EMPlant环境下车间生产管理仿真与优化创新实验.docx
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EMPlant环境下车间生产管理仿真与优化创新实验
实验项目名称
EM-Plant环境下车间生产管理仿真与优化创新实验
实验学时
24
指导教师
张帅、王军强
实验地点
航空楼B101
实验对象
工业工程本科生
可选人数
10
EM-Plant环境下车间生产管理仿真与优化创新实验大纲
实验名称：
EM-Plant环境下车间生产管理仿真与优化创新实验
实验学时：
24
适用专业：
工业工程专业
开课学院：
机电学院
开课学期：
第6学期
一、实验课程简介
本实验采用的是EM-Plant软件工具，该软件是面向对象的、图形化的、集成的建模、仿真工具，系统结构和实施都满足面向对象的要求。
eM-Plant可以对各种规模的工厂和生产线，包括大规模的跨国企业，建模、仿真和优化生产系统，分析和优化生产布局、资源利用率、产能和效率、物流和供需链等。
二、学生应达到的实验能力与标准
1、上机实验前，应认真预习实验内容及有关的相应知识。
2、查找有关信息，了解EM-Plant的初步知识。
3、掌握仿真建模流程。
4、了解EM-Plant建模的基本元素、对象及SimTalk语言。
5、了解统计分析、优化工具。
三、讲授实验的基本理论与实验技术知识
1、熟悉和使用EM-Plant软件工具。
2、建立对象专业化的轴套装配过程仿真。
3、建立工艺专业化的轴套装配过程仿真。
4、建立轴加工的关键路线识别仿真。
四、实验考核与成绩评定
平时上机实践与设计实验考核相结合，其中平时成绩占30%，实验考核占70%。
EM_Plant创新实验指导书
张帅王军强主编
西北工业大学
2009年12月
实验一轴套装配过程仿真（对象专业化）
1．实验目的
模拟对象专业化组织方式下，动画显示轴和轴套的装配过程，了解轴和轴套BOM装配编程，统计总的装配时间，分析瓶颈设备。
2．实验输入、输出参数
输入参数：
轴和轴套的加工数量、装配关系、加工时间、加工工艺路线
输出参数：
产出、总的装配时间、设备利用率、瓶颈设备。
●Table_shaft表：
记录轴的整个加工时间；
●Table_Bearing表：
记录轴套的整个加工时间；
●Table_result表：
用来记录装配时间；
●Index：
记录轴的数量；
●index2：
记录轴套的数量。
3．实验步骤
3.1建立起始和结束对象
在工具栏图1-1中点击“Source
”对象和“Drain
”对象，拖入到窗口中；
图1-1工具栏
3.2建立Complathe层和CompMill层
图1-2
如图1-2所示，右键点击“Models”，新建两个层，并重命名为“Complathe”和“CompMill”层。
图1-3
从Models中将“Complathe”和“CompMill”层拖入到窗口中，如图1-3所示。
双击“Complathe”层进入图1-4所示页面，点击
按键，建立Complathe的子层；先采用两个singleproc，把其分别命名为Lathe_1和Lathe_2，并把它们设置成并联结构，两端用Interface进行联接，点击
按键，进行连线。
图1-4建立Complathe层页面
双击“CompMill”层进入图1-5所示页面，点击
按键，建立CompMill的子层；先采用两个singleproc，把其分别命名为Mill_1和Mill_2，并把它们设置成并联结构，两端用Interface进行联接，点击
按键，进行连线。
图1-5建立CompMill层页面
3.3建立Drill、Grinder、Bearing_Buffer、Shaft_Buffer、Assembly设备
在左边的类型树中点击
按键，并将其拖入窗口中，重新命名为Drill和Grinder。
在左边的类型树中点击
按键，将两个缓冲拖入窗口中，重新命名为Bearing_Buffer和Shaft_Buffer。
在左边的类型树中点击
按键，将一个装配设备拖入窗口中。
对设备之间进行连接。
点击左边类型树中的Complathe层，单击鼠标右键，选择“编辑图标”进入图标编辑页面（图1-6所示），粘贴已选定的图案，完成后点击
按键。
CompMill层、Drill设备、Grinder设备的图标以相同的方法设定。
图1-6图标编辑页面
图标完成后就形成图1-7所示的装配过程仿真页面。
图1-7装配过程仿真页面
3.4建立Table_In、Table_Shaft、Table_Bearing、Table_Result表
点击工具栏（图1-8所示）中“InformationFlow”选项卡中的
按键，将其拖入窗口中，重新命名为Table_in。
图1-8工具栏
双击Table_in对象弹出窗口，单击表窗口Format菜单中的继承格式（InheritFormat）命令，取消该命令的勾选状态，如图1-9所示。
图1-9取消勾选表的继承格式命令
单击表窗口Format菜单中的ColumnIndex级联菜单中的Active和Show命令，如图1-10所示。
然后，在行号为1的行上面会出现1行，在该行中输入自定义列名。
图1-10设置表显示自定义列名
单击自定义列名，使其变为橙色，单击右键，在弹出的快捷菜单中点击Format命令，将弹出行定义对话框，单击行定义对话框中的数据类型（DataType）标签如图1-11所示。
图1-11设置自定义列名所在列的数据类型
表Table_Shaft、Table_Bearing、Table_Result的建立方式与Table_In相同。
表Talbe_in结构
MU
Number
Name
Attribute
.entity.Shaft
1
Shaft
.entity.Bearing
2
Bearing
表table_Shaft结构
Integer1
Time2
Time3
Time4
string
Shaft_Count
Shaft_In_Time
Shaft_Out_Time
Shaft_Machine_Time
表table_Bearing结构
Integer1
Time2
Time3
Time4
string
Bearing_Count
Bearing_In_Time
Bearing_Out_Time
Bearing_Machine_Time
表table_Result结构
Integer1
Time2
Time3
Time4
string
Count
StartTime
EndTime
MachineTime
双击打开Source，如图1-12所示。
在Attribute选项卡的MUselection下拉式列表框中选择：
顺序循环，把Table_in拖到Table选项中，并选中Formattable选项，此时，将会对table_in直接进行格式化处理，在Controls选项卡的Entrance中选择Source_In。
点击“Apply”和“OK”进行确定。
图1-12Source属性窗口
双击“Table_in”表，如图1-13所示，点击
按键，将其拖入表中第一行的“Object”位置，点击
按键，将其拖入表中第二行的“Object”位置，输入其属性信息。
图1-13Table_in表显示窗口
3.5Variable
的建立
建立Shaft_Count,Shaft_In_Time,Shaft_Out_Time,Shaft_Machine_Time,Bearing_Count,Bearing_In_Time,Bearing_Out_Time,Bearing_Machine_Time,Index,Index2,Product_Count,StartTime,EndTime,MachineTime各变量。
并把Shaft_Count,Bearing_Count,Index,Index2,Product_Count设置为integer类型，其余变量设置为time类型。
3.6建立Method方法
点击工具栏（图1-8所示）中“InformationFlow”选项卡中的
按键，将其拖入窗口中，并重新命名为Source_in、Drill_Out、Grinder_Out、Assembly_Out。
3.6.1Source_In方法
双击“Source_in”，写入方法内容（图1-14所示），完成后点击
按键，进行保存。
图1-14Source_in方法的程序窗口
3.6.2Drill_Out方法
is
do
if@.name="Shaft"then
@.move（Grinder）;
elseif@.name="Bearing"then
@.move（Assembly）;
index2:
=index2+1;
Bearing_Out_Time:
=EventController.SimTime;
Table_Bearing[3,index2]:
=Bearing_Out_Time;
Table_Bearing[4,index2]:
=Table_Bearing[3,index2]-Table_Bearing[2,index2];
Bearing_Machine_Time:
=Bearing_Out_Time-Bearing_In_Time;
end;
end;
3.6.3Grinder_Out方法
is
do
Shaft_Out_Time:
=EventController.SimTime;
Index:
=Index+1;
Table_Shaft[3,Index]:
=Shaft_Out_Time;
Table_Shaft[4,Index]:
=Table_Shaft[3,Index]-Table_Shaft[2,Index];
Shaft_Machine_Time:
=Shaft_Out_Time-Shaft_In_Time;
end;
3.6.4Assembly_Out方法
is
do
Product_Count:
=Product_Count+1;
EndTime:
=EventController.simtime;
MachineTime:
=EndTime-Table_Result[2,Product_Count];
Table_Result[3,Product_Count]:
=EndTime;
Table_Result[4,Product_Count]:
=MachineTime;
end;
3.7各控件属性设置
在Lathe_1和Lathe_2的Time选项卡的precessingtime:
框中输入2:
00:
00
图1-15Lathe_1属性窗口图1-16Lathe_2属性窗口
在Mill_1和Mill_2的Time选项卡的precessingtime:
框中输入1:
00:
00
图1-17Mill_1属性窗口图1-18Mill_2属性窗口
在Drill的Time选项卡的precessingtime:
框中输入30:
00
图1-19Drill-Times属性窗口
在Grinder的Time选项卡的precessingtime:
框中输入30:
00
图1-20Grinder-Times属性窗口
Drill_Out，Grinder_Out,Assembly_Out的方法应用：
在Drill的Controls选项卡的Exit:
中选择Drill_Out,并选择Front复选框，单击Apply应用。
图1-21Drill-Controls属性窗口
在Grinder的Controls选项卡的Exit:
中选择Grinder_Out,并选择Rear复选框，单击Apply应用并确认。
图1-22Grinder-Controls属性窗口
在Assembly的Con0trols选项卡的Exit:
中选择Assembly_Out,并选择Rear复选框，单击Apply应用并确认。
图1-23Assembly-Controls属性窗口
Assembly的属性设置：
选择Attributes选项卡，Assemblytablewith:
前,MainMUfrompredecessor:
1Assemblymode:
删除MUs,ExitingMU:
主MU，Sequence:
MUs然后服务，并单击Open,在第一行对应的Predecessor中输入2，在Number中输入2，这样便可实现一个轴和两个轴套的装配。
图1-24Assembly-Attributes属性窗口
3.8完成后的仿真图
图1-25完成的仿真图
运行仿真模型时点击图1-25中的
图标，清零时点击
图标。
在模型运行前点击图中的“EventController”控件设定运行的时间。
4．实验报告要求
1）写出轴套装配系统界面的各个构成，系统布局区的组成；以及每一部分的功能；
2）写出实验目的、实验步骤；
3）将模型的不同参数运行结果进行对比，分析结果。
实验二轴套装配过程仿真（工艺专业化）
1．实验简介
实验一模拟了流水车间（flowshop）对象专业化下生产加工情形，针对工艺专业化jobshop不同的加工工艺情形，实验二进行模拟仿真，动画显示轴和轴套的装配过程，了解轴和轴套BOM装配编程，统计总的装配时间，分析瓶颈设备。
2．实验目的
模拟仿真在给定的工艺路线和生产设备下，生产装配一定数量零件所用的时间。
并且可以得出各台机器的利用率等。
3．输入参数
轴和轴承的生产工艺和工时，产品的个数及投料计划。
某工厂总共需要生产两种零件，产品名称为Shaft，Bearing
每种产品的加工工艺及工时如下：
Shaft
Bearing
1车2H
2铣1H
3钻孔0.5H
4磨0.5H
5铣0.5H
1车2H
2铣1H
3钻孔0.5H
4车1H
完成零件加工后，将一个Shaft和两个Bearing装配在一起。
现在车间有车床2台、铣床2台、钻床1台及磨床1台。
现在要求生产10件产品装配，请确定在现有设备资源情况下，生产完成这10件装配需要多久时间。
4．输出参数
生产周期、各台设备利用率及图表显示。
5．实验步骤
5.1建立起始和结束对象
在工具栏图2-1中点击“Source
”对象和“Drain
”对象，拖入到窗口中；
图2-1工具栏
5.2建立车床、铣床、钻床、磨床及缓冲设备
点击图2-2中的
图标，将其拖入窗口中，分别命名为che1、che2、xi1、xi2、zuan、mo六种设备；同时点击图2-2中的
图标，将其拖入窗口中，分别命名为Che_buffer、Xi_buffer、Zuan_buffer、Mo_buffer、Shaft_buffer、Bearing_buffer六个缓冲。
并且将六种设备的图标进行编辑。
图2-2类型树
将缓冲和设备进行连线，形成图2-3所示的仿真结构模型。
图2-3仿真结构模型
5.3建立Order、Bearing_gy、Shaft_gy、Table_Shaft、Table_Bearing、Table_machine、Table_Result表
表Order结构
MU
Number
Name
Attribute
.MUs.Shaft
1
Shaft
.MUs.Bearing
2
Bearing
表Bearing_gy结构
String1
Time2
string
Gylx
Time
表Shaft_gy结构
String1
Time2
string
Gylx
Time
表table_Shaft结构
Integer1
Time2
Time3
Time4
string
Shaft_Count
Shaft_In_Time
Shaft_Out_Time
Shaft_Machine_Time
表table_Bearing结构
Integer1
Time2
Time3
Time4
string
Bearing_Count
Bearing_In_Time
Bearing_Out_Time
Bearing_Machine_Time
表table_Result结构
Integer1
Time2
Time3
Time4
string
Count
StartTime
EndTime
MachineTime
表table_machine结构
String0
Time1
Time2
string
WorkingTime
WaitingTime
5.4Variable
的建立
建立Shaft_Count,Shaft_In_Time,Shaft_Out_Time,Shaft_Machine_Time,Bearing_Count,Bearing_In_Time,Bearing_Out_Time,Bearing_Machine_Time,Shaft_Index,Bearing_Index2,Product_Count,StartTime,EndTime,MachineTime各变量。
并把Shaft_Count,Bearing_Count,Index,Index2,Product_Count设置为integer类型，其余变量设置为time类型。
5.5建立Method方法
5.5.1Reset方法
is
do
Table_Shaft.delete;
Table_Bearing.delete;
Table_machine.delete;
end;
5.5.2Source_In方法
is
do
if@.name="Shaft"then
Shaft_Count:
=Shaft_Count+1;
Shaft_In_Time:
=EventController.SimTime;
Table_Shaft[1,Shaft_Count]:
=Shaft_Count;
Table_Shaft[2,Shaft_Count]:
=Shaft_In_Time;
elseif@.name="Bearing"then
Bearing_Count:
=Bearing_Count+1;
Bearing_In_Time:
=EventController.SimTime;
Table_Bearing[1,Bearing_Count]:
=Bearing_Count;
Table_Bearing[2,Bearing_Count]:
=Bearing_In_Time;
end;
StartTime:
=EventController.SimTime;
Table_Result[1,Shaft_Count]:
=Shaft_Count;
Table_Result[2,Shaft_Count]:
=StartTime;
end;
5.5.3Mathod方法
is
do
@.Current_number:
=@.Current_number+1;
if@.Name="Shaft"
then@.Current_gylx:
=Shaft_gy["Gylx",@.Current_number];
@.Current_time:
=Shaft_gy["Time",@.Current_number];
else
@.Current_gylx:
=Bearing_gy["Gylx",@.Current_number];
@.Current_time:
=Bearing_gy["Time",@.Current_number];
end;
inspect@.Current_gylx
when"Che"then
@.move（Che_buffer）;
when"Zuan"then
@.move（Zuan_buffer）;
when"Mo"then
@.move（Mo_buffer）;
when"Xi"then
@.move（Xi_buffer）;
when"Finish"then
if@.Name="Shaft"then
@.move（Shaft_buffer）;
else
@.move（Bearing_buffer）;
end;
end;
end;
5.5.4Shaft_mathod方法
is
do
Shaft_Out_Time:
=EventController.SimTime;
Shaft_Index:
=Shaft_Index+1;
Table_Shaft[3,Shaft_Index]:
=Shaft_Out_Time;
Table_Shaft[4,Shaft_Index]:
=Table_Shaft[3,Shaft_Index]-Table_Shaft[2,Shaft_Index];
Shaft_Machine_Time:
=Shaft_Out_Time-Shaft_In_Time;
end;
5.5.5Bearing_mathod方法
is
do
Bearing_Index2:
=Bearing_Index2+1;
Bearing_Out_Time:
=EventController.SimTime;
Table_Bearing[3,Bearing_Index2]:
=Bearing_Out_Time;
Table_Bearing[4,Bearing_Index2]:
=Table_Bearing[3,Bearing_Index2]-Table_Bearing[2,Bearing_Index2];
Bearing_Machine_Time:
=Bearing_Out_Time-Bearing_In_Time;
end;
5.5.6mathod_out方法
is
do
Product_Count:
=Product_Count+1;
EndTime:
=EventController.simtime;
MachineTime:
=EndTime-Table_Result[2,Product_Count];
Table_Result[3,Product_Count]:
=EndTime;
Table_Result[4,Product_Count]:
=MachineTime;
end;
5.5.7Endsim方法
is
do
Table_machine["WorkingTime","che1"]:
=che1.statWorking
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