PlantSimulation使用领域教学课件.ppt

1、1对生产,物流进行可视化;计划编制;优化的仿真工具2 工厂仿真的意义 Plant Simulation解决方案介绍 易用的图形化工作环境 多种工厂仿真分析工具 功能强大的优化算法 开放的系统架构体系 软件操作及实例演示 成功用户经验 Q&A3 工厂仿真的意义 Plant Simulation解决方案介绍 易用的图形化工作环境 多种工厂仿真分析工具 功能强大的优化算法 开放的系统架构体系 软件操作及实例演示 成功用户经验 Q&A4实施JIT（及时供应）JIS（按生产顺序供应）引入看板系统（Kanban）规划和建造新的生产线管理全球生产网络客观的决策标准！对不同方案进行比较！但是，如何做呢？5 1

2、)新厂的规划与布局 要提高产量，现有的场地、设备、人员能不能应付？要扩建工厂，或者新建车间，要多大面积，要多少设备、多少工人，怎么去布局？62）新产品上马 原有生产线的生产能力能不能满足，是不是需要调整？调整后的生产情况是什么样的？如果与原有的产品混流生产，是不是可行？新的作业计划是否合理？7 3)生产线评价与效率改善 作业流程不流畅，设备有闲余，空间利用率低等等，如何进行定量分析？如何改进？如果需要引进大型或高价设备，那么该引进何种设备？多大性能的设备?引进设备后现有瓶颈能否消除？其它地方是否可能成为新的瓶颈？8 1)新建配送中心，有多种设计方案，哪一个最合适？2)分拣作业该采取何种方式？按

3、品种集中拣货 VS 按送货单位拣货？复合型作业，各自比率应该是多少？3）传输设备的能力是否够，如何充分利用，运输车辆的路线是否可以优化 4)物流设备厂家，在投标时，如何能客户演示自身设备？9 4)日常操作的仿真（仿真系统的实时应用）当天的生产计划是否可以完成，每份订单什么时间完成？当天的计划，哪种排产才合理，资源如何安排？10Modell-steuerungFertigungLagerTransport控制策略设备订单01.000.0002.000.0003.000.0004.000.0005.000.0006.000.0000102030Zeit TageBestand StckWISCHB

4、LATTMITTELBUEGEL_LFEDERSCHIENEMITTELBUEGEL_NMITTELBUEGEL_SKRALLENBUEGEL_LKRALLENBUEGEL_S执行效率工厂供应链生产线11Simulation is the imitation of a dynamic process within a model,in order to arrive at results that may be transferred to real systems.(Definition by the German Association of Industrial Engineers)真实

5、系统对真实系统的评价仿真模型仿真分析结果抽象抽象调整调整仿真分析仿真分析结果分析结果分析与真实系与真实系统对比统对比12定义输出量 生产能力布局仓库存储策略缓冲区设置轮班刹车数量控制策略工厂利用率产能仓库数据混合顺序工厂及生产线成本生产线利用率时间、节拍优化缓冲区优化托盘、小车利用率生产线仿真生产线仿真输入输入工厂模型仿真工厂模型仿真输出输出13人员要求和配备生产线节拍和利用率生产能力，性能工作时间和换班模式瓶颈、系统故障布局安排、计划和先后顺序控制策略、处理原则14对多种方案进行分析和对比后，优化系统配置，节省系统成本提高生产力，缩短产品生产周期详细了解系统流程，提高工程质量进行“what

6、if?”分析，降低风险对经过验证的系统进行逼真的演示，有利于同客户进行沟通15 工厂仿真的意义 Plant Simulation解决方案介绍 易用的图形化工作环境 多种工厂仿真分析工具 功能强大的优化算法 开放的系统架构体系 软件操作及实例演示 成功用户经验 Q&A16 最初命名为SIMPLE+（用C+编写的“生产物流和工程仿真）20多年的仿真系统应用和开发方面经验 后来改名为eM-Plant，为eM-Power系列解决方案中的一员 在2005年4月，UGS收购了Tecnomatix并把产品重新命名为“工厂仿真”（Plant Simulation）2007年Siemens收购UGS 面向对象图

7、形和集成建模、仿真、动画制作和优化的标准软件 是集成制造工程环境的关键组成部分17 以逼真、准确的方式来表述多元化、非常复杂的系统和业务过程 面向对象、图形和集成化的工作环境已经提高了用户接受度 在创建模型方面的出色功能以及改变和维持工厂仿真模型的能力，使工厂仿真成为了通用的、生产力很强的应用程序 传统概念（比如模块、语言和清单）的各种优点都被集成到了工厂仿真里面 所有生产、物流和工程事宜都可以通过一个仿真系统来完成。通常不再需要几个不兼容的系统。18 工厂仿真的意义 Plant Simulation解决方案介绍 易用的图形化工作环境 多种工厂仿真分析工具 功能强大的优化算法 开放的系统架构体

8、系 软件操作及实例演示 成功用户经验 Q&A19 完全Windows风格的图形化应用界面 模块化建模 以拖放的方式建立仿真分析模型 丰富的应用对象库通用对象库物流信息流用户界面库工具 专业应用库工厂仿真机加车间专业库工厂仿真装配专业库工厂仿真HBW（立体仓库）工厂仿真AGVS（自动导引车辆系统）工厂仿真输送机20 InoSim 用于表述工厂仿真中的持续生产批次。InoSim 由InoSim 公司开发，该公司在创建工厂仿真应用对象库方面以及在化工行业仿真方面有多年的经验。InoSim 批次特别适用于对具有任意数量产品的多层次/多用途生产系统中的批过程进行建模。InoSim 批次的目标应用：1）面

9、向批次以及半连续生产2）在高层次以及详细控制运行层次实现菜单3）原材料、零件成品以及制成品的存放和运输4）终端产品的混合、填充和包装21 工艺过程序列发生器是一个给予遗传算法的计划工具，帮助生产计划员快速生成、优化生产顺序和生产线配置方案，创建规则并通过简单方法对其进行调整。工艺过程序列发生器提供简单处理，使计划过程的效率变得非常高。可以很轻易地把工艺过程序列发生器的组件集成到工厂仿真模型里面，以便在设计一条生产线时对计划规则进行测试和验证。22 工厂仿真HBW（立体仓库）应用对象库用于对仓库及高空立体仓库进行建模。23 工厂仿真AGVS（自动导引车辆系统）是一个用于与工厂仿真一起对导引运输系

10、统（一般无人驾驶）进行建模的专业应用库。24 工厂仿真输送机应用对象库被用于对固定输送机系统进行建模 输送带 辊道 可以用对话框来定义必要的技术参数和控制规则25 层次化建模 可以逼真地表现一个完整的工厂 模型层次可以急剧扩大和收缩 从高层管理人员到规划工程师和车间操作者，都能最好地理解仿真模型 支持自上而下或者自下而上的建模方法 面向对象的建模方式 对象属性级别对继承进行控制 通过使用继承，可以很快对仿真模型或模型版本进行修改 26利用层装结构，用户可以建立不同精细程度的仿真分析模型。将对象嵌套于另一利用层装结构，用户可以建立不同精细程度的仿真分析模型。将对象嵌套于另一对象中的方法可以让用户

11、更容易地建立及维护大型复杂结构的仿真分析模型。对象中的方法可以让用户更容易地建立及维护大型复杂结构的仿真分析模型。Non OO software systemModel with Low Detail OO software systemModel with High Detail 27 下级模型只需要建立一次，在建立总体模型的时候可以直接利用该下级模型 工程协作：可由不同工作组成员分别建立不同的下级模型，建立总体模型时，可以直接调用 系统还提供了应用对象库帮助用户简单快速地建立特定专业的分析仿真模型28 易于理解的结果显示方式 基于对话框的对象统计数据 变量 标尺 柱状图 折线图 HTML

12、29 三维可视化 自己的三维组件 提供了一个对全厂进行三维可视化处理的工具 三维环境下的交互式操作30可扩展和可定制的用户界面 集成了“Sim Talk”语言 对话框的用户化定制 根据输入用户对话框中的参数自动创建仿真模型 31 工厂仿真的意义 Plant Simulation解决方案介绍 易用的图形化工作环境 多种工厂仿真分析工具 功能强大的优化算法 开放的系统架构体系 软件操作及实例演示 成功用户经验 Q&A32Real System/PlanSimulation-ModelSimulation result 管理层需要能够说明实际工厂系统性能的信息 实际上 企业实际的生产流程是非常复杂的

13、 大量来自企业设计、工艺、制造部门的信息 无法依据传统的决策手段来进行方案的评估 难以工厂物流进行优化了 33 实时统计的对象信息 资源的利用率 进入和离开一个对象的可移动对象数量 一个对象中可移动对象的数量 一个对象中可移动数量的最大和最小数量 等待、故障、堵塞、闲置和被占用时间（百分比）生产时间 丰富的数据表现手段和方式 计量 时间序列 饼形图 柱状图 单线图 34 瓶颈分析 显示出资源的利用情况，从而说明瓶颈及未充分利用的机器 显示方式 2D 3D 表视图 自动查找对象35 Sankey图分析 Sankey图将物流密度可视化 直观地显示当前配置下的传输量及传输方向36 Gantt图分析

14、用于显示和操纵Gantt图 显示生产计划并对其进行交互式改动 生产顺序资源安排真实性检查图形化的交互更改附加弹出关联信息37 工厂仿真的意义 Plant Simulation解决方案介绍 易用的图形化工作环境 多种工厂仿真分析工具 功能强大的优化算法 开放的系统架构体系 软件操作及实例演示 成功用户经验 Q&A38多种系统优化工具 试验管理 Experiment Design 遗传算法 Genetic Algorithm 特征值 Factor Analysis 神经网络 Neural Network39 使用遗传算法Genetic Algorithms(GAs)进行系统优化。遗传算法是随机搜索

15、方法的一种 遗传算法创建解决方案的入口，利用遗传操作例如突变、交叉等手段进化解决方案以找到最优解 遗传算法能够独立地找到优化的解决方案，可以同时考虑多个并发的对象，例如成本、产量和资源利用率 例如：遗传算法可以自动找到卡车装配线上的最优装配序列Optimization ResultsOptimization CycleeM-Plant GAdefault configurationsolutionevaluationresultsperson,softwareeM-Plantevaluator工厂仿真“遗传算法”的典型应用包括：批次大小和顺序规划布置优化人员和资源分配确定产能缩短设置时间工厂仿

16、真“遗传算法”的典型应用包括：批次大小和顺序规划布置优化人员和资源分配确定产能缩短设置时间40 工厂仿真的意义 Plant Simulation解决方案介绍 易用的图形化工作环境 多种工厂仿真分析工具 功能强大的优化算法 开放的系统架构体系 软件操作及实例演示 成功用户经验 Q&A41 促进了对公司现有数据的集成 集成，远程控制数据实时交换 导入表格，导入数据和图纸 在线数据库连接 方便客户在工厂仿真和其他应用系统之间进行通讯和数据交换 工厂仿真与客户应用系统的联合仿真 例如：工厂仿真/PLC联合仿真 更加方便地建立用户化的专家系统，例如：高空立体仓库调度专家系统 配送中心调度专家系统 ERP

17、 MRPII42DeploymentXfactoryLayoutFactory CADSCADAFactoryLinkSDXOPCExcelXLSAccess DatabasePLCSocketPLM TeamcenterInternetHTMLXMLDCOMODBCDesignNXjt43提供对以下数据格式或应用程序的接口ActiveX ASCIIC Interface COMDXF,DWG ReaderDynamic Data Exchange(DDE)Excel(.xls)HTMLOpen Data Base Connectivity(ODBC)SDXSocket Oracle SQLX

18、ML44实例：与Excel集成45 在仿真环节中添加 PLC 控制 使仿真系统能够真实反映控制策略对运行效率的影响 可在系统开始建立以前就进行 PLC 程序的调试 提高设计质量 节约系统开发、研制和现场实施的时间46Plant SimulationS7-PLCSimS7-SIMATIC47 Plant Simulation 支持 ActiveX 接口，可从 Plant Simulation环境中访问 ActiveX 对象，可通过 ActiveX 对象对外部程序进行操作 S7-PLCSIM 是对 S7 系列PLC程序进行调试的工具，提供COM接口供其他应用程序进行访问 需要开发一个 Active

19、X 接口，用于连接Plant Simulation和 S7-PLCSIM，实现在Plant Simulation中进行仿真分析的同时，将传感器信息传递到 S7-PLCSIM 中并从 S7-PLCSIM中获得执行指令4849 工厂仿真的意义 Plant Simulation解决方案介绍 易用的图形化工作环境 多种工厂仿真分析工具 功能强大的优化算法 开放的系统架构体系 软件操作及实例演示 成功用户经验 Q&A50生产计划验证及优化沪东重机生产计划仿真51产能分析及瓶颈辨识奔驰后桥装配线52三维可视化53 工厂仿真的意义 Plant Simulation解决方案介绍 易用的图形化工作环境 多样工厂

20、仿真分析工具 功能强大的优化算法 开放的系统架构体系 软件操作及实例演示 成功用户经验 Q&A54 工厂仿真可以应用于所有行业 生产 物流 工程 研究 教育 主要用于优化系统及业务过程的结构、尺寸以及控制 系统规划（离线应用）操作性日常程序（在线应用）提供支持 能够帮助用户作出可靠的决策，节约成本 55 在生产开始之前检测与评估问题，以避免因此而造成的成本与时间的巨大浪费 在确保产能的前提下，尽可能的减少投资成本 将现有生产设施生产力提高1520%将规划新生产设施的投资减少20%减少库存和生产时间达2060%优化系统大小，包括缓冲区大小 更早验证设想，减少投资风险 最大程度地利用生产资源 改善

21、生产线设计和进度表56FhG-PresidentProf.Dr.H.J.Warnecke“在德国，每年因为仿真节约的成本高达90亿美元”“我们不可能直接在真实系统上进行改进实验，这样的成本太高了，而且会造成时间上的巨大浪费。”因此，仿真是一个非常有效的工具，可以对新的有创造性的想法进行实验与测试。”57通过对 德国5000多个Plant Simulation用户的调查投资回报率:平均值为 1:12 53%的用户高于1:105859汽车整车厂商Audi AutovazBMW DaimlerChrysler Honda Mazda Mitsubishi Nissan PSARolls-Royce

22、Suzuki Vauxhall VolkswagenT1 供应商BoschEBM Papst FaureciaHellaMagnaModineRecticellSKFSt.GobainZF 生产线供应商ComauDuerr Eisenmann HoermannibkKronesKukaNothelferThyssen Krupp TMSVoest Alpine 船舶制造商BabkockChantier de lAtlantique FincantieriFlensburger Schiffsbau GesellschaftKockumsKvaerner Warnow Werft Meyer W

23、erft Papenburg Thyssen Nordseewerke 60Engineering HousesChemgineering DRCEDAGFlexsim Fraunhofer Industrie Planung Fischer IsilogLife Sciences PitotechPPIProtemaSimPlanTBA 机场DallasDenverFrankfurtMunichSchiphol Process IndustryBASFBayerCibaHenkelRatiopharmWacker Semiconductor 其他British Ministery of De

24、fenseGerman RailroadGrenzebachIsraelian Aircraft IndustrySchaefer-NoellPolice of South AfricaHospital ViennaMTU重型工业设备Caterpillar Freightliner GroveJohn Deere Severstal61ABB Italy,GermanyAlcatelFrance,GermanyCanon JapanCaradon Ideal Ltd.UKEricssonSwedenGeneral Electric USAHitachi JapanIBM GermanyMEMC

25、 ItalyMICO Bosch Group IndiaMitsubishi electricFrance,JapanNokia GermanyOmronJapanPanasonic GroupJapanPhilips USASchneider Electric ItalySharpJapanSiemens GermanySTMicroelectronics ItalyToshibaJapanXeroxJapan62SVWFAW沈阳宝马万丰华为上海交大上海同济上海海事北京航空航天南京航空航天北京理工北方交大重大华中理工大连理工63 工厂仿真的意义 Plant Simulation解决方案介绍 易用的图形化工作环境 多种工厂仿真分析工具 功能强大的优化算法 开放的系统架构体系 软件操作及实例演示 成功用户经验 Q&A64Q&A?