制造系统仿真实验任务书29Mar2013

北京航空航天大学 机械工程及自动化学院 工业与制造系统工程系(720)

“制造系统仿真实验”任务书

课程编号：071704

课程名称：制造系统仿真实验(Experimentation on Simulation of Manufacturing Systems) 学分/学时：1/16 (2学时/周)

先修课程：机械设计基础、制造工程基础

一、实验目的

学习制造过程管理、物流仿真、车间布局、生产线平衡等企业信息化工程领域的相关技术与方法，了解和掌握eM-Plant、EnterpriseDynamics Logistics、ProPlanner等相关软件工具的主要功能及其使用方法。本实验可使学生掌握系统化的工作过程和方法，为今后从事相关方面的工作培养分析问题、解决问题和动手实践的能力。本课程是工业与制造系统工程专业的必修课，对于培养该专业研究生的创新能力有重要意义。

二、实验内容：（以下三种题目中任选其一）

(1)制造系统建模。

在本实验中会给出一个简单的制造系统，学生根据已知的条件，利用e-Plant软件对此制造系统进行建模与仿真，得出实验结果，对实验结果进行统计性分析并以报表的形式展现出来。 ①已知条件：

a、x台加工设备，组成x个工作中心，每个工作中心配备一个buffer，每个工作中心下的设备认为是加工能力是相同的，两々之间可以完全互换；

b、x个图号零件的生产工艺信息，包括完成该零件加工的工序名称、工序号、工序加工所使用到的加工中心、工序在设备上的安装时间、单件加工时间等；

c、几批这x个图号零件的生产任务列表，以及这些任务的投产时间、交货期等； d、一组设备工作日历，包括正常日历、两班日历、24小时日历等。 ②本项实验具体要求：

实验要求首先对每个加工中心的buffer采用“先进先出”的控制原则进行仿真，分析出每个设备上零件的等待时间，找出瓶颈设备，然后对瓶颈设备采用较为复杂的调度原则（由学生自行设计）进行控制，使得任务尽可能地满足交货需求。在仿真的过程中，要求记录下每个buffer中等待零件数量最多时的调度前buffer中任务队列以及调度后buffer中的任务队列，以便对当前buffer所采用的调度算法进行验证。仿真结束后形成一组仿真报表，分别显示调度的初始输入、调度前后buffer中的任务队列、设备占用率、设备利用率以及最后的调度结果分析。 ③参考资料： [1] eM-Plant帮助文档 [2] eM-Plant简单使用教程

(2)生产车间的物流仿真。

学习软件工具EnterpriseDynamics Logistics，并练习其提供的一至两个案例。在此基础上，自行拟定生产车间中的某一物流问题，应用该软件对这一问题进行仿真研究。具体要求包括：

①问题的背景说明、存在的问题、仿真的目标。

②仿真模型，包括：问题描述（如从定性、定量两方面描述，必要时绘制作业流程图加以说明）；主要相关数据；应用EnterpriseDynamics建立仿真模型。 ③仿真模型运行与数据分析。在建立模型并设定参数值后，运行模型并在模型的3D视图中观察运行状况，给出模型运行的结果数据，分析这些数据并指出存在的问题，给出相应的优化方案（新方案）。按照新方案的参数，再次运行模型，列出新方案同原方案的仿真对比数据。

(3)车间布局和生产线平衡仿真。

学习软件工具ProPlanner (重点是其Workplace Planner、Flow Planner、ProBalance三个模块)，并练习资料中提供的一个案例。在此基础上，自行设定生产某一产品，应用该软件仿真研究生产这种产品的车间布局和生产线平衡问题。具体要求包括：

①背景说明：产品的型号及其组成零件；简介其装配工艺或生产工艺；车间的装配区（或加工区）的工作台、存储区、货架和操作人员等情况。

②使用Workplace Planner模块绘出各项的布局图、操作人员行走路线图、对路线图进行分析、调整、再分析，给出设计和分析的报告。

③使用Flow Planner模块，针对上面的车间布局图，定义设备的使用时间、人员和设备的速度、存储区的容量等参数，然后分析通道的拥挤程度、人员和物品的移动距离、设备利用率、人员的工作效率等方面，提出调整改进的方案，再分析，最后给出报告。

三、实验要求

必须应用上述软件亲自完成所选的题目。最后提交演示结果和实验报告，同时上交实验报告的打印版（Word或PDF文件）及其电子版文件，提交实验报告的最后期限为2013年6月17日。实验报告必须包含以下内容：

1. 实验的具体目的。 2. 实验的内容、目标。

3. 实验方案。（包括有关方法、使用的软件工具、技术路线、实验手段等说明） 4. 对实验所得数据和结果的分析，实验结论等。

联系方式：徐世新 xushixin@buaa.edu.cn; 邓必超 dengbc@buaa.edu.cn <附实验报告模版> <附eM-Plant软件简介>

机械工程及自动化学院

工业与制造系统工程系(720)

Experimentation on Simulation of Manufacturing Systems

制造系统仿真实验报告

(课程编号: 071704)

学生：

指导教师：徐世新、邓必超

提交日期：2013年6月17日

一、

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二、

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三、

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四、 ??

eM-Plant软件简介：

eM-Plant——工厂、生产线及生产物流过程的仿真与优化

eM-Plant 使用户可以仿真和优化生产物流系统与工艺。借助 eM-Plant 可以对从全球生产设施、当地工厂到具体生产线的各级生产厂规划的材料流、资源利用和物流情况进行优化。

其主要功能特点包括：

? 仿真复杂生产系统和控制策略

? 面向对象的工厂层次模型，包括业务、物流及生产工艺 ? 专门的软件对象资源库，用于迅速、有效地仿真典型情况 ? 使用图形与图表来分析产量、资源和瓶颈

? 全面的分析工具，包括Automatic Bottleneck Analyzer（自动瓶颈分析器）、Sankey

图和甘特图

? 在线 3D 可视化和动画 ? 综合神经网络与实验处理

? 通过遗传算法对系统参数进行自动优化

? 开放式系统结构，支持多种界面和一体化功能（ActiveX、CAD、Oracle、SQL、

ODBC、XML 等）开发

eM-Plant 让您可以创建结构完整的生产设施、生产线和工艺层次模型。这是通过功能强大的面向对象结构和建模能力来实现的，它们甚至可以帮助您创建和维护高级控制机械装置中的一些高度复杂的系统。

可以通过 Application Object Libraries（应用对象资源库）中的部件来快速创建仿真模型，该资源库专门针对具体的工艺，如装配或车身制造工艺。用户可以从预定义资源、命令单、操作计划及控制规则中选择。通过自己的对象来扩大该资源库，这样可获得最佳工程经验，以供进一步仿真研究。

eM-Plant仿真用来优化产量、解决瓶颈问题和最大程度地减少在制品。模拟建模考虑到了内部和外部供应链、生产资源和业务过程，让您可以分析不同生产变更的影响。您可以评估不同的生产线控制策略及验证生产线和次级生产线的同步情况。该系统让您得以定义不同的材料流规则及检查其对生产线性能的影响。控制规则可从资源库中选择并可将其进一步具体化以仿真极度复杂的控制作业。

eM-Plant 分析工具让用户可以轻松解读仿真结果。利用统计分析、图形和图表来显示

缓冲、机器和人员的利用情况。您可创建全面的统计数据和图表，以支持性能参数的动态分析，这些参数包括生产线工作量、停机次数、空转和维修时间以及关键的性能因素。

用户只需按一下按钮，eM-Plant 瓶颈分析仪就会显示出资源的利用情况，从而说明瓶颈及未充分利用的机器等情况。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/cskp.html