系统建模与仿真概述

1、课程说明课程说明 参考书：参考书： 离散事件系统建模与仿真离散事件系统建模与仿真-国防科技大学出版社国防科技大学出版社-王维平著王维平著 离散事件系统建模与仿真离散事件系统建模与仿真-机工出版社机工出版社肖田元译肖田元译 离散事件系统建模与仿真离散事件系统建模与仿真-清华大学出版社清华大学出版社顾启泰编著顾启泰编著 生产物流系统建模与仿真生产物流系统建模与仿真-WITNESS系统及应用系统及应用-科学出版社科学出版社王亚超王亚超 编著编著 网络资料：网络资料： 冬季仿真会议网站：冬季仿真会议网站： witness网站：网站：www.witness- 课程目的课

2、程目的 1. 掌握随机数及随机变量的产生和检验方法掌握随机数及随机变量的产生和检验方法 2. 掌握离散事件系统建模的三种方法的应用掌握离散事件系统建模的三种方法的应用 3. 能够使用事件调度法编制简单的系统仿真模型能够使用事件调度法编制简单的系统仿真模型 4. 掌握系统建模与仿真工具掌握系统建模与仿真工具WITNESS的应用的应用 5. 能够对仿真结果进行统计分析能够对仿真结果进行统计分析 第第0101讲讲 系统建模与仿真概述系统建模与仿真概述 一、系统模型 1.1 系统 1.2 模型及其分类 1.3 系统模型的性质 1.4 建立模型时应遵循的 基本原则 二、系统仿真二、系统仿真 2.1 系统

3、仿真系统仿真 2.2 如何实施仿真如何实施仿真 2.3 仿真的适用性仿真的适用性 2.4 仿真的优缺点仿真的优缺点 2.5 应用领域应用领域 2.6 系统仿真的一般步骤系统仿真的一般步骤 2.7 系统、模型与仿真的关系系统、模型与仿真的关系 提纲提纲 1.1系统的定义 系统仿真的研究对象是具有独立行为规律的系统。系统仿真的研究对象是具有独立行为规律的系统。 系统是指相互联系又相互作用的对象的有机组合。系统是指相互联系又相互作用的对象的有机组合。 从广义上讲，系统的概念是非常广阔的，大到无穷的宇宙世界，小到分从广义上讲，系统的概念是非常广阔的，大到无穷的宇宙世界，小到分 子原子，都称之为系统。子

4、原子，都称之为系统。 从仿真角度来说：使用仿真软件构件的实际运作对象。从仿真角度来说：使用仿真软件构件的实际运作对象。 系统的划分：系统的划分： 非工程系统是指自然和社会在发展过程中形成的，被人们在长期的生产非工程系统是指自然和社会在发展过程中形成的，被人们在长期的生产 劳动和社会实践中逐渐认识的系统。劳动和社会实践中逐渐认识的系统。 工程系统是指人们为满足某种需要或实现某个预定的功能，利用某种子工程系统是指人们为满足某种需要或实现某个预定的功能，利用某种子 段构造而成的系统。段构造而成的系统。 社会、经济、环境、交通、生物圈、血液循环系统社会、经济、环境、交通、生物圈、血液循环系统 机械、电

5、气、动力、生产、物流系统、汽车、自行车、机械、电气、动力、生产、物流系统、汽车、自行车、 铅笔铅笔 1.2 1.2 模型模型 及其分类及其分类 定义：定义： 模型是对相应的真实对象和真实关系中那些有用的和令人感兴趣的特性的抽象，是模型是对相应的真实对象和真实关系中那些有用的和令人感兴趣的特性的抽象，是 对系统某些本质方面的描述，它以各种可用的形式提供被研究系统的信息。对系统某些本质方面的描述，它以各种可用的形式提供被研究系统的信息。 建模需要完成两方面内容建模需要完成两方面内容 一是建立模型结构；在建立模型结构时，要确定系统的边界、鉴别系统一是建立模型结构；在建立模型结构时，要确定系统的边界、

6、鉴别系统 的实体、属性和活动。的实体、属性和活动。 二是提供数据。提供数据要求能够使包含在活动中的各个属性之间的关二是提供数据。提供数据要求能够使包含在活动中的各个属性之间的关 系得以确定。系得以确定。 模型演示模型演示 Cyber：国外汽车设计流程图，图示模型、计算机模型、实物模型：国外汽车设计流程图，图示模型、计算机模型、实物模型 数学模型数学模型 离散事件系统仿真模型离散事件系统仿真模型 模型分类：实物模型、图示模型、计算机（模拟）模型、数学模型模型分类：实物模型、图示模型、计算机（模拟）模型、数学模型 模型类型示例模型类型示例 1.2 1.2 模型及其分类模型及其分类 模型分类及其特性

7、模型分类及其特性 图式模型模拟模型数学模型实物模型 分析的速度 抽象性 改变和调整的方便程度 + 现实性 费用 调整难度 + 图1.1 各种模型特性比较 Why do we need build these models? 1.3 1.3 系统模型的性质系统模型的性质 系统模型结构的性质：系统模型结构的性质： 相似性相似性 模型与所研究系统在属性上具有相似的特性和变化规律，这就是真实系统与模型与所研究系统在属性上具有相似的特性和变化规律，这就是真实系统与 模型之间具有相似的物理属性或数学描述。模型之间具有相似的物理属性或数学描述。 简单性简单性 从实用的观点来看，由于在模型的建立过程中，忽略了

8、一些次要因素和某些从实用的观点来看，由于在模型的建立过程中，忽略了一些次要因素和某些 非可测变量的影响，因此实际的模型已是一个被简化了的近似模型。非可测变量的影响，因此实际的模型已是一个被简化了的近似模型。 一般来说，在实用的前提下，模型越简单越好。一般来说，在实用的前提下，模型越简单越好。 多面性多面性 对于由许多实体组成的系统来说，由于其研究目的不同，就决定了所要收集对于由许多实体组成的系统来说，由于其研究目的不同，就决定了所要收集 的与系统有关的信息也是不同的，所以用来表示系统的模型并不是唯一的。的与系统有关的信息也是不同的，所以用来表示系统的模型并不是唯一的。 由于不同的分析者所关心的

9、是系统的不同方面，或者由于同一分析者要了解由于不同的分析者所关心的是系统的不同方面，或者由于同一分析者要了解 系统的各种变化关系，对同一个系统可以产生相应于不同层次的多种模型。系统的各种变化关系，对同一个系统可以产生相应于不同层次的多种模型。 1.4 1.4 建立模型时应遵循的基本原则建立模型时应遵循的基本原则 建立模型时应遵循的基本原则建立模型时应遵循的基本原则 清晰性：一个复杂的系统是由许多子系统组成的，对应的系统模型也清晰性：一个复杂的系统是由许多子系统组成的，对应的系统模型也 是由许多子模型构成的。在子模型之间除了研究目的所必需的信息联系是由许多子模型构成的。在子模型之间除了研究目的所

10、必需的信息联系 外，相互辐合要尽可能少，结构要尽可能清晰。外，相互辐合要尽可能少，结构要尽可能清晰。 相关性：模型中应该只包括系统中与研究目的有关的那些信息。相关性：模型中应该只包括系统中与研究目的有关的那些信息。 准确性：建立系统模型时，应该考虑所收集的、用以建立模型的信息准确性：建立系统模型时，应该考虑所收集的、用以建立模型的信息 的准确性的准确性 可辨识性：模型结构必须具有可辨识的形式。所谓可辨识性是指系统可辨识性：模型结构必须具有可辨识的形式。所谓可辨识性是指系统 的模型必须有确定的描述或表示方式，而在这种描述方式下与系统性质的模型必须有确定的描述或表示方式，而在这种描述方式下与系统性

11、质 相关的参数必须有唯一确定的解。相关的参数必须有唯一确定的解。 集合性：是能够把一些个别的实体组成更大实体的程度，即模型的集集合性：是能够把一些个别的实体组成更大实体的程度，即模型的集 合性。合性。 二、二、 系统仿真系统仿真 2.1 系统仿真的定义系统仿真的定义 系统仿真是建立在控制理论、相似理论、信息处理技术和计算机初等理系统仿真是建立在控制理论、相似理论、信息处理技术和计算机初等理 论基础之上的，以论基础之上的，以计算机和其他专用物理效应设备计算机和其他专用物理效应设备为工具，利用为工具，利用系统模系统模 型型对真实或假设的系统进行试验，并借助于专家的经验知识、统计数据对真实或假设的系

12、统进行试验，并借助于专家的经验知识、统计数据 和信息资料和信息资料对实验结果进行分析对实验结果进行分析研究，进而研究，进而做出决策做出决策的一门综合的实验的一门综合的实验 性学科。性学科。 The dynamic representation of a real system by a model which behaves in the same manner as the system itself. 2.1 2.1 系统仿真分类系统仿真分类 （1）静态和动态：静态模型与时间没有关系，而在动态模型中时间）静态和动态：静态模型与时间没有关系，而在动态模型中时间 却扮演着不可或缺的角色。却扮演

13、着不可或缺的角色。 在在2.2 节介绍的浦丰投针问题就属于静态仿真，其中没有时间要素。节介绍的浦丰投针问题就属于静态仿真，其中没有时间要素。 而实际系统仿真所模拟的对象多数是动态系统，例如对银行营业厅顾客服务效率而实际系统仿真所模拟的对象多数是动态系统，例如对银行营业厅顾客服务效率 的仿真，顾客的到达是同时间相关的，在不同时刻，顾客到达速率可能不同，队的仿真，顾客的到达是同时间相关的，在不同时刻，顾客到达速率可能不同，队 列队长可能不同，柜台开放数量可能不同等。列队长可能不同，柜台开放数量可能不同等。 2.1 2.1 系统仿真分类系统仿真分类 （2）连续和离散：）连续和离散： 在连续模型中，系

14、统状态虽时间连续变化，例如水库蓄水量、放水量以及出现降在连续模型中，系统状态虽时间连续变化，例如水库蓄水量、放水量以及出现降 水和蒸发时水位的变化即属此类。水和蒸发时水位的变化即属此类。 而在离散模型中，系统状态仅在离散的时刻点发生变化，例如在制造系统中，零而在离散模型中，系统状态仅在离散的时刻点发生变化，例如在制造系统中，零 件会在特定的时间到达和离开，机器会在特定的时刻出现故障和被修复，工人会件会在特定的时间到达和离开，机器会在特定的时刻出现故障和被修复，工人会 在特定的时间开始休息和复工。在特定的时间开始休息和复工。 在有的模型中，既有连续变化的成分，也有离散变化的因素，这种模型被称为混

15、在有的模型中，既有连续变化的成分，也有离散变化的因素，这种模型被称为混 合模型（合模型（Mixed continuous-discrete model），例如在炼油厂，储油罐中），例如在炼油厂，储油罐中 的压力是连续变化的，但会在离散时间点上发生间歇。的压力是连续变化的，但会在离散时间点上发生间歇。 2.1 2.1 系统仿真分类系统仿真分类 （3）确定和随机：）确定和随机： 没有随机输入的模型为确定性模型，严格预约时间与固定服务时间的运作过程即没有随机输入的模型为确定性模型，严格预约时间与固定服务时间的运作过程即 属此类。属此类。 在随机模型中，至少存在一部分随机输入，例如在银行中，顾客的到达

16、时间与服在随机模型中，至少存在一部分随机输入，例如在银行中，顾客的到达时间与服 务时间都是随机变化的。务时间都是随机变化的。 一个模型中也可以同时包括确定的和随机的输入成分，哪些属于确定因素、哪些一个模型中也可以同时包括确定的和随机的输入成分，哪些属于确定因素、哪些 属于随机因素是建模时要考虑的重要问题。属于随机因素是建模时要考虑的重要问题。 2.2 2.2 如何实施仿真如何实施仿真 手工进行仿真手工进行仿真 蒲丰实验蒲丰实验 用通用语言编程进行仿真用通用语言编程进行仿真 利用通用程序语言（利用通用程序语言（Fortran，C）来编写计算机程序用以对复杂的系统进行仿真。还开发）来编写计算机程序

17、用以对复杂的系统进行仿真。还开发 出了各种支撑软件包用于帮助完成各种例行程序，例如表处理、模拟时间的跟踪以及统计记出了各种支撑软件包用于帮助完成各种例行程序，例如表处理、模拟时间的跟踪以及统计记 录等。录等。 优点：具有很高的灵活性，易于定制功能，不论是模型结构还是仿真运行操作方面。优点：具有很高的灵活性，易于定制功能，不论是模型结构还是仿真运行操作方面。 缺点：由于每次建模时都要编写大量代码，因此极为枯燥和痛苦，而且容易出错；而且即使缺点：由于每次建模时都要编写大量代码，因此极为枯燥和痛苦，而且容易出错；而且即使 需要对模型进行一点变动，也会花费相当多的时间重新建模。需要对模型进行一点变动，

18、也会花费相当多的时间重新建模。 仿真语言仿真语言 专用的仿真语言，如专用的仿真语言，如GPSS、Simscript、SLAM以及以及SIMAN，它们为大多数人使用的各，它们为大多数人使用的各 类仿真提供了一个更好的框架。然而，人们还需要花费相当多的时间来学习这些仿真语言的类仿真提供了一个更好的框架。然而，人们还需要花费相当多的时间来学习这些仿真语言的 特征及如何有效的使用它们，而且，使用者还必须面对其苛刻、严格的语法要求。特征及如何有效的使用它们，而且，使用者还必须面对其苛刻、严格的语法要求。 高级仿真器高级仿真器 很多针对各种系统的高级仿真器，例如很多针对各种系统的高级仿真器，例如Witne

19、ss、Arena等。这些软件在图形界面更易于理等。这些软件在图形界面更易于理 解，语法结构简单易于理解，使得仿真不再需要很高深的计算机编程技术。解，语法结构简单易于理解，使得仿真不再需要很高深的计算机编程技术。 从从Buffon Buffon 投针问题谈起投针问题谈起 2 2 0, /2 0, sin, :sin . l l a X AX 随机投针可以理解成针的中心 点与最近的平行线的距离X是均匀 地分布在区间 上的r.v.，针 与平行线的夹角 是均匀地分布 在区间 上的r.v.，且X与 相互独立， 于是针与平行线相交的充要条件为 即相交 Buffon Buffon 投针问题投针问题 2sin

20、 00 22 (sin) 2 l ll pP Xdxd aa 于是有： 2l ap 2.2 2.2 如何实施仿真如何实施仿真 手工进行仿真手工进行仿真 蒲丰实验蒲丰实验 试验者试验者时间时间(年年)针长针长投针次数投针次数相交次数相交次数的估计值的估计值 Wolf18500.80500025323.15956 Smith18550.60320412183.15665 Fox18840.7510304893.15951 Lazzarini19250.83340818083.14159292 实验动画 2.3 2.3 仿真的适用性仿真的适用性适应情况适应情况 对复杂系统内部的相互作用和复杂系统的子

21、系统内部的相互作用的研究和实验。对复杂系统内部的相互作用和复杂系统的子系统内部的相互作用的研究和实验。 可以仿真信息、组织及环境的变更，以观察这些改变对模型行为的影响。可以仿真信息、组织及环境的变更，以观察这些改变对模型行为的影响。 在仿真模型设计过程中获取的知识可能具有很大的价值，可对被研究系统的改进提出在仿真模型设计过程中获取的知识可能具有很大的价值，可对被研究系统的改进提出 建议。建议。 改变仿真的输入并观察产生的输出，可以使我们深入了解哪些变量是最重要的，以及改变仿真的输入并观察产生的输出，可以使我们深入了解哪些变量是最重要的，以及 了解变量间是如何相互作用的。了解变量间是如何相互作用

22、的。 仿真可以作为教学设备来增强解析求解方法学的能力。仿真可以作为教学设备来增强解析求解方法学的能力。 仿真可以用于在新设计或策略实施前进行实验，以便为可能发生的事情做好准备。仿真可以用于在新设计或策略实施前进行实验，以便为可能发生的事情做好准备。 仿真可以用于验证解析解。仿真可以用于验证解析解。 对机器的不同能力进行仿真有助于确定其需求。对机器的不同能力进行仿真有助于确定其需求。 设计用于训练的仿真模型使得学习成为可能，无需费用及现场指导。设计用于训练的仿真模型使得学习成为可能，无需费用及现场指导。 动画显示仿真运行中的系统，从而使计划具有可视性。动画显示仿真运行中的系统，从而使计划具有可视

23、性。 现代系统现代系统(工厂、晶圆生产厂、服务组织等工厂、晶圆生产厂、服务组织等)非常复杂，只能通过仿真来处理其内部的非常复杂，只能通过仿真来处理其内部的 相互作用。相互作用。 2.3 2.3 仿真的适用性仿真的适用性不适应情况不适应情况 第一：当问题可通过第一：当问题可通过普通方法解决时普通方法解决时，就不应使用仿真。举个例子，一个自动打，就不应使用仿真。举个例子，一个自动打 标签设备为以标签设备为以100人人/小时的速率随机抵达的客户服务，该设备的服务速度是平小时的速率随机抵达的客户服务，该设备的服务速度是平 均均12人人/小时。为决定最少所需的服务器数份，并不需要用仿真。只需计算小时。为

24、决定最少所需的服务器数份，并不需要用仿真。只需计算 100/12 =8.33,就表明需要就表明需要9台或更多的服务器。台或更多的服务器。 第二：当问题可以通过第二：当问题可以通过解析解决解析解决时，就不应使用仿真。时，就不应使用仿真。 第三：如果第三：如果直接进行实验直接进行实验更为简便，则不应使用仿真。例如，对一个可以免下车更为简便，则不应使用仿真。例如，对一个可以免下车 的路边快餐店，接收订单的人员配备手持终端及语音通信设备，为确定再增加一的路边快餐店，接收订单的人员配备手持终端及语音通信设备，为确定再增加一 个订单接收站对客户等待时间的影响，实验的开销更低一些。个订单接收站对客户等待时间

25、的影响，实验的开销更低一些。 第四：如果第四：如果成本超过仿真节省的开销成本超过仿真节省的开销，则不使用仿真。完成一个仿真需要很多步，则不使用仿真。完成一个仿真需要很多步 骤骤.正如将在正如将在2.8节所讨论的那样，这些步骤必须深入地完成。如果仿真成本估计节所讨论的那样，这些步骤必须深入地完成。如果仿真成本估计 为为20000美元，而仿真只节省美元，而仿真只节省10 000美元，则建议不要将资金投入到仿真系统美元，则建议不要将资金投入到仿真系统 中。中。 2.3 2.3 仿真的适用性仿真的适用性不适应情况不适应情况 第五条和第六条：进行仿真研究的决定性资源是第五条和第六条：进行仿真研究的决定性

26、资源是人员和时间人员和时间。如果没有足够的资。如果没有足够的资 源或时间，就不应使用仿真。有经验的分析师是非常重要的资源，因为他具有判源或时间，就不应使用仿真。有经验的分析师是非常重要的资源，因为他具有判 断模型应该达到的详细程度和怎样去验证和确认模型的能力和经验。如果缺少了断模型应该达到的详细程度和怎样去验证和确认模型的能力和经验。如果缺少了 训练有素的模型开发人员，将可能导致开发出错误的模型，以及该错误模型产生训练有素的模型开发人员，将可能导致开发出错误的模型，以及该错误模型产生 的不可靠结果。另外，时间的分配不能够太少，以至开发人员被迫在设计时，对的不可靠结果。另外，时间的分配不能够太少

27、，以至开发人员被迫在设计时，对 模型进行压缩处理。要想获得有意义的结果，时间进度表的安排应该有足够的时模型进行压缩处理。要想获得有意义的结果，时间进度表的安排应该有足够的时 间允许必要改动以及验证和确认活动间允许必要改动以及验证和确认活动 第七条：仿真需要数据，有时需要大量的数据。如果第七条：仿真需要数据，有时需要大量的数据。如果无数据可用无数据可用，甚至数据都无，甚至数据都无 法估计，则不建议使用仿真。法估计，则不建议使用仿真。 第八条：如果负责人有第八条：如果负责人有不合理的预期不合理的预期，如果他要求过多过快，或者如果仿真的能，如果他要求过多过快，或者如果仿真的能 力被过高估计，则仿真也

28、是不适合的。力被过高估计，则仿真也是不适合的。 第九条：如果系统行为第九条：如果系统行为太复杂或不可定义太复杂或不可定义，则不适合使用仿真。对，则不适合使用仿真。对人类行为人类行为建模建模 有时是极为复杂的。有时是极为复杂的。 2.4 2.4 仿真的优缺点仿真的优缺点优点优点 新的策略、操作程序、决策规则、信息流、组织程序等的研究可以新的策略、操作程序、决策规则、信息流、组织程序等的研究可以不干扰实际系统不干扰实际系统 正在进行的操作。正在进行的操作。 新的硬件设计、物理布局、运输系统等测试可在新的硬件设计、物理布局、运输系统等测试可在不具备获得必要资源不具备获得必要资源的前提下进行。的前提下

29、进行。 关于某些现象怎样发生或为什么发生的关于某些现象怎样发生或为什么发生的假设可以测试假设可以测试其可能性。其可能性。 可以可以压缩或扩展时间压缩或扩展时间来加速或减缓被研究的现象。来加速或减缓被研究的现象。 可以获得有关可以获得有关变量的相互作用变量的相互作用的深入了解。的深入了解。 可以获得可以获得变量对系统性能的重要性变量对系统性能的重要性的深人了解。的深人了解。 可以进行可以进行瓶颈分析瓶颈分析，进而发现在过程、信息、物料等工作中的哪个地方被过分延迟。，进而发现在过程、信息、物料等工作中的哪个地方被过分延迟。 仿真研究可以仿真研究可以帮助理解系统帮助理解系统是如何运行的，而不是一个人

30、去思考系统如何运行。是如何运行的，而不是一个人去思考系统如何运行。 可以回答可以回答“如果如果就会就会”这样的问题。这在新系统设计中特别有用。这样的问题。这在新系统设计中特别有用。 2.4 2.4 仿真的优缺点仿真的优缺点缺点缺点 建模需要特殊的培训建模需要特殊的培训。这是一门需要花费时间、需要累积经验来学习的。这是一门需要花费时间、需要累积经验来学习的 艺术。而且，如果两个模型是由不同的竞争对手建立的，则它们也许有艺术。而且，如果两个模型是由不同的竞争对手建立的，则它们也许有 相似之处，但它们很有可能是不一致的。相似之处，但它们很有可能是不一致的。 仿真结果可能难于解释仿真结果可能难于解释。

31、大多数仿真输出基本上都是随机变量。大多数仿真输出基本上都是随机变量(它们通常它们通常 基于随机的输入基于随机的输入)，因此很难区分观察结果是与系统相关的还是随机的。，因此很难区分观察结果是与系统相关的还是随机的。 仿真建模和分析非常仿真建模和分析非常耗时，而且成本高耗时，而且成本高。对一个任务来说，建模和分析。对一个任务来说，建模和分析 资源的紧张会导致仿真模型或分析不充分。资源的紧张会导致仿真模型或分析不充分。 2.5 2.5 应用领域应用领域 制造应用制造应用 采用模拟电气系统的方法，对连续制造系统进行动态建模采用模拟电气系统的方法，对连续制造系统进行动态建模 在仿真测试平台上对随机生产计

32、划模型进行检验在仿真测试平台上对随机生产计划模型进行检验 在汽车装配中减少喷涂线的颜色变化。在汽车装配中减少喷涂线的颜色变化。 对钢缆制造中的质量及生产能力建模。对钢缆制造中的质量及生产能力建模。 在生物工艺制造中的共享资源能力分析。在生物工艺制造中的共享资源能力分析。 用于加工车间操作仿真的神经信息模型。用于加工车间操作仿真的神经信息模型。 半导体制造半导体制造 恒定时间间隔生产计划及其在制品控制的应用。恒定时间间隔生产计划及其在制品控制的应用。 在面向交货期的调度规则下加速生产。在面向交货期的调度规则下加速生产。 300mm晶圆生产工厂自动物料储运系统的设计框架。晶圆生产工厂自动物料储运系

33、统的设计框架。 下一代剂量工具的最优设计决策。下一代剂量工具的最优设计决策。 在在300mm晶圆生产工厂中群工具建模的应用。晶圆生产工厂中群工具建模的应用。 在在300mm半导体制造中批密室工具基于常驻实体的仿真半导体制造中批密室工具基于常驻实体的仿真 2.5 2.5 应用领域应用领域 建筑工程及项目管理建筑工程及项目管理 多任务化与合并偏差对复杂设备采购的影响。多任务化与合并偏差对复杂设备采购的影响。 排灌工程运行维护人员的无冗余概念及仿真的应用。排灌工程运行维护人员的无冗余概念及仿真的应用。 为钢铁制造建立虚拟车间模型。为钢铁制造建立虚拟车间模型。 家用旧货供应链仿真。家用旧货供应链仿真。

34、 军事应用军事应用 终止型仿真基于频率的设计终止型仿真基于频率的设计:一个维和的例子。一个维和的例子。 支持支持3维环境中军事交互式仿真的多库框架。维环境中军事交互式仿真的多库框架。 规范计算机生成兵力的行为而无需编程。规范计算机生成兵力的行为而无需编程。 逼真度和有效性逼真度和有效性:人类行为描述问题。人类行为描述问题。 通过贸易区域开发和评估，评价技术对人的表现的影响通过贸易区域开发和评估，评价技术对人的表现的影响 自动后勤系统对突发产生过程的影响。自动后勤系统对突发产生过程的影响。 城区军队行动的建模和仿真的研究计划开发。城区军队行动的建模和仿真的研究计划开发。 2.5 2.5 应用领域

35、应用领域 物流、供应链及分布式应用物流、供应链及分布式应用 一个服务器一计算机制造环境中的库存分析。一个服务器一计算机制造环境中的库存分析。 AGV系统的各种瓶颈检测方法的对比。系统的各种瓶颈检测方法的对比。 半导体供应网络仿真。半导体供应网络仿真。 一个机场候机区的国际出发旅客流的分析。一个机场候机区的国际出发旅客流的分析。 离散仿真技术在液化天然气供应链上的应用。离散仿真技术在液化天然气供应链上的应用。 公共建筑物内行人流的在线仿真。公共建筑物内行人流的在线仿真。 运输模式及交通运输模式及交通 航班延迟合并仿真。航班延迟合并仿真。 通过仿真优化确定飞机跑道调度。通过仿真优化确定飞机跑道调度

36、。 高速公路交汇及分叉性能的仿真。高速公路交汇及分叉性能的仿真。 澳大利亚红十字会急救服务建模。澳大利亚红十字会急救服务建模。 诺福克紧急救火支持的仿真建模。诺福克紧急救火支持的仿真建模。 船舶到港建模。船舶到港建模。 运送汽油的游艇运输系统优化。运送汽油的游艇运输系统优化。 一个内陆水路游艇交通系统的迭代优化及仿真一个内陆水路游艇交通系统的迭代优化及仿真 2.5 2.5 应用领域应用领域 经营过程仿真经营过程仿真 个性化定价的商店性能基于代理的建模及仿真。个性化定价的商店性能基于代理的建模及仿真。 随机经营模型的可视化。随机经营模型的可视化。 电话呼叫中心的建模及仿真电话呼叫中心的建模及仿真

37、 使用仿真近似求解服务系统的凸性性能指标的子梯度。使用仿真近似求解服务系统的凸性性能指标的子梯度。 机场行李扫描中仿真的作用。机场行李扫描中仿真的作用。 连续操作中人的疲劳危险仿真。连续操作中人的疲劳危险仿真。 电信记帐系统的优化。电信记帐系统的优化。 对客户库进行分段以获得最大回报。对客户库进行分段以获得最大回报。 健康护理健康护理 流动健康护理训练的前台与病人护理建模流动健康护理训练的前台与病人护理建模 急诊部门与医疗遥侧单位间的医院操作的评估。急诊部门与医疗遥侧单位间的医院操作的评估。 预估急诊室的最大容量。预估急诊室的最大容量。 减少急诊部门的等待长度。减少急诊部门的等待长度。 医院急

38、诊部门的医院急诊部门的6希格玛改进思想的仿真。希格玛改进思想的仿真。 用于急诊室工作人员调度的基于整数线性编程规划的仿真工具。用于急诊室工作人员调度的基于整数线性编程规划的仿真工具。 2.6 2.6 系统仿真的一般步骤系统仿真的一般步骤 2.6 2.6 系统仿真的一般步骤系统仿真的一般步骤 1. 问题定义问题定义 2. 制定目标制定目标 3. 描述系统并对所有假设列表描述系统并对所有假设列表 4. 罗列出所有可能替代方案罗列出所有可能替代方案 5. 收集数据和信息收集数据和信息 6. 建立计算机模型建立计算机模型 7. 校验和确认模型校验和确认模型 8. 运行和输出分析运行和输出分析 9. 文

39、档和报告的生成文档和报告的生成 10.实施实施 2.72.7系统、模型、仿真模型之间的关系系统、模型、仿真模型之间的关系 思考题思考题 1系统模型分为哪几类？对每种类型的模型列举一个示例。系统模型分为哪几类？对每种类型的模型列举一个示例。 2什么是系统仿真？什么是系统仿真？ 3思考为什么仿真应用最先出现在航空、汽车制造等大型企业？思考为什么仿真应用最先出现在航空、汽车制造等大型企业？ 4思考图思考图1.2中的仿真流程，中的仿真流程， （a）通过将类似活动组合在一起至少减少两个步骤，并给出你的理由；）通过将类似活动组合在一起至少减少两个步骤，并给出你的理由； （b）通过将当前步骤拆分或者扩大现有

40、步骤，至少增加两个步骤，并给出你的理由；）通过将当前步骤拆分或者扩大现有步骤，至少增加两个步骤，并给出你的理由； 5请给出交通干道十字路口的仿真步骤，目标是改进当前的交通状况。请给出交通干道十字路口的仿真步骤，目标是改进当前的交通状况。 6请给出制造企业单种产品采购的仿真步骤，目标特定的成本约束下，改进缺货率。请给出制造企业单种产品采购的仿真步骤，目标特定的成本约束下，改进缺货率。 7访问访问Winter Simulation Conference的网页的网页，报告仿真在你感兴，报告仿真在你感兴 趣领域的应用情况。趣领域的应用情况。 8访问访问Winter S

41、imulation Conference的网页的网页并说出：并说出： （a）当前仿真的应用领域有哪些？）当前仿真的应用领域有哪些？ （b）本年度）本年度WSC将在什么时间？什么地点举行？将在什么时间？什么地点举行？ 9使用搜索引擎，搜索使用搜索引擎，搜索 （a）“汽车制造仿真汽车制造仿真Automotive manufacture simulation”的网页，并准备一份讨论的网页，并准备一份讨论 你找到内容的报告。你找到内容的报告。 （b）“供应链仿真供应链仿真Supply chain simulation”的网页，并准备一份讨论你找到内容的报告。的网页，并

42、准备一份讨论你找到内容的报告。 （c）“物流仿真物流仿真Logistic simulation”的网页，并准备一份讨论你找到内容的报告。的网页，并准备一份讨论你找到内容的报告。 10使用搜索引擎，搜索国内系统仿真网站，并准备一份讨论你找到内容的报告。使用搜索引擎，搜索国内系统仿真网站，并准备一份讨论你找到内容的报告。 模型类型示例模型类型示例 1.4 1.4 建立模型时应遵循的基本原则建立模型时应遵循的基本原则 建立模型时应遵循的基本原则建立模型时应遵循的基本原则 清晰性：一个复杂的系统是由许多子系统组成的，对应的系统模型也清晰性：一个复杂的系统是由许多子系统组成的，对应的系统模型也 是由许多

43、子模型构成的。在子模型之间除了研究目的所必需的信息联系是由许多子模型构成的。在子模型之间除了研究目的所必需的信息联系 外，相互辐合要尽可能少，结构要尽可能清晰。外，相互辐合要尽可能少，结构要尽可能清晰。 相关性：模型中应该只包括系统中与研究目的有关的那些信息。相关性：模型中应该只包括系统中与研究目的有关的那些信息。 准确性：建立系统模型时，应该考虑所收集的、用以建立模型的信息准确性：建立系统模型时，应该考虑所收集的、用以建立模型的信息 的准确性的准确性 可辨识性：模型结构必须具有可辨识的形式。所谓可辨识性是指系统可辨识性：模型结构必须具有可辨识的形式。所谓可辨识性是指系统 的模型必须有确定的描述或表示方式，而在这种描述方式下与系统性质的模型必须有确定的描述或表示方式，而在这种描述方式下与系统性质 相关