生产系统仿真-李思杰

数字孪生驱动的综采装备虚拟生产关键技术与系统
朱怀森;杜文勇;李娟莉;陈思远;王鑫
【期刊名称】《煤炭工程》
【年(卷),期】2024(56)1
【摘要】为提升煤矿井下综采工作面智能化水平,研究了基于数字孪生和虚拟现实的综采装备虚拟生产关键技术,构建了数字孪生驱动的综采装备虚拟生产系统。

该系统基于综采装备动态仿真技术和综采工作面离线仿真技术,以及基于数据驱动的虚实双向交互映射技术与虚拟监测技术,构建了综采工作面离线仿真系统和半实物仿真系统。

将上述虚拟综采工作面离线仿真系统和综采工作面半实物仿真系统集成为数字孪生驱动的综采装备虚拟生产系统并进行了测试,结果表明:所构建的虚拟工作面离线仿真系统能够实现对物理工作面准确与可靠的孪生仿真,综采工作面半实物仿真系统能够使虚拟液压支架准确执行所下发的动作。

综采装备虚拟生产关键技术与系统的应用有望为煤矿井下综采设备的智能监测与运行方式提供新思路,为煤矿井下提高生产效率、降低生产成本、降低事故风险等方面带来积极的影响。

【总页数】6页(P156-161)
【作者】朱怀森;杜文勇;李娟莉;陈思远;王鑫
【作者单位】太原理工大学机械与运载工程学院;煤矿综采装备山西省重点实验室;晋能控股煤业集团同忻矿山西有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TD67
【相关文献】
1.基于数字孪生的综采工作面生产系统设计与运行模式
2.基于数据驱动的综采装备协同控制系统架构及关键技术
3.基于数字孪生的综采工作面工业虚拟服务系统
4.综采跟机工艺数字孪生系统架构与关键技术
5.基于数字孪生的生产系统仿真软件关键技术与发展趋势
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2013年国家级虚拟仿真实验教学中心国家级虚拟仿真实验教学中心入选名单申报学校中心名称学校所属北京大学地球科学虚拟仿真实验教学中心教育部中国人民大学基于大数据文科综合训练虚拟仿真实验教学中心教育部清华大学材料科学与工程虚拟仿真实验教学中心教育部北京交通大学交通运输国家级虚拟仿真实验教学中心教育部北京化工大学化工过程虚拟仿真实验教学中心教育部北京邮电大学电子信息虚拟仿真实验教学中心教育部中国农业大学机械与农业工程虚拟仿真实验教学中心教育部中央美术学院艺术、设计与建筑虚拟仿真实验教学中心教育部华北电力大学电力工业全过程仿真实验教学中心教育部南开大学经济虚拟仿真实验教学中心教育部天津大学化学化工虚拟仿真实验教学中心教育部大连理工大学化学虚拟仿真实验教学中心教育部东北大学机械装备虚拟仿真实验教学中心教育部吉林大学地质资源立体探测虚拟仿真实验教学中心教育部东北师范大学生物学虚拟仿真实验教学中心教育部东北林业大学森林工程虚拟仿真实验教学中心教育部同济大学力学虚拟仿真实验教学中心教育部上海交通大学机电学科虚拟仿真实验教学中心教育部华东理工大学石油和化工过程控制工程虚拟仿真实验教学中心教育部东华大学管理决策虚拟仿真实验教学中心教育部南京大学社会经济环境系统虚拟仿真实验教学中心教育部东南大学机电综合虚拟仿真实验教学中心教育部河海大学力学与水工程虚拟仿真实验教学中心教育部南京农业大学农业生物学虚拟仿真实验教学中心教育部中国药科大学药学虚拟仿真实验教学中心教育部浙江大学化工类虚拟仿真实验中心教育部厦门大学机电类虚拟仿真实验教学中心教育部山东大学医学虚拟仿真实验教学中心教育部武汉大学电力生产过程虚拟仿真实验教学中心教育部武汉理工大学水路交通虚拟仿真实验教学中心教育部华中师范大学心理与行为虚拟实验教学中心教育部中南财经政法大学经济管理行为仿真实验中心教育部湖南大学机械工程虚拟仿真实验教学中心教育部中南大学矿冶工程化学虚拟仿真实验教学中心教育部中山大学医学虚拟仿真实验教学中心教育部华南理工大学机械工程虚拟仿真实验教学中心教育部四川大学华西临床虚拟仿真实验教学中心教育部重庆大学能源与动力电气虚拟仿真实验教学中心教育部西南交通大学交通运输虚拟仿真实验教学中心教育部电子科技大学电子与通信系统虚拟仿真实验教学中心教育部西南大学药学虚拟仿真实验教学中心教育部西南财经大学现代金融虚拟仿真实验教学中心教育部西安交通大学通信与信息系统虚拟仿真实验教学中心教育部西安电子科技大学电子信息与通信虚拟仿真实验教学中心教育部长安大学道路交通运输工程虚拟仿真实验教学中心教育部陕西师范大学化学虚拟仿真实验教学中心教育部兰州大学化学化工虚拟仿真实验教学中心教育部中国石油大学（华东）石油勘探开发工业虚拟仿真实验教学中心教育部中国矿业大学采矿工程虚拟仿真实验教学中心教育部中国地质大学（武汉）矿产资源形成与勘查开发虚拟仿真实验教学中心教育部哈尔滨工业大学市政环境虚拟仿真实验教学中心工信部北京航空航天大学航空科学技术虚拟仿真实验中心工信部北京理工大学武器系统虚拟仿真实验教学中心工信部哈尔滨工程大学核科学与技术虚拟仿真实验教学中心工信部南京理工大学现代制造企业虚拟仿真实验教学中心工信部西北工业大学机械基础与航空制造虚拟仿真实验教学中心工信部中国人民公安大学公安执法虚拟仿真实验教学中心公安部中国人民武装警察部队学院消防虚拟仿真实验教学中心公安部中国科学技术大学物理虚拟仿真实验教学中心中科院大连海事大学海运工程虚拟仿真实验教学中心交通部中国民航大学机务维修工程仿真教学中心民航局北京工商大学经济管理虚拟仿真实验教学中心北京北京工业大学土木工程虚拟仿真实验教学中心北京北京建筑大学建筑全过程虚拟仿真实验教学中心北京北京石油化工学院石化工程仿真教学与实践中心北京天津中医药大学中医学虚拟仿真实验教学中心天津天津工业大学纺织虚拟仿真实验教学中心天津大连交通大学轨道车辆虚拟仿真实验教学中心辽宁长春理工大学计算机信息安全与网络攻防虚拟仿真实验教学中心吉林哈尔滨商业大学现代企业商务运营虚拟仿真实验教学中心黑龙江东北石油大学石油与天然气工程虚拟仿真实验教学中心黑龙江上海中医药大学中医药虚拟仿真实验教学中心上海上海海事大学航海虚拟仿真实验教学中心上海南京邮电大学网络通信与控制虚拟仿真实验教学中心江苏南京师范大学虚拟地理环境实验教学中心江苏南京信息工程大学大气科学与气象信息虚拟仿真实验教学中心江苏常州大学化工虚拟仿真综合实训中心江苏杭州电子科技大学电子信息技术虚拟仿真实验教学中心浙江宁波大学土木工程虚拟仿真实验教学中心浙江浙江工业大学化学化工虚拟仿真实验教学中心浙江浙江理工大学服装设计虚拟仿真实验教学中心浙江福建师范大学生物技术与生物化工虚拟仿真实验教学中心福建福州大学企业经济活动虚拟仿真实验教学中心福建南昌大学力学与工程虚拟仿真实验教学中心江西山东建筑大学建筑工程及装备虚拟仿真实验教学中心山东山东科技大学煤矿安全开采虚拟仿真实验教学中心山东烟台大学工程力学虚拟仿真实验教学中心山东武汉科技大学冶金工业过程虚拟仿真实验教学中心湖北中南林业科技大学森林防火虚拟仿真实验教学中心湖南长沙理工大学电力生产与控制虚拟仿真实验教学中心湖南广东财经大学企业综合运作虚拟仿真实验教学中心广东南方医科大学医学形态学虚拟仿真实验教学中心广东成都医学院医学虚拟仿真实验教学中心四川西南石油大学油气开发虚拟仿真实验教学中心四川贵州财经大学经济管理虚拟仿真实验教学中心贵州重庆科技学院钢铁制造虚拟仿真实验教学中心重庆西北大学文化遗产数字化保护虚拟仿真实验教学中心陕西第三军医大学军事作业医学虚拟仿真实验教学中心解放军国防科学技术大学数理虚拟仿真实验教学中心解放军解放军理工大学通信与电子信息虚拟仿真实验教学中心解放军附件：国家级虚拟仿真实验教学中心入选名单教育部高等教育司2013年12月31日。

基于Matlab的过程控制系统仿真实验设计王茜;陈国达;李孝禄【摘要】Aiming at the characteristics of process control system, the simulation experimental teaching of process control system is studied based on the Matlab.The course experiment of process control system is designed based on the Matlab and four examples are given.Besides, the experimental teaching practical process is described by taking the critical proportional method as an example.This experimental teaching method is concise, explicit and strongly operational, which is convenient for the students to practice after class.It can deepen the theoretical knowledge understanding of process control system design and system performance analysis, and improve their operational ability and scientific literacy.%针对过程控制系统课程的特点,利用Matlab软件进行了过程控制系统的仿真实验教学研究和开发,给出了基于Matlab软件的过程控制系统仿真实验方案.设计了4个仿真实验,以临界比例度参数整定法为例,给出了实验教学实践过程.该实验教学方法具有简单明了、可操作性强等特点,方便学生课下练习,能够加深学生对过程控制系统设计及系统性能分析等理论知识的理解,提高学生的动手能力及科学素养.【期刊名称】《实验技术与管理》【年(卷),期】2017(034)002【总页数】5页(P119-123)【关键词】过程控制系统;Matlab软件;仿真实验教学;创新能力【作者】王茜;陈国达;李孝禄【作者单位】杭州电子科技大学自动化学院, 浙江杭州 310018;浙江工业大学机械工程学院, 浙江杭州 310032;中国计量大学机电工程学院, 浙江杭州 310018【正文语种】中文【中图分类】G642过程控制系统是石油、化工、电力等工业生产中以表征生产过程的参数(如温度、压力、流量、液位和成分等)作为被控量,使之接近给定值或保持在给定范围内的自动控制系统[1-3]。

智能工业自动化系统的建模与仿真研究智能工业自动化系统是现代工业生产中的重要组成部分，它通过集成先进的技术和智能化的系统，实现对生产过程的自动化控制和管理。

为了确保智能工业自动化系统能够高效运行，并满足生产需求，建模与仿真研究成为一项必要且有价值的工作。

本文将从建模方法、仿真技术和应用案例三个方面进行探讨，并对智能工业自动化系统的未来发展进行展望。

首先，建模方法是智能工业自动化系统研究的核心内容之一。

建模是通过抽象和简化实际系统的特征和行为，构建一个适用于仿真分析的模型。

在智能工业自动化系统中，建模通常包括对系统的结构、功能和行为进行描述。

常用的建模方法包括物理仿真模型、数学模型和基于代理的模型等。

物理仿真模型通过实际物理设备的连接和组装来描述系统的结构和功能；数学模型则通过一系列的方程和算法来描述系统的行为；基于代理的模型则是利用智能体来描述系统中的各个组成部分以及其之间的相互作用。

其次，仿真技术是进行智能工业自动化系统研究的重要手段之一。

仿真是在计算机环境下对系统进行模拟和评估的过程，通过仿真可以检验系统的性能、验证控制策略以及指导系统的改进和优化。

根据仿真精度和计算速度的要求，常见的仿真技术包括离散事件仿真、连续系统仿真和物理仿真等。

离散事件仿真是以事件驱动的机制来模拟和评估系统，适用于描述系统中离散事件的变化；连续系统仿真基于微分方程和差分方程来描述系统动态行为，适用于连续性和实时性要求较高的系统；物理仿真是通过建立物理仿真模型，对系统进行模拟和评估。

不同的仿真技术可根据实际需求进行选择和应用。

最后，智能工业自动化系统建模与仿真在实际应用中具有广泛的应用案例。

例如，在制造业中，通过建立智能工业自动化系统的仿真模型，可以对工艺流程进行优化、生产线进行调度和排产，实现生产效率的提升和资源的合理利用。

在物流领域，通过智能工业自动化系统的建模与仿真，可以实现仓库管理的优化和物流路径的规划，提高物流运输效率和减少成本。

第22卷　第1期2002年2月北京理工大学学报Jou rnal of Beijing In stitu te of T echno logyV o l .22　N o.1Feb .2002 文章编号:100120645(2002)0120032204虚拟制造中生产线可视化设计孙连胜,　宁汝新,　王新永(北京理工大学机械工程与自动化学院,北京　100081)摘　要:为了快速地设计出高效合理的生产线,研究一种利用虚拟制造技术对生产线进行可视化设计的方法Ζ首先应用面向对象技术建立制造环境中的基本资源类库,并针对其中对象建立相应的模型库,然后通过可视化的建模方式,构建出可模拟真实生产环境的虚拟可视化模型Ζ该技术将为生产线的设计以及快速重组设计提供有效的建模和分析工具,并可提高设计的合理性Ζ关键词:虚拟制造;生产线;可视化设计中图分类号:TH 18;T P 39 文献标识码:AV isual D esign of Production L i ne i n V irtual M anufactur i ngSU N L ian 2sheng ,　N I N G R u 2x in ,　W AN G X in 2yong(Schoo l of M echan ical Engineering and A u tom ati on ,Beijing In stitu te of T echno logy ,Beijing 100081,Ch ina )Abstract :In o rder to get a p roductive and rati onal p roducti on line rap idly and effectively ,a new visual m ethod w ith virtual m anufactu ring w as in troduced .F irst ,the ob ject 2o rien ted m ethod w as u sed to estab lish the basic resou rce class lib rary ,and a m odel lib rary w as created acco rding to the ob jects in the resou rce lib rary ,then the 2D and 3D m odels ,w h ich can si m u late the real m anufac 2tu ring environm en t ,w ere con structed th rough visual m odeling m ethod .T h is m ethod w ill p rovide an efficien t too l fo r m odeling and analyzing the layou t p lann ing and rap id reconfigu rati on design of PL ,and i m p rove the rati onality of the design .Key words :virtual m anufactu ring ;p roducti on line ;visual design收稿日期:20010904基金项目:部级预研项目作者简介:孙连胜(1976-),男,博士生;宁汝新(1942-),女,教授,博士生导师Ζ 面对不可预测、持续发展、快速多变的市场需求,全球制造企业之间的竞争越来越激烈,企业必须在适当的时机以较短的时间和较低的费用迅速实现转产Ζ作为实施企业生产活动的生产线会经常面临设计调整,而设计合理的生产线不仅可以减少系统运行成本和维护费用,提高设备利用率和系统生产效率,而且对系统的快速重组和长期可靠运行均具有十分重要的意义,因此设计快速有效的生产线变得日益重要Ζ生产线的设计需根据主导产品的类型、产量、加工工艺等系统特性选择加工设备、物流设备以及各种辅助设备,结合车间空间的结构特点对这些设备进行空间配置,并充分考虑设备之间在空间位置上的协调性,以确保整个系统的畅通和自动化Ζ作者介绍一种利用虚拟制造VM (virtual m anufactu ring )技术对生产线进行可视化设计的方法[1],通过可视化的建模方式,在虚拟场景中构建出可模拟真实生产环境的可视化模型Ζ它将为生产线的设计以及快速重组设计提供有效的建模和分析工具,并提高设计的合理性Ζ1　虚拟制造技术虚拟制造是指在计算机上实现与产品全生命周期相关的所有过程与活动,其本质是采用计算机仿真CS (com p u ter si m u lati on )与虚拟现实V R (virtu 2al reality )技术,通过虚拟环境中的三维数字化模型,实现产品设计、工艺规划、制造装配和质量检验等产品生命周期的全部过程Ζ虚拟制造可分成3种类型:面向设计的虚拟制造DVM (design 2cen tered VM ),面向生产的虚拟制造PVM (p roducti on 2cen 2tered VM )和面向控制的虚拟制造CVM (con tro l 2cen tered VM )ΛPVM 技术为解决生产线设计过程中涉及的复杂问题提供了有效的途径,使系统在正式建立与运行之前,就可以对其性能进行充分地预测,并在比较和论证各种方案的基础上优化设计,从而更加有效地组织生产,使工厂和车间的资源得到合理配置,达到降低投资风险、加快系统设计和提高系统运行效率的目的Ζ作者所提出的生产线可视化设计方法是基于PVM 技术的Ζ该方法首先应用面向对象(OO ,ob 2ject 2o rien ted )技术建立生产线制造环境中的基本资源类库[2],并针对其中对象建立相应的模型库,利用这些模型,通过可视化的建模方式,实现生产线的规划与设计Ζ2　生产线可视化设计211　面向对象的生产线建模面向对象技术是一种围绕真实世界的概念组织模型的设计方法Ζ它采用对象描述问题空间的实体Ζ采用面向对象方法建立复杂的生产线制造环境中的基本资源类库,并对其进行分析建模,不仅能为描述、设计与实现系统建立统一的框架,还能够较好地反映各实体之间的层次关系,建立反映实际生产环境的仿真模型Ζ基于生产线的制造环境考虑,可以从中抽象出5种基本对象类:生产线类、设备类、产品类、控制类、事件类Ζ如图1所示Ζ图1生产线基本对象类Fig .1The basic object class in the product line生产线单元对象类系统信息事件类控制策略决策规则控制类设备类产品类仓储类辅助类搬运类机床类刀具类夹具刀具加工中心数控机床装卸装置有轨导引车自动导引车仓储站缓冲站清洗设备检测设备生产计划工艺信息属性信息 ①生产线类:生产线的基类,并将派生出包括设备类在内的其它子类;②设备类:生产线中的各种设备;③产品类:生产线中各种待加工产品;④控制类:逻辑对象类,其主要功能是设计控制策略和选择决策规则,从而对系统进行动态调度;⑤事件类:提供仿真运行和实验必要的功能和机制,定义各种可能出现的系统事件信息Ζ它可以是系统中故障事件的开始或结束,也可以是系统中一个实体的产生、消失或属性值的改变Ζ上述各基本对象类均拥有属性和操作,利用类对象的继承与封装机制,可以快速生成生产线的制造环境,而且在生产线的生命周期中,这些对象类也并非孤立存在,而是紧密联系形成一个不可分割的整体Ζ它们为生产线模型的建立提供了基础,但要实现生产线设计的可视化,需首先针对以上对象类建立模型库Ζ212　建立对象模型库生产线的制造环境是由制造生产过程所必需的基本生产要素,如加工中心、工件、运输小车、仓库、传送带、缓冲站等构成Ζ生产线的可视化设计,实际上就是要实现这些要素的可视化建模,因此应首先建立一个针对以上各对象类的模型库,以备在生产线的可视化建模时调用Ζ为使生产线的制造环境更加逼真,将模型库中的模型分为二维和三维两种Ζ二维模型用以实现生产线中各模型在仿真运行时的操作控制,但仅是相应对象的逻辑表示Ζ三维模型可逼真地反映生产线33　第1期孙连胜等:虚拟制造中生产线可视化设计中的各种对象,但并不是所有的三维模型均拥有有形的实体Ζ控制类和事件类属于逻辑对象类,在生产线中没有有形的实体与之对应,因此,其三维模型仅是相应对象的逻辑表示,除显示形式不同外,内容与二维模型完全相同Ζ在事件类的二维模型中,设置用于记录系统事件的格式列表;而在控制类的二维模型中,设置由仿真控制语言SCL(si m u lati on con tro l lan2 guage)编写的脚本程序,控制生产线中各模型的仿真运行Ζ产品类属于生产线制造环境中的被加工对象,在生产线中有有形的实体与之对应,虽然其几何外形对于研究加工部位的仿真问题很重要,但在生产线的设计研究中,其工艺信息是解决设备配置问题的关键Ζ因此,产品类虽然需要同时建立二维和三维模型,但只须提取其轮廓信息,而不必精确显示几何外形Ζ设备类属于生产线制造环境中执行加工任务的对象,在生产线中有有形的实体与之对应,与产品类不同的是它的几何外形对于生产线的设计研究至关重要Ζ因此,设备类中的常用设备,如卧式加工中心、立式加工中心、测量机、立体仓库等的三维模型应尽可能精确地反映其几何外形Ζ为此,设备类的三维模型库可以利用CAD专业工程软件,如3D Studi o M ax,P ro Engineer,I2D eas等制作,并保存为V RM L(virtual reality m odeling language)格式Ζ虽然,生产线中的有些对象类的三维模型只是相应对象的一种逻辑表示,但就同一对象类而言,其二维和三维模型总是相互对应的,并拥有共同的属性Ζ这样做的目的是为了在生产线的可视化建模时,保证二维和三维模型的一致性Ζ213　生产线可视化设计生产线的设计一般可分为3步[3]:总体区划、详细布置和施工安装Ζ总体区划就是把各个作业单位的外形以及相互关系确定下来;详细布置就是把车间内各个作业单位或车间的各个设备进行详细布置,确定其具体位置Ζ生产线的可视化设计过程实际上是生产线的可视化建模过程Ζ而后者就是把所需要的对象具体化、可视化,使对象呈现在屏幕上,并针对具体的制造任务配备具体的制造资源,在一定制造目标驱动下,按照某种组织模式对可视化资源进行重组和优化配置,以完成特定制造环境下的加工任务Ζ在进行生产线的可视化建模时,用户可以采用交互方式从模型库中点取所需的模型,放置到窗口中,然后设置模型的属性,进行适当的调整;也可以通过开发前置处理程序,生成生产线的规划设计信息,如所选设备类型、数量、布局位置、朝向等,并按格式保存在相应数据库中;然后利用系统的In it初始化程序读取数据库中的这些信息,生成所需生产线的可视化模型Ζ为保证二维和三维模型的一致性,生产线的二维和三维建模过程是同步进行的,即无论采用哪种建模方式,一种模式下的操作会实时反映在另一模式下Ζ图2是通过可视化的方法设计得到的某一实例的可视化模型Ζ二维模型可以显示各设备及它们之间的相互逻辑位置关系,并能通过控制类对象中的脚本程序控制整个系统的运行Ζ三维模型具有可视化交互功能,用户可以通过变换视觉角度,全面考察车间的空间实际利用情况,对初步设计结果进行评估,并能编辑、修改其中的对象或调整布局Ζ此外,三维模型还能提供四维(x,y,z,t)的仿真模式,使零件的加工过程以动画的形式直观地显示出来,并动态显示设备的瞬时性能指标,使系统更加接近真实的生产环境Ζ由于具备动态仿真功能,可以提供模拟与分析加工工艺流程的基于物理的离散事件仿真环境,不但能够及时发现系统配置、布局等方面的问题,还能够发现系统调度策略的缺陷,检测出是否存在“瓶颈”环节等,并有针对性地调整系统配置、布局和调度策略,从而使系统的快速重组设计成为可能Ζ图2　虚拟生产线可视化模型F ig.2　T he visual model of the virtual p roduct line43北京理工大学学报第22卷　在可视化设计过程中,为使系统设计更加合理,有时还需要应用各种优化算法,如图论、遗传算法等,以辅助设计Ζ这些算法可以封装在相应的类中,如设备排序可视为生产线对象的一种操作,生产线对象接收从车间对象发来的设备排序消息,启动封装在对象内的设备排序算法,提取设备、产品等对象的信息,进行排序设计Ζ设计完成后,有关对象的状态和属性值得到更新或修改Ζ3　实例分析为便于说明问题,现做如下假设:机床集合M ={M1,M2,M3,M4,M5};床身长度L={L1,L2,L3, L4,L5}={2u,4u,2u,2u,4u}(u:单位长度);设备间隙d=2u;零件数量N W K={N W1,N W2,N W3}={20, 15,30};零件工序W1:M2→M4→M3→M1→M5;W2: M1→M3→M5→M4→M2;W3:M2→M5→M3→M4→M1;此外,假设车间物流的出入口距首尾两台设备的最小距离l m in=2u,且出入口在车间的位置相对Ζ由已知车间出入口的位置,可选择车间物流的流动模式为直线型,然后根据物流模式配置设备Ζ这类问题的实质,就是要在所有配置方案中寻找一种能使零件在各设备间移动,而所需的总运输费用最少的方案Ζ为此,可以采用图论中的最小生成树算法求得其最佳配置次序为[4]:M2→M4→M3→M1→M5Ζ这一结果并不是最终的系统设计结果Ζ因为系统的设计不只是加工设备的简单排序,还需考虑机床的空间尺寸、朝向以及物流设备和其他辅助设备等情况,必要时可能还会对配置次序进行调整Ζ按照初步规划和计算得到的设备配置次序,通过可视化的生产线建模方法,对上述5台机床进行可视化建模Ζ建模所需的模型可从事先建立的模型库导入,也可从其它CAD软件导入,以建立完全精确的三维工厂Ζ在此基础上,按照生产线设备布局原则和物流规划原则[5,6],添加物流设备和辅助设备,对生产线进行详细的布局设计Ζ图2为初步设计规划的二维和三维可视化模型Ζ最终的结果还要结合车间的实际情况作进一步调整Ζ生产线的设计是一个反复调整修改的过程,但这一过程在可视化的设计环境中将变得简便,而且其结果对于生产线的实际实施具有很高的参考价值Ζ可见,生产线的可视化建模方法改善了生产线设计的过程和环境,使设计和调整过程更加直观,在生产线实施之前,就能够更加全面地了解和比较各种设计方案,从而缩短设计周期,降低设计的成本Ζ4　结束语设计合理的生产线对于系统的长期可靠运行具有十分重要的战略意义Ζ本文中基于虚拟制造技术提出的生产线可视化设计方法,为生产线的设计和快速重组设计提供了有效的建模和分析工具Ζ与传统的生产线设计方式相比,该方法不但可以解决生产线的设计问题,还为分析研究系统的动态特性和多种因素交互产生的问题提供了一种新的途径,避免了因设备采购、布局设计不当或调度控制策略欠佳而影响系统建成后的实际运行效率,使系统的设计和运行更加可靠、有效,从而节省了设计费用和时间,提高了设计成功率Ζ参考文献:[1]　Shuk la C,V azquez M,Chen F F.V irtual m anufac2tu ring:A n overview[J].Compu ters and Indu strial Engineering,1996,31(1 2):79～82.[2]　Coad P,You rdon E.面向对象的设计[M].[译者不详].北京:北京大学出版社,1995.4-15.Coad P,You rdon E.O b ject2o rien ted design[M].Bei2 jing:Pek ing U n iversity P ress,1995.4-15.(in Ch i2 nese)[3]　王家善.设施规划与设计[M].北京:机械工业出版社,1999.75-93.W ang J iashan.Facilities p lann ing and design[M].Beijing:M ach ine Indu stry P ress,1999.75-93.(inCh inese)[4]　胡运权.运筹学教程[M].北京:清华大学出版社,1998.231-233.H u Yunquan.Operati on s research tu to rial[M].Bei2jing:T singhua U n iversity P ress,1998.231-233.(inCh inese)[5]　张根保.自动化制造系统[M].北京:机械工业出版社,1999.105-107.Zhang Genbao.A u tom atic m anufactu ring system[M].Beijing:M ach ine Indu stry P ress,1999.105-107.(in Ch inese)[6]　张晓萍,颜永年,吴耀华等.现代生产物流与仿真[M].北京:清华大学出版社,1998.35-36.Zhang X iaop ing,Yan Yongn ian,W u Yaohua,et al.M aterial handling and si m u lati on of modern p roduc2 ti on[M].Beijing:T singhua U n iversity P ress,1998.35-36.(in Ch inese)53　第1期孙连胜等:虚拟制造中生产线可视化设计。

实验报告实验名称：witness生产管理系统仿真姓名：学号：指导老师：实验（一）一、实验名称：witness基本操作二、实验日期：2013年10月7-10月25日三、实验地点：微机室s6-c408四、实验目的：1、掌握witness软件的基本操作2、掌握元素的显示设置（display）3、掌握machine、labor元素的基本设置4、掌握输送链conveyor元素的详细设置5、掌握pull、push规则五、实验环境：winxp/win7六、实验内容输送链上运行时间为10分钟称重工序：时间服从均值为5分钟的负指数分布清洗工序：分10件清理一次时间为8分钟加工工序：4分钟50分钟检修飞时间服从均值10分钟的负指数分布检测工序：3分钟七、实验步骤1、根据题目选择part、conveyor、machine、labor等各种元素布置生产线2、修改各种元素名字及各个元素的详细设置。

1)各个工序机器设置以及necexp()函数的应用2)输送链conveyor的设置3）机器抛锚方式及时间设置4）工人labor元素设置3、元素间pull、push的设置及流程路线试运行效果1）part元素的导入2）运行效果实验（二）一、实验名称：椅子装配工序仿真二、实验日期：2013年10月7-10月25日三、实验地点：微机室s6-c408四、实验目的：1、掌握pen、percent、match/attribute的使用规则2、掌握元素的显示设置（display）3、了解part元素被动模式和主动模式的区别和使用场合4、掌握buffers元素的基本设置5、掌握元素可视化效果的制作6、掌握pull、push对相同元素的分类规则五、实验环境：winxp/win7六、实验内容椅子由椅背、椅面、椅腿组成，物料每2分钟一套进入流水线。

组装工序：6分钟/件喷漆工序：随机喷为红黄绿三色10分钟/件检验工序：10%不合格返回重新喷漆3分钟/件包装工序：每4个合格品包装到一起4分钟/件七、实验步骤1、根据题目选择part、buffers、machine等各种元素，因场地问题布置为U形生产线。

基于Witness的某发动机总装车间生产系统仿真设计与参数
优化
肖燕;李云云;贾秋红;周康渠
【期刊名称】《机械科学与技术》
【年(卷),期】2012(031)011
【摘要】对某发动机总装车间充分调研，导入和实施拉动式看板生产系统，并进行仿真优化，解决该车间传统推动式生产系统存在生产效率低下，设备利用率低，订单平均等待时间长等问题。

对导入看板后的生产系统仿真设计，可得出平均订单延迟时间大大减少，设备利用率提高，产品产量大幅增加，车间综合生产效益得到明显改善。

进一步仿真优化，研究安全系数和变异系数对看板生产系统的系统产出量，在制品库存，订单平均等待时间，设备稼动率等绩效指标的影响，为实施方案参数选取提供参考。

【总页数】6页(P1806-1811)
【作者】肖燕;李云云;贾秋红;周康渠
【作者单位】重庆理工大学,重庆400054;重庆理工大学,重庆400054／重庆大学机械工程学院,重庆400044;重庆理工大学,重庆400054;重庆理工大学,重庆400054
【正文语种】中文
【中图分类】F273.2
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5.基于Witness的看板生产系统仿真与参数优化研究 [J], 肖燕;贾秋红;周康渠;李云云
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摘要凸轮是一具有曲面轮廓的构件，一般多为原动件（有时为机架）；当凸轮为原动件时，通常作等速连续转动或移动，而从动件则按预期输出特性要求作连续或间隙的往复运动、移动或平面复杂运动。

本文主要介绍凸轮的大体概念与凸轮廓线的设计计算，以及后期使用Pro/E软件仿真其廓线。

凸轮轮廓曲线是凸轮机构设计的关键，常用的设计方法有解析法和图解法。

本文将对这两这种方法进行大致分析与应用设计，利用Pro/E软件绘制凸轮机构实体模型，并用Pro/E软件自带的Pro/MECHANICA Motion插件设计凸轮机构运动模型，进行机构运动学仿真分析，可以较准确掌握机械产品零部件的位移、速度和加速度等动力学参数，进而可分析机构动作的可靠性。

主要技术要求为：熟悉凸轮设计基本原理及相关理论计算；凸轮机构运动仿真及受力分析；指定内容的翻译和Pro/E软件的熟练应用。

本文将重点研究凸轮机构建摸，受力分析和运动仿真与分析。

通过理论上的计算和研究，结合图解以及解析的方法，算出凸轮廓线的大致数据，用Pro/E软件将其绘制出，进行运动仿真，记录和研究其位移、速度和加速度等动力参数，最后分析出机构动作的可靠性。

使以后工作中，可以更准确掌握机械产品零部件的动力方面个参数，减少事故的发生，降低设计的难度。

关键词：凸轮；廓线设计；Pro/E；三维造型；仿真。

AbstractCam is a component with a surface profile is generally more dynamic pieces of the original (sometimes for the rack), when the cam piece to its original form, it is usually in a row for the constant rotation or move, and the follower output characteristics according to the requirements expected for continuous or reciprocating motion of the space, move, or the complexity of sports plane. This paper mainly introduces the general concept of the cam and cam profile design and calculation, and the latter the use of Pro / E software simulation of its profile.Cam cam curve design is the key to the design of methods commonly used analytical method and graphical method. In this paper, two such methods will be more or less analysis and application design, use of Pro/E software cam solid model rendering, and Pro / E software comes with the Pro/MECHANICA Motion cam plug design movement model, the kinematics Simulation can b a more accurate knowledge of machinery parts and components of displacement, velocity and acceleration, such as kinetic parameters, which can analyze the reliability of body movement.The main technical requirements are:familiar with the basic principles of cam design and related theoretical calculation; cam mechanism motion simulation and stress analysis; specify the contents of the translation and Pro/e application software proficiency.This article will focus on cam modeling, stress analysis and motion simulation and analysis. Through theoretical calculations and research, combined with graphical and analytical methods, calculate the approximate convex contour data, using Pro/E software to draw, simulation exercise, record and study the displacement, velocity and acceleration and other dynamic parameters, Finally, the reliability of the agency action. So after work, can be more accurate machinery parts and components of the dynamic parameters, to reduce accidents, reduce the difficulty of design.Keywords:Cam, Profile Design ,Pro/E, Three-dimensional shape,Simulation.目录1绪论 (1)1.1选题意义 (1)1.2 仿真技术的发展 (3)1.3 Pro/Engineer在机械制造中的应用 (5)1.3.1 Pro/Engineer软件介绍 (5)1.3.2Pro/E在我国机械行业中的应用 (8)2凸轮轮廓线的设计 (10)2.1绪论 (10)2.2 凸轮机构的分类 (11)2.2.1 按两活动构件之间的相对运动特性分类 (11)2.2.2 按从动件运动副元素形状分类 (11)2.2.3 按凸轮高副的锁合方式分类 (11)2.3从动件运动规律 (12)2.3.1 基本运动规律 (12)2.4 凸轮轮廓线的设计 (14)2.4.1凸轮轮廓曲线的计算 (14)2.5凸轮机构基本尺寸的确定 (17)2.5.1凸轮机构的压力角及许用值 (17)2.6.2凸轮理论轮廓的外凸部分。