生产系统仿真实验报告

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实验一机器设备的故障率对流水线产出的影响1．实验目的

生产物流系统中串行生产线属于最简单的离散事件动态系统，且广泛地存在于现实的工业生产中，例如汽车装配线等。模拟对象专业化组织方式下，从仿真的角度来探讨工站的故障率对生产线产出率的影响。

2．实验步骤

2.1开始一个新项目

主要包括初始准备工作、建立基本生产线模型、设置模型的全局变量、Method编程等内容。

2.1.1 新建一个模型

启动Plant Simulation ，新建一个模型，初始状态如图1.1所示。

图1.1

2.1.2初始准备工作

1）选择“文件—加入对象~遗传算法”，可以发现Explorer下方的对象库（Class Library）中弹出了一个GA文件夹，Toolbox工具栏增加一项Genetic Algorithms(遗传算法)。

2）右击Basis，在弹出菜单中选择“保存/载入~增加对象~遗传算法”，在弹出的对话框中找到Plant Simulation的安装目录的Tools，首先加载GAWizard. obj遗传算法向导对象，如图1.2所示。

图1.2

3)重复上一步加载GanttWizard. obj甘特图对象（Experiment Manager实验管理器对象是默认载入的)，加载完成后观察Toolbox和Class Library有什么变化，后续加载其他外部对象的步骤与此一致。

2.1.3建立基本生产线模型

在命名为SingleLine的模型层中插入如图1.3所示的对象(所有对象的参数均先不设置)，将各对象如图1.3所示用Connector对象连接起来。要显示各对象标签名称，选择模型层SingleLine的主菜单“View—Option—Show Object labels"。

1）EventController按图1.3所示设置，仿真时间为连续的100h，即4d4h。

2）方法Reset是系统初始化对象，属于系统方法，一般做法是插入一个Method后改名Reset然后图标就变为系统图标了。

3）方法Set-Vars属于用户自定义的方法，一般采用蓝色图标的Method表示不直接运行的方法，而显示为绿色的Method则表示可以直接运行。右击Set-Vars，在弹出菜单中选择Show Attributes and Methods。在对象的属性对话框中找到CurrIcon项，单击该栏任意位置打开在弹出的对话框中将Standard改为User，关闭属性对话框，返回模型层，如图1.3所示，Set-Vars变为绿色的图标了。

图1.3 建立两条Flow Shop生产线

2.1.4 设置模型的全局变量

在Plant Simulation中，一般使用Information Flow中的Variable对象来定义变量，这些变量放置在模型层内。当全局变量比较多时，可能导致模型层内的布局显示比较混乱，或者不太美观。将全局变量分为需要显示信息的和可以不用显示信息的两类。一般情况下，将不用显示信息的全局变量采用下面的方式来定义。

1）单击模型层主菜单Tool，在下拉菜单中选择Custom Attribute。

2）在弹出的对话框中单击New按钮，弹出如图1.4所示的变量定义对话框，按书上所示的变量及数据类型分别定义这5个全局变量(或称为属性)。如果定义完成后要进行修改、删除等操作，则可分别选择"Edit~Delete”来执行。

图1.4

2.1.5 Method编程

1)双击CalOutPut，输入SimTalk语句：

图1.5

2)双击Drain1，在Entrance后面的文本框中输入CalOutput后单击OK退出，Drain2同理。

图1.6

3)双击Set_Vars,输入如下Simtalk语句：

图1.7

4)双击Reset打开，在do和end之间插入“Set_Vars;”。

5)双击Set_Vars即可运行。

2.2 机器设备的故障率对产出的影响

2.2.1 修改模型

1)单击Tools,选择Custom Attribue,增加Availability5和MTTR5两变量，均为实数类型，初始值分别为95和600，同时将Availability的值改为100.

2)修改Reset,按如下SimTalk语句来整理：

图2.1

3)此时运行模型，可以发现M21-M24没有设置故障，M25的可利用率为95%，仿真结果是生产线Line2的产出率为93.8%左右，在模型层中插入一个Experiment Manager，命名为DOE1，标签名为重复试验，如图2.2。

图2.2

2.2.2 试验实施过程

输入重复现实中很难控制设备的故障率，因此，仿真试验设计的优点在此体现出以设备可利用率Availability5由80%向100%变化为例，希望找出x和y之间的关系。

1)输入重复试验次数为10置信水平为95%，然后单击Apply按钮。注意输入数据后一定要单击Apply按钮，否则可能会遗失刚才输入的数据。

2)单击Output V alues，在弹出对话框Output Values栏下输入试验指标OutRate_Liue2,或者直接将OutRate Line2图标拖入Output Values栏下的空白输入区域，然后单击Apply按钮。

3)选择Define input values，单击Input values，在弹出的input Values栏下第输入Availability5。

4)选择主菜单Tools项，选择单因素多水平试验Multi-leve1 Experimental Design}输入低水平为80，高水平为100，变化级差为1，因此共有21次全试验，如图2.3所示。

图2.3

5)单击DOE1的Run标签页，因为本次试验是小试验，所以不必单击Test先做测试了，可以选择“Reset- Start”，开始进行仿真试验。几分钟后仿真结束，如果时间比较长，可以适当减少重复次数或者将变化级差调整为2建议每次做试验前，最好先运行一次Set_Vars

恢复参数为初始值。

6)系统自动生产试验报告，如图2.4以重复次数为10，变化级差为1的试验结果分析为例，Avalability5和OutRate_Line2的关系如图2.5、2.6所示。

图2.4