文档介绍：第五章制造系统性能分析
5-1 概述
5-2 基于排队理论的分析方法
5-3 计算机仿真分析方法
5-4 Petri网分析方法
5-5 基于随机过程理论的分析法
5-3 计算机仿真分析方法
一、基本概念
1. 仿真的定义
在建立系统模型的基础上,借助于在计算机上的实验,对系统模型按一定规则由一个状态变换为另一个状态的动态行为进行描述。
2. 仿真的特点
仿真是一种“人造的”实验手段。通过仿真实验,可以对所研究的系统进行类似于物理实验的实验。它与现实系统实验的主要差别在于:仿真实验依据的不是实际系统本身及其存在的实际环境,而是作为实际系统的映象—系统模型及其相应的“人工”环境。因此,仿真结果的正确程度取决于仿真模型和输入数据正确反映实际情况的程度。
二、制造系统仿真分析的步骤:
(1)问题描述、原始数据收集(如生产计划、工艺路线、设备数据等)。
(2)仿真建模
根据系统结构、问题描述和原始数据,建立尽可能符合实际的仿真模型。
(3)实验设计
确定仿真方案、仿真次数、仿真时间、初始状态等。
(4)仿真运行
编程、输入参数、运行、数据统计。
(5)结果分析
根据仿真运行过程的统计数据,计算系统的性能指标,如设备利用率、队列长度、系统生产率、工件平均通过时间等。
三、基于活动循环图的仿真算法
1. 输入信息
(1)每一活动的活动周期(持续时间),如机床的加工时间等。
(2)每一队列的排队规则,如FCFS、SPT。
(3)系统的初始状态,如初始队列长度等。
2. 仿真算法
最小时钟原则三阶段离散事件仿真算法
A阶段(时钟推进):
检查每一活动的活动时间剩余值,选择最小值作为时钟推进量,进行时钟推进。进行数据处理和动态图形显示。
若仿真时间未到终值,转入B阶段,否则结束。
B阶段(状态更新):
检查每一活动,终止那些活动时间剩余值等于零的活动,有关变量置终止状态(实体转入队列等),转入C阶段。
C阶段(活动扫描):
检查每一活动,看其开始条件是否满足,如满足,则计算该活动的活动时间,有关实体进入活动状态,转入A阶段。
3. 仿真算法的运行过程
例三台机床和一个工人组成的加工系统
初态:停止队列有3台机床
等待队列有1个工人
安装活动停止
加工活动停止
加工
安装
停止
就绪
等待
机床(3)
循环
工人(1)
循环
D=10
D=3
1
仿真运行过程
第一遍
A阶段:时钟推进=0 时钟=0
B阶段:无活动终止, 无状态更新
C阶段:一号机安装开始,活动时间=3
加工
安装
停止
就绪
等待
机床(3)
循环
工人(1)
循环
D=10
D=3
第二遍
A阶段:时钟推进=3 时钟=3
B阶段:一号机安装结束,活动时间=3-3=0
C阶段:二号机安装开始,活动时间=3
一号机加工开始,活动时间=10
加工
安装
停止
就绪
等待
机床(3)
循环
工人(1)
循环
D=10
D=3
3
加工
安装
停止
就绪
等待
机床(3)
循环
工人(1)
循环
D=10
D=3
第三遍
A阶段:时钟推进=3, 时钟=6
B阶段:二号机安装结束,活动时间=3-3=0
一号机加工继续,活动时间=10-3=7
C阶段:三号机安装开始,活动时间=3
二号机加工开始,活动时间=10
第四遍
A阶段:时钟推进=3, 时钟=9
B阶段:三号机安装结束,活动时间=3-3=0
一号机加工继续,活动时间=7-3=4
二号机加工继续,活动时间=10-3=7
C阶段:三号机加工开始,活动时间=10
停止队列空, 安装不能开始
加工
安装
停止
就绪
等待
机床(3)
循环
工人(1)
循环
D=10
D=3
1