witness流水线仿真系统
生产线流程建模与仿真
流水线生产系统WITNESS建模与仿真（一）1. 模型描述某企业在一条流水线上加工一种产品，该产品所需的零部件（Widget）经过称重（Weigh）、冲洗（Wash）、加工（Produce）和检测（Inspect）四个工序的操作后，形成产品离开系统，生产线布置如下图所示。
生产线上每道工序只有一台设备，零部件在每台设备上加工完毕后，由同其连接的输送链运输至下一设备，最后经过检测后被送出系统。
已知该流水线中各个工序的加工时间分别为：称重（weigh）5分钟、冲洗（wash）4分钟、加工（produce）3分钟、检测（inspect）3分钟。
每条输送链上有20个零件位，输送链上零件移动节拍为。
零部件的供应是源源不断的，不存在缺货现象。
使用WITNESS建立该系统的仿真模型界面如下图所示。
流水线生产系统WITNESS仿真模型界面2. 系统分析元素说明该流水线系统的组成元素主要为被加工的零部件、四台设备和三条输送线，因此该系统仿真模型的元素如下表所示：被加工的零部件由widget表示，4道工序分别由四台机器表示，C1、C2、C3表示输送链，而最后的实际产量由变量output统计和可视化显示。
表1 模型元素介绍系统运行时间仿真运行终止时间为：一天8小时=8*60=480min。
3. 模型建立使用WINTESS建立仿真模型的过程一般分为如下三步：Step1：定义元素Step2：元素细节设计Step3：仿真实验和数据分析下面描述如何通过这三步建立流水线生产系统的仿真模型。
定义元素WITNESS中可以通过四种方式定义元素：（1）通过系统布局区（layout window）定义元素：在系统布局区点击鼠标右键，在弹出菜单中选择Define菜单项，将弹出新建元素对话框，然后进行元素定义。
（2）通过元素选择窗口（elements）定义元素：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Define菜单项，将弹出新建元素对话框，然后进行元素定义。
第1讲 Witness仿真系统
9 模块（Module）
模块是表示其他一些元素集合的离散元素。有了模块，我 们就可以在模块内部建立具有自处理功能的模型。例如，一家 工厂的油漆店可能由许多Witness 的元素构成。我们可以定义一 个包括所有这些元素的“PSHOP”模块。然后对这家油漆店以 外的其它元素定义一些规则来驱动“PS来建立不同类型处理过程的模型：
1. 单处理机（single）。 2. 批处理机(batch)。
单处理机只能一次处理一个部件，其特点是单输入单输出。
批处理机一次能处理多个部件，其特点是n 个部件输入n 个部件输出。
3. 装配机(assembly)。
装配机可将输入的多个零部件组装成一个组件输出，其特点是n 个部件 输入1 个部件输出。
1. 设计轨道布置图和运载路线。这需要创建所需的轨道和车 辆，并且详细说明车辆在轨道之间移动所需的细节。这一步不需要 考虑部件怎样装上车辆或怎样从上面卸载下来。 2. 详细说明我们所定义的车辆怎样来满足运输的需要。它有两 种方式，可能是被动式的，也可能是主动式的。
6 轨道（Track）
轨道是一种代表车辆运输部件时所遵循的路径的离散 元素。它也定义了车辆装载，卸载或停靠的地点。
1 属性（Attribute）
属性是反映单个部件、劳动者、机器或单件运输小车特 性的元素。例如，我们可以用属性来表示颜色、大小、技能、 成本及密度等。 我们可以在仿真的过程中改变属性的值。例如，一个部 件的“颜色”属性的值开始是“灰”，在部件通过了一台 “着色”机器之后可变成红色。可以用活动“action”来设 置、检查或改变任何属性的值。Witness 提供了许多能用于部 件、劳动者、车辆、机器或者单件运输小车的系统属性，另 外我们也可以自己定义用于部件、劳动者、车辆、机器或单 件运输小车的属性。
Witness物流系统建模与仿真
合肥工业大学管理学院实验报告课程名称:物流系统建模与仿真实验名称：流水线仿真系统专业：11级物流管理姓名：XX XX XX学号:201—----实验地点：管理学院办公楼四楼实验室实验时间：年月日指导教师：一、实验目的（1)part、machine、conveyor、labor 实体元素、variable 逻辑元素的使用;（2)掌握可视化输入、输出关系的建立；（3）掌握 report 工具栏的使用和分析，并根据分析，进行系统优化设计二、实验设备Witness 2008Educational Version 、PC机一台三、实验内容1、学习元素的定义2、学习各元素可视化的设置3、学习各元素细节的设计4、运行模型四、实验步骤1.构建第一阶段（Stage1。
mod)模型1)定义元素定义如下图所示的几个元素：2)建模元素详细设计这一阶段主要是输入机器加工时间、改变元素的名字3)建立元素之间的逻辑规则各个元素之间链接的逻辑规则，规则输入可以通过以下两种方法:一是通过工具栏和鼠标，一是通过元素细节对话框.下面以机器为例:●点击选中Weigh图标, 然后单击element工具栏中的visualinput rule图标，出现input rule for weigh 对话框：●规则文本框的缺省值为pull――；●在规则文本框中输入“PULL Widget out of WORLD”，定义了机器Weigh 加工完成一个Widget 之后，从本系统模型的外部WORLD 处拉进一个Widget 进行加工。
规则定义结果显示如图4)运行模型模型运行100 分钟会有19widgets 被加工完成。
2.构建第二阶段(Stage1.mod)模型1)本阶段需要添加的机器为清洗（wash）、加工(produce）、检测（inspect)，添加的输送带为C1、C2、C3，同时添加了一个逻辑元素――变量output，用于动态显示模型中加工完成的小零件的数量。
Witness仿真软件基础教程(2024)
优化方法
通过调整参数设置，可以优化仿真模型的性 能。常见的优化方法包括改变仿真时间以观 察长期趋势、调整随机数种子以减少随机误 差、启用并行计算以加速仿真过程等。
2024/1/24
15
03
数据分析与可视化
2024/1/24
16
数据收集、整理及导出方法
数据收集
通过Witness软件内置的数据收集工具，可以方便地收集仿真过程中的各种数据，包括
19
04
案例实战：生产线仿 真优化
2024/1/24
20
案例背景描述及目标设定
案例背景
某制造企业生产线存在效率低下、资源浪费 等问题，需通过仿真优化提升生产效益。
2024/1/24
目标设定
通过Witness仿真软件对生产线进行建模与 仿真，找出瓶颈环节，提出优化方案，提高
生产效率和资源利用率。
21
2024/1/24
脚本编程还支持与外部数据源进行交互，如读取Excel表格数据、连接数 据库等，进一步扩展了仿真的应用场景。
25
多人协同工作流程设置
2024/1/24
01 Witness支持多人协同工作，可以方便地在团队 之间共享和编辑仿真项目。
02 通过设置工作流程，可以明确各个团队成员的职 责和权限，确保项目的顺利进行。
7
界面布局与功能介绍
2024/1/24
菜单栏
包含文件、编辑、视图等常用操作。
工具栏
提供快捷操作按钮，如新建、打开、 保存等。
8
界面布局与功能介绍
模型窗口
显示构建的仿真模型。
属性窗口
显示和编辑模型对象的属性。
输出窗口
显示仿真结果和相关信息。
第二章witness仿真系统
2 、菜单栏 • 菜单栏位于屏幕的第二行，它包含： File（文件）、Edit（编辑）、View（显 示）、Model（模型）、Elements（元素）、 Reports（报表）、Run（运行）、Window （窗口）、Help（帮助）九个菜单选项。
3、 工具栏 • Witness 系统提供了不同环境下的八种 常用的工具栏，它们是：Standard、Model、 Element、Views、Run、Reporting、 Assistant、Display Edit。激活其中一个 工具栏，即在屏幕上显示出一行相应的工 具栏，用鼠标将它拖放到合适的位置，就 可以使用这个工具栏提供的相应的工具进 行某些操作。
• 三种元素：
1. 实物元素:代表实际系统中看得见的实体，如原 材料part/fluid、加工设备 machine/processor 、作业员labor、运输工具 conveyer/track/pipe、仓库buffer/tank
• （1）离散型元素 表示所要研究的现实系统中可以看得见的、可以计量个数 的物体，一般用来构建制造系统和服务系统等。主要包括： 零部件或实体（Part or Entitle）；机器（Machine）； 输送链（Conveyor）；缓冲区或仓库（Buffer）；车辆 （Vehicle）；轨道（Track）；劳动者（Labor）；路径 （Path）；模块（Module） • （2）连续型元素 同离散型元素相对应，这种类型的元素用来表示加工或服 务对象是流体的系统，比如化工、饮料等。主要包括：流 体（Fluid）；管道（Pipe）；处理器（Processor）；容 器（Tank） • （3）运输逻辑型元素 用于构建物料运输系统。主要包括：运输网络 （Network）；单件运输小车（Carriers）；路线集 （Section）；车辆站点（Station）
WITNESS生产系统仿真实验报告
实验报告实验名称：witness生产管理系统仿真姓名：学号：指导老师：实验（一）一、实验名称：witness基本操作二、实验日期：2013年10月7-10月25日三、实验地点：微机室s6-c408四、实验目的：1、掌握witness软件的基本操作2、掌握元素的显示设置（display）3、掌握machine、labor元素的基本设置4、掌握输送链conveyor元素的详细设置5、掌握pull、push规则五、实验环境：winxp/win7六、实验内容输送链上运行时间为10分钟称重工序：时间服从均值为5分钟的负指数分布清洗工序：分10件清理一次时间为8分钟加工工序：4分钟50分钟检修飞时间服从均值10分钟的负指数分布检测工序：3分钟七、实验步骤1、根据题目选择part、conveyor、machine、labor等各种元素布置生产线2、修改各种元素名字及各个元素的详细设置。
1)各个工序机器设置以及necexp()函数的应用2)输送链conveyor的设置3）机器抛锚方式及时间设置4）工人labor元素设置3、元素间pull、push的设置及流程路线试运行效果1）part元素的导入2）运行效果实验（二）一、实验名称：椅子装配工序仿真二、实验日期：2013年10月7-10月25日三、实验地点：微机室s6-c408四、实验目的：1、掌握pen、percent、match/attribute的使用规则2、掌握元素的显示设置（display）3、了解part元素被动模式和主动模式的区别和使用场合4、掌握buffers元素的基本设置5、掌握元素可视化效果的制作6、掌握pull、push对相同元素的分类规则五、实验环境：winxp/win7六、实验内容椅子由椅背、椅面、椅腿组成，物料每2分钟一套进入流水线。
组装工序：6分钟/件喷漆工序：随机喷为红黄绿三色10分钟/件检验工序：10%不合格返回重新喷漆3分钟/件包装工序：每4个合格品包装到一起4分钟/件七、实验步骤1、根据题目选择part、buffers、machine等各种元素，因场地问题布置为U形生产线。
witness仿真系统
示例： ♦ INPUTDLG ("Number of Machine","Please input the number of machine!","2",5,2) 会 弹出下列可编辑的交互窗口，
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
4、数据库函数 DBOpen（）；用来根据ODBC数据源及SQL语句对数据库 进行查询。 DBClose（）；用来关闭用DBOpen（）打开的数据库。 DBAdd（）；用来向打开的数据库添加记录，并使记录 指针指向当前记录。
title 字符串型，用来产生交互窗口的标题； dialog_text 字符串型，用来产生交互窗口的要进行编 辑的提示信息； field_default 字符串型，在交互窗口要输入的默认值； field_width 整数型，交互窗口要输入的文本的宽度； type_id 整数型；交互窗口要输入的类型，若 type_id =1，则应该输入字符串型；若 type_id =2，则应该输入 整数型；若 type_id =3，则应该输入实数型；
分支结构有单向分支和多向分支语法结构，分别如下： （1） 单向分支，也叫简单分支结构 IF <条件表达式> <命令行序列> ENDIF （2） 多向分支，也叫复杂分支结构 IF <条件表达式1> <命令行序列1> ELSE <命令行序列2> ENDIF
（3）使用分支语句应注意的几点: a IF… … ENDIF 必须配对使用； b〈条件表达式〉可以是各种表达式或函数的组合，其 值必须是逻辑值； c〈命令行序列〉可以由一个或多个命令组成，也可以 是条件控制语句组成的嵌套结构。 示例 IF (water_level >= 0) AND (water_level <= 5) PRINT "The level in the water tank is low" ELSEIF (water_level > 5) AND (water_level <= 10) PRINT "The level in the water tank is normal" ELSE PRINT "The level in the water tank is high" ENDIF
Witness仿真系统基础教程
高级建模技术
子模型与模块化
使用子模型和模块化技术，提高模型的复用 性和可维护性。
并发处理
利用Witness的并发处理功能，提高仿真效 率。
复杂逻辑实现
运用高级编程技巧实现复杂的逻辑和控制流 程。
优化算法与应用
线性规划
使用线性规划方法解决资源分配问题，提高 系统效率。
构建实体
在Witness中创建代表实际物体的实体，如 机器、传送带、仓库等。
定义属性
为实体设置相关属性，如处理时间、容量、 故障率等。
连接实体
使用路径和连接器将实体连接起来，形成完 整的系统流程。
数据输入与参数设置
数据输入
通过Excel或其他数据文件导入数据，为模型提供运 行所需的基础数据。
参数设置
02 在菜单栏中选择“运行”->“开始”命令；
03
系统将开始运行仿真，并在输出窗口中显 示运行信息和提示；
04
运行完成后，可以在仿真区域中查看运行 结果和数据。
PART 03
建模与仿真过程
REPORTING
模型构建方法与步骤
确定系统边界
明确要研究的系统范围，包括系统的输入、 输出和主要组成部分。
度和忠诚度。
PART 05
总结与展望
REPORTING
学习成果回顾
掌握了Witness仿真系统的基础知识和操作方法，包括建模、仿真运行、 数据分析等。
了解了Witness仿真系统在各个领域的应用案例，如物流、制造、服务等。
通过实践练习，熟悉了Witness仿真系统的常用功能和工具，提高了解决 实际问题的能力。
流水线生产系统WITNESS建模与仿真2024新版
目录
• WITNESS仿真软件介绍 • 流水线生产系统概述 • WITNESS建模方法 • 流水线生产系统WITNESS仿真实现 • WITNESS仿真结果分析 • 案例：某流水线生产系统WITNESS建模
与仿真
01
WITNESS仿真软件介绍
WITNESS软件概述
04
灵敏度分析
分析不同参数变化对生产线性能 的影响程度，为企业决策提供支
持。
THANKS
感谢观看
04
流水线生产系统WITNESS仿真 实现
仿真目标设定
确定生产系统的性能指标
包括生产率、设备利用率、在制品库存等关键 指标。
设定仿真目标
根据实际需求，设定优化目标，如提高生产率 、减少在制品库存等。
制定仿真计划
明确仿真实验的设计、运行和结果分析等环节的具体计划和步骤。
数据输入与参数设置
收集实际生产数据
01 02 03
提高生产效率
流水线生产系统通过连续、均衡、有节奏的生产方式，可 以显著提高生产效率。相比传统的间断式生产方式，流水 线生产能够减少等待时间、运输时间和加工时间的浪费， 提高设备的利用率和劳动生产率。
降低生产成本
流水线生产系统通过合理的设备布局和工艺调整，可以减 少设备的数量和占地面积，降低固定资产投资。同时，流 水线生产能够减少在制品的数量和库存量，降低流动资金 的占用和库存成本。
仿真结果分析与讨论
01
生产效率分析
通过仿真结果，分析生产线的生 产效率，包括设备利用率、产品
产出率等指标。
03
生产计划调整
根据仿真结果，评估不同生产计 划对生产效率的影响，为企业制 定更合理的生产计划提供参考。
第5章 witness仿真系统(本)
第5章 Witness仿真系统5.1 Witness综述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 电气公司的流程改造、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。
目前，Lanner 公司已经在包括澳大利亚、巴西、法国、德国、中国、意大利、日本、 韩国、南非、美国、英国等 25 个国家和地区设立代理，负责软件的推广和技术支持等工作。
5.2 Witness元素——模型的重要组成部分现实的生产或物流系统总是由一系列相互关联的部分组成。
比如制造系统中的原材料、机 器设备、仓库、运输工具、人员、加工路线或运输路线等；服务系统中的顾客、服务台、服务 路线等。
Witness 软件使用与现实系统相同的事物组成相应的模型，通过运行一定的时间来模 拟系统的行为。
模型中的每个部件被称之为“元素（Element）”。
该仿真软件主要通过如下五类元素来构建现实系统的仿真模型：离散型元素、连续型元素、运输逻辑型元素、逻辑型元素、 图形元素等。
5.2.1离散型元素☐离散型元素是为了表示所要研究的现实系统中可以看得见的、可以计量个数的物体，一般 用来构建制造系统和服务系统等，主要包括：☐零部件（Part）；☐机器（Machine）；☐输送链（Conveyor）；☐缓冲区（Buffer）；☐车辆（Vehicle）；☐轨道（Track）；☐劳动者（Labor）；☐路径（Path）；☐模块（Module）等。
1 零部件（Part）☐零部件是一种最基本的离散型元素，它可以代表在其他离散型元素间移动的任何事物。
基于witness的系统建模与仿真实验报告
多路径生产仿真模型S11085240007 物流工程一、实验名称：多路径生产仿真模型二、实验目的1）了解结合路径path的系统设计。
2）熟悉系统元素Part、Machine、Buffer、Variable、Labor、Attribute的用法。
3）深入研究系统元素Machine的用法。
4）研究机器、缓冲区结合路径以及劳动者之间协作所形成系统的运行效率。
三、实验设备仪器计算机、Witness仿真软件四、实验内容1、元素定义（Define）本系统的元素定义如表1所示。
表1 实体元素定义元素名称类型数量说明Back Part 1 部件Seat Part 1 部件Legs Part 1 部件B1buffer 1 缓冲区B2buffer 1 缓冲区B3buffer 1 缓冲区Paint_Q buffer 1 缓冲区Inspection_Q buffer 1 缓冲区Packing_Q buffer 1 缓冲区path1Path 1 路径Path2Path 1 路径Path3Path 1 路径Path4Path 1 路径Path5Path 1 路径Assembly machine 1 组装机器Painting machine 1 染色机器Inspection machine 1 检验机器Packing machine 1 包装机器Inspector labor 1 质检员x variable 1 变量attribute c 1 属性2、元素可视化（Display）设置各个实体元素的显示特征定义设置如下图所示3、元素细节（Detail）设计1对Part各元素细节设计●可视化效果设定●属性定义：seat.Arrival Type＝Activeseat.inter Arrival=2.0back.Arrival Type＝Activeback.inter Arrival=2.0legs.Arrival Type＝Activelegs.inter Arrival=2.0●规则定义：seat’s output Rules：PUSH to B1back’s output Rules：PUSH to B2legs’ output Rules：PUSH to B32对Buffer各元素细节设计display 选项中对话框对buffer icon 、name、part queue属性进行设置；3对Machine各元素的细节设计属性定义：Assembly.Type=AssemblyAssembly.Cycle Time=6.0Assembly. Input Quantity=3；！机器Assembly的输入零部件数量为3个；规则定义：Assembly.Input Rules（From）:MATCH/ANY B1 #(1)B2 #(1)B3 #(1) ！匹配缓冲区B1、B2、B3中的任意类型的part各一个；Assembly.Output Rules（To）:PUSH to Paint_Q Using Path ！通过路径将成品送至缓冲区Paint_Q；活动定义：Assembly.actions on finish：3.1）对machine元素Assembly的详细定义：属性定义：♦Assembly.Type=Assembly♦Assembly.Cycle Time=6.0♦Assembly. Input Quantity=3；！机器Assembly的输入零部件数量为3个；规则定义：Assembly.Input Rules（From）:♦MATCH/ANY B1 #(1)B2 #(1)B3 #(1) ！匹配缓冲区B1、B2、B3中的任意类型的part各一个；Assembly.Output Rules（To）:♦PUSH to Paint_Q Using Path ！通过路径将成品送至缓冲区Paint_Q；活动定义：Assembly.actions on finish：♦ICON = 115！通过变换图标，表示seat、back、legs组装成了一把白色椅子；3.2）对machine元素inspection的详细定义：属性定义：♦inspection.Type=Single♦inspection.Cycle Time=3.0♦bor＝Inspector规则定义：inspection.Input Rules（From）:♦PULL from Inspection_Q ！从缓冲区Inspection_Q中提取零件加工；inspection.Output Rules（To）:♦PERCENT /189 Packing_Q Using Path 90.00 ,Paint_Q With Inspector Using Path 10.00 ！产生随机概率，以90％的概率通过检测，使用路径移向Packing_Q，进行打包；以10％的概率检测出油漆有质量问题，需要人工搬运，通过路径送回缓冲区Paint_Q，排队重新油漆。
第5讲 Witness仿真系统
1、Witness系统仿真软件综述
系统布局区
系统布局区也叫系统布局窗 口，在系统布局区窗口中， 设置系统构成元素的可视化 效果及其二维相对位置。用 户可设置其背景及窗体名称 （Window/Control）。 Witness提供了8个窗口，结 合图层使用可从不同角度显 示可视化效果。
演示：修改窗体名称、背景、 网格大小等。
1、Witness系统仿真软件综述
用户界面
1、Witness系统仿真软件综述
演示：启动Witness，修改模型标题，并另存。
1、Witness系统仿真软件综述
工具栏。Witness提供了8种常用的工具栏， 它们是：Standard、Model、Element、View、 Run、Reporting、Assistant、Display Edit。
固定式（Fixed） 队列式（Queuing）
2、元素（离散元素）
输送链（Conveyor）
2、元素（离散元素）
缓冲区（Buffer）
缓冲区是存放零部件的离散元素（描述队列的可 视化元素）。例如车间内的临时存放区、缓冲容 器。
Witness仿真系统
——基础知识与操作
主要内容提示
1、Witness仿真软件综述 2、建模元素 3、规则 4、Witness程序设计基础 实例：流水线加工系统
1、Witness系统仿真软件综述
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4000 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。
基于Witness的混合流水线系统仿真
其中Name代表对象名称，Idle 代表机器的闲置率，Busy为机 器的利用率。从表中可以看出，Machine001 的利用率为 90.58%， Machine002 的 利 用 率 为 95.99% Machine003 的 利 用 率 为 71.53%, Machine004 的利用率为 78.41%，Machine005 的利用率为 88.36%。 得出Timeseries001 数据：
模型仿真钟取系统默认的 1 的时间单位为 1min 运行，点击 Witness 菜单项中的Run运行该仿真模型。得到机器利用率的统 计报告，如表所示。
一、加工系统描述
二、Witness 系统仿真
（一）对本系统的元素定义
表 1 实体元素定义
Name A B C Machine001 Machine002 Machine003 Machine004 Machine005 Buffers001 Buffers002 Buffers003 Buffers004 Buffers005
类型 Part Part Part Machine Machine Machine Machine Machine Buffer Buffer Buffer Buffer B 1 1 1 1 1 1
说明 产品A 产品B 产品C 机器组 1 机器组 2 机器组 3 机器组 4 机器组 5 机器组 1 的输入缓冲区 机器组 2 的输入缓冲区 机器组 3 的输入缓冲区 机器组 4 的输入缓冲区 机器组 5 的输入缓冲区
（二）元素可视化（Display）的设置 各实体元素的显示特征定义设置如图 1 所示。
分析结果：比较上述三种不同投产顺序的不同结果可得最 合适的投产顺序是 10 个A,5 个B，2 个C。在这种投产顺序下， 总的加工时间最短，设备利用率也相对较高，而且最大在制品 也较小。 因为不同产品的生产节拍不同，导致产品生产过程中就会 有等待时间的出现，进而会影响设备的利用率。在对某车间生 产物流系统和生产计划分析的基础上，利用Witness 仿真软件对 生产计划进行仿真模拟，主要分析生产时间、设备利用率、产 品在设备等待时间、设备停歇时间。进而发现了生产效率较低 的生产设备。在无法从改进设备、或者是增加产量上来提高生 产设备利用率的情况下，通过改变投产顺序，改变输入数据，考 察结果变化。来重新排列产品的顺序，使设备的利用率有了很 大提高，从而提高了企业的市场竞争力。
witness流水线仿真系统
第五章 可视化仿真项目的设计及运行示例5.1 流水线仿真系统下面描述如何通过WITNESS系统提供的Designer Elements模板，快速的建立WITNESS模型。
这个过程仅仅展示了采用WITNESS建模的思想，它并不代表真正的工业系统。
通过本节的学习，要能够掌握：part、machine、conveyor、labor实体元素、variable逻辑元素的使用；掌握可视化输入、输出关系的建立；掌握report工具栏的使用和分析，并根据分析，进行系统优化设计。
5.1.1 引言 （Introduction）模型的建立采用一种循序渐进的方法，这种建模方法可以在确保本阶段正确无误的基础上继续进行下一阶段的建模，而且能够清楚地看到在做任何改变产生的效果。
第一阶段（stage1.mod）和第二阶段(stage2.mod)，可以建立一个包含机器和传送装置的简单模型，可以从这一模型计算出此模型系统的输出和性能。
第三阶段（stage3.mod）和第四阶段(stage4.mod)，可以加入更多的功能元素（例如机器故障、劳动者、设备调整等）使模型更符合实际。
即使对模型增加一点点复杂性，人工计算生产量和设备利用率也将变的很困难，而使用WITNESS的仿真技术可以很轻松的解决这一问题。
第五阶段（stage5.mod）和第六阶段(stage6.mod)为了增加产量和更有效的利用资源可以调整模型的运行方式和参数。
如果并不想建立模型而只是想了解逐步建模的方法，那么只需运行WITNESS安装路径下Demo\Tutorial中的stage1.mod～stage6.mod六个模型文件；如果希望自行建立模型，那么建立的模型文件将会与stage1.mod～stage6.mod模型相对应。
5.1.2 模型概述在模型中，零部件（widget）要经过称重（weigh）、冲洗（wash）、加工（produce）和检测（inspect）四个工序的操作。
基于witness的系统建模与仿真实验报告
基于witness的系统建模与仿真实验报告本文主要介绍了基于witness的系统建模与仿真实验报告。
首先，对witness进行了简单介绍，witness是一款用于模拟连续流程和离散事件仿真软件。
其次，介绍了系统建模的步骤，包括确定模拟对象、建立流程模型、构建事件模型、设置实验参数等。
最后，对一个实际案例进行了模拟仿真实验，展示了witness在系统建模与仿真方面的应用。
一、witness简介witness是一款全球领先的、面向工业制造领域的仿真软件，是英国Lanner公司开发的产品。
witness软件提供了连续流程仿真和离散事件仿真两种模拟方式，支持多种仿真方法和数学模型，可以为用户提供高质量的仿真分析服务。
witness的用户涵盖了各行各业，包括制造业、物流业、金融业、航空航天业等。
二、系统建模步骤1. 确定模拟对象在进行系统建模和仿真实验之前，需要确定所要模拟的对象，例如某个工厂的生产线、某个物流中心的物流过程等。
确定模拟对象后，需要收集足够的数据和信息，包括生产能力、生产工艺、规模等方面的数据，以及原材料、半成品、成品、设备等物资的数量、规格等详细信息。
2. 建立流程模型在witness软件中，可以通过图形化界面来建立流程模型。
首先需要定义流程中的各个部分，例如生产线的各个工位、物流中心的各个处理环节等。
然后需要建立这些部分之间的联系和依赖关系，例如生产线上的各个工位之间的输送关系、物流中心中不同处理环节之间的物流传递关系等。
3. 构建事件模型在witness软件中，事件模型是指各种随机或固定的事件，包括人员进出场、设备故障、运输工具到达、货物装卸等。
建立事件模型需要考虑到各种可能出现的情况，例如人员疲劳、设备老化、交通堵塞等，同时需要有合理的处理方式。
在witness软件中可以为各种事件赋予不同的概率分布，以便于模拟真实情况。
4. 设置实验参数在建立模型的基础上，需要设置一系列实验参数，包括模拟时间、模拟人数、随机数种子等。
基于witness的厂区物流系统仿真与分析
基于witness的厂区物流系统仿真与分析仿真技术的优势在于可以对规划中的系统或现有配置提出各种假设并建立合理的仿真模型，在计算机中运行仿真系统，测试和检验仿真模型在各种运行状态的绩效。
目前，基于witness的物流系统仿真的研究主要集中在对集装箱码头物流系统的仿真，主要有码头规模和资源配置优化、运营环节局部的设备配置和泊位分配，码头装卸能力和泊位通过能力研究，以及装卸工艺方案设计和改善等方面。
文献3在构建配送中心的成本模型基础上，使用了witness的仿真与优化程序包，研究需求随机、存储策略为（T，s,S）的物流系统，确定其最优的配送中心选址策略。
文献4指出当前对于物流系统的研究以宏观物流为对象的较多，而针对企业内部的生产物流即微观物流的研究则较少。
为此，我们以某包装企业厂区内的物流系统为研究对象，利用witness仿真工具建立了从厂门口到仓库再到出厂整个过程的物流运输仿真模型，利用该模型考虑了调度策略和工位比例对运输总时间的影响关系，最终给出了厂内物流系统的优化建议。
1,.问题描述某公司是一家包装材料生产厂，随着产品质量和品牌知名度的不断提升，产品开始出现供不应求的良好局面。
因此，企业管理层开始考虑扩大生产规模，初步提出新增多条生产线方案。
生产线的增加势必带来仓库成品数量的增加以及原材料需求的增加；另一方面，由于厂区面积以及库存容量的限制，要求物流系统要把当天的产品运出厂区，并且要把所有原材料准时运到仓库指定位置。
因此，给定数量的物流车辆能否在一天之内完成这两项任务成为需要考虑的问题，以及如何配置相应的资源才能使得花费的时间最短。
2.厂区物流系统仿真建模为了实现厂区内物流状况的预先模拟、实时再现和对仿真过程进行实时干预，应用witness仿真系统对物流系统进行实时干预，应用witness仿真系统对物流系统进行可视化的仿真，这样便于表达数学模型中不能完全表达的物流系统中各要素之间的关系，利于发现物流过程的瓶颈。
2024版课件第06章Witness仿真系统
定义与发展历程定义Witness仿真系统是一种基于计算机技术的模拟软件，用于对现实世界中的复杂系统进行建模、分析和优化。
发展历程Witness仿真系统起源于20世纪80年代，随着计算机技术的进步和仿真理论的发展，逐渐在各个领域得到广泛应用。
应用领域及价值应用领域Witness仿真系统可应用于制造业、物流业、医疗卫生、城市规划、交通运输等多个领域。
价值通过Witness仿真系统，可以对复杂系统进行全面的分析和评估，帮助决策者制定科学合理的方案，提高系统运行效率和质量。
系统架构与组成系统架构Witness仿真系统采用模块化设计，包括建模模块、仿真模块、分析模块和优化模块等。
组成Witness仿真系统主要由用户界面、仿真引擎、数据库和模型库等部分组成。
其中，用户界面提供友好的操作环境，仿真引擎负责模型的运行和数据的处理，数据库用于存储仿真数据和结果，模型库则提供丰富的预设模型和案例供用户参考和使用。
01支持多种建模方式提供图形化建模、文本建模等多种方式，满足用户不同需求。
02丰富的模型库内置大量常用模型，方便用户快速构建仿真系统。
03高精度仿真算法采用先进的仿真算法，确保仿真结果的准确性和可靠性。
建模与仿真03提供多种数据分析工具，支持对仿真数据进行深入挖掘和分析。
强大的数据分析功能内置多种优化算法，可帮助用户找到系统性能瓶颈并进行优化。
优化算法集成支持对模型参数进行灵敏度分析，帮助用户理解参数变化对系统性能的影响。
灵敏度分析数据分析与优化丰富的可视化效果提供多种可视化展示方式，如2D/3D 图形、动画等，使仿真结果更加直观易懂。
交互式操作界面支持用户对仿真系统进行交互式操作，如调整参数、改变模型结构等。
实时数据更新在仿真过程中，支持实时更新数据和可视化效果，方便用户观察系统状态变化。
可视化展示与交互03020101提供丰富的API 接口，支持用户进行二次开发和自定义扩展。
开放的API 接口02支持多种编程语言接口，方便用户根据自身需求选择合适的开发语言。
Witness流水线仿真系统
通过Witness系统建模与仿真，分析生产线瓶颈，提高设备利用率，减少在制品库存，实现生产流程的优 化和效率提升。
Witness系统应用过程
数据收集与处理
收集生产线历史数据，包括设备故障记录、生产节拍、在制品数量等， 对数据进行清洗和处理，为仿真建模提供准确输入。
仿真建模
利用Witness软件构建生产线仿真模型，包括设备、物料流、人员等 要素，根据实际生产情况设定仿真参数和运行规则。
性能测试
运行仿真模型，收集关键性能指标的数据，如吞吐量、 等待时间、资源利用率等，以评估系统性能。
结果分析
对仿真结果进行深入分析，识别系统瓶颈和问 题所在，为改进和优化提供决策支持。
04
仿真运行与结果分析
仿真运行过程描述
初始化阶段
设置仿真参数，加载模型和数据，初始化仿 真环境。
运行阶段
按照设定的时间步长和仿真逻辑，推进仿真 运行，记录关键事件和数据。
仿真模型构建
详细阐述如何在Witness系统中构建生产流水线的仿真模 型，包括设备布局、工艺流程、物料流动等方面的设置。
仿真运行与结果分析
展示如何在Witness系统中进行仿真运行，并对仿真结果 进行深入分析，包括生产效率、设备利用率、在制品库存 等方面的评估。
优化策略探讨
基于仿真结果，探讨生产流水线的优化策略，如改进工 艺流程、调整设备布局、优化物料配送等。
Witness流水线 仿真系统
目录
• 引言 • Witness流水线仿真系统概述 • 流水线仿真建模 • 仿真运行与结果分析 • 系统应用案例展示 • 系统优势与不足分析 • 未来发展趋势预测与建议
01
引言
目的和背景
目的
基于WITNESS的生产系统仿真实验”实验报告
“基于WITNESS的生产系统仿真实验”实验报告一、实验名称求某小部件生产系统的产出量和设备利用率二、实验介绍小部件（widget）要经过称重（widget）、冲洗（wash）、加工（produce）和检测（inspect）等操作。
执行完每一步操作后小部件通过充当运输工具和缓存器的传送带（conveyer）传送至下一个操作单元。
小部件在经过最后一道工序“检测”以后，脱离本模型系统。
仿真100分钟，利用WITNESS软件试求该系统的产出量和各设备的利用率。
加工系统模型流程图三、实验目的1.通过WITNESS系统提供的Designer Elements模板，快速的建立WITNESS模型。
2.通过本节的学习，要能够掌握：part、machine、conveyor、labor实体元素、variable逻辑元素的使用；3.掌握可视化输入、输出关系的建立。
4.掌握report工具栏的使用和分析。
5.熟悉小部件的生产线流程特点。
6.会求该系统的产出量和各设备的利用率。
四、实验设备仪器及材料计算机、WITNESS仿真软件五、实验内容小部件某生产系统仿真，称重机器取零件，称重后，上输送链，流向下一道工序进行清洗；再由输送链送至下道工序进行加工，再由输送链运至下道工序进行检测，然后出本模型系统。
六、实验原理WITNESS软件的仿真技术七、实验过程及步骤1.元素定义如表一所示表1-1元素名称、类型、数量信息表在WITNESS 软件中创建machine,conveyer,part,拖动到想要的位置上。
2.显示元素由于是动画仿真系统，因此对系统的每一个对象要进行可视化定义。
选元素名称类型数量说明widget part 1小部件weigh machine 1对小部件称重的机器Wash machine 1对小部件冲洗的机器Produce machine 1对小部件加工的机器inpect machine 1对小部件检测的机器C1conveyor 1输送链C2conveyor 1输送链C3conveyor1输送链定各个对象，然后对其定位。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第五章 可视化仿真项目的设计及运行示例5.1 流水线仿真系统下面描述如何通过WITNESS系统提供的Designer Elements模板，快速的建立WITNESS模型。
这个过程仅仅展示了采用WITNESS建模的思想，它并不代表真正的工业系统。
通过本节的学习，要能够掌握：part、machine、conveyor、labor实体元素、variable逻辑元素的使用；掌握可视化输入、输出关系的建立；掌握report工具栏的使用和分析，并根据分析，进行系统优化设计。
5.1.1 引言 （Introduction）模型的建立采用一种循序渐进的方法，这种建模方法可以在确保本阶段正确无误的基础上继续进行下一阶段的建模，而且能够清楚地看到在做任何改变产生的效果。
第一阶段（stage1.mod）和第二阶段(stage2.mod)，可以建立一个包含机器和传送装置的简单模型，可以从这一模型计算出此模型系统的输出和性能。
第三阶段（stage3.mod）和第四阶段(stage4.mod)，可以加入更多的功能元素（例如机器故障、劳动者、设备调整等）使模型更符合实际。
即使对模型增加一点点复杂性，人工计算生产量和设备利用率也将变的很困难，而使用WITNESS的仿真技术可以很轻松的解决这一问题。
第五阶段（stage5.mod）和第六阶段(stage6.mod)为了增加产量和更有效的利用资源可以调整模型的运行方式和参数。
如果并不想建立模型而只是想了解逐步建模的方法，那么只需运行WITNESS安装路径下Demo\Tutorial中的stage1.mod～stage6.mod六个模型文件；如果希望自行建立模型，那么建立的模型文件将会与stage1.mod～stage6.mod模型相对应。
5.1.2 模型概述在模型中，零部件（widget）要经过称重（weigh）、冲洗（wash）、加工（produce）和检测（inspect）四个工序的操作。
执行完每一步操作后零部件通过充当运输器和缓存器的输送链传送至下一步操作；经过检测以后零部件脱离模型；同时需要一个操作人员控制加工机器的各种加工活动。
最后完成的模型如图5.1所示：图5.1 流水线系统仿真系统布局图5.1.3 构建第一阶段（Stage1.mod）模型5.1.3.1 定义元素打开WITNESS安装路径下Demo文件夹中的建模文档startup.mod，或者本书附带光盘文件夹models中的的建模文档startup.mod。
WITNESS的用户元素窗口（designer elements）允许快速而简易的添加WITNESS 默认的元素到所要建立的模型中。
下面建立被称为Widgets的零部件、一台称重机器（Weigh）和一条输送链（C1）。
点击designer elements窗口的机器machine图标，使其变成可选项，将光标移向系统布局窗口window 1的位置，然后单击左键，在系统布局窗口出现机器（Machine001）图标，同时在元素选择窗口element selector中的simulation页下出现Machine001：1图标；当鼠标在window 1中选中Machine001，鼠标光标成十字形时，可以在屏幕范围内拖动元素到所适当的位置，此时display edit工具栏必须打开，同时关于window1的window control中的movable display选项必须选中。
现在Machine001是所要建立的模型的一部分了。
通过点击designer elements窗口的输送链conveyor图标可在模型中加入输送链。
选中图标将光标移到仿真窗口再次点击创建输送链，然后将其拖到想要的位置。
通过点击designer elements窗口的输送链part图标可在模型中加入小零件widget。
选中图标将光标移到仿真窗口再次点击创建小零件，然后将其拖到想要的位置。
现在第一阶段所需的三个仿真元素已经加入模型中了，由于designer elements 窗口中的建模元素都设定好了默认的显示display属性，在本例中将不加以修改，则下一步是对元素进行详细设计。
5.1.3.2 建模元素详细设计（Detailing an element）简单方法：改变元素细节最简单方法是在屏幕中的元素图标上双击（即机器图标和输送链图标）。
其他方法如下：z点击建模元素图标，然后点击标准工具栏的detail elements图标；z element selector窗口中找到所需建模元素点击鼠标右键，选择弹出菜单中的detail…。
（1）零部件明细 （Part detail information）z双击PART001得到元素细节设计对话框。
z输入新的元素名Widget覆盖掉系统默认的名字。
z点击OK键确认。
（2）机器明细（Machine detail information）z双击Machine001图标，输入以下信息：名字name：Weigh加工时间cycle time: 5点击对话框中的OK键确认。
（3）输送带明细（Conveyor detail information）z双击Conveyor001图标输入：图5.2 stage1模型布局图名字：C1点击OK键确认。
设计完毕，窗口显示如图5.2。
此阶段需要做的是输入机器加工时间、改变元素的名字，其实建模元素的所有活动都能通过这种方式定义的。
5.1.3.3 建立元素之间的逻辑规则接下来定义各个元素之间链接的逻辑规则，规则输入可以通过以下两种方法：一是通过工具栏和鼠标，一是通过元素细节对话框。
常用规则包含推（输出规则）、拉（输入规则）、百分率和顺序规则；非常用规则通常都是根据匹配的属性和环境而定义的复杂控制规则，比如：“if”命令来实现有复杂的选择规则。
（1）机器规则明细（Machine detail rule information）z点击选中Weigh图标，然后单击element工具栏中的visual input rule图标，出现input rule for weigh对话框，如图5.3所示；z规则文本框的缺省值为pull――；z在规则文本框中输入“PULL Widget out of WORLD”，定义了机器Weigh加工完成一个Widget之后，从本系统模型的外部WORLD处拉进一个Widget进行加工。
规则定义结果显示如图5.3所示；图5.3 机器规则定义对话框z单击OK键确认。
z然后单击visual output rule图标；z点击C1图标，点击OK键确认。
（2）输送带明细（Conveyor detail rule information）z点击输送带C1的图标，选中C1；z单击element工具栏中的visual output rule图标；z点击output rule for C1对话框中的 SHIP按钮，为输送链C1创建输出规则PUSH SHIP，将Widget发运出去，即输送带将Widget送出本系统之外。
z点击rules action bar菜单条中的OK按钮确认5.1.3.4 运行模型（Running the model）首先介绍运行工具栏中按钮及其作用，运行工具栏如图5.4所示。
图5.4 运行工具栏示意图运行工具栏中的第一个按钮reset进行仿真的复位操作，点击该按钮，系统仿真时钟和逻辑型元素（变量、属性、函数）的值将置零；step按钮控制模型以步进的方式运行，同时在interact box窗口中显示仿真时刻所发生的事件，便于理解和调试模型；run按钮控制模型的连续运行，如果没有设定运行时间，模型将一直运行下去，直到按stop按钮，如果设定了运行时间，模型连续运行到终止时刻；stop run at 包括一个按钮和一个输入框，用来设定仿真运行时间，按钮决定仿真是否受到输入框中的输入时间点控制，输入框输入时间点；walk on/off包括一个按钮和一个滑动条，用来设定仿真连续运行时，仿真运行的速度。
本例中，在运行工具栏run toolbar中按下stop run at按钮，在输入框中输入模型运行终止时间100。
然后点击run按钮开始运行模型。
WITNESS内置安全系统，在运行模型时，如果缺少重要数据，将弹出提示和数据输入对话框，从而保护模型。
如果没有输入输送带的移动速度index time（即输送带将小零件向前移动一个零件的长度所需要的时间），当仿真开始运行时，会出现提示信息要求输入移动速度，输入：z Index time：0.5z点击OK确认。
5.1.3.5 结果预测（Anticipated results）已知输送带的长度等于在输送带上的10个零部件的长度，也就是输送带可以连续排列10零部件，所以每个零件在输送链上经历的时间为0.5*10mins=5mins.在整个过程中处理1个零件需10mins：z10mins=5mins称重时间（=weigh加工时间）+5mins（在C1上的时间） 每5mins有一个零件到达（由Cycle Time of weigh控制），因此，可以推算出如果模型运行100分钟会有19widgets被加工完成。
如果在模型运行完100mins后检查widget的记录会发现与预测结果一致。
5.1.3.6 修正模型显示（Modifying the model display）可能你想修正模型中建模元素的图标显示使其看起来更加真实。
如果不想改变所建模型的显示可以略过这一部分内容，直接进入第二阶段，但是这部分内容介绍了显示的另一个层面，有助于理解WITNESS在这一领域所能提供的强大功能。
用鼠标在屏幕内选择并拖动元素图标，而且还可以用鼠标同时框住几个元素，只要拖动框就可以同时拖动被选的几个元素。
WITNESS允许锁定窗口或显示层，也允许链接一个元素的其他显示条目。
锁定图标通过以下操作：点view/layers 或window/control选项。
为元素链接显示条目需用display的下拉菜单（详见Quick Reference Book或在线求助）图5.5 元素显示工具栏元素显示工具栏（如图5.5）的调用可用以下方法：z鼠标右键点击元素图标显示元素菜单项，然后选择Display（见图5.6）；z在element selector窗口中的仿真元素上单击鼠标右键也可打开元件菜单，然后选择Display；z选中元素，然后点击element工具栏中的display按钮。
图5.6 元素右键弹出式菜单图5.5的元素显示工具栏中一共有九个对象，下面从左到右，分别介绍这九个对象如下：z显示设计模式下拉列表框：有两个选项draw 和update，第一次设计建模元素的某一显示属性时，选择Draw项；对已经设计了的显示属性进行修改设计时，选择update项。