中北大學(xué)校醫(yī)院急診看病排隊系統(tǒng)建模與仿真課程設(shè)計說明書

各專業(yè)全套優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計圖紙目錄1、系統(tǒng)描述 22、系統(tǒng)分析 22.1系統(tǒng)實體分析 22.2實體狀態(tài)及活動分析 22.3實體狀態(tài)變化分析 22.4對引起各實體變化的分析 32.5系統(tǒng)流程圖 32.6排隊規(guī)則 43、系統(tǒng)數(shù)據(jù)收集與分析 43.1數(shù)據(jù)收集與分布表 43.2分布直方圖 73.3分布假設(shè) 73.4參數(shù)估計 73.5擬合度檢驗 83.6相關(guān)性分析 94、Wintess建模與仿真 104.1系統(tǒng)的wintess模型界面 104.2建模元素定義 104.3對各個元素進行可視化設(shè)計 104.4建模元素細(xì)節(jié)設(shè)置 155、系統(tǒng)仿真的輸出分析 186、結(jié)果分析 207、設(shè)計心得 208參考文獻 20中北大學(xué)校醫(yī)院急診看病排隊系統(tǒng)建模與仿真課程設(shè)計說明書系統(tǒng)描述中北大學(xué)校醫(yī)院是服務(wù)中北大學(xué)廣大師生的醫(yī)院，是在校師生看病常去的地方，為我們提供日常衛(wèi)生服務(wù)。在日常生活中，我們生病都會去校醫(yī)院買藥或看病，醫(yī)院每天的人流量也很大，當(dāng)患者過多時，就會面臨排隊等待看病的情況，這給我們及時就診帶來很大的不便。建模的目的是假設(shè)患者到達(dá)的時間間隔和醫(yī)生服務(wù)時間服從一定的概率分布，考察醫(yī)務(wù)人員的忙閑狀態(tài)和服務(wù)質(zhì)量，并提出一些改進建議。系統(tǒng)分析2.1系統(tǒng)實體分析校醫(yī)院急診服務(wù)屬于一種單隊單服務(wù)臺型服務(wù)系統(tǒng)，假設(shè)為M\M\1型。由3種實體組成：醫(yī)務(wù)人員、患者、排隊隊列。其中醫(yī)務(wù)人員為永久實體，患者為流動實體，排隊隊列為特殊實體。2.2實體狀態(tài)及活動分析醫(yī)務(wù)人員有“給患者看病”和“休息”兩種活動，分別處于“忙”和“閑”兩種狀態(tài)，患者有“接收治療，配合醫(yī)生完成看病活動”和“排隊等待”兩種活動，分別處于“接收服務(wù)”和“等待服務(wù)”兩種狀態(tài)，排隊隊列用隊長來描述。三者的活動及狀態(tài)有一定的邏輯聯(lián)系。2.3實體狀態(tài)變化分析當(dāng)某一患者到達(dá)醫(yī)院時，如果醫(yī)生處于“閑”的狀態(tài)則患者進入“接收服務(wù)”狀態(tài)，如果醫(yī)生處于“忙”的狀態(tài)，則患者進入“等待服務(wù)”狀態(tài)。處于排隊等待的患者，如果醫(yī)生對前一患者完成服務(wù)，則進入“接收服務(wù)”狀態(tài)，如果沒有完成，則繼續(xù)“等待服務(wù)”狀態(tài)。醫(yī)務(wù)人員完成對某一患者的看病服務(wù)后，如果隊列處于“非零”狀態(tài)則立即開始下一服務(wù)，進入“忙”狀態(tài)，否則，進入“閑”狀態(tài)。2.4對引起各實體變化的分析“患者到達(dá)”或“患者結(jié)束排隊”導(dǎo)致醫(yī)務(wù)人員服務(wù)開始，患者看病結(jié)束導(dǎo)致醫(yī)務(wù)人員服務(wù)結(jié)束，但是患者結(jié)束排隊是以醫(yī)生結(jié)束服務(wù)為條件，是條件事件?；颊叩竭_(dá)醫(yī)院，使醫(yī)務(wù)人員由“閑”變“忙”，或者隊列長度加1?；颊呓Y(jié)束服務(wù)離開醫(yī)院，使醫(yī)務(wù)人員有“忙”變“閑”,或者隊列長度減1。2.5系統(tǒng)流程圖開始開始患者到達(dá)患者到達(dá) 醫(yī)生閑進入排隊 NO 醫(yī)生閑進入排隊 YES排隊等待患者接受服務(wù) YES NO排隊等待患者接受服務(wù)排在隊首醫(yī)生忙排在隊首醫(yī)生忙患者離開患者離開醫(yī)生閑醫(yī)生閑結(jié)束結(jié)束系統(tǒng)流程圖2.6排隊規(guī)則由于校醫(yī)院急診屬于單隊單服務(wù)臺服務(wù)系統(tǒng)，所以采取先到先服務(wù)排隊規(guī)則，即每名患者到達(dá)時排在隊尾，醫(yī)務(wù)人員從隊首開始一次服務(wù)。系統(tǒng)數(shù)據(jù)收集與分析由于此排隊系統(tǒng)會受季節(jié)，天氣等原因的影響，建模收集數(shù)據(jù)時有時間的限制，我選擇在6月3日上午8點到下午3點的時間來收集數(shù)據(jù)，由于近期天氣炎熱，又有流行性感冒或中暑，此時間段醫(yī)院流動人員較多，可能收集數(shù)據(jù)并不能完全代表真實狀況。3.1數(shù)據(jù)收集與分布表中北大學(xué)校醫(yī)院急診排隊系統(tǒng)數(shù)據(jù)收集與分析表顧客到達(dá)到達(dá)時刻到達(dá)間隔（min）開始時間結(jié)束時間服務(wù)時間（min）等待時間（min）工作人員休息時間18:1308:138:1630028:2078:208:2660438:2228:278:3144048:33118:338:3850358:3968:398:4340168:4788:478:5030479:09229:099:13401989:1019:139:1963099:1339:199:23460109:1859:239:26350119:29119:299:31203129:3129:319:37600139:3329:379:41440149:46139:469:51505159:4939:519:54320169:5239:549:58420179:5759:5810:024101810:05810:0510:105031910:171210:1710:203072010:18110:2010:233202110:27910:2710:314042210:33610:3310:352022310:441110:4410:484092410:561210:5611:004082510:58211:0011:055202611:03511:0511:105202711:05211:1011:166502811:09411:1611:193702911:13411:1911:223603011:22911:2211:264003111:23111:2611:304303211:27411:3011:355303311:32511:3511:416303411:34211:4111:487703511:562211:5612:004083612:182212:1812:2350183712:20212:2312:285303812:371712:3712:43609391:02251:021:053019401:1081:101:16605411:1221:161:22640421:1531:221:26403431:2491:261:34805441:36121:361:44804451:3821:441:50660461:4021:501:599100471:4111:592:045180481:4872:042:084160492:01132:082:12470502:1092:122:153203.2分布直方圖3.2.1患者到達(dá)時間間隔分布3.2.2服務(wù)時間分布直方圖3.3分布假設(shè)由上面分布直方圖可以假設(shè)患者到達(dá)時間間隔是負(fù)指數(shù)分布，醫(yī)務(wù)人員服務(wù)時間服從泊松分布。3.4參數(shù)估計3.4.1樣本的平均值和方差患者到達(dá)時間間隔平均值：患者到達(dá)時間間隔樣本方差：=38.04醫(yī)務(wù)人員服務(wù)時間樣本平均值：4.58醫(yī)務(wù)人員服務(wù)時間樣本方差：=2.293.4.2估計量的選取患病兒童到達(dá)時間服從負(fù)指數(shù)分布，其估計量選取為：0.14對于工作人員服務(wù)時間服從泊松分布，所以，起估計量選取為：4.583.5擬合度檢驗患者到達(dá)時間間隔擬合度檢驗區(qū)間0-52523-240.17 5-10 101000010-151011110.0915-201100020-2545-110.2計算得：=0.46查表得到：自由度為5-1=4，當(dāng)P=0.97時，卡方值為0.484>0.46，所以服從負(fù)指數(shù)分布。（2）工作人員服務(wù)時間擬合度檢驗區(qū)間0-2220002-42625110.044-61820-240.26-8330008-1010110計算得：=0。24查表得到：自由度為5-1=4，當(dāng)P=0.99時，卡方值為0.297>0.24，所以服從泊松分布。3.6相關(guān)性分析3.6.1患者到達(dá)時間間隔散點圖由散點圖可以看出，患者到達(dá)時間間隔與患兒到達(dá)人數(shù)沒有明顯的相關(guān)性。3.6.2服務(wù)時間散點圖由上述散點圖不難看出，工作人員的服務(wù)時間與患者的到達(dá)人數(shù)沒有明顯相關(guān)性，與患者的到達(dá)時間間隔也無明顯相關(guān)性。Wintess建模與仿真由前面的數(shù)據(jù)分析，結(jié)合輸入數(shù)據(jù)分析可以認(rèn)為患者的達(dá)到時間間隔服從參數(shù)為7.14的負(fù)指數(shù)分布，醫(yī)院工作人員服務(wù)時間服從參數(shù)為4.58的泊松分布。4.1系統(tǒng)的WITNESS模型界面4.2建模元素的定義名稱類型數(shù)量說明huanzhepart1患者jifenpart1對患者隊長積分paiduiBuffer1患者隊列yishengMachine1醫(yī)生jifen1Variable(type:real)1患者積分顯示duichangTimeseries1患者隊長顯示4.3對各個元素進行可視化設(shè)置4.3.1在元素選擇窗口選擇huanzhe元素，鼠標(biāo)右鍵點擊Display,跳出Display對話框，設(shè)置它的Text、Icon。4.3.2在元素選擇窗口選擇jifen元素，鼠標(biāo)右鍵點擊Display,跳出Display對話框，設(shè)置它的Text屬性。4.3.3Buffer元素可視化設(shè)置在元素選擇窗口選擇paidui元素，鼠標(biāo)右鍵點擊Display,跳出Display對話框，設(shè)置它的Text、Icon、Rectangle、PartQueue。4.3.4Machine元素可視化設(shè)置在元素選擇窗口選擇yisheng元素，鼠標(biāo)右鍵點擊Display,跳出Display對話框，設(shè)置它的Text、Icon、PartQueue。4.3.5Variable元素可視化設(shè)置在元素選擇窗口選擇jifen1元素，鼠標(biāo)右鍵點擊Display,跳出Display對話框，設(shè)置它的Text、Value。4.3.6Timeseries元素可視化設(shè)置在元素選擇窗口選擇duichang元素，鼠標(biāo)右鍵點擊Display,跳出Display對話框，設(shè)置它的Text、Timeseries。4.4建模元素細(xì)節(jié)設(shè)置4.4.1對part元素huanzhe細(xì)節(jié)設(shè)置Type:ActiveInputtoModel.InterArrival:-7.14*LN(RANDOM(1))LotSize：1InputToModel.To...:PUSHtopaiduiActionsonCreate:ICON=73DetailPart對話框如圖所示：4.4.2對part元素jifen細(xì)節(jié)設(shè)置Type：ActiveInputtoModel.InterArrival:1.0LotSize:1InputtoModel.To...:PUSHtoSHIPActionsonCreate:jifen1=jifen1+NPARTS(paidui)4.4.3對Buffer元素paidui細(xì)節(jié)設(shè)置Capacity:1004.4.4對machine元素yisheng細(xì)節(jié)設(shè)置Type:SingleInput.From:PULLfrompaiduiDuration.CycleTime:POISSON(4.58，1)Output.To...:PUSHtoSHIP4.4.5對timeseries元素duichang細(xì)節(jié)設(shè)置Recording:5.0在PlotExpressions下第一個Plot中將“Undefined”改為NPARTS（paidui）在Plotexpressions下第一個Plot中將“Undefined”改為NPARTS（yisheng）DetailTimeseries對話框如圖所示。5系統(tǒng)仿真的輸出分析 模型仿真鐘系統(tǒng)默認(rèn)的1的時間單位為1min，運行600仿真時間單位。將結(jié)果記錄到下表，并修改患者達(dá)到的時間分布與醫(yī)務(wù)工作人員服務(wù)時間分布的參數(shù)，在相同的仿真運行單位下運行，將結(jié)果統(tǒng)計后一并記錄到下表。結(jié)果如下：變量為（7.14,4.58）變量為（7.14,3.58）變量為（6,4.58）當(dāng)前優(yōu)化1優(yōu)化2變量（7.41，4.58）（7.41，3.58）（6，4.58）平均逗留人數(shù)（AvgW.I.P.）1.150.742.63平均逗留時間（AvgTime）8.305.4614.73最大隊長（Max）548最小隊長（Min）000平均隊長（AvgSize）0.540.261.86平均等待時間（AvgTime）3.931.9410.41空閑率（idle）39.53%52.50%22.90%忙碌率（busy）60.47%47.50%77.10%參數(shù)匯總比較表：結(jié)果分析：對收集的數(shù)據(jù)進行仿真，得到的醫(yī)務(wù)工作人員的工作率為60.47％，故其工作量不算太大，工作不太忙，因此，不需要外加服務(wù)臺數(shù)量。通過對比標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)和仿真1的數(shù)據(jù)不難看出，縮短醫(yī)務(wù)工作人員的服務(wù)時間可以提高服務(wù)質(zhì)量，減少患者的等待時間和最大隊長，也會減輕醫(yī)務(wù)工作人員的工作負(fù)荷。改進措施：對醫(yī)務(wù)工作人員進行崗前培訓(xùn)，保證服務(wù)質(zhì)量的同時，提高服務(wù)速度，同時盡量建議各位患者不在高峰期去校醫(yī)院看病。通過對比標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)和仿真2的數(shù)據(jù)不難看出，通過縮短患者到達(dá)時間間隔可以提高服務(wù)質(zhì)量，增加工作人員的工作負(fù)荷，但是最大隊長將會變大。通過上述仿真實驗，不難看出，通過對校醫(yī)院醫(yī)務(wù)工作人員進行崗前培訓(xùn)，對患者進行醫(yī)務(wù)知識教育，能夠大大提升醫(yī)務(wù)工作人員的服務(wù)質(zhì)量以及縮短服務(wù)時間，同時能夠大大提高整個系統(tǒng)的工作效率。7、課程設(shè)計心得通過為期一周的生產(chǎn)系統(tǒng)建模與仿真課程設(shè)計，我對生產(chǎn)系統(tǒng)建模與仿真這么課程有了更加深刻的認(rèn)識和了解。同時能夠較為熟練的運用witness軟件對一個簡單系統(tǒng)建模與仿真，更重要的是，我學(xué)會了將書本上的知識與實踐相結(jié)合，強化了我對理論知識的實踐能力。其在這個過程中，通過網(wǎng)絡(luò)和書籍的資料，實踐考察收集數(shù)據(jù)以及excel的表格計算，最終較為成功的完成了此次的課程設(shè)計。對于各種軟件的應(yīng)用也有了更深一步的了解，使得自己的軟件裝備更加的完善。8、參考文獻王亞超、馬漢武.生產(chǎn)物流系統(tǒng)建模與仿真：Witness系統(tǒng)及應(yīng)用［M］.北京:科學(xué)出版社.2007.孫小明生產(chǎn)系統(tǒng)建模與仿真上海交通大學(xué)出版社基于C8051F單片機直流電動機反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)基于單片機的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機的泵管內(nèi)壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現(xiàn)一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設(shè)計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機的機電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內(nèi)核設(shè)計及其應(yīng)用研究基于單片機的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設(shè)計和應(yīng)用基于單片機的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統(tǒng)的研制基于單片機的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統(tǒng)設(shè)計Pico專用單片機核的可測性設(shè)計研究基于MCS-51單片機的熱量計基于雙單片機的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機構(gòu)建機器人的實踐研究基于單片機的輪軌力檢測基于單片機的GPS定位儀的研究與實現(xiàn)基于單片機的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機的時控和計數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機控制的后備式方波UPS提升高職學(xué)生單片機應(yīng)用能力的探究基于單片機控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機控制的水下焊接電源的研究基于單片機的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機的氚表面污染測量儀的研制基于單片機的紅外測油儀的研究96系列單片機仿真器研究與設(shè)計基于單片機的單晶金剛石刀具刃磨設(shè)備的數(shù)控改造基于單片機的溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)基于MSP430單片機的電梯門機控制器的研制基于單片機的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測技術(shù)研究基于單片機的膛壁溫度報警系統(tǒng)設(shè)計基于AVR單片機的低壓無功補償控制器的設(shè)計基于單片機船舶電力推進電機監(jiān)測系統(tǒng)基于單片機網(wǎng)絡(luò)的振動信號的采集系統(tǒng)基于單片機的大容量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)的應(yīng)用研究基于單片機的疊圖機研究與教學(xué)方法實踐基于單片機嵌入式Web服務(wù)器技術(shù)的研究及實現(xiàn)基于AT89S52單片機的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機的多道脈沖幅度分析儀研究機器人旋轉(zhuǎn)電弧傳感角焊縫跟蹤單片機控制系統(tǒng)基于單片機的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學(xué)實驗中的應(yīng)用研究基于單片機系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信研究與應(yīng)用基于PIC16F877單片機的莫爾斯碼自動譯碼系統(tǒng)設(shè)計與研究基于單片機的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應(yīng)用研究基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究與開發(fā)基于Cygnal單片機的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機的一體化智能差示掃描量熱儀系統(tǒng)研究基于TCP/IP協(xié)議的單片機與Internet互聯(lián)的研究與實現(xiàn)變頻調(diào)速液壓電梯單片機控制器的研究基于單片機γ-免疫計數(shù)器自動換樣功能的研究與實現(xiàn)基于單片機的倒立擺控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)單片機嵌入式以太網(wǎng)防盜報警系統(tǒng)基于51單片機的嵌入式Internet系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)單片機監(jiān)測系統(tǒng)在擠壓機上的應(yīng)用MSP430單片機在智能水表系統(tǒng)上的研究與應(yīng)用基于單片機的嵌入式系統(tǒng)中TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)與應(yīng)用單片機在高樓恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用基于ATmega16單片機的流量控制器的開發(fā)基于MSP430單片機的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)及智能網(wǎng)絡(luò)水表的設(shè)計基于MSP430單片機具有數(shù)據(jù)存儲與回放功能的嵌入式電子血壓計的設(shè)計基于單片機的氨分解率檢測系統(tǒng)的研究與開發(fā)鍋爐的單片機控制系統(tǒng)HYPERLINK"/detail.ht