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第一章 系统仿真简介.......................................................................................................................- 1 -1.1仿真技术的产生与发展 (1)1.1.1 仿真软件的发展.................................................................................................................- 2 -1.1.2 仿真建模方法学的发展.....................................................................................................- 3 -1.2系统、模型与仿真 (4)1.2.1 系统.....................................................................................................................................- 4 -1.2.2 模型.....................................................................................................................................- 5 -1.2.3 仿真.....................................................................................................................................- 5 -1.3离散事件系统仿真 (6)1.3.1 基本概念.............................................................................................................................- 6 -1.3.2 模拟表.................................................................................................................................- 8 -1.3.3 离散事件系统仿真的分类...............................................................................................- 10 -1.3.4 未来事件表.......................................................................................................................- 11 -1.3.5 离散事件系统仿真基本策略...........................................................................................- 13 -1.4系统仿真的一般步骤 (14)1.4.1 问题的定义.......................................................................................................................- 14 -1.4.2 制定目标和定义系统效能测度.......................................................................................- 15 -1.4.3通过合理假设描述系统....................................................................................................- 15 -1.4.4 仿真输入数据分析...........................................................................................................- 16 -1.4.5 建立计算机模型...............................................................................................................- 16 -1.4.6 验证和确认模型...............................................................................................................- 17 -1.4.7 仿真模型的运行...............................................................................................................- 17 -1.4.8 仿真输出分析...................................................................................................................- 17 -第二章 离散事件系统仿真基本方法...............................................................................................- 19 -2.1概率统计基本概念 (19)2.1.1 确定事件和随机事件.......................................................................................................- 19 -2.1.2 随机变量与概率...............................................................................................................- 19 -2.2随机数和随机变量的产生 (20)2.2.1 伪随机数...........................................................................................................................- 20 -2.2.2 伪随机数的产生方法.......................................................................................................- 21 -2.2.3 随机变量的生成...............................................................................................................- 25 -2.3W ITNESS中随机分布函数 (27)2．3．1 伪随机数流PRNS..........................................................................................................- 27 -2．3．2 随机分布函数详解.......................................................................................................- 28 -2.4仿真数据分析 (38)2．4．1 影响仿真输出结果的因素...........................................................................................- 38 -2．4．2仿真输出数据分析方法................................................................................................- 39 -第三章 WITNESS仿真系统软件综述................................................................................................- 43 -3．1W ITNESS 2003的安装与启动 (43)3.1.1 安装环境...........................................................................................................................- 43 -3.1.2 安装步骤...........................................................................................................................- 43 -3.1.3 启动Witness 2003..........................................................................................................- 47 -3．2W ITNESS 2003用户界面 (49)3.2.1 标题栏...............................................................................................................................- 50 -3.2.2 菜单栏...............................................................................................................................- 50 -3.2.3 工具栏...............................................................................................................................- 60 -3.2.4 元素选择窗口...................................................................................................................- 60 -3.2.5 状态栏...............................................................................................................................- 60 -3.2.6 用户元素窗口（Designer Elements）.........................................................................- 60 -3.2.7 系统布局区.......................................................................................................................- 64 -3．3W ITNESS 2003建模元素 (64)3.3.1离散型元素........................................................................................................................- 64 -3.3.2 连续型元素.......................................................................................................................- 65 -3.3.3 运输逻辑型元素...............................................................................................................- 65 -3.3.4 逻辑元素...........................................................................................................................- 65 -3.3.5 图形元素...........................................................................................................................- 65 -3．4W ITNESS 2003建模与仿真过程 (65)3．5W ITNESS 2003建模与仿真过程应用举例 (66)第四章 元素——模型的重要组成部分...........................................................................................- 69 -4.1离散型元素 (69)4.1.1 零部件（Part）...............................................................................................................- 69 -4.1.2 机器（Machine）.............................................................................................................- 69 -4.1.3 输送链（Conveyor）.......................................................................................................- 70 -4.1.4 缓冲区（Buffer）...........................................................................................................- 70 -4.1.5 车辆（Vehicle）.............................................................................................................- 71 -4.1.6 轨道（Track）.................................................................................................................- 71 -4.1.7 劳动者（Labor）.............................................................................................................- 71 -4.1.8 路径（Path）...................................................................................................................- 71 -4.1.9 模块（Module）...............................................................................................................- 71 -4.2连续型元素 (72)4.3运输逻辑型元素 (72)4.3.1 运输网络（Network）.....................................................................................................- 72 -4.3.2 单件运输小车（Carrier）.............................................................................................- 73 -4.3.3 路线集（Section）.........................................................................................................- 73 -4.3.4 站点（Station）.............................................................................................................- 73 -4.4逻辑元素 (74)4.4.1 属性（Attribute）.........................................................................................................- 74 -4.4.2 变量（Variable）...........................................................................................................- 74 -4.4.3 分布（Distribution）...................................................................................................- 75 -4.4.4 函数（Function）...........................................................................................................- 75 -4.4.5 文件（File）...................................................................................................................- 76 -4.4.6 零部件文件（Part File）.............................................................................................- 76 -4.4.7 班次（Shift）.................................................................................................................- 76 -4.5图形元素 (77)4.5.1 时间序列图（Time Series）.........................................................................................- 77 -4.5.2 饼状图（Pie Chart）.....................................................................................................- 77 -ii4.5.3 直方图（Histogram）.....................................................................................................- 77 -第五章 规 则...................................................................................................................................- 78 -5.1输入规则（I NPUT R ULE） (78)5.2输出规则（O UTPUT R ULE） (79)5.3劳动者规则（L ABOR R ULE） (80)5.3.1 劳动者规则概述...............................................................................................................- 80 -5.3.2 三种劳动者规则...............................................................................................................- 80 -5.3.3 劳动者规则的例子...........................................................................................................- 84 -第六章 常用的系统函数...................................................................................................................- 85 -6.1数学函数 (85)6.2转换函数 (87)6.3模型交互对话函数 (89)6.4数据库函数 (91)6.5E XCEL函数 (93)6.6常用元素函数 (94)6.7用户自定义函数 (96)第七章 WITNESS程序设计基础........................................................................................................- 98 -7．1变量类型 (98)7.1.1 整型（Integer）.............................................................................................................- 98 -7.1.2 实型（Real）...................................................................................................................- 98 -7.1.3 名型（Name）...................................................................................................................- 98 -7.1.4 字符串型（String）.......................................................................................................- 98 -7．2运算符及表达式 (99)7．2．1 算术运算符...................................................................................................................- 99 -7．2．2 关系运算符...................................................................................................................- 99 -7．2．3 逻辑运算符...................................................................................................................- 99 -7．2．4 转换运算符...................................................................................................................- 99 -7．3程序三种基本结构 (100)7．3．1 顺序结构.....................................................................................................................- 100 -7．3．2 分支结构.....................................................................................................................- 100 -7．3．3 循环结构.....................................................................................................................- 101 -第八章 可视化仿真项目的设计及运行实例.................................................................................- 103 -8.1流水线仿真系统 (103)8.1.1 引言.................................................................................................................................- 103 -8.1.2 模型概述.........................................................................................................................- 103 -8.1.3 构建第一阶段（Stage1）模型.....................................................................................- 104 -8.1.4 构建第二阶段（Stage2）模型.....................................................................................- 109 -8.1.5 构建第三阶段（Stage3）模型.....................................................................................- 112 -8.1.6 构建第四阶段（Stage4）模型.....................................................................................- 114 -8.1.7 构建第五阶段（Stage5）模型.....................................................................................- 117 -8.1.8 构建第六阶段（Stage6）模型.....................................................................................- 118 -iii8.2.1 模型流程概述...............................................................................................................- 119 -8.2.2 定义元素.......................................................................................................................- 120 -8.2.3 可视化元素...................................................................................................................- 120 -8.2.4 详细定义元素...............................................................................................................- 122 -8.2.5 仿真运行.......................................................................................................................- 124 -8.2.6 小结.................................................................................................................................- 124 -8.3属性模型 (124)8.3.1 模型概述.........................................................................................................................- 124 -8.3.2 元素定义.........................................................................................................................- 124 -8.3.3 可视化元素.....................................................................................................................- 125 -8.3.4 详细定义.........................................................................................................................- 125 -8.3.5 运行模型.........................................................................................................................- 126 -8.3.6 小结.................................................................................................................................- 126 -8.4输送链模型 (127)8.4.1 模型概述.........................................................................................................................- 127 -8.4.2 元素定义.........................................................................................................................- 127 -8.4.3 可视化元素.....................................................................................................................- 127 -8.4.4 Conveyor详细对话框介绍............................................................................................- 128 -8.4.5 详细定义.........................................................................................................................- 128 -8.4.6 运行模型及分析.............................................................................................................- 129 -8.4.7 输送链类型不同的差异.................................................................................................- 130 -8.4.8 小结.................................................................................................................................- 131 -8.5函数模型 (131)8.5.1 模型概述.........................................................................................................................- 131 -8.5.2 定义元素.........................................................................................................................- 131 -8.5.3 可视化元素.....................................................................................................................- 132 -8.5.4 详细定义.........................................................................................................................- 132 -8.5.5 运行模型.........................................................................................................................- 132 -8.5.6 小结.................................................................................................................................- 133 -8.6随机分布模型 (133)8.6.1 模型概述.........................................................................................................................- 133 -8.6.2添加属性元素及处理函数分布的步骤..........................................................................- 133 -8.6.3 详细定义.........................................................................................................................- 133 -8.6.4 运行模型.........................................................................................................................- 135 -8.7路径模型 (136)8.7.1 模型概述.........................................................................................................................- 136 -8.7.2 定义元素.........................................................................................................................- 136 -8.7.3 可视化元素.....................................................................................................................- 137 -8.7.4 详细定义.........................................................................................................................- 139 -8.7.5 运行模型.........................................................................................................................- 142 -8.8EXCEL数据交互模型 (143)8.8.1 模型概述.........................................................................................................................- 143 -8.8.2 预备知识.........................................................................................................................- 144 -iv8.8.4 可视化元素.....................................................................................................................- 145 -8.8.5 详细定义.........................................................................................................................- 145 -8.8.6 仿真运行及结果分析.....................................................................................................- 148 -第九章 文档器及其应用.................................................................................................................- 149 -9.1文档器对话框介绍 (149)9.2选择形成报告的数据 (150)9.2.1 添加仿真对象数据.........................................................................................................- 150 -9.2.2 删除所选定的对象.........................................................................................................- 150 -9.2.3 重排report列表中对象的次序...................................................................................- 150 -9.3生成报告 (150)9.4文档器报告 (151)第十章 优化器简介和应用.............................................................................................................- 160 -10.1示例模型流程介绍 (160)10.2优化变量 (161)10.3相关时间值 (161)10.4员工选择规则 (162)10.4.1 订单记录处理...............................................................................................................- 162 -10.4.2 订单确认处理...............................................................................................................- 162 -10.4.3 电脑组装处理...............................................................................................................- 162 -10.4.4 检测处理.......................................................................................................................- 162 -10.5目标函数 (162)10.6优化 (163)10.6.1 优化步骤.......................................................................................................................- 163 -10.6.2 Model Optimization 4.0设置窗口介绍..................................................................- 163 -10.6.3 进行优化设置...............................................................................................................- 165 -10.6.4 运行优化与结果分析...................................................................................................- 165 -第十一章 多原料多阶段加工仿真系统设计.................................................................................- 166 -11.1加工系统描述 (166)11.2加工系统数据 (166)11.3仿真模型的建立 (166)11.3.1 元素定义（Define）...................................................................................................- 166 -11.3.2 元素显示（Display）的设置.....................................................................................- 167 -11.3.3 各个元素细节（Detail）设计...................................................................................- 167 -11.3.4 工艺流程图的显示.......................................................................................................- 169 -11.4模型运行和数据分析 (171)11.5模型的进一步完善 (171)第十二章 垃圾回收物流仿真系统.................................................................................................- 173 -12.1垃圾回收物流系统介绍 (173)12.2数据信息 (173)12.2.1 地理位置及需求信息...................................................................................................- 173 -v12.2.2 与运输车辆有关的信息...............................................................................................- 174 -12.2.3 与垃圾相关的信息.......................................................................................................- 174 -12.3系统逻辑结构 (175)12.4仿真模型的建立 (175)12.4.1 元素定义（Define）...................................................................................................- 175 -12.4.2 元素显示（Display）.................................................................................................- 177 -12.4.3 元素详细设计...............................................................................................................- 178 -12.4.4 数据处理子模块...........................................................................................................- 183 -12.4.5 目标函数Objfun()中的程序......................................................................................- 184 -12.5仿真运行与结果分析 (184)vi第一章 系统仿真简介在现实世界中，事物并不是孤立存在的。
第七章WITNESS采购过程建模与仿真在车辆生产物流系统中，需要通过供应商采购的产品或物料有轮胎和钢板，假设这两类产品的采购过程分别使用两种采购模式：定期定量的（Q，T）模式和定期不定量的（s，S，T）模式，本章对这两类物料的采购过程进行建模和仿真。
1采购过程系统描述（1）轮胎采购过程描述在本案例VPLS中，总装线的节拍为2分钟，则一天480钟内总装线装配计划为240台，每台车辆需要一套轮胎，一套轮胎为4只，在案例中以套数计量。
采购部门对轮胎的采购采用定期定量模型进行采购，其中订货周期T为3天，每次订货量Q为720套，从发出订单到轮胎入库的采购提前期服从uniform （480,960）均匀随机分布，在模型初始时刻假设车间有轮胎500套。
（2）钢板采购过程描述虽然案例中的总装节拍是固定的，理论上说所需的板材件数量也是固定的，但是由于钢板切割时具有多种下料组合，使得实际使用的钢板数量具有一定随机性，因此系统对钢板的采购模式使用（s，S，T）模型。
在模型中，设定s为100，S为300，T为480，即每天（480分钟）开始时进行库存量统计，如果当前库存低于s，则进行采购，采购数量Q=S-当前库存量，采购提前期服从uniform （240,720）的均匀随机分布，在模型初始时刻假设车间有150张钢板。
系统进行如下假设：（1）不论是轮胎还是钢板，在途的订单最多只能有一个；（2）钢板消耗时间间隔服从均值为8分钟的负指数分布；（3）轮胎消耗间隔为2分钟一套。
通过WITNESS仿真，运行10天（10天×8小时/天×60分钟/小时=4800分钟），统计如下数据：（1）车间两类产品的平均存放量、最大存放量；（2）车间两类产品的缺货数量；（3）钢板订货次数、订货总量；在学习过程中，主要关注如下功能的实现：（1）两种采购模式的实现；（2）采购提前期的实现；（3）缺货的统计；2 模型设计2.1 建模元素定义该模型中所用到的元素以及元素在模型中所起的作用如表1所示。
维特尼斯（Witness）智能仿真建模软件目录：一、Witness 软件简介1、系统仿真技术2、Witness应用领域3、Witness主要功能4．使用Witness的收益二、Witness 提供的模块三、Witness应用案例举例1、Witness各种领域的应用实例1-1、Witness在“公共服务”领域的应用1-2、Witness在“生产制造”领域的应用1-3、Witness在“能源工业”领域的应用1-4、Witness在“航空航天”领域的应用1-5、Witness在“医药化工”领域的应用1-6、Witness在“国防科技”领域的应用1-7、Witness在“呼叫中心”领域的应用2、应用模型举例（图）2-1、工厂规划模型2-2、呼叫/访问中心模型2-3、制造维护模型2-4、订货/储运模型2-5、飞机备件供应模型2-6、库存模型2-7、港口模型2-8、供应链模型2-9、公交车站模型3、如何建立模型举例3-1、交通控制仿真案例3-2、机场仿真模型案例3-3、家电维修部人力资源配置仿真模型3-4、医院病床数与服务水平优化仿真模型3-5、混流生产系统建模与仿真模型3-6、钢材配送供应链模型4、典型项目应用实例4-1、社区的警力配备和犯罪的预防控制4-2、Witness帮助改进Heathrow机场4-3、在银行、保险、金融中的应用4-4、在金融部门的业务咨询3-5、在日本尼桑汽车中的仿真生产的改进4-6、Witness在零售业的应用4-7、在Exxon航运分配的改善4-8、“空中客车”大型客机设计四、Witness中国部分用户1、Witness中国部分用户2、Witness国外部分用户附：生产系统场景虚拟现实软件简介L维特尼斯（Witness）智能仿真软件简介一、Witness 软件简介Witness是由英国 lanner公司推出的功能强大的仿真软件系统。
它可以用于离散时间系统的仿真，同时又可以用于连续流体（如液压、化工、水力）系统的仿真。
第七章WITNESS采购过程建模与仿真在车辆生产物流系统中，需要通过供应商采购的产品或物料有轮胎和钢板，假设这两类产品的采购过程分别使用两种采购模式：定期定量的（Q，T）模式和定期不定量的（s，S，T）模式，本章对这两类物料的采购过程进行建模和仿真。
1采购过程系统描述（1）轮胎采购过程描述在本案例VPLS中，总装线的节拍为2分钟，则一天480钟内总装线装配计划为240台，每台车辆需要一套轮胎，一套轮胎为4只，在案例中以套数计量。
采购部门对轮胎的采购采用定期定量模型进行采购，其中订货周期T为3天，每次订货量Q为720套，从发出订单到轮胎入库的采购提前期服从uniform （480,960）均匀随机分布，在模型初始时刻假设车间有轮胎500套。
（2）钢板采购过程描述虽然案例中的总装节拍是固定的，理论上说所需的板材件数量也是固定的，但是由于钢板切割时具有多种下料组合，使得实际使用的钢板数量具有一定随机性，因此系统对钢板的采购模式使用（s，S，T）模型。
在模型中，设定s为100，S为300，T为480，即每天（480分钟）开始时进行库存量统计，如果当前库存低于s，则进行采购，采购数量Q=S-当前库存量，采购提前期服从uniform （240,720）的均匀随机分布，在模型初始时刻假设车间有150张钢板。
系统进行如下假设：（1）不论是轮胎还是钢板，在途的订单最多只能有一个；（2）钢板消耗时间间隔服从均值为8分钟的负指数分布；（3）轮胎消耗间隔为2分钟一套。
通过WITNESS仿真，运行10天（10天×8小时/天×60分钟/小时=4800分钟），统计如下数据：（1）车间两类产品的平均存放量、最大存放量；（2）车间两类产品的缺货数量；（3）钢板订货次数、订货总量；在学习过程中，主要关注如下功能的实现：（1）两种采购模式的实现；（2）采购提前期的实现；（3）缺货的统计；2 模型设计2.1 建模元素定义该模型中所用到的元素以及元素在模型中所起的作用如表1所示。
