华中科技大学《生产系统建模与仿真》总结

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：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tO循环策略：每隔固定时间tO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 Ws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 < s,补充库存量到S。

订货时间确定（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）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――表示系统中顾客容量限额，或称等待空间容量。

B――表示顾客源限额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8排队原理表格（作业）（4）手工一仿真結果* Avfrage waiting time in queue: |~~f Tol 创对 times in queue 15J7* Tlme^averag^ number in queue: |，测佻利 M Area under Q(Q curve _ 1578Final dock value 20 ■ Utilkution of dri prtss: Area iMid6[£(0_cuFye _ 18,34 Final dock wilm訂9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■ 11个观测数據的均值和从覆4』中®tlg 碍到方雄分别为班 50 ) = 6.24.刼左垮盼壬k 即F o c 1电 Xi J ( 50)-39.21 ・■倔址系数的似照估汁*.f =1 5(50) - 6,24 -1 003i,6-yjS^n)/x(n)由于才楼近1.故可强设进规醐数辦服从需観分布.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（1）眼另閲利川率：平沟用务羽庇 <'++； il lBtuilE 7⑵黍缰中普均凑霁敌=⑷風客右条址中的秤阳时Wh£ = > nA北申为英故中出勘rt ■售惊紈車二 二 0£・三阿・小-y 利1一夕0■■亍m~ ™ 】・p（3> f ⑥队血⑸T 7均予待时Mh£p^ A*TO陀=冬=P-=・彳・丄 fl-A 凶应一/}W 系绪中fl ：观大丁F 个柴窖的w ［專* 1 -工"（］-&） =严|机■榊聘用率|-0L ^2(dimensioriless)I = A r2.53 minutes per partft 方图法■闲瓏在于对区间的划分.V till FT 迤取止心太弋■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上太叽 则观?唯:椎中^?在一定影响到融的判師轴黒 ►i-也勒WT 鳴匚与理龙劳帝邊 trtt®■经验豊猪*划分K 问卜效零 于观测誥膽总掘的平方慢k = 4ri11分布参数估计① 位置参数2比例参数 ③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） 13 2检验：连续或离散变量 14随机数两特性 频率检验：均匀性检验（2检验和K-S 检验） 独立性检验（自相关检验）（相关系数为0则独立） 连续作业 均匀性独立性 15反变换法:« J 户“"・P"八，…，勲上』卓豐6”辄**.执"其中 x a £户幺）-1+其幷命囁戟超西离散:（1） 按站成耀增职序排列= （2） 产生訝〜U （Odh <3> *#ft SftltMA/-） / 为户（如< « <另户3）步骤:].345—rd 0.1 0.5)0.19 0. U Q. 0Sg 1CUB00. M15设离敵隔机变■工的质童两数及累积分布SfttoT,用反变换抵产生I ■机变■头先由随机数发生器产生〔0.1］区间上均匀分布的随机变设理=6 72先周斷是否卸乓尸（町）•靈件不欄足，幡羯祈«CF<x,）^不満足，再押談H WFJJF（x t X«<F（x,）.从而得到工=工产肌16. 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）的实体廉属性・将臥列件为_种待眸的实体来荐腔。

实怵凱咸：3矣一理发出、怔害扯就苒臥列水活站为“疑发”、有〜忙"闻-用“陌种状态.揀笄：ciUi咐亨弊・协冋完斑亠理发*・呑“呼特置爲4■推乏Hi务*枫诲*球需賦列t持殊富怵*忧6以风列悵曆来标讽C第*弗爭）、TMU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（随机变量卜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。

步骤：1.辨识组成系统的实体及属性（队列不算实体） 2.分别画出各实体的活动周期图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） b ）闭合原则（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. 仿真模型的程序流程设计水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22. V VA校核：是确定仿真系统是否准确地代表了开发者的概念描述和设计的过程。