（机械制造及其自动化专业论文）基于仿真的车间作业计划系统的研究与应用.pdf

ad i s s e r t a t i o ns u b m i t t e dt ol i i ii iiii ii ii iii i i iiiiy 18 112 7 0保密2 年t o n g j iu n i v e r s i t yi nc o n f o r m i t yw i t ht h er e q u i r e m e n t sf o rt h ed e g r e eo fm a s t e ro fe n g i n e e r i n gt h er e s e a r c ho nj o bs h o ps c h e dul es y s t e mb a s e do ns im ul a t i o na n di t sa p p li c a t i o ns c h o o l d e p a r t m e n t ：c o l l e g eo fm e c h a n i c a le n g i n e e r i n gd i s c i p l i n e ：m e c h a n i c a le n g i n e e r i n gm a j o r ：m e c h a n i c a lm a n u f a c t u r i n ga n da u t o m a t i o nc a n d i d a t e ：z h ux i a o b e ns u p e r v i s o r ：p r o f z h a n gw e i m i nm a r c h ，2 0 0 7学位论文版权使用授权书本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。学位论文作者签名：搴关每砷年3 月矽e t同济大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：搴笺芍嘲年3 只 e l本文针对多品种基于仿真的车间作业执行率，并验证所编根据先到先服务，加工时问最短，交货期最紧的不同的优先级要求开发了相应的系统模型和仿真算法，在导入数据库中的粗生产计划后，运行仿真系统，得到相应的调度结果。本文首先介绍了仿真系统的建立过程以及算法应用，然后采用上述仿真系统就某军工车间一个计划周期的生产任务进行仿真，选择先到先服务的仿真算法，在g a 预处理运行之后，得到合理的车间作业计划。实例证明本系统提高了车间作业计划编制有效性，最后，关于进一步工作的方向进行了简要的讨论和总结。关键词：仿真，车间作业计划系统，泊松分布，离散事件，组合优化问题a b s t r a c ta b s t r a c tj o bs h o ps c h e d u l i n gs y s t e mb a s e do ns i m u l a t i o ni sd e v e l o p e dw i t he m p l a n ta c c o r d i n gt ot h em a n u f a c t u r i n gm o d eo fm a n yk i n d sa n dl i t t l eb a t c hi nt h i sa r t i c l e b yu s i n gt h i ss y t e m ，s o m ep u r p o s ec a nb er e a c h e ds u c ha si m p r o v i n gt h es i t u a t i o no fc o m p l e t i n gt h ep l a n ，s h o w i n gt h et a s k sc l e a r l yt ot h eu s e ro rv a l i d a t i n gt h ef e a s i b i l i t yo fj o bs h o ps c h e d u l ep l a n ，w h i c hc a ng u i d ej o bs h o ps c h e d u l i n gp r o b l e m c o r r e s p o n d i n gs y s t e mm o d e l sa n da r i t h m e t i ca r ed e v e l o p e da c c o r d i n gt od i f f e r e n tp r i o r i t ys u c ha sf c f s ( f i r s tc o m ef i r s ts e r v e d ) ，s p t ( s h o r t e s tp r o c e s s i n gt i m e ) ，e d d ( e a r l i e s td u ed a t e ) a f t e rt h er o u g hs c h e d u l ep l a ni si m p o r t e d ，i ft h em o d e li sr u n ，a l lt h er e s u l t sw i l lb eg a i n e d i nt h i sa r t i c l e ，f i r s t l yt h ep r o c e s so fc o n s t r u c t i n gt h es i m u l a t i o ns y s t e ma n dt h ea p p l i c a t i o no fa r i t h m e t i ci si n t r o d u c e d t h e nw eu s et h i ss y s t e mt om a k es i m u l a t i o nt oac e r t a i nm i l i t a r ys h o pi nac e r t a i nc y c l eo fs c h e d u l ea n dg a i nt h er e a s o n a b l es c h e d u l ep l a na c c o r d i n gt op r i o r i t yf c f sa f t e rg ap r o g r a mi sr u n t h ee x a m p l ep r o v e st h a tt h es y s t e mc a ni m p r o v et h ep r o b l e mo fs c h e d u l ep l a n a tl a s t ，t h ec o n t e n to ff u r t h e rw o r ki sd i s c u s s e da n ds u m m a r i z e dk e yw o r d s ：s i m u l a t i o n ，j o bs h o ps c h e d u l i n gs y s t e m ，p o i s s o nd i s t r i b u t i o n ，d i s c r e t ee v e n t ，c o m b i n a t o r i a lo p t i m i z a t i o np r o b l e mh第1 章1 11 21 31 4第2 章2 12 22 32 3 4 系统算法总体构思1 5第3 章仿真模型的设计1 63 1 仿真系统机床组设计1 63 1 1 第一类机床组：含多台机床的机床组的设计1 63 i i i 在模型p p s m a i n 中的设计第一类机床组1 63 i i 2 在模型p p s 一毗i n _ s 中的设计第一类机床组2 03 1 2 第二类机床组：含一台机床的机床组的设计2 03 i 2 i 在模型p p s _ m a i n 中的设计第_ 二类机床组2 13 i 2 2 柱模型p p s m a i n s 中的设计第_ 二类机床组2 li i i3 2第4 章4 14 1 2 2 按工件处理的性质来分类3 74 1 3 车间调度问题特点3 94 2 机床和工件的相互选择的算法研究4 04 2 1 工件选择机床4 04 2 2 机床选择工件4 04 3g a 算法的应用4 14 3 1g a 标准的算法流程4 14 3 2g a 的方案设计4 34 3 3g a 的应， j 操作4 44 4 系统运行支持算法的设计4 54 4 1 变量设计4 53 5 2 方法设计4 6第5 章仿真实例应用分析5 25 1 实例描述5 2i v5 2 操作过程5 3 结论第6 章总结和展望5 6参考文献5 8667 弱弱盯论望一结展一lo 厶66谢致1 1 问题提出随着科学技术的发展越来越激烈，因此对企业几十年来，各类生产过程大型化和生产过程的连续运行，以获得最大的经济的管理已经不能满足现代题是：如何根据市场上原如何在生产计划改变的情的柔性；如何在生产计工艺不作大的改变的前提下进行管理、决策，使企业产生最大的综合经济利益。科学技术的迅猛发展，企业生产管理的信息量的与同俱增，由于计算机软硬件技术的发展，企业开始使用计算机软件系统实施生产经营管理，经历了由单项生产管理的局部自动化，发展到少数子系统的集成，乃至当前的整个企业资源的全面规划和管理。它包括对物料、设备、人力、资金、信息等资源进行全面规划和优化控制，把企业中的产、供、销、人、财、物各种生产经营活动联成一个有机的整体，形成一个闭环反馈控制系统，从而在有限资源的条件下使工厂企业取得最大的经济效益。一个完善的企业日常的生产过程大致包括的内容如图1 1 所示，而其中的生产任务管理是最关键，也是最复杂的，变化最多的，是一个企业运作的核心所在，往往生产过程的优化与否在这块表现得尤为突出。生产任务管理与企业的其他活动息息相关，上至市场下至用户，是一个高度综合的活动模块。对于生产管理的水平高低将很大程度上决定企业在市场上的竞争能力，也决定企业内部各分支的配合程度。在企业生产管理系统中，各级生产计划是系统的核心。它要回答工厂做什么产品，各种产品做多少，什么时候、什么部门应该具体做什么，以便最大限度地发挥工厂的生产能力，使其获得最大的利润【1 j 。这就需要整个系统做出统筹规划，合理安排，并能及时协调平衡。机械制造企业的生产计划通常是经过长、中、短三级计划逐步形成的。它们在决策范围、计划水平及详细程度上各不相同。长期粗略计划主要根据市场需求，确定全年的生产大纲，并根据工厂的资源( 设备、材料、人员等) 能力，大致规定每一季度的生产产品的品种及数量。中期计划通常是指生产计划，它根据市场订货需求的实际变化，对生产大纲作适当调整修改后，在具体分配当月的生产任务1 2 j 。短期计划则是制定一个即将付诸实施的作业计划，即具体确定每项加工工序的时问进度表。每个计划阶段，都应包括设备负荷能力平衡、任务分配管理及生产周期的期限控制，但是在每个计划阶段，其计划的详细程度各不相同。整个生产计划与控制系统的目标就是在保证完成期限的自订提下，力求使生产能力需求与实际生产能力之间尽可能保持平衡。主生产计划给出了最终产品的交货期限，如果要转换成各生产周期内的原材料和零件的需求计划，这还需根据工厂的实际生产能力确定2第1 章绪论零件的加工量与完成期限，再下达给车间或制造岛。车间作业计划编制就是按一定的排序准则将规定的任务按周、日、小时具体分配给指定的工作地进行加工，确保完成生产计划的要求p j 。作业计划包括分配各种零件的投入期和产出期，并规定完成这些加工工序的地点。首先要确定机床的负荷，即将各项加工任务分配至工作地。这时，每个工作地将有一长队的工件等待加工处理。在计划周期内，各项任务的加工总工时应与工作地实际生产能力相平衡。其次是作业排序，它是确定各项任务通过给定工作地的先后加工次序。为此，必须确定这一列任务中的排序准则，各项任务将按此顺序加工。当一项任务完成后，即转入下一个工作地的任务队列中，成为下一个工作地的机床负荷。过去，对于简单的，只包含几个加工工序的生产环境，排序是依靠少数有经验的调度员来做的，使用的工具一般是图表，如甘特图。在排序计划执行时，靠人工修改和维护生产作业排序。这种人工排序一般只是凭经验定性地进行，有时也运用几个分配原则。人工排序不能保证排序结果达到最优，它取决于排序人员对生产情况的熟悉程度。另外，对于车间作业排序这样比较复杂的问题，用人工借助于图表也是很难排出一个令人满意的计划的。随着计算机在企业管理中的应用的日益普及，在许多复杂的多工序生产环境中，已经开始实现了计算机排序，这种排序实质是一个逻辑系统，它利用计算机的存储量大、计算快、逻辑推理能力强等特点，能够完成详细记录中间排序结果和反复迭代的功能，或是在做出可行的排序结果后，根据计算机中记录的车间或制造岛的加工状态和期望的未来需求，提供更合乎当前实际情况的排序信息i 引。通过这一系列，希望达到如图所示的目标：叵匿0 童1 巨墨i 一j 【，一一jl 一一j 一。图1 2 生产计划系统的目标3第1 章绪论本课题针对小批量多品种的生产方式，其特点是工序集中，产品工序少，机床按工艺分组，各个机床组完成不同的加工工作，而组内的机床是互替的。在实际生产中，由于产品的品种多，再加上急件的问题，往往造成计划脱期，产品不能在交货期内完成。本课题设计开发的生产计划仿真系统就是为了解决车间作业计划的编制问题，优化生产过程，最大限度地满足各种目标如缩短生产周期、减小交货延误时间、提高设备利用率，保证交货期为主要目标，最终达到快速响应市场的目的，满足市场需求。1 2 国内外研究现状各车间要完成规定的生产任务，就必须将零部件的产出计划转化成车间生产作业计划，将车间的生产任务交给各个班组、各个工作地的任务。只有将计划安排到工作地，任务才算真正落到实处。每个工作地生产作业计划的完成，保证了车间生产作业计划的完成，从而保证了厂级生产计划的完成1 5 j 。车间作业计划就是在企业车间有限的资源约束下，确定工件在相关设备上的加工顺序和加工时间，以保证所选定的生产目标最优。科学地制定车间作业计划方案，对于控制车间的在制品库存，提高产品交货期满足率，缩短产品供货周期和提高企业生产率起着至关重要的作用。编制车间作业计划的基础是排序的理论与方法，生产任务以批量定单的方式下达，而车间作业计划则按工序来编制【6 j 。设有n 个工件在m 台机床上加工，排序是确定每台机床上的工件加工顺序。只有在工件的加工顺序确定后，才能确定每台机器加工每个工件( 或每个工件的每道工序) 的开始时间和完成时间，然后按照这样的车间作业计划来指导每个工人的生产活动1 7 j 。目前国内外把编制车间作业计划的主要问题看成是一种排序理论的体现。经过许多人的研究结果产生了如下几种可行的思想：( 1 ) 确定解的算法，这类算法可以通过具体的数学解析式，得到确定的解，这样的算法运算时间长是它的主要缺点。( 2 ) 非劣解的算法，这类算法有一定的数学模型以及一定的约束，可以得到不是最差的解，其主要杰出算法如：数学规划方法，从数学规划的角度，车间调度问题可以归结为在等式约束或者不等式约束下，对一个或者多个目标函数的优化，可以表示为m i l p 或者m i n l p 优化模型。4一第1 章绪论( 3 ) 近优解的算法，这类算法能得到个区域内的解，这个解是接近于最优解的，其主要杰出的算法如：基于规则的调度方法，调度规则因其易于实现、计算复杂低等原因，能够用于动态实时调度中，许多年来一直受到学者们的广泛研究，并不断涌现出许多新调度规则，最常用的规则有：简单规则、符合规则、启发式规则。基于知识的调度方法，基于知识调度的方法是用专家系统自动产生调度或辅助人去调度，是将传统的调度方法与基于知识的调度评价相结合的方法。仿真调度方法，通过对仿真模型进行收集数据，就能对实际系统进行性能、状态方面的分析，从而能对系统采用合适的控制调度方法。启发式图搜索法，主要有宽度优先、深度优先、b e a m 搜索及a 或者a 木算法等。神经网络优化，神经网络是一种模拟人脑神经系统的结构和功能，运用大量的处理部件经广泛互连而组成的网络系统。局部搜索方法，这些局部算法在优化机制方面存在一定的差异，但优化流程却具有较大的相似性，均是一种“领域搜索框架【8 】o以上几种方法用来产生相应的产品序列来进行投入生产，这种序列可以尽可能满足目标函数的需求，在限制资源的情况下，使生产趋于合理化，效率提高。1 3 技术路线由于车间作业计划问题本来就是一个及其复杂的问题，是一个n p h a r d 问题，所以在本课题中将采用仿真的方法来处理其显得尤为必要和核算，也体现了这一方法的独到的优势，可以快速验证计划的可行性，显示计划实施时车间的状况，减少脱期情况，达到快速响应市场的目的。这一方法必将对车间作业提供新的思路，也可为相关行业的相关问题的解决提供参考价值，有着十分重要的意义。具体采用的技术路线如图1 3 。5仿基础的透过仿占干扰； 分析分析或预测一些复杂性的行为； 数学模型难以或者无法提供一个分析或者数值解。本课题的具体工作内容大致包括：生产资源的数字化模型；与生产管理系统的输入输出接口；对从生产管理系统读入的初步生产计划进行细化；对详细生产计划进行仿真和优化；应用界面的开发；简化的计划建模模板开发；报表输出的模板开发。1 4 章节安排本文的工作将主要在六个章节进行展开，分别是：6第1 章绪论第一章绪论，从企业生产管理，引出车间作业计划制定的重要性，介绍了当今国内外的解决此类问题的方法，进而提出本文的解决思路。第二章仿真系统的总体建模，介绍了在系统的流程设计，然后介绍了系统的u m l 建模和e m p l a n t 建模方式，最后提出了仿真系统算法的大致思想。第三章仿真模型的设计，详细介绍了系统模型的机床组设计，然后对系统的信息资源进行了建模设计。第四章仿真算法的设计，分析了生产调度问题，对系统运行支持算法的设计，机床和工件的相互选择的算法的设计，以及g a 算法在本系统中的应用进行了详细的思路分析。第五章仿真实例应用分析，就某车间一个计划周期的生产任务进行仿真，根据不同优先级的仿真算法，得到合理的车间作业计划，验证本系统在计划编制方便的有效性。第六章结论与展望，对本文的工作作了总结，并对进一步的研究方向作了展望。7加工工件的特征，分配给相应的机床组；在生产作业计划仿真生成系统中，输入预处理完毕的生产作业计划以及上个计划周期中遗留的生产作业计划，根据各个机床组的配置，以及优先原则，仿真生成作业排序，在其基础上生成机床的负荷、机床组的负荷、预期的交货期、计划的等待时间等等。采用仿真方法，可以将整个问题描述成两部分：即资源的描述，以及工件( 计划) 的描述。89第2 章仿真系统的总体建模图2 3 车间对象模型及生产计划对象2 2 2u m l 对象与e l 卜p i a n t 对象的对应关系表2 1 对应关系u m l 对象e m p l a n t 巾的类e m p l a n t 中的实例车间f r a m ep p s _ m a i n 和p p s _ m a i ns机床组f r a m eg 1 屯1 0机宋s i n g l e p r o cm 1 m 3 0粗生产计划t a b l e f il eg r o u p p l a n详细生产计划t a b l e f il ed e t a il p r o c e s s p l a n2 3e l i i - pla n t 建模2 3 1 仿真建模工具e m p l a n t 软件，它是一个面向对象的图形化的建模和仿真集成软件，可以应用于多种场合，如物流的规划和仿真，制造系统的规划、仿真和优化，生产计划的调度与仿真。软件还提供各种仿真统计结果，包括资源利用情况等，用户也可以通过编写代码采集系统运行过程中的各项数据1 1 1 l 。e m p l a n t 将制造系统的基本对象分为四类：即物流对象、信息流对象和服务类对象以及移动对象( m u ) 。其中：1 物流对象包括系统中的各种物理对象，如各种加工设备、缓冲、仓库，操作人员以1 0第2 章仿真系统的总体建模及各种机制，如仲裁机制、工件进出系统的机制、物流分流机制等等。- t e r i 1n wli n f o r m t i 。nl t l o w l l s e ry m t e r f a c eit o o l ：。b0 晷i l i 卜啼i 罾雹雹雹团2 信息流对象罾虽舀至三三警瀛口j j 口j 口荜j _ je = 3 一一 翻+ )：。iiiii 譬- 一一y ：岁一，包括系统中的各种控制策略( 方法) 以及各种信息对象，如表、方法等；l & t e r idl n _ o wh f 。m t t io nf l o wlv s e ri n t e r f 曩c eit o o l sl 倒匦国曰笛3 服务类对象+ 移+ 目鹾蠲贬赢舅露霾这是用户与仿真模型之间的交互界面，如用户通过服务类对象( d i a l o g )控制仿真模型，同时，系统也可以通过c h a r t 、h t m l 报表将仿真系统的运行数据形象地反映给用户。i t t c t i , 11 f l o w | y m f 。r _ 曩t i o nn wi t s e rz n t e r f ”elt o o l sl| 、璺壤，m 鞋蜀4 移动对象指实体位置可以变化的实体，包括工件、托板和小车。其中，小车属于主动移动对象，而工件和托板属于被动移动对象。被动移动对象必须通过主动移动对象( 小车) 或者传送带才能产生运动。抽删v _对象是数据和操作的集合，在e m p l a n t 中，每个对象都包括属性和事件( 方法) ，属性是对象的一些特性，而事件则是指对象的状态发生显著变化，如工件装上机床，或从机床上卸下等，事件可以触发相应的控制，使仿真系统按照控制策略正常运行，由此可见，e m p l a n t 是按照事件的产生作为系统活动的推进准则。同时，对象具有继承特征，子对象不仅具有父对象的属性和操作，还有第2 章仿真系统的总体建模其自身的特性，在e m p l a n t 通过定义用户属性使这一点很简单地得以实现。在e m p l a n t 中可以采用自顶向下逐步建立仿真模型，在建模过程中能够随时添加其它层次结构。每一个模型都是一个对象，对象可以输入输出进行不同的组合，因此，在系统的设计中，用户通过附加层次，可以将设计细划到所需要的任何程度。同时，在仿真过程中，不同层次上的模型能够同时仿真，所以，用户可以观察系统在不同层次上的活动。产生的层次可以被删除，在模型的规划中，也能够将复杂的模型简化。这种层次化的表示方法，使e m p l a n t 具有渐进式建模能力，用户不需要预先规划就能够动态建立系统的模型结构。在e m p l a n t 中，模型的具体实现可以用图清晰地展现。2 3 2 机床组及机床建模图2 4 机床信息表单这是系统中抽取的一张各个机床的信息表，其中椭圆圈起来的是机床对应的机床组的代号，第- n 表示机床代号，第- n 代表机床的名字，第四列代表机床的数量，第五列代表机床的工作时间。( 1 ) 机床组对象模型如图2 5这是机床组的展丌内容。图中具体为机床组3 ，即h a a s l 2 展开的内容，m 4 ，m 5 为两台机床。g 3 为机床组的前置缓冲，g 3 一f 为机床组的后置缓冲。( 2 ) 机床对象模型如图2 61 2这是系统在实际生的，由于各方这些变动因素通常，工件的决，大多情况设a = n p 。 o ，对于任意一个满足扩蔷k岛!p ( x = k ) ：p 以芸，七= 0 ，驻( 2 2 )称这个随机变量服从参数为a 的泊松分布，汜x - 一p ( a ) ，其中a 0泊松分布被广泛运用于工件的加工；某交通道口中午- - d , 时内汽车的流量；公共汽车站等候的乘客数；显微镜下某个区域内细菌的个数等问题的研究上【1 2 l 。具体地，在e m p l a n t 中设计机床模型时，设置其加工时间如图2 7 ：1 31 41 6第3 章仿真模型的设计图3 2d e t a i1 p r o c e s s p l a n 表该表是由以下几个栏目构成的，现解释如下：s n p l a n ：设备内部计划序号p l a n l d ：计划i dc i d ：工作令号i ds n p r o c ：工序顺序编号m g r o u p i d ：设备组i dm a c h i n e i d ：设备i ds t a r t t i m e ：开始时间e n d t i m e ：结束时间w o r k h o u r s ：工时i d l e h o u r s ：前置空闲小时数w a i t i n g t i m e ：等待小时数s d a t e ：要求完成日期3 m e t h o d 分析r e s e t 方法：代码：i sd 0b u f f e r l e n g t h ：= 0 ：d e t a i l p r o c e s s p l a n d e l e t e ；e n d ；方法作用：将b u f f e r 内的令号长度清空，将名叫d e t a i l p r o c e s s p l a n 的表格内容进行清空。t i m e s e t t i n g 方法：代码：i sc u r r m a c h i n e ：o b j e c t ；d ow a i t u n t i lb u f f e r _ l a s t n u m m u = 0p r i o1 ；1 7第3 章仿真模犁的没计c u r r m a c h i n e ：= 7 s u c c ( 1 ) ；c u r r m a c h i n e p r o c t i m e ：= c u r r t i m e ； m o v e ；e n d ；方法作用：当b u f f e r l a s t 内为空的时候，表明上期任务已经全部完成，这时对b u f f e r 内的任务进行加工，根据任务，给以令号相应的加工机床，加工时间信息。t i m e s e t t i n g _ l a s t 方法：代码：i sc u r r m a c h i n e ：o b j e c t ；d 0c u r r m a c h i n e ：= 7 s u c c ( 1 ) ；c u r r m a c h i n e p r o c t i m e ：= c u r r t i m e ； m o v e ；e n d ；方法作用：对b u f f e rl a s t 内的任务进行加工，根据任务，给以令号相应的加工机床，加工时间信息。b u f f e r _ l e n g t h _ a d d 方法：代码：i sd ob u f f e r _ l e n g t h ：= b u f f e r _ l e n g t h + c u r r t i m e ；e n d ；方法作用：当有令号加入生产队列时，将b u f f e r 或者b u f f e r l a s t 长度进行调整b u f f e r _ l e n g t h _ s u b 方法：代码：i si n t i d ：i n t e g e r ；d o1 8第3 章仿真模型的设计b u f f e r _ l e n g t h ：= b u f f e r l e n g t h - c u r r t i m e ；i n t l d ：= d e t a i l p r o c e s s p l a n y d i m + l ；d e t a i l p r o c e s s p l a n 1 ，i n t l d ：= i n t i d - 1 ；d e t a i l p r o c e s s p l a n 【2 ，i n t l d ：= p l a n l d ；d e t a i l p r o c e s s p l a n 【3 ，i n t l d ：= n a m e ；d e t a i l p r o c e s s p l a n 4 ，i n t l d ：= c u r r p r o c e s s ；d e t a i l p r o c e s s p l a n 5 ，i n t l d ：= m g r o u p l d ；d e t a i l p r o c e s s p l a n 6 ，i n t l d ：= c u r r m a c h i n e n a m e ；d e t a i l p r o c e s s p l a n 7 ，i n t l d ：= s t a r t t ；d e t a i l p r o c e s s p l a n 8 ，i n t l d ：= r o o t e v e n t c o n t r o l l e r s i m t i m e ；d e t a i l p r o c e s s p l a n 【9 ，i n t l d ：= c u r r t i m e ；i fi n t l d = lt h e nd e t a i l p r o c e s s p l a n 1 0 ，i n t l d ：= s t a r t t ；e l s ed e t a i l p r o c e s s p l a n 1 0 ，i n t l d ：= s t a r t t - d e t a i l p r o c e s s p l a n ”e n d t i m e , i n t l d - 1 1 ；e n d ；d e t a i l p r o c e s s p l a n 1 1 ，i n t l d ：= s d a t e ； m o v e ；e n d ；方法作用：当有任务加工完成后，对b u f f e r 的长度队列进行修改，并且将在该工位上加工的令号的零件的相应信息填入d e t a i l p r o c e s s p l a n 这张表格，然后物料继续流动。b u f f e r l e n g t h _ a d d 方法：代码：i sd o s t a r t t ：= r o o t e v e n t c o n t r o l l e r s i m t i m e ；e n d ；方法作用：记录进入机床加工丌始的时间。1 9第3 章仿真模型的设计3 1 1 2 在模型p p s m a i n _ s 中的设计第一类机床组旦|e n k固l e a v e蒯舶5 e t t r q j a t蒯t 触e w d h | b 心目l q 畸毫蛳d劂文抒一i e n 口m 罩嚣图3 3p p s _ m a i n _ s 中的设计第一类机床组与p p sm a i n 中的第一类机床组不同点在于：当毛坯进入时，要进行排序，排序原则按照f r l s e l e c t 方法得到的优先级原则来进行，对b u f f e r 或者b u f f e r l a s t 进行排序，主要体现在b u f f e r l e n g t h _ a d d方法上。b u f f e r _ l e n g t h _ a d d 方法：代码：i sd ob u f f e r _ l e n g t h ：= b u f f e r l e n g t h + c u r r t i m e ； q u e u e t i m e ：= r o o t e v e n t c o n t r o l l e r s i m t i m e ；i f 9 n a m e = ”b u f f e r ”t h e nb u f f e r s o r t ；e n t 1 ，e n t y d i m + 1 】：= n a m e ；e n d ；e n d ；3 1 2 第二类机床组：含一台机床的机床组的设计模型中用到的第二类机床组是属于一个含一台机床的机床组。3 1 2 1 在模型p p s _ m a ine , e e r _ l e n 曲- o 0 0 0 0皿，h j 晰日i 曲 0 dt m 毁e 钏：i n g _ l a s t 。：- i勘：哆删呷图3 4p p s m a i n 中的设计第二类机床组与p p s m a i n 中的第一类机床组不同点在于：设备组前面的半成品b u f f e r 由r e c o r d m a c h i n e 来进行控制，判断令号产品的走向，通过i n 流入b u f f e r 或者通过i n l 流入b u f f e r l a s t ，其他操作类似。3 1 2 2 在模型p p s h a i n _ s 中的设计第二类机床组b 晰h - l f 吐 ，1 0 0 0 0 0盈冒盈舰5 e m wh i t i m e s 酣r , o _h |t t m a a c o r dh l 断日l d m _ h |阻打冒i 帅口m j 噍图3 5p p s _ m a i n s 中的设计第二类机床组与p p sm a i n 中的第一类机床组不同点在于：当毛坯进入时，要进行排序，排序原则按照f r i s e l e c t 方法得到的优先级原2 1模型中用到的第三类机床组是一个多工位的加工单元，如外协钳工组。3 1 3 1 在模型p p sm a i n 中的设计第三类机床组m t , r , e s e h ：j n gh t m 啦e o r d蒯孙_ 斌b n 9 _ l 越鲤& 肝酋j e 叼廿1 耳墨m e l 抒酋l 竹- 帅 d d图3 6p p s _ m a i n 中的设计第三类机床组与p p s m a i n 中的第一类机床组不同点在于：设备组前面的半成品b u f f e r 由r e c o r d m a c h i n e 来进行控制，判断令号产品帅? 一!：星?一第3 章仿真模型的设计的走向，通过i n 流入b u f f e r 或者通过i n l 流入b u f f e rl a s t ，还有就是该工位是采用并行设备的处理方式来实现的，其他操作类似。3 1 3 2 在模型p p s _ m a i n - s 中的设计第三类机床组圳1 。酯_ 血- 圜r a n m te u f f e rl e n 供h - o 0 0 0 0r e e d 。+倒r n 洲n q倒t n e r e o x dh l 帆5 e 岫叼岫吐9 磁：莛磁蹋露蕊霸魏h | 孰鼓3 帅，竞图3 7p p s m a i n s 中的设计第三类机床组与p p sm a i n 中的第一类机床组不同点在于：当毛坯进入时，要进行排序，排序原则按照f r i s e l e c t 方法得到的优先级原则来进行，对b u f f e r 或者b u f f e r l a s t 进行排序，主要体现在b u f f e r _ l e n g t h _ a d d方法上。b u f f e r l e n g t h _ a d d 方法：代码：i sd 0b u f f e r _ l e n g t h ：= b u f f e r l e n g t h + c u r r t i m e ； q u e u e t i m e ：= r o o t e v e n t c o n t r o l l e r s i m t i m e ；i f7 n a m e = ”b u f f e r ”t h e nb u f f e r s o r t ；e n t 1 ，e n t y d i m + 1 】：= n a m e ；e n d ；e n d ；第3 章仿真模型的设计3 2 仿真系统信息模型设计在系统运行过程中，信息模型能够很好的解决信息的存储、传递、查看问题f 1 5 】。在e m p l a n t 中设计了相应的表格对象来进行信息建模。3 2 1 模型的输入输出信息设备 表结构设备i d ，设备名称，设备组l d ，装备数量，每天运行小时数设备组 表结构设备组l d设备组名称各设备初始计划( 正在加工的计划s n p l a n = 0 ) 表结构计划i d ，设备i d ，设备内部计划序号，工序顺序编号，令号i d ，工时，要求完成日期各设备组的计划队列( 上期未加工) 表结构计划i d ，设备组i d ，工序顺序编号，令号i d ，工时，要求完成日期每台设备的计划列表( 包含计划之间的空闲时间) 表结构计划i d ，设备组i d ，设备i d ，设备内部计划序号，前置空闲小时数握手协议在仿真完成后，s t a t u s = 1 ” 表结构e n d各设备的利用率 表结构设备l d ，设备利用率各设备的计划持续时间( 小时数)2 4第3 章仿真模型的设计 表结构设备i d ，设备的计划持续时间各设备组的利用率 表结构设备组l d ，设备组的利用率超期的计划列表 表结构计划i d ，超期小时数各计划的等待时间列表 表结构计划i d ，计划等待小时数根据以上信息，制定了输入输出内容的指标如表3 1 和表3 2 。表3 1 输入内容指标输入内容输入指标m a c h i r i o i dn u m b e rm n a m ev a r c t t a r 2 ( 3 0 )m g r o u p i dn u m b e rm n u mm 脚b e rd a y h o u r sn u m b e rm g r o u p i dn u m b e rm g r o u p n a m ev a r c h a r 2 ( 3 0 )p l a n i dn u m b e rs n p l a nn u m b e rs n p r o cn u m b e rc i dn u m b e rw o r k h o u r sn t i m b e rs d a t ed a t e表3 2 输出内容指标输出内容输出指标p l a r i i dn u m b e rm g r o u p i dn u m b e rm a c h i n e i dn u m b e rs n p l a nn u m b e r第3 章仿真模型的设计i d l e h o u r sn u m b e rs t a t u sc t t a ru t i l i t yn u m b e rd u r a t i o nn u m b e rd e l a y h o u r sn u m b e rw a it h o u r sn u m b e r3 2 2 在o m - p i a n t 中设计信息模型3 2 2 1 在e i i i 卜p l a n t 中设计输入输出信息表表3 3 所有表格信息表格名称注释p l a n s o u r c e计划资源表g r o u p p l a n机床组计划表m a c h i n e p l a n _ l a s t上期机未计划表m a c h i n e g r o u p机床组表m e s _ m a c h i n e机床表d e t a i1 p r o c e s s p l a n计划信息表m a c h i n e u t i l i t y机床利用率表g r o u p u t i l i t y机床组利用率表d e l i v e r y t i m e任务完成时间表s i m e n d仿真状态表m a c h i n e u t i l i t y t临时机术利用率表g r o u p u t i l i t y j临时机床组利用牢表d e t a i1 p r o c e s s p l a n t临时计划信息表以上为系统的所有信息表，包括临时表和输入输出信息表。现对输入输出信息表进行分析：g r o u p p l a n竺窆鬯坐芝2 竺确q 呈型唑坚磐业墨一坐一! 要垫! !翌兰! ie1 6 21p 62 0 ：0 0 哪z o o s i i o i z l2272加：o 0 0 0z o o s t l o 2 l33位ip 72 0 ：0 0 堋2 a ，o s i t o l z tg i o2p 72 0 ：0 0 哪酬l o 2 1图3 8g r o u p p l a n 表表格储存信息：本期机床组计划所需要加工的令号产品表格结构：p l a n i d ：计划i dm a c h i n e p l a nl a s t竺2鬯竺塑枷皇兰_ 唑堂兰里墼塑塑兰妄尘些竺竺!t 扛l m l 601p i1 ：0 0 0 0 0 02zh 1 6il陀2 ：0 0 0 0 0 03 3h 1 702帕l ：0 0 h 1 7i2h3 ：伽s：s-tl0i巧：图3 9m a c h i n e p l a n _ l a s t 表表格储存信息：上期机床计划剩余的未加工的令号产品表格结构：p l a n i d ：计划i dm a c h i n e i d ：设备i ds n p l a n ：设备内部计划序号s n p r o c ：工序顺序编号c d ：工作令号i dw o r k h o u r s ：工时s d a t e ：要求完成日期m a c h i n e _ g r o u p沪触岁e争内m g r o u d i dh a c h n e t a b i en a m o6 1mi 外协加工位h租加工机床6 3h 小行程1 伽1 - 2甜m小行程h_aa$3-4岱hd 4 5 程h a 幡7锈h大行程p m 56 7hh a h ohu c p6 9hv og 1 0hh s mg l lh数控馊床6 1 2h数控车床g i 3h数控攻丝机6 1 4h钳工图3 1 0m a c h i n e g r o u p 表暑，23 56789m “埋竹h曲表格结构：m a c h i n e i d ：设备i dr