生產(chǎn)系統(tǒng)建模與仿真

1、建模與仿真課程教學(xué)大綱(Modeling and Simulation)課程編碼：學(xué) 分： 2.5總學(xué) 時 ： 40適用專業(yè)：工業(yè)工程先修課程：生產(chǎn)計劃與控制、工程統(tǒng)計學(xué)、工程數(shù)學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、計算機(jī)編程技術(shù)一、課程的性質(zhì)、目的和任務(wù)建模與仿真是面向工程實際的應(yīng)用型課程，是工業(yè)工程系的主導(dǎo)課程之一。學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)能夠初步運(yùn)用仿真技術(shù)來發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)中的關(guān)鍵問題，并通過改進(jìn)措施的實現(xiàn)，提高生產(chǎn)能力和生產(chǎn)效率。本課程的目的是要求學(xué)生通過學(xué)習(xí)、課堂教育和上機(jī)訓(xùn)練，能了解如何運(yùn)用計算機(jī)仿真技術(shù)模擬生產(chǎn)系統(tǒng)的布置和調(diào)度管理。并熟悉和掌握計算機(jī)仿真軟件的基本操作和能夠?qū)崿F(xiàn)的功能。使學(xué)生了解計算機(jī)仿真的基本

2、步驟。結(jié)合本課程的特點，使學(xué)生掌握或提高系統(tǒng)化分析問題和解決問題的能力, 為系統(tǒng)化管理生產(chǎn)打下基礎(chǔ)。二、教學(xué)基本要求具體在教學(xué)過程中要求學(xué)生應(yīng)該達(dá)到：1. 全面了解本課程的性質(zhì)與任務(wù)、框架內(nèi)容以及理論和方法；2. 掌握仿真的概率統(tǒng)計基礎(chǔ)知識。3. 掌握供理論模型建模方法。4. 掌握仿真模型的設(shè)計與實現(xiàn)方法。5. 熟練應(yīng)用建模理論, 對排隊系統(tǒng)、庫存系統(tǒng)、加工制造系統(tǒng)進(jìn)行建模仿真。三、教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時分配離散事件系統(tǒng)仿真是仿真技術(shù)的重要領(lǐng)域，在規(guī)劃論證、方案評估、計劃調(diào)度、加工制造、產(chǎn)品試驗、生產(chǎn)培訓(xùn)、訓(xùn)練模擬、管理決策等方面得到廣泛應(yīng)用。本課程深入地介紹了離散事件系統(tǒng)建模仿真的理論、方法和技術(shù)，

3、突出對理論建模方法和計算機(jī)實現(xiàn)技術(shù)的講解，對離散事件系統(tǒng)建模仿真的發(fā)展和應(yīng)用情況做了比較詳盡的介紹。具體教學(xué)內(nèi)容如下：本章分析了系統(tǒng)和制造系統(tǒng)定義、組成與特點，介紹了系統(tǒng)建模與仿真的基本概念和使 用步驟，并給出應(yīng)用案例。本章教學(xué)目標(biāo)：本章教學(xué)基本要求：了解常用術(shù)語及常用的仿真軟件，了解仿真技術(shù)的的發(fā)展?fàn)顩r及應(yīng)用。理解系統(tǒng)與制造系統(tǒng)的定義及系統(tǒng)建模與仿真的概念及系統(tǒng)、模型與仿真之間的關(guān)系。掌握制造系統(tǒng)建模與仿真的基本概念及基本步驟。本章教學(xué)重點：制造系統(tǒng)建模與仿真的原則及基本步驟。本章教學(xué)難點：制造系統(tǒng)建模與仿真的原則及基本步驟第一節(jié) 系統(tǒng)與制造系統(tǒng)0.3學(xué)時（一）什么是系統(tǒng)（二）制造系統(tǒng)的組成

4、與特點第二節(jié)系統(tǒng)建模與仿真的基本概念。（ 一 ） 系統(tǒng)、模型與仿真的關(guān)系（ 二 ） 系統(tǒng)建模與仿真技術(shù)的特點第三節(jié)制造系統(tǒng)建模與仿真的基本概念。（1） 制造系統(tǒng)建模與仿真的特點分析（2） 制造系統(tǒng)類型及建模元素（3） 制造系統(tǒng)仿真的功能分析第四節(jié)系統(tǒng)建模與仿真的基本步驟第五節(jié)系統(tǒng)建模與仿真的案例分析（一）連桿生產(chǎn)線的組成與功能分析（二）連桿生產(chǎn)線仿真模型的構(gòu)建（三）仿真邏輯的分析與定義（四）仿真結(jié)果分析及系統(tǒng)優(yōu)化第二章系統(tǒng)建模與仿真的基本原理本章在分析離散事件系統(tǒng)模型的分類和元素組成的基礎(chǔ)上，方法。本章教學(xué)目標(biāo)：使學(xué)生掌握常用的系統(tǒng)建模方法0.3 學(xué)時0.3 學(xué)時0.4 學(xué)時0.5 學(xué)時2離散

5、事件系統(tǒng)模型的分類和元素組成的基礎(chǔ)學(xué)時介紹了建立系統(tǒng)模型的常用本章教學(xué)基本要求：了解離散事件系統(tǒng)及其建模分類。理解離散事件系統(tǒng)建模的基本元素及仿真程序的基本結(jié)構(gòu)。 掌握建立系統(tǒng)模型的常用方法。 本章教學(xué)重點：建立系統(tǒng)模型的常用方法。 本章教學(xué)難點：概率統(tǒng)計法和模糊綜合評價法。第一節(jié)離散事件系統(tǒng)及其模型分類0.1學(xué)時第二節(jié)離散事件系統(tǒng)建模的基本元素0.2學(xué)時第三節(jié)離散事件系統(tǒng)仿真程序的基本結(jié)構(gòu)0.2學(xué)時第四節(jié)建立系統(tǒng)模型的常用方法1.5 學(xué)時（一）分析與綜合分析與綜合0.1學(xué)時（二）抽象與概括抽象與概括0.1學(xué)時（三）歸納與總結(jié)歸納與總結(jié)0.1學(xué)時（四）演繹與推理演繹與推理0.1學(xué)時（五）比較與

6、類比比較馬類比0.1學(xué)時（六）概率統(tǒng)計法概率統(tǒng)計法0.3學(xué)時（七）層次分析法層次分析法0.3學(xué)時（八）模糊評價法模糊評價法0.4學(xué)時第三章仿真的概率統(tǒng)計基礎(chǔ)6學(xué)時介紹隨機(jī)變量、概率函數(shù)、隨機(jī)數(shù)；均勻的連續(xù)分布隨機(jī)數(shù)及其生成；各種離散分布隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生；非均勻的連續(xù)分布隨機(jī)數(shù)及其產(chǎn)生。本章教學(xué)目標(biāo)：使學(xué)生掌握采用計算機(jī)生成隨機(jī)變量的方法。本章教學(xué)基本要求：了解概率統(tǒng)計的基本概念, 分布假設(shè)檢驗。理解常用的概率分布。掌握系統(tǒng)概率分布的模型, 偽隨機(jī)數(shù)及其生成, 掌握常用隨機(jī)變量的生成方法。本章教學(xué)重點：偽隨機(jī)數(shù)的生成及常用隨機(jī)變量的生成。本章教學(xué)難點：隨機(jī)變量的生成方法。第一節(jié) 概率統(tǒng)計的基本概念0

7、.5學(xué)時第二節(jié) 常用的概率分布1.5學(xué)時（二）連續(xù)型分布0.5學(xué)時（三）系統(tǒng)概率分布模型0.5學(xué)時第三節(jié)分布假設(shè)與檢驗1學(xué)時（一）分布類型假設(shè)0.5學(xué)時（二）分布參數(shù)估計0.4學(xué)時（三）分布假設(shè)檢驗0.1學(xué)時第四節(jié)偽隨機(jī)數(shù)及其生成1 學(xué)時（一）偽隨機(jī)數(shù)0.5學(xué)時（二）偽隨機(jī)數(shù)生成方法0.4學(xué)時（三）偽隨機(jī)數(shù)序列的檢驗和確認(rèn)0.1學(xué)時第五節(jié)隨機(jī)變量的生成算法2 學(xué)時（一）常用隨機(jī)變量的生成方法1學(xué)時（二）常用分布的隨機(jī)變量生成1學(xué)時第四章理論模型的建模方法8學(xué)時本章以制造系統(tǒng)為對象，介紹了系統(tǒng)建模的主要方法，如實體流圖法、活動循環(huán)圖法、petri 網(wǎng)方法等。本章教學(xué)目標(biāo)：使學(xué)生掌握系統(tǒng)建模的方法

8、，能對實際系統(tǒng)選擇不同方法進(jìn)行建模。本章教學(xué)基本要求：理解一些基本概念和術(shù)語，Euler 網(wǎng)的方法。掌握實體流圖、活動循環(huán)圖、Petri 網(wǎng)建模方法。本章教學(xué)重點：實體流圖、活動循環(huán)圖、Petri 網(wǎng)建模方法。本章教學(xué)難點：Petri 網(wǎng)建模方法。第一節(jié)基本概念和術(shù)語0.5學(xué)時第二節(jié)實體流圖法2學(xué)時（一）實體流圖1.5學(xué)時（二）實體流圖模型的人工運(yùn)行0.5學(xué)時第三節(jié)活動循環(huán)圖法2學(xué)時（一）活動循環(huán)圖1.5學(xué)時（二）ACD莫型的人工運(yùn)行0.5學(xué)時第四節(jié) Petri 網(wǎng)的方法3 學(xué)時（二）網(wǎng)系統(tǒng)網(wǎng)系統(tǒng)1學(xué)時（三）Petri 網(wǎng)的特性0.5學(xué)時（四）小結(jié)小結(jié)0.5學(xué)時第五節(jié)Euler 網(wǎng)的方法0.5

9、 學(xué)時（一）Euler 網(wǎng)0.5學(xué)時第五章仿真模型的設(shè)計與實現(xiàn)4學(xué)時Petri 網(wǎng)的定義及其建模方法1學(xué)時本章分析了常用的仿真調(diào)度策略和仿真時鐘推進(jìn)機(jī)制，對仿真模型進(jìn)行設(shè)計，并且通過計算機(jī)實現(xiàn)仿真模型。本章教學(xué)目標(biāo)：使學(xué)生掌握離散事件系統(tǒng)仿真策略，能夠進(jìn)行仿真模型設(shè)計，并通過計算機(jī)實現(xiàn)。本章教學(xué)基本要求：理解離散事件系統(tǒng)仿真策略。掌握仿真模型設(shè)計，模型的計算機(jī)實現(xiàn)。本章教學(xué)重點：仿真模型的設(shè)計。本章教學(xué)難點：仿真模型的計算機(jī)實現(xiàn)。第一節(jié)離散事件系統(tǒng)仿真策略2學(xué)時（一）事件調(diào)度法0.5學(xué)時（二）活動掃描法0.5學(xué)時（三）三段掃描法0.5學(xué)時（四）進(jìn)程交互法0.5學(xué)時第二節(jié)仿真模型設(shè)計1.5學(xué)時（

10、一）面向事件的仿真模型0.5學(xué)時（二）面向活動的仿真模型0.5學(xué)時（三）面向進(jìn)程的仿真模型0.5學(xué)時第三節(jié)仿真模型的計算機(jī)實現(xiàn)0.5學(xué)時（一）簡單排隊系統(tǒng)模型的 C+斑言實現(xiàn)第六章仿真結(jié)果分析與模型校驗4學(xué)時本章簡要介紹了系統(tǒng)建模與仿真中的校核、驗證以及確認(rèn)的概念和方法。本章教學(xué)目標(biāo)：使學(xué)生掌握建模與仿真校核、驗證的基本方法。本章教學(xué)基本要求：理解建模與仿真校核、驗證的意義及基本概念和原則。 掌握建模與仿真校核、驗證的基本方法 本章教學(xué)重點：幾種常用的模型驗證的基本方法。 本章教學(xué)難點：靈敏度分析。第一節(jié)校核、驗證及確認(rèn)概述1學(xué)時（一）校核、驗證及確認(rèn)的基本概念0.3學(xué)時（二）校核、驗證及確認(rèn)

11、基本原則0.3學(xué)時（三）校核、驗證及確認(rèn)的實施過程0.4學(xué)時學(xué)時第二節(jié)建模與仿真校核、驗證的基本方法1.5（一）建模與仿真的校核與驗證技術(shù)0.5學(xué)時（二）模型驗證的常用方法1.5學(xué)時第七章離散事件系統(tǒng)仿真應(yīng)用6學(xué)時本章應(yīng)前面所學(xué)知識針對幾種常見的離散系統(tǒng)進(jìn)行分析，并進(jìn)行仿真模型設(shè)計。 本章教學(xué)目標(biāo)：掌握幾種常見的離散系統(tǒng)建模實例分析，并學(xué)會應(yīng)用于其它類似系統(tǒng)。 本章教學(xué)基本要求： 了解幾種常用系統(tǒng)的基本知識。 掌握幾種常用系統(tǒng)模型建立的方法。 本章教學(xué)重點：幾種常用系統(tǒng)模型建立的方法。 本章教學(xué)難點：系統(tǒng)建模。第一節(jié)排隊系統(tǒng)仿真2學(xué)時（一）基本知識0.2學(xué)時（二）系統(tǒng)建模1學(xué)時（三）仿真實例0

12、.8學(xué)時第二節(jié)庫存系統(tǒng)仿真2學(xué)時（一）基本知識0.2學(xué)時（二）系統(tǒng)建模1學(xué)時（三）仿真實例0.8學(xué)時第三節(jié)加工制造系統(tǒng)仿真2學(xué)時（一）問題描述0.2學(xué)時學(xué)時（二）系統(tǒng)建模（三）仿真實例0.8學(xué)時實驗內(nèi)容和基本要求實驗（一）簡單排隊系統(tǒng)模型的 C+詡言實現(xiàn)2學(xué)時實驗（二）服務(wù)排隊系統(tǒng)的仿真2學(xué)時實驗（三）庫存系統(tǒng)的仿真程序編制和系統(tǒng)優(yōu)化仿真2學(xué)時實驗（四）生產(chǎn)系統(tǒng)的仿真建模和仿真運(yùn)行2學(xué)時初步了解離散事件系統(tǒng)仿真及仿真建模的基本方法，學(xué)會仿真的操作。建模與仿真課程教學(xué)學(xué)時分配表章節(jié)章節(jié)內(nèi)容教學(xué)學(xué)時所含實驗學(xué)時第1章緒論4第2章系統(tǒng)建模與仿真的基本原理2第3章仿真的概率統(tǒng)計基礎(chǔ)6第4章理論模型的建模方法8第5章仿真模型的設(shè)計與實現(xiàn)62第6章仿真結(jié)果分析與模型校驗4第7章離散事件系統(tǒng)仿真應(yīng)用106四、教學(xué)參考書教 材：離散事件系統(tǒng)建模與仿真，王維平，2007年，科學(xué)出版社。參考