QUEST綜合實驗及操作指導(中文版)

1、實驗六生產(chǎn)線仿真生產(chǎn)線設計和優(yōu)化是工業(yè)工程專業(yè)學生研究的主要內(nèi)容之一，通過仿真來發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)流水線中存在的問題是一種比較有效的方法。本實驗以quest 軟件為工具（quest 是一款功能強大的三維離散事件仿真軟件），用來實現(xiàn)生產(chǎn)流程、物流等活動的仿真，以期實現(xiàn)流程瓶頸優(yōu)化、物流線路改善等目標。一、實驗目的1了解離散事件的建模思想及方法；2初步掌握quest 軟件的使用；3以工業(yè)工程專業(yè)實驗室現(xiàn)存的流水線為基礎，對該流水線進行仿真并進行改善。二、實驗儀器quest 軟件、電腦、 mini-factory 仿真生產(chǎn)線等。三、實驗內(nèi)容1全面了解實驗室生產(chǎn)線的情況；2學習 quest 軟件；3運用 que

2、st 軟件對生產(chǎn)線進行仿真；4對仿真結(jié)果進行分析和評價。四、實驗步驟1、選定一生產(chǎn)小系統(tǒng)，設定其各個設備主要參數(shù)，并確定該系統(tǒng)運行標準；2、用 quest軟件建立該系統(tǒng)的初始仿真模型；3、運行初始模型并有選擇性的對輸出結(jié)果進行分析，與原先設定的系統(tǒng)運行標準進行比較；4、對模型進行修改，重復2、3 兩個步驟，直到模型運行結(jié)果符合預定標準為止。五、實驗組織及安排1分組：每組3 人；2分工：自行分工，按照要求完成對流水線的仿真。六、實驗報告1實驗仿真說明書；2根據(jù)運行結(jié)果，對模型進行分析和評價；3仿真結(jié)果演示和提交。七注意事項1、建模前必須做好充分準備。包括采集詳實可靠的數(shù)據(jù)，確定模型運行合理與否的

3、評判標準等。2、建模時條理要清晰，特別是對復雜的系統(tǒng)進行仿真，更是一項巨大的工程。3、運行模型時，必需制定合理的運行方案。4、合理取舍運行數(shù)據(jù)進行運行分析。八、附錄附錄一quest 仿真軟件及其應用簡介（一） quest 簡介quest 是美國delmia公司用于對生產(chǎn)工藝流程的準確性與生產(chǎn)效率進行仿真與分析的全三維數(shù)字工廠環(huán)境。它提供較為強有力的交互式仿真建模功能，并且提供了一些常用生產(chǎn)及物流設備的初始模型。運行 quest 軟件，可以看到系統(tǒng)界面分為主菜單區(qū)、子菜單區(qū)、工作區(qū)和視景菜單區(qū)。主菜單及相應子菜單是仿真建模、運行及結(jié)果分析的基本功能性菜單，工作區(qū)是主要的結(jié)果顯示區(qū)，視景菜單用于控

4、制顯示效果。quest 主界面如附圖6. 1 所示：quest 的仿真步驟是動態(tài)的，它基于一個3d 的建模環(huán)境。所有的模型都可以分成兩部分：物理模型和邏輯模型。邏輯模型是quest 仿真的核心部分。它主要由兩部分組成：要素（elements）和零件（ parts）。其中，要素主要由以下這些方面組成：1. 邏輯，是指掌握要素行為的規(guī)則和程序；2. 屬性，是指要素相關的數(shù)據(jù)項；3.要素的物理外形，主要是3d 的 cad幾何構(gòu)成。而零件是指要素加工出來的實體。與要素相比，零件同樣具有屬性和3d 的 cad幾何外觀構(gòu)成，但是它們沒有任何邏輯定義。quest 中有些物流常用設備己有初始模型，例如下面介紹

5、的各要素：a. 創(chuàng)建和接收零件的要素：附圖 6.1 quest主界面發(fā)生器（ sources）：用來生成零件和相關零件進入到仿真系統(tǒng)的要素；接受器（ sinks）：用來接收零件的要素。b. 儲存零件的要素：緩沖器（ buffers）：儲存零件的要素。c. 處理器要素：機器（ machines）：加工零件的要素d. 原料傳遞要素：傳送帶（ conveyor）：標準的或pnf（驅(qū)動或者無需驅(qū)動的）型的傳送帶都能運送零件。agv （automatic guided v ehicles）：該要素能夠在特定的軌道上運行和搬運零件。勞動力（ labor）：搬運零件或做其他工作的人。e. 其他要素：決策點（

6、 decision points）：主要是指充當傳送帶感應器以及搬運要素的路線系統(tǒng)的要素。附件（ accessories ）：指某些沒有邏輯屬性，但具有三維cad 幾何造型的要素。（二） quest 的基本應用quest 的基本應用主要介紹建模、運行和結(jié)果分析三部分內(nèi)容。其中建模部分包括：基本物流設備模型的建立、agv 系統(tǒng)的建立和傳送帶conveyor 的建立。對于 quest 軟件中己有初始模型的一些常用設備可通過參數(shù)設置建立模型。比如，設置零件發(fā)生器（ source）產(chǎn)生的零件（物料）種類、比例及產(chǎn)生規(guī)律等參數(shù)，自動導引車（agv ）轉(zhuǎn)彎和直線行駛速度等參數(shù)，并定義路徑、停位點，以及各臺

7、agv小車工作、停車、送貨的優(yōu)先列表等。對于軟件中無預先初始模型的設備，例如，穿梭車、立體倉庫、堆垛機等設備，可先用cad 模塊建立三維實體模型(幾何模型 )，并定義屬性參數(shù)，然后再按系統(tǒng)中各臺設備的位置尺寸及相互關系建立模型。初學者在建模過程中可先用已有初始模型適當代替復雜設備模型進行簡單模擬。1、基本設備模型的建立步驟（1）、選擇對應的工作區(qū)零件 part 和基本元素element (包括 source、buffer、machine、sink 等)都在 model/build 菜單工作區(qū)中設置。如附圖6. 2 所示。（2）、設置設備模型各項屬性例如設置一個能產(chǎn)生三種零件a、b、c，產(chǎn)生比例

8、為1：1：2，產(chǎn)生時間間隔為5 秒的零件發(fā)生器的過程。見操作示例附圖6.3、6.4、6.5。設置 source屬性之前首先應創(chuàng)建零件。在本例中，創(chuàng)建三種零件分別為a、b、c。附圖6. 3 的操作步驟為：選擇create 鍵，在彈出的對話框中確定零件名稱等，然后按display 鍵，再按attributes 鍵，在彈出的對話框中設置零件的顏色等屬性。為了區(qū)別起見，將a、b、c設成不同的顏色。附圖 6. 2 model/build 菜單的工作區(qū)附圖 6. 3 零件屬性設置步驟附圖 6. 4、6. 5 表示的是source的基本設置過程。按 source鍵，在彈出的對話框中確定名稱等各個基本屬性，在

9、本例中用到的功能鍵有iat (inter arrival time )，設置零件到達時間間隔為恒量（constant） 5 秒；按 part fractions 鍵，設置零件a、b、c 的產(chǎn)生比例是1：1：2。設置完后在floor 上單擊確定source 的位置，這樣source 的簡單設置就完成了。如果需要對其原先的設置做修改，只要同樣選擇source 鍵就可隨時進行修改。其他元素的屬性設置與source 的設置步驟基本相同（詳見quest 用戶使用手冊第3章）。附圖 6.4 source屬性設置步驟1 附圖 6.5 source屬性設置步驟2 （3）、建立模型間的連接建立步驟為：選擇邏輯連

10、接的層次。quest 提供兩種層次的連接關系：class 和 element。class 是指建立在元素種類層次之上的連接，對兩種元素種類建立這種連接之后，只要是屬于這兩種元素種類的任何元素都將服從建立的邏輯連接。element 是建立在單獨元素之上的連接，對兩種元素建立連接之后，對其他相同種類元素的邏輯關系沒有影響；選擇邏輯連接的輸出和輸入部分，即確定系統(tǒng)生產(chǎn)工藝流程的整個流向。以選擇element 層次連接為例，在出現(xiàn)的選擇對話框中（如附圖6.6 所示）首先選擇output element，按ok 鍵之后接著選擇input element，這樣就完成了兩種元素之間的邏輯連接（也可以直接用鼠

11、標左鍵點擊要選擇的元素來完成）。整個系統(tǒng)的生產(chǎn)流程設置就是通過將所有元素連接起來完成的。附圖 6.6元素連接的建立點擊 show 可查看整個系統(tǒng)的工藝流向（如附圖6.7 所示，白色線條代表的是所建立的連接是element 層次上的連接，如果是紫色的就是class 層次上的連接），點擊disconnection 可以解除建立的連接。以上步驟建立的邏輯連接是運行中的一般連接，對于有些特殊流程功能必須通過scl 仿真控制語言編程實現(xiàn)（scl 語言詳見quest 用戶使用手冊第5 章）。附圖 6.7元素連接關系的查看（4）、模型的保存和讀取在 model/build/model 中選擇save 即可將

12、建立的模型保存到既定的目錄下，或者選擇file/save model 進行保存。在 model/build/model中選擇read 即可讀取保存在模型庫中的任意模型，也可通過file/read model 進行讀取。2、agv 系統(tǒng)的建立步驟（1）、 model/mhs/controller/agv下建立 agv 控制器，見附圖6.8。（2）、 model/layout/create system/agv下建立 agv 系統(tǒng)屬性，見附圖6.9。附圖 6.8 agv 系統(tǒng)建立步驟1（3）、 model/layout/layout下畫出系統(tǒng)路線，并用工作區(qū)segment/connect建立路線的

13、連接關系，見附圖6.10、 6.11。附圖 6.10 agv 系統(tǒng)建立步驟31 附圖 6.9 agv 系統(tǒng)建立步驟2附圖 6.11 agv 系統(tǒng)建立步驟32 （4）、 model/layout/dec point 下建立路線上的決策點，并在model/mhs/dec point 下建立決策點間的關系，見附圖6.12、6.13 附圖 6.12 agv 系統(tǒng)建立步驟41 附圖 6.13 agv 系統(tǒng)建立步驟42 （5）、在 model/mhs/mhs element下建立 agv 小車及其屬性，見附圖6.14。附圖 6.14 agv 系統(tǒng)建立步驟5 3、傳送帶conveyor 的建立步驟（1）、

14、model/layout/create system/conv 下建立傳送系統(tǒng)，見附圖6.15；（2）、 model/layout/layout下畫出傳送帶線路，同樣用segment/connect 建立路線的連接關系，見附圖6.16。附圖 6.15 傳送帶系統(tǒng)建立步驟1附圖 6.16 傳送帶系統(tǒng)建立步驟2 4、模型的運行（1）、在 run/simulate/simulation 下點擊 run，在彈出的對話框中設置運行時間等信息，點擊interval，在其對話框中設置系統(tǒng)的初始運行速率，見附圖6.17。附圖 6.17 模型運行條件設置舉例（2）、運行時，可通過interval 左右兩邊的按鍵

15、改變運行速度。并能通過視景工作區(qū)的各按扭從各個距離各個角度觀察系統(tǒng)運行中的各個部分，見附圖6.18。附圖 6.18 模型運行5、運行結(jié)果的輸出仿真運行時系統(tǒng)可以對整個模型的事件進行跟蹤，也可以選擇某個要素進行跟蹤。跟蹤的過程可以同步顯示或輸出到文件夾保存，或同時顯示并保存。因此每運行完一次就可輸出仿真結(jié)果。對于單次和多次運行，其結(jié)果均可以多種不同的形式表示，如統(tǒng)計表、條形圖、餅圖等。在 model/charts/2d 、 run/single run output、run/multi run 和 run/graphs 等工作區(qū)下均有結(jié)果輸出的圖標制作。（1）、 model/charts/2d

16、工作區(qū)，見附圖6.19。例如：如附圖20 所示用餅圖定性的表示傳送帶3（附圖16所示模型中的傳送帶3）的利用率選擇 util ，在彈出的對話框中選擇conveyor3；設置圖形基本性質(zhì)，在圖形背景窗口上確定圖形位置；適當進行調(diào)整并保存。附圖 6.19 model/charts/2d 工作區(qū)設置后圖形顯示如下，如附圖6.21所示：（2）、 run/single run output工作區(qū) , 如附圖 6.22 所示操作步驟：點擊 mode選擇輸出方式：display或者 file 附圖 6.20 餅圖設置示例附圖 6.21 傳送帶 3 的餅圖表示的利用率圖選擇 display模式時，點擊mode

17、l 后直接顯示模型中各種詳細統(tǒng)計數(shù)據(jù)（見附錄）。所示一模型運行統(tǒng)計表）；選擇file模式時，點擊后選擇存儲方式保存到文件夾中?？蓡为氾@示某個元素的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，可點擊相應的功能鍵；也可定制需要的輸出報告。（3）、 run/multi run工作區(qū)，如附圖6.23 所示此工作區(qū)主要包括報告輸出和圖形輸出兩部分，報告輸出的用法與single run output工作區(qū)類似；圖形輸出的基本用法與model/charts/2d工作區(qū)相似。（4）、 run/graph run 工作區(qū)，如附圖6.24 所示。此工作區(qū)主要是對已保存的圖表進行操作，例如查看、修改、刪除等。附圖 6.23 run/multi ru

18、n 工作區(qū)附圖 6.24 run/graph 工作區(qū)附圖6.22 run/single run output工作區(qū)附錄二 quest current run summary report model : gifts/sort.mdl model dir : c:/deneb/questlib/models/ user : miaomiao date : friday 5 november 2004 time : 8:13 pm length units : ft time units : hr simulation time : 0.27778 warmup time : 0.00000 st

19、atistics collection time : 0.27778 model summarytitle name value stat collection time - 0.278 min util element conveyor_4 20.406 max util element conveyor_1 100.000 max repairs - 0.000 max failure time - 0.000 max part created widget_2 18.000 max part consumed widget_1 16.000 max residence time widg

20、et_3 0.060 max part source source_1 50.000 total parts created - 50.000 total parts consumed - 42.000 part classesprocesseselement typessourcesinkbufferconveyorcnv_dec_ptsourcename state times created parts creation rate idle source_1 0.278 50 180.000 sinkname state times finished parts idle sink_1

21、0.278 42 buffername state times max. buffer length avg. buffer length avg. part residence time no. of entries max. wait time min. wait time zero wait entries final content idle buffer_1 0.278 1 0.000 0.000 50 0.000 0.000 50 0 conveyorname state times utilization ( % ) avg. load no. of entries avg. p

22、art residence time transport rate final content idle busy - processing busy - loaded travel busy - empty travel blocked - wait block conveyor_1 0.000 0.278 0.278 0.000 0.000 100.000 2.138 50 0.012 172.800 2 conveyor_2 0.217 0.061 0.061 0.217 0.000 21.975 0.220 14 0.004 50.400 0 conveyor_3 0.087 0.19

23、1 0.191 0.087 0.000 68.857 0.833 14 0.017 46.800 1 conveyor_4 0.221 0.057 0.057 0.221 0.000 20.406 0.204 13 0.004 46.800 0 conveyor_5 0.042 0.236 0.239 0.039 0.000 85.894 1.841 44 0.012 151.200 2 conveyor_6 0.074 0.204 0.204 0.074 0.002 73.311 1.326 16 0.023 57.600 0 conveyor_7 0.068 0.210 0.210 0.068 0.003 75.700 1.295 18 0.022 54.000 3 cnv_dec_ptpart classesname max. residence min. residence avg. residence created parts destroyed parts parts in system widget_1 0.043 0.037 0.03