生產線仿真的主要內容及特點分析
生產線仿真的主要內容包括生產工藝規劃設計、生產線建模及仿真優化3個方面。
(1)生產工藝規劃設計。生產工藝規劃主要是確定生產工藝流程、生產系統的規模、構成和布局,包括加工設備的類型及數量選擇與布局、物流系統的選擇與設計、有關輔助設備的確定等,以便對整個生產系統進行合理的配置。
(2)生產線建模。仿真模型是對實際生產系統的一種抽象描述,并能反映實際生產系統的本質屬性。仿真模型建立的準確度直接影響著仿真的最終結果,是生產線仿真的關鍵。生產線仿真建模包括幾何建模、邏輯建模。幾何建模是指對生產線上的所有設備(加工設備、物流設備、檢測輔助設備)進行三維實體建模。
邏輯是指實際生產系統中各制造資源發生的決策活動。邏輯控制實現對生產資源的選擇,用邏輯控制類抽象描述發生在特定時間不同資源對象交互活動的決策行為。目前,現代制造系統的建模方法有排隊論、Markov(馬爾可夫)鏈模型、數學規劃、Petri網等。
在生產系統中應用較為廣泛的建模方法有基于框圖的系統邏輯建模方法(如實體流圖法、活動循環圖法);基于Petri網技術的系統建模;基于面向對象的系統建模方法。其中,Petri網建模方法的特點:Petri網采用圖形建模方法,可以清晰地描述系統內部的相互作用。模型直觀,易于理解;采用自頂向下的方法分層次建立系統的Petri網模型;具有良好的數學基礎和語法,便于模型的形式化描述。
(3)仿真優化。仿真優化是指在仿真結果分析的基礎上找出生產線的瓶頸并進行改善,如設備的利用率、設備緩存區的制品數量、工序加工能力等。仿真優化方法包括精確算法、啟發式算法和工作研究法等。啟發式算法是基于直觀或經驗構造的算法,對于現代生產物流系統的復雜性,通常采用啟發式算法進行生產線優化,現主要采用現代啟發式算法(如禁忌搜索算法、遺傳算法)。
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