華中科技大學(xué)《生產(chǎn)系統(tǒng)建模與仿真》總結(jié)

1、系統(tǒng)仿真：以計(jì)算機(jī)和其它專用物理效應(yīng)設(shè)備為工具，利用系統(tǒng)模型對(duì)真實(shí)或假想的系 統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)，并借助于專家經(jīng)驗(yàn)知識(shí)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和信息資料對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析研究，進(jìn)而 做出決策的一門綜合性和試驗(yàn)性學(xué)科系統(tǒng)三要素：實(shí)體屬性活動(dòng)仿真三要素和三活動(dòng)三要素：系統(tǒng)模型計(jì)算機(jī)三活動(dòng)：系統(tǒng)建模仿真建模仿真實(shí)驗(yàn)仿真步驟：系統(tǒng)建模仿真建模程序設(shè)計(jì)仿真輸出分析仿真分類（1）根據(jù)模型的種類：物理仿真 數(shù)學(xué)仿真/計(jì)算機(jī)仿真 物理-數(shù)學(xué)仿真（半實(shí)物仿真）（2）仿真時(shí)鐘和實(shí)際時(shí)鐘的比例：實(shí)時(shí)仿真 亞實(shí)時(shí)仿真 超實(shí)時(shí)仿真（3）根據(jù)系統(tǒng)模型的特性：連續(xù)系統(tǒng)仿真 離散事件系統(tǒng)仿真離散系統(tǒng)實(shí)體屬性 實(shí)體的特征用特征參數(shù)或變量表示（實(shí)體的

2、分類實(shí)體行為的描述排隊(duì)規(guī)則事件離散事件系統(tǒng)由事件來驅(qū)動(dòng)的（顧客到達(dá)顧客離開）活動(dòng)實(shí)體在兩個(gè)事件之間保持某一狀態(tài)的持續(xù)過程;用于表示兩個(gè)可以區(qū)分的事件之 間的過程，它標(biāo)志著系統(tǒng)狀態(tài)的轉(zhuǎn)移。（顧客到達(dá)。排隊(duì)。服務(wù)開始事件。服務(wù)。離開）進(jìn)程由若干個(gè)有序事件及若干有序活動(dòng)組成，描述包括事件及活動(dòng)間的相互邏輯關(guān)系 及時(shí)序關(guān)系（顧客到達(dá)。排隊(duì)。服務(wù)開始事件。服務(wù)。離開）5仿真鐘的推進(jìn)事件調(diào)度法：選擇具有最早發(fā)生時(shí)刻的事件按照事件發(fā)生的先后順序不斷執(zhí)行相應(yīng)的事 件例程固定增量時(shí)間：選擇適當(dāng)?shù)臅r(shí)間單位T作為仿真鐘推進(jìn)時(shí)的增量若該步內(nèi)若無事件發(fā)生，則仿真鐘再推進(jìn)一個(gè)單位時(shí)間T。該步內(nèi)有若干個(gè)事件發(fā)生，則認(rèn)為這些

3、事件均發(fā)生在該步的結(jié)束時(shí)刻 處理這些事件時(shí)用戶必須規(guī)定當(dāng)出現(xiàn)這種情況時(shí)各類事件處理的優(yōu)先順序。6庫存訂貨量：Q重新訂貨點(diǎn)：RL訂貨提前期：LT訂貨準(zhǔn)備時(shí)間、發(fā)出訂單、供方接受訂貨、供方生產(chǎn)、產(chǎn)品發(fā)運(yùn)、產(chǎn)品到達(dá)、提貨、 驗(yàn)收、入庫等提前期為隨機(jī)變量。庫存5大要素:（1）需求 按需求的時(shí)間特征：連續(xù)性需求、間斷性需求按需求的數(shù)量特征：確定性需求、隨機(jī)性需求（2）補(bǔ)充（訂貨）訂貨提前期（從訂貨到進(jìn)貨的時(shí)間）訂貨周期訂貨量（3）庫存最小庫存量（安全庫存）最大庫存量（4）費(fèi)用訂貨費(fèi)庫存費(fèi)缺貨損失費(fèi)生產(chǎn)費(fèi)用（庫存系統(tǒng)的目標(biāo)：在滿足需求的前提下庫存費(fèi)用最低）（5）存儲(chǔ)策略t0循環(huán)策略：每隔固定時(shí)間t0補(bǔ)充固

4、定庫存量Q0,適應(yīng) 于需求恒定情況（定時(shí)定量）（s,、）策略：設(shè)庫存余額為I，s為安全庫存量，S為最大 庫存量（庫存容量），當(dāng)存儲(chǔ)量Is時(shí)不補(bǔ)充； 當(dāng)存儲(chǔ)量Ws時(shí)，補(bǔ)充量Q=S-I。適應(yīng)于不允 許缺貨，但管理難的情況（定量訂貨）（t, s, 5）策略：經(jīng)過時(shí)間t檢查庫存量I,當(dāng)IS時(shí)，不 補(bǔ)充；當(dāng)I蕓s,補(bǔ)充庫存量到S。訂貨時(shí)間確 定（定時(shí)訂貨）（策略優(yōu)劣：采用此策略后所需的費(fèi)用作為衡量的標(biāo)準(zhǔn)7排隊(duì)系統(tǒng)（1）排隊(duì)系統(tǒng)組成：物理層面：顧客、服務(wù)臺(tái)（服務(wù)機(jī)構(gòu)）、隊(duì)列規(guī)則層面：到達(dá)模式 實(shí)體到達(dá)時(shí)間間隔的概率分布表示（泊松到達(dá)模式）個(gè)體數(shù)量服 從 泊松分布，此時(shí)兩實(shí)體到達(dá)的時(shí)間間隔也是隨機(jī)變量，概率

5、服從 指數(shù)分布排隊(duì)規(guī)則 損失制等待制混合制優(yōu)先權(quán)服務(wù)pr隨機(jī)服務(wù)GIRO后到先服務(wù)LCFS先到先服務(wù) FCFS服務(wù)模式失效模式 MTBF平均無故障工作時(shí)間（出現(xiàn)第一個(gè)故障的時(shí)間的平均值） MTBF越長表示可靠性越高正確工作能力越強(qiáng)。（可維修產(chǎn)品）MTTR平均修復(fù)時(shí)間MTTR越短表示易恢復(fù)性越好MTTF平均失效時(shí)間系統(tǒng)的可靠性越高，平均無故障時(shí)間越 （不可維修產(chǎn)品）（2）符號(hào) X/Y/Z/A/B/CX表示顧客相繼到達(dá)間隔時(shí)間分布（M：表示到達(dá)過程為泊松過程或負(fù)指數(shù)分布）Y表示服務(wù)時(shí)間分布Z表示服務(wù)臺(tái)（員）個(gè)數(shù)A表示系統(tǒng)中顧客容量限額，或稱等待空間容量。B表示顧客源限額C表示服務(wù)規(guī)則（FCFS L

6、CFS PR）3）性能指標(biāo)隊(duì)長和排隊(duì)長（隊(duì)列長度）等待時(shí)間和逗留時(shí)間（等于等待加服務(wù)）忙期和閑期（n iiu務(wù)員利用率；平均廉苗時(shí)間_義 平均至kzh閭間隔-（2）系統(tǒng)中平均顧客數(shù)* *單醐間瞄即中體樁宣 單個(gè)個(gè)林平均服務(wù)時(shí)間U）顧客在系統(tǒng)中的停辯時(shí)間=L = A.JTL I7 （i - A?r-CI 其中巧-工,氏為系統(tǒng)中出現(xiàn)n個(gè)麻客的梅率0巧.n -和靈 p（3平均隊(duì)長=W （5）干均等待時(shí)傳=絲=室尹一工/4虹幻（6）系統(tǒng)中出現(xiàn)大Fn個(gè)顧客的概奉；Jf1-尸(1一#)二。r-fl8排隊(duì)原理表格（作業(yè)）（4）手工一仿真結(jié)果 Average waiting time in Queue; 十均

7、善特耐有 地 咐日口哩一國 2,53 minutes per partNo. of limes in queue機(jī)凈的利用率 n個(gè)觀廁數(shù)據(jù)的均值和 方差分別為瞄名圮罕慎藻系數(shù)的似然詁止從裘4.9中數(shù)據(jù)得到1 = 6,241? | ：.自頊JfTl日同的值, 踴比較平精前與理海進(jìn) 0.蚣數(shù)據(jù)，也分卜問個(gè)數(shù)等 廣觀測1數(shù)掘總教的,:方根k 癡11分布參數(shù)估計(jì)位置參數(shù)2比例參數(shù)形狀參數(shù)12分布假設(shè)檢驗(yàn)錯(cuò)誤第一類錯(cuò)誤（棄真）第二類錯(cuò)誤（存?zhèn)危?3久2檢驗(yàn)：連續(xù)或離散變量14隨機(jī)數(shù)兩特性均勻性 頻率檢驗(yàn):均勻性檢驗(yàn)（%2檢驗(yàn)和K-S檢驗(yàn)）獨(dú)立性獨(dú)立性檢驗(yàn)（自相關(guān)檢驗(yàn)）（相關(guān)系數(shù)為0則獨(dú)立）15反變換法：

8、連續(xù)作業(yè)K上）且 收）-1，展分布函戳如囹離散:FS，1J-*-河上.廿-廠1ptm1;ptn1;11111LI h X3 烏*m像胃散fit機(jī)變量工卅別以最率既血禮，女，其甲o(hù)（1）按箱成通增順序排列（2）產(chǎn)生葉誠叫（3）求非負(fù)整數(shù)L滿足1-1I u 步驟：、心設(shè)離散隨機(jī)變量工的質(zhì)重函牧及累積分布函數(shù)如下012345Q0. 10-130.1S*5Fix)Qs】0,610, so0,95l. 00用反變換法產(chǎn)生隨機(jī)變量髯先由隗機(jī)數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生0,口區(qū)間上均勻分布的隨機(jī)變* 設(shè)k = O72先判斷是否律球FG】）條件不滿足，再判斷仍不兩足I再uCFCjj）F（mu .步驟:1.實(shí)體及屬性1 2.狀

9、態(tài)和活動(dòng)（顧客：排隊(duì)等待、接受服務(wù)理發(fā)員：忙、閑 隊(duì)列-零、非零）6）以臨時(shí)實(shí)體的流動(dòng)為主線，用約定的圖示符號(hào)畫出被仿真系統(tǒng)的實(shí)體流程圖（7）模型變量顧客的到達(dá)時(shí)間（隨機(jī)變量）、理發(fā)員為一個(gè)顧客理發(fā)所需的服務(wù)時(shí)間（隨機(jī)變量），值從不 同的分布函數(shù)中抽?。?）給出隊(duì)列的排隊(duì)規(guī)則先到先服務(wù)Petri 網(wǎng)方法:PT活動(dòng)周期圖法:ACD激活狀態(tài)：通常是實(shí)體的活動(dòng)、模型中活動(dòng)的忙期，可采用隨機(jī)抽樣等方法事先 加以確定。靜寂狀態(tài)：通常表示無活動(dòng)發(fā)生.是實(shí)體等待參加某活動(dòng)時(shí)的狀態(tài)，其持續(xù)時(shí)間 在模型中無法事先確定，取決于有關(guān)活動(dòng)的發(fā)生時(shí)刻和忙期。步驟：1.辨識(shí)組成系統(tǒng)的實(shí)體及屬性（隊(duì)列不算實(shí)體）2.分別畫出

10、各實(shí)體的活動(dòng)周 期圖a）交替原則：靜寂狀態(tài)和激活狀態(tài)必須交替出現(xiàn)。（添加虛擬隊(duì)列）b）閉 合原則（3）合并 以各實(shí)體之間的協(xié)同活動(dòng)為紐帶期圖中，當(dāng)一個(gè)活動(dòng)的所有前置靜寂狀態(tài)均取非零值時(shí)，該活動(dòng)才有可能發(fā)生。20，系統(tǒng)的四種仿真策略基本思想事件調(diào)度法將事件例程作為仿真模型的基本模型單元，按照事件發(fā)生的先后順序不 斷執(zhí)行相應(yīng)的事件例程?；顒?dòng)掃描法用各實(shí)體時(shí)間元的最小值推進(jìn)仿真時(shí)鐘將時(shí)鐘推進(jìn)到一個(gè)新的時(shí)刻點(diǎn) 后，按優(yōu)先序執(zhí)行可激活實(shí)體的活動(dòng)例程，使測試通過的事件得以發(fā)生并改變系統(tǒng)的狀態(tài)和 安排相關(guān)確定事件的發(fā)生時(shí)間三階段法8類活動(dòng)例程:描述確定事件的活動(dòng)例程，在某一排定時(shí)刻必然會(huì)被執(zhí)行。 確定活動(dòng)例

11、程。C類活動(dòng)例程：描述條件事件的活動(dòng)例程，在協(xié)同活動(dòng)開始（滿足狀態(tài)條 件）或滿足其它特定條件時(shí)被執(zhí)行。條件活動(dòng)例程或合作活動(dòng)例程。進(jìn)程交互法通過所有進(jìn)程中時(shí)間值最小的無條件延遲復(fù)活點(diǎn)來推進(jìn)仿真時(shí)鐘；當(dāng)時(shí)鐘推進(jìn)到一個(gè)新的時(shí)刻點(diǎn)后，如果某一實(shí)體在進(jìn)程中解鎖，就將該 實(shí)體從當(dāng)前復(fù)活點(diǎn)一直推進(jìn)到下一次延遲發(fā)生為止。仿真模型的程序流程設(shè)計(jì)工面向事件的仿真模型:時(shí)間掃描掃描事件表到下一事件推進(jìn)時(shí)間在事件表產(chǎn)生當(dāng)前事件的事件表cel事件執(zhí)行施行cel中的事件完成則移除面向活動(dòng)的仿真模型：時(shí)間掃描：確定仿真時(shí)鐘的下一時(shí)刻，由下一最早發(fā)生的確定事件決 定。時(shí)間掃描通過時(shí)間元完成。時(shí)間元是各個(gè)實(shí)體的地方時(shí)鐘，而系

12、統(tǒng)仿真時(shí)鐘是 全局時(shí)鐘。活動(dòng)例程掃描：需要確定活動(dòng)例程的優(yōu)先級(jí)?？偪爻绦虬磧?yōu)先級(jí)從大到小的順序進(jìn)行活動(dòng)例程的掃描，而且只要有一個(gè)例程中的動(dòng)作得以發(fā)生，就要跳到優(yōu)先級(jí)最高的例程重新開始掃描活動(dòng)例程活動(dòng)例程VVA校核：是確定仿真系統(tǒng)是否準(zhǔn)確地代表了開發(fā)者的概念描述和設(shè)計(jì)的過程。驗(yàn)證：是從仿真系統(tǒng)應(yīng)用目的出發(fā)，確定仿真系統(tǒng)代表真實(shí)世界的準(zhǔn)確程度的過程。確認(rèn)：是官方正式地接收仿真系統(tǒng)能夠?yàn)閷ｉT的應(yīng)用目的服務(wù)的一種資格認(rèn)可。VVA的主要技術(shù)和方法非形式化方法、靜態(tài)方法、動(dòng)態(tài)方法和形式化方法輸出數(shù)據(jù)終態(tài)仿真仿真實(shí)驗(yàn)在某個(gè)持續(xù)時(shí)間段上運(yùn)行。系統(tǒng)的初始狀態(tài)必須加以明確指定， 同時(shí)必須指定結(jié)束時(shí)間或給出停止事件

13、的定義。（對(duì)初始狀態(tài)有明顯依賴性）重復(fù)運(yùn)行法、序貫程序法、口穩(wěn)態(tài)仿真：僅通過一次系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)，得到一些系統(tǒng)性能測度指標(biāo)在系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài) 時(shí)的估計(jì)值，常需要很長一段運(yùn)行時(shí)間，結(jié)束條件一般是充分長的仿真實(shí)驗(yàn)時(shí)間或 充分多的觀測樣本。批均值法重復(fù)刪除法兩系統(tǒng)性能比較基本思想：建立差值的置信區(qū)間。即對(duì)每一個(gè)系統(tǒng)分別獨(dú)立地運(yùn)行n次，各自得到同一 性能的“個(gè)樣本值，然后建立對(duì)應(yīng)樣本差值的置信區(qū)間。vr虛擬現(xiàn)實(shí)是計(jì)算機(jī)生成的具有臨場感覺的環(huán)境一種全新的人機(jī)交互系統(tǒng)一種全新的人機(jī)交互系統(tǒng)，它能對(duì)介入者一人產(chǎn)生各種感官刺激，如視覺、聽覺、觸覺、嗅覺，并給人一種身臨其境的感覺，人能以自然的方式與計(jì)算機(jī)生成的環(huán) 境進(jìn)行交互操作。它強(qiáng)調(diào)介入者一人的親身體驗(yàn)，要求所生成的環(huán)境是可信的、與人 對(duì)它的理解是一致的。3I特征：沉浸感 交互性 構(gòu)想性實(shí)物虛化實(shí)物虛化是將現(xiàn)實(shí)世界的多維信息映射到計(jì)算機(jī)的數(shù)字空間，以便生成相應(yīng)的虛擬世 界，為高性能的計(jì)算處理提供必要的信息數(shù)據(jù)。虛物實(shí)化虛物實(shí)化通過各種計(jì)算和仿真技術(shù)使計(jì)算機(jī)生成的虛擬世界中的事物所產(chǎn)生的各伸剌激 以盡可能自然的方式反饋給用戶。Final clock value 20*Uti