柔性制造 第九章 课件.ppt

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1、第九章FMS的建模与仿真9.1系统仿真的一般概念9.2FMS计算机仿真9.3FMS的逻辑模型9.4FMS仿真实例第九章FMS的建模与仿真9.1系统仿真的一般概念1.仿真:通过对系统模型的实验去研究一个存在或设计中的系统.系统:由相互联系和相互制约的各个部分组成的具有一定功能的整体.simulation2.仿真模型：(1)物理模型：实际系统在保持本质特征的条件下经缩小或放大而构成的模型，如地球仪(2)图形模型：以图表的形式表示系统的功能及其结构相互关系，如生产流程图，控制系统方块图数学模型：采用数学表

2、达式来描述系统相互影响因素的数量关系(4)逻辑模型：将系统抽象为逻辑过程的一种表达方式,可直接转化为计算机仿真程序3.计算机仿真:1)定义:在计算机上对系统的计算机模型进行实验研究的仿真.2)计算机仿真的基本步骤(1)建模(2)编程：将模型转化为计算机仿真程序(3)进行仿真实验：选择输入数据，在计算机上运行仿真程序，以获得实验数据(4)结果统计及分析，以期对系统进行评价(5)总结：对模型的适用范围、可信度及运行费用进行总结3)计算机仿真的特点:*仿真结果是实验选出的较优解;*仿真结果的价值及可信度与

3、仿真模型、仿真方法及仿真实验输入数据有关一.FMS计算机仿真能够辅助决策的主要内容：确定系统中设备的配置和布局*机床的类型、数量及其布局*运输车、机器人、托盘和夹具等设备和装置的类型、数量及布局*刀库、仓库、托盘缓冲站等存储设备容量的大小及布局*评估在现有的系统中引入一台新设备的效果9.2FMS计算机仿真2.性能分析*生产率分析*制造周期分析*产品生产成本分析*设备负荷平衡分析*系统瓶颈分析调度及作业计划的评价*评估与选择较优的调度策略*评估合理和较优的作业计划二.FMS仿真的步骤9.3FMS的逻辑

4、模型一、排队模型将系统表述为由若干工位组成的排队网络。用于FMS的规划阶段设计，对不同的方案进行主要性能的比较分析,从而对系统进行评价1.排队过程的一般模型（1）顾客：（工件）（2）到达：顾客的数量、到达方式、到达时间、到达特点、到达是否平稳（3）排队结构：队列方式（4）排队规则：顾客离去；顾客等待；等待时间长顾客离去，否则等待（5）服务台机构：单服务台系统；多服务台系统；串联服务台系统；网络服务台系统（6）服务规则：先到先服务；后到先服务；特权服务；随机服务2.FMS排队模型例——确定机床利用率加

5、工中心立式车削中心牵引小车工件装夹站工件拆卸站加工流程L_MC_UL_MC_VL_UL_VL_UL_VL_MC_U加工中心立式车削中心牵引小车工件装夹站工件拆卸站已知：L→MC概率：0.5L→VL概率：0.5MC→VL概率：0.4MC→U概率：0.6VL→U概率：0.3VL→MC概率：0.7工件抵达L的到达率:λL＝15件／小时加工流程L_MC_UL_MC_VL_UL_VL_UL_VL_MC_U求工件抵达MC、VL、U、TS的到达率λMC，λVL，λU，λTS解：λMC＝0.5λL＋0.7λVL

6、λVL＝0.5λL＋0.4λMCλU＝0.6λMC＋0.3λVLλTS＝λL＋λMC＋λVLλMC＝17.71件／小时λVL＝14.58件／小时λU＝15件／小时λTS＝47.29件／小时二、活动循环图模型（ActivityCycleDiagram，ACD）——以直观方式显示系统的状态变化和运行过程，利于理解、分析1.基本术语1）实体：构成FMS的要素：机床、装卸站、RGV、托盘缓冲站、托盘、工件、操作人员等2）属性：实体的状态特性2.基本原理：认为系统中的每一种实体都按各自的方式循环地发生变化，而

7、在这一循环中只有两种状态——静止状态和活动状态，这两种状态在循环中交替地出现。静止状态用圆来代表，活动状态用矩形来代表，它们之间的转换用有向弧来表示。在一个系统中一般有多种实体，有向弧用不同颜色或线型以区分不同实体。3.示例1）示例FMS加工中心托盘缓冲站工件装卸站有轨导向小车2）示例FMS活动循环图模型直观表示：＊每一活动所涉及的实体＊系统运行过程的活动步骤＊活动得以实现的条件＊可利用活动循环表表示活动循环图描绘的FMS状态的变化过程1.Petri网逻辑模型基本术语1）资源：FMS中涉及的材料、毛

8、坯、零件、设备、工夹具、人员、数据等。2）库所：资源及资源的具体存放处合称“库所”3）库所容量：库所能够存储的资源总量4）标适（令牌）：库所实际存储的资源数量5）变迁：资源被使用而引发的变化6）权：库所存储的资源减少（或增加）的量三.基于Petri网的逻辑模型2.示例1）FMS制造系统示例2）示例的Petri网模型工件种类库所号库所变迁令牌数工件流动方向3.用Petri网建立FMS模型的优点：1）能用简单、清晰的网络图形描绘制造系统2）能以严密的数学工具来分析、预测系