车间AGV系统运输仿真模型


一、 模型描述
某生产工段以每小时60件的速度加工两种零部件，零部件由铸造车间铸造后放在中转库，车间有2辆AGV负责从中转库分别运送零件至生产工段。其中：中转库距离生产工段150m；AGV一次运送10件胚件；AGV空载行驶速度30m/Min,满载25m/Min；AGV装载胚件过程需时Uniform(30,90)s,卸载过程需时Uniform(20,70)s；AGV只有在生产工段胚件少于30件才去中转库取货，否则，停靠停车位。两辆AGV小车分别只对一种零件进行装载，Witness仿真模型下载。


建模并仿真的目的是：
 使用Vehicle/track元素；
 load/unload操作的设定；
 Vehicle速度设定；

 
二、 模型建立
2.1 模型最终界面
模型最终界面如图1所示：



图1 模型最终界面


2.2 元素说明
    该模型的元素较为复杂，两种零件分别在不同的AGV小车上装载，并且两种AGV小车在去往装载零件的路径都不相同，但两辆小车回程路径是一样的。 具体元素设计详见下表。


表1 元素说明

　

2.3 元素可视化设计
（1）Part元素可视化设计
Part元素需对其name属性和style属性进行可视化设计即可。Style属性分别选择红色圆圈和绿色圆圈图案表示。如图1所示。
（2）Buffer元素可视化设计
Buffer元素对其name属性和part queue属性可视化设计。其中part queue属性选择queue选项中的up选项。
（3） track元素可视化设计
track元素有T1、T2、T3和T4等六个元素，主要对其name属性和path属性进行可视化设计。
（4） machine元素可视化设计
Machine元素需要对其icon属性、part queue属性以及icon属性（静态图标）、icon（动态图标）进行可视化设计。
2.4 元素详细设计
（1）Part元素详细设计
两个Part元素设置基本相同，选择其默认设置即可。在此对part001元素详细设计如图2所示：



图2 产品元素详细设计


（2）machine元素详细设计
    按照模型描述所讲，machine001自动将产品从缓冲区中索取零件进行加工，并且以每小时60件的加工速度进行加工，因此cycle time为1min。具体设计如图3所示：



图3 machine001详细设计


其中：

    “from”中输入：pull from buffers001，表示机器主动向缓冲区要零件进行加工。
    “to”中输入：push to ship，表示被加工完成的产品被送出系统。
     Cycle time中输入：1，表示加工产品时间为每件1min。
（3） track元素详细设计
    Track元素主要有T1、T2、T3、T4、T5、T6。AGV小车首先从T2的尾部运行到首部，然后对小车的行驶路径进行判断，如果在该路径上的小车是装载产品2的，则将小车移动到T4上，如果小车是装载产品1的，则将其输送到T3上；特别注意的是：当buffers001中的零件数量超过30时，两辆小车在T2上都处于等待状态。在T4首部装载产品2，在T6尾部装载产品1，装载完成后将按照T5、T6、T1的路线返回，在T1首部将产品卸载至buffers001中。小车送往T2尾部执行下次命令。了解其运行规则后，对六个路径逐一进行设置。
T2元素详细设计
T2元素需要对general选项进行详细设计。如图4所示：



图4 T2元素详细设计


其中，点击“output”按钮，输入：
      IF NPARTS (Buffers001) < 30
         IF VEHICLE (ELEMENT,1) = redAGV
             PUSH to T3
         ELSE
             PUSH to T4
         ENDIF
     ELSE
        Wait
     ENDIF

     注：表示判断buffers001中库存是否小于30，如果小于30，运动两辆小车，否则小车继续等待。运行小车时，如果在该路径上的小车是redAGV时，则小车沿T3路径继续运行装载产品1，否则小车为greenAGV，沿T4路径继续运行装载产品2.
T4元素详细设计
T4元素需要对general选项和loading选项进行详细设计。如图5、图6所示：



图5 T4元素general选项详细设计


其中，点击“output”按钮，输入：push to T5，表示装载完产品2后按照T5、T6、T1路径返回。



图6 T4loading详细设计


其中，点击“input loading rule”按钮，输入：PULL from part002 out of world，表示T4装载的零件是从系统外部取出的。
T6元素详细设计
T6元素主要是装载产品1。但是在此需要对小车进行判断，因为装载完产品2的小车也路过此路径。只有装载产品1的小车才能装载产品1。具体设计如图7和图8所示：



图7 T6general选项详细设计


其中，点击“output”按钮，输入：push to T1.



图8 T6loading选项详细设计


其中：

    点击“input loading rule”，输入：pull from part001 out of world，表示装载产品1。
    Transfer mode中选择：if，在condition条件中输入：vehicle（element，1）=redAGV，表示只有redAGV小车在此才发生装载操作。
    Time to load中输入：uniform（0.5，1.5），表示装载时间服从0.5到1.5的均匀分布。
T1元素详细设计
T1元素主要是运送去往仓库的产品，所以需要对其unloading选项进行详细设计。具体如图9和图10所示。



图9 T2元素详细设计


其中，点击“output”按钮，输入：push to T2，表示当所有动作完成后，小车将运送至T2路径等待下次命令。



图10 T2元素unloading选项详细设计


其中，点击“output”按钮，输入：push to buffers001，表示小车将产品卸载至buffers001存放。
T3元素、T5元素详细设计
T3元素和T5元素纯属于运输路径，没有装载卸载操作。现以T3为例，具体设计如图11所示：



图11 T3元素详细设计


其中，点击“output”按钮，输入：push to T6。
注意：在T5元素中，只需要对physical Lenghth改成40即可。


（3） vehicle元素详细设计
两个Vehicle元素设置相同，现以redAGV为例。详细设计如图12所示：



图12 redAGV详细设计


其中，点击“to”按钮，输入：Push to T2 at rear，表示叉车进入系统时在T2路径的尾部。
三、 运行模型
系统运行200分钟，结果如表2所示：


表2 系统运行数据统计


上表可以看出，buffers001现有库存24个。两个AGV小车的空闲率为54.47和39.07.满足系统需求。如果机器能提高效率，buffers001中的库存可以减少很多。因此可以判断machine001为该模型中的瓶颈。