系統(tǒng)建模與仿真 第四章

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★系統(tǒng)建模與仿真★

第四章生產系統(tǒng)典型事項4.1生產運營系統(tǒng)

4.1.1傳統(tǒng)生產系統(tǒng)的含義生產系統(tǒng)是把生產過程各要素轉化為有用產品的系統(tǒng)。生產系統(tǒng)是把生產過程各要素轉化為有用產品的系統(tǒng)。這個系統(tǒng)表達為是把生產過程各要素轉化為有用產品的系統(tǒng)一個把投入變?yōu)楫a出的有序的過程。一個把投入變?yōu)楫a出的有序的過程。生產系統(tǒng)就是與實現規(guī)定的生產目標有關的生產單位的集合體。生產系統(tǒng)就是與實現規(guī)定的生產目標有關的生產單位的集合體。它是生產過程與管理有機結合的整體。產過程與管理有機結合的整體。生產過程提供將資源轉換成產品或服務的功能；管理過程那么提供為生產過程制定目標和計劃，并對計劃的實施進行組織管理過程那么提供為生產過程制定目標和計劃，和掌握，使之不斷適應動態(tài)改變的環(huán)境的功能。和掌握，使之不斷適應動態(tài)改變的環(huán)境的功能。

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★系統(tǒng)建模與仿真★管理1.目標目標2.計劃計劃3.標準標準環(huán)境1.機會機會2.約束約束3.威逼威逼資源1.物質要素物質要素2.人力資源人力資源3.能量能量4.信息信息(可變費用)可變費用)轉換過程1.機器設備的作用與價值的轉移機器設備的作用與價值的轉移2.技巧的應用技巧的應用3.信息的說明和處理信息的說明和處理(固定費用)固定費用)生產系統(tǒng)2

反饋

績效衡量產出

4.需要需要

1.產品產品2.服務服務3.知識知識

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★系統(tǒng)建模與仿真★

4.1.2現代生產系統(tǒng)現代生產系統(tǒng)——生產運營系統(tǒng)的概念生產運營系統(tǒng)的概念生產系統(tǒng)是生產產品的制造企業(yè)的一種組織體，它具有銷售、設計、生產系統(tǒng)是生產產品的制造企業(yè)的一種組織體，它具有銷售、設計、加是生產產品的制造企業(yè)的一種組織體工、交貨等綜合功能，并有對其提供服務的討論開發(fā)功能。交貨等綜合功能，并有對其提供服務的討論開發(fā)功能。投入：投入：材料、材料、資金設備、設備、勞動力信息、信息、能源轉換：轉換：制造作業(yè)服務作業(yè)產出：產出：最終段產品和服務

供應商

用戶

決策

決策

決策管理

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★系統(tǒng)建模與仿真★

4.1.3

生產運營系統(tǒng)的構成要素

生產運營系統(tǒng)有5P組成：人力()、工廠)、部件生產運營系統(tǒng)有組成：人力(people)、工廠(plants)、部件組成)、工廠()、)、工藝)、及(parts)、工藝(processes)、及計劃掌握系統(tǒng)(planningand)、工藝()、計劃掌握系統(tǒng)(controlsystem)。)。人力包括徑直和間接勞動力；工廠包括進行生產的工廠和服務分支部人力包括徑直和間接勞動力；門；部件指那

些整個系統(tǒng)的物料；工藝包括設備和產品完成的步驟；計劃部件指那些整個系統(tǒng)的物料；工藝包括設備和產品完成的步驟；與掌握是運行系統(tǒng)的過程掌握和信息管理。與掌握是運行系統(tǒng)的過程掌握和信息管理。

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4.2生產系統(tǒng)典型事項的分析4.2.1排隊系統(tǒng)

顧客達到顧客源排隊結構服務規(guī)章排隊規(guī)章

服務機構

離去

排隊系統(tǒng)的一般模型

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4.2.1.1排隊系統(tǒng)基本知識要素：顧客與服務臺。要素：顧客與服務臺。顧客：顧客：人、機器、飛機、零件、信息等任何一個到達系統(tǒng)并需要機器、飛機、零件、服務的實體；服務的實體；服務臺：售貨員、出納柜臺、機器、生產線、防空系統(tǒng)和通訊設備服務臺：售貨員、出納柜臺、機器、生產線、等提供顧客所需服務的一切實體。等提供顧客所需服務的一切實體。

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影響排隊系統(tǒng)的主要因素：影響排隊系統(tǒng)的主要因素：1)達到模式)一般指接受服務的顧客達到系統(tǒng)的模式，一般指接受服務的顧客達到系統(tǒng)的模式，常用實體達到設計間隔的概率率分布表示。排隊系統(tǒng)中比較常用的是泊松到達模式。的概率率分布表示。排隊系統(tǒng)中比較常用的是泊松到達模式。假如排隊系統(tǒng)中某類實體的到達模式聽從泊松分布，假如排隊系統(tǒng)中某類實體的到達模式聽從泊松分布，那么相繼實體到達的間隔時間聽從參數為λ的指數分布。到達的間隔時間聽從參數為的指數分布。的指數分布

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2)服務模式)實際系統(tǒng)中比較常用的服務模式為指數服務模式。實際系統(tǒng)中比較常用的服務模式為指數服務模式。假設服務過程滿足足以下條件：足足以下條件：①在互不重疊的時間區(qū)間內，各個服務是相互獨立的；在互不重疊的時間區(qū)間內，各個服務是相互獨立的；服務時間的平均值是一個常數；②服務時間的平均值是一個常數；無關，③在(t,△t)時間內完成一個實體服務的概率與無關，正比于，)時間內完成一個實體服務的概率與t無關△t。。那么服務時間的概率分布為指數分布，那么服務時間的概率分布為指數分布，其密度函數為f(*)=3)服務臺數目)可有單個或多個服務臺。通常服務臺之間的工作是彼此獨立的。可有單個或多個服務臺。通常服務臺之間的工作是彼此獨立的。4)系統(tǒng)容量)指系統(tǒng)可提供服務的技能?？梢允怯邢薜模部梢允菬o限的。指系統(tǒng)可提供服務的技能?？梢允怯邢薜?，也可以是無限的。

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5)排隊規(guī)章)常見的排隊規(guī)章：先到先服務()、后

到先服務后到先服務(常見的排隊規(guī)章：先到先服務(FIFO)、后到先服務(LIFO)、)、優(yōu)先級服務、隨機服務等。優(yōu)先級服務、隨機服務等。一個排隊可表示成：一個排隊可表示成：A/B/C/D/E其中：A為到達模式；B為服務模式；C為服務臺的數目；D為系統(tǒng)容為到達模式；為服務模式為服務模式；為服務臺的數目為服務臺的數目；為系統(tǒng)容其中：為到達模式為排隊規(guī)章。量；E為排隊規(guī)章。為排隊規(guī)章指數分布用M表示。指數分布用表示。如：M/M/1/∞/FIFO表示

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判斷系統(tǒng)運行優(yōu)劣的基本性能指標通常有以下幾種：判斷系統(tǒng)運行優(yōu)劣的基本性能指標通常有以下幾種：1)服務臺利用率)ρ=平均服務時間平均達到時間間隔平均服務時間/平均達到時間間隔平均服務時間平均達到時間間隔=λ/由此可知服務臺的空閑的概率為()。設顧客達到不需等待既由此可知服務臺的空閑的概率為(1-ρ)。設顧客達到不需等待既)?？傻玫椒盏母怕蕿棣?,那么2)系統(tǒng)中平均顧客數)+∞

ρ0=1-ρnPn=ρ0ρ

∑L=n=0nPn=ρ/(1-ρ)

3)平均隊長)+∞2L=∑(n-1)Pn=ρ/(1-ρ)n=0

4)顧客在系統(tǒng)內停留時間)W=1/(-λ)5)平均等待時間)WQ=

λλ(μλ)10

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4.2.1.2

排隊系統(tǒng)建模

1)單隊列、單服務臺系統(tǒng)建模(SQSS:singlequeuesingleserve))單隊列、單服務臺系統(tǒng)建模()仿真時鐘邁進顧客到達系統(tǒng)Y服務臺閑？記錄顧客到達時間顧客排入隊列N

服務臺狀態(tài)置忙

確定服務所需時間

安排服務完成時刻等待

隊列長度加1

SQSS顧客到達事項處理流程圖顧客到達事項處理流程圖

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★系統(tǒng)建模與仿真★仿真時鐘邁進到達服務完成時刻Y隊列為空？N按排隊規(guī)章選一顧客服務臺狀態(tài)置閑進行等待時間統(tǒng)計確定服務所需時間安排服務完成時刻隊列中顧客到達時間更新等待隊列長度減1

SQSS服務完畢事項處理流程圖服務完畢事項處理流程圖12

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2)單隊列多服務臺系統(tǒng)建模(SQMS:singlequeuemultipleserve單隊列多服務臺系統(tǒng)建模(SQMS:仿真時鐘邁進顧客到達系統(tǒng)N服務臺都忙？選擇一空閑服務臺被選服務臺狀態(tài)置忙顧客排入隊列確定服務所需時間隊列長度加1安排服務完成時刻等待SQMS顧客到達事項處理流程圖顧客到達事項處理流程圖13

Y

記錄顧客到達時間

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★系統(tǒng)建模與仿真★仿真時鐘邁進到達服務完成時刻Y隊列為空？N按排隊規(guī)章選一顧客服務臺狀態(tài)置閑進行等待時間統(tǒng)計確定服務所需時間安排服務完成時刻隊列中顧客到達時間更新等待隊

列長度減1

SQMS服務完畢事項處理流程圖服務完畢事項處理流程圖14

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3)多隊列單服務臺系統(tǒng)建模(MQSS:multiplequeuesingleserve))多隊列單服務臺系統(tǒng)建模(:)仿真時鐘邁進實體i到達系統(tǒng)Y實體i的需求置否N全部實體需求為否？

服務臺需要實體i?

N

記錄實體i到達時間實體i排入隊列i

Y服務臺狀態(tài)置忙確定服務所需時間安排服務完成時刻等待

隊列i長度加1

MQSS顧客到達事項處理流程圖顧客到達事項處理流程圖

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仿真時鐘邁進到達服務完成時刻N

隊列1為空？Y實體1需求置真

N

隊列2為空？Y實體2需求置真

隊列n為空？Y實體n需求置真

N

按排隊規(guī)章選實體1進行等待時間統(tǒng)計隊列1中顧客到達時間更新隊列1長度減1

按排隊規(guī)章選實體2進行等待時間統(tǒng)計隊列2中顧客到達時間更新隊列2長度減1N服務狀態(tài)置閑等待...

按排隊規(guī)章選實體n進行等待時間統(tǒng)計隊列n中顧客到達時間更新隊列n長度減1

全部實體需求為否？Y確定服務所需時間安排服務完成時刻

MQSS服務完畢事項處理流程圖服務完畢事項處理流程圖

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4)多隊列多服務臺系統(tǒng)建模MQMS)多隊列多服務臺系統(tǒng)建模

仿真時鐘邁進實體i到達系統(tǒng)

Y按服務規(guī)章選擇實體i滿意需求的服務臺j服務臺j的實體i需求置否

服務臺需要實體i?

N

記錄實體i到達時間實體i排入隊列i

N服務臺j全部實體需求為否？

Y服務臺j狀態(tài)置忙確定服務所需時間安排服務臺j服務完成時刻

隊列i長度加1

等待MQMS顧客到達事項處理流程圖顧客到達事項處理流程圖17

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仿真時鐘邁進到達服務臺j的服務完成時刻

隊列1為空？Y

N

隊列2為空？Y

N

隊列n為空？Y

N

服務臺j實體1需求置真

服務臺j實體2需求置真

服務臺j實體n需求置真

按排隊規(guī)章選實體1進行等待時間統(tǒng)計隊列1中顧客到達時間更新隊列1長度減1

按排隊規(guī)章選實體2進行等待時間統(tǒng)計隊列2中顧客到達時間更新隊列2長度減1N服務狀態(tài)置閑等待...

按排隊規(guī)章選實體n進行等待時間統(tǒng)計隊列n中顧客到達時間更新隊列n長度減1

全部實體需求為否？Y確定服務所需時間安排服務臺j服務完成時刻

MQMS服務完畢事項處理流程圖服務完畢事項處理流程圖

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4.2.2庫存系統(tǒng)4.2.2.1庫存系統(tǒng)的基本知識需求：這是庫存系統(tǒng)的輸出，如原材料的“消耗”商品的“需求：這是庫存系統(tǒng)的輸出，如原材料的“消耗”、商品的“銷售”等會減削。需求量的改變有確定性和隨機性兩種。等會減削。需求量的改變有確定性

和隨機性兩種。訂貨：是庫存系統(tǒng)的輸入。庫存量得到補充。訂貨：是庫存系統(tǒng)的輸入。庫存量得到補充。庫存系統(tǒng)一般要討論的問題是在不同的需求狀況下的庫存策略。庫存系統(tǒng)一般要討論的問題是在不同的需求狀況下的庫存策略。包括：每隔多長時間需要一次訂貨，定貨量是多少？包括：每隔多長時間需要一次訂貨，定貨量是多少？

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第四章生產系統(tǒng)典型事項4.1生產運營系統(tǒng)

4.1.1傳統(tǒng)生產系統(tǒng)的含義生產系統(tǒng)是把生產過程各要素轉化為有用產品的系統(tǒng)。生產系統(tǒng)是把生產過程各要素轉化為有用產品的系統(tǒng)。這個系統(tǒng)表達為是把生產過程各要素轉化為有用產品的系統(tǒng)一個把投入變?yōu)楫a出的有序的過程。一個把投入變?yōu)楫a出的有序的過程。生產系統(tǒng)就是與實現規(guī)定的生產目標有關的生產單位的集合體。生產系統(tǒng)就是與實現規(guī)定的生產目標有關的生產單位的集合體。它是生產過程與管理有機結合的整體。產過程與管理有機結合的整體。生產過程提供將資源轉換成產品或服務的功能；管理過程那么提供為生產過程制定目標和計劃，并對計劃的實施進行組織管理過程那么提供為生產過程制定目標和計劃，和掌握，使之不斷適應動態(tài)改變的環(huán)境的功能。和掌握，使之不斷適應動態(tài)改變的環(huán)境的功能。

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★系統(tǒng)建模與仿真★管理1.目標目標2.計劃計劃3.標準標準環(huán)境1.機會機會2.約束約束3.威逼威逼資源1.物質要素物質要素2.人力資源人力資源3.能量能量4.信息信息(可變費用)可變費用)轉換過程1.機器設備的作用與價值的轉移機器設備的作用與價值的轉移2.技巧的應用技巧的應用3.信息的說明和處理信息的說明和處理(固定費用)固定費用)生產系統(tǒng)2

反饋

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4.需要需要

1.產品產品2.服務服務3.知識知識

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4.1.2現代生產系統(tǒng)現代生產系統(tǒng)——生產運營系統(tǒng)的概念生產運營系統(tǒng)的概念生產系統(tǒng)是生產產品的制造企業(yè)的一種組織體，它具有銷售、設計、生產系統(tǒng)是生產產品的制造企業(yè)的一種組織體，它具有銷售、設計、加是生產產品的制造企業(yè)的一種組織體工、交貨等綜合功能，并有對其提供服務的討論開發(fā)功能。交貨等綜合功能，并有對其提供服務的討論開發(fā)功能。投入：投入：材料、材料、資金設備、設備、勞動力信息、信息、能源轉換：轉換：制造作業(yè)服務作業(yè)產出：產出：最終段產品和服務

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4.1.3

生產運營系統(tǒng)的構成要素

生產運營系統(tǒng)有5P組成：人力()、工廠)、部件生產運營系統(tǒng)有組成：人力(people)、工廠(plants)、部件組成)、工廠()、)、工藝)、及(parts)、工藝(processes)、及計劃掌握系統(tǒng)(planningand)、工藝()、計劃掌握系統(tǒng)(controlsystem)。)。人力包括徑直和間接勞動力；工廠包括進行生產的工廠和服務分支部人力包括徑直和間接勞動力；門；部件指那

些整個系統(tǒng)的物料；工藝包括設備和產品完成的步驟；計劃部件指那些整個系統(tǒng)的物料；工藝包括設備和產品完成的步驟；與掌握是運行系統(tǒng)的過程掌握和信息管理。與掌握是運行系統(tǒng)的過程掌握和信息管理。

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4.2生產系統(tǒng)典型事項的分析4.2.1排隊系統(tǒng)

顧客達到顧客源排隊結構服務規(guī)章排隊規(guī)章

服務機構

離去

排隊系統(tǒng)的一般模型

IE技術,系統(tǒng)建模與仿真,物流系統(tǒng),witness

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4.2.1.1排隊系統(tǒng)基本知識要素：顧客與服務臺。要素：顧客與服務臺。顧客：顧客：人、機器、飛機、零件、信息等任何一個到達系統(tǒng)并需要機器、飛機、零件、服務的實體；服務的實體；服務臺：售貨員、出納柜臺、機器、生產線、防空系統(tǒng)和通訊設備服務臺：售貨員、出納柜臺、機器、生產線、等提供顧客所需服務的一切實體。等提供顧客所需服務的一切實體。

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影響排隊系統(tǒng)的主要因素：影響排隊系統(tǒng)的主要因素：1)達到模式)一般指接受服務的顧客達到系統(tǒng)的模式，一般指接受服務的顧客達到系統(tǒng)的模式，常用實體達到設計間隔的概率率分布表示。排隊系統(tǒng)中比較常用的是泊松到達模式。的概率率分布表示。排隊系統(tǒng)中比較常用的是泊松到達模式。假如排隊系統(tǒng)中某類實體的到達模式聽從泊松分布，假如排隊系統(tǒng)中某類實體的到達模