智能制造系统建模与仿真：基于Anylogic 课件 第8章 包装系统建模与仿真

第8章

包装系统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

在智能制造系统中，包装过程是连接生产与物流的重要环节。通过AnyLogic进行包装过程的建模与仿真，可以有效优化包装生产线，提高包装效率，减少资源浪费，并提升整体供应链的智能化水平。本章将围绕包装过程的建模与仿真展开，探讨如何利用AnyLogic构建包装系统的基础模型、进行三维动态仿真、实现数据可视化分析，并最终优化实验系统，确保包装环节的智能化和高效运行。案例描述01案例描述

本节将介绍一个典型的智能包装生产线案例。该生产线用于自动完成产品的分拣、封装、贴标以及打包，最终使产品达到出厂标准。在传统包装过程中，人工干预较多，生产节奏难以精确控制，容易造成瓶颈问题。因此，我们希望通过AnyLogic仿真，建立一个高效、智能的包装系统，使其能够动态响应生产需求，合理分配资源，提高整体生产效率。

该案例涉及多个关键环节，包括自动输送系统、智能分拣、包装机械的协同工作以及最终的打包和入库过程。通过仿真，我们可以评估不同参数对系统效率的影响，并优化资源配置，从而实现包装过程的智能化管理。

在智能制造系统中，包装过程是连接生产与物流的重要环节。通过AnyLogic进行包装过程的建模与仿真，可以有效优化包装生产线，提高包装效率，减少资源浪费，并提升整体供应链的智能化水平。本章将围绕包装过程的建模与仿真展开，探讨如何利用AnyLogic构建包装系统的基础模型、进行三维动态仿真、实现数据可视化分析，并最终优化实验系统，确保包装环节的智能化和高效运行。

建立基础模型02建立基础模型（1）按照：面板-流程建模库-空间标记-矩形节点的操作步骤，找到“点节点”功能，鼠标左键长按住，并将其拖至蓝色方块内。一、物理模型建模（2）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，鼠标左键长按住，并将其拖至蓝色方块内。建立基础模型（3）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，双击“路径”功能，从（1）处“点节点”左侧单击鼠标并按住向右滑动，到“矩形节点”处进行绘制，如下图所示。（4）按照：面板-流程建模库-空间标记-托盘货架的操作步骤，找到“托盘货架”功能，鼠标左键长按住，并将其拖至蓝色方块内，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。通过鼠标左键点击“托盘货架”功能右下角调整合适大小。建立基础模型（5）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。在托盘货架右侧构建“矩形节点”，通过鼠标左键点击“路径”功能，将两个矩形节点连接，同时“路径”穿过“托盘货架”。如下图所示。（6）按照：在步骤（2）的“矩形节点”与步骤（4）的“托盘货架”之间构建一个“点节点”，再在“点节点”下方构建一个“矩形节点”，将两者通过“路径”连接。如下图所示。建立基础模型（7）按照：面板-物料搬运库-空间标记-悬臂起重机的操作步骤，找到“悬臂起重机”功能。鼠标左键长按住，并将其拖至步骤（5）中“矩形节点”右侧，使悬臂起重机完全覆盖“矩形节点”。如下图所示。（8）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，鼠标左键双击“输送带”功能，到合适位置单击滑动鼠标进行绘制，到合适位置后双击鼠标左键取消绘制。如下图所示。建立基础模型（9）按照：面板-物料搬运库-空间标记-站的操作步骤，找到“站”功能，鼠标左键双击“站”功能，在两条输送带上滑动鼠标进行绘制，在输送带上得到两个“站”。并在最右侧弹出的属性框内将“station1”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。如下图所示。

建立基础模型

（1）按照：面板-流程建模库-模块-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“Queue”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“Delay”模块，并长按将其拖至“queue”功能右侧，直到两个模块自动连接；接着在该面板内找到“Batch”模块，并长按将其拖至“delay”功能右侧，直到两个模块自动连接；接着在该面板内找到“Rackstore”功能，并长按将其拖至“batch”模块右侧，直到两个模块自动连接；接着在该面板内找到“exit”功能，并长按将其拖至“rackStore”模块右侧，直到两个模块自动连接；

（2）按照：面板-流程建模库-模块-Enter的操作步骤，找到“Enter”功能，鼠标左键长按“Enter”功能并向右拖至“source”下方一行，接着在该面板内找到“RackPick”功能，并长按将其拖至“enter”功能右侧，直到两个模块自动连接；接着在该面板内找到“Unbatch”模块，并长按将其拖至“rackPick”功能右侧，直到两个模块自动连接；接着在该面板内找到“Queue”模块，并长按将其拖至“unbatch”功能右侧，直到两个模块自动连接；接着按照面板-物料搬运库-模块-MoveByCrane的操作步骤，选择“MoveByCrane”模块，并长按将其拖至“Queue1”功能右侧，直到两个模块自动连接；接着在该面板内找到“Convey”功能，并长按将其拖至“MoveByCrane”模块右侧，直到两个模块自动连接；二、逻辑模型建模1、流程线图构建建立基础模型

（3）按照：面板-流程建模库-模块-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“enter”下方一行；接着按照面板-物料搬运库-模块-Convey的操作步骤，选择“Convey”模块，并长按将其拖至“Queue”功能右侧，直到两个模块自动连接；

（4）按照：面板-流程建模库-模块-Assembler的操作步骤，找到“Assembler”功能，鼠标左键长按“Assembler”功能并向右拖至步骤（2）的“Convey”的右侧，接着按照面板-物料搬运库-模块-Convey的操作步骤，选择“Convey”模块，并长按将其拖至“Assembler”功能右侧，直到两个模块自动连接；同时将第三行中的“convey1”模块与“Assembler”连接，接着在该面板内找到找到“Sink”功能，并长按将其拖至“convey2”模块右侧，直到两个模块自动连接。如下图所示：建立基础模型2、模块功能设置

（1）点击“Source”模块，在最右侧属性界面对“Source”功能进行设置：将“定义到达通过”处改为按“到达时间表”到达；同时按照：面板-流程建模库-模块-时间表的操作步骤，找到“时间表”功能，建立下图时间表。同时在“到达时间表”处选择所建时间表。

（2）点击“queue”模块，在最右侧属性界面对“queue”功能进行设置：在容量选择出点击“最大容量”。相关参数设置如下图所示，其余参数暂不发生变化：智能体位置选择“node1”。如下图所示：智能体位置选择“node1”。如上图所示：建立基础模型（3）点击“delay”模块，在最右侧属性界面对“延迟时间”功能进行相应功能设置。相关参数设置如下图所示，其余参数暂不发生变化：（4）点击“Batch”模块，在最右侧属性界面对“Batch”功能进行设置：在“批位置”处选择“网络/GIS节点”，节点选择“node3”，“智能体位置”选择“node1”。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-演示-矩形的操作步骤，创建名为“BatchProduct”的智能体，单击该智能体，在右侧属性界面进行参数设置，相关参数设置如下图所示，其余参数暂不发生变化：

填充颜色设置：按照：面板-智能体-变量的操作步骤，找到“变量”功能，鼠标左键单击该功能并长按住，并向右将其拖至右侧空白地方。单击该功能模块，在右侧属性界面进行参数设置：类型设置为“Color”;初始值设置为“randomColor()”，其余参数暂不发生变化。

然后在“BatchProduct”的智能体的属性面板处，按照：外观-填充颜色-动态值的操作步骤，设置为颜色变量“color”。建立基础模型（6）点击“rackStore”模块，在最右侧属性界面对“rackStore”功能进行设置，托盘货架选择“palletRack”，其余参数暂不发生改变，相关参数设置如下图所示：

建立基础模型

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，鼠标左键单击该功能并长按住，并向右将其拖至右侧空白地方。单击该功能模块，在右侧属性界面进行参数设置：，在容量处改为2；在“新资源单元”处点击“创建自定义类型”，命名为“Forklift”，并选择“我正在从头创建智能体类型”，点击“下一步”，选择“仓库和集装箱码头-叉车”，点击下一步，点击完成，则叉车智能体创建完成；归属地位置选择“node4”；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“rackStore”模块，在最右侧属性界面对“rackStore”功能进行设置，相关参数设置如下图所示：

建立基础模型（7）按照：面板-智能体-智能体组件-集合的操作步骤，找到“集合”功能，鼠标左键单击该功能并长按住，并向右将其拖至右侧空白地方。相关参数设置如下图所示：

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：（8）点击“enter”模块，在最右侧属性界面对“enter”功能进行设置，相关参数设置如下图所示：建立基础模型（9）点击“rackPick”模块，在最右侧属性界面对“rackPick”功能进行设置，托盘货架选择“palletRack”，节点选择“node2”，其余相关参数设置如下图所示：建立基础模型（10）点击“unbatch”模块，在最右侧属性界面对“unbatch”功能进行设置，相关参数设置如下图所示：（11）点击“queue1”模块，在最右侧属性界面对“queue1”功能进行设置，智能体位置选择“node2”，相关参数设置如下图所示：（12）点击“moveByCrane”模块，在最右侧属性界面对“moveByCrane”功能进行设置，目的地选择“输送带”，输送带选择“conveyor”，吊车选择“crane”，相关参数设置如下图所示：建立基础模型（13）点击“convey”模块，在最右侧属性界面对“convey”功能进行设置，源输送带选择“conveyor”，目标站选择“station”，相关参数设置如下图所示：

（14）点击“assembler”模块，在最右侧属性界面对“assembler”功能进行设置，相关参数设置如下图所示：建立基础模型（15）点击“source1”模块，在最右侧属性界面对“source1”功能进行设置，定义到达通过选择“inject()函数调用”，相关参数设置如下图所示：

再创建新智能体:在“智能体下方”处点击“创建自定义类型”，命名为“Box”，并选择“我正在从头创建智能体类型”，点击“下一步”，选择“盒子”，选择“盒1关”，点击下一步，点击完成，则智能体创建完成；再按照：面板-三维物体-盒子-盒1开的操作步骤，找到“盒1开”功能，鼠标左键长按“盒1开”功能并向右拖至与“盒1关”重合。按照：面板-智能体-智能体组件-变量的操作步骤，找到“变量”功能，鼠标左键长按“变量”功能并向右拖至空格部分，相关参数设置如下图所示：建立基础模型（16）点击“convey1”模块，在最右侧属性界面对“convey1”功能进行设置，源输送带选择“conveyor1”，目标站选择“station1”，相关参数设置如下图所示：（17）按照：面板-物料搬运库-空间标记-输送带上的位置的操作步骤，找到“输送带上的位置”功能，鼠标左键长按住，并将其拖至输送带交叉口处，点击“convey1”模块，在最右侧属性界面对“convey1”功能进行设置，相关参数设置如下图所示：建立基础模型

（18）按照：面板-智能体-智能体组件-事件的操作步骤，找到“事件”功能，鼠标左键长按住，并将其拖至右侧空白处，点击“event”模块，在最右侧属性界面对“event”功能进行设置，相关参数设置如下图所示：

在智能制造系统中，包装过程是连接生产与物流的重要环节。通过AnyLogic进行包装过程的建模与仿真，可以有效优化包装生产线，提高包装效率，减少资源浪费，并提升整体供应链的智能化水平。本章将围绕包装过程的建模与仿真展开，探讨如何利用AnyLogic构建包装系统的基础模型、进行三维动态仿真、实现数据可视化分析，并最终优化实验系统，确保包装环节的智能化和高效运行。

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。

在智能制造系统中，包装过程是连接生产与物流的重要环节。通过AnyLogic进行包装过程的建模与仿真，可以有效优化包装生产线，提高包装效率，减少资源浪费，并提升整体供应链的智能化水平。本章将围绕包装过程的建模与仿真展开，探讨如何利用AnyLogic构建包装系统的基础模型、进行三维动态仿真、实现数据可视化分析，并最终优化实验系统，确保包装环节的智能化和高效运行。

数据可视化与系统分析04数据可视化与系统分析

在加工过程中不可避免会发生等待，本小节主要分析在加工过程中队列随时间的变化分析，以直方图的形式展示出来。（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“data”模块，在最右侧属性界面对“data”功能进行设置，相关参数设置如下图所示：（3）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（4）运行模型可以看到直方图中直观显示了订单排队的数据，如图所示。

在智能制造系统中，包装过程是连接生产与物流的重要环节。通过AnyLogic进行包装过程的建模与仿真，可以有效优化包装生产线，提高包装效率，减少资源浪费，并提升整体供应链的智能化水平。本章将围绕包装过程的建模与仿真展开，探讨如何利用AnyLogic构建包装系统的基础模型、进行三维动态仿真、实现数据可视化分析，并最终优化实验系统，确保包装环节的智能化和高效运行。

实验与系统优化05实验与系统优化（1）设备节拍与产能平衡

问题分析：设备节拍不均衡可能导致物料堆积或产能浪费。

优化方法：①下同通过仿真分析，调整包装机、封装机、码垛机器人等设备的工作节奏，匹配前后工序，提高流通效率。②采用动态负载分配策略，根据订单量和生产需求，自动调整包装设备工作模式，减少等待时间。（2）包装方案优化

问题分析：现有包装方案可能导致空间浪费或物料损耗。

优化方法：①通过