Plant Simulation仿真学习——关于仿真

仿真

关于仿真的一些穗穗

1. 仿真的定义
仿真是模拟模型的动态过程,得到一些结果,这个结果可能会反映真实系统的情况。或者是“仿真是通过实验的方式评估一个动态系统,目的是得到一些可以反映现实情况的结果。”(VDI 3633,Blatt 1,1993)。
2. 离散时间仿真
离散事件仿真追踪发生变化时模块状态的变化。不同于连续事件仿真,时钟是连续变化的,离散事件仿真的时钟是从一个事件跳到下一个预定的事件。 事件可以安排下一个事件,例如零件进入一个机器,可安排同样的零件离开这个机器的事件。
*

注意:基于离散事件的仿真,仅仅显示模块在某个时间点状态的变化,不是连续时间的变化。当特定的事件发生,特定模块状态改变,从而控制仿真。Plant
simulation通过离散的方式一步步控制事件。这种方式的主要好处是,Plant Simulation可以跳过事件之间的时间。

*除此之外,Plant Simulation是面向对象的应用软件,允许子对象从母对象继承属性。

3. 仿真的用处

规划一条新的生产线 优化现有生产线 执行一个规划方案
确定和优化生产时间和产能;
确定面积大小;
确定约束条件;
研究失效的影响;
决定人力需求;
获得生产线能力表现的知识;
确定合适的控制策略;
评价不同的选择方案
优化控制策略;
优化排产顺序;
测试日常工艺流程;
提供一个模板来创建控制策略;
测试生产线不同暖机阶段;
培训不同生产线状态下的设备操作工;

4. 仿真目的
Plant Simulation仿真学习——关于仿真_第1张图片
5.避免仿真中常见的错误

  • 模型里不准确的描述和参数导致错误的结果;
  • 不准确的目标或者没有目标;
  • 缺少或者不准确地评价模型结果的方法,评价方法应该能够决定仿真实验如何满足目标;
  • 模型太详细和太广泛导致花太多时间建模,太广泛导致模型很难理解;
  • 太抽象导致错误的结果;
  • 模型验证不充分;
  • 假设条件不准确。

仿真的益处是由VDI 3633评估的:
- 仿真影响20%的总投资成本;
- 减少投资成本的2%-4%;
- 仿真花费0.5%-1%的成本;

6.仿真研究的阶段
三个阶段(根据VDI 3633和ASIM针对生产和物流仿真用户的指导手册,1977):

准备阶段 执行 评价
决定:仿真的价值?
确定挑战和目标
评估工作量
数据:收集、准备、同步
分析初步估算
创建和验证仿真模型
设计仿真实验
执行仿真实验
验证仿真实验
仿真结果的标准格式
结果说明
形成文件
仿真的流程

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仿真实施

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Plant Simulation

1、历程

  • 最初命名为SIMPLE++(用C++编写的“生产物流和工程仿真)。
  • 20多年的仿真系统应用和开发方面经验。
  • 后来改名为eM-Plant,为eM-Power系列解决方案中的一员。
  • 在2005年4月,UGS收购了Tecnomatix并把产品重新命名为“工厂仿真”(Plant Simulation)。
  • 2007年Siemens收购UGS。
  • 面向对象图形和集成建模、仿真、动画制作和优化的标准软件。
  • 是集成制造工程环境的关键组成部分。
    2、特征
  • 以逼真、准确的方式来表述多元化、非常复杂的系统和业务过程。
  • 面向对象、图形和集成化的工作环境已经提高了用户接受度。
  • 在创建模型方面的出色功能以及改变和维持工厂仿真模型的能力,使工厂仿真成为了通用的、生产力很强的应用程序。
  • 传统概念(比如模块、语言和清单)的各种优点都被集成到了工厂仿真里面。
  • 所有生产、物流和工程事宜都可以通过一个仿真系统来完成。通常不再需要几个不兼容的系统。
    3、优势
    易用的图形化工作环境
  • 完全Windows风格的图形化应用界面
  • 模块化建模
    • 以拖放的方式建立仿真分析模型
    • 丰富的应用对象库
  • 层次化建模
    • 可以逼真地表现一个完整的工厂
    • 模型层次可以急剧扩大和收缩
    • 从高层管理人员到规划工程师和车间操作者,都能最好地理解仿真模型
    • 支持自上而下或者自下而上的建模方法
  • 面向对象的建模方式
    • 对象属性级别对继承进行控制
    • 通过使用继承,可以很快对仿真模型或模型版本进行修改

多种工厂仿真分析工具

  • 实时统计的对象信息
    • 资源的利用率
    • 进入和离开一个对象的可移动对象数量
    • 一个对象中可移动对象的数量
    • 一个对象中可移动数量的最大和最小数量
    • 等待、故障、堵塞、闲置和被占用时间(百分比)
    • 生产时间
    • ……
  • 丰富的数据表现手段和方式
    • 计量
    • 时间序列
    • 饼形图
    • 柱状图
    • 单线图
    • ……
  • 瓶颈分析
    • 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
  • 显示方式
    • 2D
    • 3D
    • 表视图
  • Sankey图分析
    • Sankey图将物流密度可视化
    • 直观地显示当前配置下的传输量及传输方向

功能强大的优化算法

  • 多种系统优化工具
    • 试验管理 Experiment Design
    • 遗传算法 Genetic Algorithm
    • 特征值 Factor Analysis
    • 神经网络 Neural Network

开放的系统架构

  • 促进了对公司现有数据的集成
    • 集成,远程控制数据实时交换
    • 导入表格,导入数据和图纸
    • 在线数据库连接
  • 方便客户在工厂仿真和其他应用系统之间进行通讯和数据交换
    • 工厂仿真与客户应用系统的联合仿真
    • 例如:工厂仿真/PLC联合仿真
  • 更加方便地建立用户化的专家系统,例如:
    • 高空立体仓库调度专家系统
    • 配送中心调度专家系统
    • ERP
    • MRPII
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这次就先到这里吧。

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