生產(chǎn)系統(tǒng)建模與仿真課程設(shè)計說明書

1、生產(chǎn)系統(tǒng)建模與仿真課程設(shè)計說明書目錄1 系統(tǒng)描述22、 . .系統(tǒng)分析23、 . .系統(tǒng)仿真輸入數(shù)據(jù)分析34、 . .WITNESS 建模與仿真92、系統(tǒng)仿真的輸出分析11參考文獻(xiàn)13第1頁共 13 頁生產(chǎn)系統(tǒng)建模與仿真課程設(shè)計說明書郵政銀行窗口服務(wù)系統(tǒng)建模與仿真設(shè)計說明書1 系統(tǒng)描述中北大學(xué)郵政銀行系統(tǒng)為全校師生提供存取款、轉(zhuǎn)賬等各種銀行服務(wù)，此服務(wù)系統(tǒng)由取款者、人工服務(wù)窗口、銀行構(gòu)成。郵政銀行共有3 個服務(wù)窗口，但由于端午假期，學(xué)校人員較少，需要辦理業(yè)務(wù)的人也不多，故僅開通一個窗口。在日常的取款過程中經(jīng)常出現(xiàn)排隊等待現(xiàn)象。在高峰期 （注： 高峰期往往是中午、下午和節(jié)假日前 ）,同學(xué)到達(dá)率服

2、從一定概率分布，服務(wù)速率依賴于同學(xué)辦理業(yè)務(wù)的類型以及服務(wù)人員的工作效率。此次建模的目的是在假定同學(xué)到達(dá)時間間隔和辦理業(yè)務(wù)花費的時間服從一定的概率分布時，考察服務(wù)窗口的忙閑情況圖 1: 排隊模型顧客隨機到達(dá)窗口服務(wù)顧客離去顧客排隊（服務(wù)時間隨機）2 系統(tǒng)分析（ 1） 實體：臨時實體：顧客永久實體：服務(wù)窗口特殊實體：排隊隊列（ 2） 狀態(tài)：服務(wù)窗口：忙、閑顧客：排隊、接受服務(wù)排隊隊列：隊列長度（ 3） 活動：排隊（顧客），服務(wù)（服務(wù)窗口）a 、顧客到達(dá)時，若服務(wù)窗口處于空閑狀態(tài)，則顧客進(jìn)入“等待服務(wù)”的階段；否則，進(jìn)入“接受服務(wù)”階段。b、服務(wù)窗口完成對某一顧客的服務(wù)之后，如果隊列處于“非零”狀態(tài)

3、，則立即開始對下一個顧客的服務(wù)；否則進(jìn)入“閑”的狀態(tài)。（4）時間：顧客到達(dá)、顧客結(jié)束排隊（條件事件）、顧客服務(wù)完畢離去。第2頁共 13 頁生產(chǎn)系統(tǒng)建模與仿真課程設(shè)計說明書(5) 排隊規(guī)則：先到先服務(wù)(6) 系統(tǒng)的流程圖描述顧客到達(dá)置服務(wù)窗口忙1顧客接受服務(wù)1 卩顧客接受完服務(wù)離開1置服務(wù)窗口閑圖 1郵政銀行服務(wù)系統(tǒng)實體流程圖3 系統(tǒng)仿真輸入數(shù)據(jù)分析( 1) 數(shù)據(jù)的收集表 1顧 客到達(dá)時 間開始接 受 接受服 務(wù) 離開時 間 純排隊 等工作人 員/min與前一 位 服務(wù) 時間時間/min待時 間休息 時間(標(biāo)明 具體顧客 的/mi n/mi n/min/mi n時間隔時 間間)/min10022

4、:949022222408第3頁共 13 頁生產(chǎn)系統(tǒng)建模與仿真課程設(shè)計說明書31241451561771982192310251126122713311432153316391741185019512052215922602361246425802682278528862995309931101321033310434106351073611937125381313913340137( 2) 直方圖a、分布的辨識10123215311842225227523282401241314421463449515421562658226039633166116737706176418043842168

5、632893392319559100341033210642110111115211651121112122161254613122133441373150018102230275032804011041170441604618049P 19054180562205823060190631906613067:15070150761108016084r 19086200896092709570100901035010640110501117011670121:1001221401233212902133r 00137001400第4頁共 13 頁生產(chǎn)系統(tǒng)建模與仿真課程設(shè)計說明書到達(dá)時間間隔 /m

6、in頻數(shù)概率密度累積概率1120.3070.3072130.3330.64320.0510.691430.0770.768630.0770.845 710.0260.871920.0510.9221010.0260.948:1210.0260.9741610.0261顧客到達(dá)時間間隔頻數(shù)分布直方圖服務(wù)時間 /min頻數(shù)概率密度累積概率1T 50.1250.125280.20.3253130.3250.651460.150.8560.150.95610.0250.975810.0251第5頁共 13 頁生產(chǎn)系統(tǒng)建模與仿真課程設(shè)計說明書服務(wù)時間頻數(shù)分布直方圖1234568服務(wù)時間 /minb、分布

7、的假設(shè)根據(jù)顧客到達(dá)時間間隔頻率分布直方圖以及服務(wù)時間頻率分布直方圖與已知的統(tǒng)計分布的比較可以假設(shè)顧客到達(dá)時間間隔分布符合負(fù)指數(shù)分布，服務(wù)時間符合泊松分布。(3) 參數(shù)估計a、 樣本均值和樣本方差顧客到達(dá)時間間隔樣本均值:xi =3.5顧客到達(dá)時間間隔樣本方差 :n 1 iuS2 r X i2 - nX 2) "2.4服務(wù)時間樣本均值:xi =3.2n ijn2服務(wù)時間樣本方差 :C x 2 - nX ) =10.8 n -1 i=b、估計量的選取第6頁共13頁生產(chǎn)系統(tǒng)建模與仿真課程設(shè)計說明書對于顧客到達(dá)時間間隔服從負(fù)指數(shù)分布，其估計量選為1 二丄 =0.28 ,X13.5服務(wù)時間服從

8、泊松分布，故其估計量選為cP = X ? = 3.2(4) 擬合度的檢驗a 顧客到達(dá)時間間隔擬合度檢驗:區(qū)間OjEjOj -巳2(O j -E j )2 E(O i-EJ11210240.42-41820-240.25-745-110.2 丁> 854110.25計算得：2 =:(Oj _Ej) =1.05yEj查表得： 近 05 ( 4) =9.488 ，由于 / 2 蘭忑05 (4) ，故可以認(rèn)為顧客到達(dá)時間間隔服從負(fù)指數(shù)分布。b、服務(wù)時間時間擬合度檢驗:區(qū)間OjEjOj -巳2(O j -E j)2(Oj-EJE1-213130003-41920-110.055-675240.8

9、廠7-812-110.52計算得： 2J (Oj - 巳) 1.35 y E j查表得： 隘 05 ( 4) =9.488 ，由于2 蘭益 05 (4)，故可以認(rèn)為服務(wù)時間服從泊松分布。(5) 相關(guān)性的分析第7頁共 13 頁生產(chǎn)系統(tǒng)建模與仿真課程設(shè)計說明書顧客到達(dá)時間間隔與服務(wù)時間散點圖1086420由圖可以看出服務(wù)05101520顧客至 U 達(dá)時間間隔 /min時間與顧客到達(dá)的時間間隔無明顯的相關(guān)性。4 WINTESS建模與仿真由前面收集到的數(shù)據(jù)分析可以得到：顧客平均到達(dá)率：60 40 =17.5137服務(wù)窗口服務(wù)率為：，二型40=18.8128結(jié)合輸入數(shù)據(jù)分析可以認(rèn)為顧客達(dá)到的時間服從參數(shù)

10、為3.5 的負(fù)指數(shù)分布 ,工作人員服務(wù)時間服從參數(shù)為3.2 的泊松分布1）系統(tǒng)的 WITNESS 莫型界面第8頁共 13 頁生產(chǎn)系統(tǒng)建模與仿真課程設(shè)計說明書2）建模元素說明Guke : 表示顧客的到達(dá)。Jifen : 對隊列進(jìn)行積分，反應(yīng)顧客到達(dá)的規(guī)律。Paidui : 顧客到達(dá)后進(jìn)入排隊隊列進(jìn)行等待。Fuwuyuan : 為顧客提供服務(wù)的窗口。Jife nO : 用于顯示積分的結(jié)果，反應(yīng)出動態(tài)變化規(guī)律。Duicha ng: 顯示排隊隊列的長度便于分析。3）建模元素的定義名稱類型數(shù)量GukePart1Jife nPart1PaiduiBufferr 1 1Fuwuyua nMachi ne1J

11、ife nOVariable(type:real):1Duicha ngTimeseriese1說明顧客隊列積分排隊隊列 :服務(wù)窗口積分結(jié)果顯示 :隊列長度顯示4）建模元素的可視化設(shè)計（1） Part 元素的可視化設(shè)計：在元素選擇窗口選擇Guke 元素，鼠標(biāo)右擊Display 鍵，跳出 Display 對話框，設(shè)置它的 Text 、Icon 。（2） Buffer 元素的可視化設(shè)計 :第9頁共 13 頁生產(chǎn)系統(tǒng)建模與仿真課程設(shè)計說明書在元素選擇窗口選擇Paidui 元素，鼠標(biāo)右擊Display 鍵，跳出 Display 對 話框，設(shè)置它的 Text 、Icon 、Rectangle 、 Par

12、t Quene 。（3） Machine 元素的可視化設(shè)計：在元素選擇窗口選擇Fuwuyuan 元素，鼠標(biāo)右擊Display 鍵，跳出 Display 對話框，設(shè)置它的Text 、Icon 、 Part Quene 。（4） Variable 元素的可視化設(shè)計：在元素選擇窗口選擇JifenO 元素，鼠標(biāo)右擊Display 鍵，跳出 Display 對 話框，設(shè)置它的 Text、 Value 。（5） Timeseries 元素的可視化設(shè)計：在元素選擇窗口選擇Duichang 元素，鼠標(biāo)右擊Display 鍵，跳出 Display 對話框，設(shè)置它的Text 、Timeseries 。5 ）建模元

13、素細(xì)節(jié) Detail 設(shè)置（1）對 Part 元素 Guke 細(xì)節(jié)設(shè)置Type:ActiveIn put to Modle.I nter Arrival:-3.5 * LN （RANDOM（2）Lot Size:1In put to Modle.To, :Push to PaiduiActio ns on Create:ICON = 70對 Part 元素 Jifen 細(xì)節(jié)設(shè)計Type : ActiveIn put to Model.I nter Arrival:1.0Lot Size:1In put to Model.to , :Push to ShipActio n on Create:J

14、ife nO=Jife nO+NPARTS(Paidui)對 Buffer 元素 Paidui 細(xì)節(jié)設(shè)計Cap acity: 100(4) 對 Machine 元素 Fuwuyuan 細(xì)節(jié)設(shè)計第10頁共 13頁生產(chǎn)系統(tǒng)建模與仿真課程設(shè)計說明書Type : SingleIn put.From:Pull from PaiduiDuratio n.Cycle Time: POISSON( 3.2,1 )Output.to , Push to Ship(5)對 Timeseries 元素 Dduichang 細(xì)節(jié)設(shè)計Recording : 5.0在PlotExpression下第一個Plot中將“ U

15、ndefined ” 改為NPARTS(Paidui)在PlotExpression下第二個Plot中將“ Undefined ” 改為NPARTS(Fuwuyua n)5、系統(tǒng)仿真的輸出分析模型仿真鐘取系統(tǒng)默認(rèn)的1 的時間單位為1mi n , 運行 4000 仿真時間單位，根據(jù)動態(tài)表格得到積分結(jié)果4000 。將結(jié)果記錄到下表，并修改顧客達(dá)到的時間分布與工作人員服務(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:標(biāo)準(zhǔn)對照一對照二對照三對照四項目變量(3.5,3.2)(3.5,3):(4,3.2)(5,3.2)(3.5,4)GukeSigma Rat ing66

16、666Avg W.I.P.5.274.062.011.317.75W.I.P.51117No.Shipped113711399887991134No.E ntered114211409888001141Avg Time18.4714.23:8.146.5427.18PaiduiTotlal In114211409898001141Total Out113811409898001135Now In40r 006Max201791131Min00000Avg Size4.393.191.240.686.83Avg Time1.3911.215.023.3923.93FuwuyuaIdle (%11

17、.9313.8622.6837.017.34Busy (%88.0786.1477.3262.9992.66第11頁共 13頁生產(chǎn)系統(tǒng)建模與仿真課程設(shè)計說明書nNo.Of Operati 1137 1139 988 788 1134 ons第12頁共 13頁生產(chǎn)系統(tǒng)建模與仿真課程設(shè)計說明書faoouooua010日0口曰白今工ifJyTM3S3Qfl930心習(xí)4-15 Ko39Z_J口3V-J-3933gtnJy:4曾08S 000808S 80仆在收集的數(shù)據(jù)（標(biāo)準(zhǔn)）下，仿真得到的服務(wù)窗口的工作率為88.07% , 相對 而言，其工作量比較適當(dāng)，故不需要額外增加服務(wù)臺個數(shù)。由以上數(shù)據(jù)可以看出，顧客到達(dá)時間間隔不同或服務(wù)時間不同，對應(yīng)仿真出來的結(jié)果也會不同。他們都會影響該排隊系統(tǒng)的最大隊長、平均隊長以及每位顧客的平均等待時間。將標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)與對照一及對照四進(jìn)行比較可知：縮短服務(wù)時間可以提高服務(wù)的質(zhì)量，有利于減少顧客排隊等待時間與最大隊長。改進(jìn)措施：對服務(wù)人員進(jìn)行培訓(xùn)，提高服務(wù)人員的工作效率，并通過一定的獎勵措施提高服務(wù)人員的積極性。再將標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)與對照二及對照三進(jìn)行比較可知：顧客到達(dá)時間間隔越大，服務(wù)人員工作