第五章 生产系统仿真方法
生产系统仿真技术的研究与应用
生产系统仿真技术的研究与应用随着经济全球化和市场竞争越来越激烈，学者们开始关注生产系统的优化和改进，以提高生产效率和降低成本。
生产系统仿真技术作为一种重要的调研和分析工具，已经被广泛应用于工业生产领域中。
本文旨在探讨生产系统仿真技术的研究与应用，并探讨未来的发展趋势。
一、概念和原理生产系统仿真技术是一种模拟工业生产系统运作并预测其行为的计算机工具。
其基本原理是通过建立数学模型，来模拟各种不确定因素的影响，帮助研究人员优化操作过程，评估不同策略的效果。
在建立模型时，可以考虑包括生产线的结构、工作人员的分配、设备配备等因素，并对不同因素的变化进行模拟分析。
这些变化包括订单数量、运输和供应链的变化、生产带宽等等。
在进行仿真时，研究人员可以根据需要修改模型假设和参数，以研究其对生产率和效率的影响。
二、国内外研究现状早在上世纪70年代，生产系统仿真技术就已开始应用。
当时的模型比较简单，只涉及到基本的工艺流程和系统结构。
随着计算机技术的不断发展，仿真技术也变得更加成熟和高级。
目前，生产系统仿真可以模拟复杂的工业生产系统，并对系统内的各个方面进行优化。
国外绝大部分生产系统仿真技术的应用都是在日本和美国。
近年来，全球的应用范围已经扩展到欧洲和亚洲其他地区，例如中国市场也逐渐受到重视。
国内的相关研究重点是在制造业和服务行业。
三、应用领域生产系统仿真技术可以广泛应用于制造业、服务业和公共事业等领域。
在制造业中，仿真技术可以提高生产效率和降低成本，同时保持产品质量。
在服务业中，仿真技术可以帮助客户提高服务质量，在客户需求量不断增加的情况下可以自我调节以满足需求。
在公共事业领域，仿真技术可以帮助政府决策制定和资源分配。
四、技术优势生产系统仿真技术的最大优势是它帮助客户预测生产系统的运作，而不会在实际实施策略之前造成过多损失。
此外，使用仿真技术可以更快地测试不同策略和观察其行为，以及对不同策略的实施进行比较。
这种做法在风险小的情况下可以在实际生产前完成实验。
生产系统建模与仿真概述
生产系统建模与仿真概述1. 引言在现代制造业中，生产系统的建模和仿真是一个重要的工具。
通过建立准确的生产系统模型和进行有效的仿真分析，可以帮助企业优化生产流程，提高生产效率，降低成本，提高产品质量。
本文将对生产系统建模和仿真的概念、方法和应用进行概述。
2. 生产系统建模的概念生产系统建模是将实际的生产系统抽象成一种可供计算机处理的模型，以实现对生产系统进行分析和优化的目的。
生产系统建模可以基于不同的层次和粒度，从整体到局部进行建模，从宏观到微观进行分析。
生产系统建模的主要目标包括：•分析生产系统的结构和运行特性•预测生产系统的性能指标•评估生产系统的灵活性和鲁棒性•优化生产系统的配置和资源分配•支持决策和规划过程3. 生产系统建模方法生产系统建模的方法包括基于统计学的方法、基于物理建模的方法和基于仿真的方法。
下面分别对这些方法进行介绍。
3.1 基于统计学的方法基于统计学的方法是通过统计数据和概率模型来描述和分析生产系统的行为。
这种方法适用于大规模复杂的生产系统，在建模过程中需要考虑到各种不确定性因素。
常用的统计分析方法包括排队论、蒙特卡洛模拟和回归分析等。
3.2 基于物理建模的方法基于物理建模的方法是通过建立物理模型来描述生产系统的结构和运行机理。
这种方法适用于对生产系统的细节进行建模和分析，可以更加真实地模拟系统的行为。
常用的建模方法包括Petri网、离散事件系统和系统动力学等。
3.3 基于仿真的方法基于仿真的方法是通过建立仿真模型来模拟生产系统的运行过程。
仿真模型可以在计算机上进行运行，模拟真实的生产系统在不同条件下的表现和性能。
基于仿真的方法可以提供对生产系统的详细和动态的分析。
常用的仿真软件包括Arena、AnyLogic和FlexSim等。
4. 生产系统仿真的应用生产系统仿真广泛应用于制造业的各个领域和环节，包括生产计划与调度、供应链管理、物流和运输等。
以下列举几个常见的应用场景。
4.1 生产计划与调度生产计划与调度是生产系统管理的核心环节，通过仿真模型可以评估不同的排程策略和调度算法，并选择最优的方案。
生产过程仿真技术
生产过程仿真技术生产过程仿真技术（Production Process Simulation Technology）是指利用计算机技术对生产过程进行模拟和分析的一种方法。
通过对生产过程的模拟，可以预测生产过程中的各种情况和变化，提高生产效率和产品质量。
生产过程仿真技术的基本原理是将生产系统建模，然后通过计算机程序对模型进行仿真，得到模拟结果。
建模是仿真的关键步骤，需要将生产系统的各个要素和流程进行抽象和准确的描述，并确定模型的输入和输出变量。
建模的过程中，需要充分考虑生产系统的复杂性和变化性，以及各种决策的不确定性。
生产过程仿真技术可以模拟多种生产系统，包括离散生产和连续生产系统。
在离散生产系统中，生产过程由一系列离散事件组成，如订单的接收、加工的开始和结束等。
在连续生产系统中，生产过程是连续的，如流水线生产过程。
生产过程仿真技术可以用于多种应用领域。
在制造业中，可以用于优化生产线布局、优化作业调度、优化零件生产过程等。
在物流领域，可以用于优化仓库布局、优化货物调度、优化货物配送等。
在服务领域，可以用于优化服务流程、优化服务质量等。
生产过程仿真技术的应用可以带来多种好处。
首先，可以提高生产效率。
通过模拟和优化生产过程，可以减少生产时间、降低生产成本，提高生产效率。
其次，可以优化产品质量。
通过模拟和改进生产过程，可以降低产品的次品率，提高产品质量。
再次，可以减少生产风险。
通过模拟和评估生产过程，可以发现和解决潜在的问题，减少生产风险。
生产过程仿真技术在实际应用中还面临一些挑战和限制。
首先，建模过程需要消耗大量的时间和资源。
其次，仿真模型的准确性受到多种因素的影响，如数据的可靠性、模型的简化程度等。
再次，仿真结果的解释和分析需要专业知识和经验。
总之，生产过程仿真技术是一种重要的生产管理工具，可以帮助企业提高生产效率和产品质量。
随着计算机技术的不断发展，生产过程仿真技术将在更多的领域得到广泛应用。
第五章 制造系统的仿真方法
生产系统仿真Simulation for Production System房亚东fangyadong@ gy gThe Institute of Mechanical and Electrical EngineerXi'an Technological UniversityAugust 27, 2012第五章制造系统的仿真方法制造系统仿真的调度策略1制造系统的仿真时钟推进机制2蒙特卡洛仿真3系统动力学仿真455 .1 制造系统仿真的调度策略总体上，仿真模型可以分为三个层次：仿真总控程序、模型单元子程序以及公共子程序。
5 .1 制造系统仿真的调度策略事件、活动、进程是描述离散系统状态变化的基本术语。
事件事件是引起系统状态转变的行为和起因是系统状z 事件是引起系统状态转变的行为和起因，是系统状态变化的驱动力。
9例如：仓储系统中物品的入库到达是一个事件，物品的出库离去是另一个事件。
9此外，仿真模型中还存在程序事件，即根据需要设定的事件。
9例如：在仿真过程中为了使仿真结束，专门定义一个事件，使其终止仿真。
5 .1 制造系统仿真的调度策略活动z 活动是事件与事件之间的过程，是系统状态转移的9例如：仓储“物品到达”是一个事件，该事件的发生标志。
可能会使仓储系统的货位从“空闲”状态变为“非空闲”状态。
从“物品到达”事件直到“物品取出”，物品都处在货位中存储的状态，即处于存储”活动中。
因此，“存储”活动的开始和结束标志着物品的到达和离去，标志着货位的空闲与非空闲的转变。
5 .1 制造系统仿真的调度策略进程z 进程是有序的事件与活动组成的过程，它描述了其中的事件活动的相互逻辑关系和时序关系中的事件、活动的相互逻辑关系和时序关系。
例如：一种物品进入仓库，经过在货位的存储，直到从仓库中出库，物品经历了一个进程。
事件、活动与进程之间的关系5 .1 制造系统仿真的调度策略与事件、活动、进程相对应，离散事件系统的仿真策略可以分为：事件调度法、活动扫描法、进程交互法等。
工业工程中的生产系统建模与仿真
工业工程中的生产系统建模与仿真工业工程是一个综合性的学科，涉及到生产系统的规划、设计和优化。
而在现代工业生产中，生产系统建模与仿真是一种重要的手段，可以帮助企业更好地理解和优化生产过程。
本文将探讨工业工程中的生产系统建模与仿真的重要性和应用。
一、生产系统建模与仿真的概念生产系统建模与仿真是通过使用计算机模拟技术，对生产系统的各种组成部分进行抽象和描述，以便于对实际生产过程进行理解、优化和决策的过程。
它可以帮助企业了解不同部分之间的相互关系以及影响因素，从而更好地进行生产计划和资源分配。
二、生产系统建模与仿真的重要性1. 提高生产效率：通过建立适当的模型和仿真实验，可以找到生产过程中的瓶颈和短板，从而采取相应的措施来提高生产效率。
2. 降低成本：通过模型和仿真，可以分析不同生产决策的效果，比如调整生产线布局、优化生产流程等，从而降低生产成本。
3. 提高交付能力：通过对生产系统进行建模和仿真，可以准确预测不同订单的交付时间，提前做好安排，以满足客户的需求。
4. 优化资源利用：通过模拟不同的资源配置方案，可以找到最佳的资源利用方式，避免资源浪费和不必要的投资。
5. 提高决策的科学性：通过对生产系统进行建模和仿真，可以提供客观的数据支持，为决策提供科学依据，减少主观偏差和风险。
三、生产系统建模与仿真的应用1. 生产计划优化：通过对生产系统进行建模和仿真，可以帮助企业制定合理的生产计划，合理安排生产资源，提高生产效率。
2. 工艺改进和优化：通过对生产过程进行仿真和优化，可以找到工艺的瓶颈，并提出改进方案，以提高生产效率和质量。
3. 供应链优化：通过建立供应链的模型和仿真，可以优化供应链的各个环节，提高整体的运作效率和响应能力。
4. 库存管理：通过对供应链进行建模和仿真，可以分析不同的库存策略，优化库存水平，减少库存成本。
5. 运输规划与优化：通过建立物流网络的模型和仿真，可以优化运输路线和频率，减少运输成本和时间。
生产系统建模仿真的5个步骤
生产系统建模仿真的5个步骤在制造业中，生产系统的建模仿真是一项重要的技术。
通过以计算机模型为基础的仿真模拟，可以有效地预测生产系统的运作表现，定位潜在的问题，并进行必要的优化。
本篇文章将为大家介绍生产系统建模仿真的5个步骤。
第一步：确定仿真目标在进行生产系统建模仿真前，首先要确定模拟系统的目标是什么。
根据模拟目标的不同，建模仿真的方法和难度也会不同。
例如，如果要研究生产系统的瓶颈，就需要选取合适的指标来衡量系统瓶颈的程度，从而确定模拟目标。
第二步：收集数据建模仿真需要大量数据的支持，这些数据包括生产线上的工作流程、机器人的运作、人员的操作规程等等。
通过数据采集与处理，可以得到准确的数据模型，是建模仿真的前提。
第三步：设计模型在收集到合适的数据后，开始设计模型也是一项关键过程。
设计模型是仿真的核心内容，主要包括各种元件的组成、元件之间的关系，同时要留意各种元件之间的交互、反馈等动态调整。
第四步：运行仿真在设计完成后，就可以对建模仿真进行计算机模拟了。
仿真主要以计算机程序的形式进行，在计算机模拟的过程中，各种因素都可以按照不同的规则进行测试和模拟，从而找到合理、最优的路线规划和管理方法。
第五步：验证模型完成仿真模拟后，还需要对模拟结果进行验证以保证仿真模型的准确性。
验证时需要比较各个仿真结果，分析和推测系统的特性、性能、缺陷等等，以便开展下一步的系统优化和改进。
结语通过以上的五个步骤，我们可以深入了解制造生产系统的各种特性和优化方案，力求提供最优的生产规划。
与此同时，建模仿真的应用范围也越来越广泛，涵盖了从TXFX零件生产系统到大型制造企业生产网络，其应用价值在未来将会越来越大。
生产系统仿真-教学大纲
《生产系统仿真》教学大纲2014-2015学年第2学期、课程名称《生产系统仿真》任课老师李成松工作单位机电学院】《生产系统仿真》教学大纲课程编号：开课学期：2014-2015学年第2学期…课程总学时：32学时实习周（天）数：0学分：2一、教学对象：《生产系统仿真》课程为工业工程专业的学科主干课程。
适用于工业工程专业研究生。
二、教学目的《生产系统仿真》是工业工程专业的重要的学科核心课程之一，是为培养工业工程人才适应制造型企业生产系统的规划、布置和改善的需要而设置的，通过本课程的学习使学生了解近年来国内外在制造系统规划设计领域的研究成果，结合现代企业的实际，把制造工艺与物流分析融为一体，围绕生产车间的设施规划，培养学生对复杂系统的定性和定量分析、规划、设汁和仿真分析的能力。
学完本课程后，学生要能够：了解生产系统仿真的定义及主要内容；理解生产系统仿真的核心理念和基本原则；掌握生产系统设计流程，能够应用工艺设计及工作研究、工位设计)物料搬运系统设计等技术对企业内生产系统并进行系统设计，能够对设计方案进行建模仿真并做出优化。
以制造型生产企业为核心，阐述了离散事件建模与仿真技术在生产企业分析中的应用原理和方法，旨在使学生对计算机仿真技术在生产系统的研究和分析方法上有一个正确的认识。
首先说明了计算机仿真技术在生产系统分析中的作用和原理，然后针对生产系统组成的基本元素进行了建模方法的讨论，接着介绍了仿真输入、输出和系统评价的方法，最后系统地介绍了一个生产系统的仿真和分析实例。
全书介绍了Flexsim离散事件仿真软件。
教学目的：本课程是工业工程专业学生的专业课，是面向工程实际的应用型课程。
学生通过本课程的学习能够初步运用仿真技术来发现生产系统中的关键问题，并通过改进措施的实现，提高生产能力和生产效率。
教学方法：本课程内容包括课堂理论教学和上机仿真操作两部分组成。
理论教学采用黑板板书和多媒体课件相结合的教学方法。
通过理论分析和例题讲解，使学生牢固掌握基本概念、基本理论、和基本分析方法。
生产系统仿真
Several major problems of production systems
1. In the design process of the new production system, the lack of effective business processes aided design and validation of analytical methods.
Production system Байду номын сангаасs to transfer the input resources into the desired output in the process, and the conversion process can be divided into the following categories:
The basic concept of the production system simulation
– What is the Systematic Simulation » Simulation: The reality of the phenomenon by some abstract, model or feature changes of expression of reality, the use of certain means to describe, this is simulation.
• Entities: as manufacturing • Location: as transportation • Exchange: as retail • Storage: as warehousing • Physiology: as medical care • Information: as the communications industry
生产系统建模仿真分析
生产系统建模仿真分析系统（system）是由若干部分相互联系、相互作用，形成的具有某些功能的整体。
根据系统状态变化的时间连续性与否，可将系统分为连续系统（continuous system）和离散系统（discrete syste m）。
其中，离散系统是指系统的全部或关键组成部分的变量具有离散信号形式，系统的状态在时间的离散点发生突变的系统。
描述系统的基本要素包括对象（object）、属性（property）、活动（activity）、输入输出（I/O）。
“对象”又称为“实体（entity）”，它确定了系统的构成和边界，可区分为临时对象与永久对象，在系统中只存在一段时间的对象叫做临时对象，比如顾客、工件、工人等，它们一般是流动的，永久驻留在系统中的对象则叫永久对象，比如服务台、设备等，它们一般是静止的。
“属性”描述了每一个对象的基本特征，“活动”定义了对象之间的相互作用，从而确定了系统状态随时间发生变化的过程，“输入输出”描述了系统与外部环境的物质和信息交互。
1生产系统建模仿真的目标在生产系统建模领域，有许多经典的分析与优化问题，比如车间布局规划与重构、生产线平衡分析、车间计划调度、物流路径规划、物流调度、故障分析与维修决策等等，大量学者利用运筹学（O R）方法对这些问题进行了深入研究，取得了许多重要的理论成果，然而由于实际生产系统的复杂性，这些成果往往难以直接用于解决工程问题。
通过建模仿真手段对生产系统进行分析，由于更容易模拟实际生产过程，并且分析手段全面，越来越受到企业的重视。
生产系统建模仿真的根本目的在于：（1）在系统布局设计阶段，通过生产与物流活动的仿真，对系统运行性能进行定量分析，提前发现问题，为系统结构设计、资源分配、方案比选等提供数据决策支持，以保证系统设计的科学性、经济性、鲁棒性；（2）在系统运行与持续优化阶段，建立物理生产系统的数字孪生，通过基于数字空间的仿真试验与优化，识别生产瓶颈，优化运行参数，评估系统在不同调度策略下的性能，确定高效的作业计划和调度方案，辅助生产决策，提高物理系统的综合运行效率。
生产系统仿真教程理论基础
仿真技术在生产系统中的应用 仿真技术在生产系统优化中的作用 仿真技术在生产系统风险评估中的应用 仿真技术在生产系统培训中的应用 仿真技术在生产系统创新设计中的应用 仿真技术在生产系统智能化发展中的应用
21世纪：仿真技术开始应用于人工智能、虚拟 现实等领域，如自动驾驶、虚拟现实游戏等
制造业： 用于优化 生产流程， 提高生产 效率
物流业： 用于优化 供应链管 理，降低 物流成本
服务业： 用于优化 服务流程， 提高服务 质量
建筑业： 用于优化 建筑设计， 提高建筑 质量
农业：用 于优化农 业生产， 提高农产 品产量和 质量
教育业： 用于模拟 教学过程， 提高教学 效果
生产系统建模方法
离散事件系统： 由一系列离散事 件组成，每个事 件都有明确的发 生时间和持续时 间
建模方法：采用 事件驱动、状态 转换、排队论等 方法进行建模
建模步骤：确定 系统状态、事件 类型、事件发生 概率、事件处理 逻辑等
应用领域：生产 系统、交通系统、 通信系统等
1950年代：仿真技术开始应用于军事领 域，如导弹发射模拟
1980年代：仿真技术开始应用于教育领 域，如虚拟实验室、在线课程等
1960年代：仿真技术逐渐应用于工业领 域，如汽车制造、飞机设计等
1990年代：仿真技术开始应用于娱乐领 域，如游戏、电影等
1970年代：仿真技术开始应用于医疗领 域，如手术模拟、药物研发等
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汇报人：
案例背景：某大型电商企业的仓储物流系统 仿真目的：优化仓储物流效率，降低成本 仿真方法：采用离散事件仿真技术 仿真结果：提高了仓储物流效率，降低了成本 仿真应用：在实际生产中推广应用，取得了显著效果
生产排程和生产计划的模拟仿真方法
生产排程和生产计划的模拟仿真方法1. 模拟仿真方法在当今工业生产中扮演着非常重要的角色，特别是对于生产排程和生产计划的优化方面。
通过仿真模拟，可以更好地理解生产系统的运作机理，找出存在的问题并提出改进方案。
2. 生产排程是指确定生产活动的开始和结束时间，以满足客户需求并最大程度地提高生产效率。
而生产计划则是在考虑资源约束和其他限制条件下，确定生产数量和时间安排的过程。
3. 通过模拟仿真方法，可以对生产系统进行全面的建模和分析。
仿真模型可以包括从原材料采购到成品交付的整个生产过程，以及相关的资源利用、运输调度等方面。
4. 生产排程和生产计划的优化是企业提高竞争力的重要手段之一。
通过模拟仿真方法，可以有效地评估不同排程策略和计划方案的效果，为决策提供科学依据。
5. 仿真模拟方法有多种形式，包括离散事件仿真、连续仿真、Agent-Based模拟等。
每种方法都有其适用的场景和优势，企业可以根据自身需求选择合适的仿真模拟方法。
6. 离散事件仿真是一种常见的模拟方法，通过建立事件的时间序列来模拟生产系统中的各种活动和事件。
离散事件仿真能够精确地模拟生产系统的动态运行过程，对排程和计划的优化提供有力支持。
7. 连续仿真是另一种常用的模拟方法，通过对生产系统中各种过程的连续化建模，模拟系统的持续运行状态。
连续仿真主要用于对连续流程的建模和分析，如装配线生产等。
8. Agent-Based模拟是一种基于智能体的模拟方法，模拟系统中不同个体之间的交互和影响。
Agent-Based模拟适用于研究复杂系统中各种主体之间的协作与竞争关系，对生产系统的整体优化具有独特的优势。
9. 在进行生产排程和生产计划的仿真模拟时，需要考虑系统的复杂性和不确定性。
生产系统受多种因素影响，如订单变化、机器故障、人员调度等，这些因素对排程和计划都有重要影响。
10. 为了有效地进行生产排程和生产计划的优化，企业可以借助仿真模拟工具对不同方案进行比较和评估。
《生产系统仿真 Plant Simulation应用教程》读书笔记思维导图
1.1 Flow Shop暂 存区模型
1.2 开始一个新项目
1.3 机器设备的故障 率对产出的影响
1.4 加工时间波动的 影响
1.5 加工时间、故障 率对产出率的联合 作...
1.6 暂存区的设置
1.7 加工时间波动、 故障率和暂存区容 量...
本章思考题
第2章 混流装配线物料配送仿真 与优化
3.6 多行布置设计 问题的仿真优化
3.5 布置设计的优 化
本章思考题
第4章 产品原则布置的仿真建模
01
4.1 开始 一个新项目
02
4.2 模型工 作流程
03
4.3 建立 流水线平衡 仿真模型
04
4.4 其他 案例仿真
06
本章思考题
05
4.5 混合 装配线平衡 问题
第5章 流水车间生产排程仿真
8.1 仓储策略概述
8.2 建立简易仓储模 型
8.3 出入库操作界面 8.4 图表化仓储状态
8.5 PortalCrane 对象的应用
8.6 机加工车间天车 搬运物料仿真
8.7 拖挂车搬运仿真 本章思考题
附录A模型参数设置
A.0 在模型中内嵌参 数设置
A.1 设计对话框窗口 的外观结构
A.2 设计一个简单对 话框
3 6.3 基于工序
编码的JSP问 题求解
4 6.4 基于工件
编码的JSP问 题求解
5
本章思考题
第7章 人机作业分析的仿真
1
7.1 人机作业 分析概述
7.2 人工装卸 2
作业的仿真实 现
3 7.3 一人两机
作业分析的仿 真模型
工业工程与生产系统仿真课程教学
工业工程与生产系统仿真课程教学工业工程与生产系统仿真课程的教学是现代工业工程领域中重要的一环。
通过该课程的学习，学生能够掌握工业工程和生产系统仿真的基本理论和方法，提高生产效率、降低生产成本。
一、引言工业工程与生产系统仿真课程旨在培养学生具备分析和改进生产系统的能力，以提高企业的竞争力。
通过仿真技术，可以模拟真实的生产环境，从而更加深入地理解和分析生产系统。
二、课程内容1. 工业工程基础知识在工业工程与生产系统仿真课程中，学生首先需要掌握工业工程的基础知识，包括工作测量、工作设计、生产计划与控制等内容。
这些知识构成了学生学习和理解后续内容的基础。
2. 生产系统仿真技术课程的核心内容是生产系统仿真技术的学习和应用。
学生需要了解仿真的基本原理和方法，学习常用的仿真软件和工具的操作技巧。
通过实际的仿真案例研究和实验，学生可以深刻理解生产系统的运作规律，并提出改进方案。
3. 数据收集和分析仿真课程也涉及到数据的收集和分析。
学生需要学习如何收集生产系统的相关数据，并通过统计分析和建模，对生产系统的效率进行评估和优化。
这一环节要求学生熟悉各种数据收集方法和数据分析技术。
4. 优化与决策在实际生产系统中，优化与决策是必不可少的环节。
课程中，学生将学习如何利用仿真技术进行系统优化和决策支持。
通过对生产系统不同方案的仿真比较和评估，学生可以为决策者提供合理的建议和决策依据。
三、教学方法1. 理论讲授教师通过课堂讲授传授相关的理论知识，包括工业工程基本原理和生产系统仿真技术等。
同时，结合实际案例分析，帮助学生理解理论知识的实际应用。
2. 实验操作为了使学生更好地掌握仿真软件和工具，课程设置了实验环节。
学生可以利用仿真软件进行生产系统的建模和仿真操作。
通过实验操作，学生可以深入理解仿真技术的原理和方法。
3. 小组讨论课程还安排了小组讨论环节，学生可以就课上所学内容进行深入讨论和交流。
通过小组讨论，学生可以共同解决问题，拓宽思路，提高自身的思辨能力和团队协作能力。
生产系统仿真教程-理论基础
生产系统仿真教程-理论基础引言生产系统仿真是一种用于模拟和评估生产过程性能的工具。
它可以帮助工程师们准确地预测生产系统的行为，并优化生产过程以提高效率和效益。
本文将介绍生产系统仿真的理论基础，包括仿真模型的构建、排队论和统计分析等方面的知识。
仿真模型的构建仿真模型是生产系统仿真的核心内容，它是对真实生产过程的抽象和模拟。
在构建仿真模型时，我们需要考虑以下几个步骤：1. 确定仿真目标确定仿真的目标是非常重要的，它有助于引导后续的仿真模型构建和分析。
例如，我们可能希望评估生产系统的吞吐量、平均等待时间或资源利用率等性能指标。
2. 收集数据收集数据是构建仿真模型的基础。
我们需要收集关于生产系统的输入数据和统计数据，如到达率、处理时间和资源利用率等。
这些数据将用于建立仿真模型中的概率分布。
3. 建立模型建立模型的目的是对生产系统的运作过程进行抽象和描述。
常用的模型包括离散事件模型和连续时间模型。
在建立模型时，我们需要确定系统的组成部分、事件的发生和处理规则等。
4. 参数设定和验证在建立完仿真模型之后，我们需要根据实际情况设定模型的参数，并进行模型的验证。
参数设定的准确性将直接影响到仿真结果的可靠性和准确性。
排队论排队论是生产系统仿真中的重要理论基础。
它基于排队模型，通过对到达率、服务率和队列容量等参数的分析，来预测系统的性能指标，如等待时间、平均服务时间和系统的稳定性等。
排队论中的一些重要概念包括：1. 系统容量系统容量是指该系统能够处理的最大任务数或顾客数。
它决定了系统的性能和稳定性。
如果系统容量过小，会导致排队人数增加，等待时间增加，系统效率降低。
2. 到达率和服务率到达率是指单位时间内到达系统的平均任务数或顾客数。
服务率是指单位时间内系统能够完成的平均任务数或顾客数。
到达率和服务率是排队论中的两个基本参数，它们的比值决定了系统的排队长度和平均等待时间。
3. 队列模型常见的队列模型包括M/M/1模型、M/M/c模型和M/G/1模型等。
生产系统仿真实验指导书
生产系统仿真实验指导书江思定编写浙江科技学院经济与管理学院管理科学与工程系2014年12月生产系统仿真实验指导书Instruction of production system emulation experiment一、实验的目的和任务该综合实验的目的和任务是使学生在学习《生产计划与控制》后对课程所涉及的主要内容（如生产系统的规划和设计、生产计划的编制、生产过程控制、MRP系统的原理和设计等）进行一次系统性较强的综合运用，以便更全面深入地领会与应用生产与运作管理的方法和技术。
二、实验的基本目标较好地掌握了生产与运作管理的相关理论与方法，对设计对象的情况、问题和材料有较好的了解,能灵活应用本课程理论知识和方法，分析和解决问题，通过本综合实验课程的训练，达到如下目标：1.了解和掌握制造企业的生产系统设计和规划的具体方法；2. 培养团队协作精神，以团队方式分析问题和解决问题的能力；3.了解和掌握根据需求预测、MPS、MRP、生产作业计划编制方法；4. 对生产与运作管理知识和方法与生产实践的结合有更深入的感性认识。
三、实验的主要内容和步骤实验一、和生产管理相关的各部门业务处理（共8课时）（一）实验要求营销管理1>掌握营销部门的工作内容和业务流程，认识、掌握营销管理的方法和策略；理解销售与售后服务之间的相互关系。
2>了解营销与生产、财务等管理部门之间的相互关系。
3>理解营销管理的作用、意义、重要性。
4>根据系统配备的案例，建立一套营销数据进行操作练习。
5>通过在线帮助，学习与营销管理相关的知识。
生产管理1>掌握生产管理的工作内容和业务流程，认识、掌握生产管理的方法和策略。
2>了解生产与其他管理部门之间的相互关系。
3>理解生产管理的作用、意义、重要性。
4>根据系统配备的案例，建立一套数据进行操作练习。
5>通过在线帮助，学习与生产管理相关的知识。
采购管理1>掌握采购部门的工作内容和业务流程，认识、掌握采购管理的方法和策略。
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5.2.3 进程交互法
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5.2.3 进程交互法
进程交互法兼有事件调度法和活动扫描法的特点，但其算法 比两者更为复杂。根据进程交互法建立的仿真模型称为面向 进程的仿真模型。 面向进程仿真模型总控程序设计采用两个事件表： 未来事件表（Future Event List，FEL） 当前事件表（Current Event List，CEL）
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仿真模型中的事件存放于“事件表”中，通过时间控制模块从事 件表中选择最先发生的事件；重置仿真时钟，并调用与该事件 对应的事件处理模块；更新系统状态，决定未来将要发生的事 件；当当前事件结束后，返回时间控制模块；重复事件的选择 与处理，直到仿真结束。
5.2.1事件调度法
事件调度法的仿真过程：
LOGO
(2)相对时间法：将时间元的时钟值设 定为相应实体确定事件发生的时间间 隔。此时的时间扫描算法为： FOR i=1 to m IF (time-cell[i]>0)THEN IF (time-cell[i] <MIN) THEN MIN= time-cell[i] END IF END IF END FOR TIME= TIME+ MIN FOR i=1 to m time-cell[i]=time-cell[i] - MfN END FOR
总控程序调用
总控程序调用
LOGO
现为到达 时间？ Y 顾客进入等待队列 产生下一到达时间 安排下一到达事件
N
服务结束时间 是否已到？ Y 顾客离开系统 服务台空闲
N
返回总控程序
返回总控程序
5.2.3 进程交互法
进程：
进程是有序的事件与活动组成的过程，它描述了其中的事件、 活动的相互逻辑关系和时序关系。
5.2.2 活动扫描法
② 活动扫描法（activity scanning）
事件调度法是一种预定事件发生时间的策略，仿真模型中必 须预定系统中最先发生的事件，以便启动仿真进程。
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此外，事件处理子程序中除要修改系统状态外，还要预定本类 事件的下一事件将要发生的时间。因此，该方法对活动持续时 间确定的系统较为方便。
顾 客 排 队 进 程 模 型 模型说明： • 服务员两名， 队列一条 • “∆”表示某顾客产生的时刻，也为相应进程开始的时刻； • “⋲”表示某顾客离去的时刻，也为相应进程撤销的时刻； • 符号“X”表示排队顾客开始接受服务的时刻； • 虚线表示进程的排队时间； • 波纹线表示顾客得到服务的时间。
消息(Message)是消息驱动法中最重要的概念，它是指具有某种特定含 义的一维或多维数据的集合。
在仿真系统中，根据性质不同可以将消息分为四类：事件消息、统计消 息、属性消息和状态消息。具体看5-1 在设计系统仿真算法时，主要考虑事件消息和状态消息的驱动作用。
5.2.4 消息驱动法
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相对于传统的仿真调度策略，消息驱动法是被动地等待消息，而不是主动地 查询系统中是否有事件或活动发生，只有在接受到信息后才作出反应。 在仿真模型运行过程中会持续产生各种类型的新消息，这些消息根据各自的 性质与特点分类，并以特定的方式汇集到系统的消息池(Message Pool)中。 在消息池中，消息队列是依据消息产生的先后次序排列的。
5.2.2 活动扫描法
活动扫描法仿真的基本过程：
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5.2.2 活动扫描法
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仿真总控程序的主要任务是进行时间扫描，以确定仿真时钟 的下一活动的推进时刻。 根据活动扫描仿真策略，下一时刻是由下一最早发生的确定 事件决定的。在面向事件的仿真模型中，时间扫描是通过事 件表完成的。 而在面向活动的仿真模型中，是时间元来完成的事件扫描， 即是各个实体的局部时钟。
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5.2.1事件调度法
事件（event）是离散事件系统的基本概念，事件的发生 引起系统状态的改变。
事件调度法（event scheduling）分析系统的基本单 元是事件，通过对事件、事件发生的时间顺序及其系统状 态的变化进行定义，并以事件来驱动仿真模型的运行。 事件调度法的基本思想：通过定义事件及每个事件发生对 系统状态的变化，按时间顺序确定并执行每个事件发生时 有关的逻辑关系并策划新的事件来驱动模型的运行。
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5.2.3 进程交互法
进程交互法中实时停止。其主要需考虑两种延迟的作用。
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(1)无条件延迟。
实体停留在进程中的某一点上直到预先确定的延迟期已过。例如， 顾客停留在服务地点中直到服务完成。
(2)条件延迟。
条件延迟期的长短与系统的状态有关，事先无法确定。当条件延迟 发生，实体停留在进程中的某一点，直到满足一定条件以后才能继 续进行进程。例如，处于排队队列中的顾客，需要满足两个条件即 服务台空闲且自己处于队首时，才能离开队列接受服务。
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5.2.1事件调度法
事件调度法仿真模型中总控程序的任务：
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在面向事件的仿真模型中，总控程序需要完成以下几项 工作： (1)时间扫描：确定下一事件发生时间；同时将仿真时 钟推进到下一事件发生的时刻。
①扫描事件表，确定下一事件发生的时间； ②推进仿真时钟至下一事件发生的时间； ③从时间表中产生当前事件表(Current Event List，CEL)。CEL 中包含了所有当前发生事件的事件记录。
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一个活动可以由“开始（激发）”和 “结束（终止）”两个事件 表示，每一事件都有相应的活动处理模块。处理中的操作能 否进行取决于时间及系统状态。
一个实体可以有几个活动处理模块。 每一个进入系统的主动 实体都处于某种活动的状态。活动的激发与终止都会形成新 的事件。
5.2.2 活动扫描法
“活动处理”是活动扫描法的基本处理单元。
(2)事件辨识：正确识别当前要发生的事件。
(3)事件执行：正确地执行当前发生的事件。
5.2.1事件调度法
事件入口
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事件调度法模型的流程图
调度第一次到达事件， 并确定仿真终止时间
从事件列表中选择需最先执行的事件，将 仿真时钟推进到该事件发生的时刻 当前任务完成或新实体到达 新 实体排队 事件调度 调度事件完成 是否已 终止？ Y 输出 N
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第五章 生产系统仿真方法
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Contents
1 2
系统仿真的策略调度 生产系统仿真基本策略 仿真时钟推进机制
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3
4 5
蒙特卡罗方法
离散事件系统仿真的一般步骤
5.1 系统仿真的调度策略
总体上，仿真模型可以分为三个层次： 仿真总控程序、 模型单元子程序以及公 共子程序。
进程交互法的设计特点是为每一个实体建立一个进程，该 进程反映某一个动态实体从产生到结束的全部活动。
一般来说，进程中出现的实体是指临时实体（如顾客）， 同时也要包含与这个临时实体有交互关系的其他实体（如 服务员，但是服务员的实体不会只出现在一个进程中，多 个进程都共享这个实体）。
5.2.3 进程交互法
5.2.4 消息驱动法
表5-2 消息类型对仿真系统的驱动作用Fra bibliotekLOGO
进程交互法的基本模型单元是进程。进程针对某类实体的生命 周期而建立，一个进程包含了实体流动中发生的所有事件。 下面以单服务台排队服务系统为例。 顾客的生命周期可用下述进程描述： ①顾客到达； ②排队等待，直到位于队首； ③进入服务通道； ④停留于服务通道之中，直到接受服务完毕离去。
5.2.3 进程交互法
5.2.4 消息驱动法
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执行模块在接收到消息后，首要的便是识别消息类型，以便采取相应的 处理措施。 消息识别有两种途径：一种是在前面定义的消息类中增加消息类别 (Message Type)元素，消息产生便可以将消息类型标注在消息类元素上， 执行模块通过检查该元素辨别接收到的消息的类型；
另一种途径是通过设立消息类型的识别规则，如具有实体链的消息为事件消 息、具有多维状态元素的消息为状态消息、具有属性值的消息为属性消息、 其余消息为统计消息。
5.2.2 活动扫描法
面向活动仿真模型总控程序的算法结构包括： (1)时间扫描。 (2)活动例程扫描。
由于事件直接影响系统状态，活动扫描要反复进行，包括确 定事件和条件事件。
活动扫描法的仿真执行机制
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5.2.2 活动扫描法
下面以单服务台排队系统为例，说明活 动扫描法仿真模型是如何运行的。 单服务台排队系统需考虑三个活动处理模 块即为顾客到达；服务开始；服务结束。
例如：一种物品进入仓库，经过在货位的存储，直到从仓库中 出库，物品经历了一个进程。
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事件、活动与进程之间的关系
5.2.3 进程交互法
进程交互法（Process Interaction）
事件调度法和活动扫描法的基本模型单元分别是事件处理和 活动处理。它们都针对具体事件而建立，各处理相对独立。
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5.2 生产系统仿真基本策略
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生产系统仿真基本策略
5.2.1 事件调度法
5.2.3 进程交互法
5.2.2 活动扫描法
5.2.4 消息驱动法
5.2.1 事件调度法
事件:
事件是引起系统状态转变的行为和起因，是系统状态变化的 驱动力。。 例如：仓储系统中物品的入库到达是一个事件，物品的出库离 去是另一个事件。 此外，仿真模型中还存在程序事件，即根据需要设定的事件。 例如：在仿真过程中为了使仿真结束，专门定义一个事件，使 其终止仿真。
5.2.2 活动扫描法
时间元的取值方法有如下两种：
(1)绝对时间法：将时间元的时钟值设 定为相应实体的确定事件发生时刻。此 时的时间扫描算法为： FOR i=1 to m IF( time-cell[i] > TIME) THEN IF( time-cell[i] <MIN) THEN MIN= time-cell[i] END IF END IF END FOR TIME= MIN