第二章-系统仿真的基本知识-物流系统仿真

第二章系统模拟的基本知识，系统模拟的基本概念系统，模型和系统模拟连续系统和离散事件系统离散事件系统的基本要素模拟时钟典型离散事件系统队列系统存储系统离散事件系统模拟的基本步骤，2.1系统模拟的基本概念，2.1.1系统，模型和系统模拟是什么系统？多个因素、相互作用、有机结合系统的划分和研究的目标相关模型与系统有什么关系？模型是系统的抽象表示，反映了系统某些方面的本质特性、系统内部要素的关系、内部要素和外部环境的关系。系统仿真建立了系统的模型，模型上实验研究系统的方法，生成了2.1.2连续系统和离散事件系统连续系统的状态随时间变化的连续系统。温度控制系统、液压系统等离散事件系统系统状态变量随时间变化的系统。区分生产系统、运输系统等、离散系统原理、离散系统模型、连续系统和离散系统的差异、时间基础。连续-决定，离散-不确定性。输入和输出变量。连续系统的输入变量通常确定。离散事件系统的变量往往具有随机性。输出变量与输入变量相同。状态变量。连续系统的状态变量通常是连续变量。离散事件系统中的状态变量可以是不连续的，例如子库存货位的状态为空或非空。状态转移函数。连续系统具有状态转移函数，用于估计状态变量的变化过程。离散事件系统没有状态转移函数。状态空间。2.1.3离散系统基本概念和要素，案例介绍2.1单一理发店系统：上午9: 00开门，下午5: 00关门，顾客到达时间一般是随机的，为每个顾客提供服务的时间也是随机的。将这个系统的状态描述为服务员的状态(忙或闲)，顾客排队等的船长。显然，这些状态变量的变化只能发生在不连续的随机时刻。预约系统、库存系统、交通控制系统、加工制造系统等类似的例子很多。离散系统基本概念和要素，1 .系统变量：描述系统特性的各种指标或性能经常会随着时间的推移而变化。2 .参数：特性各种系统变量的值。3 .系统状态：指定时间点系统中所有系统变量的值的集合。在模拟过程中，我们在不同的时间点聚合系统的状态。其中，系统的状态表示系统中所有变量值的全部，而不是部分变量的值。例如，理发店系统的系统状态必须是某个时间点的所有变量值的集合，例如理发师的状态、等待长度、每个客户的到达时间、每个客户的服务时间、模拟时钟值等。因此，在模拟中，提到“系统状态”总是指特定的时间点。此时，所有系统变量的值的集合就是此时的系统状态。4 .在物理系统中，与研究目的相关的人、物、设备、设施等构成系统的要素称为系统的“实体”。例如，理发师和顾客是理发系统的实体。飞机、跑道和信号灯是机场系统的实体。在离散事件系统中，对象可以分为两大类别：临时对象和永久对象。系统中仅存在一段时间的实体称为临时实体。这种实体从系统外部到达系统，通过系统的作用最终脱离系统。想理发的顾客。永久驻留在系统中的实体称为永久实体。例如，理发师是永久实体。临时实体按照一定的规律继续到达，在永久实体的作用下通过系统，最终离开系统，展示整个系统动态的过程。像顾客一样。上述定义不是绝对的，区分临时实体和永久实体取决于研究的目的。5 .事件(a)在特定时间点引起系统状态更改的行为，称为事件。不会导致系统状态更改的行为不能是“事件”。在仿真技术中，只有可以更改系统状态的动作才能称为事件。例如，在上述理发店系统中，客户的到达可以更改系统的状态，理发店系统的队列长度；或者改变理发师的状态。因此，客户的到来是“事件”。5.事件(2)，在这个系统中，如果理发师的管理员到达的话，这个到达不是事件吗？这取决于此到达是否会改变系统状态。如果经理的到来对理发师没有任何影响，不影响顾客的到达、离开或服务员的服务质量，那么这个到达就不是“事件”。因为管理员的到来，理发师的工作速度加快，接受理发的顾客提前离职，这就改变了系统状态，因此管理员的到来也是系统的“事件”。严格区分进程是否为事件对于配置系统模型非常重要。不只是“事件”进程，而是模拟“事件”的相应进程并编写统计信息。活动表示一段时间内实体的行为。活动开始或结束的瞬间都是活动。活动通常用于表示两个可区分事件之间的进程，表示系统状态的转变。像理发系统一样，顾客到达事件及其顾客开始接收服务事件的过程可以说是“活动”。变更系统的员工状态，或变更让顾客等的伫列。同样，在客户开始接受该客户的服务后离开系统的过程也可以看作是“活动”。7 .流程流程由多个事件和多个活动组成，这些活动说明了嵌入式事件和活动之间的相互逻辑关系和计时关系。像理发系统一样，一个顾客到达系统，服务员排队离开系统，直到服务结束，这可以说是一个过程。事件、活动和进程三者之间的关系表示如下：、8。模拟时钟模拟时钟时间是模拟模型中的时间显示，不是模拟运行流程使用的计算机的CPU时间。不同模拟系统的时间单位不同，在模拟队列系统时，时间单位可以是分钟，在宏观经济系统的模拟中，随机离散事件发生的时间可以是月或年。在模拟模型中表示时间的变量称为“模拟时钟”。模拟时钟与为模型的模拟过程记录时间的普通时钟不同，因此模型的时间单位和时间戳方法决定了速度。在离散事件系统模拟中，有两种不同的时钟推进方法：面向事件的模拟时钟(可变阶段推进法)和面向时间间隔的模拟时钟(固定阶段推进法)。(1)面向事件的模拟时钟(可变步长推进法)在这种情况下，模拟时钟不是连续前进的，而是根据预计发生下一个事件的时刻，以一定的间隔前进的。也就是说，模拟时钟不是1分1秒，而是由某个事件的发生驱动的；模拟时钟每次跳跃到下一个事件发生的瞬间。(2)以时间间隔为导向的模拟时钟(固定步长推进法)在这种情况下，首先根据模型的特性确定时间单位，模拟时钟以非常小的时间间隔等间隔进行，每次推进扫描所有活动以确定在此时间间隔内是否发生了事件，当事件发生时，记录相应的时间间隔以获取事件的时间参数。此升级方法需要扫描每个升级正在进行的所有活动。9 .统计计数器离散事件系统的状态表示事件持续发生时的动态变更进程，因此，单独运行一次并不能说明问题，必须独立多次重新运行。为此，需要能够统计计算统计系统相关变量的部件。示例2.1的进一步说明(a)以上示例2.1是典型的队列服务系统。简单的备用服务系统包括：此系统假定客户大体上是无限的。这意味着，如果一个客户离开了整个客户，其他客户的到达率不会更改。一旦顾客进入等候行列，他们最终会得到服务。服务时间是按一定概率分布的随机长度。系统的容量不受限制。示例2.1的进一步说明(2)，按到达顺序，服务规则由服务员为客户提供服务，并遵循称为“先到先得”的“先到先得”。到达和服务的说明由到达间隔分布和服务时间分布说明，整个系统客户的平均到达率必须小于最大服务率。否则，大气队列将无限增长，对系统的研究几乎没有意义。事件是导致系统状态暂时变化的情况集合，在这个简单的队列系统中，有两个可能的事件会影响系统的状态。这两个事件是客户进入系统，即到货事件。客户服务完成后离开事件。系统包括服务员、服务的顾客、顾客等。例2.1的进一步说明(3)，出发事件的模拟处理，例2.1的进一步说明(4)，服务员完成对一位顾客的服务后，服务员可能从“忙”状态变为“闲”状态，继续为下一位顾客服务的状态仍然可能是“忙”服务员的“忙”、“闲”状态可以表示为队列的“空”、“不空”状态的关系。也就是说，如果队列不空，下一位顾客进入服务台，服务员可能处于“忙”状态。队列不空，要使服务员“空闲”是不可能的。如果队列空了，服务员服务结束后将处于“忙碌”状态。这是不可能的。队列为空时，服务完成，服务员可以保持“空闲”状态。例2.1的进一步说明(5)，下面说明客户到达事件，客户进入系统首先根据员工状态确定是等待还是直接服务。该流表明，离散事件系统模拟，等待系统表示存款人等待储蓄，客户等待理发，等待发货的货物等构成到达模式的临时实体的到达规则，一般是统计服务模式服务人员的数量。服务时间。服务时间通常是统计队列规则服务(例如，总线到达站点的间隔时间t uniform (8，12)；邻居储户到达银行的间隔为t neg XP (10)，例如2名理发师，为男人理发的时间为Tnormal(15，3)，为姑娘理发的时间为Tnormal(40，10)，例如在柜台选择储户的情况为FIFO；堆垛机将单向货架上的货物LIFO选择为。急诊室给病人严重的优先权。机械师选择了螺钉any。例如：1服务台排队系统模拟(P19)、只有1个服务窗口的银行服务系统、每天8小时工作制。所有到达的顾客都在这个服务窗口前排队等待银行业务处理。统计后客户在银行到达间隔出现的概率是指每个客户服务时间的概率模拟30天，统计系统客户到达、等待和服务的情况，以及银行职员空闲的情况。1，备用系统建模(1)备用系统的基本参数客户源-有限/无限到达模式-临时实体到达的规则、到达间隔和部署服务机构-服务台数、服务时间和部署服务规则-以下服务对象选择原则、备用系统、客户源(整个临时实体)有限按计划进行生产。无限客户来源：客户数量不确定，客户的到达率与已经到达的客户数量无关。到达模式平均到达间隔T平均到达速度到达时间变化系数s-到达时间间隔的标准偏差接近1时，指数分布可用，小于1的多用途泊松分布或ellang分布，队列系统，到达模式为单个和成批确定以及随机固定和非固定服务机构平均服务时间T/平均服务速度对-服务时间大于T概率单个/多个服务中心并行/串行服务时间-确定/随机服务规则FIFO-io buffers LIFO-io buffer random service-buffer priority service-sorter多帮助台，单/多组/更换(2)队列系统评估指标其中生成器表示客户到达率。也就是说，传送带是客户等待的情况(如果传送带上的货物停滞，服务流程等待的情况)，处理器代表银行服务计数器，吸收器代表客户业务的接收。模拟结果分析(a)、服务窗口队列情况、模拟结果分析(2)、服务人员工作、2、库存系统建模(1)库存系统的默认参数需求比率-任何现有平均库存、最大库存、最小库存订货量订单提前期-任何库存成本、库存系统、库存系统对于给定的多参数集，只有评估哪个更好，或者使用试算式和人机交互方式找到最佳解决方案。库存系统，例如，一家公司生产200个单位的批量产品，每日生产准备费用为1000元，每个产品的日常存储费用为1元。假设此产品的每日需求满足区间(20，40)之间的统一分配。原始该产品的原始现有量为90个单位，通过模拟该产品在100天内的累计生产和累计现有量的变化来分析。利用库存系统、EXCEL软件构建和解决模型，离散系统建模研究现状20世纪80年代哈佛大学y . c . ho教授首先进行离散事件动态系统(DistributedEventDynamicSystem，DEDS)研究，主要研究结果显示： Petri网模型流程代数模型模型时序逻辑模型排队网络模型等存在的问题1、确定模拟目标收益、成本、最大流程时间、消除瓶颈、2、执行系统研究系统结构：描述系统结构的物理或几何参数(如自动化三维仓库的平面布置、设备配置、存储项目的形状和大小等静态参数)。 系统流程参数：说明系统运行的流程与流程之间的相互逻辑关系，例如检出每个工件的设备、工艺和在每个工序中停留的时间。系统动态参数：说明系统运行时动态更改的一些参数，例如自动三维仓库的堆垛机、运输机的加速、速度、收到项目的到达间隔时间、卡车的装卸时间等。系统逻辑参数：描述了系统运行过程中各种进程和任务之间的逻辑关系，如自动三维仓库中堆垛机三向运行之间的互锁关系、运输机和堆垛机之间的连接关系、riser和分类系统运行之间的计时关系等；逻辑参数还包括各种解决规则，如各种优先级的规则、队列规则的设置、死锁的应对方案等。系统状态变量：用于说明状态更改的变量系统输入，例如，自动三维仓库中堆垛机的工作状态是“空闲”还是“使用中”，货位状态是“空”还是“已满”，项目排队的队列长度等。输出变量：输入变量分为决策变量和随机变量。对于随机变量，必须确定其分布和特征值。输出变量根据仿真目标进行设置，并且因目标而异。事件表：“事件”(events)表列出了系统运行期间发生的各种事件的类型和说明、事件发生的时间以及相关属性。3，创建系统模型组件：模型，模型参数。整理系统的研究结果。格式：文本说明、流程图