系统仿真课程设计报告 - 柔性制造系统(3)

北京科技大学08级物流工程课程设计 柔性制造系统仿真与优化 黄维 40840220

提取任务 判断行驶方向 开始行驶 触发传感器 到达单元出口缓冲的触发方法 开始行驶 到达设备（单元）出入口的触发方法 是否目的地 提取任务队列中最前任务 是 是 小车内工件移动至设备（单元）入口缓冲 否 到达单元出口缓冲的触发方法 判断行驶方向 开始行驶 继续行驶 判断行驶方向 小车内工件移动至物流出口 判断行驶方向 判断行驶方向 任务队列是否有任务 否 等待

图5 传感器导引车控制流程

6.2 队列任务

由于需要控制一辆或多辆AGV小车的运行效果，因此如何同时控制一辆或多辆AGV小车是仿真模型构建的一项关键技术。在此可采用任务队列的方法来控制AGV小车响应工件的运送请求，如图6所示。任务队列接受等待运送的工件发出的运送请求，运送请求可按假设的运送规则进行排列，系统中的空闲AGV小车按照任务队列中的排列顺序依次提取运送请求并完成运送，而在仿真过程中任务队列不断删除空闲AGV小车提取的运送请求并不断接受工件发出的新的运送请求。

工件运送过程，既工件向任务队列发送运送到下一工序的请求，任务队列按照相应的规

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则对请求排序，再由小车完成运送请求的过程。针对不同的排序规则，可以参考工件发出运送请求时的系统时间，将该系统时间和工件发出的运送请求相对应，在新任务插入任务队列时需要遍历任务队列，如已有任务对应的时间和请求时间相同则修改请求时间，这样在任务队列中每条任务都有唯一时间既唯一优先级与其对应。

图6 队列任务的控制结构

6.3 冲突化解

一般来讲，在柔性生产系统的仿真中，在仿真的运行过程中会出现各种冲突，具体包括：

1) 多个工件对一台设备的争夺冲突； 2) 多台设备对一个工件的争夺冲突； 3) 多个工件对一台小车的争夺冲突； 4) 多辆小车对一个工件的争夺冲突。

由于仿真过程中是靠AGV小车搬运工件，而AGV小车又是靠任务队列来选择工件，所以AGV小车代替设备完成了对工件的选择，而工件对设备的争夺冲突则依靠任务队列的排序规则来完成，因此在本例中，冲突1和冲突2可认为是冲突3和冲突4的另一种表现形式。所以，只要化解冲突3和冲突4，既可有效避免以上冲突的发生。

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任务队列的排序原则定义了工件运送的先后次序，因此，只要设计好了对任务的排序原则，就可较好地避免冲突3。再看看AGV小车的运送逻辑，AGV小车在完成上一运送任务后出现空闲，在出现空闲后可检索任务队列，如任务队列中有任务，则提取排在最前的任务，否则小车等待。由于多辆AGV小车在不同的时间点上会发生空闲，因此AGV小车对任务队列中任务的提取方式为先到先得，而每一任务都对应一个工件，因此冲突4也可有效避免。

6.4 注意问题

在构建二维模型时需要注意的是由于工件的工艺路线各不相同，因此不能确定设备之间的关系，不可采用Connector对象来连接设备，工件在设备和导引车间的传送完全依靠move控制语句来实现。另外需要依据生产线的物流通道长度来确定仿真模型中Track对象的Length属性，并依据设备位置确定传感器Sensor在Track中的位置。

采用Table对象来表达三类工件投放的时间和数量，并将该对象与生产线入口（Source）对象相连。

此外，三维模型构建过程可采用二维建模来保证仿真模型的逻辑关系，然后通过二维——三维转换来实现三维建模，如需建立如图2所示的可视化程度较好的三维模型，则需要建立相应的设备和工人三维对象模型，并将这些模型替换掉EM-PLANT自带的原始模型。在本课程设计中，只要求使用EM-PLANT自带的原始三维模型即可。

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7、柔性制造系统建模

7.1 建模元素

在该柔性制造系统的仿真建模中，用到的仿真元素主要如下表： 仿真元素 SingleProc Buffer Transporter Track Entity Source Drain EventController Chart Method TableFile TimeSequence 对应实体 加工中心 设备缓冲 AGV小车 AGV轨道 工件 系统入口 系统出口 仿真时钟 图表 方法 表格 时间序列 图例 7.2 系统模型搭建

根据柔性制造系统的具体要求，结合柔性制造系统的布局示意图搭建基于eM-plant的模型，建成后的模型图7.1所示：

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图7.1 柔性制造系统布局图

7.3 Entity的属性设置

在这个柔性制造系统中生产三种产品，分别是Part1、Part2、Part3，三种产品的加工路线不一样，因此有必要对三种产品的加工路线进行设置。为了区分三种不同的产品，复制出了三种Entity分别命名为Part1、Part2、Part3，同时，更改三个Entity的Icon颜色为黄色、绿色、红色以便更加直观的区分三种产品。

三种产品的Entity都是由Source产生的，因此使用了表格来控制Entity的产生，如图7.2所示。

图7.2 控制Entity产生的表

从Tabsource中可以看出，Part1产生的数量为60，Part2产生的数量为40，Part3产生的数量为80，这是订单中的数量要求，利用该表格控制Entity的顺序产生，以完成订单的生产。

对于控制Entity的方式还有其他，在这次的仿真中还用到了其他两种，一种是按顺序循环的方式（如图7.3所示）产生Entity，这种方式按照表中的数量part1 3件、part2 2件、part3 4件和顺序为part1—part2—part3循环产生，同时要设置Amount的属性为180，这样当产生180个Entity后source就不再产生Entity了。

另一种是分批投入的形式（如图7.4所示），才用这种表格控制Entity产生时，source在8:00时投入part1 20件、part2 10件、part3 30件；在9:00时投入part1 20件、part2 20件、part3 20件；在11:30时投入part1 20件、part2 10件、part3 30件。

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