flexsim实验案例介绍.pdf

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1、《制造系统建模仿真与分析》实验案例本实验案例通过对于一个现实的实验系统的建模仿真与分析，展示基于离散事件动态系统的建模仿真方法在制造系统物流过程建模、仿真和分析中的应用，具体涉及仿真软件Flexsim的学习和运用，以及在此基础上的生产线建模、仿真与分析。在研究学习本案例的基础上，学生可以运用相关知识，对一个生产制造系统进行建模仿真和物流分析，并进而根据不同的订单模式或系统参数，提出相应运作策略或系统改进方案。其结果可为有关的系统设计和改进提供评估依据，也验证了有关仿真软件工具在此类生产系统建模、仿真和分

2、析中的适用性。1系统模型介绍1.1系统及其物流过程的描述本实验所涉及的是一个柔性制造系统的生产线（如图1-1所示），它主要有四条流水线组成，同时加工两种不同原材料（以下称原材料a和原材料b），最后把加工后的两种半成品和另一种原材料（以下称原材料c）装配起来，成为成品d。在模型中，设有存放原材料a、b和成品d的组合式货架，存放原材料c的货栈，它们分别通过堆垛机和AGV小车与生产线相联通，组成系统。具体物流过程简述如下：(1)组合式货架用来存放待加工的原材料和成品，货架配备堆垛机，用于从货架上取下原材料，并

3、运到生产线上进行加工。货架上混合存放a、b两种货物，堆垛机随机取出货物，放入出货台。(2)待加工的原材料a、b从出货台进入流水线1，都要经过生产线旁的加工机进行加工。流水线1是倍速链，旁边有多台完成同样工作的加工机，同时每台旁都有一个搬运工人，搬运工人为加工机拾取流水线上的货物进行加工，也负责把加工过的货物放回流水线进入下一个工序。(3)原材料a通过流水线1的加工后成为半成品a1，进入流水线2。流水线2为辊筒线，上有一个气动机械臂，对半成品a1进行再加工，成为半成品a2，通过1AGV小车送向流水线4上的

4、装配机。同时AGV小车也从货栈上取出原材料c，连同半成品a2放入装配机前的缓冲区。(4)原材料b通过流水线1加工后成为半成品b1，进入流水线3。流水线3为动力辊筒线，上有一个4-DOF机械臂，用于对半成品b1进行检测。经检测合格者进入流水线4。(5)流水线4是一条装配生产线，为皮带线。上有多台装配机，同时每台旁也有一个搬运工人。搬运工人从流水线4和缓冲区各取一个半成品a2、半成品b1和原材料c放入装配机，经装配后成为成品d，再由加工者放回流水线4上。（6）成品d从流水线4出来进入入货台，再由堆垛机放入组

5、合式货架。此处的堆垛机与运送原材料a、b进入生产线的为同一辆。图1-1系统模型图1.2系统的主要组成该系统主要由加工过程和物流过程组成，其主要组成部分如表3-1所示。2表1-1系统的主要组成设备名称数量描述和用途组合式货架1立体仓库，有堆垛机负责搬运货物；用于存放原材料a、b和成品d堆垛机1立体仓库的组成部分，可在高处取放货物；用于对货物进行存取和搬运加工机n用于对原材料a、b进行加工流水线4有倍速链、辊筒线和皮带线等不同的种类，各有各的不同特点，但都是用于货物在生产线上的运输气动机械臂1用于对原材料a

6、进行第二次加工4-DOF机械臂及其1用于对加工机加工好了的原材料b进行检测控制台旋转平移机2可水平面内旋转，用于控制货物路径和使货物转向装配机n用于最后把原材料a、b、c装配起来形成成品d搬运人员n每个加工机和装配机都需要一个人，数量由加工机和装配机的数量决定；用于在流水线和机器之间搬运货物AGV小车1有自己一定的运动轨迹，用于搬运货物货栈1用于存放原材料c终端控制台1用于对整个生产线进行控制1.3实验要解决的问题(1)处理机数量的确定（n）：假定系统尚未确定加工机和装配机的数量，需要根据加工任务状况等

7、具体情况确定。若需要加工的货物过多，则可以增加加工机的数量，并相应地确定装配机的数量。实验中我们可以先假定流水线1和流水线4上都只有两台机器和两个搬运工人，据此进行建模，然后根据仿真结果进行适当增加或减少。(2)AGV小车运行路线和速度（s）的确定：由于AGV小车只有一辆，而它3需要兼顾完成运送半成品a2和原材料c进入装配机缓冲站的任务，所以AGV小车每次拾取货物的数量、及其运行的速度等因素就要仔细加以考虑。实验中我们先假定AGV小车每次搬运一个半成品a2再搬运一个原材料c，依次反复运行；并按小车的速度

8、为2进行建模。2模型要素及建模过程制造系统是一个离散事件动态系统，一般比较复杂；而且本实验中所涉及的制造系统也包括许多的设备和工序，这样也就给应用Flexsim工具对本系统进行建模增加了难度，提出了许多需要解决的问题。所以在对系统的建模过程中，在保证基本物流过程和生产方式不变的基础上，需要对每一部分进行了精心的设计，甚至某些地方有需要进行简化或变通处理，下面将具体叙述各部分的建模过程。2.1各主要模块的建模设计1）对立体仓库的设计立体仓库由