建模与仿真

实验设计（论文）报告

课题名称：单一生产线建模与仿真

学校：

系别：

班级：

姓名：

学号：

日期： 2011年 4 月 16 日

摘要：针对传统数值方法难以求解复杂排队系统模型的问题,采用新一代面向对象的Simio仿真软件进行建模和仿真分析。采用Simio 软件构建序列表和运输器的仿真模型,认识关于SOURCE,SERVER,SINK 等对象的更多建模知识，对基于部件类型的处理时间及单个发生器和多种处理类型进行设定，然后对模型进行统计分析,并对系统的方案进行思考和改进。分析结果表明,利用Simio软件可方便地对各领域的模型及其相关问题进行建模仿真,具有较大的应用潜力。

关键词：实体序列表；运输器；处理时间；发生器

目录

一.序言

1.1 Simio系统仿真背景

1.2 系统建模与仿真现状分析

1.3 本课题的研究意义

二.Simio系统仿真的模型

2.1 模型的选择

2.2 建立模型

2.2.1系统模型

2.2.2建立模型的步骤

三.仿真的运行与调整

3.1 仿真的运行

3.2 仿真的调整

3.2.1 能力选择调整

3.2.2 参数选择的调整

四.结论分析

五.建议

一、序言

1.1背景

Simio是由一个极富行业经验的团队所创造的。本软件的缔造者C. Dennis Pegden博士拥有30年以上的仿真经验，是公认的行业领军人物。当前在仿真软件市场份额上领先的SLAM和Arena就是在他的领导下研发的。团队的其他成员的背后同样也闪耀着一连串仿真行业突破性进展的光芒。正是这样一个团队，现在聚集到一起，集中他们的全部智慧以及总计超过100年的仿真经验为你创造出了下一代的仿真工具，也许是最好的仿真工具Simio。

作为仿真工具的革命性进展，Simio完全是从零开始开发的。它采用了继“面向事件”和“面向过程”之后的“面向对象”的建模方法，并支持这三种建模方法的无缝衔接。Simio还同时支持离散和连续系统建模，以及基于“智能主体”(Agent-Based)的大规模应用。这些不同的建模范式可以在同一个模型中自由地揉合。

1.2 Simio系统建模与仿真现状分析

当前，仿真技术已经成为分析、研究各种复杂系统的重要工具，它广泛应用于工程领域和非工程领域。仿真可定义为：在全部时间内，通过对系统的动态模型性能的观测来求解问题的技术。对复杂物流系统进行仿真，起目的是通过仿真了解物料运输、存储动态过程的各种统计、动态性能。但由于现代生产物流系统具有突出的离散性、随机性的特点，因此人们希望通过对生产物流系统的计算机辅助设计及仿真

的研究，将凭经验的猜测从屋里系统设计中去除，能使物流合理化从而提高企业生产率。计算机的辅助仿真时在系统结构得到足够的定义，并存在描述系统预期表现的计算方法的情况下，由计算机推演的分析过程。但传统的计算机仿真技术存在许多不尽人意之处，一是复杂系统的数学模型往往涉及许多领域的专门知识，难以建立;二是对系统各种特性的统计数据，难以理解。人类对基于图像、声音等感官信息的理解能力远远大于对数据和文字等抽象信息的理解能力。于是随着计算机硬件技术的发展，人们希望并可以借助二维和三维虚拟仿真软件建立物流系统的系统仿真模型。下图是Simio主要应用领域

生产制造和装配布局规

划

卫生医疗

机场军事补给商业流程

战略/策略分析市场动力

学

呼叫中心

经济资产和组合优化运输

社会系统分

析

复杂供应链人口动力学

电力系

统

计算机和电信网络物流系统设计

人群和车辆移动应急和疏散规

复杂自适应系统

划

生物和生态现象分析仓储系

分拨中心

统

快速消费品服务系统国防

农业系统灾害管理精益、6西格玛

1.3本课题的研究意义

将一个小型制造单元，有3个工作站构成，4个部件被加工，工作站的布局是单向环形的，用Simio创建系统模型并进行仿真，通过对参数的设定，观察部件不同工作站在什么产量、加工时间、部件类型和人员数量下达到最优。

二、Simio系统仿真的模型

2.1模型的选择

一个制造单元对不同部件的加工的模型。

2.2 建立模型

2.2.1系统模型

一个小型的制造单元，由3个工作站组成，有4种部件被加工。工作站A,B,C的布局是单向环形的，部件的加工按照这种布局流动。如下图所示：

布局：

所有的部件从“Parts Arrive ”这个SOURCE 到达，在”Parts Leave ”这个SINK 处离开。工作站之间的移动速度是每小时2英里的常数。注意SIMIO 中实体默认速度是英里/秒。 每个工作站之间的距离（码）如下表所示：

工作站路径

距离（码） Parts Arrive

工作站A

25 工作站A 工作站B 35 工作B Parts Leave 20 Parts Leave

工作站C

30 工作站C Part Arrive

40

部件：

每种部件到达如下：

·部件1随即到达，时间间隔平均15分钟。

Station A Station B

Parts Leave

Station C

Parts Arrive

移动方向

·部件2到达间隔平均为17分钟，标准差为3分钟。

·部件3到达时间间隔是14-18分钟的任意值。

·每1小时10分钟到达，每次到达批量为5个。

每种部件（实体）类型在工作站时间的序列（路线）是不同的，实际上，并不是每个部件都经过所有的设备。见下表给定的顺序：

服务器的属性：

·工作站A有一台设备，加工时间为2-8分钟，最可能时间是5分钟。

·工作站B有二台设备，每台加工时间5-11分钟，最可能时间9分钟。

·工作站C有二台设备，在每天的前4小时内运行，1台设备在每天的最后4小时运行，每个设备的加工时间2-11分钟，可能值是6分钟。

2.2.2 系统模型建立的步骤

一、建立模型

步骤1：首先用3个SOURCE和4个实体建立这个SIMIO模型（拖动4个MODELENTITIES到建设区），因为每个产品的到达过程都不同，必须用4个SOURCE，我们还需要三个服务器（代表每一个工作站）和1个SINK，并给每个对象取名，包括实体，以方便后面识别。

步骤2：也许模拟环状路线的最佳方法是在每个站点的入口和出口处，使用BASICNODE。这使实体能够按照序列移动而不用进入不必要的工序。