智能制造系统建模与仿真：基于Anylogic 课件 第5章 太阳能电池板生产线建模与仿真

第5章

太阳能电池板生产线建模与仿真智能制造系统建模与仿真太阳能板生产线建模与仿真01020304案例描述三维动态仿真建立基础模型数据可视化与系统分析0506实验与系统优化思考与练习

太阳能电池板生产线是新能源制造领域的重要组成部分，其核心流程包括硅片制备、电池片制作、组件封装和电池板转运等多个环节。通过AnyLogic对该生产线进行建模与仿真，可以帮助企业评估生产效率、资源配置、工艺流程设计等关键指标，为后续的优化与决策提供科学依据。本章将以“太阳能电池板生产线”为案例，详细介绍从案例描述到系统优化的全过程。案例描述01案例描述

本案例针对太阳能电池板生产线的建模与仿真，重点分析从原材料进入生产线到成品输出的全过程。生产流程包括对硅片等原材料的加工、精密切割、自动化搬运以及最终的卸载。在生产过程中，硅片经过预处理后进入加工设备，进行表面清洁和镀膜等工艺处理，以提升光电转换效率。随后，经过高精度切割设备，将硅片切割成标准尺寸的单元。切割后的半成品由自动化搬运系统输送至下一阶段，通过传送带、机械臂等设备优化流转效率，确保生产线的连续性。最终，成品在卸载区域被分类、检测，并进入包装或储存环节。该问题建模与仿真研究旨在优化生产流程，提高设备利用率，并通过动态仿真分析各环节的瓶颈，进而提升整体生产效率。

太阳能电池板生产线是新能源制造领域的重要组成部分，其核心流程包括硅片制备、电池片制作、组件封装和电池板转运等多个环节。通过AnyLogic对该生产线进行建模与仿真，可以帮助企业评估生产效率、资源配置、工艺流程设计等关键指标，为后续的优化与决策提供科学依据。本章将以“太阳能电池板生产线”为案例，详细介绍从案例描述到系统优化的全过程。

建立基础模型02建立基础模型（1）按照：面板-物料搬运库-空间标记-输送带的操作步骤，找到“输送带”功能，鼠标左键长按住，并将其拖至蓝色方块内，绘制出如下图形状输送带，并在最右侧弹出的属性框内将相关属性改成如图所示的相关参数，其余参数暂不发生变化。一、物理模型建模建立基础模型（2）按照：面板-物料搬运库-空间标记-转盘的操作步骤，找到“转盘”功能，鼠标左键长按住，并将其拖至输送带右上方转角处。（3）按照：面板-物料搬运库-空间标记-移台的操作步骤，找到“移台”功能，鼠标左键长按住，并将其拖至输送带右下方转角处。建立基础模型（4）按照：面板-物料搬运库-空间标记-站的操作步骤，找到“站”功能，鼠标左键长按住，并将其拖至输送带，在输送带上的不同位置处构建四个“站”。具体位置与参数由下图可见：

点击“layupStation”模块，在最右侧属性界面对“layupStation”功能进行设置，相关参数设置如下图所示，其余参数暂不发生变化：建立基础模型

点击“bussing”模块，在最右侧属性界面对“bussing”功能进行设置，相关参数设置如下图所示，其余参数暂不发生变化：

点击“laminationStation”模块，在最右侧属性界面对“laminationStation”功能进行设置，相关参数设置如下图所示，其余参数暂不发生变化：建立基础模型

点击“frameAssembly”模块，在最右侧属性界面对“frameAssembly”功能进行设置，相关参数设置如下图所示，其余参数暂不发生变化：

建立基础模型（5）按照：面板-物料搬运库-空间标记-转向站的操作步骤，找到“转向站”功能，鼠标左键长按住，并将其拖至输送带，具体位置由下图可见：

（6）按照：面板-三维物体-数控机床-数控切割机4状态1的操作步骤，找到“数控切割机4状态1”功能，鼠标左键长按住，并将其拖至输送带上的“layupStation”站，同理将“数控切割机4状态2”与“数控切割机5状态1”移动至输送带，具体位置与参数由下图可见：

建立基础模型（7）按照“面板-物料搬运库-资源类型”的操作步骤，找到“资源类型”智能体，鼠标左键长按住，并将其拖至蓝色空格处，命名为“Operator”，并选择“我正在从头创建智能体类型”，点击“下一步”，选择“人”，然后点击完成，则智能体创建完成；再按照“面板-物料搬运库-空间标记-矩形节点”的操作步骤，找到“矩形节点”功能，鼠标左键长按住，并将其拖至“bussing”站处，具体位置与参数由下图可知：

然后按照“面板-物料搬运库-空间标记-吸引子”的操作步骤，找到“吸引子”功能，鼠标左键长按住，并将其拖至“bussing”站处构建的矩形节点内，具体位置与参数由下图可知：建立基础模型

然后按照“面板-物料搬运库-流程建模库-ResourcePool”的操作步骤，找到“ResourcePool”功能，鼠标左键长按住，并将其拖至蓝色格子空闲处，构建名为“bussingOperators”的资源池；单击该功能模块，在右侧属性界面进行参数设置：容量改为“2”；新资源单元选择智能体“Operator”；归属地节点选择“node”。同时点击“bussing”模块，在右侧属性界面进行参数设置：勾选“使用资源”模块；资源池选择“bussingOperators”；单元数设置为“2”。相关参数由下图可知：：

建立基础模型（8）按照“面板-物料搬运库-运输车类型”的操作步骤，找到“运输车类型”智能体，鼠标左键长按住，并将其拖至蓝色空格处，命名为“Transporter”，并选择“我正在从头创建智能体类型”，点击“下一步”，选择“叉车”，然后点击完成，则智能体创建完成；单击该智能体模块，在右侧属性界面进行参数设置：长度设置为2，宽度设置为1.2，相关参数设置如下图所示，其余参数暂不发生变化：

叉车路径绘制：按照“面板-流程建模库-空间标记-矩形节点”的操作步骤，找到“矩形节点”功能，鼠标左键单击该功能并长按住，将其拖至输送带左侧空白处，构建名为“nodeStorage”的矩形节点。按照“面板-流程建模库-空间标记-路径”的操作步骤，找到“路径”功能，鼠标左键单击该功能并长按住，构建出叉车移动路径并以“点节点”连接，具体路径与参数由下图可知：建立基础模型

按照“面板-物料搬运库-模块-TransporterFleet”的操作步骤，找到“TransporterFleet”功能，鼠标左键单击该功能并长按住，将其拖至空白处，构建出名为“TransporterFleet”的模块。单击该模块，在右侧属性界面进行参数设置：归属地位置选择“nodeAGV”节点；新运输车类型选择“Transporter”。相关参数设置如下图所示，其余参数暂不发生变化：建立基础模型（9）按照“面板-物料搬运库-空间标记-点节点”的操作步骤，找到“点节点”功能，鼠标左键单击该功能并长按住，将其拖至下方输送带左侧，构建出名为“nodeUnloading”的卸载模块。具体位置如下图所示：（10）按照“面板-物料搬运库-流程建模-ResourcePool”的操作步骤，找到“ResourcePool”功能，鼠标左键单击该功能并长按住，将其拖至右侧空白处，构建出名为“nodeUnloadingMachine”的卸载工具。单击该模块，在右侧属性界面进行参数设置：归属地位置选择“nodeUnloading”节点。相关参数设置如下图所示，其余参数暂不发生变化：建立基础模型

按照：面板-物料搬运库-流程建模库-Source的操作步骤，找到“Source”功能，鼠标左键长按“Source”功能并向右拖至物理模型下方；接着在该面板内找到“convey”功能，并长按将其拖至“source”功能右侧，直到两个模块自动连接；接着在该面板内找到“Seize”模块，并长按将其拖至“convey”功能右侧，直到两个模块自动连接；接着在该面板内找到“ConveyorExit”模块，并长按将其拖至“seize”功能右侧，直到两个模块自动连接；接着面板-流程建模库-模块-MoveTo的操作步骤找到“MoveTo”功能，并长按将其拖至“conveyorExit”模块右侧，直到两个模块自动连接；接着在该面板内找到“Release”功能，并长按将其拖至“moveTo”模块右侧，直到两个模块自动连接；接着在该面板内找到“Batch”功能，并长按将其拖至“release”模块右侧，直到两个模块自动连接；接着按照面板-物料搬运库-模块-MoveByTransporter的操作步骤，选择“MoveByTransporter”模块，并长按将其拖至“batch”功能右侧，直到两个模块自动连接；接着在该面板内找到“Sink”功能，并长按将其拖至“MoveByTransporter”模块右侧，直到两个模块自动连接。如下图所示：二、逻辑模型建模1、流程线图构建建立基础模型2、模块功能设置（1）点击“layupStation”模块，在最右侧属性界面对“layupStation”功能进行设置，相关参数设置如下图所示，其余参数暂不发生变化：

构建智能体：按照“面板-物料搬运库-物料项类型”的操作步骤，找到“物料项类型”智能体，鼠标左键长按住，并将其拖至蓝色空格处，命名为“SolarPanel”，并选择“我正在从头创建智能体类型”，点击完成，则智能体创建完成；并将标尺长度改为1米；将智能体长度设置为1米；宽度设置为2米；相关参数设置如下图所示，其余参数暂不发生变化：建立基础模型

按照：面板-演示-矩形的操作步骤，找到“矩形”功能，鼠标左键长按住，并将其拖至智能体处，大小与智能体完全重合，相关参数设置如下图所示，其余参数暂不发生变化：

再次点击“Source”模块，在最右侧属性界面对“Source”功能进行设置：将“新智能体”处设置为“SolarPanel”，相关参数设置如下图所示，其余参数暂不发生变化：建立基础模型（2）点击“convey”模块，在最右侧属性界面对“convey”功能进行设置：将“源输送带”处改为“conveyor”；在“目标输送带”处选择“conveyor3”，相关参数设置如下图所示，其余参数暂不发生变化：

（3）点击“moveByTransporter”模块，在最右侧属性界面对“moveByTransporter”功能进行设置：将“节点”处选择为“nodeStorage”；“车队”选择“TransporterFleet”，相关参数设置如下图所示，其余参数暂不发生变化：建立基础模型（4）点击“seize”模块，在最右侧属性界面对“seize”功能进行设置：勾选“发送获取的资源”与“获取附加的资源”。相关参数设置如下图所示，其余参数暂不发生变化：（5）点击“conveyorExit”模块，在最右侧属性界面对“conveyorExit”功能进行设置。相关参数设置如下图所示，其余参数暂不发生变化：

建立基础模型（6）点击“moveTo”模块，在最右侧属性界面对“moveTo”功能进行设置：节点选择“nodeUnloading”。相关参数设置如下图所示，其余参数暂不发生变化：

（7）点击“batch”模块，在最右侧属性界面对“batch”功能进行设置：将“新批”处改为“SolarPanel”；在“批位置”处选择“网络/GIS节点”，“节点”位置选择“nodeUnloading”节点。相关参数设置如下图所示，其余参数暂不发生变化：

太阳能电池板生产线是新能源制造领域的重要组成部分，其核心流程包括硅片制备、电池片制作、组件封装和电池板转运等多个环节。通过AnyLogic对该生产线进行建模与仿真，可以帮助企业评估生产效率、资源配置、工艺流程设计等关键指标，为后续的优化与决策提供科学依据。本章将以“太阳能电池板生产线”为案例，详细介绍从案例描述到系统优化的全过程。

三维动态仿真03三维动态仿真（1）按照：面板-演示-三维-三维窗口的操作步骤，找到“三维窗口”功能，鼠标左键长按“三维窗口”功能并向右拖至空白处，如下图所示。（2）按照：模型-运行的操作步骤，找到“运行”功能，选择相应的模型进行演示，如下图所示。三维动态仿真（3）运行模型,查看模型运行的三维动画图形及作业过程如下图所示。

太阳能电池板生产线是新能源制造领域的重要组成部分，其核心流程包括硅片制备、电池片制作、组件封装和电池板转运等多个环节。通过AnyLogic对该生产线进行建模与仿真，可以帮助企业评估生产效率、资源配置、工艺流程设计等关键指标，为后续的优化与决策提供科学依据。本章将以“太阳能电池板生产线”为案例，详细介绍从案例描述到系统优化的全过程。

数据可视化与系统分析04数据可视化与系统分析

在加工过程中工件的加工时间往往影响着工厂的效率，本小节重点研究工件从开始到结束过程中的加工时间，以直方图的形式展示。（1）按照：面板-分析-数据-直方图数据的操作步骤，找到“直方图数据”功能，鼠标左键长按“直方图数据直方图数据”功能并向右拖至空白处，如下图所示。数据可视化与系统分析（2）点击“SolarPanel”智能体，在智能体内部添加“参数”因素，相关设置如下图所示：（3）点击“source”模块，在最右侧属性界面对“source”功能进行设置，相关参数设置如下图所示：数据可视化与系统分析（4）点击“exit”模块，在最右侧属性界面对“exit”功能进行设置，相关参数设置如下图所示：

（5）点击“直方图”模块，在最右侧属性界面对“数据”功能进行设置，相关参数设置如下图所示：数据可视化与系统分析（6）运行模型可以看到直方图中直观显示了订单排队的数据，如图5-49所示。

太阳能电池板生产线是新能源制造领域的重要组成部分，其核心流程包括硅片制备、电池片制作、组件封装和电池板转运等多个环节。通过AnyLogic对该生产线进行建模与仿真，可以帮助企业评估生产效率、资源配置、工艺流程设计等关键指标，为后续的优化与决策提供科学依据。本章将以“太阳能电池板生产线”为案例，详细介绍从案例描述到系统优化的全过程。

实验与系统优化05实验与系统优化（1）能耗优化降低生产过程中的能耗不仅有助于成本控制，还能提升绿色制造水平。①能耗分析：统计各设备的能耗，找到高能耗设备，并优化其运行模式。监测待机状态能耗，减少不必要的能耗浪费。优化方法：1.智能开关策略：对于部分低频设备，采用智能调度系统，使其在低负载时自动进入节能模式。2.优化设备运行参数：调整切割机、镀膜机等关键设备的运行参数，在保证质量的同时减少不必要的高功率运行。3.分时调度策