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PLANT SIMULATION 16 · LEARNING NOTE

Lab 04：建立多品种 FMS 路由

本页目录

场景说明

客户有三种零件 A、B、C，共用两类加工资源：车削和铣削。A 只车削，B 只铣削，C 先车削再铣削。所有零件最终检测。过去用固定设备分配导致一台机器排队，另一台空闲；本课先建立正确的多路线模型，再比较分流策略。

目标模型

                     ┌→ CNC_Turn_01 ─┐
Source_Mix → B_Input ┤               ├→ B_AfterTurn ─┐
                     └→ CNC_Turn_02 ─┘               │
                                                      ├→ CMM_Inspect → Drain_Good
                     ┌→ CNC_Mill_01 ─┐               │
             ────────┤               ├→ B_AfterMill ─┘
                     └→ CNC_Mill_02 ─┘

产品路线：

产品 比例 路线
A 50% TURN → INSPECT
B 30% MILL → INSPECT
C 20% TURN → MILL → INSPECT

学习目标

  • 创建 A/B/C 三类 MU 或一个带产品属性的 MU；
  • 用表格集中保存路线和时间；
  • 使用标准出口策略完成简单分流；
  • 在标准策略不够时，再使用 Method；
  • 用 100 件确定性样本证明路线数量完全正确。

步骤 1：创建新项目

  1. 新建空白 2D 模型。
  2. 保存为 Lab04_FMS_Routing_v01.spp。
  3. 在 Class Library 的 Models 下新建 Frame，命名 FMS_Main。
  4. 在该 Frame 中放置对象，避免都堆在根目录。

步骤 2：创建基础对象

依次放置并命名：

  • Source_Mix：Source；
  • B_Input：Buffer，Capacity = 20；
  • CNC_Turn_01、CNC_Turn_02：两个 SingleProc；
  • B_AfterTurn：Buffer，Capacity = 10；
  • CNC_Mill_01、CNC_Mill_02：两个 SingleProc；
  • B_AfterMill：Buffer，Capacity = 10；
  • CMM_Inspect：SingleProc；
  • Drain_Good：Drain；
  • EventController。

先不要连接，先把对象按车削区、铣削区、检测区分组摆放。

步骤 3：建立 MU 类型

方法 A：三个 MU 类（初学推荐）

  1. 在 Class Library 找到 MUs/Entity 基类。
  2. 复制或派生三个 Entity 类。
  3. 命名 Part_A、Part_B、Part_C。
  4. 为每类设置容易区分的 2D 图标颜色。

方法 B：一个 MU 类加属性

建立 Part，增加字符串属性 ProductType。此方法适合后续用订单表驱动，但需要更多 Method 逻辑。

本课可先用方法 A，确保视觉上能识别路径。

步骤 4：配置 Source 产品组合

  1. 双击 Source_Mix。
  2. 找到 MU selection/creation table 或对象创建设置。
  3. 选择按序列/表创建不同 MU 类型。
  4. 为确定性验证先输入循环序列：A,A,A,A,A,B,B,B,C,C。
  5. 到达间隔设为 90 秒，避免第一遍大量拥堵。
  6. 若 Source 支持创建数量，设为 100；否则设置结束时间并在计数达到 100 后停止。

固定 10 件循环比随机 50/30/20 更适合验证，因为 100 件必然得到 50/30/20。

步骤 5：设置加工时间

先用固定时间：

设备组 A B C
TURN 150 秒 不可加工 180 秒
MILL 不可加工 210 秒 240 秒
INSPECT 30 秒 35 秒 45 秒

第一遍可把同一设备的时间统一为组内最大值，以先验证路线；第二遍再按 MU 类型读取不同加工时间。

步骤 6：完成物理连接

建立可能发生的路径，而不是给每件产品单独画线：

  1. Source_Mix → B_Input
  2. B_Input → CNC_Turn_01
  3. B_Input → CNC_Turn_02
  4. B_Input → CNC_Mill_01
  5. B_Input → CNC_Mill_02
  6. 两台 Turn → B_AfterTurn
  7. B_AfterTurn → CNC_Mill_01/02
  8. B_AfterTurn → CMM_Inspect
  9. 两台 Mill → B_AfterMill
  10. B_AfterMill → CMM_Inspect
  11. CMM_Inspect → Drain_Good

连接只表示“可能的后继”。实际选择必须由产品路线规则限制。

步骤 7：先用标准出口策略分配并行机

对于同一资源组的两台机器：

  1. 打开上游 Buffer 的 Exit/Flow Control 设置。
  2. 查看 Successor selection/Exit strategy。
  3. 选择 First available、Cyclic 或 Shortest queue 中当前版本提供的标准策略。
  4. 第一遍选 First available，便于理解。
  5. 确认两台机器都在有效后继列表中。

Siemens 官方视频中的 SingleProc Exit strategy 对话框

图中可以看到 SingleProc 的 Exit 页签和 Cyclic、Random、Least Recent Demand、Min. Contents 等标准策略。视频画面为 Plant Simulation 14；版本 16 的可用策略和字段以本机对象帮助为准。来源：Siemens 官方 Using an Exit Strategy 视频。

西门子官方入门视频专门演示标准出口策略：

来源：Siemens 官方 Plant Simulation 入门视频合集。

步骤 8：建立路由控制逻辑

标准策略只能在候选后继之间分配，不能自动知道 A/B/C 的工艺路线。建议建立集中表 t_Routing：

Product CurrentOp NextGroup NextOp
A 0 TURN 10
A 10 INSPECT 90
B 0 MILL 20
B 20 INSPECT 90
C 0 TURN 10
C 10 MILL 20
C 20 INSPECT 90

为 MU 增加整数属性 OperationNo，初值 0。

创建 Method m_SelectNextGroup。请由 Plant Simulation 编辑器生成入口/出口控制的正确参数签名，再实现下列逻辑；不要直接猜回调参数：

读取当前 MU 的产品类型和 OperationNo
在 t_Routing 查找匹配行
得到 NextGroup 和 NextOp
只允许转移到该资源组
成功转移后更新 OperationNo
如果查不到路线，停止并报告错误，不要随机放行

为什么这里不提供“直接粘贴代码”

Plant Simulation 16 的控制方法签名取决于入口控制、出口控制、对象设置及 SimTalk 版本。错误签名会让初学者陷入无意义的语法问题。正确做法是：在目标对象的 Control 设置中创建 Method，让软件生成模板，再填入业务逻辑。

步骤 9：只跑 10 件做路径验证

  1. Source 使用 AAAAABBBCC。
  2. 关闭故障、换型和返修。
  3. 降低动画速度。
  4. 为每种颜色的 MU 记录路径。
  5. 检查：A 经过 Turn 不经过 Mill；B 经过 Mill 不经过 Turn；C 两者都经过。

验证表：

产品 投入 Turn 处理 Mill 处理 Inspect Good
A 5 5 0 5 5
B 3 0 3 3 3
C 2 2 2 2 2

任何一格不一致都必须修复。

步骤 10：跑 100 件守恒验证

恢复 100 件固定序列：

检查项 预期
总投入 100
A/B/C 50/30/20
Turn 总加工次数 70
Mill 总加工次数 50
Inspect 次数 100
Good 100
期末 WIP 0（让系统排空后）

不要在第 100 件刚创建时立即结束；要停止创建后继续运行直到系统排空。

步骤 11：比较并行机策略

在路线正确后比较：

  • S0：First available；
  • S1：Cyclic；
  • S2：Shortest queue（若标准策略提供）；
  • S3：预计最早完工，自定义 Method。

每个方案记录两台 Turn、两台 Mill 的 Working、Waiting 和处理件数。平均分配不是唯一目标；产品资格、换型和预计完工更重要。

结果截图要求

  1. L04-01-layout.png：资源组与所有可能连接；
  2. L04-02-source-sequence.png：Source 的 A/B/C 创建序列；
  3. L04-03-routing-table.png：t_Routing；
  4. L04-04-ten-part-trace.png：10 件验证结果；
  5. L04-05-100-part-balance.png：100 件守恒表。

本课通过标准