8_面向生產(chǎn)系統(tǒng)的仿真軟件

1、8 面向生面向生產(chǎn)產(chǎn)系系統(tǒng)統(tǒng)的仿的仿真軟真軟件件本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容8.1 概述概述8.1.1 仿真語言與仿真軟件的發(fā)展仿真語言與仿真軟件的發(fā)展8.1.2 常用生產(chǎn)系統(tǒng)仿真軟件介紹常用生產(chǎn)系統(tǒng)仿真軟件介紹8.2 Arena的工作環(huán)境的工作環(huán)境8.2.1 Arena的系統(tǒng)要求的系統(tǒng)要求8.2.2 Arena用戶界面用戶界面8.2.3 Arena中的模塊中的模塊8.3 Arena基本建模分析基本建模分析8.3.1 流程圖模塊流程圖模塊8.3.2 數(shù)據(jù)模塊數(shù)據(jù)模塊8.3.3 動畫效果與圖形繪制動畫效果與圖形繪制8.3.4 設(shè)置仿真運行條件設(shè)置仿真運行條件8.3.5 仿真運行與仿真報告輸出仿真運行

2、與仿真報告輸出8.4 Arena輸入輸入/輸出分析輸出分析8.4.1 輸入分析器（輸入分析器（Input Analyzer）8.4.2 輸出分析器（輸出分析器（Output Analyzer）8.5 Arena在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用8.5.1 仿真問題描述仿真問題描述8.5.2 仿真模型構(gòu)建仿真模型構(gòu)建8.5.3 仿真運行結(jié)果仿真運行結(jié)果8.5.4 對生產(chǎn)能力的仿真分析對生產(chǎn)能力的仿真分析8.1 概述概述8.1.1 仿真語言與仿真軟件的發(fā)展仿真語言與仿真軟件的發(fā)展系統(tǒng)仿真語言與仿真軟件的發(fā)展，可以概括為如下的系統(tǒng)仿真語言與仿真軟件的發(fā)展，可以概括為如下的6個階個階段：段：

3、 （1） 1955年年1960年（年（探索探索階段）階段） （2） 1961年年1965年（仿真語言年（仿真語言出現(xiàn)出現(xiàn)階段）階段） （3） 1966年年1970年（仿真語言年（仿真語言形成形成階段）階段） （4） 1971年年1978年（仿真語言年（仿真語言發(fā)展發(fā)展階段）階段） （5） 1979年年1986年（仿真語言年（仿真語言鞏固鞏固和和改進改進階段）階段） （6） 1987年年現(xiàn)在現(xiàn)在 （仿真（仿真集成環(huán)境集成環(huán)境階段）階段）綜合來說，可以將應(yīng)用于仿真模型開發(fā)的軟件概括為三大綜合來說，可以將應(yīng)用于仿真模型開發(fā)的軟件概括為三大類型：第一類是類型：第一類是通用通用編程語言，如編程語言，如C

4、、C+和和Java等。第二等。第二類是類是仿真編程仿真編程語言，如語言，如GPSS/H、SIMAN V和和SLAM II等。等。第三類是第三類是仿真環(huán)境仿真環(huán)境。8.1.2 常用生產(chǎn)系統(tǒng)仿真軟件介紹常用生產(chǎn)系統(tǒng)仿真軟件介紹目前，市場上已有大量面向生產(chǎn)系統(tǒng)的商業(yè)化仿真軟件。目前，市場上已有大量面向生產(chǎn)系統(tǒng)的商業(yè)化仿真軟件。其中應(yīng)用較為廣泛的主要有其中應(yīng)用較為廣泛的主要有：美國美國Systems Modeling公司開發(fā)的公司開發(fā)的Arena英國英國Lanner公司開發(fā)的公司開發(fā)的Witness美國美國Flexsim Software Products公司開發(fā)的公司開發(fā)的Flexsim美國美國Br

5、ooks Automation公司開發(fā)的公司開發(fā)的AutoMod美國美國ImagineThat公司開發(fā)的公司開發(fā)的Extend美國美國ProModel公司開發(fā)的公司開發(fā)的ProModel以色列以色列Tecnomatix 公司開發(fā)的公司開發(fā)的eM-Plant8.1 概述概述（1）ArenaArena是由美國是由美國Systems Modeling公司于公司于1993年開始基于年開始基于仿真語言仿真語言SIMAN及可視化環(huán)境及可視化環(huán)境CINEMA研制開發(fā)并推出的一研制開發(fā)并推出的一款可視化、交互集成式的商業(yè)化仿真軟件，目前屬于美國款可視化、交互集成式的商業(yè)化仿真軟件，目前屬于美國Rockwell

6、 Software公司的產(chǎn)品。公司的產(chǎn)品。Arena在仿真領(lǐng)域具有較高的聲譽。其應(yīng)用范圍十分廣泛，在仿真領(lǐng)域具有較高的聲譽。其應(yīng)用范圍十分廣泛，覆蓋了包括覆蓋了包括生產(chǎn)制造過程生產(chǎn)制造過程、物流系統(tǒng)及服務(wù)系統(tǒng)物流系統(tǒng)及服務(wù)系統(tǒng)等在內(nèi)的幾乎等在內(nèi)的幾乎所有領(lǐng)域。所有領(lǐng)域。 Arena軟件的主要特點：軟件的主要特點：可視化可視化柔性柔性建模。建模。 輸入輸入/輸出分析器輸出分析器技術(shù)。技術(shù)。定制定制與與集成集成。8.1 概述概述8.1 概述概述（2）WitnessWitness是由英國是由英國Lanner公司開發(fā)的一款功能強大的仿真軟公司開發(fā)的一款功能強大的仿真軟件系統(tǒng)，它既可以應(yīng)用于件系統(tǒng)，它既

7、可以應(yīng)用于離散事件系統(tǒng)離散事件系統(tǒng)仿真，同時又可以應(yīng)用仿真，同時又可以應(yīng)用于于連續(xù)流體連續(xù)流體（如液壓、化工、水力等）（如液壓、化工、水力等）系統(tǒng)系統(tǒng)的仿真，應(yīng)用領(lǐng)域的仿真，應(yīng)用領(lǐng)域包括了汽車工業(yè)、食品、化學(xué)工業(yè)、造紙、電子、銀行、財務(wù)、包括了汽車工業(yè)、食品、化學(xué)工業(yè)、造紙、電子、銀行、財務(wù)、航空、運輸業(yè)及政府部門等。航空、運輸業(yè)及政府部門等。Witness軟件的主要特點包括：軟件的主要特點包括：采用面向?qū)ο蟮慕换ナ浇C制。采用面向?qū)ο蟮慕换ナ浇C制。直觀、可視化的仿真顯示和仿真結(jié)果輸出。直觀、可視化的仿真顯示和仿真結(jié)果輸出。靈活的輸入靈活的輸入/輸出方式。輸出方式。建模功能強大，執(zhí)行策略

8、靈活。建模功能強大，執(zhí)行策略靈活。8.1 概述概述（3）FlexsimFlexsim是由美國是由美國Flexsim Software Products公司推出的一公司推出的一款主要應(yīng)用于對生產(chǎn)制造、物料處理、物流、交通、管理等款主要應(yīng)用于對生產(chǎn)制造、物料處理、物流、交通、管理等離離散事件系統(tǒng)散事件系統(tǒng)進行仿真的軟件產(chǎn)品。該軟件提供了輸入數(shù)據(jù)擬合進行仿真的軟件產(chǎn)品。該軟件提供了輸入數(shù)據(jù)擬合與建模、圖形化的模型構(gòu)建、虛擬現(xiàn)實顯示、仿真結(jié)果優(yōu)化、與建模、圖形化的模型構(gòu)建、虛擬現(xiàn)實顯示、仿真結(jié)果優(yōu)化、生成生成3D動畫影像文件動畫影像文件等多種功能，并提供了與其等多種功能，并提供了與其他他工具軟件工具軟

9、件的接口。的接口。Flexsim軟件采用面向?qū)ο缶幊毯蛙浖捎妹嫦驅(qū)ο缶幊毯蚈pen GL技術(shù)，具有如下技術(shù)，具有如下幾個突出的特點：幾個突出的特點：使用對象來構(gòu)建真實世界的仿真模型。使用對象來構(gòu)建真實世界的仿真模型。突出的突出的3D圖形顯示功能。圖形顯示功能。開放性好、擴展性強。開放性好、擴展性強。8.1 概述概述（4）AutoModAutoMod是由美國是由美國Brooks Automation公司推出的一款主公司推出的一款主要應(yīng)用于要應(yīng)用于離散事件系統(tǒng)離散事件系統(tǒng)3D仿真仿真的比較成熟的軟件之一，它由的比較成熟的軟件之一，它由仿真包仿真包AutoMod、用于實驗和分析的、用于實驗和分析的

10、AutoStat模塊、用于制模塊、用于制作內(nèi)置作內(nèi)置3D動畫的動畫的AutoView模塊以及一些輔助模塊組成。模塊以及一些輔助模塊組成。AutoMod適用于適用于大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)的計劃、決策及其控制實驗，的計劃、決策及其控制實驗，主要面向各類制造和物料儲運系統(tǒng)的建模與仿真，并可借助于主要面向各類制造和物料儲運系統(tǒng)的建模與仿真，并可借助于其其Tanks和和Pipes等模塊，提供對液體和散裝材料流等連續(xù)系等模塊，提供對液體和散裝材料流等連續(xù)系統(tǒng)建模與仿真的支持。統(tǒng)建模與仿真的支持。AutoMod軟件的主要特點包括：軟件的主要特點包括：采用內(nèi)置的模板技術(shù)采用內(nèi)置的模板技術(shù)；具有強大的統(tǒng)計

11、分析工具具有強大的統(tǒng)計分析工具；提供了提供了靈活的動態(tài)場景顯示方式。靈活的動態(tài)場景顯示方式。8.1 概述概述（5）其他仿真軟件）其他仿真軟件ExtendProModeleM-Plant除上述產(chǎn)品之外，在生產(chǎn)系統(tǒng)中常用的其它仿真軟件還有除上述產(chǎn)品之外，在生產(chǎn)系統(tǒng)中常用的其它仿真軟件還有Simul8、Quest以及以及Matlab/Simulink等。在實際的應(yīng)用中，等。在實際的應(yīng)用中，需要結(jié)合建模與仿真分析的需要結(jié)合建模與仿真分析的目的目的、仿真運行的、仿真運行的環(huán)境要求環(huán)境要求、供應(yīng)商支持供應(yīng)商支持和和產(chǎn)品文檔產(chǎn)品文檔等具體情況，并考慮各類仿真軟件等具體情況，并考慮各類仿真軟件的自身特點與功能

12、，來進行合適的選擇。的自身特點與功能，來進行合適的選擇。8.1 概述概述8.2 Arena的工作環(huán)境的工作環(huán)境8.2.1 Arena的系統(tǒng)要求的系統(tǒng)要求運行運行Arena 7.0版本所需要的最低系統(tǒng)要求如下：版本所需要的最低系統(tǒng)要求如下：Microsoft Windows 95（OSR-2）、）、Windows 98、Windows ME、Windows NT 4.0（Service Pack 5或更新的版或更新的版本）、本）、Windows 2000或或Windows XP操作系統(tǒng)；操作系統(tǒng)；帶有帶有Service Pack 2的的Microsoft Internet Explorer 4.

13、01或更或更高的版本；高的版本；用于閱讀文件的用于閱讀文件的Adobe Acrobat Reader 5.0或者更新的版本；或者更新的版本；不少于不少于75MB 250MB的可用磁盤空間；的可用磁盤空間；64MB RAM或者更高；或者更高；300MHz或以上的微處理器；或以上的微處理器；分辨率至少為分辨率至少為1024768的顯示器屏幕配置。的顯示器屏幕配置。8.2.2 Arena的的用戶界面用戶界面Arena是一種典型的是一種典型的Windows操作系統(tǒng)應(yīng)用軟件。其標準化的界操作系統(tǒng)應(yīng)用軟件。其標準化的界面風格、一般特征和操作等都與面風格、一般特征和操作等都與Windows操作系統(tǒng)相一致，因

14、操作系統(tǒng)相一致，因此非常便于為此非常便于為使用使用者所熟悉。者所熟悉。在完成在完成Arena7.0的安裝后（的安裝后（這里這里我們使用我們使用Arena7.0教學(xué)版），教學(xué)版），單單擊擊“開始開始”菜單中的菜單中的“Rockwell Software” “Arena7.0” “Arena7.01”項目（圖項目（圖8-2）或雙擊桌面上的）或雙擊桌面上的Arena7.01快捷快捷方式方式 ，即可啟動進入，即可啟動進入Arena軟件的用戶界面，如圖軟件的用戶界面，如圖8-3所示。所示。8.2 Arena的工作環(huán)境的工作環(huán)境工具欄工具欄模型窗模型窗口中的口中的流程圖流程圖視圖視圖模型窗口模型窗口中的電

15、子中的電子數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)表格表格視圖視圖狀態(tài)欄狀態(tài)欄項目欄項目欄8.2 Arena的工作環(huán)境的工作環(huán)境8.2.3 Arena中的模塊中的模塊在在Arena中，用來構(gòu)建仿真模型的基本單元稱之為中，用來構(gòu)建仿真模型的基本單元稱之為模塊模塊（Module） 。它們存放在項目欄的各種面板中，用于定義仿真的。它們存放在項目欄的各種面板中，用于定義仿真的流程和數(shù)據(jù)。模塊又可分為流程和數(shù)據(jù)。模塊又可分為流程圖模塊流程圖模塊（Flowchart Module）和和數(shù)據(jù)模塊數(shù)據(jù)模塊（Data Module）兩大類。）兩大類。流程圖模塊用于描述仿真模型的動態(tài)過程。如在基本操作面板中流程圖模塊用于描述仿真模型的動態(tài)過程。

16、如在基本操作面板中，可用的流程圖模塊主要有，可用的流程圖模塊主要有創(chuàng)建創(chuàng)建（Create）、）、清除清除（Dispose）、操作操作（Process）、決策（）、決策（Decide）、賦值（）、賦值（Assign）、批）、批量（量（Batch）、）、分離分離（Separate）和）和記錄記錄（Record）等。）等。數(shù)據(jù)模塊定義了各種操作元素（如實體、資源和隊列等）的屬性數(shù)據(jù)模塊定義了各種操作元素（如實體、資源和隊列等）的屬性。如在基本操作面板里，包含的數(shù)據(jù)模塊有。如在基本操作面板里，包含的數(shù)據(jù)模塊有實體實體（Entity）、）、隊隊列列（Queue）、）、資源資源（Resource）、）、變

17、量變量（Variable）、）、調(diào)度調(diào)度（Schedule）和）和集合集合（Set）等。）等。8.2 Arena的工作環(huán)境的工作環(huán)境8.3 Arena基本建模分析基本建模分析8.3.1 流程圖模塊流程圖模塊（1）Create模塊模塊Create模塊是一個仿真模型的起始點，用于模塊是一個仿真模型的起始點，用于產(chǎn)生到達系統(tǒng)的產(chǎn)生到達系統(tǒng)的實體實體（這里代表零件毛坯）。（這里代表零件毛坯）。8.3 Arena基本建模分析基本建模分析（2）Process模塊模塊Process模塊代表機器，包括資源、隊列和實體延時（本例模塊代表機器，包括資源、隊列和實體延時（本例中指零件的加工處理）。中指零件的加工處理

18、）。8.3 Arena基本建模分析基本建模分析（3）Dispose模塊模塊Dispose模塊代表著實體從仿真模型中模塊代表著實體從仿真模型中離開離開。8.3 Arena基本建模分析基本建模分析（4）Connecting模塊模塊為了使零件從一個流程圖模塊流向另一個流程圖模塊，必為了使零件從一個流程圖模塊流向另一個流程圖模塊，必須采用連接線將它們按特定的須采用連接線將它們按特定的邏輯順序邏輯順序連接起來，以建立連接起來，以建立起所有零件流經(jīng)的序列。單擊工具欄上的連接（起所有零件流經(jīng)的序列。單擊工具欄上的連接（Connect）按鈕（）按鈕（ ）或選擇菜單）或選擇菜單Object Connect，鼠標

19、指針，鼠標指針將變?yōu)槭志€，單擊源模塊的出口點（將變?yōu)槭志€，單擊源模塊的出口點（Exit Point）（）（ ）和目標模塊的入口點（和目標模塊的入口點（Entry Point）（）（ ），即可進行連），即可進行連接。接。但需要說明的是，在默認設(shè)置下，這些動畫傳輸并不占用但需要說明的是，在默認設(shè)置下，這些動畫傳輸并不占用任何時間，即傳輸?shù)臅r間默認為任何時間，即傳輸?shù)臅r間默認為0（瞬時傳輸）。（瞬時傳輸）。8.3 Arena基本建模分析基本建模分析8.3.2 數(shù)據(jù)模塊數(shù)據(jù)模塊（1）Entity模塊模塊在上述在上述Create模塊中已經(jīng)定義了一個實體類型為模塊中已經(jīng)定義了一個實體類型為Part。此

20、時。此時，在項目欄單擊數(shù)據(jù)模塊，在項目欄單擊數(shù)據(jù)模塊Entity，就可以在電子數(shù)據(jù)表格視圖，就可以在電子數(shù)據(jù)表格視圖中看到中看到“Entity”列表中已經(jīng)有了列表中已經(jīng)有了“Part”實體類型，如圖實體類型，如圖8-12所示。所示。8.3 Arena基本建模分析基本建模分析（2）Resource模塊模塊在上述在上述Process模塊中定義了資源（本例中為鉆床設(shè)備）后模塊中定義了資源（本例中為鉆床設(shè)備）后，單擊項目欄中的，單擊項目欄中的Resource模塊就可以查看模塊就可以查看“資源資源”數(shù)據(jù)表數(shù)據(jù)表格，如圖格，如圖8-13所示。所示。在該數(shù)據(jù)表格中可對資源進行相應(yīng)的設(shè)置，如對資源容量（在該數(shù)

21、據(jù)表格中可對資源進行相應(yīng)的設(shè)置，如對資源容量（Capacity）和資源故障（）和資源故障（Failures）等進行定義。）等進行定義。8.3 Arena基本建模分析基本建模分析（3）Queue模塊模塊如果實體如果實體Part進入進入Process模塊而鉆床設(shè)備（模塊而鉆床設(shè)備（Drill Press）處于忙）處于忙碌狀態(tài)，則該實體就必須進入隊列等待。設(shè)置好碌狀態(tài)，則該實體就必須進入隊列等待。設(shè)置好Process模塊后，模塊后，在項目欄中點擊在項目欄中點擊Queue數(shù)據(jù)模塊，數(shù)據(jù)模塊，“隊列隊列”數(shù)據(jù)表格就會出現(xiàn)在電數(shù)據(jù)表格就會出現(xiàn)在電子數(shù)據(jù)表格視圖中，如圖子數(shù)據(jù)表格視圖中，如圖8-14所示。所

22、示。在該數(shù)據(jù)表格中可以定義隊列的各種屬性，如本例中我們定義規(guī)在該數(shù)據(jù)表格中可以定義隊列的各種屬性，如本例中我們定義規(guī)則的類型（則的類型（Type）為）為先進先出先進先出規(guī)則。規(guī)則。8.3 Arena基本建模分析基本建模分析8.3.3 動畫效果與圖形繪制動畫效果與圖形繪制 （1）制作資源與隊列動畫）制作資源與隊列動畫在流程圖視圖中，位于在流程圖視圖中，位于Process模塊上方的符號模塊上方的符號 即即是顯示隊列動畫的地方。當在是顯示隊列動畫的地方。當在Process模塊中指定某類實體模塊中指定某類實體需要需要“占用占用”（Seize）資源時，在該模塊的上方就會出現(xiàn)）資源時，在該模塊的上方就會出

23、現(xiàn)這個圖形。這個圖形。在在Process模塊的右上方有一個符號模塊的右上方有一個符號 ，就是資源動畫。，就是資源動畫。在仿真運行的過程中，該動畫圖像將根據(jù)鉆床設(shè)備處于在仿真運行的過程中，該動畫圖像將根據(jù)鉆床設(shè)備處于“空閑空閑”還是還是“忙碌忙碌”的狀態(tài)的不同而改變。的狀態(tài)的不同而改變。8.3 Arena基本建模分析基本建模分析資源動畫是通過動畫（資源動畫是通過動畫（Animate）工具欄中的資源（）工具欄中的資源（Resource）按鈕（）按鈕（ ）添加到仿真模型中來的。單擊）添加到仿真模型中來的。單擊“Resource”按鈕按鈕，就會彈出資源圖形設(shè)置（，就會彈出資源圖形設(shè)置（Resource

24、 Picture Placement）對）對話框，我們可以從圖形庫（擴展名為話框，我們可以從圖形庫（擴展名為.plb的文件，通常位于的文件，通常位于Arena7.0文件夾內(nèi)）中根據(jù)資源的狀態(tài)選出合適的圖形來表示資文件夾內(nèi)）中根據(jù)資源的狀態(tài)選出合適的圖形來表示資源的不同動畫，如圖源的不同動畫，如圖8-15所示。所示。8.3 Arena基本建模分析基本建模分析（2）動態(tài)散點圖）動態(tài)散點圖本例中的兩個散點圖是通過動畫（本例中的兩個散點圖是通過動畫（Animate）工具欄中的散點圖（）工具欄中的散點圖（Plot）按鈕（按鈕（ ）創(chuàng)建的。它們將在仿真運行的過程中被自動繪制出來，并且在）創(chuàng)建的。它們將在仿

25、真運行的過程中被自動繪制出來，并且在仿真結(jié)束圖像會消失。仿真結(jié)束圖像會消失。單擊散點圖（單擊散點圖（Plot）按鈕（）按鈕（ ），打開散點圖的對話框，如圖），打開散點圖的對話框，如圖8-16所示所示。8.3 Arena基本建模分析基本建模分析8.3.4 設(shè)置仿真運行條件設(shè)置仿真運行條件通過菜單通過菜單Run Setup，可打開，可打開“Run Setup”對話框，設(shè)對話框，設(shè)置仿真運行的周期和重復(fù)仿真運行次數(shù)。置仿真運行的周期和重復(fù)仿真運行次數(shù)。8.3 Arena基本建模分析基本建模分析在該選項卡中，用戶可以定義項目標題、分析員姓名、項在該選項卡中，用戶可以定義項目標題、分析員姓名、項目描述和

26、選擇通過仿真運行要求輸出的各種性能參數(shù)。目描述和選擇通過仿真運行要求輸出的各種性能參數(shù)。該對話框的該對話框的“Replication Parameters”選項卡，用于控選項卡，用于控制仿真的運行。制仿真的運行。8.3 Arena基本建模分析基本建模分析8.3.5 仿真運行與仿真報告輸出仿真運行與仿真報告輸出通過菜單通過菜單Run Go，或單擊標準（，或單擊標準（Standard）工具欄中的）工具欄中的運行（運行（Go）按鈕（）按鈕（ ）可以開始仿真模型的運行。在第一）可以開始仿真模型的運行。在第一次運行仿真模型時，次運行仿真模型時，Arena會自動對仿真模型進行錯誤檢查會自動對仿真模型進行錯

27、誤檢查（也可以通過菜單（也可以通過菜單Run Check Model或單擊或單擊Run Interaction工具欄中的工具欄中的( )按鈕或按按鈕或按F4鍵來檢查仿真模型鍵來檢查仿真模型錯誤）。如果存在錯誤，系統(tǒng)會發(fā)出警告，并給出一些查錯誤）。如果存在錯誤，系統(tǒng)會發(fā)出警告，并給出一些查找和糾正錯誤的幫助信息。檢查無誤后，再次開始運行，找和糾正錯誤的幫助信息。檢查無誤后，再次開始運行，即可觀察到仿真模型運行的動態(tài)過程，如圖即可觀察到仿真模型運行的動態(tài)過程，如圖8-19所示。所示。8.3 Arena基本建模分析基本建模分析8.3 Arena基本建模分析基本建模分析在仿真運行結(jié)束后，會彈出對話框詢

28、問是否查看結(jié)果報告在仿真運行結(jié)束后，會彈出對話框詢問是否查看結(jié)果報告，如圖，如圖8-20所示。所示。8.3 Arena基本建模分析基本建模分析通過單擊目錄樹中的通過單擊目錄樹中的“+”和和“-”，可以查看一些具體的報告。例如，可以查看一些具體的報告。例如，若要查看仿真運行中隊列的變化情況，可通過在目錄樹中單擊一系列的若要查看仿真運行中隊列的變化情況，可通過在目錄樹中單擊一系列的“+”進入到報告的進入到報告的“隊列隊列”（Queue）部分（）部分（Simple Processing Queue Time Waiting Time Drilling Center.Queue），得到），得到鉆床設(shè)備

29、的等待時間信息，如圖鉆床設(shè)備的等待時間信息，如圖8-21所示。所示。8.3 Arena基本建模分析基本建模分析8.4 Arena輸入輸入/輸出分析輸出分析8.4.1 輸入分析器（輸入分析器（Input Analyzer）我們在第五章中已經(jīng)介紹了仿真輸入數(shù)據(jù)采集和分析的基本內(nèi)容。顯然，對于輸入數(shù)據(jù)進行分析，需要相當多地依賴于數(shù)理統(tǒng)計的知識，而且也是一個比較費時的過程。在Arena軟件中，利用其內(nèi)置的輸入數(shù)據(jù)分析功能模塊輸入分析器（Input Analyzer），可以較為方便地完成這一繁瑣的工作。使用Arena輸入分析器對輸入數(shù)據(jù)進行擬合的一般步驟如下： 創(chuàng)建一個包含原始數(shù)據(jù)的文本文件。 將該文本

30、文件載入到輸入分析器，對這些數(shù)據(jù)擬合出一個或者多個分布。 從中選取一個最為適用的分布。 將輸入分析器生成的表達式復(fù)制到Arena模型中的某一區(qū)域，以應(yīng)用于之后的Arena仿真與建模分析中。例如，對前面例5-2中表5-3的219個零件到達間隔時間數(shù)據(jù)，我們利用Arena輸入分析器進行擬合操作如下：首先，將表5-3中的原始數(shù)據(jù)以純文本的格式保存到文本文件中，并命名為“PartBPrp.dst”（Arena輸入分析器默認的文件擴展名為.dst），如圖8-22所示。圖8-22 零件到達間隔時間數(shù)據(jù)的dst文本文件8.4 Arena輸入輸入/輸出分析輸出分析然后，運行輸入分析器。通過菜單File New

31、或單擊工具欄中的新建（New）按鈕（ ），新建一個數(shù)據(jù)擬合窗口。通過菜單File Data File Use Existing或單擊工具欄中的使用現(xiàn)有數(shù)據(jù)文件（Use Existing Data File）按鈕（ ），將該數(shù)據(jù)文件加載到數(shù)據(jù)擬合窗口中。此時，Arena輸入分析器就會自動地顯示出這些數(shù)據(jù)的直方圖，并在窗口的下方給出這些數(shù)據(jù)的匯總信息，如圖8-23所示。圖8-23 Arena輸入仿真器中的數(shù)據(jù)直方圖及其匯總信息8.4 Arena輸入輸入/輸出分析輸出分析通過輸入分析器中相應(yīng)的菜單選項，可將數(shù)據(jù)擬合成某個概率分布（按給定的分布來估計相應(yīng)的參數(shù)）。例如，我們通過菜單Fit Expone

32、ntial來對上述的數(shù)據(jù)進行指數(shù)分布擬合，可得到分布函數(shù)表達式為EXPO(0.399)，如圖8-24所示。圖8-24 輸入數(shù)據(jù)的指數(shù)分布擬合結(jié)果8.4 Arena輸入輸入/輸出分析輸出分析我們也可以通過菜單Fit Fit All，讓輸入分析器自動計算選擇“最佳”（即平方誤差值最?。┑臄M合分布族及相應(yīng)的參數(shù)。對于表5-3的這批數(shù)據(jù)，可得到擬合結(jié)果為貝塔分布，且分布函數(shù)表達式為2*BETA(0.682, 2.74)，如圖8-25所示。圖8-25 輸入數(shù)據(jù)的“最佳”擬合結(jié)果8.4 Arena輸入輸入/輸出分析輸出分析8.4.2 輸出分析器（輸出分析器（Output Analyzer）Arena輸出分

33、析器（Output Analyzer）是一個獨立于Arena的應(yīng)用程序，它使用由Arena中的Statistic數(shù)據(jù)模塊生成的輸出文件（即.dat文件），可以完成對仿真得到的各類輸出數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析。本節(jié)中，我們?nèi)匀灰缘?.3節(jié)中的簡單加工系統(tǒng)Arena仿真模型為例，介紹在終態(tài)仿真過程中如何生成期望輸出值的置信區(qū)間以及對兩種系統(tǒng)方案的統(tǒng)計比較。為了完成這一工作，通過菜單Run Setup，打開“Run Setup”對話框，在“Replication Parameters”選項卡中的“Number of Replications”編輯框中輸入希望的重復(fù)仿真運行次數(shù)，這里可設(shè)定為“10”。并同時確定

34、“Initialize Between Replications”編輯框中的兩個復(fù)選框都是處于被選中的狀態(tài)（默認值），以保證系統(tǒng)狀態(tài)變量以及統(tǒng)計累加器在每次仿真運行結(jié)束后都被清零，亦即各次重復(fù)仿真運行所使用的是獨立同分布的數(shù)據(jù)。如圖8-26所示。8.4 Arena輸入輸入/輸出分析輸出分析圖8-26 重復(fù)仿真運行的參數(shù)設(shè)置這樣，對于每次重復(fù)仿真運行，Arena都將獨立地產(chǎn)生該次仿真運行的輸出報告，我們可以通過“Category by Replication”報告來進行查看，如圖8-27所示。8.4 Arena輸入輸入/輸出分析輸出分析圖8-27 “Category by Replication

35、”報告界面8.4 Arena輸入輸入/輸出分析輸出分析從該報告中，我們可以觀察各次重復(fù)仿真運行所得到的一些性能指標統(tǒng)計量（如已加工完成的零件數(shù)、零件平均等待時間及最大逗留時間、系統(tǒng)平均隊長等）的均值、標準差、95%置信區(qū)間的半寬以及最大/最小值等。在仿真輸出數(shù)據(jù)的采集過程中，經(jīng)常要用到Statistic數(shù)據(jù)模塊。例如，我們要觀察該簡單加工系統(tǒng)在每次重復(fù)仿真運行中加工完成的零件個數(shù)，可進行如下操作：在項目欄的“Advanced Process”面板中，單擊Statistic數(shù)據(jù)模塊，在相應(yīng)的電子數(shù)據(jù)表格視圖中雙擊鼠標左鍵添加新的數(shù)據(jù)行。如圖8-28所示。圖8-28 Statistic數(shù)據(jù)模塊的數(shù)

36、據(jù)表格8.4 Arena輸入輸入/輸出分析輸出分析接下來，將對于上述簡單加工系統(tǒng)當前的配置作為方案1；將資源的容量修改為2個，作為方案2。我們通過Arena輸出分析器對這兩個系統(tǒng)方案的平均產(chǎn)出水平這一性能指標進行比較分析。首先，分別實現(xiàn)兩個系統(tǒng)的仿真模型，各自執(zhí)行重復(fù)仿真運行500次，并通過Statistic數(shù)據(jù)模塊采集相應(yīng)的數(shù)據(jù)，分別保存到輸出文件Output1.dat和Output2.dat。然后，運行然后，運行Arena輸出分析器，通過菜單輸出分析器，通過菜單File New或點擊或點擊工具欄上的新建（工具欄上的新建（New）按鈕（）按鈕（ ），選擇新建一個數(shù)據(jù)組），選擇新建一個數(shù)據(jù)組，

37、通過單擊，通過單擊“Add”按鈕，將上述得到的兩個數(shù)據(jù)文件按鈕，將上述得到的兩個數(shù)據(jù)文件Output1.dat和和Output2.dat加載進來，如圖加載進來，如圖8-29所示。所示。8.4 Arena輸入輸入/輸出分析輸出分析圖8-29 輸出分析器的“數(shù)據(jù)文件加載”設(shè)置8.4 Arena輸入輸入/輸出分析輸出分析通過菜單Analyze Compare Means，對此兩個文件中的數(shù)據(jù)的均值進行分析和比較，有關(guān)的對話框設(shè)置如圖8-30所示。圖8-30 利用輸出分析器進行方案比較的對話框設(shè)置8.4 Arena輸入輸入/輸出分析輸出分析利用Arena輸出分析器得到兩種系統(tǒng)方案比較的結(jié)果如圖8-31

38、所示。圖8-31 簡單加工系統(tǒng)兩種方案的比較結(jié)果8.4 Arena輸入輸入/輸出分析輸出分析8.5 Arena在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用8.5.1 仿真問題描述仿真問題描述圖8-32 某生產(chǎn)線的工藝流程接下來，我們將建立該生產(chǎn)系統(tǒng)的Arena仿真模型，對系統(tǒng)產(chǎn)出水平等性能指標進行仿真分析。主要目的在于：一是工藝流程設(shè)計，將各項工藝按照不同的工序輸入到仿真模型中，通過仿真運行發(fā)現(xiàn)工藝流程中存在的瓶頸環(huán)節(jié)；二是診斷和優(yōu)化。通過對多個備選方案分別進行仿真分析和比較，根據(jù)仿真輸出的結(jié)果來選擇并確定生產(chǎn)率較高的、最符合企業(yè)要求的工藝流程。在此基礎(chǔ)上，我們還將為產(chǎn)能分析提供多種有效的途徑

39、。8.5 Arena在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用8.5.2 仿真模型構(gòu)建仿真模型構(gòu)建在Arena中，將基礎(chǔ)面板中的相應(yīng)模塊加載到流程圖視圖中，并按邏輯順序進行連接，建立上述生產(chǎn)系統(tǒng)工藝過程的仿真模型，如圖8-33所示。圖8-33 生產(chǎn)系統(tǒng)工藝流程的Arena仿真模型8.5 Arena在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用在該仿真模型中使用到的幾類主要的流程圖模塊包括：1個Create模塊，用來產(chǎn)生代表零件的實體，如圖8-34所示。圖8-34 Create模塊及其屬性設(shè)置8.5 Arena在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用1個Assign模塊，用來對實體屬性進行特

40、定的賦值操作，如圖8-35所示。圖8-35 Assign模塊及其屬性設(shè)置8.5 Arena在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用4個Process模塊，用來分別表示毛坯切割、車削、檢驗和返修四道工序，如圖8-36所示。（a）毛坯切割工序 （b）車削加工工序8.5 Arena在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用（c）檢驗工序 （d）返修工序圖8-36 Process模塊及其屬性設(shè)置8.5 Arena在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用2個Decision模塊，分別用來表示在檢驗工序和返修工序中的兩個概率型決策過程，如圖8-37所示。（a）檢驗工序的合格率判斷（b）返修工序的

41、合格率判斷圖8-37 Decision模塊及其屬性設(shè)置8.5 Arena在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用3個Record模塊和3個Dispose模塊。其中，3個Record模塊用來記錄通過的實體數(shù)量；3個Dispose模塊分別用來表示檢驗合格品、返修合格品和報廢品等三類產(chǎn)品從系統(tǒng)仿真模型中離開，如圖8-38所示。（a）檢驗合格品的Record模塊和Dispose模塊8.5 Arena在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用（b）返修合格品的Record模塊和Dispose模塊8.5 Arena在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用（c）報廢品的Record模塊和Dispo

42、se模塊圖8-38 Record模塊與Dispose模塊及其屬性設(shè)置8.5 Arena在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用8.5.3 仿真運行結(jié)果仿真運行結(jié)果對上述仿真模型，執(zhí)行仿真運行480分鐘（1個工作日），得仿真運行過程如圖8-39所示。圖8-39 生產(chǎn)系統(tǒng)工藝過程的仿真運行界面8.5 Arena在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用仿真運行結(jié)束后，在彈出的對話框中單擊“Yes”按鈕，打開仿真結(jié)果的輸出報告窗口，如圖8-40所示。圖8-40 生產(chǎn)系統(tǒng)工藝過程的仿真結(jié)果輸出報告界面8.5 Arena在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用從圖8-40的輸出報告中，我們可以得到該生產(chǎn)線系統(tǒng)各類統(tǒng)計性能指標的仿真運行結(jié)果，如系統(tǒng)平均等待時間、最大逗留時間、以及產(chǎn)出水平和設(shè)備利用率等，如圖8-41所示。（a）系統(tǒng)平均等待時間和最大逗留時間8.5 Arena在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用在生產(chǎn)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用（b）系統(tǒng)產(chǎn)