仿真与建模试验报告

实验报告13工业工程2班李伟航13工业工程2班实验10一、实验目的：.学习库存系统查库与订货处理的结构建模方法.学习用Equation模块、Equation（I）模块读写数据库的方法.学习用Equation模块、Equation（I）模块进行编程计算的方法二、实验问题.打开上次实验你保存的文件（这个文件要保存好，下次实验还要使用），然后根据以上视频，进行操作实验。.简述用Equation模块计算订货量的程序逻辑。.简述用Equation（I）模块计算并累加总订货成本到数据库中的程序逻辑。.Equation模块与Equation（I）模块有何不同？.在本案例的假设前提下，在一笔订货的在途货物运输期间（即提前期期间），会不会再次发出订货指令？或者换句话说，每次查库时，会不会有已订但未到的货？为什么？三.实验过程1.生成查库员（查库信号）用Create模块每天生成一个库存检查员实体（实际代表一个查库信号）Create模块具体设置如下图：/[22]Create 匚‘I回2.判断是否需要订货利用SelectItemOut模块、Equation模块和SimulationVariable模块检查库存，并判断是否需要订货。若需要，就将库存检查员实体发送到SelectItemOut模块的上端口输出进行后续处理；若不需要订货，就将库存检查员实体发送到下端口输出，简单地离开系统。其中，Equation模块的设置如下图。Defineinpu:andoulputvariablesMarobtaTypeVsnsbbVakra1MarobtaTypeVsnsbbVakra1二3nHeLbD= 1120IDS^ssdVaJus丁 ™1:11:1 .iC2=!-3dVaJue▼ ko1:21:2▼JI1JinpijtvnriatlogQul叫g『的口啪[「能urts] Vai’iSi：■,•丫骨 ■二餐.arijftUarn上laUsHjq—Cwwector0 .i■Enterlheecuafloninttieform"result=ftnm川a:' i1(kc<=KSandt<119.6)5=.0：else3.无需订货的处理由上一步Equation中设置可知，当s=1时，即无需订货的情况下，直接将库存检查员实体从SelectItemOut模块下端口输出，通过Exit模块离开系统。SelectItemOut模块设置如下，当s=0时从上端口输出，否则从下端输出。4J[24]SelectItemOut°PnoriaIlem^imaBon|Block.^liriaUan]|Commonls]SemclGeaclItemloaselectedoulpiii■Specrtyseiedloncanditions selEtioutputbasedon- mnneciw」Tapoulputischasen叫SeleduzJue:U_Selectopllansinvalidggigci由山货回口睁弓归口-Z|FPredictmeaatnoftheHemibeforeItentersthisuiocKFShowtnroughputoniconTdBlock TVcughpu[]-D —晔| 9LI ExrqE9| M.订货处理-建立模型当s=0时，即需要订货的情况下，库存检查员实体有SelectItemOut模块上端.计算订货量用一个Equation模块获取数据库中的当前库存(kc)和最大库存(ds)，计算订货量dh。Equation模块设置如下：

dVariableTypeVai'LabisNaniedVariableTypeVai'LabisNanieVairabeVahe1—Connecisr0 ,dh20□■utputVm「i；ables(results)IJ-Entertheequalieninthefarm"resul1=formula.:"IJdh=ds-kc;.设置订货量属性将第5步Equation模块计算得到的订货量（dh）输出给Set模块，将订货量赋值给检查实体dh属性。Set属性设置如下图。7.用Equation（I）模块计算并累加总订货成本到数据库中7.用Equation（I）模块计算并累加总订货成本到数据库中因此用Equation（I）模块获取数据库中固定费（gdf）和可变订货费（kbf），再根据订货量算出本次订货成本，把它累加到总订货费用（toc）并写入数据库中。具体Equation（I）模块设置如下图。.设置提前期从下订单到所订货物入库的这段时间为订货提前期，这里用Activity模块表示，设置该提前期服从0.5-1天的均匀分布。订货提前期的设置如下。

.到货后更新数据库中的库存数据库存检查实体离开Activity，表示提前期结束，货物到达，到货后用Get模块获取订货量，用Write模块将订货量累加到数据库中的sc表的当前库存(kc)中，根据订货动态增加当前库存。Write模块设置如下。■speaTydatabasecoordinates■speaTydatabasecoordinates订法用手,栏MJaV一♦订□yil>需计算订订法用手,栏MJaV一♦订□yil>需计算订止三到始；n史孙一前七K.观察运行结果运行模型，观察数据库sc表中的库存(kc)由变为13,累计订货费用达到了11125。□BP2[ME■125tOE2-3kc四.实验问题的分析解答本实验实验模型如下:1.上述过程即为实验步骤。本实验实验模型如下:虞当前仁仃2.答：用Equation虞当前仁仃2.答：用Equation模块计算订货量的程序逻辑：是当检测到库存小于订货点判断壬告品去；.】根xs时，用最大库存ds减去目前库存，即为订货量，即dh=ds-kc；过程如实验步骤5所示。.答：用Equation（I）模块计算并累加总订货成本到数据库中的程序逻辑是:因为每订货一次的成本二固定费（gdf）+可变订货费（kbf）*订货量（dh），将每次的订货成本累加到总订货成本当中去，即toc=toc+gdf+kbf*dh，即更新了总订货成本。具体步骤如步骤7所示。.答：Equation模块是由value库中添加的值模块，是用来读取传递系统产生的值（如产生的随机数）并进行相应的逻辑运算，而对于实体传来的属性则不可以读取；而相反的，Equation（I）模块是由Item库中添加的实物模块，用来读取和传递实体属性并进行相应的逻辑运算。两者都可以读取数据可中的数据。.答：一笔订货的在途货物运输期间，不会再次发出订货指令。因为在Create模块中设置了检查实体到来的间隔为1天，而订货提前期服从0.5-1的均匀分布，所以不会出现每次查库有已订但未到的货的情况。实验n一、实验目的.通过实验理解各种库存性能指标的含义.学习用Read模块读取数据库数据的方法.学习用Max&Min模块、Mean模块、Equation模块以及各种计算模块计算和采集库存系统性能指标的方法二.实验问题.打开上次实验你保存的文件（这个文件要保存好，下次实验还要使用），然后根据以上视频，进行操作实验。.本实验中，用read模块读数据库数据时，在其option页要做何设置？.用MeanVariance模块计算平均每天总成本的均值和置信区间时，模块对话框要做何设置？.利用本次实验建立的模型，实验比较以下各组（s，S）下的平均每天总成本：（20,40） （20,60） （20,80） （20,100）（40,60） （40,80） （40,100）（60,80） （60,100）（80,100）对每种情况重复运行20次，写出各项配置下的平均每天总成本的均值和置信区间。并写出以上最优的（使得平均每天总成本最低）的（s，S）。.添加必要的模块，分别计算平均每天缺货成本、平均每天储存成本、平均每天订货成本的均值和置信区间。.用Plotter，DiscreteEvent模块绘制当前库存水平的波动曲线，并同时绘制一条高度为20（即订购点）的水平直线，和一条高度为0的水平直线（连接constant模块到plotterDE模块），观察并库存曲线的波动情况以及和两条直

线的关系，根据你的观察，缺货情况经常发生吗?三.实验过程1.在库存发生变化时读取数据库中当前库存水平每当库存数据发生变化时，用Read模块读取库存（kc）的值，Read设置如下:[116]ReadKValuoR阚口Data]Qpli口ns]CdEiHEnis|ReadsflatsIT0m日source"Seledasourcetjpe Gel曲曲llrom： dartmi:自-c-SpedVdatabasecaardinatssTOC\o"1-5"\h\zDB. 陷 」1Table:回 」2Held: |附 」1Record. |213 」|2in-2.计算平均每天储存成本当库存大于0时，通过max模块与0比较得到当前库存值，并通过Mean&Varience模块（运行10次）计算平均每天的库存，再用Equation模块计算平均每天储存成本。计算平均每天储存成本的模型与设置如下所示：平均用天存伊庆市4JH23]Mean&VarianceValues匚亘工土口2期Equation<Value>|OpMna|Results.]History]Cammenls]EquatiDfi]QpliQnH〕.师加部。Ca忙uW忸平均用天存伊庆市4JH23]Mean&VarianceValues匚亘工土口2期Equation<Value>|OpMna|Results.]History]Cammenls]EquatiDfi]QpliQnH〕.师加部。Ca忙uW忸striEme^n.Mananc&.andsundamMvlaflonolUiginputCancel-SpecifinffiaJcondflmnsistieind白卜同UE3Bl9dtoptions|UjenumE「讨incuk/L:Glaula也博诅口在口PUsetimewighteaslatisticaFCalcuialomQyinQa^raDSferiniervai1不FlCmk：ul#Bfa『multiple前mCWbnsrR如I侬怆urtl巾闾怕srnorle-o.-oiConfidenceinlEDil.□e-araftbslesiatlirriE：匚史fSUH'MBAComputesanequaticiiandoutputsHie-resultsupaniD学却邮包Rg将附「通|T援1E皿'3.计算平均每天缺货成本当库存小于0时，通过max模块与0比较得到当前缺货数，并通过Mean&Varience模块（运行10次）计算平均每天的缺货数，用Equation模块（缺货数取反）计算平均每天缺货成本。计算平均每天缺货成本的模型与设置如下所示：H[14J]Equation<Valuei计算平均靓货数电[123(]Mean&VariancexVilue:-=1E1Rssulh]Htsliir?[ConiEBrtsIEquaikui]Cpbons]Conmanls[Cglw帕皿匕4hem坦白/variance,siaMMdd@vialfcinofffieing)ul■Spedfyiniialoondlioris[is巾已iniiaivalue■SelectcationsCancel|U统riurnD曰[:rin口H[14J]Equation<Valuei计算平均靓货数电[123(]Mean&VariancexVilue:-=1E1Rssulh]Htsliir?[ConiEBrtsIEquaikui]Cpbons]Conmanls[Cglw帕皿匕4hem坦白/variance,siaMMdd@vialfcinofffieing)ul■Spedfyiniialoondlioris[is巾已iniiaivalue■SelectcationsCancel|U统riurnD曰[:rin口uts・12palElatmuarrarKEPUs*ahEEwjhLEElHt51grCalculatemiTdrraah%raDsf^rinlBrval.10rCalcuhlstirniulfplB口mul浦口ns「ReplicateuntilnetaUnError占c-0.01conntfenoiir照峭iClear£lal1socs3lljnieCw*p<jwsangquzikxiandoutputWe勺TyKVsriiHsNm*靠,油4in21j2niri*:lw3T*5?Mr]5inCWii1W71-tT 加■DEnneinpulandautputusrlstles：川口Uliana□代弓11EnlertheequalioninIheformTe&ult=Ibmula;-半天成均玻本每货OpenDeveloperReierence|JTe^tEqu□utjDLnvanaDles(resunsj2■•一cT.Mi2airi»:lsr0jeutcona=-te'Qhr：.计算平均每天订货成本利用Read模块读取运行完后数据库中的总订货成本，再用Math模块除以系统运行当前时间，得到平均每天订货成本。平均每天订货成本模型和设置如下：获取总订货成本平均每天

订货成本/[153]SimulationVariable-=：Va...口回■获取总订货成本平均每天

订货成本/[153]SimulationVariable-=：Va...口回■j~Options_]Coinrrients-^| |冰|Outputsvalueofasystemvariable1 1Cancel-Selectthesystemvariabletooutput Currenttime读当前时间读当前时间AddCiloresult.计算平均每天总成本利用Math模块将第2、3、4步所计算出的平均每天储存成本，平均每天缺货成本和平均每天订货成本相加即得到平均每天总成本。.计算平均每天总成本的均值和置信区间在Math模块后用Mean&Varience模块计算运行10次之后的平均每天总成本的均值和置信区间。

平均亳天总成本的均值和罡信区间四.实验问题的分析解答.上述过程即为实验步骤。本实验实验模型如下:II#喑杆计苴和无隼i+的学工在TV*二:哥三奇峰由F■dh!!=Md-t；包天熟点rt；-□rwkd<-EdAIT，：M1T

获取总订平均员＞.丁夫KTi+的学工在TV*二:哥三奇峰由F■dh!!=Md-t；包天熟点rt；-□rwkd<-EdAIT，：M1T

获取总订平均员＞.丁夫KT1t；•①士二h：J.的焯值却在信区,日：?£1i-JdHii?A.答：由于本实验要求在库存发生变化时读取数据库的库存水平，因此在Read模块中的Option选项中，选择Discreteevent-readdataduringwhen以及勾中datasourceschange，意思即为数据发生变化时读取数据库。设置如下：■［1阉Read地口加|加巾日宓］ FjR间5。口历fllMTid制KE! ―Ca口fegete/罚卜—莪白，nng川口神口」 一r通川信comconi1柳。仃氏油咫松乳司e r4琳拉渣eceiin白刈।螃烟峥乡卸寸Fwumri।neldMnnecnrrecerwsmeEsage rIsrtaD-niiiErtjfeHkferjieSi^-tastecwinter电［&vkhim』厚 Fdalas4urregripes■Olheiaploris一「r-jgoMindsaie9quaiinrunnurnisr『SlmcwnectfnunzBBFStmKMinKta「间郦Prcca5siPDatahsaeaiarkje Pnap&；3fe-siECri.ge

3.答：用Mean&Varience模块计算平均每天总成本的均值和置信区间时，要勾中Calculateformultipltesimulations，意思是计算出运行多次情况（这里为10）次时平均每天总成本的均值和置信区间。■-5^-I-Cancel|[132]Mem四Vmimrr-=Valut='=■

■-5^-I-Cancel|CalculacasUkmoan,varlancsi,andslnndnrddeviBboni&IheinpulrSpDC^'inilialcundtiDns 椁」istheinUahaluerSeieaopnorB |Ly。nuEt：q「odinpjfa-lInnkzulRqxnrunix:LUsairno>wigHQdddislics厂口]□/海mnMngg愉己ge：MHrti时而「10*CalcJ^rarniulUple&imdationiHReplicateirHI直曲的erraris^001

CnnndflnMinterval：95 %.答：10种情况的运行结果如下，其中最优的（s，S）为（20,60）。Mean. 125.6070-150361Variance： 23.32203225957Standarddelation- 4929294178197Num杷rorabserollonb2DConfidenceinterval 2.i-.0179241165RelalrueClerror: 0.01795^D2S7D3Mean:Variance:Standlarddeviabcn:Numberorobsei^aflonBCaniidienceinierval-W-Reiatl^CIflrror：120.36121051916.0503145S72i?41）06264302369201.874998803255D.015&?551045i7Mgan： 121.413712:93565Variance. 5.420567278533Slandardoevialion： 2329920599449Numberofobservations2DCanfidenceinte「ml 7- 109口山口14fi口3£RflISitM。ClQFFDE 口.00@07^462491（20，40）均值：125.8870元置信区间（125.8870±2.2602：）（20，60）均值：120.3812元置信区间（120.3812±1.8750）（20，80）均值：121.4371元置信区间（121.4371±1.0904）Mean：Variance:standard!deviaUDO:Numberafab&en^iianEConfldiDnceIntervalHR目aliweClerror-1291695529346E.&D35915M2112.&50214D22D420■1.103536699102D.0D9112171B2SMean:Variance:Standarddewsbon,NurriberorobserMalloris;Canfidenceinterval讣"RelateClError: C127.3233^525-16^.585252939362?.754133791206此1.280974200612J.01012362S749klean:Variance:standardde^aiian:Numberofobservations;Conndencemtewal iRelaU-zeClerror:127.59427M1623.18696338^05.11.7057669720362016357545693970.DO6550173731（20，100）均值：128.1696元置信区间（128.1696±1.1935）（40,60）均值：127.3233元置信区间（127.3233±1.2890）（40，均值：127.5943置信区间（127.80）元5943±0.8358：）Mean.Variante,Standarddevialian:NumberDTot>seruationsCDnrid^ncBint^h,al*-/-Rglalb«Clerror.134.082594122^172600615099052S94602291602ZD1.2S1112SB922^0.OT9405491418Mean:Variance:Standarddeviaiian:Numberofobseh'atjonsGoEd巳neeinterval廿Rolan帼Clerror:14624^6993431B.3753113fiB5172.094013021434201.354439793334D.00925H52395M$an:Variance:standarddeviatian:NumbieroFotee onsConfidenceinten.'al+/-R回Clerror:147eggasDQOBT5.B0456Q13E534Z4092634114D5201.127569932879O.lI[JT634197014（40,100）均值：134.0826元置信区间（134.0826±1.2611）（60,80）均值：146.2447元置信区间（146.2447±1.3544）（60，100）均值：147.6999元置信区间（147.6999±1.1276）Mean:157.5710909587Variance:60965496579ZSiandsrdcjwstion:2.6261202&3796NumrercTobseni1atone2DConnOenceinterval+>■122906585-7819RelatJ'/eClerror0007334533639（80,100）均值：167.5711元置信区间（167.5711±1.2291）

.答：用3个Mean&Varience模块计算平均每天存储成本、缺货成本和订货成本的均值和置信区间，Mean&Varience模块勾中Calculateformultipltesimulations。添加模块后的模型以及运行结果如下：::.i=TK;士力值、芭启【亘v^=r.[^=-平匕用停■：T：ie'□I—mL-TJHSErrt£m匕占卅□HbMei平均需天玦赢v^=r.[^=-平匕用停■：T：ie'□I—mL-TJHSErrt£m匕占卅□HbMei平均需天玦赢或均值相置信区同.脚总订施成本aMt一1：卜订掰成本就当前时间就当前时间邛匚坷K」.'，..才L:睚ICH『-u平均每天存储成本：Mean: 平均每天存储成本：Mean: 9.514016390927Variance: 0.2200&2260642Standarddeviation: 0,477&4S176252NumberDfobservations20conndeneeinterval+-/-o.223499425746RelativeCIerror: 0,0^3491595642均值约为9.5140元置信区间为(9.5140±0.2234)平均每天缺货成本Mean: 16.26080184067Variance: 4.214669463673siandaddeviation: 2,0^2970643&4^Num&erofot)5ervations2(.'?dnfideneenterval+f- 0.960819835036RelativeClerror: O.OE9O0GO969-13均值约为16.2608元置信区间为(16.2608±0.9608)平均每天订货成本：Mean: 93.79025423729Variance: 7.332125337779Standarddeviation: 2.307515304119Numberofobservations20Confidenceinterval+■/- 1.313956201593RelativeClerror: 0.013300463313均值约为98.7903元置信区间为(98.7903±1.3140).答：PlotterDiscreteEvent模块设置和运行后的库存水平波动曲线如下图所示，由曲线图可以看出库存水平在0和20之间以及上下变动。由图可以看出，位于0以下的曲线分布比较多，这意味着缺货的情况发生的比较频繁；曲线在0和20之间的分布也较多，这意味着需要订货的情况也发生的比较多。

实验12一.实验目的：.学习库存仿真优化方法.学习如何设置模块表格的内容为决策变量二.实验问题.打开上次实验你保存的文件，然后根据以上视频，建立优化模型。.在优化模块（Optimizer）中，整数型决策变量和连续型（实数型）的输入方法有何不同？.请在你的模型上，使用Extendsim软件提供的优化器来寻找（s，S）的最佳设置（总成本最小）。令s在1和99之间取值（步长为1，即为整数），S在2和100之间取值（步长为1，即为整数）。要注意s和S必须是整数而且满足s<S。a.优化器参数由先选择QuickerDefaults，写出优化结果（s，5）和平均每天总成本。b.再将优化器参数由选择BetterDefaults，写出优化结果（s，5）和平均每天总成本。.在上题（第2题）的基础上，通过将库存检查间隔（EvaluationInterval，目前为1天）作为变量加入到优化变量集中，来研究在每天开始工作时查看并补充（当需要时）库存是否是最佳方案，让该值在半天到5天之间连续取值，s和S的取值情况与上题相同。应用优化器求取最优设置。a.先优化器参数选择QuickerDefaults，写出优化结果（s，S）、EvaluationInterval和平均每天总成本。b.再将优化器参数选择BetterDefaults，写出优化结果（s，5）、和平均每天总成本。三.实验过程.用DataInit模块初始化最小最大库存（s，S）

/J[57]DataInit<Valu®> =匚亘31瓶~~]Coniments Cancelu$^$aa百的soiree2initial辽eatargetwithvariesCancel~Selectda1atargetsandsourcesdhita~paTa^g&tSoursda1atyp®SouglihJit-Etsrtcf...Intrwu1DBoeii.r2：l：1 .号Jewryn,Q i2DBcell.1：Z1：Z .v^ine.Meveryrun,0acell▼11：1：1 .Vaiue▼ZdStferyrun.04OBkII1.1:1:2 TVaue▼+3"ti''tryrun." 1.设置Optimizer模块目标函数和决策变量从value库中将Optimizer模块放进模型中，在查库与订货处理模型中将决策变量订货点（xs，1〜99）和最大库存（ds，2〜100）和输出变量平均每天总成本（toc）克隆拖放到Optimizer模块上，然后建立目标函数方程和约束条件。Optimizer模块设置如下：.设置Optimizer模块约束方程在Optimizer模块中的Constraints中添加约束方程，约束条件为s和S必须是整数而且满足s<S，约束条件的代码设置如下：[70]Optimizer<Value>Objectiues]Run户arwinBtErs]Constmints[Results-crnmmnts]Findstheoptimiinivalue(maximumprofitormininiumcost)-Defineconstraintsquatons(equationsaneevaluatedfromtoptobottom} Note:Forinawtlijalemstramtequayonsuse.EquatiofiVanabie=(calculatecForgiobalCGn&trsintsuse:if(conditions)Reject=TFiUE;xs=int(xs);ds-intfds);reject=7RUE|

.设置Optimizer模块运行参数在Optimizer模块下的RunParameters中，由于模型为随机模型，所以单机Randommode下的QuickerDefaults按钮快速设置所有优化参数（速度快精度低），然后点击NewRun。运行结束后选择Better口6£@口区按钮设置规模更大的优化参数（耗时长精度高），并比较两次的结果。・[701Optimizer<Value>RunPararriete「sCcnstraintsHnastneoptimumvamermaKimumprofitormminiunicost)Me，*RunHnastneoptimumvamermaKimumprofitormminiunicost)■SelectdefaultsettingsforrurparametersRarrctimmoaei侬［祗前口.而泌蔚NDh-i'anciOfftmtxieiQuickerDefaults麻ShowplctduringrunRarrctimmoaei侬［祗前口.而泌蔚NDh-i'anciOfftmtxieiQuickerDefaults麻ShowplctduringrunReiterDefaultsBetterDefault?ClearPlotter.运行优化,查看结果通过Optimizer模块下的Results可以看MinCost数值的变化，运行结束时最顶行会给出最优解。分别用QuickerDefaults参数和BetterDefaults参数运行两次比较结果。结果见实验结论3。四.实验问题的分析解答.实验过程如上述实验步骤所示。.答：整数型决策变量的输入方法为输入范围的时候不要输入小数点，如1；而实数型的输入方法为输入范围时输入带有小数点的数字，如1.0。.答：选择QuickerDefaults参数，（s，S）优化结果为（27,43），平均每天总成本约为122.37627元。QuickerDefaults

QuickerDefaults选择BetterDefaults参数，（s,S）优化结果为（20,58）,平均每天总成本约为130.8615元。BetterDefaultsBetterDefaults.答：将库存检查间隔ei克隆拖入Optimizer模块上，在订货模型create模块后加队列防止其堵塞，ei的范围设置如下。分别运行Qui