系统建模与仿真实验报告extendsim

1、系统建模与仿真实验报告系统建模与仿真 实验报告院系：管理科学与工程学院专业：质量与可靠性工程班级：1005104学号：100510432姓名：谢纪伟实验目录 一.问题描述.二.系统数据.三. 建立过程的简单流程图.四.模型实体设计.五. 建立模型.六.运行模型.七.实验改进.八.结果分析.实验报告一.问题描述.电路板生产商要引入一个新产品，需要适当扩大现有生产线的产能，因此对现有生产线进行研究，经提前分析，发现生产过程存在瓶颈，现在对此生产线进行建模，并通过用extendsim建立的模型所得到的数据对现有生产线进行分析，并通过分析得到解决问题的办法。二.系统数据. 1.根据确定的时间表，5种型

2、号电路板按照固定批量送入生产线中，时间表每隔120min重复一次，如下表所示： 电路板种类在.min进入批量电路板种类在.min进入批量102058025220301120203402521403046030进料时间表2.第一步操作是通过一台清洁工作站，每一个电路板需要至少36s，至多54s的时间，一般情况需要48s。3.清洁后的电路板装入自动插件机中，这台机器最多能同是处理6个电路板，每个板耗时5min。4.当完成大部分标准插件的工作，电路板被置于一个10m的传送带上，通过波峰焊接机。传送带上能放下30个电路板，每分钟移动1米。5.此外，有三个工作站，用来插件机无法完成的非标准元件。这个操作

3、的耗时量根据板的种类而不同，如下表： 电路板种类处理时间（min）电路板种类处理时间（min）12.543.022.052.032.5非标准元件的处理时间6.最后一步是高温加速老化试验，在这个过程中，电路板被组合成24个一组，放入烤箱中，循环通电20min。三.建立过程的简单流程图电路板清洁非标准插 件非标准插 件非标准插 件自动插件波峰焊离开高温老化四.模型实体设计.模拟电路板到达模拟缓冲器模拟插件机模拟convey item模拟非标准插件机三个物体汇合在一个通道将24个电路板组成一个批量对成批的电路板进行高温老化将成批的电路板还原成单独的电路板将加工后的电路板输出五.建立模型.1.定义全局

4、单位时间.搭建模型从选择合适的全局时间单位开始。由于电路板投料计划时间表是每120min重复一次，因此模型应该运行至少4小时才可能模拟出系统瓶颈。在菜单run>simulation setup的setup选项卡中，选择全局时间单位为Global time units为hours，然后在仿真结束时间End time中输入“4”。如下图1：、图2：2.create模块设置.Create模块模拟电路板到达，其设置如下图所示图3：模拟对话框中需要注意的参数介绍如下：（1）_Create Time：每批电路板到达的时间（分钟）。如果某个字符串以“_”开始，这个字符串代表系统变量。（2）_Item

5、Quantity：输入的每个物件（实体）所代表的批量数量。在这个例子中，也就是每批电路板的数量。这个数值的默认值为1，表示每次产生的物件（实体）数为1.当大于1时，则代表一批同时到达的物件（实体）数量。例如在时间0时的数值为20，代表在时刻0时，有包含20个电路板的一批物件产生。（3）Type：这是一个用户自定义的属性，用来代表电路板的种类，为后续的逻辑运算提供数据。我们用1，2，3，4，5代表5种类型的电路板。（4）Time units：用来输出时间的时间单位，设置为分钟。注意只有当全局时间单位不是“Generic”时，才能设定全局时间单位。（5）Repeat the schedule ev

6、ery：设定计划重复的时间间隔。选择分钟作为时间单位，并且输入“120”来让计划时间表每120min重复一次，这样可以避免反复输入数据。（6）用户可以打开模块对话框，在对话框的最底下，将这个模块标注为“Arrival”。3.多任务处理Activity模块为了模拟自动插件机，我们仍然采用Activity模块，但设置参数和清洁机的有所不同。为了模拟自动插件机可以同时处理6块电路板，我们将对话框中的Maximum items in activity 设置为6，同时，将延迟时间设定为常数5min，用来模拟加工每个电路板所需要花费的时间。我们将这个模块标注为Automatic Insertion。由于清

7、洁站处理电路板的时间是随机的，电路板将会随机到达自动插件机。当每个电路板到达时，本模块会记录到达时间并且在5min后把它传递下去，即使自动插件机里的电路板少于6个也是如此。图4：4.传送带Convey item模块在这个模型中，Convey item模块模拟波峰焊接过程。焊接操作与自动插件机的操作有一些不同，插件操作是并行过程的例子，几个板可以同时被处理。尽管焊接机可以在传送带上容纳30个板，但是，它是直线的或顺序操作，一次只能焊接一个板。传送带可以模拟焊接机械的操作。在Convey item对话框可以制定传送带的种类、长度、速度和允许容纳的部件数量。对话框设置如下图所示。图5：5.增加缓冲器

8、和非标准插入站电路板完成焊接工作，进入到非标准插件工序之前，需要先进入到一个暂存队列中，将其标注为 Non Standard Buffer。如实验中提到，3个非标准插件机处理的时间会随着电路板的类型而变化。可以利用前边定义的电路板的属性来为不同的电路板设定不同的处理时间。因为3台插件机是相同的，打开每一个代表非标准插件机的Activity模块的对话框进行设置。为了表示不同的电路板需要不同的处理时间，需要对这个对应关系建立一个查询表格，也就是选择Delay is：from a lookup table。这个表格中的索引应该是之前定义的属性type，因此下边的Attribute选择type。对于不

9、同的数值，对应着不同的处理时间分布函数。在实验中，因为处理的时间是确定的数值，而不是一个分布函数，因此，我们应该在Distribution中选择Constant。此外，因为处理的时间单位是分钟，需要选择minutes作为时间单位。然后在查询表格中输入处理时间信息，查询表格的第一列，是type的属性可能取得的数值，因为有5种类型的电路板，所以取值为1-5，对应不同的类型，在第二列中，输入一个常数值，表明该种电路板需要的处理时间。 图6：6.然后进行高温老化试验相关模块的设定（1）Select item in模块在选择Select input based on“Merge”之后，select it

10、em in模块可以想象为一个“3车道变成一个车道”的情况，运行在原来的3个车道上的物体在保持原来的形态和属性不变的情况下，汇合在一起，在一个通道上流通。（2）Batch模块在对话框中，输入批量Quantity Needed为24，既是24个电路板组成一个批量。同时，为了拆分之后，每个电路板能够保持组合之前的所有个性化的属性，需要在Options选项卡中，选择Preserve Uniqueness，同时，也需要在后面的拆分模型中选择同样的Preserve Uniqueness 选项 。（3）高温老化队列和工作站在电路板形成批量以后，就可以通过高温老化队列，进入到工作站中，处理时间为20min。（

11、4）Unbatch模块Unbatch模块将成批处理的电路板组合还原为单独的电路板，为了是电路板的属性保持相同，需要在对话框中设定拆分Quantity为24，同时，选择Preserve uniqueness。（5）Plotter，Discrete Event模块此时，整个流程的逻辑模型已经建立，为了分析和统计的需要，为了对流程中五个队列的走势用图表的形式绘制出来，将5个队列模块的L端口连接到Plotter，Discrete Event模块的输入端口，就可以看到队列长度随时间的变化。图7：图8： 图9： 六.运行模型运行所建立的模型，时间长度为4小时。得到结论，在队列中没有剩余的电路板，表明系统运行良好，与设定的条件相符。然而，当双击Automation Insertion模块，就会看到模块的利用率是90%，并且在该模型里任何操作都有很高的利用率，这就表明在生产线中，自动插件机是流水线生产的瓶颈。七.实验改进在该模型里增加另一个自动插件机，也就是复制Automatic I