工厂车间模拟

Question

我想创建一个工厂车间的模拟，并且我正在寻找如何做到这一点的想法。到目前为止我的想法是：

• 工厂是由一堆流程组成的，其中有些流程是串联的，有些流程是并行的。每个进程都会与它的上游、下游和并行邻居进行通信，让他们知道它的吞吐量

。每个进程都有自己的基本属性，例如最大吞吐量、吞吐量造成的维护成本

显然我还没有完全考虑到这一点，但我希望有人能给我一些想法或者在线资源

更新的链接： 这个项目只是为了我自己的娱乐，或许还能学到一点东西。我不是一名程序员，编程对我来说只是一种爱好。我决定用 C# 编写它。

Answer 1

准确地模拟整个工厂是一项艰巨的工作。

首先你需要弄清楚：为什么要进行模拟？它是给谁用的？会给他们带来什么价值？模拟的哪些部分有趣？它需要有多准确？流程的哪些部分不需要精确模拟？

要找出这些问题的答案，您需要与想要编写模拟的人交谈。

一旦你弄清楚要模拟什么，那么你需要弄清楚如何模拟它。您需要一些模型和这些模型的一些参数。您也许可以从实际生产中获得一些实际数据，并尝试从这些数据中推导出模型。这些模型可以是输入和输出之间的简单线性关系，也可以是更复杂的关系，甚至可能是随机（随机）效应。如果您无法访问真实数据，那么您将不得不在模型中进行猜测，但这永远不会那么好，因此请尽可能尝试获取真实数据。

您可能还需要考虑组件发生故障的概率以及可能产生的影响。工人罢工怎么办？原材料供应不足？随着时间的推移，机器的磨损会导致产量逐渐降低吗？同样，您可能不想考虑这些细节，这取决于客户的需求。

如果您的模拟涉及随机事件，您可能希望多次运行并获得平均结果，例如使用 蒙特卡罗模拟。

为了给出更好的答案，我们需要更多地了解您需要模拟什么以及您想要实现什么。

Answer 2

由于您的客户就是您自己，因此您需要确定 Mark Byers 提出的所有问题的答案问道。不过，我会给你一些建议，希望它们能给你一个开始。

假设您的工厂采用几个不同的零件并将它们组装成一件成品。组装过程的流程图可能如下所示：

工厂流程图 http://img62.imageshack .us/img62/863/factoryflowchart.jpg

对于第一个菱形，其中组装了小部件 A 和 B，假设完成此步骤平均需要 30 秒。我们假设组装两个小部件所需的实际时间是通常分布的，其中均值 30 秒，方差 5 秒。对于第二个菱形，假设平均也需要 30 秒，但大多数时候不会花费那么长的时间，而其他时候则需要更长的时间。这可以通过指数分布很好地近似，其中 30 s 作为速率参数，通常表示为lambda 方程。

对于第一个过程，计算组装小部件 A 和 B 的时间如下：

timeA = randn(mean, sqrt(variance)); // Assuming C# has a function for a normally
                                     // distributed random number with mean and 
                                     // sigma as inputs

对于第二个过程，计算将小部件 C 添加到组装的时间如下：

timeB = rand()/lambda;  // Assuming C# has a function for a uniformly distributed
                        // random number

现在每个 iGadget 的总组装时间将为 timeA + timeB +等待时间。在每个组装点，存储等待组装的小部件队列。如果第二个集合点是瓶颈，那么它的队列就会被填满。您可以为其队列强制设定最大大小，并在达到该最大大小时将数据保留在上游。如果某个项目位于队列中，则装配线中位于其前面的所有 iGadget 都会增加其装配时间。我将让您自行弄清楚如何编写代码，并且您可以进行大量试验来查看平均总组装时间是多少。最终的分布是什么样的？

“增添趣味”的方法：

• 每个 A 小部件需要 3 个 B 小部件。玩转库存。随机补充库存。
• 添加质量保证检查（此处最好使用指数分布），并拒绝一些已完成的 iGadget。我建议使用较低的拒绝率。
• 尝试使用与我建议的概率分布不同的概率分布。了解它们如何影响您的模拟。始终尝试弄清楚概率分布的输入参数如何映射到现实世界的值。

您可以通过这个简单的模拟做很多事情。下一步是概括您的代码，以便您可以拥有任意数量的小部件和组装步骤。这并不那么容易。有一个完整的应用数学领域称为运筹学，致力于这种类型的模拟和分析。

Answer 3

您所描述的是离散事件模拟解决的经典问题。已经开发了各种通用和专用仿真语言来对此类问题进行建模。虽然我不建议从头开始编写任何“真实”问题的代码，但为一个小排队问题编写自己的代码可能是一个很好的练习，这样您就可以理解事件调度、随机数生成、跟踪日历等完成此操作后，通用模拟语言将为您完成所有这些工作，以便您可以专注于大局。

一个很好的参考是 Law &凯尔顿。 ARENA 是一个标准包。它被广泛使用，并且恕我直言，对于此类模拟来说非常全面。 ARENA 书也是一本不错的模拟书，它附带了可以应用于小问题的软件。要模拟更大的问题，您需要获得许可证。您应该可以在此处下载 ARENA 的试用版。

Answer 4

它可能比您正在寻找的更多，但 视觉组件 是一个很好的工业模拟工具。

需要明确的是，我不为他们工作，我工作的公司目前也没有使用它们，但我们已经研究过它们。

Answer 5

Automod 是必经之路。
http://www.appliedmaterials.com/products/automod_2.html

有一个要学的东西很多，而且价格不会便宜。

ASI 的 Automod 从事工厂模拟业务已有约 30 年的历史。它现在归应用材料公司所有。在仓库中进行物料搬运的大型企业都使用 Automod，因为它是久经考验的领导者。