QUEST综合实验及操作指导.docx

实验六生产线仿真生产线设计和优化是工业工程专业学生研究的主要内容之一，通过仿真来发现生产流水线 中存在的问题是一种比较有效的方法。本实验以QUEST软件为工具（QUEST是一款功能强大的 三维离散事件仿真软件），用来实现生产流程、物流等活动的仿真，以期实现流程瓶颈优化、 物流线路改善等目标。一、实验目的1. 了解离散事件的建模思想及方法；2. 初步掌握QUEST软件的使用；3. 以工业工程专业实验室现存的流水线为基础，对该流水线进行仿真并进行改善。二、实验仪器QUEST软件、电脑、Mini-Factory仿真生产线等。三、实验内容1 .全面了解实验室生产线的情况；2 .学习QUEST软件；3. 运用QUEST软件对生产线进行仿真；4. 对仿真结果进行分析和评价。四、实验步骤1、选定一生产小系统，设定其各个设备主要参数，并确定该系统运行标准；2、用Quest软件建立该系统的初始仿真模型；3、运行初始模型并有选择性的对输出结果进行分析，与原先设定的系统运行标准进行比 较；4、对模型进行修改，重复2、3两个步骤，直到模型运行结果符合预定标准为止。五、实验组织及安排1. 分组：每组3人；2. 分工：自行分工，按照要求完成对流水线的仿真。六、实验报告1. 实验仿真说明书；2. 根据运行结果，对模型进行分析和评价；3. 仿真结果演示和提交。七. 注意事项1、建模前必须做好充分准备。包括采集详实可靠的数据，确定模型运行合理与否的评判标 准等。2、建模时条理要清晰，特别是对复杂的系统进行仿真，更是一项巨大的工程。3、运行模型时，必需制定合理的运行方案。4、合理取舍运行数据进行运行分析。附图6.1 QUEST主界面MirtI'lri DtrniC miwirlh-i g八、附录附录一 Quest仿真软件及其应用简介（一）.QUEST 简介QUEST是美国DELMIA公司用于对生产工艺流程的准确性与生产效率进行仿真与分析的全 三维数字工厂环境。它提供较为强有力的交互式仿真建模功能，并且提供了一些常用生产及物流设备的初始模 型。运行QUEST软件，可以看到系统界面分为主菜单区、子菜单区、工作区和视景菜单区。主 菜单及相应子菜单是仿真建模、运行及结果分析的基本功能性菜单，工作区是主要的结果显示 区，视景菜单用于控制显示效果。QUEST主界面如附图6.1所示：Liyil _l"QUEST的仿真步骤是蜀态的”宅基于一个. 3丁的建模环蛆所有的模型都可以分成两部 分：物理模型和逻辑模型。逻辑模型是QUEST仿真的核心部分。它主要由两部分组成：要素 （elements）和零件（parts）。其中，要素主要由以下这些方面组成：1.逻辑，是指掌握要 素行为的规则和程序；2.属性，是指要素相关的数据项；3.要素的物理外形，主要是3D的 CAD几何构成。而零件是指要素加工出来的实体。与要素相比，零件同样具有属性和3D的CAD 几何外观构成，但是它们没有任何逻辑定义。QUEST中有些物流常用设备己有初始模型，例如下面介绍的各要素：a. 创建和接收零件的要素：发生器（sources）:用来生成零件和相关零件进入到仿真系统的要素； 接受器（sinks）:用来接收零件的要素。b. 储存零件的要素：缓冲器（buffers）:储存零件的要素。c. 处理器要素：机器（machines）:加工零件的要素d. 原料传递要素：传送带（conveyor）:标准的或PNF（驱动或者无需驱动的）型的传送带都能运送零件。AGV （Automatic Guided Vehicles）:该要素能够在特定的轨道上运行和搬运零件。劳动力（Labor）:搬运零件或做其他工作的人。e. 其他要素：决策点（decision points）:主要是指充当传送带感应器以及搬运要素的路线系统的要 素。附件（accessories）:指某些没有逻辑属性，但具有三维CAD几何造型的要素。（二）.QUEST的基本应用QUEST的基本应用主要介绍建模、运行和结果分析三部分内容。其中建模部分包括：基本 物流设备模型的建立、AGV系统的建立和传送带conveyor的建立。对于Quest软件中己有初始模型的一些常用设备可通过参数设置建立模型。比如，设置零 件发生器（source）产生的零件（物料）种类、比例及产生规律等参数，自动导引车（AGV） 转弯和直线行驶速度等参数，并定义路径、停位点，以及各台AGV小车工作、停车、送货的优 先列表等。对于软件中无预先初始模型的设备，例如，穿梭车、立体仓库、堆垛机等设备，可先用 CAD模块建立三维实体模型（几何模型），并定义属性参数，然后再按系统中各台设备的位置尺 寸及相互关系建立模型。初学者在建模过程中可先用已有初始模型适当代替复杂设备模型进行 简单模拟。1、基本设备模型的建立步骤（1）、选择对应的工作区零件 part 和基本元素 element （包括 source、buffer、machine、sink 等）都在 Model/Build菜单工作区中设置。如附图6.2所示。（2）、设置设备模型各项属性例如设置一个能产生三种零件a、b、c，产生比例为1： 1： 2,产生时间间隔为5秒的零 件发生器的过程。见操作示例附图6.3、6.4、6.5。设置source属性之前首先应创建零件。在本例中，创建三种零件分别为a、b、c。附图6.3的操作步骤为：选择create键，在弹出的对话框中确定零件名称等，然后按 Display键，再按Attributes键，在弹出的对话框中设置零件的颜色等属性。为了区别起 见，将a、b、c设成不同的颜色。C oneDe eteMachineSinkAccessorvConveyorShowDisconnectModifyClass DeleteNew part class creation selectedrtColorRenderEdgesBackfaceBboxes附图6.3零件属性设置步骤附图6.4、6.5表示的是sodrce的基本设置过程。SourceBufferModify Clone DeleteConnectionsClassElementConveyor ConnectLocateModelElementPopulat Group MFractions键，设置零件a、b、c的产生比例是1: 1： 2。设置完后在floor上单击确定 source的位置，这样source的简单设置就完成了。如果需要对其原先的设置做修改，只要同 样选择source键就可随时进行修改。其他元素的属性设置与source的设置步骤基本相同（详见QUEST用户使用手册第3 章）。Part Class FractionsSource QUEST - QUESTFile Me del Adv：iiL>2 e >1 Rijxl 匚 All Draw Tools Userl附图6.5 source属性设置步骤2回区Pref Help_ n1 XOK | CancelConveyor ConnectBufferPart ClassCreate/ModifyClone DeleteElement ClassMachine SinkConnectionsModiClonDeletePushClassElementShow DisconneConstantSourceDistributionsPart Class Fractions言 hMNormal Uniform Triangular Exponential Poisson Gamma Beta Erlang Lognormal Weibull File Based SCL Expression User Func（3）、建立模型间的连接建立步骤为： 选择逻辑连接的层次。Quest提供两种层次的连接关系：Class和Elemento Class是 指建立在元素种类层次之上的连接，对两种元素种类建立这种连接之后，只要是属于 这两种元素种类的任何元素都将服从建立的逻辑连接。Element是建立在单独元素之 上的连接，对两种元素建立连接之后，对其他相同种类元素的逻辑关系没有影响； 选择逻辑连接的输出和输入部分，即确定系统生产工艺流程的整个流向。以选择 Element层次连接为例，在出现的选择对话框中（如附图6. 6所示）首先选择Output Element，按OK键之后接着选择Input Element，这样就完成了两种元素之间的逻辑 连接（也可以直接用鼠标左键点击要选择的元素来完成）。整个系统的生产流程设置 就是通过将所有元素连接起来完成的。5击立Disconnection可以解除建立的连接。以上步骤建立的逻辑连接是运行中的一般连接，对于有些特殊流程功能必须通过SCL仿真控制语言编程实现（SCL语言详见QUEST用户使用手册第5章）。(4) 、模型的保存和读取在Model/Build/Model中选择Save即可将建立的模型保存到既定的目录下，或者选择 File/save model 进行保存。在Model/Build/Model中选择Read即可读取保存在模型库中的任意模型，也可通过 File/read model 进行读取。2、AGV系统的建立步骤(1) 、Model/MHS/Controller/AGV 下建立 AGV 控制器，见附图 6.8。Class NameAGV_Controller1No. of Elements | -|Move ModeStop If RequiredPath ModeNeverClaim ModeClaim NextPriority| iSave InLogicsDisplayJAGV_Controller(AGV_Path_Syste>XClass NameAGVPathSyste m 1DirectionDirection Change ModeUnidirectional二jRotating二Maximum Speed3000.00 mm/secPrioritySave InModel FilejJDisplayUser AttributePropertiesOKCancel附图6.9 AGV系统建立步骤2(3)、Model/Layout/Layout下画出系统路线，并用工作区Segment/Connect建立路线的连接关系，见附图6.10、6.11。附图6.10 AGV系统建立步骤3 1附图6.11 AGV系统建立步骤3 2(4)、Model/Layout/Dec Point下建立路线上的决策点，并在Model/MHS/Dec Point下建立决策点间的关系，见附图6.12、6.13Depart RequirementsSelect anAGV De.口回区AGV Dec Pt1 1AGV_Dec_Pt2jKeyOKCancelOK |附图6.13 AGV系统建立步骤4 2(5) 、在Model/MHS/MHS Element下建立AGV小车及其属性，见附图6.14。MHS ElementAGVLaboJarri(1)、Model/Layout/Create System/Conv 下建立传送系统，见附图 6.15；Extr_ConveyorClass NameInput TypeOutput TypePart Capacity TypeExtrConveyorlPush=Push二|InfinitePriorityI1Save InModel FileCreate SystemAGVLaborPNFConvPart CapacityConveyor InfoLoad ProcessUnload ProcessLogicsLabor ControllerSR ControllerDisplayShiftsFailures附图6.15传送带系统建立步骤1user Annouie0K | Cancel建立路线的连接(2) 、Model/Layout/Layout 下画出传送带线路，同样用 Segment/Connect 关系，见附图6.16。附图6.16传送带系统建立步骤24、模型的运行(1)、在Run/simulate/simulation下点击Run，在弹出的对话框中设置运行时间等信息，点击Interval，在其对话框中设置系统的初始运行速率，见附图6.17。附图6.17模型运行条件设置举例（2）、运行时，可通过Interval左右两边的按键改变运行速度。并能通过视景工作区的各按扭从各个距离各个角度观察系统运行中的各个部分，见附图6.18。结果。对于单次和多次运行，其结果均可以多种不同的形式表示，如统计表、条形图、饼图等。IconAddAssocPie ChartUtilContentUserHistogramElementPartUserTime SeriesElementPartUserBar ChartUtilTotal Pa Avg ConRes TimWait jUser附图 6.19 Model/Charts/2D 工作区Util Product Fluid在 Model/Charts/2D 、 Run/Single Run Output 、Run/Multi Run和Run/Graphs等工作区下均有结果输出的图 标制作。（1）、Model/Charts/2D 工作区，见附图 6.19。例如：如附图20所示用饼图定性的表示传送带3 （附图16 所示模型中的传送带3）的利用率 选择Util，在弹出的对话框中选择conveyor3； 设置图形基本性质，在图形背景窗口上确定图形位 置； 适当进行调整并保存。TextFixed UserSCL ChartCreate Pie ChartChart TitleUtilization for Conveyor_33D effectsYesTText ColorBlack3Background ColorWhiteTDisplay update modeSimulation intervalDisplay update intervalConveyor_3FontsSlice ColorsChange Associated Element1 OK |Cancel附图6.20饼图设置示例设置后图形显示如下，如附图6.21所示:(2)、操作步点击mode选择输出方式：display或者file 选择display模式时，点击model后直接显示模型中各种详细统计数据（见附录）。 所示一模型运行统计表）；选择file模式时，点击后选择存储方式保存到文件夹 中。 可单独显示某个元素的统计数据，可点击相应的功能键；也可定制需要的输出报告。（3）、Run/Multi Run工作区，如附图6.23所示此工作区主要包括报告输出和图形输出两部分，报告输出的用法与Single Run Output工 作区类似；图形输出的基本用法与Model/Charts/2D工作区相似。Stats Output ModeRun StatsModelData SetsLoad Save ClearStats OutputElementModePart Class FluidBatch StatsSegment Elem ClasElement CustomProcess FailurePartFluidLogics CustomSegment Elem ClasPart jWIPModel JCustom ReportCre/Mod DeleteConf IntervalsElementPartReportUser StatGraphing附图6附图 6.23 Run/Multi Run 工作区.匕匕 iiun/ Qj_ng j_e【iunuu upu l| l区Report（4）、 Run/GraphResid此工作区主要是Run工作区，:对已保存的Part如附图6.24所示。图表进行操作，例如查看、ContentsTime UnitsProduction ResidenceSaveTime Units修改、附录二 QUEST Current Run Summary ReportModel: GIFTS/sort.mdlModel Dir:C:/Deneb/QUESTlib/MODELS/User:miaomiaoDate:Friday 5November2004Time:8:13 PMLength Units : ftTime Units : hrSimulation Time:0.27778Warmup Time:0.00000Statistics CollectionTime:0.27778Model SummaryTitleNameValueStat Collection Time_0.278Min Util ElementConveyor_420.406Max Util ElementConveyor_1100.000Max Repairs_0.000Max Failure Time-0.000Max Part CreatedWidget_218.000Max Part ConsumedWidget_116.000Max Residence TimeWidget_30.060Max Part SourceSource_150.000Total Parts Created-50.000Total Parts Consumed-42.000. Part Classes Processes Element TypesSource Sink Buffer ConveyorCnv Dec PtSourceNameState TimesCreated PartsCreation RateIdleSource_10.27850180.000SinkNameState TimesFinished PartsIdleSink_10.27842BufferNameStateMax.Avg.Avg. PartNo. ofMax.Min.ZeroFinalTimesBufferBufferResidenceEntriesWaitWaitWaitContentIdleLengthLengthTimeTimeTimeEntriesBuffer_10.27810.0000.000500.0000.000500NameStateTimesIdleUtilization(% )No. ofParts CrossedAvg.PartTimeAvg.ProcessTimeAvg.CycleTimeAvg.ReqmtTimeNo. of ProductsProductionRateFinal ContentStationCrossOverCountStationCrossOverTime(Total)Decision pt 10.0000.000490.0000.0000.0000.00000.000000.000Decision pt 30.0000.000320.0000.0000.0000.00000.000000.000Stop30.07426.525130.0060.0000.0000.00000.000000.000Decision pt 50,0000.00028000000000.0000.00000.000000.000Decision pt 60.0000.000430.0000.0000.0000.00000.000000.000Stop10 08932 000160 0060 0000 0000 00000 000000 000Stop 20.08630.834150.0060.0000.0000.00000.000000.000ConveyorNameState TimesUtilization(% )Avg.LoadNo. ofEntriesAvg. Part Residence TimeTransportRateFinal ContentIdleBusy - ProcessingBusy -LoadedTravelBusy -Empty TravelBlocked -Wait BlockConveyor_10.0000.2780.2780.0000.000100.0002.138500.012172.8002Conveyor_20.2170.0610.0610.2170.00021.9750.220140.00450.4000Conveyor_30.0870.1910.1910.0870.00068.8570.833140.01746.8001Conveyor_40.2210.0570.0570.2210.00020.4060.204130.00446.8000Conveyor_50.0420.2360.2390.0390.00085.8941.841440.012151.2002Conveyor_60.0740.2040.2040.0740.00273.3111.326160.02357.6000Conveyor_70.0680.2100.2100.0680.00375.7001.295180.02254.0003Cnv_Dec_PtPart ClassesNameMax.ResidenceMin.ResidenceAvg.ResidenceCreatedPartsDestroyedPartsParts in SystemWidget_10.0430.0370.03817161Widget_20.0490.0460.04718153Widget_30.0600.0590.05915114