生产系统建模与仿真课程设计说明书

《生产系统建模与仿真》课程设计说明书第1页共13页目录1、系统描述...........................................................................................22、系统分析...........................................................................................23、系统仿真输入数据分析....................................................................34、WITNESS建模与仿真........................................................................92、系统仿真的输出分析......................................................................11参考文献...............................................................................................13《生产系统建模与仿真》课程设计说明书第2页共13页邮政银行窗口服务系统建模与仿真设计说明书1系统描述中北大学邮政银行系统为全校师生提供存取款、转账等各种银行服务,此服务系统由取款者、人工服务窗口、银行构成。邮政银行共有3个服务窗口，但由于端午假期，学校人员较少，需要办理业务的人也不多，故仅开通一个窗口。在日常的取款过程中经常出现排队等待现象。在高峰期(注:高峰期往往是中午、下午和节假日前),同学到达率服从一定概率分布,服务速率依赖于同学办理业务的类型以及服务人员的工作效率。此次建模的目的是在假定同学到达时间间隔和办理业务花费的时间服从一定的概率分布时，考察服务窗口的忙闲情况。图1：排队模型2系统分析（1）实体：临时实体：顾客永久实体：服务窗口特殊实体：排队队列（2）状态：服务窗口：忙、闲顾客：排队、接受服务排队队列：队列长度（3）活动：排队（顾客），服务（服务窗口）a、顾客到达时，若服务窗口处于空闲状态，则顾客进入“等待服务”的阶段；否则，进入“接受服务”阶段。b、服务窗口完成对某一顾客的服务之后，如果队列处于“非零”状态，则立即开始对下一个顾客的服务；否则进入“闲”的状态。（4）时间：顾客到达、顾客结束排队（条件事件）、顾客服务完毕离去。顾客随机到达顾客离去顾客排队窗口服务（服务时间随机）《生产系统建模与仿真》课程设计说明书第3页共13页（5）排队规则：先到先服务(6)系统的流程图描述图1邮政银行服务系统实体流程图3系统仿真输入数据分析（1）数据的收集表1顾客到达时间/min（标明具体时间）与前一位顾客的间隔时间/min开始接受服务时间/min接受服务时间/min离开时间/min纯排队等待时间/min工作人员休息时间/min10022949022222408YesNo顾客到达服务窗口闲置服务窗口忙顾客接受服务顾客接受完服务离开置服务窗口闲排队《生产系统建模与仿真》课程设计说明书第4页共13页3121012315004142153181051511842230617222527507192275328082123284011092324014117010252413441601126144246180122714634919013314495541801432154256220153315625823016396582601901741260363190185096336613019511661671502052167370150215977067611022601764801602361180484190246438428620025801686389602682289392702785392395702886195510090299591003103503099410331064031101210641105032103211011117033104111151167034106211651211003510711211122140361191212211233237125612541290238131613121330039133213341370040137413731400（2）直方图a、分布的辨识《生产系统建模与仿真》课程设计说明书第5页共13页到达时间间隔/min频数概率密度累积概率1120.3070.3072130.3330.64320.0510.691430.0770.768630.0770.845710.0260.871920.0510.9221010.0260.9481210.0260.9741610.0261服务时间/min频数概率密度累积概率150.1250.125280.20.3253130.3250.65460.150.8560.150.95610.0250.975810.0251《生产系统建模与仿真》课程设计说明书第6页共13页b、分布的假设根据顾客到达时间间隔频率分布直方图以及服务时间频率分布直方图与已知的统计分布的比较可以假设顾客到达时间间隔分布符合负指数分布，服务时间符合泊松分布。（3）参数估计a、样本均值和样本方差顾客到达时间间隔样本均值：5.3111niixnX顾客到达时间间隔样本方差：4.12)(1121221XnxnSnii服务时间样本均值：2.3112niixnX服务时间样本方差：8.10)(1112222niiXnxnSb、估计量的选取《生产系统建模与仿真》课程设计说明书第7页共13页对于顾客到达时间间隔服从负指数分布，其估计量选为28.05.3111X,服务时间服从泊松分布，故其估计量选为2.3ˆ2X。（4）拟合度的检验a、顾客到达时间间隔拟合度检验：区间iOiEiiEO2)(iiEOiiiEEO2)(11210240.42--41820-240.25--745-110.2≥854110.25计算得：05.1)(4122iiiiEEO查表得：488.9)4(205.0，由于)4(205.02，故可以认为顾客到达时间间隔服从负指数分布。b、服务时间时间拟合度检验：区间iOiEiiEO2)(iiEOiiiEEO2)(1--213130003--41920-110.055--675240.87--812-110.5计算得：35.1)(4122iiiiEEO查表得：488.9)4(205.0，由于)4(205.02，故可以认为服务时间服从泊松分布。（5）相关性的分析《生产系统建模与仿真》课程设计说明书第8页共13页由图可以看出服务时间与顾客到达的时间间隔无明显的相关性。4WINTESS建模与仿真由前面收集到的数据分析可以得到：顾客平均到达率：5.174013760服务窗口服务率为：8.184012860结合输入数据分析可以认为顾客达到的时间服从参数为3.5的负指数分布，工作人员服务时间服从参数为3.2的泊松分布。1）系统的WITNESS模型界面《生产系统建模与仿真》课程设计说明书第9页共13页2）建模元素说明Guke：表示顾客的到达。Jifen：对队列进行积分，反应顾客到达的规律。Paidui：顾客到达后进入排队队列进行等待。Fuwuyuan：为顾客提供服务的窗口。Jifen0：用于显示积分的结果，反应出动态变化规律。Duichang：显示排队队列的长度便于分析。3）建模元素的定义名称类型数量说明GukePart1顾客JifenPart1队列积分PaiduiBuffer1排队队列FuwuyuanMachine1服务窗口Jifen0Variable(type:real)1积分结果显示DuichangTimeseriese1队列长度显示4）建模元素的可视化设计（1）Part元素的可视化设计：在元素选择窗口选择Guke元素，鼠标右击Display键，跳出Display对话框，设置它的Text、Icon。（2）Buffer元素的可视化设计：《生产系统建模与仿真》课程设计说明书第10页共13页在元素选择窗口选择Paidui元素，鼠标右击Display键，跳出Display对话框，设置它的Text、Icon、Rectangle、PartQuene。（3）Machine元素的可视化设计：在元素选择窗口选择Fuwuyuan元素，鼠标右击Display键，跳出Display对话框，设置它的Text、Icon、PartQuene。（4）Variable元素的可视化设计：在元素选择窗口选择Jifen0元素，鼠标右击Display键，跳出Display对话框，设置它的Text、Value。（5）Timeseries元素的可视化设计：在元素选择窗口选择Duichang元素，鼠标右击Display键，跳出Display对话框，设置它的Text、Timeseries。5）建模元素细节Detail设置（1）对Part元素Guke细节设置Type:ActiveInputtoModle.InterArrival:-3.5*LN(RANDOM(2))LotSize:1InputtoModle.To…:PushtoPaiduiActionsonCreate:ICON=70(2)对Part元素Jifen细节设计Type：ActiveInputtoModel.InterArrival:1.0LotSize:1InputtoModel.to…:PushtoShipActiononCreate:Jifen0=Jifen0+NPARTS(Paidui)(3)对Buffer元素Paidui细节设计Capacity：100(4)对Machine元素Fuwuyuan细节设计Type：Single《生产系统建模与仿真》课程设计说明书第11页共13页Input.From:PullfromPaiduiDuration.CycleTime:POISSON（3.2,1）Output.to…PushtoShip(5)对Timeseries元素Dduichang细节设计Recording：5.0在PlotExpression下第一个Plot中将“Undefined”改为NPARTS(Paidui)在PlotExpression下第二个Plot中将“Undefined”改为NPARTS(Fuwuyuan)5、系统仿真的输出分析模型仿真钟取系统默认的1的时间单位为1min，运行4000仿真时间单位，根据动态表格得到积分结果4000。将结果记录到下表，并修改顾客达到的时间分布与工作人员服务时间分布的参数，在相同的仿真运行单位下运行，将结果统计后一并记录到下表。结果如下：标准对照一对照二对照三对照四项目变量(3.5,3.2)(3.5,3)(4,3.2)(5,3.2)(3.5,4)GukeSigmaRating66666AvgW.I.P.5.274.062.011.317.75W.I.P.51117No.Shipped113711399887991134No.Entered114211409888001141AvgTime18.4714.238.146.5427.18PaiduiTotlalIn114211409898001141TotalOut113811409898001135NowIn40006Max201791131Min00000AvgSize4.393.191.240.686.83AvgTime1.3911.215.023.3923.93FuwuyuanIdle（%）11.9313.8622.6837.017.34Busy（%）88.0786.1477.3262.9992.66N