《現(xiàn)代制造系統(tǒng)》課件UNIT 3-manufacturing system design

1本課程主要內(nèi)容綱要產(chǎn)品制造系統(tǒng)的技術(shù)體系演變現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法——概念設(shè)計(jì)、并行設(shè)計(jì)、逆向設(shè)計(jì)、模塊化設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)理論基礎(chǔ)——規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)作及決策理論制造系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動(dòng)化制造裝備——工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)導(dǎo)引小車、自動(dòng)化立體倉庫自動(dòng)化生產(chǎn)線布局及設(shè)計(jì)精益制造系統(tǒng)設(shè)計(jì)柔性制造系統(tǒng)/計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)/智能制造物流系統(tǒng)設(shè)計(jì)——系統(tǒng)化布局方法、供應(yīng)鏈及物料搬運(yùn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)控制及調(diào)度方法——物料需求計(jì)劃、MRPⅡ、ERP、商務(wù)智能再制造與循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論2Unit3制造系統(tǒng)理論基礎(chǔ)A制造系統(tǒng)規(guī)劃理論B制造系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論C制造系統(tǒng)運(yùn)作控制D制造系統(tǒng)決策理論3何謂制造系統(tǒng)？WHAT制造系統(tǒng)是按照一定的制造模式將制造過程所涉及的人力資源、加工設(shè)備、物流設(shè)備、原材料、能源和其他輔助裝置，以及設(shè)計(jì)方法、加工工藝、管理規(guī)范和制造信息等要素整合而成的有機(jī)整體，它具有將制造資源轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏卯a(chǎn)品的特定功能。該概念蘊(yùn)含著制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和過程。信息處理過程材料轉(zhuǎn)變過程4制造模式的指導(dǎo)作用制造過程的信息流制造過程的物料流制造過程的能量流制造系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)化制造過程的決策制造系統(tǒng)的反饋特性整體性綜合性層次性結(jié)構(gòu)性功能性環(huán)境適應(yīng)性制造系統(tǒng)特征制造系統(tǒng)基本特征WHAT一般系統(tǒng)特征參見教材第一章第5-23頁制造系統(tǒng)特征、組成、類型、模型、結(jié)構(gòu)5錢學(xué)森——系統(tǒng)是由相互作用和相互依賴的若干組成部分結(jié)合的具有特定功能的有機(jī)整體。Systemisanorganicwholebythecombinationofseveralcomponentsthathavespecificfunctionsandareinteractiveandinterdependent.1SystemdefinitionsandelementsSystemdefinitions6Componentsaretheoperatingpartsofasystemconsistingofinput,process,andoutput.系統(tǒng)運(yùn)行的組成部分(諸部件）Attributesarethepropertiesordiscerniblemanifestationsofthecomponentsofasystem.系統(tǒng)諸部件的性能或可辨別的表現(xiàn)行為Relationshipsarethelinksbetweencomponentsandattributes.

諸部件與屬性之間的關(guān)聯(lián)性1SystemdefinitionsandelementsElementsofaSystem7S1

S2

S4

S3

系統(tǒng)輸入

系統(tǒng)輸出

S1，S2，S3，S4——系統(tǒng)部件

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)周界系統(tǒng)環(huán)境

1SystemdefinitionsandelementsElementsofaSystem集合表示法有向圖表示法矩陣表示法8

原材料生產(chǎn)車間辦公室成品庫商品銷售系統(tǒng)社會(huì)供應(yīng)系統(tǒng)

物質(zhì)流信息流指令流工廠生產(chǎn)系統(tǒng)

成品輸出原材料等輸入

外界社會(huì)系統(tǒng)環(huán)境

1SystemdefinitionsandelementsElementsofaSystem9按照系統(tǒng)在自然界存在的形態(tài)及性質(zhì)分類Naturalandhuman-madesystems.自然系統(tǒng)與人工系統(tǒng)Physicalandconceptualsystems實(shí)體系統(tǒng)與概念系統(tǒng)Staticanddynamicsystems靜態(tài)系統(tǒng)與動(dòng)態(tài)系統(tǒng)Closedandopensystems孤立系統(tǒng)、封閉系統(tǒng)與開放系統(tǒng)1SystemdefinitionsandelementsClassificationofSystems10自然系統(tǒng)是由自然發(fā)生而產(chǎn)生與形成的系統(tǒng)，這類系統(tǒng)的組成部分是自然物（山、海、河流、礦物、植物及動(dòng)物等）所自然形成的系統(tǒng)。像海洋系統(tǒng)、礦藏系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)、太陽系、宇宙等，都屬于自然系統(tǒng)。

人工系統(tǒng)是人們將有關(guān)元素，按其屬性和相互關(guān)系組合而成的系統(tǒng)，亦即用人工方法建立起來的系統(tǒng)。例如，用人工方法制造出來的工具和機(jī)械裝置等構(gòu)成的各種工程系統(tǒng)；人類通過人為地規(guī)定的組織、制度、步驟、手續(xù)等建立起來的各種管理系統(tǒng)和社會(huì)系統(tǒng)；人類通過對(duì)自然現(xiàn)象和社會(huì)現(xiàn)象的科學(xué)認(rèn)識(shí)，用人工方法研究出來的科學(xué)體系和技術(shù)體系。1SystemdefinitionsandelementsClassificationofSystems11實(shí)體系統(tǒng)是指以物理狀態(tài)的存在物作為組成要素的系統(tǒng)，這些實(shí)體占有一定空間，如自然界的礦物、生物，生產(chǎn)部門的機(jī)械設(shè)備、原始材料等。由于自然物都為實(shí)實(shí)在在的存在物，因此，實(shí)體系統(tǒng)亦稱為硬件系統(tǒng)。概念系統(tǒng)是與實(shí)體系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)的，它是由概念、原理、假說、方法、計(jì)劃、制度、程序等非物質(zhì)實(shí)體構(gòu)成的系統(tǒng)，如管理系統(tǒng)、科學(xué)技術(shù)體系、教育系統(tǒng)、文化系統(tǒng)等。由于概念系統(tǒng)，對(duì)應(yīng)著的多是人們對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)和假設(shè)，因此，概念系統(tǒng)亦稱為軟件系統(tǒng)。1SystemdefinitionsandelementsClassificationofSystems12動(dòng)態(tài)系統(tǒng)就是系統(tǒng)的狀態(tài)變量是隨時(shí)間不斷變化的，即系統(tǒng)的狀態(tài)變量是時(shí)間的函數(shù)。例如，學(xué)校就是一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，它不僅有建筑物，還有教師和學(xué)生。企業(yè)也是動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的一個(gè)典型例子靜態(tài)系統(tǒng)則是表征系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)律的數(shù)學(xué)模型中不含有時(shí)間因素，即模型中的變量不隨時(shí)間而變化，它是動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的一種極限狀態(tài)，即處于穩(wěn)定的系統(tǒng)。例如大橋、公路、房屋等。1SystemdefinitionsandelementsClassificationofSystems13孤立系統(tǒng)指的是系統(tǒng)與外界環(huán)境既不可能進(jìn)行物質(zhì)交換，也不可能進(jìn)行信息、能量交換。換句話說，系統(tǒng)內(nèi)部的物質(zhì)和信息能量不能傳至外部，外界環(huán)境的物質(zhì)和信息能量也不能傳至系統(tǒng)內(nèi)部。封閉系統(tǒng)是指系統(tǒng)與外界環(huán)境之間可以進(jìn)行信息、能量交換，但不能進(jìn)行物質(zhì)交換。開放系統(tǒng)是指系統(tǒng)與外界環(huán)境有信息、物質(zhì)和能量交互作用的系統(tǒng)。1SystemdefinitionsandelementsClassificationofSystems

S

S

S信息物質(zhì)14從系統(tǒng)的規(guī)模進(jìn)行分類，系統(tǒng)有大小之分，可分為普通系統(tǒng)、大系統(tǒng)及巨系統(tǒng)；從系統(tǒng)的復(fù)雜程度來分，系統(tǒng)又可分為簡單系統(tǒng)與復(fù)雜系統(tǒng)。面向?qū)ο髤^(qū)分的系統(tǒng)形態(tài)：物質(zhì)系統(tǒng)、人類系統(tǒng)及方法步驟系統(tǒng);作業(yè)系統(tǒng)和管理系統(tǒng)；社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)；經(jīng)營系統(tǒng)。根據(jù)具體對(duì)象劃分的各種系統(tǒng):工業(yè)系統(tǒng)、運(yùn)輸系統(tǒng)、交通系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、物資流通系統(tǒng)、金融系統(tǒng)、能源系統(tǒng)等以產(chǎn)業(yè)區(qū)分系統(tǒng)的形態(tài)，或按消費(fèi)生活系統(tǒng)、醫(yī)療系統(tǒng)、軍事系統(tǒng)和教育系統(tǒng)等區(qū)分的系統(tǒng)形態(tài)。1SystemdefinitionsandelementsClassificationofSystems設(shè)計(jì).制造.管理Design/Manufacture/ManagementSchoolofMechantronicalEngineeringLanzhouJiaotongUniversity16S1

S2

S4

S3

系統(tǒng)輸入

系統(tǒng)輸出

S1，S2，S3，S4——系統(tǒng)部件

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)周界系統(tǒng)環(huán)境

1SystemdefinitionsandelementsElementsofaSystem集合表示法有向圖表示法矩陣表示法系統(tǒng)是由相互作用和相互依賴的若干組成部分結(jié)合的具有特定功能的有機(jī)整體。投入產(chǎn)出模型排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)模型活動(dòng)循環(huán)圖模型Petri網(wǎng)模型要點(diǎn)回顧制造系統(tǒng)基本模型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型17控制論信息論系統(tǒng)論耗散結(jié)構(gòu)理論協(xié)同學(xué)突變論……理論的創(chuàng)始者基本的概念基本觀點(diǎn)形成的條件學(xué)科發(fā)展的意義相互之間的聯(lián)系及差異2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering制造系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)行控制、決策182TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)一般系統(tǒng)論generalsystemtheory一般系統(tǒng)論的產(chǎn)生與發(fā)展——自然科學(xué)初期(實(shí)驗(yàn)科學(xué)時(shí)代)，科學(xué)的主要趨勢是分化研究對(duì)象層層分解，直到基本單元，研究其基本單元因素，弄清研究對(duì)象。如力學(xué)的分解隔離法研究、化學(xué)元素周期律、原子結(jié)構(gòu)研究等。制造系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)：單元級(jí)、車間級(jí)、企業(yè)級(jí)、企業(yè)聯(lián)盟這種方法沒有領(lǐng)略到整體大于部分之和的系統(tǒng)思想。ManufacturingSystemEngineering19一般系統(tǒng)論的產(chǎn)生與發(fā)展——機(jī)械論與活力論之爭：機(jī)械論把生物進(jìn)行分解(生物→系統(tǒng)→器官→組織→細(xì)胞)研究，最終導(dǎo)致分子生物學(xué)產(chǎn)生，破譯了遺傳密碼，取得了顯赫的成就。但對(duì)更高層次的問題如生命現(xiàn)象、生命組織知之甚少。這種方法在處理各部分間有緊密聯(lián)系的系統(tǒng)及非線性系統(tǒng)問題上有局限性。活力論認(rèn)為生物體中存在超物質(zhì)的“活力”，斷言有機(jī)界與無機(jī)界之間是不可逾越?；盍φ摰纳^指出了生命現(xiàn)象不能歸結(jié)為機(jī)械、物理、化學(xué)的過程，但在解釋生命現(xiàn)象的復(fù)雜性時(shí)，仍無建樹。2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering20一般系統(tǒng)論的產(chǎn)生與發(fā)展——20世紀(jì)20年代，美籍奧地利生物學(xué)家馮·貝塔朗菲在對(duì)生物學(xué)的研究中發(fā)現(xiàn)，把生物分解的越多，反而會(huì)失去全貌，對(duì)生命的理解和認(rèn)識(shí)反而越來越少。因此開始了理論生物學(xué)研究，創(chuàng)立了一般系統(tǒng)論。1945年《關(guān)于一般系統(tǒng)論》的發(fā)表，成為系統(tǒng)論形成的標(biāo)志。2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering21一般系統(tǒng)論的基本觀點(diǎn)——系統(tǒng)的整體性：貝塔朗菲指出“一般系統(tǒng)論是對(duì)整體和完整性的科學(xué)探索”。系統(tǒng)整體性原理的基本內(nèi)容：①要素和系統(tǒng)不可分割；②系統(tǒng)整體的功能不等于各組成部分的功能之和，存在系統(tǒng)整體功能放大效應(yīng)與縮小效應(yīng)；③系統(tǒng)整體具有不同于各組成部分的新功能。2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering22一般系統(tǒng)論的基本觀點(diǎn)——系統(tǒng)的開放性：貝塔朗菲認(rèn)為，一切有機(jī)體之所以有組織地處于活動(dòng)狀態(tài)并保持其活的生命運(yùn)動(dòng)，是由于系統(tǒng)與環(huán)境處于相互作用之中，系統(tǒng)與環(huán)境不斷進(jìn)行物質(zhì)、能量和信息的交換，這就是所謂的開放系統(tǒng)。（孤立、封閉、開放系統(tǒng)）系統(tǒng)的開放性、有序性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和目的性聯(lián)系起來，正是貝塔朗菲一般系統(tǒng)論的核心和重要成果。2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering23一般系統(tǒng)論的基本觀點(diǎn)——系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)相關(guān)性：任何系統(tǒng)都處在不斷發(fā)展變化之中，系統(tǒng)狀態(tài)是時(shí)間的函數(shù)，這就是系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性。系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性，取決于系統(tǒng)的相關(guān)性。系統(tǒng)的相關(guān)性是指系統(tǒng)的要素之間、要素與系統(tǒng)整體之間、系統(tǒng)與環(huán)境之間的有機(jī)關(guān)聯(lián)性。它們之間相互制約、相互影響、相互作用，存在著不可分割的有機(jī)聯(lián)系。動(dòng)態(tài)相關(guān)性的實(shí)質(zhì)是揭示要素、系統(tǒng)和環(huán)境三者之間的關(guān)系及其對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)的影響。2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering24一般系統(tǒng)論的基本觀點(diǎn)——系統(tǒng)的層次等級(jí)性：系統(tǒng)是有結(jié)構(gòu)的，而結(jié)構(gòu)是有層次、等級(jí)之分的。系統(tǒng)由子系統(tǒng)構(gòu)成，低一級(jí)層次是高一級(jí)層次的基礎(chǔ)，層次越高越復(fù)雜，組織越有序，并且系統(tǒng)本身也是另一系統(tǒng)的一個(gè)組成要素。系統(tǒng)中的不同層次及不同層次等級(jí)的系統(tǒng)之間是相互制約、相互關(guān)聯(lián)的。自然系統(tǒng)、社會(huì)系統(tǒng)都有層次結(jié)構(gòu)。等級(jí)層次結(jié)構(gòu)存在于一切物質(zhì)系統(tǒng)，因而人們對(duì)事物的認(rèn)識(shí)也只是對(duì)其某一層面的認(rèn)識(shí)。2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering25一般系統(tǒng)論的基本觀點(diǎn)——系統(tǒng)的有序性：系統(tǒng)的有序性可從兩方面來理解。其一，是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的有序性。若結(jié)構(gòu)合理，則系統(tǒng)的有序程度高，有利于系統(tǒng)整體功效的發(fā)揮。其二，是系統(tǒng)發(fā)展的有序性。系統(tǒng)在變化發(fā)展中從低級(jí)結(jié)構(gòu)向高級(jí)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，正體現(xiàn)了系統(tǒng)發(fā)展的有序性，這是系統(tǒng)不斷改造自身、適應(yīng)環(huán)境的結(jié)果。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的有序性體現(xiàn)的是系統(tǒng)的空間有序性，系統(tǒng)發(fā)展的有序性體現(xiàn)的是系統(tǒng)的時(shí)間有序性，兩者共同決定了系統(tǒng)的時(shí)空有序性。

2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering26一般系統(tǒng)論方法的啟示——以系統(tǒng)的觀點(diǎn)去看整個(gè)世界，不能片面、孤立地看問題。以思辨原則代替實(shí)驗(yàn)原則，不能機(jī)械地看問題。以整體論代替還原論。對(duì)事物的層層剖析，弱化事物各部分間的聯(lián)系，認(rèn)為整體是部分的簡單加和，這種思想不利于從總體把握事物，對(duì)事物的整體功效認(rèn)識(shí)不清。以目的論代替因果論。異因可以同果，為達(dá)到一定目的，可采取不同方式。2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering27信息論informationtheory信息論的產(chǎn)生與發(fā)展——信息論產(chǎn)生于20世紀(jì)40年代末，創(chuàng)立者是美國的數(shù)學(xué)家香農(nóng)(C.E.Shannon)和維納。起初信息論僅局限于通信領(lǐng)域，它的基本內(nèi)容是研究信源、信宿、信道及編碼問題。2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering28信息論的產(chǎn)生與發(fā)展——20世紀(jì)70年代以后，信息概念和方法廣泛滲透到各門科學(xué)領(lǐng)域，一方面，信息論在解決信息的傳輸方面取得了新的進(jìn)展。另一方面，對(duì)信息概念的擴(kuò)展也取得了很大的成就。以信息為主要研究對(duì)象，以信息的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和應(yīng)用方法為主要研究內(nèi)容，以計(jì)算機(jī)、光導(dǎo)纖維為主要研究工具，以擴(kuò)展人類的信息功能為主要研究目標(biāo)，形成了信息科學(xué)。

2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering29信息論的研究領(lǐng)域——根據(jù)不同的研究內(nèi)容，把信息論分成三種不同的類型。狹義信息論:即香農(nóng)信息論，主要研究消息的信息量、信道(傳輸消息的通道)容量以及消息的編碼問題；一般信息論主要研究通信問題，但還包括噪聲理論、信號(hào)濾波與預(yù)測、調(diào)制、信息處理等問題。廣義信息論不僅包括前兩項(xiàng)的研究內(nèi)容，而且包括所有與信息有關(guān)的領(lǐng)域。2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering30控制論Cybernetics控制論定義——維納于1948年出版了《控制論》一書，他對(duì)控制論的定義是：“關(guān)于動(dòng)物和機(jī)器中控制和通信的科學(xué)”。維納的控制論定義闡述了兩個(gè)根本觀念：①一切有生命、無生命系統(tǒng)都是信息系統(tǒng)；②一切有生命、無生命系統(tǒng)都是控制系統(tǒng)。人們根據(jù)維納的定義形成的比較公認(rèn)的看法是：“控制論是以研究各種系統(tǒng)共同存在的控制規(guī)律為對(duì)象的一門科學(xué)”。2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering31控制論的基本概念——控制系統(tǒng)：通常把施控器、受控器和控制作用的傳遞者三個(gè)部分所組成的、相對(duì)于某種環(huán)境而具有控制功能與行為的系統(tǒng)，稱為控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)按照有無反饋回路而分為閉環(huán)控制系統(tǒng)和開環(huán)控制系統(tǒng)兩大類。控制論研究的重點(diǎn)：帶有反饋回路的閉環(huán)控制系統(tǒng)，其首要的觀點(diǎn)是反饋，另一個(gè)重要觀點(diǎn)是信息。控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性：穩(wěn)定性分為第一類穩(wěn)定性和第二類穩(wěn)定性。當(dāng)外界的變化不致使系統(tǒng)發(fā)生顯著變化時(shí)，稱為第一類穩(wěn)定性；當(dāng)系統(tǒng)所受到的干擾偏離正常的狀態(tài)，且在干擾消失后系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)其正常狀態(tài)，稱為第二類穩(wěn)定性。系統(tǒng)穩(wěn)定的基本機(jī)制是負(fù)反饋。

2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering322TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering制造系統(tǒng)的反饋控制機(jī)制33控制論大致經(jīng)歷的三個(gè)時(shí)期——經(jīng)典控制論時(shí)期：單變量自動(dòng)控制，只解決單輸入與單輸出系統(tǒng)的控制問題現(xiàn)代控制論時(shí)期：多輸入、多輸出、高精度和參數(shù)時(shí)變系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)問題，控制論從“經(jīng)典控制論”推向“現(xiàn)代控制理論”，從單變量的自動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)展到多變量的最優(yōu)控制。大系統(tǒng)控制論時(shí)期：重點(diǎn)是大系統(tǒng)多級(jí)遞階控制，研究大系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案、穩(wěn)定性、最優(yōu)化、建立模型的模型簡化等問題成為大系統(tǒng)理論的基本問題。分解與協(xié)調(diào)的方法是大系統(tǒng)優(yōu)化的基本方法。2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering最優(yōu)控制協(xié)調(diào)控制34控制論對(duì)系統(tǒng)工程方法論的啟示——黑箱一灰箱一白箱法黑箱是指人們一時(shí)無需或無法直接觀測其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，只能從外部的輸入和輸出去認(rèn)識(shí)的現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。比如中醫(yī)看病，通過“望、聞、問、切”等外部觀測作出診斷，開出處方。白箱則指系統(tǒng)內(nèi)部的構(gòu)成都是十分清楚的系統(tǒng)，介于兩者之間的系統(tǒng)稱為灰箱。按照對(duì)系統(tǒng)的輸入、輸出及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，可以采用黑箱、灰箱、白箱方法來研究、分析系統(tǒng)。2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering35無尺度網(wǎng)絡(luò)分析無尺度網(wǎng)絡(luò)概念——網(wǎng)絡(luò)的研究經(jīng)歷了三個(gè)主要階段：規(guī)則網(wǎng)絡(luò)、隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)和復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)（小世界網(wǎng)絡(luò)和無尺度網(wǎng)絡(luò)）。20世紀(jì)末，Albea，Jenong和Barabasi在研究萬維網(wǎng)的規(guī)律時(shí)提出了無尺度網(wǎng)絡(luò)的概念。無尺度網(wǎng)絡(luò)（或稱無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)）是帶有一類特性的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，其典型特征是網(wǎng)絡(luò)中的大部分節(jié)點(diǎn)只和很少的節(jié)點(diǎn)連接即節(jié)點(diǎn)的度很小，而有極少的節(jié)點(diǎn)與非常多的節(jié)點(diǎn)連接，即節(jié)點(diǎn)的度很大。2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering36無尺度網(wǎng)絡(luò)分析無尺度網(wǎng)絡(luò)特征——無尺度網(wǎng)絡(luò)存在集散節(jié)點(diǎn)。無尺度網(wǎng)絡(luò)主要由這些少數(shù)的集散節(jié)點(diǎn)所支配。無尺度網(wǎng)絡(luò)的成長性。無尺度網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)先連接性。無尺度網(wǎng)絡(luò)的魯棒性與脆弱性。2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering阿喀琉斯之踵37無尺度網(wǎng)絡(luò)分析無尺度網(wǎng)絡(luò)分析方法——BA模型BA模型是分析無尺度網(wǎng)絡(luò)最常用的一種動(dòng)力學(xué)模型，BA模型有兩個(gè)最重要的假設(shè)：成長和優(yōu)先連接。成長。假設(shè)網(wǎng)絡(luò)開始時(shí)刻有m0個(gè)節(jié)點(diǎn)，每隔一個(gè)時(shí)間步長增加一個(gè)新節(jié)點(diǎn)，新節(jié)點(diǎn)與原系統(tǒng)中已存在的m（≤m0）個(gè)節(jié)點(diǎn)相連。優(yōu)先連接。新節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)i連接的概率pi與節(jié)點(diǎn)i的度ki相關(guān)

2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering38無尺度網(wǎng)絡(luò)分析無尺度網(wǎng)絡(luò)分析方法——BA模型2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering假設(shè)ki是一個(gè)連續(xù)隨機(jī)變量,ki變化的速率與Π(ki)成正比,因而ki滿足動(dòng)力學(xué)方程:方程解為：39無尺度網(wǎng)絡(luò)分析無尺度網(wǎng)絡(luò)分析方法——BA模型BA無標(biāo)度模型的優(yōu)勢之處在于它把實(shí)際復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的無標(biāo)度特性歸結(jié)為增長和優(yōu)先連接這兩個(gè)非常簡單的機(jī)制,這很好地體現(xiàn)了科學(xué)研究中的從復(fù)雜現(xiàn)象提取簡單本質(zhì)的特點(diǎn)。BA無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)模型和真實(shí)網(wǎng)絡(luò)相比存在一些明顯的限制。比如,一些實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的局域特性對(duì)網(wǎng)絡(luò)演化結(jié)果的影響,外界對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)及其連接邊刪除的影響等等。2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering40無尺度網(wǎng)絡(luò)分析無尺度網(wǎng)絡(luò)分析方法——BA模型的修正及變體局域世界演化網(wǎng)絡(luò)模型在世界貿(mào)易網(wǎng)中,每個(gè)節(jié)點(diǎn)代表一個(gè)國家,如果兩個(gè)國家之間有貿(mào)易關(guān)系,則相應(yīng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間存在連接邊

。研究表明,許多國家都致力于加強(qiáng)與各自區(qū)域組織內(nèi)部的國家之間的經(jīng)濟(jì)合作和貿(mào)易關(guān)系,在世界貿(mào)易網(wǎng)中,優(yōu)先連接機(jī)制是存在于某些區(qū)域經(jīng)濟(jì)體中的。2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering41無尺度網(wǎng)絡(luò)分析方法——BA模型的修正及變體分層網(wǎng)絡(luò)模型2001年，Barabási提出了第一個(gè)確定性的分層網(wǎng)絡(luò)模型。這個(gè)模型是為了解釋生物學(xué)中的代謝網(wǎng)絡(luò)。分層模型的想法是從模體出發(fā)，通過自相似的層次疊加而得到復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。這種思想類似于分?jǐn)?shù)維圖形。2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering42模式識(shí)別模式識(shí)別（PatternRecognition）是指對(duì)表征事物或現(xiàn)象的各種形式的（數(shù)值的、文字的和邏輯關(guān)系的）信息進(jìn)行處理和分析，以對(duì)事物或現(xiàn)象進(jìn)行描述、辨認(rèn)、分類和解釋的過程，是信息科學(xué)和人工智能的重要組成部分。模式識(shí)別又稱模式分類，分為有監(jiān)督的分類（SupervisedClassification）和無監(jiān)督的分類（UnsupervisedClassification）。二者的主要差別在于，各實(shí)驗(yàn)樣本所屬的類別是否預(yù)先已知。2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering43模式識(shí)別2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering44相似理論相似性原理——相似第一定理：兩個(gè)彼此相似的系統(tǒng)，單值條件相同，其相似判據(jù)的數(shù)值也相同。相似第二定理：如果一個(gè)現(xiàn)象由n個(gè)物理量的函數(shù)關(guān)系來表示，且這些物理量中含有m種基本量綱時(shí)，則能得到（n-m）個(gè)相似判據(jù)。相似第三定理：對(duì)于具有同一特性的現(xiàn)象，當(dāng)單值條件（如系統(tǒng)的幾何性質(zhì)、介質(zhì)的物理性質(zhì)、起始條件和邊界條件等）彼此相似，且由單值條件的物理量所組成的相似判據(jù)在數(shù)值上相等時(shí)，則這些現(xiàn)象必定相似。2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering45相似理論成組技術(shù)與制造單元——成組技術(shù)（GroupTchnology，GT）是通過識(shí)別產(chǎn)品零件結(jié)構(gòu)特征、材料特征和工藝特征的相似性，進(jìn)行產(chǎn)品零件族（組）分類，以提高生產(chǎn)效率；進(jìn)行機(jī)器單元或制造單元分類，以擴(kuò)大批量、減少品種、加快工件流動(dòng)速度。前者稱之為一次相似性，后者稱之為二次相似性或派生相似性。

2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering46相似理論單元制造系統(tǒng)——單元制造系統(tǒng)（CellularManufacturingSystem，CMS）的核心問題是如何構(gòu)建高效的制造單元（機(jī)器單元）加工不同的零件族，其運(yùn)用的主要方法有可視化編碼技術(shù)、圖論方法、統(tǒng)計(jì)聚類分析、模糊聚類法、模式識(shí)別、數(shù)學(xué)規(guī)劃方法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法、進(jìn)化算法、模擬退火算法等。制造單元設(shè)計(jì)主要研究單元空間位置關(guān)系問題，即單元內(nèi)設(shè)備布置和單元布置問題。另一個(gè)具體問題是成組排序。2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering47分形理論分形理論的產(chǎn)生——分形理論是由美籍法國數(shù)學(xué)家Mandelbrot創(chuàng)建的。1967年Mandelbrot在美國《科學(xué)》雜志上的論文《英國的海岸線有多長》中，首次闡明了他的分形思想。1973年Mandelbrot在法蘭西學(xué)院講學(xué)時(shí)，正式提出了分形幾何的概念。1975年他的法文專著《分形：形狀、機(jī)遇和維數(shù)》的出版，標(biāo)志著分形學(xué)理論的誕生。1982年出版的《自然界的分形幾何》（TheFractalGeometryofNature）等著作，給分形這一學(xué)科的發(fā)展以持續(xù)的推動(dòng)力。2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering科赫雪花48分形理論分形理論的運(yùn)用——分形理論在自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)、思維科學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，使得以幾何形態(tài)自相似為研究對(duì)象的狹義分形，擴(kuò)展到了在結(jié)構(gòu)、功能、信息、時(shí)間上等具有自相似性質(zhì)的廣義分形，諸如分形物理學(xué)、分形生物學(xué)、分形結(jié)構(gòu)地質(zhì)學(xué)、分形地震學(xué)、分形經(jīng)濟(jì)學(xué)、分形人口學(xué)等。2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering49分形理論分形理論的運(yùn)用——分形理論在制造系統(tǒng)中的應(yīng)用主要包括分形理論在企業(yè)供應(yīng)鏈、復(fù)雜系統(tǒng)建模、企業(yè)網(wǎng)絡(luò)，制造決策映射建模，復(fù)雜產(chǎn)品的分形設(shè)計(jì)等方面。隨著以人為中心的現(xiàn)代制造系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展，學(xué)術(shù)界與業(yè)界的許多學(xué)者從企業(yè)信息集成模型的企業(yè)協(xié)同層、企業(yè)層和車間層出發(fā)，運(yùn)用分形理論構(gòu)造了更為實(shí)用的分形模型、分形元和分形制造系統(tǒng)（FractalManufacturingsystem）。2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering設(shè)計(jì).制造.管理Design/Manufacture/ManagementSchoolofMechantronicalEngineeringLanzhouJiaotongUniversity51控制論信息論系統(tǒng)論耗散結(jié)構(gòu)理論協(xié)同學(xué)突變論……理論的創(chuàng)始者基本的概念基本觀點(diǎn)形成的條件學(xué)科發(fā)展的意義相互之間的聯(lián)系及差異2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering制造系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)行控制、決策要點(diǎn)回顧分形理論模式識(shí)別無尺度網(wǎng)絡(luò)分析相似理論52協(xié)同學(xué)collaborativetheory協(xié)同學(xué)的產(chǎn)生——20世紀(jì)70年代后期，原西德理論物理學(xué)家哈肯創(chuàng)立了協(xié)同學(xué)。哈肯早在60年代初激光問世時(shí)就積極從事激光理論研究，他發(fā)現(xiàn)激光呈現(xiàn)出豐富的合作現(xiàn)象，從而得出了協(xié)同作用的重要概念。但協(xié)同學(xué)正式形成框架是在1977年。

2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering53協(xié)同學(xué)的定義——協(xié)同學(xué)是一種研究各種不同系統(tǒng)在一定外部條件下，系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)之間通過非線性相互作用產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，使系統(tǒng)從混沌無序向有序，從低級(jí)有序向高級(jí)有序，以及從有序狀態(tài)向混沌狀態(tài)轉(zhuǎn)化的機(jī)理和共同規(guī)律的理論。協(xié)同學(xué)以信息論、控制論、耗散結(jié)構(gòu)理論、突變論等現(xiàn)代科學(xué)理論的新成果為基礎(chǔ)，采用統(tǒng)計(jì)學(xué)與動(dòng)力學(xué)考查相結(jié)合的方法，通過類比，對(duì)各學(xué)科中的從無序到有序的現(xiàn)象建立了一整套數(shù)學(xué)模型和處理方案，從而可把在一門學(xué)科中所取得的成果很快推廣到其他學(xué)科類似現(xiàn)象上去。

2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering54協(xié)同學(xué)的基本觀點(diǎn)——系統(tǒng)由無序到有序的關(guān)鍵不在平衡、非平衡或離平衡態(tài)有多遠(yuǎn)，關(guān)鍵在于組成系統(tǒng)的各子系統(tǒng)在一定條件下，它們之間的非線性作用、相互協(xié)同和合作，自發(fā)產(chǎn)生有序結(jié)構(gòu)，因此強(qiáng)調(diào)了協(xié)同現(xiàn)象的普遍性和重要性。協(xié)同學(xué)著重研究系統(tǒng)中各元素間的合作，它不僅研究開放系統(tǒng)從無序到有序的演化規(guī)律，而且也研究其從有序到無序的演化規(guī)律，真正統(tǒng)一了有序與無序。因而協(xié)同學(xué)較耗散結(jié)構(gòu)理論來說有更廣的適用領(lǐng)域，它把研究從遠(yuǎn)離平衡態(tài)的開放系統(tǒng)擴(kuò)展到近平衡態(tài)和平衡態(tài)系統(tǒng)。協(xié)同學(xué)的出現(xiàn)把非平衡系統(tǒng)的自組織理論推向了一個(gè)新的發(fā)展階段。2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering55協(xié)同學(xué)的基本原理——①協(xié)同效用原理即“協(xié)同導(dǎo)致有序”。系統(tǒng)的有序性是由系統(tǒng)要素的協(xié)同作用形成的，協(xié)同作用是任何復(fù)雜系統(tǒng)本身所固有的自組織能力，是形成系統(tǒng)有序結(jié)構(gòu)的內(nèi)部作用力。②支配原理。在復(fù)雜系統(tǒng)中有兩類變量，即快變量與慢變量

，它們的地位不同，復(fù)雜系統(tǒng)在由不穩(wěn)定點(diǎn)向新有序時(shí)空結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變時(shí)，起支配控制作用的變量是慢變量。快變量在系統(tǒng)受到干擾而偏離穩(wěn)態(tài)時(shí)，總是傾向于使系統(tǒng)重新回到原來的穩(wěn)態(tài)，這種變量起到類似阻尼的作用，并衰減得很快。慢變量在系統(tǒng)因漲落而偏離穩(wěn)態(tài)時(shí)，總是傾向于使系統(tǒng)更加偏離原來的穩(wěn)態(tài)而走向非穩(wěn)態(tài)，這種變量在系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)與非穩(wěn)態(tài)的臨界區(qū)時(shí)，呈現(xiàn)出一種無阻尼特征，并且衰減得很慢。2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering56協(xié)同學(xué)的基本原理——③自組織原理。系統(tǒng)在沒有外部指令的條件下，其內(nèi)部子系統(tǒng)之間能夠按照某種規(guī)則自動(dòng)形成一定的結(jié)構(gòu)或功能，它具有內(nèi)在性和自生性。在外部能量和物質(zhì)輸入的情況下，系統(tǒng)會(huì)通過大量子系統(tǒng)間的協(xié)同作用，在自身漲落力的推動(dòng)下，形成新的時(shí)空結(jié)構(gòu)。2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering57協(xié)同學(xué)的意義——協(xié)同學(xué)是一門橫斷科學(xué)和邊緣科學(xué)。由于它研究和揭示了在一定條件下，不同系統(tǒng)通過子系統(tǒng)間的協(xié)同作用與自組織，從無序向有序轉(zhuǎn)變的共同規(guī)律和特征，因而在自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering58突變論catastrophetheory突變論的產(chǎn)生及其特點(diǎn)——法國數(shù)學(xué)家托姆于1972年創(chuàng)立突變論。突變論是一個(gè)新的數(shù)學(xué)分支，也是系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展中的一個(gè)重要分支。以往的數(shù)學(xué)只能解決連續(xù)變化(離散連續(xù))問題，對(duì)那些突然出現(xiàn)的非連續(xù)性變化顯得無能為力。突變論從量的角度研究各種事物的不連續(xù)變化問題，進(jìn)行從量變到質(zhì)變的研究。它用形象而精確的數(shù)學(xué)模型來模擬突變過程，其要點(diǎn)在于考察這一過程從一種穩(wěn)態(tài)到另一種穩(wěn)態(tài)的躍遷。運(yùn)用的數(shù)學(xué)工具主要為拓?fù)鋵W(xué)、奇點(diǎn)理論和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性理論。2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering59突變論的產(chǎn)生及其特點(diǎn)——突變論以穩(wěn)定性理論為基礎(chǔ)，通過對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的研究，闡明了穩(wěn)定態(tài)與非穩(wěn)定態(tài)、漸變與突變的特征及其相互關(guān)系，揭示了突變現(xiàn)象的規(guī)律和特點(diǎn)。突變論中以控制變量來表示那些作為突變?cè)虻倪B續(xù)變化因素，以狀態(tài)變量來表示可能出現(xiàn)突變的量。突變論運(yùn)用數(shù)學(xué)工具描述系統(tǒng)處于穩(wěn)定態(tài)、不穩(wěn)定態(tài)的參數(shù)區(qū)域以及系統(tǒng)突變時(shí)的參數(shù)特定位置，從而建立起突變過程的數(shù)學(xué)模型。2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering60突變論的基本觀點(diǎn)——穩(wěn)定機(jī)制是事物的普遍特性之一，是突變論闡述的主要內(nèi)容，事物的變化發(fā)展是其穩(wěn)定態(tài)與非穩(wěn)定態(tài)交互運(yùn)行的過程。質(zhì)變可以通過漸變和突變兩種途徑來實(shí)現(xiàn)，質(zhì)變到底是以哪種方式來進(jìn)行的，關(guān)鍵是要看質(zhì)變經(jīng)歷的中間過渡態(tài)是不是穩(wěn)定的。如果是穩(wěn)定的，那么就是通過漸變方式達(dá)到質(zhì)變的；如果不穩(wěn)定，就是通過質(zhì)變方式達(dá)到的。在一種穩(wěn)定態(tài)中的變化屬于量變，在兩種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定態(tài)中的變化或在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定態(tài)與不穩(wěn)定態(tài)之間的變化則是質(zhì)變。量變必然體現(xiàn)為漸變，突變必然導(dǎo)致質(zhì)變，而質(zhì)變則可以通過突變和漸變兩種方式來實(shí)現(xiàn)。2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering61運(yùn)籌學(xué)方法運(yùn)籌學(xué)是將系統(tǒng)思想定量化所形成的數(shù)學(xué)理論和算法，通常運(yùn)用模型化的方法，將一個(gè)已確定研究范圍的現(xiàn)實(shí)問題，按預(yù)期目標(biāo)，將主要因素及各種約束條件之間的因果關(guān)系、邏輯關(guān)系建立數(shù)學(xué)模型，通過模型求解來尋求最優(yōu)方案。運(yùn)籌學(xué)研究的8類問題：分配問題、庫存問題、排隊(duì)問題、順序問題、更新問題、路線問題、對(duì)抗問題和搜索問題。運(yùn)籌學(xué)研究的數(shù)學(xué)分支主要有：線性規(guī)劃、非線性規(guī)劃、動(dòng)態(tài)規(guī)劃、排隊(duì)論、決策論、博弈論、搜索論等。2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering62誤差流理論產(chǎn)品零部件的誤差源——產(chǎn)品零部件在制造系統(tǒng)中受各種誤差源（設(shè)計(jì)、制造、儲(chǔ)運(yùn)等方面的誤差因素）的影響，尺寸誤差不斷地產(chǎn)生、累積和傳遞，最終形成產(chǎn)品的實(shí)際尺寸相對(duì)于設(shè)計(jì)尺寸的偏離差值。2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering63誤差流理論誤差流控制方法——提高設(shè)計(jì)階段“首次正確率”以控制誤差流。其目的就是盡量減少在制造階段對(duì)產(chǎn)品和工藝進(jìn)行修改。通過誤差源的診斷控制誤差流，不僅需要在設(shè)計(jì)階段提高“首次正確率”，而且需要在制造階段快速有效地診斷和排除系統(tǒng)誤差源。充分利用多工序間復(fù)雜的相關(guān)性控制誤差流。揭示流程關(guān)鍵特征之間相互影響的邏輯關(guān)系，建立產(chǎn)品誤差與各種誤差之間定量關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，通過對(duì)誤差傳遞的過程進(jìn)行機(jī)理性的描述。2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering64誤差流理論誤差流理論的應(yīng)用

——誤差流理論作為誤差分析、建模、診斷和控制的有效工具，已經(jīng)在汽車車身制造、半導(dǎo)體制造與裝配、飛機(jī)關(guān)鍵零部件的制造與裝配、發(fā)動(dòng)機(jī)制造等領(lǐng)域得到成功應(yīng)用。汽車車身焊裝誤差的形成及其控制為例，分析產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)、焊接夾具、零件偏差、焊接變形和操作過程變形五個(gè)方面對(duì)車身焊裝的影響。2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering65離散事件系統(tǒng)理論離散事件系統(tǒng)定義——離散事件系統(tǒng)（DiscreteEventDynamicSystem，DEDS）是由異步、突發(fā)的事件驅(qū)動(dòng)狀態(tài)演化的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的狀態(tài)通常只取有限個(gè)離散值，對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)部件的好壞、忙閑及待處理工件個(gè)數(shù)等可能的物理狀況，或計(jì)劃制定、作業(yè)調(diào)度等宏觀管理的狀況。而這些狀態(tài)的變化則由諸如某些環(huán)境條件的出現(xiàn)或消失、系統(tǒng)操作的啟動(dòng)或完成等各種事件的發(fā)生而引起。2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering離散事件系統(tǒng)的突出特點(diǎn)是系統(tǒng)性能狀態(tài)變量只在隨機(jī)的時(shí)間點(diǎn)上發(fā)生躍變，而在兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)之間不發(fā)生任何變化。其中與系統(tǒng)狀態(tài)變化相關(guān)的主要專用術(shù)語包括實(shí)體、事件、活動(dòng)和進(jìn)程。實(shí)體（Entity）：是被仿真系統(tǒng)中可單獨(dú)辨識(shí)和刻劃的構(gòu)成要素。事件（Event）：導(dǎo)致系統(tǒng)狀態(tài)變化的瞬間操作或行為?；顒?dòng)（Activity）：實(shí)體在一段時(shí)間內(nèi)持續(xù)進(jìn)行的操作或過程。進(jìn)程（Process）：一組按發(fā)生時(shí)間排列的事件/活動(dòng)序列稱為進(jìn)程2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering顧客源到達(dá)模式排隊(duì)規(guī)則服務(wù)規(guī)則2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering68耗散結(jié)構(gòu)理論dissipativestructuretheory耗散結(jié)構(gòu)理論的基本觀點(diǎn)——1969年比利時(shí)物理學(xué)家普利高津?qū)Ψ瞧胶鈶B(tài)不可逆過程的研究提出了一種學(xué)說：一個(gè)遠(yuǎn)離平衡態(tài)(平衡態(tài)時(shí)熵最大)的開放系統(tǒng)(不管是力學(xué)、物理化學(xué)的，還是生命的)，在外界條件發(fā)生變化達(dá)到一定閥值時(shí)，量變可以發(fā)生質(zhì)變(由無序到有序的突變)，突變后形成的有序狀態(tài)稱耗散結(jié)構(gòu)。耗散結(jié)構(gòu)的定量研究描述了無序向有序的轉(zhuǎn)化，統(tǒng)一了非生命與生命系統(tǒng)之間的聯(lián)系。2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering69耗散結(jié)構(gòu)的形成條件——系統(tǒng)必須是遠(yuǎn)離平衡態(tài)的開放系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)處于平衡態(tài)或近平衡態(tài)時(shí)，系統(tǒng)不能產(chǎn)生新結(jié)構(gòu)，因而要形成耗散結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)就要遠(yuǎn)離平衡態(tài)。系統(tǒng)內(nèi)部具有非線性動(dòng)力學(xué)機(jī)制。系統(tǒng)要素間的非線性相互作用是推動(dòng)系統(tǒng)向有序發(fā)展的內(nèi)部動(dòng)力。這種非線性機(jī)制能促使系統(tǒng)各要素間產(chǎn)生相干效應(yīng)(使系統(tǒng)元素耦合，產(chǎn)生自組織結(jié)構(gòu))和臨界效應(yīng)(臨界點(diǎn)上失穩(wěn)，形成新結(jié)構(gòu))，從而使系統(tǒng)由混亂無序向有序轉(zhuǎn)變。非線性機(jī)制所產(chǎn)生的非加和作用是系統(tǒng)產(chǎn)生并保持耗散結(jié)構(gòu)的根本原因。

2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering70耗散結(jié)構(gòu)理論的意義——耗散結(jié)構(gòu)理論的意義在于它指出了化學(xué)、生態(tài)系統(tǒng)等許多復(fù)雜系統(tǒng)由無序轉(zhuǎn)向有序的規(guī)律是一般的，溝通了生命系統(tǒng)與非生命系統(tǒng)之間的聯(lián)系。耗散結(jié)構(gòu)理論的提出結(jié)束了科學(xué)界對(duì)時(shí)間可逆與否、世界是進(jìn)化了還是退化了的爭論。2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering71系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)概念——系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法（SystemDynamics，SD）或稱系統(tǒng)動(dòng)態(tài)學(xué)方法，是一門綜合運(yùn)用系統(tǒng)論（SystemTheory）、控制論、信息論、伺服機(jī)械學(xué)（Servo-mechanism）、決策理論以及計(jì)算機(jī)仿真（ComputerSimulation）技術(shù)等多個(gè)學(xué)科的理論和方法，形成的以反饋控制理論為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)為主要手段，研究大型非線性復(fù)雜系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行為的定性與定量相結(jié)合的系統(tǒng)分析方法。2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering72系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的基本術(shù)語

——2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering因果關(guān)系反饋回路是正反饋還是負(fù)反饋的判別標(biāo)準(zhǔn)：因果關(guān)系反饋回路的符號(hào)與所含因果箭符號(hào)的乘積符號(hào)相同，或者說在同一個(gè)因果反饋回路中，若含有奇數(shù)條極性為負(fù)的因果箭，則整個(gè)因果關(guān)系回路是負(fù)反饋回路；反之，就是正反饋回路。73系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的基本術(shù)語

——2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering決策的反饋回路事實(shí)上就是連接決策（流速）、積累、行動(dòng)、信息的完整過程。積累也稱之為水準(zhǔn)變量或水平變量（Level），是系統(tǒng)內(nèi)部流的堆積量，是用來描述系統(tǒng)狀態(tài)的概念；流速也稱之為決策變量或速率變量（Rate），是系統(tǒng)中單位時(shí)間內(nèi)通過的流量，它表明流的活動(dòng)狀態(tài)。74系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的基本術(shù)語

——2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering系統(tǒng)內(nèi)各因素的相互作用和相互影響，也需要經(jīng)歷一定的時(shí)間才能完成，這種現(xiàn)象就稱之為延遲。延遲一般分為一次延遲和多次延遲。2024/7/1775認(rèn)識(shí)問題環(huán)境分析界定系統(tǒng)建立結(jié)構(gòu)模型要素及其因果關(guān)系分析建立數(shù)學(xué)模型仿真分析比較與評(píng)價(jià)（流圖）（DYNAMOY方程）因果關(guān)系圖定性與定量方法的結(jié)合2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineeringModelingprincipleofSD系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型化原理1232024/7/1776因果箭：連接因果要素的有向線段。箭尾始于原因，箭頭終于結(jié)果。因果關(guān)系是系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模的基礎(chǔ)，是對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)關(guān)系的一種定性描述。有正負(fù)極性之分。正(+)為加強(qiáng)，負(fù)(-)為削弱。因果鏈：因果關(guān)系具有傳遞性。用因果箭對(duì)具有遞推性質(zhì)的因素關(guān)系加以描繪即得到因果鏈CausalRelationship因果關(guān)系圖ModelingprincipleofSD系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型化原理決擇信息行動(dòng)系統(tǒng)狀態(tài)2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering12024/7/1777因果關(guān)系正負(fù)極性的判別標(biāo)準(zhǔn)：若滿足下列條件之一：①A加到B中；②A是B的乘積因子；③A變到A±△A，有B變到B±△B，即A、B的變化方向相同。則稱A到B具有正因果關(guān)系，簡稱正關(guān)系，用“＋”號(hào)標(biāo)在因果鏈上。ModelingprincipleofSD系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型化原理CausalRelationship因果關(guān)系圖利息(元/年)銀行貨幣利率++(+)2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering12024/7/1778因果關(guān)系正負(fù)極性的判別標(biāo)準(zhǔn)：若滿足下列條件之一：①A從B中減去；②1/A是B的乘積因子；③A變到A±△A，有B變到B(-＋)△B，即A、B的變化方向相反。則稱A到B具有負(fù)因果關(guān)系，簡稱負(fù)關(guān)系，用“－”號(hào)標(biāo)在因果鏈上。ModelingprincipleofSD系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型化原理CausalRelationship因果關(guān)系圖庫存量訂貨量庫存差額++-(-）期望庫存2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering12024/7/1779因果鏈極性的判別標(biāo)準(zhǔn)：因果鏈的符號(hào)與所含因果箭符號(hào)的乘積符號(hào)相同?；蛘哒f在同一個(gè)因果鏈中，若含有奇數(shù)條極性為負(fù)的因果箭，則整條因果鏈?zhǔn)秦?fù)的因果鏈；否則，就是正的因果鏈。因果(反饋)回路：原因和結(jié)果的相互作用形成因果關(guān)系回路(因果反饋回路、環(huán))。它是一種特殊的(即封閉的、首尾相接的)因果鏈，其極性判別準(zhǔn)則如因果鏈ModelingprincipleofSD系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型化原理CausalRelationship因果關(guān)系圖對(duì)服務(wù)質(zhì)量的重視程度有效的讀者意見讀者意見++-（-）偏見2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering12024/7/1780社會(huì)系統(tǒng)中的因果反饋環(huán)是社會(huì)系統(tǒng)中各要素的因果關(guān)系本身所固有的。正反饋回路，起到自我強(qiáng)化的作用，負(fù)反饋回路具有“內(nèi)部穩(wěn)定器”的作用。多重因果(反饋)回路：社會(huì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為是由系統(tǒng)本身存在著的許多正反饋和負(fù)反饋回路決定的，從而形成多重反饋回路。CausalRelationship因果關(guān)系圖ModelingprincipleofSD系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型化原理2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering12024/7/1781ModelingprincipleofSD系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型化原理出生人口人口總量死亡人口（平均）出生率（平均）死亡率(－)-++（+）+CausalRelationship因果關(guān)系圖2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering12024/7/1782ModelingprincipleofSD系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型化原理投資(元/年)工業(yè)資本折舊(元/年)平均資本投資率平均資本折舊率(－)－++（+）+CausalRelationship因果關(guān)系圖2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering12024/7/1783ModelingprincipleofSD系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型化原理人口分配生產(chǎn)消費(fèi)流通消費(fèi)水平資源消耗或占用量資源存量+-++++++++-(-)(-)(+)2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering2024/7/1784ModelingprincipleofSD系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型化原理例：因果關(guān)系圖容器A進(jìn)水出水水位L1控制流率(決策功能)流率RA流率和水位概念圖2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering2024/7/1785SDFlowDiagram流圖ModelingprincipleofSD系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型化原理因果反饋回路表達(dá)了系統(tǒng)發(fā)生變化的原因即反饋結(jié)構(gòu)，但這種定性描述還不能確定使回路中的變量發(fā)生變化的機(jī)制。為了進(jìn)一步明確表示系統(tǒng)各元素之間的數(shù)量關(guān)系，并建立相應(yīng)的動(dòng)力學(xué)模型，系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法通過廣義的決策反饋機(jī)構(gòu)來描述上述機(jī)制。源或匯(環(huán)境)決策系統(tǒng)狀態(tài)有關(guān)系統(tǒng)狀態(tài)的信息2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering22024/7/1786SDFlowDiagram流圖要素與符號(hào)ModelingprincipleofSD系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型化原理①流實(shí)物流信息流③水準(zhǔn)變量

L1④輔助變量A1。②速率變量R12TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering22024/7/1787ModelingprincipleofSD系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型化原理⑤參數(shù)（量）（常量）（初值）⑥源與洞⑦信息的取出

L1。。A1。R1SDFlowDiagram流圖要素與符號(hào)2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering22024/7/1788ModelingprincipleofSD系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型化原理⑧滯后或延遲延遲時(shí)間SDFlowDiagram流圖要素與符號(hào)輸出率DELAY1,3輸入率DLINE3延遲變量。。延遲時(shí)間A,L,或R。。SMOOTH平滑變量A,L,或R平滑時(shí)間一、三階指數(shù)物質(zhì)延遲一階信息延遲三階信息延遲2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering2期望庫存庫存發(fā)貨單定貨途中貨物量收貨﹢﹢﹢﹢﹣期望庫存定貨率發(fā)貨率收貨率定貨周期途中貨物量庫存量存貨差收貨周期例題1商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)建設(shè)建設(shè)速度被占土地部分網(wǎng)點(diǎn)拆毀商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)﹢﹢﹢(﹢)﹢﹢(﹣)(﹣)﹣﹣例題2被占土地部分RC網(wǎng)點(diǎn)建設(shè)RD網(wǎng)點(diǎn)拆毀RB城市商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)數(shù)ELRC對(duì)建設(shè)進(jìn)度的影響因子正常建設(shè)速度NCFLFO總的網(wǎng)點(diǎn)占地面積AREAALRP每個(gè)網(wǎng)點(diǎn)平均占地面積ALRB網(wǎng)點(diǎn)平均使用周期2024/7/1791

L1R1（利息）C1(利率)IR1(訂貨量)庫存量DY(期望庫存)（庫存差額）利息(元/年)銀行貨幣利率++(+)庫存量訂貨量庫存差額++-(-）期望庫存練習(xí)12TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering2024/7/1792PR1R2(出生人口)(人口總量)(死亡人口)C1（出生率）C2（死亡率）組織改善組織績效組織缺陷。。出生人口人口總量死亡人口出生率死亡率(－)-++（+）+組織改善組織缺陷組織績效－－＋(＋）練習(xí)22TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering2024/7/1793DrawingproceduresofFlowDiagram流圖繪制程序ModelingprincipleofSD系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型化原理①明確問題及其構(gòu)成要素；②繪制要素間相互作用關(guān)系的因果關(guān)系圖。注意一定要形成回路；③確定變量類型（L變量、R變量和A變量）。將要素轉(zhuǎn)化為變量，是建模的關(guān)鍵一步。2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering22024/7/1794ModelingprincipleofSD系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型化原理確定變量類型需要注意如下原則——

a.水準(zhǔn)（L）變量是積累變量，可定義在任何時(shí)點(diǎn)；而速率（R)變量只在一個(gè)時(shí)段才有意義。b.決策者最為關(guān)注和需要輸出的要素一般被處理成L變量。c.在反饋控制回路中，兩個(gè)L變量或兩個(gè)R變量不能直接相連。d.為降低系統(tǒng)的階次，應(yīng)盡可能減少回路中L變量的個(gè)數(shù)，增加輔助（A）變量。DrawingproceduresofFlowDiagram流圖繪制程序2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering22024/7/1795SD結(jié)構(gòu)模型建?！痰陰齑婺Ｐ褪纠齅odelingprincipleofSD系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型化原理訂貨商店工廠銷售產(chǎn)品2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering2024/7/1796

商店訂貨工廠生產(chǎn)商店銷售商店庫存工廠未供訂貨生產(chǎn)能力預(yù)定產(chǎn)量R1R2A1A2L1―L2R3―+―(―)+++++(―)D1D3L1L2S2A1S1A2D2YR1R3R2D1:期望的完成未供訂貨時(shí)間D2:調(diào)整生產(chǎn)時(shí)間D3:商店訂貨平滑化時(shí)間S1:平均銷售量S2:庫存差額Y:期望庫存SD結(jié)構(gòu)模型建?！痰陰齑婺Ｐ驮O(shè)計(jì).制造.管理Design/Manufacture/ManagementSchoolofMechantronicalEngineeringLanzhouJiaotongUniversity98認(rèn)識(shí)問題環(huán)境分析界定系統(tǒng)建立結(jié)構(gòu)模型要素及其因果關(guān)系分析建立數(shù)學(xué)模型仿真分析比較與評(píng)價(jià)（流圖）（DYNAMOY方程）因果關(guān)系圖定性與定量方法的結(jié)合2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineeringModelingprincipleofSD系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型化原理123要點(diǎn)回顧2024/7/1799ModelingprincipleofSD系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型化原理例：因果關(guān)系圖容器A進(jìn)水出水水位L1控制流率(決策功能)流率RA流率和水位概念圖2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering要點(diǎn)回顧2024/7/17100SDFlowDiagram流圖ModelingprincipleofSD系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型化原理因果反饋回路表達(dá)了系統(tǒng)發(fā)生變化的原因即反饋結(jié)構(gòu)，但這種定性描述還不能確定使回路中的變量發(fā)生變化的機(jī)制。為了進(jìn)一步明確表示系統(tǒng)各元素之間的數(shù)量關(guān)系，并建立相應(yīng)的動(dòng)力學(xué)模型，系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法通過廣義的決策反饋機(jī)構(gòu)來描述上述機(jī)制。源或匯(環(huán)境)決策系統(tǒng)狀態(tài)有關(guān)系統(tǒng)狀態(tài)的信息2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering2要點(diǎn)回顧2024/7/17101基本反饋回路的DYNAMO仿真分析2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering32024/7/17102DYNAMO語言與模型

基本反饋回路的DYNAMO仿真分析DYNAMO是一種連續(xù)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真語言，是DYNAmicMOdel

的縮寫；1958年麻省理工學(xué)院編制的的工業(yè)管理問題的計(jì)算機(jī)程序SIMPLE（SimulationofIndustrialManagementProblemswithLotsofEquations）的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的；三重含義：一種語言、一種軟件和一段程序編碼；DYNAMO模型由兩種語句組成：方程式語句（直接用于仿真計(jì)算）；命令語句（用于控制仿真過程、輸入輸出）2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering32024/7/17103基本反饋回路的DYNAMO仿真分析設(shè)狀態(tài)變量集合為X＝[x1，…，xn]T，變化率為R＝[r1，r2，…，rm]T,若R在[t，t+△t]內(nèi)不變，則X(t+△t)=X(t)+△t·RSD中，DT用△t表示，X(t+△t)、X(t)分別為現(xiàn)在時(shí)刻、前一時(shí)刻狀態(tài)值，即Level（現(xiàn)在）和Level（過去），則Level(現(xiàn)在)=Level(過去)+DT(Rin-Rout)其中，R為流入Rin，流出Rout的凈流率DTDT．JK．KL前一時(shí)刻現(xiàn)在時(shí)刻下一時(shí)刻JKL基本DYNAMO方程

2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering32024/7/17104基本DYNAMO方程

基本反饋回路的DYNAMO仿真分析水準(zhǔn)方程（L方程）—表達(dá)了系統(tǒng)中狀態(tài)積累過程LLEVEL·K=LEVEL·J+DT*(RI·JK-RO·JK)速率方程（R方程）—表達(dá)了系統(tǒng)中狀態(tài)變化速率RRATE·KL=f(L·K,A·K,…)輔助方程（A方程）AAUX·K=g(L·K,A·K,R·JK,…)賦初值方程（N方程）NLEVEL=數(shù)值或LEVEL=L10L10=數(shù)值常量方程（C方程）CCONST=數(shù)值2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering32024/7/17105水準(zhǔn)方程L方程式

基本反饋回路的DYNAMO仿真分析用L方程式定義的變量必須用初值方程式給定初始值，例：LPOP.K＝POP.J﹢DT

（BIRTH.

JKDEATH.JK）NPOP＝10000POPR1R2(出生人口)(人口總量)(死亡人口)C1（出生率）C2（死亡率）2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering32024/7/17106速率方程R方程式

基本反饋回路的DYNAMO仿真分析R方程式右邊沒有固定形式，根據(jù)建模思路可歸納為五種基本形式①CONSTLEVEL.K形式，表示狀態(tài)變量的增加會(huì)導(dǎo)致變化率成比例地增加RRATE·KL=f(L·K,A·K,…)RRATE·KL=

CONSTLEVEL.K2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering32024/7/17107速率方程R方程式

基本反饋回路的DYNAMO仿真分析②LEVEL.K/LIFE

形式，其中LIFE表示時(shí)間，代表事物處于某一狀態(tài)的平均“壽命”RRD.KL=RB.K/ALRB被占土地部分RC網(wǎng)點(diǎn)建設(shè)RD網(wǎng)點(diǎn)拆毀RB城市商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)數(shù)ELRC對(duì)建設(shè)進(jìn)度的影響因子正常建設(shè)速度NCFLFO總的網(wǎng)點(diǎn)占地面積AREAALRP每個(gè)網(wǎng)點(diǎn)平均占地面積ALRB

網(wǎng)點(diǎn)平均使用周期2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)ManufacturingSystemEngineering32024/7/17108速率方程R方程式

基本反饋回路的DYNAMO仿真分析③（GOAL.KLEVEL.K）ADJTM形式，常數(shù)ADJTM表示調(diào)整時(shí)間，在這段時(shí)間內(nèi)，決策機(jī)構(gòu)企圖消除狀態(tài)值與期望值之間的偏差。RRD.KL=(GOAL.KLEVEL.K)ADJTM偏差決策期望狀態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)觀察值2TheoryfoundationsofMSE制造系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)Manufac