制造系统建模与仿真学习心得

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1、制造系统建模与仿真学习心得一、制造系统建模与仿真的含义1.制造系统制造系统是制造过程及其所涉及的硬件、软件和人员所组成的一个将制造资源转变为产品或半成品的输入/输出系统，它涉及产品生命周期（包括市场分析、产品设计、工艺规划、加工过程、装配、运输、产品销售、售后服务及回收处理等）的全过程或部分环节。其中，硬件包括厂房、生产设备、工具、刀具、计算机及网络等；软件包括制造理论、制造技术（制造工艺和制造方法等）、管理方法、制造信息及其有关的软件系统等；制造资源包括狭义制造资源和广义制造资源；狭义制造资源主要指物能资源，包括原材料、坯件、半成品、能源等；广义制造资源还包括硬件、软件、人员等。随着科技的进

2、步，制造系统的发展也经历了传统手工生产、机械化、自动化孤岛、集成制造、并行工程和敏捷制造等儿个阶段。2.模型与仿真模型是对真实对象和真实关系屮那些有用的和让人感兴趣的特性的抽象，是对系统某些本质方面的描述。它以各种川'用的形式描述被研宂系统的信息。系统模型并不是对真实系统的完全复现，而是对系统的抽象，而仿真是通过对模型的实验以达到研究系统的目的，当制造系统尚未建立或者研究吋间长成本高以及从安全性考虑我们有必要对制造系统预先进行建模并仿真以确定系统的最佳结构和配罝方案、防止较大的经济损失、确定合理高效的作业计划，从而提尚经济效益。制造系统建模与仿真技术是以相似原理、模型理论、系统技术、信息技术以

3、及建模与仿真应用领域的有关专业技术为基础，以计算机系统、与应用相关的物理效应设备及仿真器力工具，利用模型参与已有或设想的制造系统进行研究、分析、设计、加工生产、试验、运行、评估、维护、和报废（全生命周期）活动的一门多学科的综合性技术。二、系统建模与仿真的发展及类型1.系统建模与仿真的发展大致经历了这么几个阶段：1600—1940年左右，这一时期的建模仿真主要是在物理科学基础上的建模；20世纪40年代，由于电子计算机的出现，建模仿真技术开始飞速发展：20世纪50年代中期，建模仿真开始应用与航空领域；20世纪60年代，这一阶段主要是工业控制过程中的仿真；20世纪70年代，开始出现了包括经济、社会和

4、环境因素的大系统仿真。到70年代屮期，出现了系统与仿真的结合，如用于随机网络建模的SLAM仿真系统。在这一时期，系统仿真开始与更高级的决策结合，出现了决策支持系统DSS;20世纪80年代屮期，出现了如美国Pritsker公司TESS建模仿真系统的集成化建模与仿真环境；20世纪90年代开始，建模仿真开始朝着可视化建模仿真、虚拟现实仿真和分布式交互仿真的方向发展。1.系统建模与仿真的类型：根据模型的种类分为：a.物理仿真：按照真实系统的物理性质构造系统的物理模型，并在物理模型上进行实验的过程称为物理仿真。（静态、动态，如房屋建筑模型，输送系统模型）b.数学仿真：对实际系统进行抽象，并将其特性川数学

5、关系加以描述而得到系统的数学模型，对数学模型进行实验的过程称为数学模型。理论上讲，数学仿真可以全面解决实际问题，但实际上数学模型的描述很难实现。c.半物理仿真：将数学模型与物理模型其至实物联合起来进行实验。（简单部分建数学模型，复杂部分建物理模型）根据系统模型的特性分类：a.连续系统：指系统状态随吋间连续变化的系统。例：电路系统、机械动力系统、生态系统、物理和工程领域的场问题。这类问题一般可以用微分方程来进行描述。b.离散系统：指系统状态在某些随机时间点上发生离散变化的系统。如理发馆（顾客、理发师）系统的内部状态变化是随机的，因此很难川函数形式來描述系统内部状态的变化，更关心系统内部状态变化的

6、统计规律。制造和物流领域的大多数系统属于离散事件系统。三、制造系统建模与仿真的建立方法1.基于框图的系统逻辑建模这种A法具有结构简单，可视性强的特点框图基本构成主要有：框架（表示生产活动的区域，如生产系统的生产单元、储存仓库、办公室区域）、连线、菱形框（表示生产运作的判断控制，如质量检验、设备检查、作业控制等），对于庞大、结构复杂的系统这种方法会暴露出能力有限的缺点。2.基于petri网技术的系统仿真建模方法Petri网理论是一种基于系统运行逻辑的仿真建模方法。最先用于控制技术，对控制的逻辑进行建模，现在逐步力生产系统的仿真建模所运用。Petri网的基本构成主要是：库所（相当于生产系统中的仓库

7、或在制品缓冲区）、变迁（相当于生产系统中的生产加工）、流关系（相当于生产系统中的生产计划或调度指令）。它的优点是对系统进行逻辑上的理论分析，通过状态变量来表述系统的变化，因此可以对系统可达的状态、发生的冲突、并发等现象进行理论上的分析。但也存在系统建模较复杂，仿真运算较复杂等H题。1.基于多色集合的系统仿真建模方法俄罗斯的V.V.Pavlov教授1988年提出广多色图的概念，1995年提出了多色集