witness仿真软件培训教程

WITNESS 仿真软件系统基础培训
北京惠特尼斯科技发展有限公司
Outline
¾流水生产线系统建模与仿真¾组装作业过程建模仿真
¾油漆工序仿真建模
¾座椅组装工序建模
¾托盘生产系统建模
¾物料配送系统仿真
¾混流生产系统模型¾多班次车间生产模型
¾车间运输模型
¾流水生产线模型改善
¾定期运输控制模型
¾Witness Doc的设计与使用
¾Witness Optimizer的设计与使用
¾Motorola V9 Line仿真模型分析和探讨
一、生产线物流系统建模案例
一、生产线物流系统建模案例
•Exercise1
二、组装作业工序建模案例
C Hold 2
L 6
二、组装作业工序建模案例
流程介绍：
•
有一个油漆工序油漆一种立方体的箱体，客户提供的箱体长宽高各不相同，油漆工序为每个箱体油漆的时间由箱体的面积决定。

•根据以往的统计数据：
¾客户提供箱体的时间间隔服从（10,20）小时的均匀分布，¾批量服从[8，15]的整数均匀分布，
¾箱体长宽高分别服从(10,20),(15,30),(10,25)的均匀分布，¾油漆时间（分钟）是表面积的均方根,
•使用WITNESS 建立该油漆工序的仿真模型
三、油漆分流作业仿真案例
三、油漆分流作业仿真案例
•通过本案例的学习：
¾Function/attribute元素的使用；
¾自定义part图标；
¾系统属性pen的运用；
¾分流输出设计；
¾均匀随机分布函数uniform和整数均匀随机分布函数
iuniform的使用；
•Exercise 2
Homework 1
两种不同类型的零件到达工厂进行加工。

零件1的到达间隔时间服从Uniform(10,20)，所有时间单位为小时，首次到达时刻点为0。

到达的零件1在一个专门给零件1指定的队列中等待，直到有操作员来处理(工厂里只有一个这种操作员)，处理时间为7。

零件2的到达间隔时间服从均值为15小时的负指数分布，首次到达时刻点为0。

零件2在另外一个队列中等待(该队列中只有零件2)，直到工厂唯一的操作员来处理，处理时间为6。

经过操作员的处理之后，所有的零件都进入一套全自动机器(无人)进行加工，加工时间服从Uniform（4，9），等待机器加工的队列遵循“先到先服务”规则，全自动机床会发生随机故障，故障间隔时间服从均值为5的负指数分布，发生故障后，需要操作员来进行维修，维修时间服从Triangle(0.5,1,2)的三角分布。

零件在机器上加工完后退出系统。

假设忽略所有的零件传送时间，运行仿真棋型5 000小时，以确定：
•零件的平均系统逗留时间及两种零件各自指定队列的平均队长，
•资源（操作员和自动机床）的忙闲状况；
•挖掘瓶颈并提出提高产量15%的方案
四、座椅组装工序建模
流程介绍见后页
四、座椅组装工序建模
•加工流程
1.靠背、椅腿、椅面随机到达系统，各自排入队列；
2.由组装工序组装成椅子，
3.椅子通过固定路径移向喷漆工序缓冲区；
4.喷漆工序按照等概率将椅子喷成红、黄、蓝三种颜色；
5.喷色后的椅子通过固定路径移向检测缓冲区；
6.检测工段对椅子颜色喷涂效果进行检测，根据以往数据，10%
的椅子需要重新喷漆；
7.需要重新喷漆的椅子由搬运工按照固定路线扳回喷漆缓冲区；
8.合格椅子按照固定路径移向包装缓冲区；
9.包装工作站将颜色相同的四把椅子装于一起，发运出系统。

四、座椅组装工序建模
•学习要点：
1.元素介绍：path （形状的改变，使用）
2.规则：PERCENT（检验工序）
bor在规则output rule中的使用
4.Match规则
5.等概率模型的实现
•流程描述
•现有一条发动机装配线，整条线，发动机缸体按照生产计划送达装配线上线位处，由LoadMan将缸体放到输送线上的托盘上，然后由输送线运送值自动装配线AutoAss处进行组装，再送至Check工位进行检测，检测合格品将送至
UnloadMach处将缸体卸下，而托盘继续循环使用，如果不合格，将送至
Repairman处维修，参看后页的布局图。

•其中：
¶当缓存中缸体数量少于10件时，系统将从上道车间运送一批缸体，运送数量为10件，
运送时间为3分钟；
¶LoadMan操作一次需要0.5分钟；
¶输送线的速度为10m/min
¶自动装配AutoAss机械手周期时间为1min；
¶Check工位检测时间服从（0.8，1.2）的均匀分布；
¶不合格品率为10%
¶维修时间服从均值为5分钟的负指数分布；
¶卸载工位周期时间为30s；
¶系统中托盘数量为30个；
•建模并仿真
¶一天1440分钟的产量；
¶瓶颈工序
¶提高20%产量的方案；
•学习要点：
•Assembly类型机器
•Production类型机器
•虚拟机器的使用
•设备图形动态变化的实现
•某钢材配送为一个四级供应链系统，由钢铁公司、钢材配送中心、部件生产商和汽车厂构成。

整个生产和配送流程如下：
¾当钢材配送中心的库存小于15批时，钢铁公司开始组织生产，每生产一批原钢卷材需要的时间服从1小时到3小时的均匀分布。

¾当部件生产商的库存小于6批时，钢材服务中心开始配货，每配一批货需要时间服从0.5小时到1小时的均匀分布。

¾当三个汽车厂商中库存量最小的小于3时，4个部件生产商开始组织生产，每生产一批部件需要的时间服从2小时到6小时的均匀分
布。

¾汽车生产商每耗用一批部件的时间为2到6小时的均匀分布。

¾供应链每两个环节之间的路程需要5小时。

六、钢材供应物流系统建模仿真
•学习要点：
•熟悉time series的用法，即使用时间序列图表动态显示配送中心、部件生产商和汽车制造商的产品库存量；
•了解JIT管理方式的建模
•熟悉max和min的用法；
•了解if…endif条件控制语句的使用；
•Least规则
•N
七、混流生产系统仿真案例服务设
施
4服务设
施5
服务设
施1服务设施2
Routing for : 3-1–2–5
Routing for : 4-1–3
Routing for : 2–5-1–4-3服务设
施3
假设零件在工序间移动时间可以忽略
建模寻找瓶颈及优化方案
•Exercise3
Homework 2
•一个计划中的生产系统包括5个串联的自动工作站。

每个工作站的加工时间都是常数，分别为11，10，11，11和12(本习题所有时间单位都是分钟)。

零件到达间隔时间为
UNIFORM (13, 15)。

在每个工作站前都有一个容量无限的缓冲区，并假设所有的传输时间都是0。

该生产系统比较特别的是：从工作站2一直到工作站5，零件都有可能需要被送到前一个工作站重新加工，例如，一个零件在工作站2加工完以
后，零件可能返工多次。

目前对所有的工作站来说，零件的返工概率是5%~10%a。

创建该仿真模型，运行时间为10
000分钟。

运行6次，每次的返工概率分别为5%、6%、
7%、8%、9%和10%。

根据运行结果，绘制平均系统逗留时间与返工概率的关系图，在图形中标出每次运行的最大系统等待时间。

八、多班次车间生产模型
•系统描述
•某PC生产企业测试段一天分为两班24小时作业，PC由组装段按照40s一件的速度进入测试段，测试段共有6个测试位，这6个测
试位由一名操作工负责维护。

测试结束的PC将由员工就近送上输
送链运出。

a)Work Time (Shift one): 8:30---10:30; 10:45---12:30;
13:30---15:30; 15:45—17:30;18:30---20:30
b)Work Time( Shift two): 21:00---23:00; 23:15---1:00;
1:30—3:00; 3:15---7:30.
c)人员修息时测试自动运行系统不停.
•建立模型，并进行仿真运行，要求：
•用饼状图动态显示各测试位的利用率；
•用频次图动态统计测试段前缓存的库存情况，要求每5分钟统计一次
•分析：一名工人最合适维护几个测试位？
Microsoft Excel
工作表
八、多班次车间生产模型
•建模目的
•Shift元素
•Histogram元素
•Piechart元素
•MultiCycle类型机器
模型介绍
•
发动机曲轴生产工段以每小时60件的速度加工曲轴，曲轴胚件由铸造车间铸造后放在中转库，车间有一辆AGV 负责从中转库运送曲轴胚件至生产工段。

•其中：
¾
中转库距离生产工段150m ¾
AGV 一次运送10件胚件¾
AGV 空载行驶速度30m/Min,满载25m/Min;¾
AGV 装载胚件过程需时Uniform(30,90)s,卸载过程需时Uniform(20,70)s ¾
AGV 只有在生产工段胚件少于30件才去中转库取货，否则，停靠停车位；¾停车位距离生产工段40m ，距离中转库140m ；
九、车间AGV
运输系统仿真案例
九、车间AGV运输系统仿真案•通过本案例的学习：
¾使用Vehicle/track元素；
¾load/unload操作的设定；
¾Vehicle速度设定；
¾Action的进一步理解；
¾Call、vsearch命令的使用；
十、生产线物流系统改善
•描述
•假设在生产线物流模型的基础上：
1.需要根据仿真结果的分析，以最有效的手段提高生产率
15%，试设计并验证改善方案；
2.需要使用Excel来控制系统运作参数的设定，并将每次发生
故障时间和维修结束时间写到Excel表中，以便进行进一步
处理。

•建模目的
•讨论系统的约束/瓶颈以及改善方案
•Witness与Excel数据交互
•XLWRITEARRAY（）函数与XLREADARRAY（）函数
11、定期运输控制模型
•某企业进行单品种产品的储存和销售，库存采用实时订货点（ROP）控制，系统利用库存来满足顾客的需求。

该系统的具体描述如下：
1.ROP=4，当库存量小于订货点ROP时，仓库立即提出新的订货要求，订货量为
ROQ=20，
2.订货提前期为均匀分布IUNIFORM（25，35），所有时间单位：天。

3.需求—领料单的到达时间服从泊松分布POISSON（10），订货数量为
Iuiform(1,3)。

4.如果库存为0，那么领料单排入队列等待，直到产品到货，即缺货需补足。

5.库存初始值为0，领料单数目为0。

•该模型的仿真目的主要是：
•进行10000天仿真，统计仓库平均库存水平、领料单平均等待时间；
•优化：采取措施，使客户需求（领料单）平均等待时间低于20%。

11、ROP库存管理模型
•某企业进行单品种产品的储存和销售，库存采用等间隔检查库存法，每周检查一次库存，即采购决策受订货点（ROP）控制，系统利用库存来满足顾客的需求。

该系统的具体描述如下：
1.ROP=40，当库存量小于订货点ROP时，仓库立即提出新的订货要求，订货量为
ROQ=60，
2.订货提前期为均匀分布IUNIFORM（10，14），所有时间单位：天。

3.需求—领料单的到达时间服从泊松分布POISSON（10），订货数量为
Iuiform(1,5)。

4.如果库存为0，那么领料单排入队列等待，直到产品到货，即缺货需补足。

5.库存初始值为40，领料单数目为0。

•该模型的仿真目的主要是：
•进行10000天仿真，统计仓库平均库存水平、领料单平均等待时间；
•优化：采取措施，使客户需求（领料单）平均等待时间低于20%。

Homework3
•仓储中心卡车卸货仿真建模
¶满载卡车以间隔时间9的负指数分布到达有仓储中心的三个卸货码头(所有时
间单位为分钟)。

码头1、码头2和码头3的卸货时间分别是(25, 28, 30)、
(23.26，28)和(22，25，27)的三角分布。

如果有一个码头空闲，卡车
立即到那个码头去。

假设卡车到所有码头的行进时间为0。

如果有两个以上的
码头空用，卡车选择码头的顺序是(3, 2,1)。

如果所有码头都忙，则选择队
长最小的码头。

如果两个以上码头的队长一样，选择码头的顺序是(1，2,
3)。

建立仿真模型，运行模型20 000分钟，统计码头利用率、队长、排队
时间和系统逗留时间等。

十二、Witness 归档器的使用
十三、Witness Optimizer优化器
-------生产物流系统仿真优化
•在仿真一个实际系统的时候，往往希望得出系统绩效最优时的系统配置；或者希望得出系统绩效相对较好的几种方案的系统配
置，通过比较和权衡，选择其中的一种配置进行实际的实施。

•比如前面的生产线，给定一个利润目标函数＝产出量×价格－设备成本－人力成本，它同产出率成正比，同设备数量和人员数量成反比，在特定约束条件下，目标函数越大越好。

为了得出目标函数的最大值，可以通过逐步的改变系统中设备和人员数量，然后仿真运行，比较每次仿真运行的利润目标函数。

比如现在有一笔资金，可以添置3台设备，还可以招聘一名人员，问如何进行决策，可以获得最大系统利润。

13.1、optimizer优化的基本过程
1．建立系统的仿真模型
2．设置控制变量
3．设计目标函数
4 ．优化设计
5．运行优化
6．对优化结果进行分析
7．选择系统最优配置方案
13.2 优化目标函数的设计
13.3 BPR模型演示•人力资源优化模型演示
•Exercise 4
Motorola V9 line 仿真模型探讨V9 Line simulation modeling。