52、印刷电路板组装系统的集成建模与仿真研究

印刷电路板组装系统的集成建模与仿真研究

1. 制造业系统模拟方法概述

在制造业系统的设计与评估中，网络性能与系统效率至关重要。系统设计师常常需要评估最大消息延迟对最短机器处理时间的影响，但缺乏实用的建模与仿真方法。传统局域网设计师常简单增加网络容量来满足制造系统性能需求，而本文提出的方法能综合考虑上述因素，为系统性能提供快速直观的预览。

1.1 不同网络拓扑结构对比

在制造业系统中，常见的 IEEE 802 标准网络有 CSMA/CD、令牌总线和令牌环网络。以下是它们的优缺点对比：
| 网络类型 | 优点 | 缺点 |
| — | — | — |
| 令牌环网络 | - | 物理拓扑与多数生产线布局不匹配；低负载时获取令牌有延迟 |
| CSMA/CD 网络 | - | 电缆长度受限（含中继器 2.5 km）；网络负载增加时效率下降，高负载时消息冲突严重，性能迅速恶化 |
| 令牌总线网络 | 高负载时吞吐量和效率出色，适合过程控制应用 | 协议复杂，通信设备成本高 |

1.2 集成建模与仿真方法回顾

过去十年，为满足制造业系统分析、设计和性能评估的需求，多种计算机建模与仿真方法应运而生：
- GRAI 方法 ：基于图论发展而来，概念参考模型分解为物理、信息和决策子系统。其图形工具包括 GRAI 网格和 GRAI 网，前者采用自上而下分析，后者采用自下而上分析。
- IDEF 方法 ：由层次化图表、文本和术语表组成，包含 IDEFO、IDEF1 和 IDEF2 三种建模方法，分别用于生成功