第6章 WITNESS建模与仿真(本)
Witness建模与仿真(复习资料)
1.仿真软件有三类：仿真程序，仿真语言，仿真环境。
2.仿真的两个重要：建立准确的系统模型，获得正确的仿真结果。
3.计算机仿真的应用领域：航空，航天，国防及其他大规模复杂系统的研制开发过程中，计算机仿真一直是不可缺少的工具，他在减少损失，节约经费，缩短开发周期，提高产品质量等方面发挥了巨大作用。
4.系统模型可以定义为：为了达到系统研究的目的，用于收集和描述系统有关信息的实体。
5.仿真的分类：物理仿真，数学仿真，物理—数学仿真。
数学仿真通常也称为计算机仿真。
计算机仿真又分为模拟仿真，数字仿真和混合仿真6.模拟仿真是基于数学模型相似原理上的一种方法，仿真的主要工具是模拟计算机，模拟仿真的特点是直观、运算速度快，但精度较差。
7.连续系统是指系统的状态，随时间连续变化的系统。
连续系统的模型，可以用一组连续的方程描述。
8.离散事件系统的特点是：系统的状态变化，只在离散的时间点上发生，且发生时刻往往是随机的，系统的状态变化是由随机事件驱动的。
9.计算机仿真包括三要素：系统，模型和计算机。
10.联系三要素的基本活动：系统模型建立，仿真模型建立和仿真试验11.系统仿真步骤：调研系统，明确问题。
设立目标，收集数据。
建立仿真模型。
编制程序。
运行模型，计算结果。
统计分析，进行决策。
12.排队系统建模：单队列，单服务台SQSS系统模型。
单队列，多服务台SQMS系统模型。
多队列，单服务台MQSS系统模型。
多队列，多服务台MQMS系统模型（P37-P42）。
13.库存管理所需费用一般包括：保管费（使用仓库货物保管及因货物损坏变质等所需的支出费用，一般与货物的数量成正比），订货费（包括订货所需的手续费，货物本身的价格及运输费，以及订货的管理费用等，如果缺货时不是向其他厂家或商家去进货，而是自己生产，这部分费用为生产费用，以及生产管理费用，其中采购费用或生产费用与订货量成正比，管理费用于进货次数，或生产次数成正比，与订货量或生产量无关），缺货费（由于货物不足供不应求所造成的损失，如失去销售机会，停工待料等损失或非与所缺货，数量成正比）14.witness元素：①离散型元素：a.零部件——第一种被动式，只要有需要，零部件可以无限量进去模型，第二种主动式，零部件可以间隔进入模型。
witness建模及仿真实验指导书
如有你有帮助，请购买下载，谢谢！建模与仿真实验指导书Modelling and Simulation Experiment Instruction Book编者：李美玲教务处2011 年 9月目录建模与仿真实验要求.................................................................... 错误！未定义书签。
实验一流水线仿真系统............................................................ 错误！未定义书签。
实验二单服务台排队系统仿真................................................ 错误！未定义书签。
实验三库存系统仿真................................................................ 错误！未定义书签。
实验四生产线物流路径系统及物流成本分析 ........................ 错误！未定义书签。
实验五配送中心系统仿真设计................................................ 错误！未定义书签。
实验六连续系统仿真—液体灌装线仿真设计 ........................ 错误！未定义书签。
实验七供应链系统的仿真设计与改善.................................... 错误！未定义书签。
实验八装卸服务中心人员调度仿真系统设计 ........................ 错误！未定义书签。
实验九混合流水线系统仿真设计............................................ 错误！未定义书签。
建模与仿真实验要求一、实验目的本实验是与《建模与仿真》课程相配合的实践教学环节。
维特尼斯(Witness)智能仿真建模软件
维特尼斯（Witness）智能仿真建模软件目录：一、Witness 软件简介1、系统仿真技术2、Witness应用领域3、Witness主要功能4．使用Witness的收益二、Witness 提供的模块三、Witness应用案例举例1、Witness各种领域的应用实例1-1、Witness在“公共服务”领域的应用1-2、Witness在“生产制造”领域的应用1-3、Witness在“能源工业”领域的应用1-4、Witness在“航空航天”领域的应用1-5、Witness在“医药化工”领域的应用1-6、Witness在“国防科技”领域的应用1-7、Witness在“呼叫中心”领域的应用2、应用模型举例（图）2-1、工厂规划模型2-2、呼叫/访问中心模型2-3、制造维护模型2-4、订货/储运模型2-5、飞机备件供应模型2-6、库存模型2-7、港口模型2-8、供应链模型2-9、公交车站模型3、如何建立模型举例3-1、交通控制仿真案例3-2、机场仿真模型案例3-3、家电维修部人力资源配置仿真模型3-4、医院病床数与服务水平优化仿真模型3-5、混流生产系统建模与仿真模型3-6、钢材配送供应链模型4、典型项目应用实例4-1、社区的警力配备和犯罪的预防控制4-2、Witness帮助改进Heathrow机场4-3、在银行、保险、金融中的应用4-4、在金融部门的业务咨询3-5、在日本尼桑汽车中的仿真生产的改进4-6、Witness在零售业的应用4-7、在Exxon航运分配的改善4-8、“空中客车”大型客机设计四、Witness中国部分用户1、Witness中国部分用户2、Witness国外部分用户附：生产系统场景虚拟现实软件简介L维特尼斯（Witness）智能仿真软件简介一、Witness 软件简介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。
JIT看板生产系统WITNESS仿真建模和优化实现
JIT看板生产系统WITNESS仿真建模和优化实现摘要随着全球制造业的发展，越来越多的企业采用Just-In-Time（JIT）生产系统来实现高效的生产管理。
JIT看板生产系统作为JIT生产系统的重要组成部分，是一种基于看板的生产控制方法。
本文将重点介绍JIT看板生产系统的WITNESS仿真建模和优化实现。
通过使用WITNESS仿真软件，企业可以模拟真实的生产环境，并通过优化模型参数和工艺流程，实现生产系统的高效运行。
1. 引言JIT看板生产系统是一种基于看板的生产控制方法。
它通过设置看板来控制生产流程，以达到减少库存和降低生产成本的目的。
JIT看板生产系统可以帮助企业实现生产效率的提升和生产成本的降低，从而增强企业的竞争力。
然而，在实际应用中，JIT看板生产系统的建立和优化存在一定的挑战。
因此，使用仿真建模和优化方法来分析和改进JIT看板生产系统成为一种重要的研究方向。
2. JIT看板生产系统的WITNESS仿真建模WITNESS是一种基于离散事件仿真的软件平台，可以用于模拟和优化各种生产系统。
在JIT看板生产系统的仿真建模中，可以使用WITNESS来模拟真实的生产环境，并对系统进行分析和优化。
首先，需要对JIT看板生产系统进行实地调研，收集相关的数据和信息。
然后，根据收集到的数据和信息，可以建立JIT看板生产系统的仿真模型。
仿真模型可以包括生产线布局、工艺流程、物料运输等方面的信息。
在建立仿真模型之后，可以通过设置仿真参数和仿真实验来模拟不同的生产场景。
通过对模拟结果的分析，可以评估当前JIT看板生产系统的性能，并发现潜在的瓶颈和问题。
3. JIT看板生产系统的优化实现基于WITNESS仿真模型，可以通过优化实验来改进JIT看板生产系统的性能和效率。
优化实验可以包括调整模型参数、改进工艺流程、优化看板管理等方面的措施。
首先，可以通过调整模型参数来模拟不同的生产策略。
例如，可以调整看板的容量和补充策略，以达到减少库存和提高生产效率的目标。
2024Witness仿真软件培训教程(精品PDF)
Witness仿真软件概述Witness仿真软件是一款功能强大的系统仿真软件，广泛应用于制造、物流、服务等领域。
该软件支持多种仿真方法，包括离散事件仿真、连续仿真和混合仿真等。
Witness提供了丰富的建模库和可视化工具，使用户能够快速构建和调试仿真模型。
安装步骤下载Witness仿真软件安装包。
双击安装包，按照提示进行安装。
选择安装路径和相关组件。
完成安装后，启动Witness软件。
注意事项确保计算机满足最低系统要求。
关闭杀毒软件或防火墙，以免干扰安装过程。
01 02菜单栏工具栏模型窗口属性窗口输出窗口030201建模功能可视化功能数据分析功能优化功能支持多种优化算法和方法，帮助用户找到最优的解决方案。
建模基本流程确定仿真目标收集数据建立模型分析结果验证模型运行仿真实体创建与属性设置根据仿真需求，选择合适的实体类型，如设备、人员、物料等。
定义实体的属性，如名称、类型、状态、位置等。
为实体设置具体的属性值，如设备的生产能力、人员的技能水平等。
建立实体之间的关系，如设备与人员的关联、物料与设备的关联等。
实体类型属性定义属性设置实体关系逻辑关系建立及调整逻辑关系类型逻辑关系建立逻辑关系调整模型运行与结果查看01020304模型运行结果查看结果分析结果导出数据分析与可视化呈现数据统计与描述性分析数据可视化数据比较与趋势分析函数库管理用户可以创建自己的函数库，将常用的自定义函数进行管理和分类，方便后续的调用和修改。
自定义函数编写Witness 允许用户编写自定义函数，实现特定的逻辑或算法。
用户可以使用内置的编程语言或脚本语言进行编写，提高仿真的灵活性和效率。
函数调用与调试在仿真过程中，用户可以调用自定义函数来实现特定的功能。
Witness 提供了完善的调试工具，帮助用户定位和解决函数编写过程中的问题。
自定义函数编写及调用外部数据导入与导外部数据导入Witness支持从外部数据源导入数据，如Excel、CSV、数据库等。
流水线生产系统WITNESS建模与仿真2024新版
目录
• WITNESS仿真软件介绍 • 流水线生产系统概述 • WITNESS建模方法 • 流水线生产系统WITNESS仿真实现 • WITNESS仿真结果分析 • 案例：某流水线生产系统WITNESS建模
与仿真
01
WITNESS仿真软件介绍
WITNESS软件概述
04
灵敏度分析
分析不同参数变化对生产线性能 的影响程度，为企业决策提供支
持。
THANKS
感谢观看
04
流水线生产系统WITNESS仿真 实现
仿真目标设定
确定生产系统的性能指标
包括生产率、设备利用率、在制品库存等关键 指标。
设定仿真目标
根据实际需求，设定优化目标，如提高生产率 、减少在制品库存等。
制定仿真计划
明确仿真实验的设计、运行和结果分析等环节的具体计划和步骤。
数据输入与参数设置
收集实际生产数据
01 02 03
提高生产效率
流水线生产系统通过连续、均衡、有节奏的生产方式，可 以显著提高生产效率。相比传统的间断式生产方式，流水 线生产能够减少等待时间、运输时间和加工时间的浪费， 提高设备的利用率和劳动生产率。
降低生产成本
流水线生产系统通过合理的设备布局和工艺调整，可以减 少设备的数量和占地面积，降低固定资产投资。同时，流 水线生产能够减少在制品的数量和库存量，降低流动资金 的占用和库存成本。
仿真结果分析与讨论
01
生产效率分析
通过仿真结果，分析生产线的生 产效率，包括设备利用率、产品
产出率等指标。
03
生产计划调整
根据仿真结果，评估不同生产计 划对生产效率的影响，为企业制 定更合理的生产计划提供参考。
建模仿真 witness 第6章
2.批均值法：批均值法将整个仿真运行长度m分 为n个批次（批次长度同为k）,求出每个批次的 样本均值，得到n个批均值。
当批次长度k足够大时，可以近似的认为批均值 不具备相关性，同时可以近似的认为是正态分 布。批均值可以被近似看成独立同分布的随机 变量，采用与重复/删除法相同的方法分析仿真 结果。
小结：
掌握仿真的分类； 掌握终止型仿真的点估计、区间估计； 掌握提高终止型仿真精度的方法以及需
重复运行多少次的求解方法。
主要内容框架：
终止型仿真的结果处理方法
中心极限定理
置信区间的构 造方法
置信区间的可 靠程序
固定样本数 量法
序贯程序法
习题
6.1 离散事件系统的运行状态可以分为哪几种？ 6.2 请举出两个需要进行终止态仿真的系统的实例。 6.3 请举出两个需要进行稳态仿真的系统的实例。 6.4 为什么不能用一次仿真运行的结果来分析实际系统？为什么需要根据多次 独立仿真的结果构造系统变量的置信区间？
表6.14 电话占线的比例
独立运行编号
电话占线比例/%
独立运行编号
电话占线比例/%
1
11.099
6
9.114
2
8.487
7
11.105
3
9.728
8
11.397
4
9.094
9
10.535
5
10.448
10
11.251
（1）按照95%的置信度，构造电话占线比例的置信区间。
（2）分析上述置信区间是否能够到达预期的置信度。
①确定信息/数据需求。 ②研究采集方法，编制采集计划。 ③设计和绘制数据采集表格。 ④ 按照研究目的和系统不同时段的特点，选定数据采集
第6章 WITNESS建模与仿真(本)
第6章 WITNESS 建模与仿真过程6.1 WITNESS 建模与仿真过程（1）定义系统元素：可以通过在布置窗口中点鼠标右键，选定快捷菜单中的“define ”菜单项，来定义模型基本元素的名称、类型、数量；（2）显示系统元素：在定义了元素的基础上，要定义元素在各种状态下的现实图形。
本步骤可以通过右击要定义显示特征的元素，通过选定弹出式菜单中的“display ”菜单项，来进行设定。
各种元素的平面布置可以在witness 的布置窗口中设定，也可以通过导入被仿真系统设施布置图的.dwg 文件来设定。
（3）详细定义：本步骤详细定义模型基本元素工作参数以及各元素之间的逻辑关系，如系统结构、被加工对象在各台机器上的加工时间分布、加工对象的工艺路线、以及其他规则等。
可以双击鼠标左键，通过弹出的“detail ”对话框来设定。
（4）运行：通过试运行和修改模型，重复前三步得到正确的计算机仿真模型之后，对系统进行一定时间范围的运行，并在屏幕上动画显示系统运行的过程，运行方式可以是单步的、连续的和设定时间的。
本步骤通过witness 提供的“run ”工具栏来进行操作。
（5）报告：系统运行一段时间后，显示系统中各元素的运行状态统计报告。
通过该报告，可以分析系统中可能存在的各种问题；或通过某项指标，来比较可选方案的优缺点。
如机器的利用率、产品的通过时间、在制品库存等。
该操作通过使用“reporting ”工具栏来实现。
（6）归档：witness 还提供了归档“documentor ”模块，可以让我们提取计算机模型的各种信息，生成word 文档或直接打印出来。
主要是生产报告模块没有包含的有关元素的说明型文字、规则、活动、中断和基本信息。
（7 ）优化： witness 还提供了系统优化“optimizer ”模块。
如果一个系统的绩效将因为其构成元素的配置不同，而得到不同的结果，并不需要建立多种配置的计算机模型。
我们可以直接使用同一个计算机模型，然后通过“optimizer ”模块来设定每一元素的可变属性值的取值范围，得到一个取值范围集合，并设定表示绩效的目标函数是取最大值还是最小值，进行优化仿真运行，就可以得到前n 个最优绩效的系统配置（n 可自行设定）。
装配线生产系统WITNESS建模与仿真
装配机器
成品数
Machine
Variables
1
1
时间8
整数变量(Vinteger)
4、元素细节设计
• 零件PART细节设计：
• 包括PART的进入类型、数量限制、到达时间、输出规则
• 机器Machine细节设计：
• Machine的类型、装配所需零件数量、装配时间、输入与 输出规则、结束事项
• 缓存区Buffer细节设计
实验五、装配线生产系统 WITNESS建模与仿真
一、实验目的
理解混合装配线的基本原理； 熟悉WITNESS中缓冲区buffer、组装类型 machine元素的设计； 掌握WITNESS中sequence的运用 到达系统后，分别暂存于仓库的特定库区。 有一装配线将1个A、2个B和1个C组装一个成品D，装配时间为8分钟， 装配线对零件的提取顺序为先取A、再取B、再取C，产品装配完成后 放入缓存区；其中： A零件到达时间间隔为5分钟，批量为1，第一 个零件在0时刻到达；B零件到达时间间隔为4分钟，批量为2，第一个 零件在10时刻点到达； C零件到达时间间隔为6分钟，批量为1，第一 个零件在0时刻到达； • 试使用WITNESS建立该系统模型.并进行如下分析： 1. 显示系统运行600分钟的成品数. 2. 缓存区的平均库存、平均时间； 3. 改变 零件到达时间，分析结果有何变化？
三、WITNESS元素运用介绍
零件Part：了解其到达方式的选择 缓冲区buffer： 组装机器Machine：了解其类型的选择 顺序语句sequence的运用
四、实验举例
实验步骤： 1. 系统分析——要用到哪些元素 2. 元素定义——元素的基本参数 3. 元素可视化设计（略） 4. 元素细节设计——确定输入、输出 规则 5. 系统运行 6. 参数分析
管理建模与仿真实验指导书（Witness仿真软件认识）
实验一Witness仿真软件认识一实验目的熟悉Witness的安装与启动;熟悉Witness2004用户界面（如下图）;熟悉Witness建模元素;熟悉Witness建模与仿真过程.二实验设备与仪器1. 微机;2. Witness仿真软件三实验计划与安排计划学时4学时,每次两个班50人左右;四实验步骤1. 了解Witness2004的硬件和软件必备环境;2. 启动Witness2004;3. 熟悉标题栏,菜单栏,工具栏,元素选择窗口,状态栏,用户元素窗口,以及系统布局区;4. 学习建模元素:离散型元素,连续型元素,运输逻辑型元素,逻辑元素,图形元素.5. 学习建模与仿真过程.五实验报告要求1. 写出Witness系统界面的各个构成;以及系统布局区的组成;以及每一部分的功能;2. 分析Witness完成仿真模型所必须的五类元素;3. 仿真过程应用举例..实验二流水线仿真实验一、实验目的1、学习、掌握Witness仿真软件的使用与主要功能；2、熟悉流水生产线的特点；3、了解影响流水线生产效率的因素和基本的改善方法。
二、实验内容流水生产是现代工业企业很重要的一种生产组织形式。
它是按照产品（零部件）的工艺顺序排列工作地，使产品（零部件）按照一定的速度，连续和有节奏地经过各个工作地依次加工，直到生产出成品。
流水生产线能够满足合理组织生产过程的要求，使企业生产的许多技术经济指标得到改善。
本实验运用WITNESS软件系统建立一个流水线的仿真模型，在模型中，零部件（widget ）要经过称重（weigh ）、冲洗（wash ）、加工（produce ）和检测（inspect ）四个工序的操作。
执行完每一步操作后零部件通过充当运输器和缓存器的输送链传送至下一步操作；经过检测以后零部件脱离模型；同时需要一个操作人员控制加工机器的各种加工活动。
模型的建立及其仿真运行分成六个阶段来进行，每一个阶段运行后都记录下相应的统计数据，以便前后对比分析。
JIT看板生产系统WITNESS仿真建模和优化实现
JIT看板生产系统WITNESS仿真建模和优化实现一、引言就时效性和效率而言，精益生产（Lean Production）一直是制造业的核心理念之一。
而Just-In-Time（JIT）看板生产系统则是精益生产中的一个重要组成部分，旨在通过准确控制生产过程中的物料和相关资源，实现生产过程的高效运转。
本文将探讨如何利用WITNESS仿真建模技术来对JIT看板生产系统进行优化实现，以提高生产效率和降低生产成本。
二、JIT看板生产系统概述JIT看板生产系统是一种基于拉动生产方式的物料计划系统，它通过提前设置看板（Kanban）来触发生产和物料供应的动作，以实现生产和物料供应的精确协调。
看板作为生产和物料传递的信号牌，能够有效地保持生产现场的物料流畅，并确保物料供应与需求之间的平衡。
三、WITNESS仿真建模技术介绍WITNESS是一种基于离散事件仿真（DES）的建模和仿真软件，广泛应用于制造业、物流业等领域。
它具有直观的用户界面和强大的仿真功能，能够精确模拟不同生产场景下的工序流程、物料流动和资源利用情况，为优化生产系统提供定量分析和决策支持。
四、JIT看板生产系统仿真建模1.建立系统模型在WITNESS中，首先需要建立JIT看板生产系统的仿真模型，包括各生产工序、物料流向、看板设置等关键元素。
通过定义生产流程和参数设定，模拟系统的运转过程，以便进行后续的优化分析。
2.模拟生产过程利用WITNESS中的仿真功能，对JIT看板生产系统进行模拟运行，观察生产过程中的物料流动、资源利用情况和生产效率等关键指标。
根据仿真结果对系统进行评估，发现潜在的瓶颈和改进空间。
五、JIT看板生产系统优化实现1.优化生产排程通过仿真分析，根据不同的生产需求和资源限制，优化JIT看板生产系统的生产排程，实现生产过程的平衡和协调。
调整看板设置和配料计划，提高生产线利用率和生产效率。
2.优化物料流动优化物料流动路径和距离，减少物料在生产过程中的等待和运输时间，提高物料供应的及时性和准确性。
系统建模与仿真 第六章
2
★系统建模与仿真★
第六章 witness仿真系统
6.2.1 离散型元素
表示所要研究的现实系统中可以看得见的、可以计量个数的物体， 表示所要研究的现实系统中可以看得见的、可以计量个数的物体，一 般用来构建制造系统和服务系统等。主要包括： 般用来构建制造系统和服务系统等。主要包括： 零部件或实体（ ）；机器 机器（ ）；输送链 零部件或实体（Part or Entitie ）；机器（Machine ）；输送链 ）；缓冲区或仓库 ）；车辆 车辆（ ）；轨道 （Conveyor）；缓冲区或仓库（Buffer ）；车辆（Vehicle ）；轨道 ）；缓冲区或仓库（ （Track）；劳动者（Labor）；路径（Path ）；模块（Module ） ）；劳动者（ ）；路径（ ）；模块（ ）；劳动者 ）；路径 模块
6
★系统建模与仿真★
第六章 witness仿真系统
6.2.1.4 缓冲区（Buffer） 缓冲区（ ） 缓冲区是存放部件的离散元素。例如存放即将循环焊接的电路板， 缓冲区是存放部件的离散元素。例如存放即将循环焊接的电路板， 存放部件的离散元素 即将用于旅行的真空包装食品的储藏区， 即将用于旅行的真空包装食品的储藏区，位于加工区的盛放产品部件的 漏斗形容器等等物体都称为缓冲区。 漏斗形容器等等物体都称为缓冲区。 缓冲区是一种被动型元素，既不能像机器元素一样主动获取部件， 缓冲区是一种被动型元素，既不能像机器元素一样主动获取部件， 也不能主动将自身存放的部件运送给其他元素； 也不能主动将自身存放的部件运送给其他元素；它的部件存取依靠系统 中其他元素主动的推或拉。我们可利用缓冲区规则，使用另一个元素把 中其他元素主动的推或拉。我们可利用缓冲区规则， 部件送进缓冲区或者从缓冲区中取出来。 部件送进缓冲区或者从缓冲区中取出来。部件在缓冲区内还按一定的顺 序整齐排列（例如，先进先出，后进先出）。 序整齐排列（例如，先进先出，后进先出）。
Witness仿真软件培训教程
•软件介绍与安装•基本操作与建模流程•高级功能与应用技巧•案例分析与实战演练目录•故障排查与常见问题解决方案•总结回顾与拓展学习资源Witness仿真软件概述Witness仿真软件是一款功能强大的系统仿真软件，广泛应用于制造、物流、服务等领域。
该软件支持多种仿真方法，包括离散事件仿真、系统动力学仿真等，可满足不同需求。
Witness仿真软件具有可视化界面和丰富的数据分析工具，方便用户进行建模、分析和优化。
安装步骤下载Witness仿真软件安装包；双击安装包，按照提示进行安装；01020304菜单栏工具栏模型窗口属性窗口输出窗口030201建模功能仿真功能界面布局与功能介绍数据分析功能优化功能支持多种优化方法，可帮助用户找到最优解决方案。
在项目浏览器中，右键点击“模型”，选择“导入”，支持导入的模型格式包括.stl、.step、.iges等。
设置模型单位、坐标系和精度等参数，完成模型导入。
打开Witness软件，选择“新建项目”，输入项目名称和保存路径。
创建新项目与导入模型010204绘制流程图及设置参数在项目浏览器中，右键点击“流程图”，选择“新建流程图”。
从左侧工具箱中选择合适的图形元素，拖拽至流程图中，构建仿真逻辑。
双击图形元素，设置其属性参数，如时间、概率、资源等。
使用连接线将图形元素连接起来，表示事件之间的逻辑关系。
03运行仿真并查看结果自定义函数与变量设置自定义函数变量设置函数与变量调试数据分析与可视化呈现可视化呈现数据导出与处理借助图表、图像等可视化手段，直观展示仿真结果和数据分析成果。
结果解读与优化优化算法在仿真中的应用优化算法介绍简要介绍遗传算法、粒子群算法、模拟退火等常用优化算法的原理和特点。
优化算法在仿真中的实施阐述如何将优化算法与Witness仿真软件相结合，实现仿真优化。
优化案例分析通过具体案例，展示优化算法在Witness仿真中的应用效果和价值。
生产线平衡优化案例生产线现状分析01平衡优化方案制定02方案实施与效果评估031 2 3配送中心现状分析规划方案制定方案实施与效果评估物流配送中心规划案例医院排队系统改进案例排队系统现状分析改进方案制定方案实施与效果评估原因分析：可能是软件安装问题、系统兼容性问题、硬件故障等。
基于witness的系统建模与仿真实验报告
基于witness的系统建模与仿真实验报告本文主要介绍了基于witness的系统建模与仿真实验报告。
首先，对witness进行了简单介绍，witness是一款用于模拟连续流程和离散事件仿真软件。
其次，介绍了系统建模的步骤，包括确定模拟对象、建立流程模型、构建事件模型、设置实验参数等。
最后，对一个实际案例进行了模拟仿真实验，展示了witness在系统建模与仿真方面的应用。
一、witness简介witness是一款全球领先的、面向工业制造领域的仿真软件，是英国Lanner公司开发的产品。
witness软件提供了连续流程仿真和离散事件仿真两种模拟方式，支持多种仿真方法和数学模型，可以为用户提供高质量的仿真分析服务。
witness的用户涵盖了各行各业，包括制造业、物流业、金融业、航空航天业等。
二、系统建模步骤1. 确定模拟对象在进行系统建模和仿真实验之前，需要确定所要模拟的对象，例如某个工厂的生产线、某个物流中心的物流过程等。
确定模拟对象后，需要收集足够的数据和信息，包括生产能力、生产工艺、规模等方面的数据，以及原材料、半成品、成品、设备等物资的数量、规格等详细信息。
2. 建立流程模型在witness软件中，可以通过图形化界面来建立流程模型。
首先需要定义流程中的各个部分，例如生产线的各个工位、物流中心的各个处理环节等。
然后需要建立这些部分之间的联系和依赖关系，例如生产线上的各个工位之间的输送关系、物流中心中不同处理环节之间的物流传递关系等。
3. 构建事件模型在witness软件中，事件模型是指各种随机或固定的事件，包括人员进出场、设备故障、运输工具到达、货物装卸等。
建立事件模型需要考虑到各种可能出现的情况，例如人员疲劳、设备老化、交通堵塞等，同时需要有合理的处理方式。
在witness软件中可以为各种事件赋予不同的概率分布，以便于模拟真实情况。
4. 设置实验参数在建立模型的基础上，需要设置一系列实验参数，包括模拟时间、模拟人数、随机数种子等。
2024版课件第06章Witness仿真系统
定义与发展历程定义Witness仿真系统是一种基于计算机技术的模拟软件，用于对现实世界中的复杂系统进行建模、分析和优化。
发展历程Witness仿真系统起源于20世纪80年代，随着计算机技术的进步和仿真理论的发展，逐渐在各个领域得到广泛应用。
应用领域及价值应用领域Witness仿真系统可应用于制造业、物流业、医疗卫生、城市规划、交通运输等多个领域。
价值通过Witness仿真系统，可以对复杂系统进行全面的分析和评估，帮助决策者制定科学合理的方案，提高系统运行效率和质量。
系统架构与组成系统架构Witness仿真系统采用模块化设计，包括建模模块、仿真模块、分析模块和优化模块等。
组成Witness仿真系统主要由用户界面、仿真引擎、数据库和模型库等部分组成。
其中，用户界面提供友好的操作环境，仿真引擎负责模型的运行和数据的处理，数据库用于存储仿真数据和结果，模型库则提供丰富的预设模型和案例供用户参考和使用。
01支持多种建模方式提供图形化建模、文本建模等多种方式，满足用户不同需求。
02丰富的模型库内置大量常用模型，方便用户快速构建仿真系统。
03高精度仿真算法采用先进的仿真算法，确保仿真结果的准确性和可靠性。
建模与仿真03提供多种数据分析工具，支持对仿真数据进行深入挖掘和分析。
强大的数据分析功能内置多种优化算法，可帮助用户找到系统性能瓶颈并进行优化。
优化算法集成支持对模型参数进行灵敏度分析，帮助用户理解参数变化对系统性能的影响。
灵敏度分析数据分析与优化丰富的可视化效果提供多种可视化展示方式，如2D/3D 图形、动画等，使仿真结果更加直观易懂。
交互式操作界面支持用户对仿真系统进行交互式操作，如调整参数、改变模型结构等。
实时数据更新在仿真过程中，支持实时更新数据和可视化效果，方便用户观察系统状态变化。
可视化展示与交互03020101提供丰富的API 接口，支持用户进行二次开发和自定义扩展。
开放的API 接口02支持多种编程语言接口，方便用户根据自身需求选择合适的开发语言。
wintess建模与仿真基本步骤
建模步骤
• 1.定义元素：通过define菜单，分别定义各个元素 名称、类型、数量，如表所示：
名称 类型
数量
Widget Part 1 Weigh Machine 1 Wash Machine 1 Produce Machine 1 Inspect Machine 1 C1 Conveyor 1 C2 Conveyor 1 C3 Conveyor 1
建模步骤
• 加工周期（Cycle Time）：加工周期可以是固定 的时间值，也可以是随机分布函数或表达式。本 例中四种机器的加工周期都采用固定时间值。 • 进入规则(Input Rule)：进入规则有主动（push） 和被动(pull)两种方式。对零件的进入采用拉进规 则。 • 送出规则(Output Rule)：也有主动和被动两种方 式。当零件加工完后，采取主动送出规则。 • 各机器的加工周期、进入规则、送出规则如表1.2 所示。
PUSH to C3
PUSH to SHIP
建模步骤
• 4.仿真运行：运行一周（5天*8小时*60分钟 =2400分钟），得到统计结果如表1.3和表1.4 所示：
表1.3 机器统计信息报ce Inspect
空闲率%
0 20.33 40.46 40.62
忙率%
• 5.图形元素——可以将模型的运行绩效指标 在仿真窗口动态的表现出来。主要包括： 时间序列图（Timeseries）；饼状图（Pie chart）；直方图（Histogram）。
Witness建模规则
• 1.输入规则（Input Ruie） • 2.输出规则（Output Ruie）
仿真运行
各机器的加工周期、进入规则、送出规则表
机器名 Weigh 项目 Wash Produce Inspect
第6章 Witness仿真系统2
6.5 Witness 程序设计基础
•6.5.1 变量类型 Witness 提供了四种类型的变量，用来进行数据处理。它们是整型 （Integer）、实型（Real）、名型（Name）、字符串型（String）等。
1 整型（Integer）
整型变量用来存储不包含小数点部分的数字。在Witness 中，可以是-2 147 483 648 到＋2 147 483 647 之间的整数。 使用整数变量能够比较精确地存储数据，并且处理速度比实数要快。但是由于 整数的“循环”性，可能会使得它们过大或过小。例如： 2 147 483 647＋1＝- 647
2．@ 转换运算符
转换运算符@将数值型数据转换为字符串型数据。例如， DESC=”P”+@VAR1（此时假设数值型变量VAR1=56），则 DESC=P56。
6.5.3 程序三种基本结构
•1 顺序结构 顺序结构是在程序执行时，根据程序中语句的书写顺序依次执行的命令 序列。Witness 软件中的大多数命令都可以作为顺序结构中的语句。
2 分支结构
分支结构是在程序执行时，根据不同的条件，选择执行不同的程 序语句，用来解决有选择、有转移的诸多问题。 分支结构有单向分支和多向分支语法结构，分别如下：
1.单向分支，也叫简单分 支结构 IF <条件表达式> <命令行序列> ENDIF 该语句首先计算<条件表 达式>的值，当<条件表 达式>的值为真（T）时， 执行<命令行序列>；否 则，则执行ENDIF 后面 的命令。 2.多向分支，也叫复杂分支结构。 IF <条件表达式1> <命令行序列1> ELSE <命令行序列2> ENDIF 该语句首先计算〈条件表达式1〉的值，当 〈条件表达式1〉的值为真时，执行〈命令 行序列1〉中的命令；否则，执行〈命令行 序列2〉中的命令；执行完〈命令行序列1〉 或〈命令行序列2〉后将执行ENDIF 后面的 第一条命令。
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第6章 WITNESS 建模与仿真过程6.1 WITNESS 建模与仿真过程（1）定义系统元素：可以通过在布置窗口中点鼠标右键，选定快捷菜单中的“define ”菜单项，来定义模型基本元素的名称、类型、数量；（2）显示系统元素：在定义了元素的基础上，要定义元素在各种状态下的现实图形。
本步骤可以通过右击要定义显示特征的元素，通过选定弹出式菜单中的“display ”菜单项，来进行设定。
各种元素的平面布置可以在witness 的布置窗口中设定，也可以通过导入被仿真系统设施布置图的.dwg 文件来设定。
（3）详细定义：本步骤详细定义模型基本元素工作参数以及各元素之间的逻辑关系，如系统结构、被加工对象在各台机器上的加工时间分布、加工对象的工艺路线、以及其他规则等。
可以双击鼠标左键，通过弹出的“detail ”对话框来设定。
（4）运行：通过试运行和修改模型，重复前三步得到正确的计算机仿真模型之后，对系统进行一定时间范围的运行，并在屏幕上动画显示系统运行的过程，运行方式可以是单步的、连续的和设定时间的。
本步骤通过witness 提供的“run ”工具栏来进行操作。
（5）报告：系统运行一段时间后，显示系统中各元素的运行状态统计报告。
通过该报告，可以分析系统中可能存在的各种问题；或通过某项指标，来比较可选方案的优缺点。
如机器的利用率、产品的通过时间、在制品库存等。
该操作通过使用“reporting ”工具栏来实现。
（6）归档：witness 还提供了归档“documentor ”模块，可以让我们提取计算机模型的各种信息，生成word 文档或直接打印出来。
主要是生产报告模块没有包含的有关元素的说明型文字、规则、活动、中断和基本信息。
（7 ）优化： witness 还提供了系统优化“optimizer ”模块。
如果一个系统的绩效将因为其构成元素的配置不同，而得到不同的结果，并不需要建立多种配置的计算机模型。
我们可以直接使用同一个计算机模型，然后通过“optimizer ”模块来设定每一元素的可变属性值的取值范围，得到一个取值范围集合，并设定表示绩效的目标函数是取最大值还是最小值，进行优化仿真运行，就可以得到前n 个最优绩效的系统配置（n 可自行设定）。
6.2 WITNESS仿真系统的设计及运行实例-----流水线仿真系统下面描述如何通过 Witness 系统提供的 Designer Elements 模板，快速建立 Witness 模型。
这个过程仅仅展示了采用 Witness 建模的思想，它并不代表真正的工业系统。
通过本节的学习，我们能够掌握下列内容。
●part、machine、conveyor、labor 实体元素的使用以及variable 逻辑元素的使用；●掌握可视化输入、输出关系的建立；●掌握 report 工具栏的使用，并根据 report 的分析进行系统优化设计。
6.2.1 引言模型的建立是循序渐进逐步进行的。
这种建模方法可以在确保本阶段正确无误的基础上继续进行下一阶段的建模，而且能够预计到对模型作改变所产生的效果，本节介绍的模型是通过六个阶段逐步完善的。
第一阶段（stage1.mod）和第二阶段(stage2.mod)建立一个包含机器和传送装置的简单模型，通过这两个阶段设计出模型的输出和其它简单功能。
第三阶段（stage3.mod）和第四阶段(stage4.mod)加入更多的功能元素（例如机器故障、劳动者、设备调整等）使模型更符合实际。
即使对模型稍微增加复杂性，人工计算生产量和设备利用率也将变得很困难，而使用Witness 的仿真技术可以很容易地解决。
第五阶段（stage5.mod）和第六阶段(stage6.mod)为了增加产量和更有效地利用资源可以调整模型的运行方式和参数。
如果并不想建立模型而只是想了解逐步建模的方法，那么只需运行 Witness 安装路径下Demo\Tutorial 中的 stage1.mod～stage6.mod六个模型文件；如果想自己建立模型，并且希望与 stage1.mod～stage6.mod 模型相对应，可参考下面的论述。
6.2.2 模型概述在模型中，零部件（widget）要经过称重（weigh）、冲洗（wash）、加工（produce）和检测（inspect）四个工序的操作。
执行完每一步操作后零部件通过充当运输器和缓存器的输送链传送至下一步操作；经过检测以后零部件离开系统；同时需要一个操作人员控制加工机器的各种加工活动。
最后完成的模型如下图1 所示。
6.2.3 构建第一阶段（Stage1）模型1. 定义元素打开 Witness 安装路径下 Demo 文件夹中的建模文档 startup.mod，它是建立模型的模板，将此文件另存为我们命名的文件名。
Witness 的用户元素窗口（designer elements）允许快速地添加 Witness 默认的元素到所要建立的模型中。
下面介绍零部件（Widgets）、称重机（Weigh）和输送链（C1）的建立过程。
点击 designer elements 窗口的机器 machine 图标，使其变成可选项，将光标移向系统布局窗口 window 1 的位置，然后单击左键，在系统布局窗口出现机器（Machine001）图标，同时在元素选择窗口 element selector 中的 simulation 页下出现 Machine001 的图标；当鼠标在 window 1 中选中Machine001，鼠标光标成十字形时，可以在屏幕范围内拖动元素到适当的位置，此时保证 display edit 工具栏必须打开，同时保证 window1 的window control 中的 movable display 选项必须选中。
现在 Machine001 是所要建立的模型的一部分了。
点击 designer elements 窗口的输送链 conveyor 图标可在模型中加入输送链。
选中图标将光标移到布局窗口再次点击即可创建输送链，然后将其拖到适当的位置。
点击 designer elements 窗口的零部件 part 图标可在模型中加入小零件widget。
选中图标将光标移到布局窗口再次点击即可创建小零件，然后将其拖到适当的位置。
现在第一阶段所需的三个仿真元素已经加入模型中，由于 designer elements 窗口中的建模元素都设定好了默认的显示（display）属性，在本例中将不再修改，下一步是对元素进行详细设计。
2. 建模元素详细设计对元素进行详细设计的最简单方法是在屏幕中的元素图标上双击（即机器图标和输送链图标）。
也可采用其它方法，例如：点击建模元素图标，然后点击标准工具栏的 detail elements 图标。
element selector 窗口中找到所需建模元素点击鼠标右键，选择弹出菜单中的 “detail⋯”。
（1）零部件明细信息（Part detail information）双击 PART001 得到元素细节设计对话框。
输入新的元素名 Widget 覆盖掉系统默认的名字。
点击 OK 键确认。
（2）机器明细信息（Machine detail information）双击Machine001 图标，输入以下信息：名字 name：Weigh加工时间 cycle time: 5 , 点击对话框中的 OK 键确认。
（3）输送带明细信息（Conveyor detail information）双击 Conveyor001 图标输入：名字：C1点击 OK 键确认。
设计完毕，窗口显示如图.2 所示。
图 2 stage1 模型布局图3 建立元素之间的逻辑规则接下来定义各个元素之间链接的逻辑规则，规则输入可以通过以下两种方法：一是通过工具栏和鼠标，一是通过元素细节对话框。
常用规则包含推（输出规则）、拉（输入规则）、百分率和顺序规则；非常用规则通常都是根据匹配的属性和环境而定义的复杂控制规则，例如，采用“if”命令来实现复杂的选择规则。
（1）机器规则明细（Machine detail rule information）点击选中 Weigh 图标，然后单击 element 工具栏中的 visual input rule 图标，出现 input rule for weigh 对话框，如图 8.3 所示。
规则文本框的缺省值为 pull。
在规则文本框中输入“PULL Widget out of WORLD”，定义了机器（Weigh）加工完成一个 Widget 之后，从本系统模型的外部 WORLD 处拉进一个 Widget 进行加工。
规则定义过程如图 3 所示。
单击 OK 键确认。
然后单击 visual output rule 图标，并设置好输出规则。
点击 C1 图标，点击 OK 键确认。
图.3 机器规则定义对话框（2）输送带规则明细（Conveyor detail rule information）• 点击输送带 C1 的图标以选中 C1。
单击 element 工具栏中的 visual output rule 图标。
•点击 output rule for C1 对话框中的 SHIP 按钮，为输送链 C1 创建输出规则 PUSH SHIP，将 Widget 发运出去，即输送带将 Widget 送出本系统。
•点击 rules action bar 菜单条中的 OK 按钮确认。
4 运行模型首先介绍运行工具栏中按钮及其作用，运行工具栏如图.4 的下方的控制条所示。
图4 运行工具栏示意图运行工具栏中的第一个按钮 reset 进行仿真的复位操作，点击该按钮，系统仿真时钟和逻辑型元素（变量、属性、函数）的值将置零；step 按钮控制模型以步进的方式运行，同时在 interact box 窗口中显示仿真时刻所发生的事件，便于理解和调试模型；run 按钮控制模型的连续运行，如果没有设定运行时间，模型将一直运行下去，直到按 stop 按钮，如果设定了运行时间，模型连续运行到终止时刻；stop run at 包括一个按钮和一个输入框，用来设定仿真运行时间，按钮决定仿真是否受输入框中的输入时间点控制，如果接受输入框中时间控制，就在输入框中输入时间点；walk on/off 包括一个按钮和一个滑动条，用来设定仿真连续运行时，仿真运行的速度。
本例中，在运行工具栏 run toolbar 中按下 stop run at 按钮，在输入框中输入模型运行终止时间100。
然后点击 run 按钮开始运行模型。
Witness 内置安全系统，在运行模型时，如果缺少重要数据，将弹出提示和数据输入对话框，从而保护模型。
如果没有输入输送带的移动速度index time（即输送带将小零件向前移动一个零件的长度所需要的时间），当仿真开始运行时，会出现提示信息要求输入移动速度，本例中输入的是：Index time：0.5点击 OK 确认。