一种基于EMPLANT软件的动态作业车间调度仿真建模方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103886147 A (43)申请公布日 2014.06.25 CN 103886147 A (21)申请号 201410092024.4 (22)申请日 2014.03.13 G06F 17/50(2006.01) (71)申请人 西安工业大学 地址 710000 陕西省西安市碑林区金花北路 4 号 (72)发明人 曹岩 杜江 曹森 杨丽娜 (54) 发明名称 一种基于 eM-Plant 软件的动态作业车间调 度仿真建模方法 (57) 摘要 本发明公开了一种基于 eM-Plant 软件的动 态作业车间调度仿真建模方法， 该方法步骤流程 包括设立目标、 收集数据、 。

2、建立模型、 仿真实验运 行、 实验数据分析、 找出影响因素、 分析影响因素。 本发明提供的基于 eM-Plant 软件的动态作业车 间调度仿真建模方法， 运用 eM-Plant 软件对产品 订单批量变化过程进行仿真， 优化和重组了进行 的订单系统， 实现了对各种战略进行准确地评价 ； 利用 eM-Plant 中典型生产设备对象库， 自定义设 备参数， 实现了用专用的应用目标库为典型的方 案进行迅速而高效的建模 ； 时间上缩短了传统设 计的设计周期， 降低了设计工作的复杂程度， 而且 大大提高了成功地设计车间生产系统的可能性， 降低了设计的成本和风险。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页。

3、 说明书 8 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书8页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103886147 A CN 103886147 A 1/2 页 2 1. 一种基于 eM-Plant 软件的动态作业车间调度仿真建模方法， 其特征在于， 该方法步 骤流程包括设立目标、 收集数据、 建立模型、 仿真实验运行、 实验数据分析、 找出影响因素、 分析影响因素 ； 所述的设立目标是指设立生产车间调度系统的仿真模型的目标， 目标的内容包括机床 类、 缓冲区类、 工件类、 路径类、 信息流类 ； 所述的收集数据是指收集设立的目标的动。

4、态作业的各种数据， 包括产品在车间的加工 顺序和产品在各机床上的加工时间 ； 所述的建立模型是指根据产品种类及加工顺序利用 em-Plant 仿真软件建立的仿真模 型 ； 所述的仿真实验运行是指根据模型的建立与设计， 完成生产车间生产设备、 输送设备、 缓存区、 分流区的建模， 定义各生产要素的属性， 并保证产品能够按加工顺序在车间进行流 畅地生产 ； 所述的实验数据分析是指主要分析不同品种产品和不同批量对车间设备利用率、 车间 生产效率、 产品在车间的平均逗留时间、 缓存区的在制品数量和产品在各个制造单元的平 均等待时间的影响 ； 所述的找出影响因素是指选择同一种产品不同的生产批量运行仿真模。

5、型， 记录车间设 备利用率、 零件在车间的平均逗留时间、 车间加工的总时间、 零件在各个制造单元的平均等 待时间 ； 所述的分析影响因素是指分析影响生产效率的各种因素， 包括产品批量、 车间设备的 利用率、 产品在车间的平均逗留时间及时零件的平均生产时间。 2.如权利要求1所述的基于eM-Plant软件的动态作业车间调度仿真建模方法， 其特征 在于， 所述的基于 eM-Plant 软件的动态作业车间调度仿真建模方法主要采用事件调度的 方法， 采用不同的调度策略对生产线进行仿真实验， 通过对实验数据进行分析， 找出影响车 间调度的主要因素并找出控制的策略， 然后分析其主要因素对车间调度的影响。 。

6、3. 如权利要求 1 所述的基于 eM-Plant 软件的动态作业车间调度仿真建模方法， 其特征在于， 所述的设立目标中的机床类是指车间调度系统内的机床设备， 加工单元用 MaterialFlow 中的 SingleProc 来建立模型， SingleProc 从与它连接的上一个物流对象 获得移动对象 MU， 在 SingleProc 中设置加工单元的加工时间、 准备时间、 故障恢复时间、 移 动对象 MU 的离去策略， 还可以设置工件进出加工单元的动作， 工作站是生产线上最基本的 实体单元， 工作站对象功能由成员函数完成。 4.如权利要求1所述的基于eM-Plant软件的动态作业车间调度仿真。

7、建模方法， 其特征 在于， 所述的设立目标中的缓冲区类是指采用 Material Flow 中的 Buffer 来建模， Buffer 是真实物流系统中的缓存站的抽象， 它可看作是由一系列的工作站组成， 这些工作站成一 列排列， 移动对象必须一个工作站挨着一个工作站的前进， 直到从最后一个工作站流出 Buffer， Buffer对象的存储策略采取的是先进先出的原则， Buffer对象属性中主要规定缓 冲区的容量和缓冲类型。 5. 如权利要求 1 所述的基于 eM-Plant 软件的动态作业车间调度仿真建模方法， 其特 征在于， 所述的设立目标中的工件类是指车间生产调度系统的所有工件都是由 Ma。

8、terial Flow 中的 Source 来建模的， Source 对象是容量为 1， 一次产生 1 个移动对象， 没有处理时 权 利 要 求 书 CN 103886147 A 2 2/2 页 3 间参数的一个物流对象， 既连续产生同一种类的移动对象， 也产生不同种类的移动对象， Source 对象是一个主动的物流对象， 如果后续节点能够接受移动对象， Source 对象会主动 地把移动对象移向后续节点， Source 对象创建移动对象的方式有 4 种， 包括按照指定的时 间间隔生成移动对象、 按照指定的数目生成移动对象、 根据生成表生成移动对象以及采用 触发器生成移动对象， 定义属性。 6。

9、.如权利要求1所述的基于eM-Plant软件的动态作业车间调度仿真建模方法， 其特征 在于， 所述的设立目标中的路径类是指在 eM-Plant 中， 待加工的工件属于移动对象， 并将 移动对象按照 Connector 指定的方向移动到另外的物流对象中去， 在仿真运行过程中， 如 果一个物流对象的后续节点多于一个， 移动对象就会产生分流， 分流既通过物流对象和后 续节点直接连接来完成， 也采用 FlowControl 对象来完成。 7.如权利要求1所述的基于eM-Plant软件的动态作业车间调度仿真建模方法， 其特征 在于， 所述的设立目标中的信息流类是指车间生产调度的加工任务设计在一个名为加工。

10、任 务表的 TableFile 中， TableFile 对象可以用来收集、 保存车间调度仿真的数据和结果， 记 录工件的投放时间、 所用的移动对象单元、 工件数量和工件名称， 并记录着工件加工信息， 包括工件的加工工艺路线、 工件在各个加工单元的准备和加工时间。 8.如权利要求1所述的基于eM-Plant软件的动态作业车间调度仿真建模方法， 其特征 在于， 所述的基于 eM-Plant 软件的动态作业车间调度仿真建模方法采用交互式面向对象 的方式将对象的图形与逻辑关系集成在一起 ； 产生加工品的单元用于对加工品送料口的建 模物体单元， 用于对加工品的建模 ； 分流口单元用于对分合流口的建模 。

11、； 单处理单元用于 对加工单元的建模 ； 双处理单元用于对双加工单元的建模 ； 排序单元用于对排列工序的建 模 ； 轨道单元用于对道路的建模 ； 小车单元用于对运输车辆的建模 ； 线单元用于对输送带 的建模 ； 缓冲区单元用于对缓冲站的建模 ； 调控单元用于对调节分配资源的人的建模 ； 出 站单元用于出站口的建模 ； 仿真钟控制仿真的运行 ； 表文件单元可将统计的数据放入表单元中 ； 触发器单元控制程序调用与否及调用条 件 ； 文件接口单元可将仿真统计出的数据与其他应用程序进行通信 ； 文件连接单元可使其 他应用程序生成的文件为 eM-Plant 使用 ； 程序单元控制仿真的运行条件。 9.如。

12、权利要求1所述的基于eM-Plant软件的动态作业车间调度仿真建模方法， 其特征 在于， 所述的仿真实验运行的具体步骤如下 ： 步骤一、 仿真数据收集， 收集不同产品在车间的加工顺序和产品在各机床上的加工时 间 ； 步骤二、 确立采用事件调度的研究方法 ； 步骤三、 确立分析目标 ； 步骤四、 模型运行和数据分析。 权 利 要 求 书 CN 103886147 A 3 1/8 页 4 一种基于 eM-Plant 软件的动态作业车间调度仿真建模方 法 技术领域 0001 本发明属于车间调度仿真建模的技术领域， 尤其涉及一种基于 eM-Plant 软件的 动态作业车间调度仿真建模方法。 背景技术 。

13、0002 随着经济的高速发展和人民生活水平的显著提高， 消费者的消费观念和价值观念 也发生了根本性的变化， 需求也呈现个性化、 多样化和快速变化的特点。 面对不同客户的多 品种小批量产品需求， 要求制造车间能够应对这种动态的多样性要求。 所谓调度， 就是为了 实现某一目的而对共同使用的资源实行时间分配。车间调度问题则是调度问题的一个子 集， 实际上是一个资源分配问题， 这里的资源分配主要指设备资源， 问题的求解目标主要是 找到一个将一组资源安排到设备上去， 以使作业可以被最优完成的方案。在可以预见的未 来， 制造业必将成为国民经济的支柱产业， 也越来越受到人们的关注。 制造业的核心就是生 产，。

14、 一个好的有效的调度不仅可以使车间的生产更流畅， 而且还可以大大提高生产效率， 降 低产品的生产时间， 从而降低生产成本。eM-Plant 仿真软件不仅可以方便应用于生产物流 系统的仿真设计中， 而且 eM-Plant 仿真软件所提供仿真环境能够快速便捷地实现模型的 建立及设置， 因此也就能快速地实现反复运行实验。eM-Plant 仿真软件与其他的仿真软件 相比还有一个很大的优点就是它对仿真中零件的工序和机器数目没有限制。 现有的仿真软 件对生产车间进行建模仿真， 设计周期比较长， 设计工作的复杂程度也较高， 设计车间生产 系统的可能性也很低， 并且大大增加了设计的成本和风险。 目前， 传统的。

15、车间调度仿真建模 方法存在设计周期长、 复杂程度高、 成功率低、 成本和风险高的问题。 发明内容 0003 本发明实施例的目的在于提供一种基于 eM-Plant 软件的动态作业车间调度仿真 建模方法， 旨在解决传统的车间调度仿真建模方法存在设计周期长、 复杂程度高、 成功率 低、 成本和风险高的问题。 0004 本发明实施例是这样实现的， 一种基于 eM-Plant 软件的动态作业车间调度仿真 建模方法， 该方法步骤流程包括设立目标、 收集数据、 建立模型、 仿真实验运行、 实验数据分 析、 找出影响因素、 分析影响因素 ； 所述的设立目标是指设立生产车间调度系统的仿真模型的目标， 目标的内容。

16、一般包括 机床类、 缓冲区类、 工件类、 路径类、 信息流类 ； 所述的收集数据是指收集设立的目标的动态作业的各种数据， 包括产品在车间的加工 顺序和产品在各机床上的加工时间等 ； 所述的建立模型是指根据产品种类及其加工顺序利用 em-Plant 仿真软件建立的仿真 模型 ； 所述的仿真实验运行是指根据模型的建立与设计， 完成生产车间生产设备、 输送设备、 说 明 书 CN 103886147 A 4 2/8 页 5 缓存区、 分流区的建模， 定义各生产要素的属性， 并保证产品能够按加工顺序在车间进行流 畅地生产。 0005 所述的实验数据分析是指主要分析不同品种产品和不同批量对车间设备利用率。

17、、 车间生产效率、 产品在车间的平均逗留时间、 缓存区的在制品数量和产品在各个制造单元 的平均等待时间的影响。 0006 所述的找出影响因素是指选择同一种产品不同的生产批量运行仿真模型， 记录车 间设备利用率、 零件在车间的平均逗留时间、 车间加工的总时间、 零件在各个制造单元的平 均等待时间。 0007 所述的分析影响因素是指分析影响生产效率的各种因素， 包括产品批量、 车间设 备的利用率、 产品在车间的平均逗留时间及时零件的平均生产时间。 0008 进一步， 所述的基于 eM-Plant 软件的动态作业车间调度仿真建模方法主要采用 事件调度的方法， 采用不同的调度策略对生产线进行仿真实验，。

18、 通过对实验数据进行分析， 找出影响车间调度的主要因素并找出控制的策略， 然后分析其主要因素对车间调度的影 响。 0009 进一步， 所述的设立目标中的机床类是指车间调度系统内的机床设备， 一般的加 工单元可以用 MaterialFlow 中的 SingleProc 来建立模型， SingleProc 从与它连接的上 一个物流对象获得移动对象 MU (Moving Units)， 在 SingleProc 中可以设置该加工单元的 加工时间 (Processing time)、 准备时间 (Set-up time)、 故障恢复时间 (Recovery time)、 移动对象 MU 的离去策略 （。

19、Exit Strategy） 等， 还可以设置工件进出加工单元的动作， 工作 站是生产线上最基本的实体单元， 其对象功能有其成员函数完成。 0010 进一步， 所述的设立目标中的缓冲区类是指采用 Material Flow 中的 Buffer 来 建模， Buffer 是真实物流系统中的缓存站的抽象， 它可看作是由一系列的工作站组成， 这些 工作站成一列排列， MU 必须一个工作站挨着一个工作站的前进， 直到从最后一个工作站流 出 Buffer， Buffer 对象的存储策略采取的是先进先出的原则， Buffer 对象属性中主要规 定缓冲区的容量 (Capacity) 和缓冲类型 (Buffe。

20、r type)。 0011 进一步， 所述的设立目标中的工件类是指车间生产调度系统的所有工件都是由 Material Flow 中的 Source 来建模的， Source 对象是容量为 1（一次产生 1 个 MU） ， 没有处 理时间 （ProcessingTime） 参数的一个物流对象， 既可以连续产生同一种类的 MU， 也可以产 生不同种类的 MU， Source 对象是一个主动的物流对象， 如果后续节点能够接受 MU， Source 对象会主动地把MU移向后续节点， Source对象创建MU的方式有4种， 包括按照指定的时间 间隔 （Interval Adjustable） 生成 MU。

21、、 按照指定的数目 （NumberAdjustable） 生成 MU、 根据 生成表 （Delivery Table） 生成 MU 以及采用触发器 （Trigger） 生成 MU， 可以定义其属性。 0012 进一步， 所述的设立目标中的路径类是指在 eM-Plant 中， 待加工的工件属于移动 对象 (Moving Units， MU)， 并将这些 MU 按照 Connector 指定的方向移动到另外的物流对象 中去， 在仿真运行过程中， 如果一个物流对象的后续节点多于一个， MU 就会产生分流， 分流 既可以通过物流对象和后续节点直接连接来完成， 也可以采用 FlowControl 对象来。

22、完成。 0013 进一步， 所述的设立目标中的信息流类是指车间生产调度的加工任务设计在一个 名为 “加工任务表” 的 TableFile 中， TableFile 对象可以用来收集、 保存车间调度仿真的数 据和结果， 记录工件的投放时间、 所用的 MU 单元、 工件数量和工件名称， 并记录着工件加工 说 明 书 CN 103886147 A 5 3/8 页 6 信息， 主要包括工件的加工工艺路线、 工件在各个加工单元的准备和加工时间。 0014 进一步， 所述的基于 eM-Plant 软件的动态作业车间调度仿真建模方法采用交互 式面向对象的方式将对象的图形与逻辑关系集成在一起 ； 产生加工品的。

23、单元用于对加工品 送料口的建模物体单元， 用于对加工品的建模 ； 分流口单元用于对分合流口的建模 ； 单处 理单元用于对加工单元的建模 ； 双处理单元用于对双加工单元的建模 ； 排序单元用于对排 列工序的建模 ； 轨道单元用于对道路的建模 ； 小车单元用于对运输车辆的建模 ； 线单元用 于对输送带的建模 ； 缓冲区单元用于对缓冲站的建模 ； 调控单元用于对调节分配资源的人 的建模 ； 出站单元用于出站口的建模 ； 仿真钟控制仿真的运行 ； 表文件单元可将统计的数据放入表单元中 ； 触发器单元控制程序调用与否及调用条 件 ； 文件接口单元可将仿真统计出的数据与其他应用程序进行通信 ； 文件连接单。

24、元可使其 他应用程序生成的文件为 eM-Plant 使用 ； 程序单元控制仿真的运行条件。 0015 进一步， 所述的仿真实验运行的具体步骤如下 ： 步骤一、 仿真数据收集， 收集不同产品在车间的加工顺序和产品在各机床上的加工时 间 ； 步骤二、 确立采用事件调度的研究方法 ； 步骤三、 确立分析目标 ； 步骤四、 模型运行和数据分析。 效果汇总 0016 本发明提供的基于 eM-Plant 软件的动态作业车间调度仿真建模方法， 运用 eM-Plant 软件对产品订单批量变化过程进行仿真， 优化和重组了进行的订单系统， 实现了 对各种战略进行准确地评价 ； 利用 eM-Plant 中典型生产设。

25、备对象库， 自定义设备参数， 实 现了用专用的应用目标库为典型的方案进行迅速而高效的建模， 得出的分析结果对现实有 直接的指导意义。基于 eM-Plant 软件的动态作业车间调度仿真建模方法利用仿真软件对 生产车间进行建模仿真， 不仅从时间上缩短了传统设计的设计周期， 降低了设计工作的复 杂程度， 而且大大提高了成功地设计车间生产系统的可能性， 降低了设计的成本和风险。 附图说明 0017 图 1 是本发明实施例提供的基于 eM-Plant 软件的动态作业车间调度仿真建模方 法的步骤流程图。 具体实施方式 0018 为了使本发明的目的、 技术方案及优点更加清楚明白， 以下结合实施例， 对本发明。

26、 进行进一步详细说明。 应当理解， 此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明， 并不用于 限定本发明。 0019 下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。 0020 如图 1 所示， 一种基于 eM-Plant 软件的动态作业车间调度仿真建模方法， 该方法 步骤流程包括设立目标S101、 收集数据S102、 建立模型S103、 仿真实验运行S104、 实验数据 分析 S105、 找出影响因素 S106、 分析影响因素 S107 ； 所述的设立目标 S101 是指设立生产车间调度系统的仿真模型的目标， 目标的内容一 说 明 书 CN 103886147 A 6 4/8 页 7 般。

27、包括机床类、 缓冲区类、 工件类、 路径类、 信息流类 ； 所述的收集数据 S102 是指收集设立的目标的动态作业的各种数据， 包括产品在车间 的加工顺序和产品在各机床上的加工时间等 ； 所述的建立模型S103是指根据产品种类及其加工顺序利用em-Plant仿真软件建立的 仿真模型 ； 所述的仿真实验运行 S104 是指根据模型的建立与设计， 完成生产车间生产设备、 输送 设备、 缓存区、 分流区的建模， 定义各生产要素的属性， 并保证产品能够按加工顺序在车间 进行流畅地生产。 0021 所述的实验数据分析 S105 是指主要分析不同品种产品和不同批量对车间设备利 用率、 车间生产效率、 产品。

28、在车间的平均逗留时间、 缓存区的在制品数量和产品在各个制造 单元的平均等待时间的影响。 0022 所述的找出影响因素 S106 是指选择同一种产品不同的生产批量运行仿真模型， 记录车间设备利用率、 零件在车间的平均逗留时间、 车间加工的总时间、 零件在各个制造单 元的平均等待时间等。 0023 所述的分析影响因素 S107 是指分析影响生产效率的各种因素， 包括产品批量、 车 间设备的利用率、 产品在车间的平均逗留时间及时零件的平均生产时间等。 0024 进一步， 所述的基于 eM-Plant 软件的动态作业车间调度仿真建模方法主要采用 事件调度的方法， 采用不同的调度策略对生产线进行仿真实验。

29、， 通过对实验数据进行分析， 找出影响车间调度的主要因素并找出控制的策略， 然后分析其主要因素对车间调度的影 响。 0025 进一步， 所述的设立目标 S101 中的机床类是指车间调度系统内的机床设备， 一般 的加工单元可以用 MaterialFlow 中的 SingleProc 来建立模型， SingleProc 从与它连接 的上一个物流对象获得移动对象 MU (Moving Units)， 在 SingleProc 中可以设置该加工 单元的加工时间 (Processing time)、 准备时间 (Set-up time)、 故障恢复时间 (Recovery time)、 移动对象 MU 。

30、的离去策略 （Exit Strategy）等， 还可以设置工件进出加工单元的 动作， 可以很方便地对加工设备进行仿真， 工作站是生产线上最基本的实体单元， 其对象 功能有其成员函数完成， 如故障率 (Failures)、 出站策略 (ExitStrategy)、 上下料控制 (Controls) 等。 0026 进一步， 所述的设立目标S101中的缓冲区类是指采用Material Flow中的Buffer 来建模， Buffer 是真实物流系统中的缓存站的抽象， 它可看作是由一系列的工作站组成， 这 些工作站成一列排列， MU 必须一个工作站挨着一个工作站的前进， 直到从最后一个工作站 流出B。

31、uffer， 因此Buffer对象的存储策略采取的是先进先出的原则， Buffer对象属性中主 要规定缓冲区的容量 (Capacity) 和缓冲类型 (Buffer type)。 0027 进一步， 所述的设立目标 S101 中的工件类是指车间生产调度系统的所有工件都 是由 Material Flow 中的 Source 来建模的， Source 对象是容量为 1（一次产生 1 个 MU） ， 没有处理时间 （ProcessingTime） 参数的一个物流对象， 既可以连续产生同一种类的 MU， 也 可以产生不同种类的 MU， Source 对象是一个主动的物流对象， 如果后续节点能够接受 M。

32、U， Source 对象会主动地把 MU 移向后续节点， Source 对象创建 MU 的方式有 4 种， 包括按照指 定的时间间隔 （Interval Adjustable） 生成 MU、 按照指定的数目 （NumberAdjustable） 生成 说 明 书 CN 103886147 A 7 5/8 页 8 MU、 根据生成表 （Delivery Table） 生成 MU 以及采用触发器 （Trigger） 生成 MU， 可以定义其 属性。 0028 进一步， 所述的设立目标S101中的路径类是指在eM-Plant中， 待加工的工件属于 移动对象 (Moving Units， MU)， 并。

33、将这些 MU 按照 Connector 指定的方向移动到另外的物流 对象中去， 在仿真运行过程中， 如果一个物流对象的后续节点多于一个， MU 就会产生分流， 分流既可以通过物流对象和后续节点直接连接来完成， 也可以采用 FlowControl 对象来完 成。 0029 进一步， 所述的设立目标 S101 中的信息流类是指车间生产调度的加工任务设计 在一个名为 “加工任务表” 的 TableFile 中， TableFile 对象可以用来收集、 保存车间调度仿 真的数据和结果， 记录工件的投放时间、 所用的 MU 单元、 工件数量和工件名称， 并记录着工 件加工信息， 主要包括工件的加工工艺路。

34、线、 工件在各个加工单元的准备和加工时间等需 要优化的数据等。 0030 进一步， 所述的实验数据分析 S105 中对车间生产调度的仿真模型进行数据分析 的主要目的是找出产品批量变化时， 哪些因素会影响车间的生产效率， 是如何影响生产效 率的， 当产品的批量发生变化时， 车间生产情况的一些变化， 从而明白产品批量变化是如何 影响生产效率的， 车间生产效率的高低主要由设备利用率、 在制品库存、 产品在车间的逗留 时间等因素决定的。 0031 进一步， 所述的基于 eM-Plant 软件的动态作业车间调度仿真建模方法采用交互 式面向对象的方式将对象的图形与逻辑关系集成在一起 ； 产生加工品的单元用。

35、于对加工品 送料口的建模物体单元， 用于对加工品的建模 ； 分流口单元用于对分合流口的建模 ； 单处 理单元用于对加工单元的建模 ； 双处理单元用于对双加工单元的建模 ； 排序单元用于对排 列工序的建模 ； 轨道单元用于对道路的建模 ； 小车单元用于对运输车辆的建模 ； 线单元用 于对输送带的建模 ； 缓冲区单元用于对缓冲站的建模 ； 调控单元用于对调节分配资源的人 的建模 ； 出站单元用于出站口的建模 ； 仿真钟控制仿真的运行 ； 表文件单元可将统计的数据放入表单元中 ； 触发器单元控制程序调用与否及调用条 件 ； 文件接口单元可将仿真统计出的数据与其他应用程序进行通信 ； 文件连接单元可使。

36、其 他应用程序生成的文件为 eM-Plant 使用 ； 程序单元控制仿真的运行条件。 0032 进一步， 所述的仿真实验运行 S104 的具体步骤如下 ： 步骤一、 仿真数据收集， 收集不同产品在车间的加工顺序和产品在各机床上的加工时 间 ； 步骤二、 确立采用事件调度的研究方法 ； 步骤三、 确立分析目标 ； 步骤四、 模型运行和数据分析。 工作原理 0033 如图 1 所示， 一种基于 eM-Plant 软件的动态作业车间调度仿真建模方法， 该方法 步骤流程包括设立目标S101、 收集数据S102、 建立模型S103、 仿真实验运行S104、 实验数据 分析 S105、 找出影响因素 S1。

37、06、 分析影响因素 S107 ； 所述的设立目标 S101 是指设立生产车 间调度系统的仿真模型的目标， 目标的内容一般包括机床类、 缓冲区类、 工件类、 路径类、 信 息流类 ； 所述的收集数据 S102 是指收集设立的目标的动态作业的各种数据， 包括产品在车 说 明 书 CN 103886147 A 8 6/8 页 9 间的加工顺序和产品在各机床上的加工时间等 ； 所述的建立模型 S103 是指根据产品种类 及其加工顺序利用 em-Plant 仿真软件建立的仿真模型 ； 所述的仿真实验运行 S104 是指根 据模型的建立与设计， 完成生产车间生产设备、 输送设备、 缓存区、 分流区的建模。

38、， 定义各生 产要素的属性， 并保证产品能够按加工顺序在车间进行流畅地生产。所述的实验数据分析 S105 是指主要分析不同品种产品和不同批量对车间设备利用率、 车间生产效率、 产品在车 间的平均逗留时间、 缓存区的在制品数量和产品在各个制造单元的平均等待时间的影响。 所述的找出影响因素 S106 是指选择同一种产品不同的生产批量运行仿真模型， 记录车间 设备利用率、 零件在车间的平均逗留时间、 车间加工的总时间、 零件在各个制造单元的平均 等待时间等。所述的分析影响因素 S107 是指分析影响生产效率的各种因素， 包括产品批 量、 车间设备的利用率、 产品在车间的平均逗留时间及时零件的平均生产。

39、时间等。 0034 实现车间作业调度仿真的第一步是建立生产车间调度系统的仿真模型， 作业车间 系统内一般包括以下几类设备资源。本发明将在 em-Plant 仿真中对其进行逐个建模。 0035 （1） 机床类 车间调度系统内的机床设备我们可以视为工作站。 一般的加工单元可 以用 MaterialFlow 中的 SingleProc 来建立模型， SingleProc 从与它连接的上一个物流 对象获得移动对象 MU (Moving Units)， 在 SingleProc 中可以设置该加工单元的加工时间 (Processing time)、 准备时间 (Set-up time)、 故障恢复时间 (。

40、Recovery time)、 移动对象 MU的离去策略 （Exit Strategy） 等， 还可以设置工件进出该加工单元的动作， 可以很方便地 对加工设备进行仿真。工作站是生产线上最基本的实体单元， 其对象功能有其成员函数完 成， 如故障率 (Failures)、 出站策略 (ExitStrategy)、 上下料控制 (Controls) 等等。 0036 （2） 缓冲区类 采用Material Flow中的Buffer来建模， Buffer是真实物流系统中 的缓存站的抽象， 它可看作是由一系列的工作站组成， 这些工作站成一列排列， MU 必须一个 工作站挨着一个工作站的前进， 直到从最后。

41、一个工作站流出 Buffer， 因此 Buffer 对象的存 储策略采取的是先进先出的原则。Buffer 对象属性中主要规定缓冲区的容量 (Capacity) 和缓冲类型 (Buffer type)。 0037 （3） 工件类 车间生产调度系统的所有工件都是由 Material Flow 中的 Source 来 建模的。 Source对象是容量为1 （一次产生1个MU） ， 没有处理时间 （Processing Time） 参数 的一个物流对象。它既可以连续产生同一种类的 MU， 也可以产生不同种类的 MU。Source 对 象是一个主动的物流对象， 如果后续节点能够接受MU， Source对。

42、象会主动地把MU移向后续 节点。 Source对象创建MU的方式有4种， 包括按照指定的时间间隔 （Interval Adjustable） 生成 MU、 按照指定的数目 （NumberAdjustable） 生成 MU、 根据生成表 （Delivery Table） 生 成 MU 以及采用触发器 （Trigger） 生成 MU， 可以定义其属性。当工件已经加工完毕以后， 则 流向 Drain， Drain 对象也是加工单台 MU 的工作站， 与 SingleProc 对象不同的是， Drain 对 象在加工完 MU 后就消灭 MU， 这个特性与 Source 对象恰恰相反。eM-Plant 。

43、可以模拟不同层 面的物流系统， 也得益于Source对象和Drain对象， 前者用来产生流动的工件， 后者则用来 销毁这些产生的工件。 0038 （4） 路径类 在 eM-Plant 中， 待加工的工件属于移动对象 (Moving Units， MU)， 并 将这些 MU 按照 Connector 指定的方向移动到另外的物流对象中去。用户可在此对话框设 置其颜色、 宽度等属性， 或定义新的属性。 0039 在仿真运行过程中， 如果一个物流对象的后续节点多于一个， MU 就会产生分流。 说 明 书 CN 103886147 A 9 7/8 页 10 分流既可以通过物流对象和后续节点直接连接来完成。

44、， 也可以采用 FlowControl 对象来完 成。分流对象 FlowControl 充当零件加工工艺调度员的角色， 它根据工件的加工工艺， 负责 将工件送到相应的后续的其他物流对象上。FlowControl 对象设置了多种物流分派策略。 0040 （5）信息流类 车间生产调度的加工任务设计在一个名为 “加工任务表”的 TableFile 中， 该 TableFile 对象可以用来收集、 保存车间调度仿真的数据和结果， 记录了 工件的投放时间、 所用的 MU 单元、 工件数量和工件名称， 此外， 它记录着工件加工信息， 主 要包括工件的加工工艺路线、 工件在各个加工单元的准备和加工时间等需要。

45、优化的数据 等。 0041 仿真实验运行的具体步骤如下 ： （1） 仿真数据收集 某生产车间拥有 4 台加工机床， 分别是 sp1、 sp2、 sp3、 sp4， 该生产车间可以加工三种 产品 part1、 part2、 part3。收集三种产品的在车间的加工顺序和产品在各机床上的加工时 间。 0042 （2） 研究方法的确立 生产车间调度的仿真设计属于典型的离散事件系统仿真研究。 离散事件仿真给我们提 供了三种仿真方法 ： 事件调度法、 活动扫描法、 进程交互法。在本发明中主要采用事件调度 的方法， 采用不同的调度策略对生产线进行仿真实验， 通过对实验数据进行分析， 找出影响 车间调度的主要。

46、因素并找出控制的策略， 然后分析其对车间调度的影响。 0043 （3） 确立分析目标 本文主要研究当产品的批量发生变化时， 车间生产情况的一些变化， 从而明白产品批 量变化是如何影响生产效率的。 车间生产效率的高低主要由设备利用率、 在制品库存、 产品 在车间的逗留时间等因素决定的。当产品批量发生变化时， 这些因素会怎样变化。 0044 对车间生产调度的仿真模型进行数据分析的主要目的是找出产品批量变化时， 哪 些因素会影响车间的生产效率， 它们是如何影响生产效率的。 0045 （4） 模型运行和数据分析 1） 同一品种不同批量下的生产情况 选择同一种产品不同的生产批量运行仿真模型， 记录车间设。

47、备利用率、 零件在车间的 平均逗留时间、 车间加工的总时间、 零件在各个制造单元的平均等待时间等。 0046 2） 不同品种同一批量下的生产情况 按照每种产品的批量为 20， 向车间分别投入 part1 ； part1 和 part2 ； part1、 part2 和 part3 三种情况下， 车间各项数据的变化情况。 0047 3） 不同产品按不同比例进入车间对车间生产情况的影响 三种产品分别按照1:1:1、 1:2:4和2:1:3的比例进入车间， 对车间的设备利用率、 车间 的总加工时间、 零件在车间的平均逗留时间和零件在各制造单元的平均等待时间的影响是 怎样的。 0048 4） 产品按不。

48、同的顺序投入车间 不同种类的三种产品按不同的顺序进入生产车间， 那么车间的设备利用率， 产品在车 间的平均逗留时间， 产品在各个制造单元的平均等待时间以及各个缓冲区的在制品数量会 发生怎样的变化， 车间的工艺流程会发生怎样的变化。 说 明 书 CN 103886147 A 10 8/8 页 11 0049 本发明提供的基于 eM-Plant 软件的动态作业车间调度仿真建模方法， 运用 eM-Plant 软件对产品订单批量变化过程进行仿真， 优化和重组了进行的订单系统， 实现了 对各种战略进行准确地评价 ； 利用 eM-Plant 中典型生产设备对象库， 自定义设备参数， 实 现了用专用的应用目。

49、标库为典型的方案进行迅速而高效的建模， 得出的分析结果对现实有 直接的指导意义。基于 eM-Plant 软件的动态作业车间调度仿真建模方法利用仿真软件对 生产车间进行建模仿真， 不仅从时间上缩短了传统设计的设计周期， 降低了设计工作的复 杂程度， 而且大大提高了成功地设计车间生产系统的可能性， 降低了设计的成本和风险。 0050 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已， 并不用以限制本发明， 凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、 等同替换和改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。 说 明 书 CN 103886147 A 11 1/1 页 12 图 1 说 明 书 附 图 CN 103886147 A 12 。