第7章Flexsim建?；A目錄01Flexsim建模的相關概念02Flexsim仿真模型的建立03思考題如何建立與優(yōu)化仿真模型建模思想仿真對比仿真運行仿真模型建立需掌握面向對象思想，理解對象層次結構，熟悉任務序列與分配規(guī)則包括基本組成成分，遵循建模步驟，通過實例講解模型建立與優(yōu)化過程正確布局，定義物流流程，編輯參數(shù)，運行仿真，分析結果進行模型優(yōu)化通過汽車清洗店案例，對比手工與計算機仿真，證明計算機仿真的可行性Flexsim建模的相關概念01Flexsim建模框架建構模型需要想象力和技巧，這里從方法論的角度總結建模框架。在明確目標和條件后，形成問題是規(guī)定模型屬性和預測后果的過程；選定變量則是從影響因素中篩選適合的變量建模框架概覽形成問題與選定變量面向對象的思想：Flexsim的面向對象特性Flexsim是用C++開發(fā)的面向對象仿真軟件，包括仿真軟件和VC++.NET后臺支持環(huán)境Flexsim面向對象特性Flexsim用戶需了解C++，因為軟件使用涉及特有面向對象思想，不完全教授C++語言Flexsim與C++需求面向對象思想貫穿于Flexsim使用中，理解此思想是發(fā)揮軟件特點、實現(xiàn)用戶目的的關鍵對象思想在Flexsim應用面向對象的思想Flexsim中的對象是類實例，封裝了數(shù)據(jù)和方法。對象的屬性如顏色、尺寸，可使用其處理方法Flexsim中的對象是具有特定功能的軟件實體，如處理器，可模擬現(xiàn)實中的設備處理和改變物件狀態(tài)Flexsim對象概念Flexsim對象封裝方法Flexsim的對象層次結構：繼承性與對象層次Flexsim對象庫包含廣泛抽象對象，具有層次結構，可清晰理解各類對象間的關系Flexsim對象庫結構對象庫中對象分兩類：固定實體衍生的靜態(tài)對象和任務執(zhí)行器衍生的動態(tài)對象。靜態(tài)對象不運動，用于生成、存儲和加工物件；動態(tài)對象可運動，負責物件的運輸對象庫中對象的分類面向對象的繼承性允許用戶擴展類，創(chuàng)建新對象，實現(xiàn)軟件的靈活性。在Flexsim中，用戶可以利用繼承性開發(fā)自定義對象繼承性與對象擴展01、02、03、Flexsim對象層次結構、節(jié)點和樹Flexsim對象層次結構圖展示了庫對象的派生關系，分為固定實體和任務執(zhí)行器兩類，用戶可定制新對象。節(jié)點是樹結構的最基本組成單元，可以是其他節(jié)點的容器，擁有數(shù)據(jù)項類型，用戶可以在對象的樹結構中任意操作。樹（tree）結構是一種很常用的數(shù)據(jù)結構。FlexSim仿真模型中的對象，或對象中的屬性和方法節(jié)點等都是樹結構；用戶甚至可以直接在樹結構中操作對象。Flexsim對象層次結構節(jié)點和樹任務序列Flexsim中的任務序列是控制動態(tài)對象執(zhí)行特定動作的指令集合，如移動、裝載、卸載等。通過任務序列，靜態(tài)對象能實現(xiàn)復雜功能任務執(zhí)行器是動態(tài)對象的基類，包括操作員、叉車等，它們按照任務序列中的命令執(zhí)行操作任務序列組成包含多個具體任務，如移動到某位置、裝載或卸載物料，用于規(guī)劃動態(tài)對象的運動路徑和行為自定義任務序列用戶可根據(jù)需求設置不同的任務類型和參數(shù)，通過任務序列實現(xiàn)定制化的仿真操作任務序列：默認任務序列創(chuàng)建任務序列機制固定實體能通過“臨時實體流”選項卡創(chuàng)建任務序列，處理器對象可自動創(chuàng)建時間設置、處理時間、維修操作的任務序列任務序列執(zhí)行流程當用戶選中“使用運輸工具”時，任務序列自動創(chuàng)建并由操作員執(zhí)行：移動到暫存區(qū)，拿起物件，移動到下一個站點，放下物件任務序列執(zhí)行限制仿真運行時，任務執(zhí)行器只能執(zhí)行一個任務序列，其他任務序列則存儲在緩存隊列中等待執(zhí)行任務序列：協(xié)同作業(yè)的任務序列在Flexsim中，通過創(chuàng)建任務序列實現(xiàn)叉車與操作員的協(xié)同作業(yè)，以展示復雜協(xié)同作業(yè)概念協(xié)同作業(yè)概念與示例01任務分解包括：人移動到叉車，叉車按指定路線移動，裝載貨物，再移動至卸載點，最后卸載貨物分解協(xié)同作業(yè)任務02叉車任務與人任務協(xié)同，人僅在特定環(huán)節(jié)介入，其余時間無任務協(xié)同作業(yè)任務序列特點03任務序列：任務分配器及任務序列的分配規(guī)則任務分配器負責調配任務給操作員或叉車，優(yōu)化資源使用，提高工作效率任務分配器的角色與功能高優(yōu)先級任務先處理，相同優(yōu)先級按先進先出原則處理，可動態(tài)調整任務優(yōu)先級，實現(xiàn)隊列動態(tài)排序任務序列的優(yōu)先級與排序任務分配器負責隊列存儲任務序列，并根據(jù)條件通過“PassTo”函數(shù)發(fā)送給相應對象任務序列的隊列存儲與發(fā)送任務分配器是Flexsim中任務執(zhí)行器的父類，允許操作員或叉車扮演任務分配器角色，分配或執(zhí)行任務序列操作員與任務分配器的關系01020304Flexsim仿真模型的建立02Flexsim仿真模型的基本組成對象Flexsim采用對象對實際過程中的各元素建模，包括離散型類對象和連續(xù)類對象。連接Flexsim模型中的對象之間是通過端口來連接的，分為輸入端口、輸出端口和中心端口。方法Flexsim建模方法主要包括到達方法、觸發(fā)方法、實體流方法、導航方法、任務執(zhí)行器移動方法等。Flexsim建模的基本步驟02按下“a”或“s”鍵，用鼠標連接兩個對象端口。定義物流流程01將仿真對象從對象庫拖拽到仿真視圖窗口適當位置。構建模型布局04重置模型，運行仿真，控制動畫速度。編譯運行仿真03雙擊對象打開參數(shù)對話框，編輯暫存區(qū)、臨時實體流等。編輯對象參數(shù)05查看統(tǒng)計結果，根據(jù)需要優(yōu)化模型。查看統(tǒng)計結果并優(yōu)化Flexsim建模的基本步驟01構建模型布局將仿真所需要的對象模型從對象庫中拖拽到仿真視圖窗口中的適當位置Flexsim建模的基本步驟02定義物流流程根據(jù)連接類型，按下“a”或“s”鍵的同時，用鼠標從一個對象拖拉到另一個對象上以連接二者按鍵功能“A”鍵用來將對象1的輸出端口連接到對象2的輸入端口上。“Q”鍵用來取消對象1的輸出端口與對象2的輸入端口之間的連接。“S”鍵用來連接對象1與對象2的中心端口。“W”鍵用來取消對象1與對象2的中心端口的連接。Flexsim建模的基本步驟02定義物流流程各類端口連接的顯示位置：各類端口連接的顯示位置：輸出端口顯示在對象的右上角、輸入端口顯示在對象的左上角、中心端口顯示在對象底部中心查看對象的端口連接：對象屬性窗口常規(guī)選項卡、可調整端口的編號順序Flexsim建模的基本步驟02定義物流流程各類端口連接的顯示位置：各類端口連接的顯示位置：輸出端口顯示在對象的右上角、輸入端口顯示在對象的左上角、中心端口顯示在對象底部中心查看對象的端口連接：對象屬性窗口常規(guī)選項卡、可調整端口的編號順序Flexsim建模的基本步驟03編輯對象參數(shù)雙擊對象可以打開對象的參數(shù)對話框對象屬性對話框中包括：暫存區(qū)、臨時實體流、觸發(fā)器、標簽、常規(guī)Flexsim建模的基本步驟04編譯運行仿真重置模型建模過程中，每次修改模型后，都要重置模型控制動畫速度運行仿真05查看統(tǒng)計結果并優(yōu)化Flexsim統(tǒng)計與分析Flexsim對象包括產品、模型、圖表、記錄、庫、GUI和應用程序。對象資源01實時顯示設備狀態(tài)、加工產品數(shù)量等數(shù)據(jù)。動態(tài)報表02設備利用率、模型生產線加工能力、設備狀態(tài)時長等。統(tǒng)計分析功能0304選中目標對象，點擊快捷屬性窗口中的【統(tǒng)計】，選擇狀態(tài)、輸入輸出量、容量和停留時間。查看統(tǒng)計圖點擊統(tǒng)計菜單，選擇報告與統(tǒng)計，選擇實體種類和狀態(tài)，生成報告。報告與統(tǒng)計05FlexSim統(tǒng)計與分析查看統(tǒng)計圖FlexSim統(tǒng)計與分析點擊狀態(tài)后的指針按鈕，選擇想要的統(tǒng)計表，就會出現(xiàn)當前選中實體的效率狀態(tài)情況在狀態(tài)餅狀圖中：Idle表示實體空閑的情況Processing表示實體運行的情況FlexSim統(tǒng)計與分析點擊輸入輸出量后的指針，查看輸入輸出時間序列，得到輸入輸出量統(tǒng)計表FlexSim統(tǒng)計與分析容量統(tǒng)計表FlexSim統(tǒng)計與分析停留時間統(tǒng)計表，可以給出貨物在實體中的最小停留時間，最大停留時間以及平均停留時間FlexSim統(tǒng)計與分析報告與統(tǒng)計FlexSim統(tǒng)計與分析圖中的三個箭頭代表可以把左邊欄目中的所有項目選擇到右側欄目中，或者把右邊欄目中的所有項目選擇到左側欄目中；兩個箭頭代表可以把左右欄目中的項目逐一加到右左欄目中。如只想看到Transporter（叉車）的統(tǒng)計結果，可以點擊中間欄中的往左側的三個箭頭清空右側，然后從左側欄目中選擇Transporter加到右側欄目中然后點擊狀態(tài)報告，先清空右側報告中的狀態(tài)欄目，然后從左側把反應Transporter統(tǒng)計結果的狀態(tài)加到右側欄目中然后點擊生成報告，就可以得到反應Transporter（叉車）運行統(tǒng)計結果的Excel表格。當統(tǒng)計大量實體的運行報告時，這種方法非常實用。建模步驟示例：模型的基本介紹下面我們以本書2.5節(jié)的某校園快遞服務中心系統(tǒng)仿真的小例子，通過計算機仿真來具體說明Flexsim仿真建模的基本步驟建模步驟示例：確定輸入數(shù)據(jù)的特征1）到達事件中，顧客到達間隔時間為(1,8)的均勻分布到達2）到達事件的產生（即到達間隔時間的確定）到達間隔時間/min概率累計概率隨機數(shù)區(qū)間10.1250.125001～12520.1250.250126～25030.1250.375251～37540.1250.500376～50050.1250.625501～62560.1250.750626～75070.1250.875751～87580.1251.000876～1000顧客隨機數(shù)字到達間隔時間/min顧客隨機數(shù)字到達間隔時間/min1——63093291387922837276875374015192352594881030233）服務事件中，服務時間的分布服務時間/min概率累計概率隨機數(shù)區(qū)間10.100.1001～1020.200.3011～3030.300.6031～6040.250.8561～8550.100.9586～9560.051.0096～1004）服務事件的產生（即服務時間的確定顧客隨機數(shù)字服務時間/min顧客隨機數(shù)字服務時間/min1844679421017915374867445339895517210383步驟1：構建模型布局根據(jù)模型要求，從實體庫中拖拽出1個發(fā)生器、1個暫存區(qū)、1個處理器和1個吸收器放到正投影視圖中根據(jù)臨時實體的路徑連接端口，固定實體之間的連接用〈A〉鍵，移動實體與固定實體的連接用〈S〉鍵。本實驗都是〈A〉連接，連接過程是：按住〈A〉鍵，然后用鼠標左鍵單擊發(fā)生器并拖曳到暫存區(qū)，再釋放鼠標左鍵。拖曳時將看到一條黃線，釋放時變?yōu)楹诰€。具體連接操作為：〈A〉連接發(fā)生器到暫存區(qū)，〈A〉連接暫存區(qū)到處理器，〈A〉連接處理器到吸收器，這樣就完成了連接過程。步驟2：定義物流流程步驟3：編輯對象參數(shù)1）發(fā)生器1的參數(shù)設置。2）服務員/處理器的參數(shù)設置。步驟4：運行仿真為了在運行模型前設置系統(tǒng)和模型參數(shù)的初始狀態(tài)，總是要先點擊主視窗頂部的鍵，然后按按鈕使模型運行起來。步驟5：觀察仿真結果并優(yōu)化1）顧客的平均等待時間顧客的平均等待時間為0.9min2）服務員空閑的概率3）平均服務時間4）手工仿真與計算機仿真結果對比

顧客的平均等待時間/min服務員空閑的概率平均服務時間/min手工仿真0.90.343.5計算機仿真0.90.343.5

通過比較可知，手工仿真與計算機仿真結果一致，計算機仿真具有可行性。手工仿真與計算機仿真對比（1）汽車清洗店系統(tǒng)手工仿真

在本書的第3.1.5節(jié)，已經(jīng)有關于汽車清洗店系統(tǒng)手工仿真案例的詳細敘述，此處不再贅述。此處采用計算機對汽車清洗店系統(tǒng)進行仿真，將二者加以對比。（2）汽車清洗店系統(tǒng)計算機仿真——一臺洗車機1)根據(jù)模型要求，建立仿真布局圖。手工仿真與計算機仿真對比2)設置參數(shù)①汽車清洗店入口（發(fā)生器）的參數(shù)設置。

打開“汽車清洗店入口（發(fā)生器）”的屬性對話框，在“發(fā)生器”選項卡中將“到達方式”改為“到達時間表”，“Arrivals”的值設置為26，Labels的值設置為1，把表中最后一列的名字改為“Type”，然后對表中“ArrivalTime”等各列分別進行設置。汽車清洗店入口（發(fā)生器）的參數(shù)設置即顧客到達方式的設置手工仿真與計算機仿真對比2)設置參數(shù)②A洗車機的設置時，在處理器菜單下的加工時間處選擇“根據(jù)不同的Case執(zhí)行相應的值”，選擇后加工時間處為“根據(jù)不同Case設置時間”

然后增加26個Case，并根據(jù)3.1.5節(jié)表3-3中的服務時間列設置相應的Case值手工仿真與計算機仿真對比3）運行仿真運行完成后，仿真自動停止，時刻為89（min）手工仿真與計算機仿真對比4）統(tǒng)計數(shù)據(jù)

①顧客的平均等待時間：等待序列（暫存區(qū)）的統(tǒng)計結果如圖所示，停留時間（車輛等待時間）的平均值為12.96分鐘。

②A洗車機的效率：A洗車機的統(tǒng)計結果如圖所示，從圖中可見A洗車機的效率是100%。A洗車機的平均服務時間如圖所示，從圖中可見A洗車機的平均服務時間是3.42分鐘。手工仿真與計算機仿真對比5）運行結果分析通過前文分析結果，可以得到如表所示。

顧客的平均等待時間服務臺效率平均服務時間手工仿真12.96(min)100%3.42(min)計算機仿真12.96(min)100%3.42(min)手工仿真與計算機仿真對比（3）汽車清洗店系統(tǒng)計算機仿真——兩臺洗車機1）根據(jù)模型要求，建立圖所示的仿真布局圖。手工仿真與計算機仿真對比2)設置參數(shù)

①汽車清洗店入口（發(fā)生器）的參數(shù)設置。

打開“汽車清洗店入口（發(fā)生器）”的屬性對話框，在“發(fā)生器”選項卡中將“到達方式”改為“到達時間表”，“Arrivals”的值設置為26，Labels的值設置為1，把表中最后一列的名字改為“Type”，然后對表中ArrivalTime等各列分別進行設置。入口/發(fā)生器的參數(shù)設置即顧客到達方式的設置，設置結果和單臺洗車機時相同。

②A洗車機和B洗車機的設置時，以A洗車機為例，在處理器菜單下的加工時間處選擇“根據(jù)不同Case設置時間”手工仿真與計算機仿真對比2)設置參數(shù)然后增加26個Case，并根據(jù)表3-3中的服務時間列設置相應的Case值，如圖所示，此時A洗車機的服務時間設置和單臺時相同。

B洗車機服務時間設置：根據(jù)表3-5和3-6中的服務隨機數(shù)和服務時間可以利用隨機數(shù)生成一組B洗車機服務全部26個顧客時的服務時間，把26個服務時間輸入B洗車機服務時間中的26個case值后，如圖所示。手工仿真與計算機仿真對比3）運行仿真運行完成后，仿真自動停止，時刻為62（min）手工仿真與計算機仿真對比4）統(tǒng)計數(shù)據(jù)①顧客的平均等待時間：②A洗車機的效率：③B洗車機的效率：

從以上優(yōu)化過程可見，購進一臺同樣的洗車機后整個洗車站的排隊平均時間降到了0.31分鐘，排隊隊長最多2輛車，洗車機的效率得到了改善，兩臺洗車機都還有一定的裕量（85%左右最優(yōu)，機器有了休息時間和故障維護時間）手工仿真與計算機仿真對比（4）如果讀者按照計算機仿真時A、B洗車機的工作情況重新修改手工仿真表，最后的計算結果二者一致，其手工仿真表如下。兩臺洗車機（擇優(yōu)分配）顧客編號到達隨機數(shù)到達間隔到達時鐘時間服務隨機數(shù)AB

開始服務時間服務時間完成服務時間開始服務時間服務時間完成服務時間排隊時間排隊長度1--095055---002262221---235003984651639---004904109210515---0052621289---12618006422143815318---1177431713---18321118803206120424---0096832350---234270010221244924327---00114822639---2743