第1讲 仿真介绍

1、生产系统建模与仿真生产系统建模与仿真 textbook l 顾启泰，离散事件系统建模与仿真离散事件系统建模与仿真，清华大学出版社， 1999。 l jerry banks, discrete-event system simulation （离散事件系统模拟，清华大学出版社，1988） l averill m. law, simulation modeling and analysis （惠益民，模拟系统的建模与分析，清华大学出版社， 1987） l kelton, simulation with arena, mcgraw hill l 邓子琼，柔性制造系统建模及仿真，国防工业出版社， 19

2、93。 prerequisites l程序设计语言 c、c+、java l概率随机、数理统计知识 第一章 序言 一一生产系统生产系统 二二模型（建模）模型（建模） 三三仿真仿真 四四系统、模型、仿真系统、模型、仿真 一、生产系统 1.1 生产生产 人们创造产品与提供服务的有组织的活动， 它构成人类社会生存和发展的基础。从进 行生产的过程来看，凡是将投入的生产要凡是将投入的生产要 素转换为产出（有效产品和服务）的活动素转换为产出（有效产品和服务）的活动 便可称为便可称为生产生产。 狭义的生产狭义的生产：是指创造产品的活动 广义生产广义生产：包括狭义生产与服务。 1.2 系统系统 wayne c.

3、turner: a system can be defined as a set of component which are related by some forms of interaction ,and which act together to achieve some objective or purpose. - introduction to industrial and system engineering 1.3 生产系统生产系统 任何系统都是由输入、输出及转换过程构成的。 广义生产系统同样也是由输入（投入）、输出 （产出）及转换过程构成。将投入、转换及产出集成在 一起，构

4、成生产系统。 投入投入是指生产与服务过程所要提供的各种生 产要素，根据其在生产过程中所起的作用可 分为: 物质资源：生产活动（过程）中所用到的资金 和物资； 人力资源：生产过程所需要的劳动能力； 信息资源：生产过程中使用的信息资源； 管理资源：对生产过程进行的管理。 产出产出可分为有形产出产品与无形产出，它们均应该是有效的。 有形产出是指通过生产创造的实物产品，它是看得见摸得着 的，汽车、电视机、手机等； 无形产出是指服务作业提供的各种服务，它是不可触及的， 如银行提供的金融服务、大学提供的教育等。 产品与服务的有效性产品与服务的有效性是指所提供的产品与服务必须 具有附加价值或效用。效用可以体

5、现为： 形体转换：指物质产品形体变化带来的效用； 位置转换：地点变化带来的效用，如运输； 信息转换：将初始、零散、分布的信息转化为特 定的、有用的信息，如管理咨询和市场调查报告。 转换过程转换过程是指将投入变成产出的过程，是企业生产与 服务的主体。不同的生产与服务行业，其转换过程的 特征不同： 制造业主要涉及实物转换（由原材料变成成品）； 运输行业主要是完成位置的转移； 通讯行业完成信息的转换； 仓储行业完成物质的贮存和重新分配； 医疗行业实现人的身体状况的转换（由病态到健康 ）； 学校实现知识的转换等。 1.4 系统性质系统性质 l 自然 vs. 人造系统 (natural vs. man-

6、made ) l 静态 vs. 动态系统 (static vs. dynamic) l 物理系统 vs. 抽象系统 （physics vs. abstract) l 开环 vs. 闭环系统 （open vs. closed) 1.5 生产系统的类别生产系统的类别？ 人造 动态 . 第一章 序言 1. 生产系统生产系统 2. 模型（建模）模型（建模） 3. 仿真仿真 4. 系统、模型、仿真系统、模型、仿真 模型？模型？ 1i xi yx z * *-* d,c.c,b,am 模型：模型： 是对真实系统中那些有用的和令人感兴趣的特性的抽象是对真实系统中那些有用的和令人感兴趣的特性的抽象 化。化。

7、注意，系统模型并不是对真实系统的完全复现。注意，系统模型并不是对真实系统的完全复现。 如果如果m能够用来回答关于系统（能够用来回答关于系统（s)的问题，并且在精度的问题，并且在精度 范围范围a之内，那末之内，那末m就是系统就是系统a的模型的模型。 建模的理由：建模的理由： 减小风险 了解和表示知识 解释“what if” (首先必须解释”what is.” 改进系统的日常运作 models 所要研究的所要研究的 系统系统 抽象抽象 assumptions about the nature of the system entityentity entity 模型模型 relationships

8、relationships relationships 所设想的所设想的 行为（目行为（目 标）标） 性能度量性能度量 第一章 序言 1. 生产系统生产系统 2. 模型（建模）模型（建模） 3. 仿真仿真 4. 系统、模型、仿真系统、模型、仿真 仿真的定义仿真的定义 1961年g. w. morgenthater：“仿真意指在实际 系统尚不存在的情况下对于系统或活动本质的实 现”； 1978年korn在连续系统仿真一述中将仿真定 义为“用能代表所研究的系统的模型做实验”； 1984年oren提出“仿真是一种基于模型的活动”， 被认为是现代仿真技术的一个重要概念。 仿真是对真实世界的模拟仿真是对

9、真实世界的模拟。 基本共同观点是：仿真是基于模型进行的。基本共同观点是：仿真是基于模型进行的。 第一章 序言 1. 生产系统生产系统 2. 模型（建模）模型（建模） 3. 仿真仿真 4. 系统、模型、仿真系统、模型、仿真 系统是研究对象，模型是系统抽象，仿真则是通过系统是研究对象，模型是系统抽象，仿真则是通过 对模型的实验以达到研究系统的目的。对模型的实验以达到研究系统的目的。 根据仿真所依据的模型的不同，仿真可以根据仿真所依据的模型的不同，仿真可以 分为分为物理仿真、数学仿真物理仿真、数学仿真以及以及半实物仿真半实物仿真 。 根据仿真时钟与实际时钟的比例关系可分根据仿真时钟与实际时钟的比例关

10、系可分 为：为：实时仿真实时仿真、亚实时仿真亚实时仿真以及以及超实时仿超实时仿 真。真。 物理仿真物理仿真是按照实际系统的物理性质构造系统的物理是按照实际系统的物理性质构造系统的物理 模型，并在物理描写模型上进行实验的过程模型，并在物理描写模型上进行实验的过程 ； 数学仿真数学仿真是在对系统进行抽象，并将其特性用数学关是在对系统进行抽象，并将其特性用数学关 系式加以描述得到系统的数学模型的基础上，对数学模系式加以描述得到系统的数学模型的基础上，对数学模 型进行实验的过程型进行实验的过程 ；数学仿真也称为计算机仿真数学仿真也称为计算机仿真 半实物仿真半实物仿真是数学仿真与物理仿真的结合甚至实物联

11、是数学仿真与物理仿真的结合甚至实物联 合起来进行实验的过程。合起来进行实验的过程。 实时仿真：仿真时钟与实际时钟完全一致，也就是模型仿真实时仿真：仿真时钟与实际时钟完全一致，也就是模型仿真 的速度与实际系统运行的速度相同。当被仿真的系统中存在物的速度与实际系统运行的速度相同。当被仿真的系统中存在物 理模型或实物时，必须进行实时仿真，例如各种训练仿真器就理模型或实物时，必须进行实时仿真，例如各种训练仿真器就 是这样，有时又称在线仿真。是这样，有时又称在线仿真。 亚实时仿真：仿真时钟慢于实际时钟，。对于仿真速度要求亚实时仿真：仿真时钟慢于实际时钟，。对于仿真速度要求 不苛刻的情况下均是亚实时仿真。例如大多数系统离线研究与不苛刻的情况下均是亚实时仿真。例如大多数系统离线研究与 分析，有时也称为离线仿真。分析，有时也称为离线仿真。 超实时仿真：仿真时钟快于实际时钟，例如大气环