生产系统建模与仿真课程设计说明书
《生产系统建模与仿真》教学大纲
《生产系统建模与仿真》教学大纲（理论课程）开课系（部）：工程学院课程编号：010396课程类型：专业课总学时：48 学分：3适用专业：工业工程开课学期：2014-2015学年第一学期先修课程：概率论与数理统计、C语言程序设计、系统工程导论一、课程简述《生产系统建模与仿真》是面向工程实际的应用型课程，是工业工程系的主导课程之一。
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。
本课程具有较强的理论性，同时具有较强的实践性和应用性，能够有效增强学生的系统仿真理论基础，提高学生对系统仿真、分析工作的适应性，培养其开发创新能力。
本课程的教学目标是培养学生的设计能力、创新能力和工程意识。
课程以制造型生产企业为核心，通过理论教学和实践环节相结合，阐述了离散事件系统建模与仿真技术在生产企业分析中的基本原理和方法。
其容涉及计算机仿真技术在生产系统分析中的作用和原理、仿真软件的介绍，重点介绍排队系统、库存系统、加工系统以及输入、输出数据分析。
本课程的目的是要求学生通过学习、课堂教育和上机训练，能了解如何运用计算机仿真技术模拟生产系统的布置和调度管理；并熟悉和掌握计算机仿真软件的基本操作和能够实现的功能；使学生了解计算机仿真的基本步骤。
二、课程要求（一）教学方法1、启发式课堂讨论针对关键知识点、典型题和难题，通过教师提问，鼓励学生回答问题或请到讲台前做题，并请其他学生评判或提出不同的答案或不同的解决方法。
目的是加强学生自主学习的能力和判断能力，培养主动思考的习惯，启发学生的探索精神。
2、重视在教学中加强知识演进的逻辑规律的讲解提高学生的逻辑思维能力，培养学生分析问题、解决问题的能力。
3、加强计算机辅助设计、分析将Flexsim仿真软件引入教学中。
应用计算机辅助设计、分析，能方便的改变系统结构参数，认识复杂系统的动态响应。
4、把工程背景和科技发展史引入教学使学生了解工程实际应考虑的复杂因素，充分考虑使用与维护，经济和安全，效率与效益对实际系统进行建模。
生产系统建模与仿真课程设计
目录第一章系统描述与仿真目的 (2)第二章系统分析 (2)第三章数据统计 (4)第四章数据分析 (6)第五章建模与仿真 (11)第六章输出分析 (16)第七章心得体会 (18)第八章参考文献 (18)一、系统描述与仿真目的1、系统描述所选系统为二龙山山脚签到系统，二龙山是校内校外人游玩的好地方，优美的风景让人心旷神怡，但是，山上的安全和环境卫生还得靠我们每一个人维持，所以，在上山游玩之前要做好签到工作，保证出现问题可以对相关人员进行追究。
该处有负责签到的工作人员一名。
游客到山脚之后，若签到处无人，则游客立刻开始签到，若签到处繁忙，则游客需排队等待签到，签完之后才能进山。
该系统为一单服务台服务系统，在系统中，游客的到达是随机的，每两个游客到达的时间间隔时间是不一样的，游客签到的时间也是不一样的，由此组成的队列长度也是随机的。
该排队系统的基本结构是：到来进山游客排队签到2、仿真目的1）了解排队系统的设计；2）通过仿真分析，掌握witness软件的操作；3）通过仿真分析，研究签到处的排队系统，提高系统的运行效率；4）了解建模与仿真在系统分析中的重要作用。
二、系统分析1、分析系统的实体、事件、状态、活动（1）实体：临时实体：游客永久实体：工作人员特殊实体：队列（2）事件：游客到达、游客结束排队、游客签到完毕进山（3）状态：工作人员：忙、闲 游客: 等待签到、签到 队列: 队列长度（4）活动：排队、签到（5）排队规则：先到的先签到，后来的排在后面，依次签到进山。
2、以游客流动为主线，画出流程图NY游客到达签到空闲置签到处忙游客开始签到 游客签完进山置签到处闲排队三、数据统计通过对签到处端午节期间一天进行调查，得到一定时间段内的顾客到达间隔时间和签到时间如下表：表中时间单位均为秒（s）游客数到达时间间隔签到时间到达时刻签到开始签到结束排队时间1 - 36 0 0 36 02 4 30 4 36 66 323 117 33 121 121 154 04 40 21 161 161 182 05 58 5 219 219 224 06 9 17 228 228 245 07 21 18 249 249 267 08 63 50 312 312 362 09 15 27 327 362 389 3510 64 13 391 391 404 011 39 30 430 430 460 012 19 8 449 460 468 1113 7 40 456 468 508 1214 24 18 480 508 526 2815 138 51 618 618 669 016 72 9 690 690 699 017 5 65 695 699 764 418 7 23 702 764 787 6219 71 34 773 787 821 1420 9 29 782 821 850 3921 83 6 865 865 871 022 17 16 882 882 898 023 158 14 1040 1040 1054 024 40 12 1080 1080 1092 025 104 24 1184 1184 1208 026 23 28 1207 1208 1236 127 65 37 1272 1272 1309 028 61 78 1333 1333 1411 029 13 53 1346 1411 1464 6530 51 44 1397 1464 1508 6731 127 6 1524 1524 1530 032 31 31 1555 1555 1586 033 14 30 1569 1586 1616 1734 30 11 1599 1616 1627 1735 55 30 1654 1654 1684 036 27 21 1681 1684 1705 337 67 51 1748 1748 1799 4338 95 11 1843 1843 1854 039 30 11 1873 1873 1884 040 49 47 1922 1922 1969 041 28 15 1950 1969 1984 1942 77 28 2027 2027 2055 043 12 26 2039 2055 2081 1644 12 19 2051 2081 2100 3045 41 42 2092 2100 2142 8四、数据分析1、直方图与分布假设由于调查数为45，故可设定区间个数为7（45开方）,用matalab做出上表中游客到达间隔时间的分布直方图如下：由该直方图可看出，其形状与负指数分布曲线接近，因此可以假设这组观测数据服从负指数分布。
生产计划建模与仿真课设说明书-flexsim
目录一.引言 (2)二. 课程设计内容 (3)三. 系统建立与运行过程中各环节的截图 (5)3.1模型建立 (5)3.2 主要参数设置 (5)3.2.1 发生器的参数设置 (5)3.2.2 暂存区的参数设置 (6)3.2.3 操作工人的参数设置 (7)3.2.4 传送员的参数设置 (8)3.2.5 处理器的参数设置 (9)3.2.6 合成器的参数设置 (11)3.3 系统运行 (11)3.4 统计数据 (12)四.系统优化 (13)五.总结 (14)一.引言本次课程设计主要针对多产品离散型流水作业线系统，通过对多产品离散型流水作业线系统进行仿真模拟，根据下述系统描述和系统参数，应用Flexsim 仿真软件建立仿真模型并运行，查看仿真结果，分析各种设备的利用情况，发现加工系统中的生产能力不平衡问题，然后改变加工系统的加工能力配置（改变机器数量或者更换不同生产能力的机器），查看结果的变化情况，确定系统设备的最优配置。
二. 课程设计内容系统描述与系统参数：（1）一个流水加工生产线，不考虑其流程间的空间运输。
（2）有三类工件A，B，C分别以正态分布、均匀分布和三角分布的时间间隔进入系统，A进入队列Q1,B进入队列Q2，C进入队列Q3等待检验。
（按学号最后位数对应的仿真参数设置按照下表进行）对B进行检验，每件检验用时2分钟，操作工人labor3对C进行检验，每件检验用时3.5分钟。
（4）不合格的工件废弃，离开系统；合格的工件送往后续加工工序，A的合格率为65%，B的合格率为95%，C的合格率为85%，（5）工件A送往机器M1加工，如需等待，则在Q4队列中等待；B送往机器M2加工，如需等待，则在Q5队列中等待。
C送往机器M3加工，如需等待，则在Q6队列中等待。
（6）A在机器M1上的加工时间；B在机器M2上的加工时间，C在机器M3上的加工时间，按照下表对应进行。
（学号首位数对应的仿真参数设置按照下表进行）（7）一个A、一个B和一个C在机器M4上装配成产品，需时为正态分布（5，1）分钟，装配完成后离开系统。
武汉理工大学工业工程--生产系统建模与仿真课程设计说明书
生产系统建模与仿真课程设计1.设计一题目：经过8道工序加工相同的8个零件，每道工序只有一台加工设备，每道工序时间分别为12 min, 5 min, 15 min, 7 min, 9 min, 11 min, 22 min, 5 min，请分别用顺序移动方式、平行移动方式、平行顺序移动方式对生产过程进行仿真，输出三种方式的总加工时间、总设备等待时间、总设备闲置时间，以及Flexsim 仿真结果，并绘制工序图，将不同移动方式进行比较与分析。
1.1顺序移动方式进行加工顺序移动方式：每批零件在前道工序完成后，再整批转移到下一道工序加工顺序移动进行方式加工，它的最大的优点是没有等待时间，零件是批量的进行加工，即在每道工序全部加工完成之后，在进行下一道工序的加工，一旦加工设备启用，没有多余的空闲时间，但是这样会造成设备的闲置时间过长，整个加工的周期也随之变长。
1.1.1工序图:第一道工序：第二道工序： t1第三道工序： t2第四道工序： t3第五道工序： t4第六道工序： t5第七道工序： t6第八道工序： t71.1.2时间计算:总加工时间：688分钟设备等待时间：0设备闲置时间：96+136+256+312+384+472+648=2304分钟1.1.3 Flexsim仿真结果:（图表）下面这个表就反映了制作Flexsim仿真时所需的相关的数据，Processor3到Processor17，是所选用加工零件设备的编号，因为还包括相关的缓冲设备，既Queue，每个Processor的后面都会有一个Queue作为每道工序加工加完了的零件的存储，同时它也是进行下一道工序的零件的来源。
所以Processor编码的顺序不是一个接着一个的。
由于顺序移动方式是批量的加工，每道工序是加工8个零件，其中每个零件在加工设备上的停留时间也就是加工时间为图表中的最后的三列。
1.2平行移动方式进行加工平行移动：每个零件在前道工序完成以后，立即转移到后道工序继续加工。
生产系统建模与仿真课程设计说明书.
目录1．课程设计题目...................................2 2．任务分析 (2)3．解题分析过程 (3)3.1顺序移动方式..................................3 3.2平行移动方式. (6)3.3平行顺序移动方式 (9)4．三种移动方式的综合分析与评价 (12)4.1零件的三种移动方式的比较.......................12 4.2三种移动方式的综合分析. (12)5．设计最优方案 (13)5.1设计移动方式.................................13 5.2设计小结 (16)6．课程设计总结 (16)生产系统建模与仿真课程设计 1．课程设计题目现要加工n 个相同零件，n=8+学号个位数，共8道工序，工序如下：请设计一种你认为好的方案，说明设计方法、过程、理由、结果，并输出该方案的总加工时间、总设备等待时间、总设备闲置时间，flexsim 仿真结果，工序图、以及方案分析报告。
设计要求：提交设计说明书。
2．任务分析本题要加工的是17个（n=8+学号个位数=8+9=17）相同的零件，共经过8道加工工序。
其中，工序一、工序二分别有两台可用设备，工序七有三台可用设备。
同时，工序二与工序三之间、工序四至六之间、以及工序八与其他工序之间无先后之分。
设计过程中，如果只考虑总生产时间最短，整个工艺过程管理起来将会很复杂。
我设定了一个最优方案的标准，即在总生产时间尽可能小的前提下，将工艺过程优化，使组织管理更加方便，而且，还要考虑到设备的闲置时间、设备的等待时间以及任务的等待时间。
在设计过程中，我考虑到了不分先后顺序的工序中设备可以同时启用，零件采用交叉往复的加工顺序，一定能缩短总生产时间，但是，零件在加工过程中受物流的影响将很严重，导致整个车间的物流混乱，使其效率下降。
综上所述，我认为题目的重点在于如何处理好能够同时加工的工艺之间的关系，以及对于多个机床加工如何合理分配。
生产系统建模与仿真课程设计
目录一、基于仿真技术的配送中心系统................................................. - 5 -（一）配送中心系统...................................................................................................................................... - 5 -1、配送的定义................................................................................................................................ - 5 -2、配送中心的概念、功能............................................................................................................ - 5 -二、山西美特好物流配送有限公司配送中心系统分析 ................ - 8 -（一）山西美特好物流配送有限公司概况.................................................................................................. - 8 -（二）山西美特好物流配送有限公司配送中心现状及存在的问题.......................................................... - 8 -1、配送中心系统现状.................................................................................................................... - 8 -2、配送中心系统存在的问题........................................................................................................ - 9 -三、配送中心系统评价与优化 ......................................................... - 9 -（一）仿真模型的运行.................................................................................................................................. - 9 -1、配送中心系统元素定义，如下表所示：................................................................................ - 9 -2、元素的可视化设置.................................................................................................................. - 10 -3、各元素的细节（Detail）设计................................................................................................ - 18 -（二）运行结果分析.................................................................................................................................... - 25 -1、系统模型运行（Run） ........................................................................................................... - 25 -2、运行数据分析及方案优化...................................................................................................... - 26 -四、结论............................................................................................ - 26 -一、基于仿真技术的配送中心系统（一）配送中心系统1、配送的定义在中华人民共和国国家标准《物流术语》中，配送的定义为：配送是在经济合理区域范围内，根据用户要求，对物品进行拣选、加工、包装、分割、组配等作业，并按时送达指定地点的物流活动。
生产系统建模与仿真课程设计
目录一、系统描述 (2)二、仿真目的.................................... . (2)三、收集数据 (2)3.1对排队系统各项数据进行统计分析 (2)3.2 分布图 (4)四、数据处理 (5)五、模型设计 (7)5.1模型特点. ................................................. .. (7)5.2流程图....................................................... .. (8)六、系统建模与仿真.................................................. . (9)6.1元素定义............................................................ .. (9)6.2 元素可视化（Display）设置 (9)6.3元素细节设置 (11)七、模型运行和数据报告 (12)八、课程设计的体会 (15)九、参考文献 (16)一、系统描述在中北大学，由于中国移动的各种优惠等活动，大部分的师生都选择使用中国移动电话。
因此在中北大学的移动营业厅（小白楼）每天来办理业务的同学也非常多，这就导致了营业厅业务繁忙时大量学生在窗口前排起长队等待的情况。
这种现象长期困扰着广大学生，浪费了同学们的大量时间。
为此，我建立单队列多服务台的排队模型，并用witness进行模拟，以计算学生在移动营业厅的平均排队时间。
希望能发现问题加以改进，以此来提高移动营业厅的效率，减少同学们的排队时间。
该系统中有两个柜台，两个受理员，早晨9：00开始受理业务，晚上19:00结束受理。
顾客按照“先到先服务”排队规则等待接受服务。
根据调查，营业厅在中午没有休息时间，且在这段时间顾客相对较多。
二、仿真目的1.了解排队系统的设计。
2.通过仿真分析，熟练掌握WITNESS软件的操作。
生产建模与仿真课程设计..
课程设计说明书系别机电工程系专业工业工程课程名称《生产建模与仿真课程设计》学号 06121519姓名冯甘雨指导教师栾兰任务名称设计时间 2015年 10月21号2015 年 10 月 21日目录一、课程设计任务 (1)（一）、设计目的 (1)（二）、设计任务 (1)（三）、设计内容 (1)（四）、产品资料 (1)1、螺杆泵产品品种、结构与零件明细。
(1)2、零件工艺过程，工时定额及设备类型 (2)3、生产能力设计规模。
(4)4、某月订货情况。
(4)二、模型描述 (4)（一）、设备数确定 (4)（二）、确定产量 (5)（三）、产品工艺流程图 (6)（五）、流水线生产系统Witness仿真模型布局图 (8)1、泵体零件仿真模型布局图 (8)2、法兰盘零件仿真模型布局图 (8)3、衬套零件仿真模型布局图 (8)4、轴套零件仿真模型布局图 (9)5、从杆零件仿真模型布局图 (9)6、主杆零件仿真模型布局图 (9)7、阀体零件仿真模型布局图 (9)8、阀杆零件仿真模型布局图 (10)9、产品组装零件仿真模型布局图 (10)三、系统分析 (10)（一）、元素说明 (10)（二）、系统运行时间 (11)四、模型建立 (12)（一）、定义元素 (12)（二）、元素细节设计 (13)1、零部件元素细节设计 (13)2、变量细节设计 (13)3、机器细节设计 (14)4、buffer元素细节设计 (15)5、路径元素细节设计 (15)6、组装模型元素定义 (16)7、元素详细设计 (17)五、仿真过程及结果 (19)（一）、模型运行结果 (19)1、泵体零件仿真结果 (19)2、法兰盘零件仿真结果 (20)3、衬套零件仿真结果 (20)4、轴套零件仿真结果 (20)5、从杆零件仿真结果 (20)6、主杆零件仿真结果 (21)7、阀体零件仿真结果 (21)8、阀杆零件仿真结果 (21)9、产品组装零件仿真结果 (22)（二）、模型元素统计分析 (22)1、零部件Widget的统计指标 (23)2、机器元素统计报告 (24)3、Buffer元素统计报告 (26)4、Path元素统计报告 (27)六、个人总结体会 (29)一、课程设计任务（一）、设计目的本课程设计是与《生产系统建模与仿真》课程相配合的实践教学环节之一。
最新生产系统建模与仿真课程教学大纲资料
《生产系统建模与仿真》课程教学大纲课程编号：0803701040课程名称：生产系统建模与仿真英文名称：Modeling and Simulation of Production Systems课程类型：专业任选课总学时：32 讲课学时：26 实验学时：6学分：2适用对象：工业工程专业先修课程：概率论与数理统计，工程统计学一、课程性质、目的和任务《生产系统建模与仿真》课程是面向工程实际的应用型课程，也是工业工程专业的一门专业选修课程。
通过本课程的教学，学生在理解计算机仿真的基本理论与基本步骤的基础上，熟悉各种随机数的生成方法及性能测试方法，了解系统仿真算法，掌握输入数据建模、输出结果分析对比的理论与方法；并在此基础上，掌握排队系统、库存系统、加工系统等系统的建模与仿真方法。
同时，通过相关实践环节，使学生熟悉计算机仿真软件的基本操作和基本功能，加深对理论内容的理解与掌握。
由于本课程是一门实践性较强的课程，教师在平时的教学中，不仅要注重理论教学，还应重视理论在实践中的应用，培养学生应用软件工具解决实际问题的能力。
二、教学基本要求掌握系统仿真的基本知识；能够运用所学的仿真的基本知识对生产系统、物流系统等进行建模与仿真。
三、教学内容及要求（一）概论了解系统仿真技术的发展历史，系统仿真技术的特点，系统仿真的应用，物流现代化与系统仿真，系统仿真的相关技术。
（二）系统仿真基本知识掌握系统仿真基本概念；掌握离散事件系统、单服务台排队系统、单品种库存系统仿真的基本方法。
（三）随机数与随机变量了解确定性系统，掌握随机系统中的基本概念和方法，包括随机事件与概率，随机变量与随机数，常用分布，随机数发生器，随机数性能测试，随机变量的产生方法。
（四）输入数据建模掌握输入数据建模方法：收集原始数据，随机变量分布的辨识，参数估计，拟合度检验，随机变量的相关与回归分析，经验分析。
（五）系统仿真算法事件调度法、活动扫描法、进程交互法三种方法的比较。
生产计划建模与仿真课设说明书-flexsim
目录一.引言 (2)二. 课程设计内容 (3)三. 系统建立与运行过程中各环节的截图 (5)3.1模型建立 (5)3.2 主要参数设置 (5)3.2.1 发生器的参数设置 (5)3.2.2 暂存区的参数设置 (6)3.2.3 操作工人的参数设置 (7)3.2.4 传送员的参数设置 (8)3.2.5 处理器的参数设置 (9)3.2.6 合成器的参数设置 (11)3.3 系统运行 (11)3.4 统计数据 (12)四.系统优化 (13)五.总结 (14)一.引言本次课程设计主要针对多产品离散型流水作业线系统，通过对多产品离散型流水作业线系统进行仿真模拟，根据下述系统描述和系统参数，应用Flexsim 仿真软件建立仿真模型并运行，查看仿真结果，分析各种设备的利用情况，发现加工系统中的生产能力不平衡问题，然后改变加工系统的加工能力配置（改变机器数量或者更换不同生产能力的机器），查看结果的变化情况，确定系统设备的最优配置。
二. 课程设计内容系统描述与系统参数：（1）一个流水加工生产线，不考虑其流程间的空间运输。
（2）有三类工件A，B，C分别以正态分布、均匀分布和三角分布的时间间隔进入系统，A进入队列Q1,B进入队列Q2，C进入队列Q3等待检验。
（按学号最后位数对应的仿真参数设置按照下表进行）对B进行检验，每件检验用时2分钟，操作工人labor3对C进行检验，每件检验用时3.5分钟。
（4）不合格的工件废弃，离开系统；合格的工件送往后续加工工序，A的合格率为65%，B的合格率为95%，C的合格率为85%，（5）工件A送往机器M1加工，如需等待，则在Q4队列中等待；B送往机器M2加工，如需等待，则在Q5队列中等待。
C送往机器M3加工，如需等待，则在Q6队列中等待。
（6）A在机器M1上的加工时间；B在机器M2上的加工时间，C在机器M3上的加工时间，按照下表对应进行。
（学号首位数对应的仿真参数设置按照下表进行）（7）一个A、一个B和一个C在机器M4上装配成产品，需时为正态分布（5，1）分钟，装配完成后离开系统。
生产系统建模与仿真课程设计
生产系统建模与仿真课程设计
生产系统建模与仿真是一门重要的课程，它涉及到了生产系统的各个方面，包括生产流程、设备、人员、物料等。
通过学习这门课程，学生可以了解到生产系统的运作原理，掌握建模与仿真的方法，从而提高生产效率，降低成本，提高质量。
在课程设计中，我们可以采用多种教学方法，如讲授、案例分析、实验等。
其中，实验是非常重要的一种教学方法，它可以让学生亲身体验生产系统的运作过程，了解各种设备的使用方法，掌握生产流程的规划与优化。
在实验中，我们可以采用仿真软件，如Arena、Simulink等，对生产系统进行建模与仿真。
通过建模，我们可以将生产系统抽象成一个数学模型，包括各种设备、物料、人员等，然后通过仿真，模拟生产系统的运作过程，观察各种因素对生产效率的影响，从而优化生产流程，提高生产效率。
除了实验外，我们还可以采用案例分析的方法，让学生了解实际生产系统中的问题，并提出解决方案。
通过案例分析，学生可以了解到生产系统中存在的各种问题，如设备故障、物料短缺、人员不足等，然后提出相应的解决方案，从而提高生产效率，降低成本，提高质量。
生产系统建模与仿真是一门非常重要的课程，它可以让学生了解到
生产系统的运作原理，掌握建模与仿真的方法，从而提高生产效率，降低成本，提高质量。
在课程设计中，我们可以采用多种教学方法，如讲授、案例分析、实验等，让学生更好地掌握课程内容。
生产系统建模与仿真课程设计
1.1问题描述系统由四台加工中心、五个托盘和装夹工具、一套搬运轨道和小车、一个工件装夹区组成，其布局如图1所示。
系统所包含的主要时间类别及大致时间如下： (1) 工件安装时间。
是指待加工工件装夹并固定在托盘上的时间，由于模具工件均为长方体，因此，该时间比较稳定，大约2mins 左右。
(2) 小车等待时间。
工件安装完成后，如机床都在工作状态，则小车需等待有机床完成工作后，开始运出待加工工件。
该等待时间不是固定的值，需要计算得出。
(3) 机床等待时间。
当有多个机床处于空置状态时，由于运输容量的限制，有的机床就处于空置等待状态，该状态所经历的时间，就是该机床的等待时间。
(4) 工件运出时间。
将已安装好工件的托盘，从安装区运出至数控设备。
大约2mins 。
(5) 更换托盘时间。
将设备上装载已加工好的零件的托盘与小车上装载待加工工件的托盘进行更换。
大约需要1min 。
(6) 工件运回时间。
更换托盘后，将载有已加工好的工件的托盘运回安装区，并卸载。
大约需要3mins 。
图1 系统布局图CNCCNCCNCCNC搬运轨道小车工件装夹区1 任务队列如表1所示，计算该队列条件下的任务总完成时间、四台设备各自的设备等待时间，绘制四台设备的工序图。
2 对任务队列进行排序优化，阐述优化的思路和方法，计算优化后的任务总完成时间、四台设备各自的设备等待时间，绘制四台设备的工序图。
表1 设计案例参数表(单位：分钟)安装运出运回更换2 23 1任务1 任务2 任务3 任务47 15 21 5任务5 任务6 任务7 任务812 33 17 38任务9 任务10 任务11 任务128 19 22 25任务13 任务14 任务15 任务1616 27 31 6任务17 任务18 任务19 任务20245118 111.3设计中的主要因素及系统分析在本次的设计条件中，系统中共有20个任务，每个任务的加工时间是不相等的，而且只有一套运输设备，各个设备的功能完全一致。
《生产系统建模与仿真》课程实验指导书(075108)
江西理工大学《生产系统建模与仿真》课程实验指导书主审人：蔡改贫主撰人：黄鹏鹏前言生产系统建模与仿真是以制造型生产企业为核心，研究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。
内容包括：计算机仿真技术在生产系统分析中的作用和原理；针对生产系统组成的基本元素的各种建模方法；输入、输出和系统评价的方法；以及一个应用Witness 仿真软件对生产系统仿真和分析的实例。
目录第一部分绪论 (1)第二部分基本实验指导 (4)实验1 Witness 仿真软件认识 (4)实验2 排对系统的仿真实验 (5)实验3 多品种少批量生产系统的仿真实验 (6)参考文献 (10)第一部分绪论本实验指导书根据《生产系统建模与仿真》课程实验教学大纲编写，适用于工业工程专业。
一、本课程实验的作用与任务培养用专用软件进行系统仿真的能力，熟悉Witness软件的基本使用方法：1、熟悉Witness的启动、熟悉Witness2003用户界面、熟悉Witness建模元素、熟悉Witness建模与仿真过程；2、掌握Witness仿真软件的基本功能、掌握排队系统建模方法和运行的特点、了解影响排队系统效率的因素，对比不同排队模型（M/M/1和M/M/C）的优缺点；3、熟悉多品种少批量生产方式的特、了解影响多品种少批量生产方式生产效率的因素及其优缺点。
二、本课程实验的基础知识Witness 是由英国lanner公司推出的功能强大的仿真软件系统。
它可以用于离散时间系统的仿真，同时又可以用于连续流体（如液压、化工、水力）系统的仿真。
目前已被成功运用于国际3000 多家知名企业的解决方案项目，如Airbus 公司的机场设施布局优化、BAA 公司的机场物流规划、BAE SYSTEMS 电气公司的流程改善、Exxon 化学公司的供应链物流系统规划、Ford 汽车公司的工厂布局优化和发动机生产线优化、Trebor Bassett 公司的分销物流系统规划等。
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目录1、系统描述 (2)2、系统分析 (2)3、系统仿真输入数据分析 (3)4、WITNESS建模与仿真 (9)2、系统仿真的输出分析 (11)参考文献 (13)邮政银行窗口服务系统建模与仿真设计说明书1 系统描述中北大学邮政银行系统为全校师生提供存取款、转账等各种银行服务,此服务系统由取款者、人工服务窗口、银行构成。
邮政银行共有3个服务窗口,但由于端午假期,学校人员较少,需要办理业务的人也不多,故仅开通一个窗口。
在日常的取款过程中经常出现排队等待现象。
在高峰期(注:高峰期往往就是中午、下午与节假日前),同学到达率服从一定概率分布,服务速率依赖于同学办理业务的类型以及服务人员的工作效率。
此次建模的目的就是在假定同学到达时间间隔与办理业务花费的时间服从一定的概率分布时,考察服务窗口的忙闲情况。
图1:排队模型2 系统分析(1)实体:临时实体:顾客永久实体:服务窗口特殊实体:排队队列（2）状态:服务窗口:忙、闲顾客:排队、接受服务排队队列:队列长度（3）活动:排队(顾客),服务(服务窗口)a、顾客到达时,若服务窗口处于空闲状态,则顾客进入“等待服务”的阶段;否则,进入“接受服务”阶段。
b、服务窗口完成对某一顾客的服务之后,如果队列处于“非零”状态,则立即开始对下一个顾客的服务;否则进入“闲”的状态。
(4)时间:顾客到达、顾客结束排队(条件事件)、顾客服务完毕离去。
(5)排队规则:先到先服务(6)系统的流程图描述图1 邮政银行服务系统实体流程图3 系统仿真输入数据分析(1)数据的收集(2)直方图a、分布的辨识3 2 0、051 0、6914 3 0、077 0、7686 3 0、077 0、8457 1 0、026 0、8719 2 0、051 0、92210 1 0、026 0、94812 1 0、026 0、97416 1 0、026 1服务时间/min 频数概率密度累积概率1 5 0、125 0、1252 8 0、2 0、3253 13 0、325 0、654 6 0、15 0、85 6 0、15 0、956 1 0、025 0、9758 1 0、025 1b 、分布的假设根据顾客到达时间间隔频率分布直方图以及服务时间频率分布直方图与已知的统计分布的比较可以假设顾客到达时间间隔分布符合负指数分布,服务时间符合泊松分布。
（3）参数估计a 、样本均值与样本方差顾客到达时间间隔样本均值:5.3111∑-==ni i x n X顾客到达时间间隔样本方差:4.12)(1121221=--=∑-X n x n S ni i服务时间样本均值:2.3112∑-==ni i x n X服务时间样本方差: 8.10)(1112222=--=∑-ni i X n x n Sb 、估计量的选取对于顾客到达时间间隔服从负指数分布,其估计量选为28.05.3111===X λ,服务时间服从泊松分布,故其估计量选为2.3ˆ2==X α。
(4)拟合度的检验a 、顾客到达时间间隔拟合度检验:计算得:05.1)(4122=-=∑=i ii i E E O χ查表得:488.9)4(205.0=χ,由于)4(205.02χχ≤,故可以认为顾客到达时间间隔服从负指数分布。
b 、服务时间时间拟合度检验: 计算得:35.1)(4122=-=∑=i ii i E E O χ 查表得:488.9)4(205.0=χ,由于)4(205.02χχ≤,故可以认为服务时间服从泊松分布。
(5)相关性的分析由图可以瞧出服务时间与顾客到达的时间间隔无明显的相关性。
4 WINTESS 建模与仿真由前面收集到的数据分析可以得到:顾客平均到达率:5.174013760=⨯=β 服务窗口服务率为:8.184012860=⨯=λ结合输入数据分析可以认为顾客达到的时间服从参数为3、5的负指数分布,工作人员服务时间服从参数为3、2的泊松分布。
1)系统的WITNESS 模型界面2)建模元素说明Guke:表示顾客的到达。
Jifen:对队列进行积分,反应顾客到达的规律。
Paidui:顾客到达后进入排队队列进行等待。
Fuwuyuan:为顾客提供服务的窗口。
Jifen0:用于显示积分的结果,反应出动态变化规律。
Duichang:显示排队队列的长度便于分析。
名称类型数量说明Guke Part 1 顾客Jifen Part 1 队列积分Paidui Buffer 1 排队队列Fuwuyuan Machine 1 服务窗口Jifen0 Variable(type:real) 1 积分结果显示Duichang Timeseriese 1 队列长度显示4）建模元素的可视化设计(1)Part元素的可视化设计:在元素选择窗口选择Guke元素,鼠标右击Display键,跳出Display对话框,设置它的Text、Icon。
(2)Buffer元素的可视化设计:在元素选择窗口选择Paidui元素,鼠标右击Display键,跳出Display对话框,设置它的Text、Icon、Rectangle、Part Quene。
(3)Machine元素的可视化设计:在元素选择窗口选择Fuwuyuan元素,鼠标右击Display键,跳出Display对话框,设置它的Text、Icon、Part Quene。
(4)Variable元素的可视化设计:在元素选择窗口选择Jifen0元素,鼠标右击Display键,跳出Display对话框,设置它的Text、Value。
(5)Timeseries元素的可视化设计:在元素选择窗口选择Duichang元素,鼠标右击Display键,跳出Display对话框,设置它的Text、Timeseries。
5)建模元素细节Detail 设置(1)对Part元素Guke细节设置Type:ActiveInput to Modle、Inter Arrival:-3、5 * LN (RANDOM (2))Lot Size:1Input to Modle、To…:Push to PaiduiActions on Create:ICON = 70(2) 对Part元素Jifen细节设计Type:ActiveInput to Model、Inter Arrival:1、0Lot Size:1Input to Model、to…:Push to ShipAction on Create:Jifen0=Jifen0+NPARTS(Paidui)(3)对Buffer元素Paidui细节设计Capacity:100(4) 对Machine元素Fuwuyuan细节设计Type:SingleInput、From:Pull from PaiduiDuration、Cycle Time: POISSON(3、2,1)Output、to…Push to Ship(5)对Timeseries元素Dduichang细节设计Recording:5、0在Plot Expression下第一个Plot中将“Undefined”改为NPARTS(Paidui)在Plot Expression下第二个Plot中将“Undefined”改为NPARTS(Fuwuyuan)5、系统仿真的输出分析模型仿真钟取系统默认的1的时间单位为1min,运行4000仿真时间单位,根据动态表格得到积分结果4000。
Operations将结果记录到下表,并修改顾客达到的时间分布与工作人员服务时间分布的:参数,在相同的仿真运行单位下运行,将结果统计后一并记录到下表。
结果如下Array在收集的数据(标准)下,仿真得到的服务窗口的工作率为88、07%,相对而言,其工作量比较适当,故不需要额外增加服务台个数。
由以上数据可以瞧出,顾客到达时间间隔不同或服务时间不同,对应仿真出来的结果也会不同。
她们都会影响该排队系统的最大队长、平均队长以及每位顾客的平均等待时间。
将标准数据与对照一及对照四进行比较可知:缩短服务时间可以提高服务的质量,有利于减少顾客排队等待时间与最大队长。
改进措施:对服务人员进行培训,提高服务人员的工作效率,并通过一定的奖励措施提高服务人员的积极性。
再将标准数据与对照二及对照三进行比较可知:顾客到达时间间隔越大,服务人员工作率越低。
优化与改进:该邮政银行服务窗口工作率相对适中。
这里可以通过对服务人员进行培训或设置奖励措施提高服务人员工作效率从而提高服务质量,尽量减少顾客的排队等待时间及接受服务所消耗的时间。
参考文献:1、顾启泰,离散事件系统建模与仿真,清华大学出版社、2、姚英学、蔡颖,计算机辅助设计与制造、3、王亚超、马汉武,生产物流系统建模与仿真:Witness系统及应用,科学出版社、4、王维平等,离散事件系统建模与仿真,科学出版社、5、蒋祖华等,工业工程专业课程设计指导,机械工业出版社、。