离散型制造系统生产过程仿真.doc

毕业论文 题 目 离散型制造系统生产过程仿真 学 院 机械工程学院 专 业 工业工程 班 级 工程0701 学 生 范加龙 学 号 20070407011 指导教师 赵林 二〇一 年 月 日1 前言 1.1 国内外研究现状 由于制造系统变得越来越复杂并且内部关联性越来越强。仿真技术成为其研究的重要手段。仿真技术是借助计算机技术、网络技术和数学手段，采用虚拟现实方法，对制造系统进行实际模仿的一项应用技术。我国的制造仿真技术虽然起步晚，但发展较快，成就显著。制造系统是典型的“离散事件动态系统”[1]。离散事件动态系统是系统的状态空间描述为离散集，状态转移仅仅发生在离散的时间点上，同时状态的转移与事件紧密联系的系统。基于此，结合课题选取witness技术对制造系统进行仿真建模。 目前进行的制造业的机械加工过程仿真，主要有两种情况[2]：一种是从研究金属切削的角度出发，仿真某具体切削过程内部各因素的变化过程，研究其切削机理，供生产实际与研究应用；另一种则是将加工过程仿真作为系统的一部分，重点在于构造完整的虚拟制造系统。这两种方式的方法是相同的，即首先对机械加工工艺系统建立连续变化模型，然后用数学离散方法将连续模型离散为离散点，通过分析这些离散点的物理因素变化情况来仿真加工过程。 1.2 研究意义 制造系统的设计，往往是在一定约束条件下，实现生产过程中投入少，获取多的经济效益最高的综合目标。利用witness仿真建模技术对制造系统中各产品及其零件的加工工序和组装成品进行仿真模拟，不仅可以解决传统运筹学建模中制造系统离散、复杂的约束，而且可以在真实建造前，直观动态的检测整个制造系统的运行状态，以求使制造系统的价值潜力得到最大的发挥，提高企业的效率和利润。 具体上讲，利用witness仿真技术根据制造中心的工艺设备参数和工艺流程建立起来的计算机仿真系统，可以形成直观立体的仿真动画，提供生产系统的生产量，确定瓶颈位置，报告资源利用率[3]。还可以被用来支持投资决定，校验制造系统设计的合理性，通过对不同的生产策略进行仿真实验来找出最优解。仿真运行结束后可根据统计数据生成仿真报告，显示各个生产设备的利用率、空闲率、阻塞率等数据。最后根据仿真报告提供的数据对制造系统的优缺点进行判断，做出科学决策。 1.3 研究内容 利用witness仿真技术对制造系统进行仿真其研究内容主要有三方面。 （1）通过仿真建模来校验制造系统设计的合理性，显示各个生产设备的利用率、空闲率、阻塞率等数据。 （2）确定瓶颈工序：对于一条生产线而言, 整条生产线的产量取决于该生产线中生产总耗时间最长的那道工序, 即瓶颈工序。 （3）生产能力分析: 由于各工序加工时间的差异, 产品加工过程中经常会出现停歇等待现象, 生产能力不平衡, 因此这类生产线中经常看到有的工序很忙没有停歇时间, 而有的工序空闲率很高, 在生产中的大部分时间处于空闲状态, 从而生产设备和人员的利用率不高, 生产能力悬殊, 比例失调, 整条生产线最终产量不理想。因此, 生产能力平衡是流水线生产制造优化的一个重要问题。 2 仿真技术的发展与Witness软件介绍 2.1 仿真技术的产生与发展 仿真作为一门技术科学是在19 世纪末20 世纪初，随着工业技术的发展而产生的。从一般意义上讲，系统仿真可以被理解为对一个已经存在或尚不存在但正在开发的系统进行研究的过程中，为了了解系统的内在特性，必须进行一定的实验。而由于系统不存在或其它一些原因，无法在原系统上直接进行实验，只能设法构造既能反映系统特征又能符合系统实验要求的系统模型，并在该系统模型上进行实验，以达到了解或设计系统的目的。 仿真技术的产生是以仿真软件的开发为前提的。数字仿真软件泛指一类面向仿真用途的应用软件。它的特点是面向问题和面向用户。它的功能包括实物的模型建立、仿真系统的执行与控制、仿真结果的分析与优化、模型和数据的存储与检索。仿真软件的发展是离不开计算机软件尤其是计算机程序设计语言的发展的。随着计算机的运算速度和存储能力都有显著的提高，计算机程序设计语言从机器语言到汇编语言再到高级程序设计语言的发展，这一切又为仿真软件的产生与发展提供了必要的条件。 发展至今，仿真技术已被各个领域广泛采用，研究范围涉及自动库存补货、柔性制造系统、物流系统仿真和港口码头停泊仿真等多