《生产系统建模与仿真》课程教学大纲

1、大学本科专业培养方案课程教学大纲编 码： ME05046Code: ME05046 课程名称：生产系统建模与仿真Course Title: Modeling and Simulation of Production System 课程类别：专业核心 Course category:Core Courses in Specialty学 分：2Credit(s): 2开课单位：机械与运载工程学院 .Offering College/School: College of Mechanical & Vehicle Engineering课程描述：本课程是工业工程专业的专业核心课程，以工程统计学

2、、生产管理学、设施规划与物流分析等为前导课程，为生产系统建模与仿真课程设计、生产实习、毕业设计等方面的实践与课程学习提供方法论和工具支撑。本课程主要包括离散事件系统基本原理、相关数学模型和统计模型、随机数、仿真数据分析和离散事件系统仿真应用等内容，学生需了解生产系统建模与仿真基本原理，理解相关数学统计模型和仿真数据分析方法，掌握排队系统、库存系统、生产物流系统的仿真建模，并能灵活应用Plant Simulation软件。通过学习本课程，学生学会应用相关基础原理并采用合适科学方法针对复杂问题进行研究的能力，能够对生产（服务）系统进行分析、规划、设计、管理和优化，具备自主学习和终身学习的意识，以及

3、不断学习和适应发展的能力。Course description: Based on the leading courses- Engineering Statistics, Production Management ,Facilities Planning and Logistics Analysis, Modeling and Simulation of Production System is a core course in specialty for students majoring in Industrial Engineering, which can provide meth

4、odology and effective tools for Course Design of Production System Modeling and Simulation, Engineering Internship and Graduate Design(Thesis).The main body of this course includes basic principles of discrete event systems, related mathematical models and statistical models, random number, data ana

5、lysis and discrete event simulation system applications, etc. Students need to know the fundamental principle of Production System Modeling and Simulation, understand the relevant mathematical and statistical models and data analysis for simulation methods, master the way to model queuing system, in

6、ventory system, production and logistical system and use Plant Simulation software flexibly. Through learning this curriculum，students can apply related scientific principles and adopt appropriate scientific methods to solve complex problems，undertake the work of analyzing, planning, design, managem

7、ent and optimization for production or service systems. Students can also have the awareness of autonomous learning and lifelong learning, as well as the strong adaptability and ability to keep on learning.课程内容（一）课程教学目标设置本课程是为了让工业工程专业的本科生在四年级掌握离散系统建模与仿真的基本理论、方法及一种实用仿真分析工具，具备综合运用专业知识分析和解决生产（服务）系统的效率、

8、成本及环境友好等管理与工程综合性复杂问题的能力，具备一定对生产（服务）系统进行分析、规划、设计、管理和优化的能力。通过该课程的学习，培养本专业毕业生十二项核心能力的以下几项能力：1、 工程知识：能够综合运用数学、统计学、运筹学、管理科学、工程基础和专业知识，分析和解决生产（服务）系统的效率、成本等管理与工程综合性的复杂问题，如产能规划、生产排程、物流调度、库存优化等；（对应能力的第一项）2、 问题分析：基本掌握离散系统的系统思维与逻辑分析能力，能够综合应用数学、运筹学、统计学、生产系统建模与仿真、管理学及相关专业知识，并通过文献研究对（生产服务）系统中复杂问题进行识别和提炼、定义和表达、分析与

9、实证，以获得有效结论；（对应能力的第二项）3、 设计/开发解决方案：在适当考虑安全与健康、法律法规与相关标准以及各制约因素的前提下，具有针对生产（服务）系统中复杂问题进行建模、分析、规划、设计、管理和运作优化的能力；（对应能力的第三项）4、 研究：具备运用生产系统建模与仿真、统计学、试验设计等专业知识针对复杂工业工程问题进行研究的能力，包括试验设计与实施实验、分析与解释实验数据并通过信息综合得到合理有效结论的能力；（对应能力的第四项）5、 使用现代工具：学习应用Plant Simulation等仿真软件，能够在工业工程实践中选择、使用恰当的技术、资源、工程工具和信息技术工具，了解其局限性，并能

10、够灵活应用；（对应能力的第五项）（二）基本教学内容第一章、仿真绪论教学目的与要求：本章要求学生了解仿真的适用性、仿真的不适用性、仿真的优缺点、仿真的应用领域、系统和模型、离散事件系统仿真、仿真研究的步骤。教学重点：仿真的应用领域、系统和模型、离散事件系统仿真、仿真研究的步骤。教学难点：系统和模型和仿真研究的步骤。相应毕业要求：对应能力第一项、第二项教学内容：1.1仿真的适用性1.2仿真的不适用性 1.3仿真的优缺点1.4仿真的应用领域1.5系统和模型1.6离散事件系统仿真1.7仿真研究的步骤学时分配：课堂教学2学时第二章、仿真实例教学目的与要求：本章要求学生掌握排队系统、库存系统和维护系统的实

11、例及其仿真策略。教学重点：排队系统、库存系统与维护系统的仿真实例。教学难点：维护系统仿真实例。相应毕业要求：对应能力第一项、第二项、第三项教学内容：2.1排队系统实例仿真2.2库存系统实例仿真2.3维护系统实例仿真学时分配：课堂教学2学时第三章、基本原理教学目的与要求：本章要求学生掌握事件调度法、活动扫描法、进程交互法和消息驱动法四种仿真逻辑。教学重点：事件调度法、活动扫描法、进程交互法和消息驱动法。教学难点：进程交互法和消息驱动法。相应毕业要求：对应能力第一项、第二项、第三项教学内容：3.1事件调度法3.2活动扫描法3.3进程交互法3.4消息驱动法3.5表处理技术学时分配：课堂教学2学时第四

12、章、仿真软件教学目的与要求：本章要求学生了解仿真软件的发展历史，掌握仿真软件的选型方法，熟悉常用的仿真软件。教学重点：仿真软件的发展历史、仿真软件的选型方法和常用仿真软件简介。教学难点：仿真软件的选型方法相应毕业要求：对应能力第一项、第五项教学内容：4.1仿真软件的发展历史4.2仿真软件的选型4.3常用仿真软件简介4.4plant Simulation软件介绍学时分配：课堂教学2学时第五章、仿真中的统计模型教学目的与要求：本章要求学生回顾统计术语和概念，掌握仿真有用的统计模型，理解离散分布和连续分布，掌握经验分布与泊松过程的相关知识。教学重点：仿真相关的统计模型，经验分布与泊松过程相关知识。教

13、学难点：经验分布与泊松过程相关知识。相应毕业要求：对应能力第一项、第二项、第四项教学内容：5.1了解术语和概念回顾5.2有用的统计模型5.3离散分布和连续分布5.4泊松过程5.5经验分布学时分配：课堂教学4学时第六章、排队模型教学目的与要求：本章要求学生掌握排队模型的特点及排队模型的标记方法，理解排队系统的长时间运行性能指标，理解无限总体马尔可夫模型的稳态行为特征。教学重点：排队系统的长时间运行性能指标和无限总体马尔可夫模型的稳态行为特征。教学难点：无限总体马尔可夫模型的稳态行为特征。相应毕业要求：对应能力第一项、第二项、第三项、第四项教学内容：6.1排队模型的特点6.2排队模型的标记方法6.

14、3排队系统的长时间运行性能指标6.4无限总体马尔可夫模型的稳态行为特征学时分配：课堂教学4学时第七章、随机数的产生教学目的与要求：本章要求学生掌握随机数的性质，熟练掌握伪随机数的产生方法和随机数的检验技术。教学重点：伪随机数的产生方法和随机数检验技术 教学难点：伪随机数产生方法 相应毕业要求：对应能力第一项、第二项、第四项教学内容：7.1随机数的性质7.2伪随机数的产生7.3产生随机数的方法7.4随机数的检验学时分配：课堂教学4学时第八章、随机变量的产生教学目的与要求：本章要求学生掌握反变换技术、舍选技术和利用仿真对象的特殊性质产生随机样本的方法。教学重点：随机数的反变换技术和舍选技术 教学难

15、点：随机数的反变换技术 相应毕业要求：对应能力第一项、第二项、第四项教学内容：8.1反变换技术8.2舍选技术8.3基于仿真对象特殊性质的随机变量产生技术学时分配：课堂教学2学时第九章、输入建模教学目的与要求：本章要求学生掌握数据的收集、用数据辨识分布、参数估计、拟合优良度检验、拟合非平稳泊松过程、选择无数据的输入模型、相关性分析和时间序列输入模型等知识点。教学重点：用数据辨识分布、参数估计、拟合优良度检验、拟合非平稳泊松过程、选择无数据的输入模型。教学难点：拟合优良度检验、拟合非平稳泊松过程、选择无数据的输入模型。相应毕业要求：对应能力第一项、第二项、第四项教学内容：9.1数据的收集9.2数据

16、辨识分布9.3参数估计9.4拟合优良度检验9.5拟合非平稳泊松过程9.6选择无数据的输入模型9.7相关性分析9.8时间序列输入模型学时分配：课堂教学4学时+讨论课程2学时第十章、仿真模型的检验和验证教学目的与要求：本章要求学生掌握仿真模型的建立、检验和验证方法。教学重点：模型的校验和验证 教学难点：模型的校验和验证 相应毕业要求：对应能力第二项、第三项、第四项、第五项教学内容：10.1模型的建立10.2检验和验证10.3仿真模型的检验10.4模型的校验和验证学时分配：上机实践2学时第十一章、单一模型的输出分析教学目的与要求：本章要求学生了解关于输出分析的仿真类型，掌握输出数据的随机性、性能测度

17、及其估计，掌握终态仿真的输出分析与稳态仿真的输出分析技术。教学重点：性能测度及其估计、终态仿真的输出分析、稳态仿真的输出分析。教学难点： 终态仿真的输出分析、稳态仿真的输出分析。相应毕业要求：对应能力第二项、第三项、第四项教学内容：11.1关于输出分析的仿真类型11.2输出数据的随机性11.3性能测度及其估计11.4终态仿真的输出分析11.5稳态仿真的输出分析学时分配：课堂教学4学时第十二章、系统设计方案的比较与评价教学目的与要求：本章要求学生掌握双系统设计方案的比较、多个系统设计方案的比较、元建模技术和基于仿真的优化方法。教学重点：双系统设计方案的比较、多个系统设计方案的比较。教学难点：双系

18、统设计方案的比较、多个系统设计方案的比较。相应毕业要求：对应能力第二项、第三项、第四项、第五项教学内容：12.1双系统设计方案的比较12.2多个系统设计方案的比较12.3元建模技术12.4基于仿真的优化学时分配：上机实践2学时考核方式生产系统建模与仿真考核及成绩评定方式最终成绩由平时成绩、平时测验成绩、期末成绩组合而成。各部分所占比例如下：1.平时成绩：30%。根据到课情况、作业情况等综合评定。2.平时实验及测验成绩：30%。平时测验主要考核阶段知识点的掌握程度，由学生在课堂上独立完成。实验则根据实验课实验任务完成情况给定。3.期末考试成绩：40%。考核方式为上机考试，学生随机从题库中抽取题目，在计算机上独立完成，由老师综合评定。持续改进方法生产系统建模与仿真是一门面向工程实际的应用型课程，具有较强的实践性和应用性。在注重理论讲解的同时，要更加重视学生综合运用专业知识