第1讲 管理系统模拟概论.ppt

1、管理系统模拟概论，老Huxy-武汉市工程大学管理学院，主要参考资料，胡斌管理系统模拟清华大学出版社(教材)志桓系统建模与模拟清华大学出版社(参考书)系统模拟学报，第一章管理系统模拟概论，1.1系统概念1.2管理系统模拟1.3系统模拟案例简介由于复杂管理系统的分析、决策和设计方法，计算机模拟受到越来越多的关注，21世纪作为“目标技术”，受到西方发达国家的推崇，在北美安装工程和管理领域的大学计算机和人工智能技术的迅速发展，计算机模拟原理和工具也在不断发展和更新，管理系统也在出现各种思想、概念、方法、术语等模拟。国内学术界在管理系统模拟定义、分类方面也没有形成统一的共识，不

2、利于管理系统模拟实际应用中的推广和学术研究。1.1系统的概念，1.1.1系统定义：系统是多个相互依存、相互作用、共同实现预定功能的要素的有机集合。格式：物理形式；管理的日程阶段。组件：输入；输出；输出。“加工”转换过程；资源；资源。行为变化(随时间的动态变化)；测量系统性能的尺度。例如，制造系统输入包括原材料和设计工艺档案等，转换过程包括所有加工工序，系统输出包括制造产品等。系统的输入和输出不一定是具体的实物，而是相互关联的逻辑变量，例如烤箱的温度和食物成熟的时间。计算机模拟应用对象：生产制造系统、运输系统、通信或通信网络系统、商业服务系统、医疗系统、管理系统、军事系统和其他社会系统。1.1.

3、2系统模型1)物理模型是根据波浪水槽的船舶模型、风洞的飞机模型等类似原理构造的模型。根据比例尺放大或缩小的沙盘、各种航空模型等。您可以在这些模型上执行分析、比较和实验。例如，在模型中进行了各种大型压缩机的设计实验。2)符号模型(1)定量模型定量模型(即数学逻辑模型)是系统中各种变量的数学逻辑关系的抽象表示。定量模型允许您对具有明确逻辑关系的系统(如企业中经常遇到的队列问题)建模。复杂但逻辑关系可以根据一般规则明确说明。(2)定性模型a .说明模型：使用字符格式简述系统的构成、环境、主要功能和研究目的等。b .流程图和图解模型：通常说明系统组件之间的基本逻辑关系。使用定性模型可以说明不能按照一般

4、规则工作的系统，主要表现为汽车司机方向盘操作、一些技艺比较强的工作类型(如夹具)等人们的经验和知识。大体上是由这种模式进行的。(阿尔伯特爱因斯坦，Northern Exposure(美国电视电视剧)，)一般来说，有些领导人根据经验做决策也是一样。(3)将计算机程序定量和定性模型开发为电脑系统时，这些模型将转换为计算机程序模型，因此计算机程序也属于符号模型。a .根据系统运行规律，上述系统模型有以下分类：决策模型随机性模型计算机模拟方法用于随机性模型。B.根据系统变量的时间特性，系统模型分为以下几种：离散连续离散-连续混合，1.1.3系统类型(1)离散系统离散系统，随着时间的推移，系统状态仅在特

5、定时间点发生离散变化，时间不变，时间可以是连续性，下图说明了离散系统的状态和时间的关系。离散系统，(2)在连续系统连续系统中，系统状态随着时间的变化而连续变化。同样，模拟时间可以是连续的，也可以是离散的。下图显示了具有连续时间或不连续时间的连续系统的状态和时间之间的关系。连续系统(连续时间)、连续系统(离散时间)、(3)在混合系统中，系统状态可以是连续和不连续的变化，也可以是不连续的突变变化。系统状态-时间可以是连续的，也可以是不连续的。图1.1.4显示了混合系统的示例，即库存管理系统。下图说明在牙齿库存管理系统中，由于用户需求或生产冲减，现有量随着时间的推移连续更改(减少)。对于库存补充，库

6、存离散增量与库存项目订单批量相等。混合系统，1.1.4系统研究方法，研究和分析系统方法和模型类型，(1)确定分析模型的数学模型。在分析模型中，系统的运动表示(输出变量)是输入变量(包括模型参数)的确定函数，结果完全由数学计算确定。例如，Y=aX2 bX c，(2)模拟模型模拟是构建系统或决策问题的数学或逻辑模型。尝试牙齿模式，以获得对系统行为的认识或帮助解决决策问题的过程。模拟过程，x，m，y是不确定的。不确定性：(1)随机。以概率分布服从的函数描写。(2)模糊。以模糊的例子隶属于函数描写。(3)灰色。(4)复杂。问：有不规则的不确定性吗？1.2管理系统模拟，1.2.1管理系统企业的一个部门，

7、企业的业务流程，甚至企业内部的一群人，从管理控制的角度来看，都可以说是管理系统。管理系统被认为是典型的复杂系统，具有两种复杂的茄子语义：复杂和复杂。1)晦涩的系统是指可以数学模型描述的系统，但由于数学模型太复杂，不能用一般的方法解决问题。例如，有一台机动车、cd-r player等很多部件，这种系统具有复杂的结构和精确的功能，但最终可以用巨大的数学、静态的模型来说明和分析(举例来说)。在管理领域，系统在企业号执行层的队列问题(如车间的生产工作计划、库存管理、物流管理等)中更为常见。2)复杂系统是由具有非线性和反馈回路关系的部件组成的系统，不能用数学静态模型描述，必须用复杂交互的动态关系描述。在

8、管理领域，复杂的系统在企业的管理层、决策层次系统中很常见。例如，人力资源管理、组织行为管理、市场营销管理等。其中，管理系统面向“人”或进行处理。由人类组成的牙齿系统是典型的复杂系统，因为人类的行为具有很大的不确定性。例如，因为员工上午答应。在任何系统中，人类都是系统复杂性和不确定性的根源，人类系统是真正意义上的复杂系统，广泛存在于管理领域。为了研究上述两种茄子类型的管理系统，人们总结了三种茄子学术研究路径。1)水研究2)人的研究3)人-水相互作用的研究，三种茄子研究途径都具有本质上不同的特点，因此相应的模拟方法也有明显的不同(见下图)。研究内容和研究方法层次关系，1.2.2蒙特卡洛模拟1)概念

9、蒙特卡洛方法在第二次世界大战期间随着计算机的诞生而兴起和发展。牙齿方法在应用物理学、核能、固体物理、化学、生态学、社会学、经济行为等领域广泛运用其基本思想。为了解决数学、物理、工程学科技术、生产管理等问题，首先建立概率模型或随机过程，使那个参数等于问题的解决。然后通过对模型或过程的观察或采样实验，计算所需的随机参数统计特性。最后，给出了求解的近似值。解决方案的准确度可以用估计值的标准误差来表示。范例：计算不规则造型的图形面积，舆论调查。投针法决定圆周率。最稀奇的计算方法之一，是18世纪法国的博物学家C波丰和他的投掷实验。从一个平面到字母D绘制平行线。长度小于D的针被扔在画线的平面上。如果针与线

10、相交，这次投掷被认为是有利的。否则就不利了。如果针的长度等于D，那么投掷的概率越大，投掷的概率越大，就能求出更准确的值。公元1901年，意大利数学家拉兹伦尼投掷了3408次，给出的值从31415929到小数后的第6位是正确的。在正方形中随机扔点。如果M个点中有N个在不规则形状内，则不规则形状的面积将被视为N/M。2)阶段(1)问题的简单、容易实现的概率统计模型，确保所需解决方案成为正在构建的模型的概率分布或数学期望。(2)根据概率统计模型特性和实际计算的需要，改进模型，减少模拟结果的方差，降低成本，提高效率。(3)设置随机变量采样方法，包括生成医生随机数和生成各种分布随机变量采样序列的方法。(

11、4)解决问题的统计估计及其方差或标准差。蒙特卡洛方法的弱点是收敛速度慢，误差大。另外，大系统的蒙特卡洛方法通常不适用，但其他数字方法往往适应得很好，计算结果也更好。因此，有人将数值方法与蒙特卡洛方法结合使用。3)以复杂的函数分析假设为例，需要解决以下积分：其中g(x)是解决方法无法解决的实际函数。定义随机变量：Y(b-a)g(X)，其中X遵循连续随机变量、部分a和b中的均匀分布，即XU(a，b)。变量Y的期望是E(Y)=E(b-a)g(X)=(b-a)Eg(X)。其中fX(x)是x的概率密度函数。解决牙齿积分的问题简化为估计随机变量Y的估计E(Y)的问题。特别是，可以通过样本均值推断E(Y)=I:其中N是采样容量，(X1，Xn)是沿U(a，b)的独立且分布相同的随机变量集。1.2.4系统模拟功能：侧重于时间概念、符号模型构建、特定决策原则或工作规则、状态转换。1)分类(1)按时间分类离散模拟、连续模拟、离散-连续混合模拟(2)按技术特性分类从下到上方法、从上到下方法从代理到上方法(即微模拟方法)离散模拟、代理模拟方法b .从上到下、2)输入/输出顾客来储蓄所，营业人员忙的时候排队等，营业人员空闲的时候接受服务，离开系统。如下图所示，牙齿单员工队列系统由以下元素组成：“顾客”是通过系统流动的个人，“推销员”是为个人提供服务的资源。还需要“排队”牙齿，以容