Witness建模与仿真实例.ppt

实例4：装卸服务中心人员调度仿真系统,哲学家用餐问题,五位哲学家均匀地围坐在一张圆桌周围，他们一边讨论一边用餐。每人前面有一盘佳肴，每个盘子之间有一把叉子。每位哲学家说话（思考）时不吃也不占用叉子，吃食物时不说话也不思考，等待时不说话也不思考；任何一位哲学家在任何时候要么处于说话（思考）状态，要么处于吃食物状态，要么处于等待叉子的状态；允许同时有多人说话（思考）或多人吃食物；当某人要吃食物时，必须同时占用靠近他的两把叉子，当不够两把叉子时，他处于等待叉子的状态；叉子一旦被某人占用，就处于被占用状态，直到该人的吃食物活动完成后才被释放；任何一把叉子，均可被靠近它的 哲学家占用，也只能被靠近它的 哲学家占用，按FIFO规则，食物充足，也不考虑吃饱了不想吃的问题。,一 真实系统描述,（一）系统描述 五个装卸点位于圆形服务中心区周围，每个装卸点之间有一位装卸工人，该服务中心有两名清理工人负责清理货车。 1、该服务中心每10min来一辆货车需要服务，每辆货车在服务中心进行一次装卸和一次清理服务。 2、装卸货车时不许清扫工人对该货车进行清扫。 3、清扫货车时不许装卸工人对该货车装卸货物。 4、任何一辆货车在装卸站点时要么处于清扫状态，要么处于装卸货物状态，要么处于等待工人的状态。,一 真实系统描述,5、当某辆货车要装卸货物时，必须接受靠近它的两位装卸工人，当不够两位装卸工人时，它处于等待工人的状态；工人一旦被某辆货车占用，就处于被占用状态，直到该货车的装卸完成后才被释放。 6、任何一位装卸工人，均可被靠近他的货车占用，也只能被靠近他的货车占用，按FIFO规则。 7、货物充足，两次服务完毕后，货车离开。 8、设每一辆车每一次接受清理服务的时间（min）长度服从正态分布N（10，8），每次装卸的时间长度服从均匀分布U（15，25）。初始状态为：装卸点的货车1、3和5为先接受清理服务状态，2和4先接受装卸服务。,一 真实系统描述,（二）逻辑流程图,二 系统仿真目的,（1）了解装卸中心仿真系统设计。 （2）加深对离散事件系统仿真的基本概念的理解。 （3）熟悉语法AND和OR的用法。 （4）掌握用事件调度法进行仿真建模的原理和方法。 （5）找出该中心的瓶颈资源以及解决人工约束的策略。,三、系统仿真工作流程,Y,四、系统仿真模型的设计,（一） 总体效果图,（一） 总体效果图,（一）元素定义表,四、系统仿真模型的设计,（一） 总体效果图,（一） 总体效果图,（二） 元素可视化设计：总体效果图,四、系统仿真模型的设计,（一） 总体效果图,（一） 总体效果图,（三）元素详细设计 1、对Part元素Truck的细节定义（如下图所示）： Type:Active Inter Arrival:10.0 To: Push to Entrance at Rear,四、系统仿真模型的设计,（一） 总体效果图,（一） 总体效果图,2、对Machine元素的细节定义： 在Station1的Detail对话框General页面设置； 其他装卸站点的细节定义与此雷同，如下图所示。,四、系统仿真模型的设计,（一） 总体效果图,（一） 总体效果图,四、系统仿真模型的设计,（一） 总体效果图,（一） 总体效果图,2、对Machine元素的细节定义： 在Detail对话框Setup页面点击Add/Remove，跳出Add/RemoveSentup对话框； 在Setup Description下输入“rid up”，点击Add添加成功，点击OK到Detail对话框Setup页面，进行设置； 其他装卸站点的细节定义与此雷同,四、系统仿真模型的设计,（一） 总体效果图,（一） 总体效果图,3、对Conveyor元素Entrance的细节定义： Entrance.Length in Part:10 Entrance.Movement Index Time:0.1,四、系统仿真模型的设计,（一） 总体效果图,（一） 总体效果图,4、对Conveyor元素Exit的细节定义（如图24所示）： Exit.Length in Parts:10 Exit. Movement Index Time:0.1 Exit.Output(To):PUSH to SHIP,（一）运行效果图：,五、仿真模型的运行和数据分析,（二）运行数据分析 模型仿真钟取系统默认的1的时间单位为1min，运行模型一天，即1440（60*24）仿真时间单位，得到下列统计数据,如表2、表3所示：,五、仿真模型的运行和数据分析,表2 运行数据,五、仿真模型的运行和数据分析,各装卸点工作状态统计表,通过上表可以发现，到达每个装卸站点的货车耗用相当一部分时间用于等待装卸工人的到达，这不仅影响了工作站的实际利用率，同时降低了客户对该服务中心的满意度。 该服务中心可以通过调整调度计划或者提高装卸工人的工作效率的方法来解决装卸工人对整个服务中心的约束，从而提高工作站的实际利用率，同时提高客户对该服务中心的满意度。,（一）优化方案一：提高装卸工人的工作效率 通过尝试，提高装卸工人的工作效率，分别使每次装卸的时间长度服从均匀分布U（10，15）、U（15，20）。得到的新数据为（如表3和表4所示）：,六、方案的优化与改善,表3 货车到达频率为10min/辆，装卸时间服从U（10，15）的运行数据,（一）优化方案一：提高装卸工人的工作效率,六、方案的优化与改善,表4 货车到达频率为10min/辆，装卸时间服从U（15，20）的运行数据,（一）优化方案一：提高装卸工人的工作效率,六、方案的优化与改善,优化前数据为（如表5所示）：,表5 货车到达频率为10min/辆，服从U（15，25）的运行数据,通过数据的对比可以看出，服从均匀分布U（10，15）的方案中，每个装卸站点的货车耗用等待装卸工人的时间大大的减少，并且较为合理。但是，从数据中可以看出，每个站点的空闲时间过大，应继续优化，优化过程见方案二。,（二）优化方案二：改变货车到达频率 基于优化方案一，在使每次装卸的时间长度服从均匀分布U（10，15）的基础上，把原来的每10min来一辆货车分别改成8min、5min，得到新的数据如表6和表7所示：,六、方案的优化与改善,表6 货车到达为8min/辆，服从U（10，15）的运行数据,（二）优化方案二：改变货车到达频率,六、方案的优化与改善,表7 货车到达为5min/辆，服从U（10，15）的运行数据,从对比的数据中可以得出以下结论： 1、方案一中，仅提高装卸工人的工作效率会增加站点的空闲率。 2、方案二中，在提高装卸工人工作效率的基础上提高货车的到达频率，又会增加货车等待装卸工人的时间。二者之间无法同时达到减少站点空闲率和减少货车等待装卸工人时间的目的。 3、此优化方案无法达到优化目的，故需要进一步优化。详细过程见优化方案三。,（三）优化方案三：减少一个装卸站点 基于方案一的优化方法：分别使每次装卸的时间长度服从均匀分布U（10，15）、U（15，20）、U（15，25），得到的数据如表8至表10所示：,六、方案的优化与改善,表8 货车到达频率为10min/辆，服从U（10，15）的运行数据,（三）优化方案三：减少一个装卸站点,六、方案的优化与改善,表9 货车到达频率为10min/辆，服从U（15，20）的运行数据,表10 货车到达频率为10min/辆，服从U（15，25）的运行数据,（三）优化方案三：减少一个装卸站点 基于方案一和方案二的优化方法：分别使每次装卸的时间长度服从均匀分布U（10，15）、U（15，20）、U（15，25），并使货车的到达频率提高为8min/辆，具体数据如表11至表13所示：,六、方案的优化与改善,表11 货车到达频率为8min/辆，服从U（10，15）的运行数据,（三）优化方案三：减少一个装卸站点,六、方案的优化与改善,表12 货车到达频率为8min/辆，服从U（15，20）的运行数据,表13