华中科技大学《生产系统建模与仿真》总结

1、系统仿真： 以 计算机 和其它专用物理效应设备 为工具 ，利用系统模型 对真实或假想的 系 统进行试验， 并借助于专家经验知识、 统计数据和信息资料 对试验结果进行分析研究 ，进而 做出决策 的一门综合性和试验性学科1. 系统三要素： 实体 属性 活动2.仿真三要素和三活动三要素 ：系统 模型 计算机三活动 ：系统建模 仿真建模 仿真实验仿真步骤 ：系统建模 仿真建模 程序设计 仿真输出分析3. 仿真分类（1）根据模型的 种类 ：物理仿真 数学仿真 / 计算机仿真 物理数学仿真 （半实物仿真）（2）仿真 时钟和实际时钟的 比例 ： 实时仿真 亚实时仿真 超实时仿真（ 3）根据系统模型的 特性

2、：连续系统仿真 离散事件系统仿真4. 离散系统实体属性 实体的特征 用特征参数或变量表示（实体的 分类 实体行为的描述 排队规则 ）事件 离散事件系统由 事件来驱动 的 （顾客到达 顾客离开）活动 实体在 两个事件 之间保持某一状态的 持续过程 ；用于表示两个可以区分的事件之间的过程，它 标志着系统状态的转移 。（顾客到达。 排队 。服务开始事件。 服务。离开）进程 由若干个 有序事件 及若干 有序活动 组成，描述包括事件及活动间的相互 逻辑关系 及时序关系 （ 顾客到达。排队。服务开始事件。服务。离开）5 仿真钟的推进事件调度法：选择具有 最早发生时刻 的事件 按照事件发生的先后顺序不断执行

3、相应的事件例程固定增量时间：选择 适当的时间单位 T 作为仿真钟推进时的增量若该步内若无事件发生，则仿真钟再推进一个单位时间T。该步内有若干个事件发生， 则认为这些事件均发生 在该步的结束时刻 处理这些事件时用户 必须规定 当出现这种情况时各类事件 处理的优先顺序 。6 库存订货量： Q重新订货点： RL订货提前期： LT订货准备时间、 发出订单、 供方接受订货、 供方生产、 产品发运、 产品到达、 提货、验收、入库等提前期为随机变量。库存 5 大要素 ：（ 1）需求 按需求的 时间特征 ：连续性需求、间断性需求按需求的 数量特征 ：确定性需求、随机性需求（ 2）补充（订货） 订货提前期（从订

4、货到进货的时间）订货周期订货量（ 3）库存 最小库存量（安全库存） 最大库存量（ 4）费用 订货费 库存费 缺货损失费 生产费用（库存系统的目标：在满足需求的前提下库存费用最低）（ 5 ）存储策略 t0 循环策略： 每隔 固定时间 t0 补充 固定库存量 Q0 ，适应于需求恒定情况（定时定量）（s, S）策略：设库存余额为I, s为安全库存量，S为最大 库存量（库存容量） ，当存储量 I>s 时不补充 ； 当存储量I w时，补充量Q=S-I。适应于不允 许缺货，但管理难的情况（定量订货）（t，s，S）策略：经过时间t检查库存量I，当I>S时，不 补充；当I w s补充库存量到S。订

5、货时间确 定（定时订货）（策略优劣： 采用此策略后所需的 费用 作为衡量的标准 ）7 排队系统（ 1）排队系统组成： 物理层面 ： 顾客 、服务台 （ 服务机构 ） 、队列规则层面：到达模式 实体 到达时间间隔的概率分布 表示（ 泊松到达模式 ）个体数量服 从泊松分布， 此时两实体 到达的时间间隔也是随机变量 ，概率服从指数分布排队规则 损失制 等待制 混合制优先权服务 pr 随机服务 GIRO 后到先服务 LCFS 先到先服 务 FCFS 服务模式失效模式 MTBF 平均无故障工作时间（出现第一个故障的时间的平均 值） MTBF 越长 表示 可靠性越高 正确工作能力越强 。 （可维修 产品

6、）MTTR 平均修复时间 MTTR 越短 表示 易恢复性越好MTTF 平均失效时间 系统的 可靠性越高 ，平均 无故障时间越（不可维修产品）（2）符号 X/Y/Z/A/B/CX表示顾客相继到达间隔时间分布（M :表示到达过程为泊松过程或负指数分布）Y表示服务时间分布Z 表示服务台（员）个数A -一表示系统中 顾客容量限额，或称等待空间容量。B表小顾客源限额c表示服务规则（FCFS LCFS PR）3 ）性能指标队长和排队长（队列长度）等待时间和逗留时间（等于等待加服务）忙期和闲期巧赋齐fi系统中的秤懈吋阿:t?Ri|匕"础为裳血屮川汎巾醴宮的啊无L P p"I 、t（I n

7、 k1 L -O>于均队矗工总-1） - p 壬.p .-気、_ p -p于均等待时何：坨二恥陀 陀=缪=二 z /1-A 同上1 一乂C6）系址申肚观人于n个嗾客的概霍8排队原理表格（作业）（4）手工一仿真結果 Avfrage waiting time in queue:旳并糧祈亍 伽皿映$ in queue =阿耳饭 minotes per part No (yf limes)n queue 6* Tlmeaverage number in queue: | 平 血皿蚀叭=15JB = 0J9part|机，仿脚阳率-02(dimensjo niess)FinaJdoc value 2

8、0 Utjltion of drill pres； Afeauider B(f) curve _ 18,34 Final dock 归Ilk209输入数据四个步骤数据搜集分布拟合参数估计假设检验 10分布类型假设1.点统计法简单但不能唯一确定分布的类型；并且似然估计值不能保证是无偏 的。因此，点统计法只能给出粗略的分布假设。思想：比较随机变量概率分布 数字特征 的关系，通过比较概率分布的 偏差系数 来进行分布类型的假设。偏差系数是均方差与期望值的比值 牛观测数据的均值和方差分别为Q 0.0-,C * %X L馆蟹系数的钗熾佔汁& - y/s（n） *（片）从表4中敦提得塾J50) =

9、6.24, (50) = 39.21.从冊得劃*- J<50) - 6.24 "KOOW'鼻.由于才接近1.故可謹设這观演数辦服从猜萤分布.2直方图法一种直观的近似求分布密度函数的图解方法，优点：任何情况都能使用直方图 不足:会有信息丢失划分为k个断开的相邻区间一个矩形表示频率ft方图法闲雄在于对区间的划分.V till FT迤取止心莎太弋直方图总停咽岳，观溜 巔的分市特庄不冒表 珮曲梟于理论分市燃4知卜.则观?业诽中?在一定 的呀芦游不到尢方葢躲 从而 影响到融的判師轴黒>町规梦选皿申丸力1'、创tHfi, 也勒WT鳴匚与理龙劳帝邊 fftt®

10、嵯ift靈猪*划分氏问卜数零于观测鳌厠总數的T疔<甸:;：T fhn rtfinKL*| !11分布参数估计位置参数2比例参数形状参数12分布假设检验错误第一类错误（弃真）第二类错误（存伪）132检验：连续或离散变量14随机数两特性均匀性频率检验：均匀性检验（2检验和K-S检验）独立性 独立性检验（自相关检验）（相关系数为0 则独立）15反变换法：连续 作业离散:世冑融礴机蚩工甘掘取髓車取值曲.耐梵中0Vpii. a宜4*耳函aitailK上步骤:<1；按站成逊增职序排列pQ（f = OlrN” （2）产生 «-U（O,l）»<3>求非负1-11为卩

11、S < u </ftFo（4）令 hhj*设离敵随机变筑的质*菌数及累积分布西数如下:02i4500.1(Ml0.190.15Qr Q$0仇1Ol <10.800.9$L 00用反变换法产生琦机变“先由随机敷发生器产生0.1区间上均匀分布的随机变Us设理=6陀先判断是杏zWF（町人条件不櫚足再獨断仍不摘足再列祈uWF"訂FXuFUi）,从而得到工=工产316.三个软件mm1 17,实体流图法：EFC菱形框（表示判断） 矩形框（表示事件、状态、活动等中间过程）圆端矩形框（表示开始和结束）箭头线（表示逻辑关系）辫识蛆成垂统的实体慶JW性。将駅列卅 为一种特殊的实体来考虑

12、。董体俎鬭水久莫加凶"臭Si” * fi "忙F和"J4T两种机歩*i.临时宴倬.协同完瓏"理览“.有"苓待朋界、特舞讲1+,城态以仏列长瓏玉咏只（.翠I誓7J49步骤：1.实体及属性2.状态和活动（顾客：排队等待、接受服务理发员：忙、闲队列一零、非零）6）以临时实体的流动为主线，用约定的图示符号画出被仿真系统的实体流程图（7 ）模型变量顾客的到达时间（随机变量）、理发员为一个顾客理发所需的服务时间（随机变量），值从不同的分布函数中抽取（8）给出队列的排队规则先到先服务18 , Petri 网方法：PT19,活动周期图法：ACD激活状态：通常是

13、实体的活动、模型中活动的忙期，可采用随机抽样等方法事先加以确定。静寂状态：通常表示无活动发生是实体等待参加某活动时的状态，其持续时间在模型中无法事先确定，取决于有关活动的发生时刻和忙期2.分别画出各实体的活动周步骤：1.辨识组成系统的实体及属性（队列不算实体）期图 a）交替原则：静寂状态和激活状态必须交替出现。（添加虚拟队列）合原则 （3 ）合并 以各实体之间的协同活动为纽带（4 ）添加虚拟实体）在活动周期图中，当一个活动的所有前置静寂状态均取非零值时，该活动才有可能发生。20, 系统的四种仿真策略基本思想事件调度法 将事件例程作为仿真模型的基本模型单元，按照事件发生的先后顺序不 断执行相应的

14、事件例程。活动扫描法用各实体时间元的最小值推进仿真时钟；将时钟推进到一个新的时刻点后，按优先序执行可激活实体的活动例程，使测试通过的事件得以发生并改变系统的状态和安排相关确定事件的发生时间三阶段法 B类活动例程：描述确定事件的活动例程， 在某一排定时刻必然会被执行。确定活动例程。C类活动例程：描述条件事件的活动例程，在协同活动开始（满足状态条件）或满足其它特定条件时被执行。条件活动例程或合作活动例程。进程交互法通过所有进程中时间值最小 的无条件延迟复活点 来推进仿真时钟；当时钟推进到一个新的时刻点后，如果某一实体在进程中解锁，就将该实体从当前复活点一直推进到下一次延迟发生为止。21. 仿真模型

15、的 程序流程设计面向事件的仿真模型：时间扫描扫描事件表到下一事件 推进时间在事件表产生 当前事件的事件表 cel事件执行施行cel中的事件完成则移除賤 面向活动的仿真模型：时间扫描：确定仿真时钟的下一时刻， 由下一最早发生的确定事件 决 定。时间扫描通过 时间元完成。时间元是各个实体的地方时钟，而系统仿真时钟是 全局时钟。活动例程扫描：需要确定活动例程的优先 级。总控程序按优先级从大到小的顺序进行活动例程的扫描，而且只要有一个例程中的动作得以发生，就要跳到优先级最高的例程重新开始扫描活动例程队贰尊滞息控報洋用活动例程总控程序朗近回总控H序事件例程22. VVA校核：是确定仿真系统是否准确地代表

16、了开发者的概念描述和设计的过程。验证：是从仿真系统应用目的出发，确定仿真系统代表真实世界的准确程度的过程。确认：是官方正式地接收仿真系统能够为专门的应用目的服务的一种资格认可。VVA的主要技术和方法非形式化方法、静态方法、动态方法和形式化方法23.输出数据终态仿真：仿真实验在某个持续时间段上运行。系统的初始状态必须加以明确指定，同时必须指定结束时间或给出停止事件的定义。（对初始状态有明显依赖性 ）重复运行法、序贯程序法、廿稳态仿真：仅通过一次系统仿真实验，得到一些系统性能测度指标在 系统达到稳态 时的估计值，常需要很长一段运行时间，结束条件一般是充分长的仿真实验时间或 充分多的观测样本。批均值法重复删除法24. 两系统性能比较基本思想：建立差值的置信区间。即对每一个系统分别独立地运行 n 次，各自得到同一 性能的 n 个样本值，然后建立对应样本差值的置信区间。25.vr虚拟现实是计算机生成的具有临场感觉的环境一种 全新的人机交互系统一