程实验的作用与任务培养用专用软件进行系统仿真的能力，熟悉Witness软件的基本使用方法：1、熟悉Witness的启动、熟悉Witness2003用户界面、熟悉Witness建模元素、熟悉Witness建模与仿真过程；2、掌握Witness仿真软件的基本功能、掌握排队系统建模方法和运行的特点、了解影响排队系统效率的因素，对比不同排队模型（M/M/1和M/M/C）的优缺点；3、熟悉多品种少批量生产方式的特、了解影响多品种少批量生产方式生产效率的因素及其优缺点。
二、本课程实验的基础知识Witness 是由英国lanner公司推出的功能强大的仿真软件系统。
它可以用于离散时间系统的仿真，同时又可以用于连续流体（如液压、化工、水力）系统的仿真。
目前已被成功运用于国际3000 多家知名企业的解决方案项目，如Airbus 公司的机场设施布局优化、BAA 公司的机场物流规划、BAE SYSTEMS 电气公司的流程改善、Exxon 化学公司的供应链物流系统规划、Ford 汽车公司的工厂布局优化和发动机生产线优化、Trebor Bassett 公司的分销物流系统规划等。
最新生产系统建模与仿真课程教学大纲资料
《生产系统建模与仿真》课程教学大纲课程编号：0803701040课程名称：生产系统建模与仿真英文名称：Modeling and Simulation of Production Systems课程类型：专业任选课总学时：32 讲课学时：26 实验学时：6学分：2适用对象：工业工程专业先修课程：概率论与数理统计，工程统计学一、课程性质、目的和任务《生产系统建模与仿真》课程是面向工程实际的应用型课程，也是工业工程专业的一门专业选修课程。
通过本课程的教学，学生在理解计算机仿真的基本理论与基本步骤的基础上，熟悉各种随机数的生成方法及性能测试方法，了解系统仿真算法，掌握输入数据建模、输出结果分析对比的理论与方法；并在此基础上，掌握排队系统、库存系统、加工系统等系统的建模与仿真方法。
同时，通过相关实践环节，使学生熟悉计算机仿真软件的基本操作和基本功能，加深对理论内容的理解与掌握。
由于本课程是一门实践性较强的课程，教师在平时的教学中，不仅要注重理论教学，还应重视理论在实践中的应用，培养学生应用软件工具解决实际问题的能力。
二、教学基本要求掌握系统仿真的基本知识；能够运用所学的仿真的基本知识对生产系统、物流系统等进行建模与仿真。
三、教学内容及要求（一）概论了解系统仿真技术的发展历史，系统仿真技术的特点，系统仿真的应用，物流现代化与系统仿真，系统仿真的相关技术。
（二）系统仿真基本知识掌握系统仿真基本概念；掌握离散事件系统、单服务台排队系统、单品种库存系统仿真的基本方法。
（三）随机数与随机变量了解确定性系统，掌握随机系统中的基本概念和方法，包括随机事件与概率，随机变量与随机数，常用分布，随机数发生器，随机数性能测试，随机变量的产生方法。
（四）输入数据建模掌握输入数据建模方法：收集原始数据，随机变量分布的辨识，参数估计，拟合度检验，随机变量的相关与回归分析，经验分析。
（五）系统仿真算法事件调度法、活动扫描法、进程交互法三种方法的比较。
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1. 设计分析
1.1问题描述
系统由四台加工中心、五个托盘和装夹工具、一套搬运轨道和小车、一个 工件装夹区组成，其布局如图1所示。
系统所包含的主要时间类别及大致时间 如下：
(1) 工件安装时间。
是指待加工工件装夹并固定在托盘上的时间，由于模具工
件均为长方体，因此，该时间比较稳定，大约
2mi ns 左右。
(2) 小车等待时间。
工件安装完成后，如机床都在工作状态，则小车需等待有 机床完成
工作后，开始运出待加工工件。
该等待时间不是固定的值，需要计算 得出。
(3) 机床等待时间。
当有多个机床处于空置状态时，由于运输容量的限制，有 的机床就
处于空置等待状态，该状态所经历的时间，就是该机床的等待时间。
(4) 工件运出时间。
将已安装好工件的托盘，从安装区运出至数控设备。
大约 2mi ns 。
(5) 更换托盘时间。
将设备上装载已加工好的零件的托盘与小车上装载待加工 工件的托
盘进行更换。
大约需要1min 。
(6) 工件运回时间。
更换托盘后，将载有已加工好的工件的托盘运回安装区， 并卸载。
大约需要3mins 。
图1系统布局图
1.2设计内容
1任务队列如表1所示，计算该队列条件下的任务总完成时间、四台设备各自 的设备等待
搬运 轨道
小车
时间，绘制四台设备的工序图。
2对任务队列进行排序优化，阐述优化的思路和方法，计算优化后的任务总完成时间、四台设备各自的设备等待时间，绘制四台设备的工序图。
表1设计案例参数表（单位：分钟）
1.3设计中的主要因素及系统分析
在本次的设计条件中，系统中共有20个任务，每个任务的加工时间是不相等的，而且只有一套运输设备，各个设备的功能完全一致。
所以制约的加工的最大因素便是运输的制约。
按照原始的顺序，进行加工，画出原始工序图。
再对原始任务工序图进行分析，并数据计算。
计算出20个任务的总加工时间, 各个设备的等待时间，小车的等待时间。
分析我们所得的数据结果，找出制约整个工序的主要问题所在，并进行改善。
在这个系统中共有20个加工时间各不相同的任务，按照顺序移动的方式来进行加工。
在分析之前我们需先进行以下假设：
（1）加工开始前，五个托盘分别位于四台加工中心及装夹区；
（2）小车运出至每台加工中心的时间相等，运回至每台加工中心的时间也
相等。
（3）系统运行中不会出现故障等影响加工时间的意外
（4）小车一次只能进行一次托盘更换，最多只能运回一个工件，也最多只能运出
一个工件。
（5）除了任务队列顺序之外的其他条件不可改变。
2.系统原始工序图
2.1绘制工序图
用visio软件进行画图，得到该系统的加工工序图，如下图2所示。
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图2原始任务工序图
22原始工序图分析及
任务总完成时间：198mi n
设备等待时间：
在用Visio制作工序图的过车中，在Visio中能很好的显示各个任务之间
的时间差距和各设备的等待时间从而可以算出设备总的等待时间，如下表2所示。
表各设备等待时间及总等待时间
设备总等待时间为211mins，且各设备之间分布不均，设备D等待时间几乎三倍与设备B的等待时间。
小车等待时间：由图2中可分析得到，前期小车连续运转，没有小车等待时间。
在加工临近完成时，第17件工件没有等待时间，但第18件工件加工时间过长，导致小车等待了18mi n,即小车总等待时间为18mi n。
3.系统优化设计
3.1优化想法
根据原工序图可以看出，任务的排列没有规律可言，仅仅按照任务序号来进行加工导致设备的空置时间以及总加工时间都额外的耗时，并且小车运回最后一个工件时加工还未完成导致小车的空置时间，这对我们来说是很浪费的不可取的，因此进行优化的顺序排列。
根据原始工序图的教训可知，我们可以尝试先把任务时间长的任务放在前面，最后放置加工时间最短的防止小车等待时间的发生，尽量保证设备等待的时间也较少，即最大化要求小车运来工件时应当有三台机床仍在加工，一台机床刚加工完或正好加工完等待下一个工件的状态。
如果合理安排工件加工顺序，使得小车没有等待始终处于运转状态或尽可能减少等待时间，那么总的加工时间便会缩短；
将工件的顺序按加工件的加工时间进行阶梯式的排序，错开结束时间，避免加工同时完成或完成时间不足小车运出、运回及更换的时间，使小车有足够的时间运输并交换托盘，从而减少设备等待时间。
3.2设计内容
优化后的工件排序表如下：
4.绘制优化后的时间工序图用Visio绘制优化后工序图如下图图3
I —T
i
1^—T
n
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4
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------- TH
工序号 工序名称
〈工时间
' m)
1 安装
2 2
运出
2
3
更换
1
4
设备
5
设备
6
设备
7
设备
8
运回
3
o
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- ■・
图3优化时间工序图
5.优化后的数据分析
5.1总任务完成时间
根据图3分析得到总任务完成时间为180min。
5.2设备等待时间
根据图5分析得到优化后的设备等待时间见表5：
5.3小车等待时间
根据图示分析计算得到小车没有等待时间
6优化比较与分析
6.1优化结果比较
将优化前后的等待时间进行对比分析，得到表5
图4优化对比效果图
6.2优化结果分析
从表5和图4中后发现，除了设备B的等待时间基本不变，其它设备的等待时间都得到了明显改善，关键时间如总加工时间和设备总等待时间均得到了大幅度的提高，效率明显提高。
小车没有等待时间，说明该系统的生产能力得到了提高，效率得到了大大提升。
总的设备的等待时间减少了，可以帮助企业减少能耗，提升设备利用率。
7.小结
此次课程设计是根据给出的原始加工方案进行优化，使各方面时间浪费更少，节省成本，提高效率，灵活性非常强，也很考验个人能力。
首先我先对加工流程进行了初步了解分析，用Visio画出了原始任务工序图，更加直观的显示出方案，也更方便我分析。
然后我发现其中设备等待时间非常多，就在原始工序图中通过移动任务组块对任务进行重新排序，优化结果中设备等待时间大幅度减少，小车等待时间也变为零。
通过此次设计，我学会了用Visio画图，也学会了用工序图来分析和解决问题，真的
非常方便实用，把上课学习的知识用到实际应用中，对理论有了更直观地认识。
同时也非常感谢老师和同学在我做课程设计的期间对我提供的帮助。
8.参考文献
《生产系统建模与仿真》罗亚波
Visio的使用方法。