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PLANT SIMULATION 16 · LEARNING NOTE

Lab 01：认识界面并运行第一个模型

本页目录

场景说明

一家机加工车间准备增加一台自动钻孔机。工程师先不研究故障和物流，只想回答最基础的问题：如果每件毛坯每 60 秒到达，钻孔需要 50 秒，一个 8 小时班次最多能完成多少件？

这一课的目的不是做一个漂亮模型，而是完整走一遍 Plant Simulation 的最小工作流：创建模型、放置对象、连接、设置时间、运行、读数、保存和验证。

完成后的模型

Source_RawPart  →  Drill_01  →  Drain_Good
                         EventController

你应该得到：

  • 1 个创建毛坯的 Source；
  • 1 个加工毛坯的 SingleProc；
  • 1 个接收成品的 Drain；
  • 1 个控制仿真的 EventController；
  • 8 小时内约 480 件产出，具体边界值取决于首件创建时刻和结束时刻的统计规则。

软件版本和语言

本文以 Plant Simulation 16 英文对象名为准。中文或德文界面、16.0/16.1 维护版本的菜单位置可能略有变化。找不到字段时，选中对象按 F1，用对象名与字段英文名搜索内置帮助。

先认识真实软件画面

Plant Simulation 16 的 3D 模型、HTML 报告和资源状态图示例

图中同时出现 3D 模型、HTML Report 和 Resource Statistics。它说明最终项目可以把动画、KPI 表与状态图结合起来，但本课只做 2D 最小模型。图片来源：Siemens Digital Industries Software 官方 Plant Simulation 16 发布说明。

操作前准备

在磁盘建立练习目录：

PlantSimulation_Learning/
└── Lab01_FirstModel/

准备一张纸或打开记事本，先写下：

到达间隔 = 60 秒
加工时间 = 50 秒
仿真时间 = 8 小时
预计产量 ≈ 8 × 3600 / 60 = 480 件

这是你的第一个验证基准。

步骤 1：创建空白 2D 模型

  1. 启动 Tecnomatix Plant Simulation 16。
  2. 在 Start Page 选择 Create New Model。
  3. 若软件询问 2D 或 3D，选择 2D。初学阶段先验证逻辑。
  4. 若出现模板选择，选择空白模型或默认模型。
  5. 按 Ctrl+S。
  6. 保存为 Lab01_FirstModel_v01.spp。

你应该看到什么

  • 中间：空白 Frame/Model 区域；
  • 左侧或可停靠窗口：Class Library；
  • 一侧：Toolbox，至少含 Material Flow、Information Flow、MUs 等分类；
  • 顶部：File、Home、Debugger、Window 等 Ribbon/菜单；
  • 状态栏显示模型已就绪。

如果没有 Toolbox，在 Window 菜单或窗口布局命令中重新显示。不要继续操作，直到你能看到模型区域和对象工具箱。

Siemens 官方简单模型视频中的 Plant Simulation 界面定位

这张官方视频画面展示了顶部 Ribbon、左侧 Class Library、中间 Toolbox 和模型 Frame。画面版本为 Plant Simulation 14，版本 16 的颜色和图标可能不同，但区域用途可对照。来源：Siemens 官方简单模型视频。

步骤 2：放置 Source

  1. 在 Toolbox 展开 Material Flow。
  2. 单击 Source。
  3. 在 Frame 左侧空白位置单击一次。
  4. 按 Esc 退出连续放置模式。
  5. 单击刚放置的 Source，按 F2 或使用重命名命令。
  6. 命名为 Source_RawPart。

设置到达间隔

  1. 双击 Source_RawPart 打开属性对话框。
  2. 找到创建时间/到达设置。英文界面通常包含 Interval 或与 creation time 相关的选项。
  3. 选择按间隔创建。
  4. 将间隔设为 1:00.0000，即 1 分钟。若字段采用 hh:mm:ss，输入 00:01:00。
  5. 保持每次创建 1 个 MU。
  6. 保持默认 MU 类型；初学阶段先不建立自定义 Entity。
  7. 关闭对话框。

时间格式容易出错：输入后重新打开对象，确认软件显示的是 1 分钟，而不是 1 小时或 1 秒。

步骤 3：放置 SingleProc

  1. 在 Toolbox 的 Material Flow 中单击 SingleProc。
  2. 放在 Source 右侧，水平距离约 4–6 个网格。
  3. 按 Esc。
  4. 将其重命名为 Drill_01。
  5. 双击打开属性。
  6. 打开 Times 页签或加工时间区域。
  7. 将 Processing time 设为 50 秒；可输入 0:50.0000 或界面接受的等价格式。
  8. 暂时保持 Setup time、Recovery time 等其他时间为 0。
  9. 不添加故障。
  10. 关闭对话框，再次打开确认时间没有输入错单位。

步骤 4：放置 Drain

  1. 在 Toolbox 中单击 Drain。
  2. 放在 Drill_01 右侧。
  3. 重命名为 Drain_Good。
  4. 暂时保留默认设置。

Drain 会从系统中移除完成的 MU，并保存吞吐量和停留时间等统计。正式项目里应区分 Drain_Good、Drain_Scrap，避免把报废误计为良品。

步骤 5：连接三个对象

推荐方法：

  1. 在 Toolbox 选择 Connector。
  2. 先单击 Source_RawPart，再单击 Drill_01。
  3. 再选择或继续使用 Connector，单击 Drill_01，再单击 Drain_Good。
  4. 按 Esc。

你应看到两个方向一致的连接箭头：

Source_RawPart → Drill_01 → Drain_Good

连接检查

  • 箭头必须由上游指向下游；
  • 对象之间不能只是视觉上靠近；
  • 移动 Drill_01 时，连接线应跟随；
  • 如果运行后 MU 停在 Source，优先检查 Connector。

步骤 6：放置 EventController

  1. 在 Toolbox 中展开 Information Flow。
  2. 选择 EventController。
  3. 放在流程下方，避免与物料流对象混在一起。
  4. 双击打开。
  5. 将 End 或结束时间设为 8:00:00。
  6. 保持仿真开始时刻为 0。
  7. 初次运行先把动画速度调慢，便于观察。

EventController 控制仿真时钟、开始、暂停、重置和结束条件。它不是物料流对象，不需要 Connector。

步骤 7：第一次运行

  1. 保存模型，文件名仍为 Lab01_FirstModel_v01.spp。
  2. 打开 EventController。
  3. 单击 Reset，确保时钟回到 0。
  4. 单击 Start。
  5. 观察第一个 MU：从 Source 创建，进入 Drill_01，加工后进入 Drain。
  6. 将动画速度提高，运行到 8 小时结束。

运行中要观察什么

  • Source 是否持续创建 MU；
  • Drill_01 是否大部分时间处于 Working；
  • Source 前是否出现堆积；
  • 仿真是否在 8 小时自动停止；
  • Drain 的已处理数量是否接近 480。

由于到达间隔 60 秒而加工只需 50 秒，机器能力高于来料速度，正常情况下不应形成持续队列。

步骤 8：读取统计结果

  1. 双击 Drain_Good。
  2. 打开 Statistics 页签或统计区域。
  3. 找到处理/吞吐数量，记录为 Throughput。
  4. 双击 Drill_01。
  5. 查看 Working、Waiting、Blocked、Failed 等状态比例。

把结果写入下表：

指标 手算预期 模型实际 是否合理
8 小时来料数 约 480
良品吞吐量 约 480
机器 Working 约 83.3%
机器 Failed 0%
持续积压 无

Working 的粗略预期：50/60 = 83.3%。启动与结束边界会造成轻微差异。

步骤 9：做两个验证实验

验证 A：机器明显更快

  1. Reset 模型。
  2. 将 Drill_01 Processing time 改为 30 秒。
  3. 运行 8 小时。
  4. 产量应仍约为 480，因为来料速度没有变。
  5. Working 比例应下降到约 50%。

如果产量明显增加，说明 Source 的到达设置与预期不一致。

验证 B：机器成为瓶颈

  1. Reset 模型。
  2. 将 Processing time 改为 75 秒。
  3. 运行 8 小时。
  4. 理论机器能力约为 8×3600/75 = 384 件。
  5. 产量应接近 384，Source/机器入口附近会积压。
  6. Drill_01 的 Working 应接近 100%。

保存为 Lab01_FirstModel_v02_validated.spp。

常见错误排查

现象 最可能原因 处理
Start 后完全不动 未放 EventController 或模型未 Reset 检查控制器并 Reset
MU 留在 Source Connector 缺失/方向错误 删除并重新连接
MU 瞬间通过机器 Processing time 为 0 或单位错误 重新打开 Times 检查
8 小时产量只有个位数 把 60 秒输入成 60 小时/分钟 检查显示格式
机器一直 Waiting Source 未创建 MU 检查 Source 创建方式和开始时刻
产量不是正好 480 首件和结束时刻边界 逐件跟踪前两件与最后一件，不要直接认定错误

截图作业

请保存三张你自己软件中的截图，后续所有实验沿用这个习惯：

  1. L01-01-layout.png：完整显示 Source、SingleProc、Drain、Connector 和 EventController；
  2. L01-02-parameters.png：显示 Drill_01 的 Processing time；
  3. L01-03-results.png：显示 8 小时结束时刻与 Drain Throughput。

截图必须包含对象名或窗口标题，不能只截一个数字。它们是验证记录，不是装饰。

官方操作视频

西门子官方视频演示了创建简单模型。视频版本界面可能早于 16，但对象和最小工作流仍可对照；本课的字段以你本机 Plant Simulation 16 帮助为准。

来源：Siemens 官方 Getting started with Plant Simulation software。

本课通过标准