小白楼移动营业厅系统建模与仿真设计说明书 2.doc

中北大学课 程 设 计 说 明 书学生姓名： 林煌吉 学 号： 1102074240 学 院： 机械与动力工程学院 专 业： 工业工程 题 目： 小白楼移动营业厅系统建模与仿真 指导教师： 王建青 职称: 副教授 2014年 6月 8 日1 系统描述22 系统分析22.1 系统的实体分析22.2 分析实体的状态及活动22.3 分析实体状态的变化情况22.4 分析引起状态发生变化的事件32.5 分析队列实体的操作32.6 系统的流程图描述42.7 模型参变量42.8 给出排队规则53 系统仿真输入数据分析53.1 数据的收集53.2 分布的识别63.2.1 直方图63.2.2分布的假设73.3 参数估计73.3.1 样本均值和样本方差73.3.2 估计量的选取73.4 拟合度的检验83.5 相关性的分析94 WITNESS 建模与仿真104.1 系统的WITNESS 模型界面114.2 建模元素的可视化设计134.3 建模元素细节Detail 设置155 系统仿真的输出分析166.心得体会177.参考文献17小白楼移动营业厅建模与仿真设计说明书1 系统描述小白楼移动营业厅服务系统位于中北大学国防生公寓对面，为全校师生提供移动营业的各项服务，此服务系统由营业厅工作人员，计算机，客户等构成。小白楼移动营业厅服务系统在日常的服务过程中经常出现排队等待的现象。在高峰期，客户到达率服从一定的概率分布，服务速率依赖于工作人员和计算机的操作时间。建模的目的是在假定客户到达时间间隔和办理业务花费的时间服从一定的概率分布时，考察计算机的忙闲情况以及服务质量，并提出改进意见。2 系统分析 2.1 系统的实体分析 在小白楼移动营业厅是一个单台单队的服务系统，由三类实体组成：计算机、客户及排队队列。计算机和营业厅工作人员是永久实体，客户是临时实体，排队队列是一类特殊实体。 2.2 分析实体的状态及活动 计算机有“办理业务”和“空闲”两个活动，分别对应“忙”和“闲”两种状态。客户通过工作人员和计算机完成办理业务，或者在队列中排队等待，有“等待服务”和“接受服务”两种状态。排队队列的状态以队列长度标识。三类实体的活动及状态之间存在逻辑上的联系。 2.3 分析实体状态的变化情况 当某一客户到达时，如果计算机和工作人员处于“忙”状态，则该存款人进入“等待服务”状态，否则，进入“接受服务”状态。 处于排队等待中的存款人，如果计算机完成了对前一存款人的服务，则进入“接受服务”状态，否则继续保持“等待服务”状态。 计算机完成对某一存款人的服务时，如果队列处于“非零”状态，则立即开始服务活动，否则进入“闲”状态。 2.4 分析引起状态发生变化的事件 “客户到达”或“客户结束排队”可以导致“办理业务”活动的开始，而“客户完成业务离去”可以导致“业务服务”活动的结束，这三个瞬时行为均可看作为事件。但是，由于“客户结束排队”是以计算机状态为“闲”为条件，因此是条件事件；而队列状态为“非零”时计算机状态为“闲”是以事件“客户完成业务离去”为条件的。因此，“客户到达”将使计算机由“闲”变为“忙”，或使“队列长度”加1。“客户完成业务离去”使计算机由“忙”变为“闲”。“客户结束排队”将使“队列长度”减1，并使计算机由“闲”变为“忙”。 2.5 分析队列实体的操作 由于客户服务中只有一个队列，而且客户不会因为排队人数太多而离去，因此队列规则很简单，没有换队等特殊的队列操作。 开始2.6 系统的流程图描述 客户进入营业厅 客户进入队列计算机空闲客户完成业务离开有客户完成业务离开客户排队等待客户接受服务置计算机繁忙 NO YES 客户排到队首 YES NO 图1 小白楼营业厅服务系统实体流程图 2.7 模型参变量 客户到达时间、服务时间等，这些变量由输入数据分析得出。2.8 给出排队规则队列的排队规则是先到先服务，即每名客户到达时排在队尾，工作人员先为排在队首的客户服务。3 系统仿真输入数据分析 3.1 数据的收集 3.2 分布的识别 3.2.1 直方图 3.2.2分布的假设 根据客户到达时间分布直方图以及计算机（和工作人员）服务时间与已知的统计分布的比较可以假设客户到达时间和计算机（和工作人员）服务时间符合正态分布。 3.3 参数估计 3.3.1 样本均值和样本方差 客户到达时间间隔样本均值： 客户到达时间间隔样本方差： 计算机服务时间样本均值： 计算机服务时间样本方差：3.3.2 估计量的选取 对于客户到达时间间隔服从正态分布，其估计量选，对于计算机服务时间服从正态分布，其估计量选。3.4 拟合度的检验 1) 客户到达时间间隔拟合度检验 区间OiEiOi-Ei2910-110.1000 31210240.4000 446-240.6667554110.2500 计算得： 查表得：，由于，故可以认为客户到达时间间隔服从正态分布。2）计算机（和工作人员）服务时间拟合度检验 区间Oi EiOi-Ei29 10 -210.1000315 12 390.7500 45 6 -120.3333 51 2 110.5000 计算得：查表得，由于，故可以认为计算机服务时间服从正态分布。3.5 相关性的分析 1） 客户到达时间间隔散点图 由图可以看出到达时间间隔与客户到达人数没有无明显的相关性。 2） 计算机服务时间散点图 由图可以看出计算机服务时间与客户到达的人数无明显的相关性。同时， 也可以看出计算机服务时间的长短与客户到达的时间间隔无明显的相关性。 4 WITNESS 建模与仿真 由前面的收集到的数据分析可以得到： 客户平均到达率： 计算机服务率： 结合输入数据分析可以认为客户达到的时间服从参数为3.067的正态分布，计算机机服务时间服从参数为2.087的泊松分布。 4.1 系统的WITNESS 模型界面 4.2 建模元素的可视化设计 （1） Part元素的可视化设计： 在元素选择窗口选择kehu元素，鼠标右击Display键，跳出Display对话框（如下图），设置它的Text、Icon。 Display对话框 Display Text 对话框 Display Icon对话框 （2） Buffer元素的可视化设计 在元素选择窗口选择Paidui元素，鼠标右击Display键，跳出Display对话框，设置其Text、Icon、Rectangle、Part Queue。（如图2和图3） （3） Machine元素的可视化设计 在元素选择窗口选择jisuanji元素，鼠标右击Display键，跳出Display对话框，设置其Text、Icon、Part Queue。 Display rectangle 对话框 图2 （4） Variable元素的可视化设计 在元素选择窗口选择Jifen0元素，鼠标右击Display键，跳出Display对话框，设置其Text、Value.（如下图） （5） Timeseries元素的可视化设计 在元素选择窗口选择Duichang元素，鼠标右击Display键，跳出Display对话框，设置其Text、Timeseries（如下图） 4.3 建模元素细节Detail 设置 1）Part 类型元素kehu的细节设计 Type：Active Input to Model.Inter Arrival: NORMAL(3.067,2.064，1) Lot Size:1 Input to Model.to:Push to paidui Action on Create:ICON=582) 对Part元素jifen细节设计 Type：Active Input to Model.Inter Arrival:1.0 Lot Size:1 Input to Model.to:Push to Ship Action on Create:jifen0=jifen 0+NAPARTS(paidui) 3）对Buffer元素paidui细节设计 Capacity：100 4) 对Machine元素jisuanji细节设计 Type：Single Input.From:Pull from paidui Duration.Cycle Time: NORMAL(2.087,0.079，1) Output.toPush to Ship 5）对timeseries元素duichang细节设计 Recording：5.0 在Plot Expression下第一个Plot中将“Undefined” 改为NPARTS(paidui) 在Plot Expression下第二个Plot中将“Undefined”改为NPARTS(jisuanji)5 系统仿真的输出分析 模型仿真钟系统默认的1的时间单位为1min，运行1000仿真时间单位。将结果记录到下表，并修改客户达到的时间分布与工作人员服务时间分布的参数，在相同的仿真运行单位下运行，将结果统计后一并记录到下表。结果如下：现行优化1优化2项目变量（3.067,2.087）(2.067,2.087)(3.067,1.087)kehu标准差级数666平均等待的人数0.949.550.35等待的人数4180出来的总人数308461315进入的总人数312479315平均时间3.0019.941.11paidui进入排队区的总人数312479315出来的总人数309462315逗留的人数3170最大队长4233最小队长000平均队长0.328.590.04平均时间1.0117.920.12jisuanji空闲率38.13.3068.90忙率61.996.7031.0接受服务的人数308461315 在 根根据仿真得到的计算机（和营业厅工作人员）的工作率为61.9%， 其工作效率较低。通过数据发现，不同客户的服务时间和存客户的到达特性，对应的仿真结果有所不同。对此可以提出一些改进措施，使计算机的工作效率得到提高，首先可以对营业厅进行大力宣传，提高营业厅的形象使营业厅在客户脑海里形成一个良好的印象。其次可以通过经常举办一些福利活动，比如冲花费送话费，积分换礼品等。6.心得体会 掌握witnes