第2讲 管理系统模拟与GPSS

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管理系统模拟与GPSS 第二讲 管理系统模拟与
管理系统
英文: 英文:Management System . 管理系统是由管理者与管理对象组成的并由管理者负责控制 的一个整体。管理系统因具体对象不同而千差万别, 的一个整体。管理系统因具体对象不同而千差万别,可以是科学 经济的、教育的、政治的等。 的、经济的、教育的、政治的等。管理系统的整体是由相对独立 的不同部分组成的。这些部分可以按人、 信息、 的不同部分组成的。这些部分可以按人、财、物、信息、时间等 来划分,也可以根据管理的职能或管理机构的部门设置来划分。 来划分,也可以根据管理的职能或管理机构的部门设置来划分。 管理工作者如果看不到整体中的各个组成部分就看不清楚整体的 结构和格局,就会造成认识上的模糊, 结构和格局,就会造成认识上的模糊,从而在工作上分不清主次 同时任何管理系统都是变化发展着的, 。同时任何管理系统都是变化发展着的,而且任何变化和发展都 会表现为管理的具体任务和管理目标的实现条件的变化。 会表现为管理的具体任务和管理目标的实现条件的变化。 管理系统具有明确的目的性和组织性。 管理系统具有明确的目的性和组织性。
(1) 整体性 ( 即 1+1 <> 2 ) (2) 关联性 ( 即系统的结构性 ) (3) 目的性 ( 或者 系统的功能性 ) (4) 环境适应性
管理系统除了上述特性之外,还具有三种自身独有的特性: 管理系统除了上述特性之外,还具有三种自身独有的特性: 三种自身独有的特性 (1) 随机性 (2) 动态性 (3) 多目标性
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模型与模拟
模型 对于现实世界的事物、现象、过程或系统的简化描述,或其部分属性的模仿。 对于现实世界的事物、现象、过程或系统的简化描述,或其部分属性的模仿。 模型可以取各种不同的形式,不存在分类原则。 模型可以取各种不同的形式,不存在分类原则。按照模型的表现形式可以分为物理 模型、数学模型、结构模型、仿真模型、 模型、数学模型、结构模型、仿真模型、数字模型 。 对于所研究的系统可以通过类比、抽象等手段建立起各种模型。这称为建模 对于所研究的系统可以通过类比、抽象等手段建立起各种模型。这称为建模 物理模型 也称实体模型,又可以分为实物模型和类比模型。 也称实体模型,又可以分为实物模型和类比模型。 数学模型 用数学语言描述的一类模型。数学模型可以是一个或一组代数方程、微分方程、 用数学语言描述的一类模型。数学模型可以是一个或一组代数方程、微分方程、差 分方程、积分方程或统计学方程,也可以是它们的某种适当的组合, 分方程、积分方程或统计学方程,也可以是它们的某种适当的组合,通过这些方程定 量地或定性地描述系统各变量之间的相互关系或因果关系。 量地或定性地描述系统各变量之间的相互关系或因果关系。除了用方程描述的数学模 型外,还有用其他数学工具,如代数、几何、拓扑、数理逻辑等描述的模型。需要指 型外,还有用其他数学工具,如代数、 几何、拓扑、数理逻辑等描述的模型。 出的是,数学模型描述的是系统的行为和特征而不是系统的实际结构。 出的是,数学模型描述的是系统的行为和特征而不是系统的实际结构。
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管理系统模拟的实现方式
三、利用模拟器进行模拟
20世纪 年代以后出现了面向对象的模拟器,简称模拟 世纪80年代以后出现了面向对象的模拟器 世纪 年代以后出现了面向对象的模拟器, 器。这类软件学习起来相对于模拟语言来说更加容易,且设 这类软件学习起来相对于模拟语言来说更加容易, 计得到的模型与系统原型相似。 计得到的模型与系统原型相似。 模拟器通过图形界面, 模拟器通过图形界面,将建模过程变为点击图标并将之 拖拽至目标位置的操作,直观方便。 拖拽至目标位置的操作,直观方便。 按照模拟器是否提供用户开发接口, 按照模拟器是否提供用户开发接口,可以将模拟器大致 分为两种,不提供开发接口的是纯模拟器, 分为两种,不提供开发接口的是纯模拟器,提供接口的是混 合模拟器。 合模拟器。
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系统可以按照不同的标准进行不同的分类,主要有: 系统可以按照不同的标准进行不同的分类,主要有: ——确定性系统与随机性系统; 确定性系统与随机性系统; 确定性系统与随机性系统 ——连续性系统与离散性系统; ( 本课程主要讨论类型 ) 连续性系统与离散性系统; 连续性系统与离散性系统 ——简单系统与复杂系统; 简单系统与复杂系统; 简单系统与复杂系统 ——线性系统与非线性系统; 线性系统与非线性系统; 线性系统与非线性系统 ——自然系统与人工系统; 自然系统与人工系统; 自然系统与人工系统 ——开放系统与封闭系统; 开放系统与封闭系统; 开放系统与封闭系统 ——静态系统与动态系统, 静态系统与动态系统, 静态系统与动态系统 等等 根据待分析系统状态变化的连续性,可将其分为 类 离散系统,连续系统 连续系统, 根据待分析系统状态变化的连续性 可将其分为3类: 离散系统 连续系统 可将其分为 混合系统. 相应地, 可将模拟分为离散系统模拟, 连续系统模拟,混合系统模拟 混合系统 相应地 可将模拟分为离散系统模拟 连续系统模拟 混合系统模拟 三种类型. 三种类型 对离散系统而言,模拟时间可以是离散的 也可以是连续的.但与影响系统 模拟时间可以是离散的,也可以是连续的 对离散系统而言 模拟时间可以是离散的 也可以是连续的 但与影响系统 状态变化过程有关的具体模拟时间是离散的. 状态变化过程有关的具体模拟时间是离散的 本门课程主要研究对象是管理系统,而管理系统大多是离散的 而管理系统大多是离散的, 本门课程主要研究对象是管理系统 而管理系统大多是离散的 所以本课 程主讨论离散型模型, 进行讨论. 程主讨论离散型模型 并用 GPSS ( 面向离散型模型的模拟语言 ) 进行讨论
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管理系统模拟的定义
管理系统是计算机模拟的一个重要应用领域。 管理系统是计算机模拟的一个重要应用领域。 管理系统模拟是指在建立管理系统模型的基础上,通过计算机实验, 管理系统模拟是指在建立管理系统模型的基础上,通过计算机实验, 围绕管理系统按照一定的决策原则或作业规则,随着时间的推移, 围绕管理系统按照一定的决策原则或作业规则,随着时间的推移,由一 个状态变换为另一个状态的动态行为进行描述, 个状态变换为另一个状态的动态行为进行描述,并通过对动态行为的分 析,评价管理系统的性能。 评价管理系统的性能。 Simulation中文可译为模拟或仿真,我国有个不成文的约定,即连 中文可译为模拟或仿真,我国有个不成文的约定, 中文可译为模拟或仿真 续型系统的Simulation为计算机仿真,而对离散系统的Simulation则称为 为计算机仿真,而对离散系统的 续型系统的 为计算机仿真 则称为 计算机模拟。管理系统是离散、动态和随机的系统,因此, 计算机模拟。管理系统是离散、动态和随机的系统,因此,我们将 Management System Simulation 称为管理系统模拟。 称为管理系统模拟。
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管理系统模拟的实现方式
四、利用混合型模拟软件进行模拟
优秀的模拟软件除了具有一般模拟过程所需要的建模和模拟分析功 能外,还要在易用性、灵活性、数据接口和模拟动画等方面有良好表现。 能外,还要在易用性、灵活性、数据接口和模拟动画等方面有良好表现。 混合型的模拟软件有的是从传统的模拟语言发展而来, 混合型的模拟软件有的是从传统的模拟语言发展而来,也有基于计 算机通用高级语言开发的。 算机通用高级语言开发的。 GASPIV(General Activity Simulation Program)是一种基于 是一种基于 FORTRAN的面向事件的模拟语言。 的面向事件的模拟语言。 的面向事件的模拟语言 AnyLogic通过 通过Java自己的编译器来实现。 自己的编译器来实现。 通过 自己的编译器来实现 基于SIMAN语言的模拟软件 语言的模拟软件Arena具备高级模拟器的易用性和专用 基于 语言的模拟软件 具备高级模拟器的易用性和专用 模拟语言的柔性。还提供了高级语言 的开发环境, 模拟语言的柔性。还提供了高级语言Visual Basic的开发环境,使其同时 的开发环境 具有通用语言、模拟语言和模拟器功能。 具有通用语言、模拟语言和模拟器功能。
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管理系统模拟的ห้องสมุดไป่ตู้展概况
管理系统模拟是管理科学与工程、系统工程、应用数学、 管理系统模拟是管理科学与工程、系统工程、应用数学、人工智 能和计算机科学相结合而形成的新兴边缘学科。 能和计算机科学相结合而形成的新兴边缘学科。 20世纪 年代开发了第一代模拟语言。 世纪60年代开发了第一代模拟语言 世纪 年代开发了第一代模拟语言。 70年代中期以后,第二代模拟程序语言问世。 年代中期以后,第二代模拟程序语言问世。 年代中期以后 80年代初,各种模拟语言逐步应用于经济系统、企业管理系统、物 年代初,各种模拟语言逐步应用于经济系统、企业管理系统、 年代初 资流通系统、城市规划系统、交通运输系统、教育系统等, 资流通系统、城市规划系统、交通运输系统、教育系统等,在辅助管理 决策和管理系统设计方面发挥了重要作用。 决策和管理系统设计方面发挥了重要作用。 80年代以后,美国又开发了第三代模拟语言。 年代以后,美国又开发了第三代模拟语言。 年代以后 20世纪 年代以来,管理系统模拟技术飞速发展。 世纪90年代以来 管理系统模拟技术飞速发展。 世纪 年代以来, 90年代后期,部分工业发达国家发布的商品化模拟软件达到200种 年代后期,部分工业发达国家发布的商品化模拟软件达到 种 年代后期 以上。 以上。
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管理系统模拟的实现方式
二、利用专用模拟语言进行模拟
用于管理系统模拟的模拟语言中比较著名的有以下几种: 用于管理系统模拟的模拟语言中比较著名的有以下几种: (1) GPSS (General Purpose Simulation System) (2) DYNAMO (3) SIMAN(Simulation Analysis) (4) SLAM(Simulation Language for Alternative Modeling) ( (5) Simscript (6) SIMLIB(Simulation Library)
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系统与管理系统的特性
系统的4个特性: 注意: 系统的 个特性: ( 注意 个特性
区别, 为什么? 区别 为什么 ) 与第一讲中”贝塔朗菲一般系统论的要点” 与第一讲中 贝塔朗菲一般系统论的要点”有细微 贝塔朗菲一般系统论的要点 贝塔朗菲一般系统论 系统的整体性 系统的有机关联性 系统的动态性 系统的有序性 系统的目的性
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结构模型 主要反映系统的结构特点和因果关系的模型。 主要反映系统的结构特点和因果关系的模型。结构模型是研究复杂系统的 有效手段。如生物系统分析中常用的房室模型. 模型. 有效手段。如生物系统分析中常用的房室模型 如DNA模型 模型 仿真模型 通过数字计算机、模拟计算机或混合计算机上运行的程序表达的模型。 通过数字计算机、模拟计算机或混合计算机上运行的程序表达的模型。采 用适当的仿真语言或程序,物理模型、 用适当的仿真语言或程序,物理模型、数学模型和结构模型一般能转变为仿 真模型。 严格上说, 管理模型应该属于这类. 真模型。 严格上说 管理模型应该属于这类 数字模型 数字模型又称数字沙盘、数字沙盘系统等,它是以三维的手法进行建模, 数字模型又称数字沙盘、数字沙盘系统等,它是以三维的手法进行建模, 模拟出一个三维的建筑、场景、效果,可以在数字场景中任意游走、驰骋、 模拟出一个三维的建筑、场景、效果,可以在数字场景中任意游走、驰骋、 飞行、缩放,从整体到局部再从局部到整体,无所限制。 飞行、缩放,从整体到局部再从局部到整体,无所限制。
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管理系统模拟的步骤
(1) 问题描述与系统定义 (2) 建立系统模型 (3) 收集和整理数据资料 (4) 建立模拟模型,设计程序 建立模拟模型, (5) 调试程序,确认模型 调试程序, (6) 实验设计 (7) 计算机模拟运行 (8) 分析模拟结果 (9) 建立文档 (10) 实施模拟决策
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管 理 系 统 模 拟 的 步 骤
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管理系统模拟的实现方式
一、利用通用高级语言进行模拟
高级语言,比如 高级语言,比如Visual Basic、FORTRAN、C、C++、 、 、 、 、 Visual C、Java等都可用于模拟分析 。 、 等都可用于模拟分析 这些语言在数据传输和内存的利用上比较困难,成本较 这些语言在数据传输和内存的利用上比较困难, 高,程序编制需要比较长的时间,编制通用的程序不容易。 程序编制需要比较长的时间,编制通用的程序不容易。 支持VBA的电子表软件 的电子表软件Excel可以对某些系统进行模拟, 可以对某些系统进行模拟, 支持 的电子表软件 可以对某些系统进行模拟 比如连续系统模拟、 比如连续系统模拟、风险的模拟等 。 利用Matlab进行离散系统模拟和多智能体模拟。 进行离散系统模拟和多智能体模拟。 利用 进行离散系统模拟和多智能体模拟
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