生产系统建模与仿真教学文案
生产系统建模与仿真
实验报告
实验一Witness仿真软件认识
一、实验目的
1、学习、掌握Witness仿真软件的主要功能与使用方法；
2、学习生产系统的建模与仿真方法。
二、实验内容
学习、掌握Witness仿真软件的主要功能与使用方法
三、实验报告要求
1、写出实验目的:
2、写出简要实验步骤；
四、主要仪器、设备
1、计算机（满足Witness仿真软件的配置要求）
2、Witness工业物流仿真软件。
五、实验计划与安排
计划学时4学时
六、实验方法及步骤
实验目的：
1、对Witness的简单操作进行了解、熟悉，能够做到基本的操作，并能够进行简单的基础建模。
2、进一步了解Witness的建模与仿真过程。
实验步骤：
Witness仿真软件是由英国lanner公司推出的功能强大的仿真软件系统。它可以用于离散事件系统的仿真，同时又可以用于连续流体（如液压、化工、水力）系统的仿真。目前已成功运用于国际数千家知名企业的解决方案项目，有机场设施布局
优化、机场物流规划、电气公司的流程改善、化学公司的供应链物流系统规划、工厂布局优化和分销物流系统规划等。
◆Witness的安装与启动：
?安装环境：推荐P4 1.5G以上、内存512MB及以上、独立显卡64M以上显存，Windows98、Windows2000、Windows NT以及Windows XP的操作系统支持。
?安装步骤：⑴将Witness2004系统光盘放入CD-ROM中，启动安装程序；
⑵选择语言（English）；⑶选择Manufacturing或Service；⑷选择授权方式（如加密狗方式）。
?启动：按一般程序启动方式就可启动Witness2004，启动过程中需要输入许可证号。
◆Witness2004的用户界面：
?系统主界面：正常启动Witness系统后，进入的主界面如下图所示：
主界面中的标题栏、菜单栏、工具栏状态栏等的基本操作与一般可视化界面操作大体上一致。这里重点提示元素选择窗口、用户元素窗口以及系统布局区。
?元素列表窗口：共有五项内容，分类显示模型中已经建立和可以定义的模型元素。Simulation中显示当前建立的模型中的所有元素列表；Designer中显示当前Designer Elements中的所有元素列表；System中显示系默认的特殊地点；Type中
显示Witness系统中可定义的所有元素类型；System Function中显示Witness系统中可以定义的所有函数类型。
?用户元素窗口：系统提供的默认用户元素窗口中提供了各种元素的可视化效果的定义，不过在建模过程中，当这些缺省的设置不能很好的表示实际系统时，用户可以在该窗口定义自己的相关元素的名称、可视效果等，保存以便日后使用。定义方法可以鼠标右击页框标题，将出现弹出式菜单，其中可以添加、重命名、删
除、加载原有设计元素组等项目。向页框中添加自定义元素的步骤一般分为Define、Display、Detail三步。自定义元素设定完毕后，需要保存成*.des文件，通过菜单File/save As，然后选定文件类型为Designer Element Files(*.des)，输入文件名即可。?系统布局区：也叫系统布局窗口，在布局窗口中，设置实际系统构成元素的可视化效果以及它们的二维相对位置，可以清楚的显示实际系统的平面布局图。Witness一共提供了八个窗口，可以通过这些窗口，使提仿真项目以不同的角度显示其可视化效果。对系统布局窗口的设置主要有三项内容：添加元素、设置窗口名称及窗口背景色。如何添加元素在实验步骤中介绍。设置窗口名称及窗口背景色可以通过菜单Window/Control…,如下图所示。
◆Witness建模元素：
现实商务或事物系统总是有一系列相互关联的部分组成的，如制造系统中的原材料、机器设备、仓库、运输工具、人员、加工路线等，服务系统中的顾客、服务
台、服务路线等。Witness软件使用与现实系统相同的事物组成相应的模型，通过运行一定的时间来模拟系统的绩效。模型中的每个部件被称为“元素（Element）”。该仿真软件共有五类元素来构建现实系统的仿真模型：
?离散型元素：它是为了表示所要研究的现实系统中可以看得见的、可以计量个数的物体，一般用来构建制造系统和服务系统等。主要包括：
?零部件（Part）：可以代表在其它离散型元素间移动的任何事物。零部件
进入模型有两种方式：一是被动式，即被动地等其它元素来取；二是主动式，即零部件主动地以固定时间间隔、不规则的时间间隔、随机的时间间隔等形式进入模型。
?机器(Machine)：机器是获取、处理零部件并将其送往目的地的离散型元素，如一台车床、一个机场登记服务台、一个机器人焊接工等。有7种机器来建立不同类型处理过程的模型：⑴单处理机(single)，一次处理一个零部件；⑵批处理机（batch），一次处理多个零部件；⑶装配机（assembly），将多个零部件组装成一个组件输出；
⑷生产机（production），一个零部件输入后产生多个输出；⑸通用机（general），输入一批零部件，输出的是相同数目或不同数目的一批零部件；⑹多周期处理机（multiple cycle），模拟机器衽的是经过许多独立的处理周期来完成一次操作；⑺多工作站机（multiple station），它有多个不同的部件加工位置，每个部件将依次通过每一个工作站，完成一系列的工序。
?输送链(Conveyor)：是实现带传送和滚轴传送的离散元素，在设计输送链时，可以对它的长度、最大容量、部件移动每单位长度所需的时间等项进行设定。它有固定式和队列式两种。固定式（Fixed），保持其上面零部件间距不变的输送链；队列式（Queuing），这种输送链允许部件累积，假如该输送链上的部件被阻塞，部件仍不断滑向一起，直到这个输送链被塞满。
?缓冲区（Buffer）：用于存入零部件的被动型元素，它既不能主动获取零部件，也不能主动送出零部件。一般是将缓冲区与机器相结合，成为机器的输入或输出缓冲区。
?车辆（Vehicle），用来将一个或多个零部件从一个地点运送到另一个地点，如卡车，起重机、铲车等。车辆必须沿着轨道（Track）行动。
?轨道（Track），一种代表车辆运输部件时所遵寻的路径。轨道是单向的，车辆在“尾部（rear）”进入并向“前部（front）”运动。
?劳动者（Labor）：劳动者是代表资源，负责对其它元素进行处理、装配、修理或清洁的离散型元素，如机器人，工具等。可以对模型中的劳动者设置班次，用不同的工作方式，休息和加班时期来进行试验。劳动者具有使用优先权。
?路径（Parth），是设定零部件和劳动者（或其它资源）从一个元素到达另一个元素的移动路线的离散型，在模型中用它来代表现实系统中行程的长度和实际路线。
?模块（Module），根据模型设计和分析的需要将模型中其它一些元素集合在一起，形成一个模块。
?连续型元素：用来表示加工或服务对象是流体的系统，如化工、饮料等。主要包括：流体（Fluid）；管道（Pipe）；处理器（Processor）；容器（Tank）。
?运输逻辑型元素：主要用于建立物料运输系统，包括：
?运输网络（Network）：由一系列的路线，工作站和单件运输小车组合在一起构成。分为自动提供能量和路线集提供能量两种类型。使用运输网络必须注意两点，一是在同一个网络中，只能使用路线集，工作站和单件运输小车；二是网络所应用的类型和班次也被应用于所有配置在该网络中的路线集，单件运输小车和工作站。单件运输小车（Carriers）：单件运输小车沿线集或工作站来运输部件，它的运输方式取决于网络的类型。使用单件运输小车应注意七点：一是每个小车的搬运量只能是一个部件；二是小车可以从一个网络移动到另一个网络；三是可以在每个网络中使用多个类型的单件运输小车；四是小车只有在路线集提供能量的网络中才能跨越式运动；五是一个单件运输小车的入口规则支持“PUSH，PERCENT和SEQUENCE”输出规则；六是可以把一个小车从一个模块推到另一个模块；七是当定义一个小车的时候，必须把它配置到网络中去（注：WITNESS只有在模型运行时才去检查这一点）。
?路线集（Section）：是一种代表单件运输上车所走路径的提供动力的单体要素。
在模型中，路线集是网络的组成部分。
?工作站（Station）：是代表一个点的提供动力的单体要素，该点在路线集的起始或末尾，在这个点上，可以对单件运输小车或者其里面的部件实施操作。共有四种类型的工作站：基站（Basic）、装载站（Loading）、卸载站（Unloading）、停泊站
（Parking）。
?逻辑元素：逻辑元素用来处理数据、定制报表、建立复杂结构的元素，通过这些可以提高模型的质量和实现对具有复杂结构的系统的建模。主要包括：
?属性（Attribute）：属性是反映单个部件、劳动者或者单件运输小车特性的元素。可以在仿真过程中改变属性的值，属性的值可以变量也可以常数。
?变量（Variable）：变量的的数据类型有整型、实数型、名型和字符型四种。WITNESS中系统变量、全局变量和局部变量三种类型。
?分布（Distribution）：用来代表从“现实世界”搜集的数据在模型中具有规律的变化。在建立模型时，既可以根据自己搜集的数据情况采用自定义分布，也可以采用WITNESS提供的最适当的标准分布。
?函数（Function）：函数元素是能返回有关模型状态的信息或者使得模型显得更具有真实性的一组命令集合。WITNESS提供了大量能直接使用的函数，同时也能创建自己的函数。
?文件（File）：它是可以使我们从仿真模型外部将数值输入模型（从一个“READ”型文件）或从模型中输出值（到一个“WRITE”型文件）的一个元素。如，我们能从其它软件生成的文件读入如周期时间这样的值，或者生成适当的报告。
?零部件文件(Part file)：“READ ”型零部件文件是从外部数据文件读入零部件清单到模型中去的一个逻辑元素。“WRITE ”型零部件文件是将零部件清单写入外部文件的逻辑元素。零部件文件可用于从一个模型中生成输出，然后将其用于另一个模型中。零部件文件对于追溯零部件离开仿真的确切时间和零部件在那时的属性值也是很有用的。使用零部件文件必须注意两点：一是不要在一个不要在一个仿真运行时对同一个文件进行读和写的操作。二是假如有两个模型在仿真运行，应该保证它们不对同一个文件进行写入操作，但是从同一个文件中读出是可行的。
?班次（Shift）：是一个能用来创建一个班次模式或一系列班次模式的逻辑元素，它作用于一连串的工作和非工作时期。其它元素仿真班次工作时可以引用班次模式。?图形元素：图形元素可以将模型的运行绩效指标在仿真窗口动态的表现出来。主要包括：
?时间序列图（Time series）：时间序列图是以图形方式来画出仿真随时间变化的值，从而表现仿真结果的图形元素。垂直的Y 轴代表值，水平的X 轴代表时间。
?饼状图(Pie chart)：饼状图用来在仿真窗口表示仿真结果，显示如何使用一个或一组元素的图形元素。例如，我们可以用一个饼状图来分块表示一个给定时段的空闲时间，装配时间和工作时间。
?直方图（Histogram）：直方图是一种在仿真窗口用竖条式的图形来表示仿真结果的图形元素。在模型中适当的地方我们可以用“record ”、“drawbar ”、“addbar ”行为在直方图中记下值。
◆Witness中的规则：
我们一旦在模型中创建了元素，就必须说明零部件，流体，车辆和单件运输小车在它们之间是怎样流动以及劳动者是怎样分配的，这就要用到规则。WITNESS共有三类不同的规则：
?输入规则（input rules）：指零部件进入系统或进入某个模型元素的规则。如是主动进入还是被动拉入。设置输入规则有两种方式：一是通过元素细节（detail ）对话框中的“FROM ”按钮；二是通过Element 工具栏上的“Visual Input Rules ”
图标，弹出如下所示的输入规则对话框，然后进行输入规则的设定：
?输出规则（output rules）：输出规则用于设定当前元素中的零部件、流体、车辆和单件运输小车输出的目的地和数量以及输出方式。输出规则的设定方式与输入规则在致相同。
?劳动者规则（labor rules）：用于详细说明实体元素为完成任务所需要的劳动者类型和数量。有三种劳动者规则：一是NONE规则，表示该元素不需要劳动者；二是MATCH规则，用来为某个元素完成的任务按给定规则匹配所需的劳动者。三是WAIT规则，定义一个元素如何等待。
◆WITNESS的建模与仿真过程：
（1）定义系统元素：可以通过在布置窗口中点鼠标右键，选定快捷菜单中的
“define ”菜单项，来定义模型基本元素的名称、类型、数量；
（2）显示系统元素：在定义了元素的
基础上，要定义元素在各种状态下的现实图形。本步骤可以通过右击要定义显示特征的元素，通过选定弹出式菜单中的“display ”菜单项，来进行设定。各种元素的平面布置可以在witness 的布置窗口中设定，也可以通过导入被仿真系统设施布置图的.dwg 文件来设定。
（3）详细定义：本步骤详细定义模型基本元素工作参数以及各元素之间的逻辑关系，如系统结构、被加工对象在各台机器上的加工时间分布、加工对象的工艺路线、以及其他规则等。可以双击鼠标左键，通过弹出的“detail ”对话框来设定。
（4）运行：通过试运行和修改模型，重复前三步得到正确的计算机仿真模型之后，对系统进行一定时间范围的运行，并在屏幕上动画显示系统运行的过程，运行方式可以是单步的、连续的和设定时间的。本步骤通过witness 提供的
“run ”工具栏来进行操作。
（5）报告：系统运行一段时间后，显示系统中各元素的运行状态统计报告。通过该报告，可以分析系统中可能存在的各种问题；或通过某项指标，来比较可选方案的优缺点。如机器的利用率、产品的通过时间、在制品库存等。该操作通过使用“reporting ”工具栏来实现。
（6）归档：witness 还提供了归档“documentor ”模块，可以让我们提取计算机模型的各种信息，生成word 文档或直接打印出来。主要是生产报告模块没有包含的有关元素的说明型文字、规则、活动、中断和基本信息。
（7 ）优化：witness 还提供了系统优化“optimizer ”模块。如果一个系统的绩效将因为其构成元素的配置不同，而得到不同的结果，并不需要建立多种配置的计算机模型。我们可以直接使用同一个计算机模型，然后通过“optimizer ”
模块来设定每一元素的可变属性值的取值范围，得到一个取值范围集合，并设定表示绩效的目标函数是取最大值还是最小值，进行优化仿真运行，就可以得到前n 个最优绩效的系统配置（n 可自行设定）。
实验二生产物流仿真系统设计
一、实验目的
1、学习、掌握Witness仿真软件的主要功能与使用方法；
2、进一步颔会生产系统的组成与功能；
3、学习生产系统的建模与仿真方法。
二、实验内容
运用WITNESS仿真软件平台建立一个家具组件LEG的从原料TIMER到最终产品的简单生产流程系统的仿真模型。该模型由锯、磨、检验、车削、油漆等主要加工工序并辅之以原料库、皮带式输送链以及中间缓冲器等组成。模型的总体布局如下图所示。通过该模型的运行，来仿真该家具组件LEG的生产过程。
LEG的生产流程为：原料TIMER按照一定的时间间隔以3个为批量主动进入系统，存入缓冲器STOCK中，锯床将TIMER加工成半成品的LEG后送入皮带输送链BeltConveyor，两台磨沙机Sander进行磨沙加工，经过缓冲器Table进入检验inspection工序，检验不合格品又返回磨沙工序。合格品进入CoatingTank处理后，进入车床（两台）车削加工后进入最后一道工序上油漆Vanisher，成为成品，被送出系统。
三、实验报告要求
1、写出实验目的；
2、写出简要实验步骤；
3、完成运行模型与统计分析步骤的相应问题。
四、主要仪器、设备
1、计算机（满足Witness仿真软件的配置要求）
2、Witness工业物流仿真软件。
五、实验计划与安排
计划学时6学时
六、实验方法及步骤
实验目的：
通过运用WITNESS仿真软件平台建立一个家具组件LEG，进一步对Witness工业物流仿真软件进行更一步了解和熟悉。
实验步骤：
●第一步：启动WITNESS软件系统，打开给定的空模型文件；（由于
WITNESS教学版软件新建模型时无法导入新的模型元素库，故利用其它已有导入元素库的空模型文件来建立新的仿真模型）
●第二步：定义模型元素
◆定义原料库stock元素：
?右击模型布局区，选择define，打开模型元素定义窗口：
?
?选择元素类型为buffer；数量为1；
?输入元素名称stock；
?点击create按钮，在元素选择区的simulation下就会添加上stock模型元素；
◆运用以上相同的方法，添加如下模型元素：
?machine：saw、sanders(2)、inspection、lathes(2)、varnisher；
?buffer：table、rework、CoatingTank；
?conveyor：BeltConveyor；
?labor：operator；
?part：timber、leg；
●第三步：可视化模型元素
◆绘制背景图形：
?点开左边元素选择区中system项，右击BACKDROP，选择display，打开backdrop 的display edit窗口：
?
?选择draw模式，选择绘制矩形图形rectangle，点击铅笔按钮，打开图形绘制窗口如下：
?
?选择边框线和内部填充均为黑色，点击multiple draw按钮；
?在布局区内绘制四个矩形，并按前面的总体布局图示布置。
◆可视化stock元素：
?右击元素选择区中的stock元素，选择display，打开display edit窗口；
?选择draw模式，选择icon项，点击铅笔按钮，打开图标绘制窗口；
?选择stock的显示图标ICON号为217，显示倍数为1，点击draw按钮；
?参照总体布局图，在布局区中适当位置点击鼠标，即绘出stock元素的图标
（在display edit窗口打开的情况下，点击选中任何一个图标，移动鼠标呈双箭头形时，按住control键和鼠标左键，可以拖放改变元素图形的大小）。
?运用类似的方法和步骤，绘制stock元素的名称name；
?在display edit窗口选择part queue 项，点击draw按钮，打开紧后所示的窗口；?选择零件timber在stock中的放置类型queue type为queue；
?排列方向为自下往上即选择down；
?显示的前景颜色foreground为黄色；
?示大小display size：3；
?完成上述选择操作后，点击draw按钮；
?点击stock图形中的适当位置，即绘出零件在stock中的排列。
?
◆运用可视化stock相同的方法和步骤，进行其它元素的可视化如下：
?saw：元素图标icon=222、size=x1；状态显示icon=238且将color勾上show status；part queue为queue、left、size3；以及labor queue。
?BeltConveyor：icon=236、x8；part queue为queue、right；
?S anders：icon=240、x1；状态icon=238、x1、show status；part queue=queue、left、x1；labor queue=queue、up、x8；
?Table：icon=227、x1；queue=queue、down、x3；
?I nspection：icon=227、x1；状态icon=238、x1、show status；part queue=queue、right、x8；labor queue=queue、up、x8；
?Rework：与stock相同；
?CoatingTank：icon=229、x4；part queue=queue、left、x1；状态icon=238、
x1、show status；
?Lathes：icon=232、x2；状态icon=238、x1、show status；part queue=queue、left、x2；
?Varnisher：icon=233、x4；part queue=queue、left、x3；input buffer=queue、down、x2；
?Operator：idle=queue、up、x8；
?Timber：style=icon、icon=241；
?Leg：style=icon、icon=240；
◆对上述所有元素可视的同时或可视化后，要参照实验模型的总体布局移
动或安排各模型元素的位置（在display edit窗口打开的情况下，可以鼠标拖动
模型元素，在display edit窗口中的锁形图标为打开时，还可分别移动一个元素
的各个显示部分）
◆安排好各元素的位置，形成模型的总体布局后，为了使流程更形象、直
观，可通过back drop的display edit 来添加一些箭线（参看前面的本实验的总
体布局图）。
◆建立machine的状态标志键key：
?右击元素选择区中system栏下的backdrop，选择display；
?选择draw模式，选择key项，点击draw；
?在布局区中的适当位置画出能表明machine各种状态的标志键。
●第四步：详细定义模型元素
◆详细定义timber元素：
?双击timber元素，打开其detail edit 窗口：
?选择进入系统的形式为主动形式active；进入的间隔时间inter arrival遵寻均
值为30，标准差为5，随机数流为1的正态分布：NORMAL（30，5，1）；进入
批量为3；
?点击TO。。。按钮，输入timber进入系统的目的地：push to stock；
◆详细定义stock元素：capacity=10；
◆详细定义saw元素：
?在saw的detail edit窗口中的general标签页中定义：
type=general；input quantity=1
input from=pull from stock；
cycle time=TRANGLE(4,6,8,2)(即最小值为4，最可能值为6，最大值为8，随机数流为2的三角分布)
labor rule=operator；
actions on finish=change timber to leg;
icon=219
output quantity=3；
output to =push to BeltConveyor at rear；
?在saw的detail edit窗口中的setup标签页中定义saw的调整规则：
点击add/remove按钮，添加saw的调整项目blade A、blade B；
blade A：
调整模式setup mode=no. of operations；
调整间隔时间按加工的零件数量计算：no. of =40；
每次调整的时间为均匀分布：UNIFORM(10,15,3)；
labor rule=operator；
blade B：
调整模式setup mode=no. of operations；
调整间隔时间按加工的零件数量计算：no. of =30；
每次调整的时间为均匀分布：IUNIFORM(10,15,2)；
labor rule=operator；
?在saw的detail edit窗口中的break down标签页中定义saw的抛锚规则：
?
点击add/remove按钮，添加抛锚项目：breakdown number 1；
选中check only at start of cycl
选择breakdown mode=busy time
定义breakdown interval：time between=NORMAL(100,15,4)
抛锚的修复时间repare=TRANGLE(10,25,30,5)
labor rule=operator；
◆详细定义BeltConveyor元素：
?type=fixed；！输送链的类型为固定式
?length in parts=20 ！输送链的长度用零件的个数来表示
?index time=0.5 ！输送链移动一个零件位置的时间
◆详细定义sanders元素：
?quantity=2 ；type=batch；
?input batch min=3
?input from= IF NPARTS (Rework) > 0 !nparts()函数返回元素中零件的个数 PULL from Rework
ELSE
PULL from BeltConveyor at Front
ENDIF
?cycle time=60；
?output to =push to table；
◆详细定义table元素：capacity=2
◆详细定义rework元素：capacity=10；
◆详细定义inspection元素：
?type=single；
?input from=pull from table；
?cycle time= UNIFORM (18,24,6)
?actions on start cycle=SET ICON of Inspection to 227
?actions on finish= SET ICON of Inspection to 228
?output to = PERCENT /5 CoatingTank 80.00 ,Rework 20.00
◆详细定义CoatingTank元素：
?capacity=10；
?delay=mintime=60；
◆详细定义lathes元素：
?quantity=2；
?type=multiple cycle；
?单击add/remove按钮，添加cycle name：loading、turning、unloading；?对于cycle loading，进行如下定义：
input quantity=3；
pull from=pull from CoatingTank；
cycle time=4；
actions on finish：icon=239；
output finish quantity=3
◆详细定义varnisher元素：
?type=multiple station；
?input from=bffer(10)
?stations=5；
?cycle time per station=15
?actions on start =SET ICON of Varnisher to 234
?actions on finish=SET ICON of Varnisher to 233
?output to =push to ship
●第四步：运行模型与统计分析
?模型的运行通过操作运行工具栏来进行：
?
?运行模型10000个时间单位，统计并记录各设备的运行参数；
?计算生产一个leg的平均通过时间。
七、思考题
1、生产系统的组成与功能特征有哪些？
答：生产系统通常包括以下三部分：
①能独立工作的数控机床或加工中心。
数目一般在20台以下，较为适宜的规模是5~10个加工工位。
②在各机床、装卸站、缓冲站之间运送零件和刀具的传送系统。
可以由运输带、托板、有轨小车（RGV）、无轨小车（AGV）、机器人等单项
或多项装置组成，运输路线可粗略分为直线式、环形封闭式、网状式和直线随
机式四类。
③使系统中各部分协调工作的计算机控制系统。包括设计规划、工程分析、生
产调度、系统管理、监控及通讯等子系统。
2、为了使加工对象在生产系统中的通过时间最短，即生产率最高，你认为设计
一个生产系统最关键问题有哪些？
答：生产系统中影响生产率的因素比较多，一般包括资本、方法、技术、质量、员工工作绩效、企业文化。其中，资本投入影响生产率的主要原因是设备的投资以及设备的利用情况。技术因素主要是指技术的应用情况，只有技术被充分地应用，才能发挥技术的优势。员工工作绩效主要是指员工的工作能力和工作动机。企业文化时时刻刻都在影响着组织的生产率。
生产系统建模与仿真实验报告成绩评价表
制造系统建模与仿真在工业工程中的应用
制造系统建模与仿真在工业工程中的应用 摘要：建模与仿真技术是21世纪信息技术和制造技术结合的桥梁，是使企业产生最大经济效益的核心技术，也是21世纪制造业的一项关键支撑技术。本文阐述了仿真技术在制造业的地位和作用，总结建模与仿真技术的特点，给出了制造业建模与仿真技术的方展方向。 关键词：制造系统建模仿真 仿真应用系统建模与仿真技术是以相似原理、模型理论、系统技术、信息技术以及建模与仿真应用领域的有关专业技术为基础，以计算机系统、与应用相关的物理效应设备及仿真器为工具，利用模型参与已有或设想的系统进行研究、分析、设计、加工生产、试验、运行、评估、维护、和报废(全生命周期)活动的一门多学科的综合性技术 1制造业建模与仿真技术的地位 制造业是国民经济和社会发展的物质基础，是国家综合国力的重要体现；21世纪的制造业仍然是国家经济和国防建设的命脉，也是国家经济实现快速增长的重要因素。制造业是所有与制造有关的企业机构的总体，是国民经济的支柱产业，它一方面创造价值，生产物质财富和新的知识，另一方面为国民经济各个部门包括国防和科学技术的进步与发展提供先进的手段和装备。现代制造的基本特点是大制造和全过程。“大制造”应包括光机电产品的制造、工业流程制造、材料制备等，它是一种广义制造概念。“全过程”，不仅包括从毛坯到成品的加工制造过程，还包括产品的市场信息分析，产品决策，产品的设计、加工和制造过程，产品的销售和售后服务，报废产品的处理和回收，以至产品的全寿命过程的设计、制造和管理。由于国内外市场竞争的加剧，科学技术发展迅速，产品更新换代速度加快及人们对产品多样化的需求增加，先后出现了柔性制造，计算机集成制造、并行工程、虚拟制造、敏捷制造、网络化制造、现代集成制造、下一代制造、综合制造等新的先进制造理念和哲理。但是，从整体来看，制造业的发展离不开先进的信息与知识技术、全面的建模与仿真技术、精密的工艺与装备技术和高效的企业集成技术共四大关键技术。建模与仿真作为一种重要手段，通常可以渗透到先进制造当中去，并帮助先进制造实现集成，从而促进一些先进制造技术的发展。建模与仿真（M＆S）技术在改进产品和过程，缩短市场响应时间，以及降低产品实现的成本方面，具有其它技术 无法比拟的重要作用。 2制造业建模与仿真技术的作用 当今的制造系统是集现代机械制造、计算机科学和管理工程于一体的综合应用，由于它技术复杂、投资巨大，采用建造实体系统进行研究显然是不合理的。
系统建模与仿真习题2
系统建模与仿真习题二 1. 考虑如图所示的典型反馈控制系统框图 (1)假设各个子传递函数模型为 66.031.05 .02)(232++-+=s s s s s G ，s s s G c 610)(+=，2 1)(+=s s H 分别用feedback （）函数以及G*Gc/(1+G*Gc*H)（要最小实现）方法求该系统的传递函数模型。 (2) 假设系统的受控对象模型为s e s s s G 23 )1(12 )(-+=，控制器模型为 s s s G c 32)(+=，并假设系统是单位负反馈，分别用feedback （）函数以及G*Gc/(1+G*Gc*H)（要最小实现）方法能求出该系统的传递函数模型？如果不能，请近似该模型。 2. 假定系统为： )(0001)(111000100001024269)(t u t x t x ????? ???????+????????????----= [])(2110)(t x t y = 请检查该系统是否为最小实现，如果不是最小实现，请从传递函数的角度解释该模型为何不是最小实现，并求其最小实现。 3. 双输入双输出系统的状态方程：
)(20201000)()(20224264)(75.025.075.125 .1125.15.025.025.025.125.425.25.025.1525.2)(t x t y t u t x t x ??????=????? ???????+????????????------------= （1）试将该模型输入到MATLAB 空间，并求出该模型相应的传递函数矩阵。 （2）将该状态空间模型转化为零极点增益模型，确定该系统是否为最小实现模型。如果不是，请将该模型的传递函数实现最小实现。 （3）若选择采样周期为s T 1.0=，求出离散后的状态方程模型和传递函数模型。 （4）对离散的状态空间模型进行连续变化，测试一下能否变回到原来的系统。 4. 假设系统的传递函数模型为： 222 )(2+++=s s s s G 系统状态的初始值为?? ????-21，假设系统的输入为t e t u 2)(-=。 （1）将该传递函数模型转化为状态空间模型。 （2）利用公式 ?--+=t t t A t t A d Bu e t x e t x 0 0)()()()(0)(τττ求解],0[t 的状态以及系统输出的解析解。 （3）根据上述的解析解作出s ]10,0[时间区间的状态以及系统输出曲线。 （4）采用lsim 函数方法直接作出s ]10,0[时间区间的状态以及系统输出曲线，并与（3）的结果作比较。 5. 已知矩阵 ???? ??????----=212332110A （1）取1:1.0:0=t ，利用expm(At)函数绘制求A 的状态转移矩阵，看运行的速度如何？ （2）采用以下程序绘制A 的状态转移矩阵的曲线，看运行的速度如何？ clc;clear; A=[0 1 -1;-2 -3 3;2 1 -2]; t=0:0.1:2; Nt=length(t);
系统建模与仿真
一、基本概念 1、数字正弦载波调制 在通信中不少信道不能直接传送基带信号，必须用基带信号对载波波形的某些参量进行控制，使得载波的这些参量随基带信号的变化而变化，即所谓数字正弦载波调制。 2、数字正弦载波调制的分类。 在二进制时, 数字正弦载波调制可以分为振幅键控（ASK）、移频键控（FSK）和移相键控（PSK）三种基本信号形式。如黑板所示。 2、高斯白噪声信道 二、实验原理 1、实验系统组成 2、实验系统结构框图
图 1 2FSK信号在高斯白噪声信道中传输模拟框图 各个模块介绍p12 3、仿真程序 x=0:15;% x表示信噪比 y=x;% y表示信号的误比特率，它的长度与x相同FrequencySeparation=24000;% BFSK调制的频率间隔等于24KHz BitRate=10000;% 信源产生信号的bit率等于10kbit/s SimulationTime=10;% 仿真时间设置为10秒SamplesPerSymbol=2;% BFSK调制信号每个符号的抽样数等于2 for i=1:length(x)% 循环执行仿真程序 SNR=x(i);% 信道的信噪比依次取中的元素 sim('project_1');% 运行仿真程序得到的误比特率保存在工作区变量BitErrorRate中 y(i)=mean(BitErrorRate); end hold off% 准备一个空白的图 semilogy(x,y);%绘制的关系曲线图，纵坐标采用对数坐标 三、实验结论
图 4 2FSK信号误比特率与信噪比的关系曲线图 系统建模与仿真（二） ——BFSK在多径瑞利衰落信道中的传输性能 一、基本概念 多径瑞利衰落信道 二、实验原理 1、实验系统组成
生产物流系统仿真与建模课程设计 多产品离散型
中北大学 课程设计说明书 学生姓名：学号： 学院： 专业： 题目：多产品离散型流水作业线系统仿真
指导教师： 2016年 06 月17日
目录 1、课程设计步骤 (4) 1.1模型建立 (4) 1.2参数设置 (5) 1.3 模型运行 (10) 1.4模型优化 (10) 1.5数据统计 (11) 2、总结 (12) 3、参考文献 (13)
生产系统建模与仿真》课程设计题目 1. 题目 运用Flexsim软件进行的多产品离散型流水作业线系统仿真 2. 课程设计内容 系统描述与系统参数： （1）一个流水加工生产线，不考虑其流程间的空间运输。 （2）有三类工件A，B，C分别以正态分布、均匀分布和三角分布的时间间隔进入系统，A进入队列Q1, B进入队列Q2，C进入队列Q3等待检验。 （按学号最后位数对应的仿真参数设置按照下表进行） 对B进行检验，每件检验用时2分钟，操作工人labor3对C进行检验，每件检验用时3.5分钟。
（4）不合格的工件废弃，离开系统；合格的工件送往后续加工工序，A 的合格率为65%，B的合格率为95%，C的合格率为85%， （5）工件A送往机器M1加工，如需等待，则在Q4队列中等待；B送往机器M2加工，如需等待，则在Q5队列中等待。C送往机器M3加工，如需等待，则在Q6队列中等待。 （6）A在机器M1上的加工时间；B在机器M2上的加工时间，C在机器M3上的加工时间，按照下表对应进行。 （学号首位数对应的仿真参数设置按照下表进行） （5，1）分钟，装配完成后离开系统。 （8）如装配机器忙，则A在队列Q7中等待，B在队列Q8中等待，C在队列Q9中等待。
系统建模与仿真考试题
1.信息时代认识世界（科学研究）的三种方法是：理论研究、（_实验研究_）、（__ 仿真___）。 2.根据系统状态随时间变化是连续性还是间断性的，可将系统划分为（_连续系统_）、 （__离散系统__）。 3.系统仿真中的三个基本概念是系统、（__模型_）、仿真。 4.拟对某系统进行研究，首先要对系统作出明确的描述，即确定系统各个要素：实体、 属性、活动、（__状态_）、（_事件___）。 ?阶段性知识测试 5.系统仿真有三个基本的活动，即系统建模、仿真建模和（__仿真实验__），联系这 三个活动的是系统仿真的三要素，即系统、模型和计算机（硬件和软件）。 6.系统仿真的一般步骤是：（1）调研系统，明确问题、（2）（___设立目标，收集数据 __）、（3）建立仿真模型、（4）编制程序、（5）运行模型，计算结果、（6）（_统计分析，进行决策__） ?阶段性知识测试 7.仿真软件发展经历了四个阶段（1）高级程序语言阶段；（2）仿真程序包、初级仿 真语言阶段；（3）商业化仿真语言阶段；(4) （_一体化建模与仿真环境_）阶段。 8.常用的仿真软件有Arena、Automod、MATLAB、Promodel、（__WITNESS______）、 （______FLEXSIM___）。 9.求解简单系统问题的“原始”方法是（___解析解决____），借助（___实验__）可大大 提高该方法的效率和精度。 ?阶段性知识测试 10.排队系统可简化表示为A/B/C/D/E。其中A为到达模式；B为（服务模式）、C为服 务台数量、D为系统容量；E为排队规则。 11.常见的排队规则有：先到先服务、后到后服务、优先级服务、最短处理时间优先服 务、随机服务等。请以连线方式将下列排队规则名称的中英文对照起来。 先进先出FIFO 后进先出LIFO 随机服务SIRO 最短处理时间优先SPT 优先级服务PR ?阶段性知识测试 12.模型中，习惯称实体为成分。成分可分为主动成分和被动成分。请问排队系统中的 随机到达的顾客属于（主动）成分（主动/被动）。 13.事件是改变系统状态的瞬间变化的事情。一般指活动的开始和结束。事件可分为必 然事件（主要）、条件事件（次要）、系统事件。其中（______）一般不出现在将来事件表中（FEL）。 14.活动是具有指定长度的持续时间，其开始时间是确定。排队系统主要活动有 （_______）和服务活动。 ?阶段性知识测试 15.仿真时钟表示仿真时间的变量。Witness仿真系统中仿真钟用系统变量（TIME）表 示。 仿真策略，也称仿真算法。离散事件系统适用的仿真策略有（_事件调度法_）、活动扫描法、进程交互法、三阶段法等。 16.建立输入数据模型需要4个步骤：（1）从现实系统收集数据；（2）（_确定输入数据
制造系统建模与仿真知识点1
知识点1 1. 在查阅资料的基础上，了解系统建模与仿真技术在经济建设、新品研发、企业运作以及 社会发展中的功能与作用，包括： ①系统建模与仿真技术在制造企业规划与运营中的应用，如企业选址、车间布局、生产线 平衡、瓶颈分析等。 ②系统建模与仿真技术在工程开发中的应用，如三峡大坝建设、机场选址、城市及区域规 划、大型体育设施建设等。 ③系统建模与仿真技术在工业产品研制中的应用，如长征火箭、神舟飞船、军用及民用飞 机研制、高铁列车开发、汽车产品研制等。 ④系统建模与仿真技术在社会服务系统中的作用，如商业服务企业选址、医院选址与布局、 商业设施的布局规划、游乐设施规划布局、公交线路布点及班次优化等。 ⑤系统建模与仿真技术在物流系统中的应用，如物流企业选址、配送中心选址与布局、物 流系统规划开发、物流设备研制等。 ⑥围绕具体产品（如汽车）或系统（如载人航天工程），分析系统建模与仿真技术的具体应 用。 2．什么是系统，它有哪些特点？结合具体的制造系统、物流系统或服务系统，分析系统的组成要素、功能和边界。 3. 什么是制造系统？它有哪些特点？常见的制造系统有哪些类型？ 4. 什么是机械制造系统，它具有哪些特点？简要分析机械制造系统的运行过程。 5. 以机械制造系统为例，分析此类系统运作的基本特点，系统与环境之间存在哪些交互作 用？ 6. 在查阅资料的基础上，以汽车整车制造企业为例，分析此类系统中物料流、能量流和信 息流涵盖的内容。 7. 以家用电气产品（如电视机、冰箱、手机等）制造系统为例，分析此类系统在设计及运 行过程可能存在的各类动态和随机性因素。 8．什么是连续系统和离散系统，它们存在哪些区别。结合具体案例，分析连续系统和离散系统分别具有哪些特点。 9．分析系统、模型与仿真三者之间的关系。对系统而言，建模与仿真技术具有哪些作用？10．对制造系统而言，哪些方法能够分析此类系统的性能，它们各具有什么特点？为什么计算机仿真技术的应用越来越普遍？ 11. 与实物试验相比，基于模型的试验具有哪些优点？ 12. 总体上，系统模型可以分为哪些类型？简要分析每类模型的特点，并给出具体案例。13．制造系统的建模与仿真具有哪些特点？ 14. 对制造系统而言，仿真研究的目标可以分为哪几种类型？ 15. 分别从“设计决策”和“运行决策”的角度出发，分析仿真技术可以为制造系统设计及运行 提供决策支持。 16. 仿真技术本身具有优化系统设计的功能吗？为什么？试解释之。 17. 在查阅资料的基础上，比较仿真技术与运筹学方法的异同之处。 18. 从建模和仿真研究的角度，机械制造系统建模和仿真时通常涉及哪些类型的建模元素？ 19. 以制造系统及物流系统为对象，在查阅资料的基础上，了解下列术语在系统性能评估中 的作用，分析仿真技术与它们之间的关系。 ⑴系统（system）
系统建模与仿真课程简介
系统建模与仿真 开课对象：工业工程开课学期：6 学分：2学分；总学时：48学时；理论课学时：40学时； 实验学时：0 学时；上机学时：8学时 先修课程：概率论与数理统计 教材：系统建模与发展，齐欢，王小平编著，清华大学出版社，2004.7 参考书： 【1】离散事件系统建模与仿真，顾启泰，清华大学出版社 【2】现代系统建模与仿真技术，刘兴堂，西北工业大学出版社 【3】离散事件系统建模与仿真，王维平，国防科技大学出版社 【4】系统仿真导论，肖田元，清华大学出版社 【5】建模与仿真，王卫红，科学出版社 【6】仿真建模与分析(Simulaton Modeling and Analysis)(3rd eds.)，Averill M. Law, W.David Kelton，清华大学出版社/McGraw-Hill 一、课程的性质、目的和任务 建模与仿真是当代现代科学技术的主要内容，其技术已渗透到各学科和工程技术领域。本课程以一般系统理论为基础，让学生掌握适用于任何领域的建模与仿真的一般理论框架和基本方法。 本课程的目的和任务是使学生： 1．掌握建模基本理论； 2．掌握仿真的基本方法； 3．掌握一种仿真语言及仿真软件； 4．能够运用建模与仿真方法分析、解决工业工程领域的各种常见问题。 二、课程的基本要求 1．了解建模与仿真的作用和发展，理解组成要素。 2．掌握建模的几种基本方法，及模型简化的技术手段。 3．掌握建模的一般系统理论，认识随机数的产生的原因及统计控制方式。 4．能对离散事件进行仿真，并能分析运行结果。 三、课程的基本内容及学时分配 第一章绪论（3学时） 1．系统、模型、仿真的基本概念
系统建模与仿真习题3及答案
系统建模与仿真习题三及答案 1.已知系统 )24(32)(21+++=s s s s s G 、2 103)(2+-=s s s G 求G 1(s)和G 2(s)分别进行串联、并联和反馈连接后的系统模型。 解： clc;clear; num1=[2 3]; den1=[1 4 2 0]; num2=[1 -3]; den2=[10 2]; G1=tf(num1,den1); G2=tf(num2,den2); Gs1=series(G1,G2) Gp1=parallel(G1,G2) Gf=feedback(G1,G2) 结果： Transfer function: 2 s^2 - 3 s - 9 ------------------------------ 10 s^4 + 42 s^3 + 28 s^2 + 4 s Transfer function: s^4 + s^3 + 10 s^2 + 28 s + 6 ------------------------------ 10 s^4 + 42 s^3 + 28 s^2 + 4 s Transfer function: 20 s^2 + 34 s + 6 -------------------------------- 10 s^4 + 42 s^3 + 30 s^2 + s – 9 2.某双闭环直流电动机控制系统如图所示：
利用feedback( )函数求系统的总模型。 解： 模型等价为： 编写程序： clc;clear; s=tf('s'); G1=1/(0.01*s+1); G2=(0.17*s+1)/(0.085*s); G3=G1; G4=(0.15*s+1)/(0.051*s); G5=70/(0.0067*s+1); G6=0.21/(0.15*s+1); G7=(s+2)/s; G8=0.1*G1; G9=0.0044/(0.01*s+1); sys1=feedback(G6*G7,0.212); sys2=feedback(sys1*G4*G5,G8*inv(G7)); sys=G1*feedback(sys2*G2*G3,G9) 结果： Transfer function:
《生产系统建模与仿真》教学大纲
《生产系统建模与仿真》教学大纲 （理论课程） 开课系（部）：工程学院课程编号：010396 课程类型：专业课总学时：48 学分：3 适用专业：工业工程开课学期：2014-2015学年第一学期 先修课程：概率论与数理统计、C语言程序设计、系统工程导论 一、课程简述 《生产系统建模与仿真》是面向工程实际的应用型课程，是工业工程系的主导课程之一。学生通过本课程的学习能够初步运用仿真技术来发现生产系统中的关键问题，并通过改进措施的实现，提高生产能力和生产效率。 本课程具有较强的理论性，同时具有较强的实践性和应用性，能够有效增强学生的系统仿真理论基础，提高学生对系统仿真、分析工作的适应性，培养其开发创新能力。 本课程的教学目标是培养学生的设计能力、创新能力和工程意识。课程以制造型生产企业为核心，通过理论教学和实践环节相结合，阐述了离散事件系统建模与仿真技术在生产企业分析中的基本原理和方法。其容涉及计算机仿真技术在生产系统分析中的作用和原理、仿真软件的介绍，重点介绍排队系统、库存系统、加工系统以及输入、输出数据分析。本课程的目的是要求学生通过学习、课堂教育和上机训练，能了解如何运用计算机仿真技术模拟生产系统的布置和调度管理；并熟悉和掌握计算机仿真软件的基本操作和能够实现的功能；使学生了解计算机仿真的基本步骤。 二、课程要求 （一）教学方法 1、启发式课堂讨论 针对关键知识点、典型题和难题，通过教师提问，鼓励学生回答问题或请到讲台前做题，并请其他学生评判或提出不同的答案或不同的解决方法。目的是加强学生自主学习的能力和判断能力，培养主动思考的习惯，启发学生的探索精神。 2、重视在教学中加强知识演进的逻辑规律的讲解 提高学生的逻辑思维能力，培养学生分析问题、解决问题的能力。 3、加强计算机辅助设计、分析 将Flexsim仿真软件引入教学中。应用计算机辅助设计、分析，能方便的改变系统
生产系统建模与仿真
《建模与仿真》课程教学大纲 (Modeling and Simulation) 课程编码： 学分：2.5 总学时：40 适用专业：工业工程 先修课程：生产计划与控制、工程统计学、工程数学、运筹学、计算机编程技术 一、课程的性质、目的和任务 《建模与仿真》是面向工程实际的应用型课程，是工业工程系的主导课程之一。学生通过本课程的学习能够初步运用仿真技术来发现生产系统中的关键问题，并通过改进措施的实现，提高生产能力和生产效率。本课程的目的是要求学生通过学习、课堂教育和上机训练，能了解如何运用计算机仿真技术模拟生产系统的布置和调度管理。并熟悉和掌握计算机仿真软件的基本操作和能够实现的功能。使学生了解计算机仿真的基本步骤。结合本课程的特点，使学生掌握或提高系统化分析问题和解决问题的能力,为系统化管理生产打下基础。二、教学基本要求 具体在教学过程中要求学生应该达到： 1.全面了解本课程的性质与任务、框架内容以及理论和方法； 2.掌握仿真的概率统计基础知识。 3.掌握供理论模型建模方法。 4.掌握仿真模型的设计与实现方法。 5.熟练应用建模理论,对排队系统、库存系统、加工制造系统进行建模仿真。 三、教学内容与学时分配 离散事件系统仿真是仿真技术的重要领域，在规划论证、方案评估、计划调度、 加工制造、产品试验、生产培训、训练模拟、管理决策等方面得到广泛应用。本课程 深入地介绍了离散事件系统建模仿真的理论、方法和技术，突出对理论建模方法和计 算机实现技术的讲解，对离散事件系统建模仿真的发展和应用情况做了比较详尽的介 绍。 具体教学内容如下： 第一章绪论 4学时
本章分析了系统和制造系统定义、组成与特点，介绍了系统建模与仿真的基本概念和使用步骤，并给出应用案例。 本章教学目标： 本章教学基本要求： 了解常用术语及常用的仿真软件，了解仿真技术的的发展状况及应用。 理解系统与制造系统的定义及系统建模与仿真的概念及系统、模型与仿真之间的关系。 掌握制造系统建模与仿真的基本概念及基本步骤。 本章教学重点：制造系统建模与仿真的原则及基本步骤。 本章教学难点：制造系统建模与仿真的原则及基本步骤 第一节系统与制造系统 0.3学时 （一）什么是系统 （二）制造系统的组成与特点 第二节系统建模与仿真的基本概念。 0.3学时 (一)系统、模型与仿真的关系 (二)系统建模与仿真技术的特点 第三节制造系统建模与仿真的基本概念。 0.3学时 （一）制造系统建模与仿真的特点分析 （二）制造系统类型及建模元素 （三）制造系统仿真的功能分析 第四节系统建模与仿真的基本步骤 0.4学时 第五节系统建模与仿真的案例分析 0.5学时 （一）连杆生产线的组成与功能分析 （二）连杆生产线仿真模型的构建 （三）仿真逻辑的分析与定义 （四）仿真结果分析及系统优化 第二章系统建模与仿真的基本原理 2学时 本章在分析离散事件系统模型的分类和元素组成的基础上，介绍了建立系统模型的常用方法。 本章教学目标：使学生掌握常用的系统建模方法 本章教学基本要求：
根据AMESim的气动系统建模与仿真技术研究
基于AMESim的气动系统 建模与仿真技术研究（版本A）
本文主要内容如下 (1)推导气体的流量、温度和压力方程。 (2)基于AMESim对普通气动回路进行仿真分析。并推导气动系统常用元件的 数学方程，在此基础上对气动元件及系统进行模型仿真分析。 (3)对气动比例位置系统进行建模与仿真研究，在系统仿真模型基础上进行 故障仿真研究。最后探讨基于 AMESim 的气动比例位置系统实时仿真研究。
1.气动系统建模的理论基础 气动系统和元件建模的首要任务就是要充分的明确空气的物理性质和空气的热力学性质，为准确的元件建模和系统仿真奠定基础。气动元件的结构是十分复杂的，但其中的基本规律和数学描述一般还是比较清楚的。经过前人的大量研究发现，气动系统的动态特性从本质上讲可以抽象为由一些基本环节所组成，比如放气环节、惯性环节和气容充气环节等等。而它们之间又是通过压力、力、位移、容积等参数相互关联相互影响的。 1.1 流量方程 流量特性表示元件的空气流通能力，将直接影响气动系统的动态特性。 所有的压力降取决于下面两个基本参数： a)声速流导 C(Sonic Conductance)——[null] b)临界压力比b(Critical Pressure Ratio)[S*m4/kg] ISO6358标准孔口——
标准体积流量 设绝对温度T ，绝对压力p的工况下的体积流量为Q，基准状态和标准状态下的体积流量可表示为： 空气压缩机的输出流量通常用换算到吸入口的大气状态下的体积流量来表示。以上公式同样适用于从吸入口的大气状态到基准或标准状态的换算。 气动孔口流量 在气动系统中，一般需要计算通过节流口的气体压力、流量、温度等参数，但是由于气体的可压缩性，气体在通过节流口时是个很复杂的过程，节流口前后的流道突然收缩或扩张，气体在孔口前后均会形成涡流，产生强烈的摩擦，因而机械能变成热能具有不可逆过程。同时，由于流体运动的极不规则，同一界面上的各点参数极不均匀。为了研究气体的流量特性，基本上可将阀中的节流口理想地等价为一个小孔或收缩喷嘴，并用小孔或者收缩喷嘴的流量特性来表示其流量特性。
物流系统建模与仿真-考前复习题资料-共12页
物流系统建模与仿真考前复习题 1、名词解释（5*4分） （1）系统：系统是由若干可以相互区别、相互联系而又相互作用的要素所组成，在一定的阶层结构形成中分布，在给定的环境约束下，为达到整体的目的而存在的有机集合体。 （2）物流系统模型：物流系统模型是对物流系统特征要素、有关信息和变化规律的一种抽象表达，描述了系统各要素之间的相互关系、系统与环境之间的相互作用，以反映系统的某些本质。 （3）系统仿真：应用数学模型、相应的实用模型的装置、计算机系统、部分实物的仿真系统，对某一给定系统进行数学模拟、半实物模拟、实物模拟，以便分析、设计、研究这种给定系统；或者利用这种仿真训练给定系统的专业人员。 （4）离散事件系统：指系统状态在某些随机时间点上发生离散变化的系统。离散事件动态系统，本质上属于人造系统 （4）实体：实体是描述系统的三个基本要素(实体、属性、活动)之一。在离散事件系统中的实体可分为两大类：临时实体及永久实体。在系统中只存在一段时间的实体叫临时实体。这类实体由系统外部到达系统，通过系统，最终离开系统。临时实体按一定规律不断地到达(产生)，在永久实体作用下通过系统，最后离开系统，整个系统呈现出动态过程。 （5）事件：事件就是引起系统状态发生变化的行为。从某种意义上说，这类系统是由
事件来驱动的。在一个系统中，往往有许多类事件，而事件的发生一般与某一类实体相联系，某一类事件的发生还可能会引起别的事件发生，或者是另一类事件发生的条件等，为了实现对系统中的事件进行管理，仿真模型中必须建立事件表，表中记录每一发生了的或将要发生的事件类型和发生时问，以及与该事件相联的实体的有关属性等。 （6）仿真时钟：仿真钟用于表示仿真时间的变化。离散事件动态系统的状态是在离散时间点上发生变化的，并且由于引起状态变化的事件发生时间的随机性，仿真钟的推进步长是随机的。如果两个相邻发生的事件之间系统状态不发生任何变化，则仿真钟可以跨过这些“不活动”周期。从一个事件发生时刻推进到下一事件发生时刻，仿真钟的推进呈跳跃性，推进速度具有随机性。 （7）事件调度法：仿真模型中的时间控制部件用于控制仿真钟的推进。在事件调度法中，事件表按事件发生时间先后顺序安排事件。时间控制部件始终从事件表中选择具有最早发生时问的事件记录，然后将仿真钟修改到该事件发生时刻。对每一类事件，仿真模型有相应的事件子程序。每一个事件记录包含该事件的若干个属性，其中事件类型是必不可少的，要根据事件类型调用相应的事件子程序。在事件子程序中，处理该事件发生时系统状态的变化，进行用户所需要的统计计算；如果是条件事件，则应首先进行条件测试，以确定该事件是否确能发生。如果条件不满足，则推迟或取消该事件。该事件子程序处理完后返回时问控制部件。 （8）进程交互法：一个进程包含若干个有序事件及有序活动。进程交互法采用进程描述系统，它将模型中的主动成分所发生的事件及活动按时间顺序进行组合，从而形成进程表，一个成分一旦进入进程，它将完成该进程的全部活动。 （9）连接：通过对象之间的连接定义仿真模型的流程，模型中对象之间是通过端口来
生产系统建模与仿真课程设计说明书
目录 1．课程设计题目 (2) 2．任务分析 (2) 3．解题分析过程 (3) 3.1顺序移动方式 (3) 3.2平行移动方式 (6) 3.3平行顺序移动方式 (9) 4．三种移动方式的综合分析与评价 (12) 4.1零件的三种移动方式的比较 (12) 4.2三种移动方式的综合分析 (12) 5．设计最优方案 (13) 5.1设计移动方式 (13) 5.2设计小结 (16) 6．课程设计总结 (16)
生产系统建模与仿真课程设计 1．课程设计题目 现要加工n 个相同零件，n=8+学号个位数，共8道工序，工序如下： 请设计一种你认为好的方案，说明设计方法、过程、理由、结果，并输出该方案的总加工时间、总设备等待时间、总设备闲置时间，flexsim 仿真结果，工序图、以及方案分析报告。 设计要求：提交设计说明书。 2．任务分析 本题要加工的是17个（n=8+学号个位数=8+9=17）相同的零件，共经过8道加工工序。其中，工序一、工序二分别有两台可用设备，工序七有三台可用设备。同时，工序二与工序三之间、工序四至六之间、以及工序八与其他工序之间无先后之分。设计过程中，如果只考虑总生产时间最短，整个工艺过程管理起来将会很复杂。我设定了一个最优方案的标准，即在总生产时间尽可能小的前提下，将工艺过程优化，使组织管理更加方便，而且，还要考虑到设备的闲置时间、设备的等待时间以及任务的等待时间。 工序一12分钟，两台可用设备 工序二12分钟，两台可用设备 工序三10分钟，一台可用设备 工序四17分钟，一台可用设备 工序五15分钟，一台可用设备 工序六8分钟，一台可用设备 工序七22分钟，三台可用设备 工序八5分钟，一台可用设备，与以上工序无先后之分 以上两工序之间无先后之分 以下三工序之间无先后之分
生产系统建模与仿真试卷(A卷)
上海海洋大学试卷 姓名：学号：专业班名： 一．简述题（共40分） 1.什么是事件？在单通道排队系统中，哪两个典型事件影响系统的状态？这两个典型事件分别发生时，可能会改变系统哪些状态？（5分） 事件是指引起系统状态发生变化的行为或者事情 在单通道派对系统中的典型事件是：顾客到达和服务结束 顾客到达发生，系统可能会由闲开始变为忙，可能引起队长发生变化 服务结束，系统的状态可能有忙变为闲，可能引起队长发生变化 2.分析FMS（柔性制造系统）中的实体、状态、事件和活动。要求每一项写出2个。（8分） 实体：机床、工件 状态：空闲、加工 事件：工件到达、加工结束 活动：工件到达与工件加工开始这之间的一段事件是一个活动
3．在排队模型中，假定用链表来存放排队等待服务的顾客。链表中只有“到达时间”这样的单属性，当前CLOCK ＝10，已用空间表和可用空间表的情形见下图1，并且任何时候队列中的顾客数不会超过4位。若已知排队系统中依次发生的事件如下表1。 请根据表1中列出的事件画出CLOCK ＝15，CLOCK ＝20，CLOCK ＝25时的已用空间表和可用空间表的情形（注意：画出的图形中必须标上行号）。（8分）
4．库存系统仿真中有哪4种类型的事件？当这4种事件同时发生时，系统如何处理4种事件？（4分） 1 货物到达 2 顾客需求 3 仿真结束 4 月初清库 5．请问输入数据分析的基本步骤有哪些，并简述各个步骤的基本内容？（6分） 输入数据收集 分布的识别 参数估计 拟合度检验 6．在稳态仿真中，哪两种方法能够提高仿真结果的精度？（4分） 重复运行次数和增加运行长度
生产系统建模与仿真教学文案
生产系统建模与仿真 实验报告 实验一Witness仿真软件认识 一、实验目的 1、学习、掌握Witness仿真软件的主要功能与使用方法； 2、学习生产系统的建模与仿真方法。 二、实验内容 学习、掌握Witness仿真软件的主要功能与使用方法 三、实验报告要求 1、写出实验目的: 2、写出简要实验步骤； 四、主要仪器、设备 1、计算机（满足Witness仿真软件的配置要求） 2、Witness工业物流仿真软件。 五、实验计划与安排 计划学时4学时 六、实验方法及步骤 实验目的： 1、对Witness的简单操作进行了解、熟悉，能够做到基本的操作，并能够进行简单的基础建模。 2、进一步了解Witness的建模与仿真过程。 实验步骤： Witness仿真软件是由英国lanner公司推出的功能强大的仿真软件系统。它可以用于离散事件系统的仿真，同时又可以用于连续流体（如液压、化工、水力）系统的仿真。目前已成功运用于国际数千家知名企业的解决方案项目，有机场设施布局
优化、机场物流规划、电气公司的流程改善、化学公司的供应链物流系统规划、工厂布局优化和分销物流系统规划等。 ◆Witness的安装与启动： ?安装环境：推荐P4 1.5G以上、内存512MB及以上、独立显卡64M以上显存，Windows98、Windows2000、Windows NT以及Windows XP的操作系统支持。 ?安装步骤：⑴将Witness2004系统光盘放入CD-ROM中，启动安装程序； ⑵选择语言（English）；⑶选择Manufacturing或Service；⑷选择授权方式（如加密狗方式）。 ?启动：按一般程序启动方式就可启动Witness2004，启动过程中需要输入许可证号。 ◆Witness2004的用户界面： ?系统主界面：正常启动Witness系统后，进入的主界面如下图所示： 主界面中的标题栏、菜单栏、工具栏状态栏等的基本操作与一般可视化界面操作大体上一致。这里重点提示元素选择窗口、用户元素窗口以及系统布局区。 ?元素列表窗口：共有五项内容，分类显示模型中已经建立和可以定义的模型元素。Simulation中显示当前建立的模型中的所有元素列表；Designer中显示当前Designer Elements中的所有元素列表；System中显示系默认的特殊地点；Type中
系统建模与仿真实验报告
实验1 Witness仿真软件认识 一、实验目的 熟悉Witness 的启动；熟悉Witness2006用户界面；熟悉Witness 建模元素；熟悉Witness 建模与仿真过程。 二、实验内容 1、运行witness软件，了解软件界面及组成； 2、以一个简单流水线实例进行操作。小部件（widget）要经过称重、冲洗、加工和检测等操作。执行完每一步操作后小部件通过充当运输工具和缓存器的传送带（conveyer）传送至下一个操作单元。小部件在经过最后一道工序“检测”以后，脱离本模型系统。 三、实验步骤 仿真实例操作: 模型元素说明：widget 为加工的小部件名称；weigh、wash、produce、inspect 为四种加工机器，每种机器只有一台；C1、C2、C3 为三条输送链；ship 是系统提供的特殊区域，表示本仿真系统之外的某个地方； 操作步骤： 1：将所需元素布置在界面：
2：更改各元素名称： 如; 3:编辑各个元素的输入输出规则：
4:运行一周（5 天*8 小时*60 分钟=2400 分钟），得到统计结果。5:仿真结果及分析： Widget： 各机器工作状态统计表：
分析：第一台机器效率最高位100%，第二台机器效率次之为79%，第三台和第四台机器效率低下，且空闲时间较多，可考虑加快传送带C2、C3的传送速度以及提高第二台机器的工作效率，以此来提高第三台和第四台机器的工作效率。 6：实验小结： 通过本次实验，我对Witness的操作界面及基本操作有了一个初步的掌握，同学会了对于一个简单的流水线生产线进行建模仿真，总体而言，实验非常成功。
《生产物流系统建模和仿真》课程设计报告
《生产物流系统建模与仿真》课程设计 2012-2013学年度第一学期 姓名孙会芳 学号 099094090 班级工093 指导老师暴伟霍颖
目录 一、课程任务书 (3) 1.题 目............................................................... (3) 2.课程设计内容 (3) 3.课程设计要求 (4) 4.进度安排 (4) 5.参考文献 (4) 二、课程设计正文 (5) 1、题目 (5) 2、仿真模型建立 (5) （1）实体元素定义 (5) （2）元素可视化的设置 (6) （3）元素细节设计 (8) (4 ) 模型运行和数据.................................................................. . (10) （5）模型代码 (12) （6）模型改进 (16) 3.实验感想 (17)
三、参考文献 (18) 《生产物流系统建模与仿真》课程设计任务书 1. 题目 离散型流水作业线系统仿真 2. 课程设计内容 系统描述与系统参数： （1）一个流水加工生产线，不考虑其流程间的空间运输。 （2）两种工件A，B分别以正态分布和均匀分布的时间间隔进入系统，A进入队列Q1, B进入队列Q2，等待检验。（学号最后位数对应的仿真参数设置按照下表进行） （3）操作工人labor1对A进行检验，每件检验用时2分钟，操作工人labor2对B进行检验，每件检验用时2分钟。 （4）不合格的工件废弃，离开系统；合格的工件送往后续加工工序，A的合格率为65%，B的合格率为95%。 （5）工件A送往机器M1加工，如需等待，则在Q3队列中等待；B送往机器M2加工，如需等待，则在Q4队列中等待。 （6）A在机器M1上的加工时间为正态分布（5，1）分钟；B在机器M2上的加工时间为正态分布（8，1）分钟。
第一章 系统建模与仿真概述
第一章系统建模与仿真概述 系统：系统是由两个以上相互区别或相互作用的单元有机的结合在起来，完成某一功能的综合体。 系统的特征：1.系统的整体性 2.系统的层次性 3.系统的相关系 4.系统的目的性 5.系统对环境的适应性系统： 模型：模型是对系统的特征要素，有关信息和变化规律的一种抽象表述、它反映 了系统某些本质属性，描述了系统各要素间的相互关系，系统与环境之间的相互 作用。 模型的意义：1.客观实体系统很难做试验，或者根本不能做实验。 2.对象问题虽然可以做试验，但是利用模型更便于理解。 3.模型易于操作，利用模型的参数变化来了解现实问题的本质和规 律更加经济方便。 系统模型的种类：抽象模型和形象模型 抽象模型：数学模型图形模型计算机模型概念模型 形象模型：模拟模型实体模型 建立模型的步骤： 1.弄清问题，掌握实际情况 2.搜集资料 3.确定因素之间的关系 4.构造建模 5.求解模型 6.检验模型的正确性 系统建模预防针的一般方法和步骤（P17） 仿真的发展趋势：建模方法面对对象仿真分布交互仿真人工智能与 计算机仿真虚拟现实仿真 Internet网上仿真 第二章商贸物流系统建模与仿真 商贸流通在社会经济中的地位与作用：1，商贸流通是连接生产和消费的纽带； 2，商贸流通对生产具有反作用； 3，商贸流通是国民经济现代化的支柱。 商贸活动的内容： 1，商流，对象物所有权转移的活动称为商流。 2，物流，是指事物从供给方向需求方的转移。
3，资金流，主要是指资金流的转移过程，包括付款，转账等过程，是 整个商贸活动的目的。 4，信息流，指商品信息的提供，商品促销信息，技术支持，售后服务 等内容，也包括诸如询单价，报单价，付款通知单，转账通知单等商业贸易单证以及交易 方的支付能力和支付信誉。 预测：所谓预测就是人们对某一不确定的或未知事件的表述。 预测的作用：从变化的事物中找出使事物发生变化的变化的固有规律，寻找和研究各种变化现象的背景及其演变的逻辑关系，从而去揭示事物未来的面貌。 判断预测方法：一，部门负责人评判预测法；二，销售人员估计法；三，德尔菲法；四， 历时类比法。 德尔菲法：依靠技术专家小组背靠背景来判断，来代替面对面的会议，是不同专家将分歧的幅度和理由都能够表达出来，经过客观分析以求达到客观规律的一致意见。 时间序列预测技术：一，移动平均预测法（计算题p30例2）； 二，指数平均预测法。 DRP：是分销需求计划的简称，它是MRP原理和技术在流通领域中的应用。该技术主要解决分销物资的应用和调度问题，其基本目标是合理进行分销物资和资源配置，以达到既有效 地满足市场需求优势的配置费用最省的目的。 *DRP的基本概念 1.库存：指仓库或物流中心实际存在的物资数量。 2.安全库存：为便于生产经营活动正常进行，防止因需求货供应的波动 引起缺货或停工待料，经常在仓库各项目保持一定数量的计划库存量， 成为安全库存。 3.期初和期末库存：指在论述的时间段开始和结束时本单位的实际库存。 4.进货提前期：指从发出订货到所定货物运回并入库所需要的时间长度。 5.送货提前期：指从接收订单到货物送到用户手中并接收入库的时间长度。 6.在途物资：指供应商已经接受订单备货，但尚未来到本单位入库的物资。 7.订货批量：指一次订货所订的物资数量。 8.时间周期：就是根据实际需要划分的时间段信息，如一日，周，月划分。 9.计划期：是指DRP尽心运算的整个时间段，可能是一个月，一个季度 或一年，他可划分为几个计划周期。 10.物流中心：从事物流活动的具有完善的信息网络的场所或组织。 BOD简介：B OD是MRP中物料清单BOM的概念和结构在分销领域的运用，它同BOM在产品结构树中连接各零件和成品一样，在供应方和各个需求方之间架起了一座沟通的桥梁。 DRP在分销网络中的运作原理（p43DRP原理图）
制造系统建模与仿真知识点
知识点2 1. 结合具体制造系统或服务系统，分析离散事件动态系统的基本特征。 2. 什么叫“状态空间爆炸”？产生状态空间爆炸的原因是什么？它给系统性能分析带来哪些 挑战？ 3. 常用的离散事件系统建模方法有哪些，它们是如何分类的？ 4. 什么是马尔可夫特性？它在离散事件系统建模与分析中有什么作用？ 5. 根据功能不同，仿真模型（程序）可以分为哪三个层次？分析三个层次之间的关系。 6. 分析事件调度法、活动循环法、进程交互法和消息驱动法等仿真调度方法的特点，在分 析每种调度方法基本原理的基础上，阐述几种仿真调度方法之间的区别与联系，并绘制每种仿真调度方法的流程图。 7. 结合具体的离散事件系统，如银行、理发店、餐厅、超市、医院、作业车间等，采用事 件调度法、活动循环法或进程交互法分析建立此类系统的仿真模型，试分析仿真模型中的建模元素以及仿真调度流程。 8. 从系统描述、建模要点、仿真时钟推进机制等层面，比较事件调度法、活动循环法和进 程交互法的异同之处。 9. 什么叫仿真时钟，它在系统仿真中有什么作用？什么叫仿真时钟推进机制？常用的仿真 时钟推进机制有哪些？它们的主要特点是什么，分别适合于怎样的系统？ 10.结合具体的离散事件系统，分析若采用固定步长时间推进机制、下次事件时间推进机制 或混合时间推进机制时，分别具有哪些优点和缺点，以图形或文字等形式分析时钟推进流程。 11.什么叫仿真效率？什么叫仿真精度？分析影响仿真效率和仿真精度的因素？ 12.从仿真效率和仿真精度的角度，分析和比较三种仿真时钟推进机制的特点，并分析三种 仿真时钟推进机制分别适合于什么样的系统？ 13. 什么是蒲丰投针试验？绘制蒲丰投针试验原理图，通过推导蒲丰投针试验中针与任一直 线相交的概率，分析采用随机投针试验方法来确定圆周率π的原理。 14. 按照蒲丰投针试验的条件和要求，完成投针试验，在统计投针次数、针与直线的相交次 数的基础上，求解π的估计值，并以报表或图形等形式表达试验结果。具体要求如下： ①自行确定针的长度、直线之间的距离。 ②投针10次、20次、30次、40次、50次、…、100次、…、200次、…，分别计算针 与直线相交的概率、π的估计值。 ③以一随机变量描述上述试验结果，并通过编程或采用商品化软件，以图形、报表等形 式表示投针试验结果，分析其中的规律，并给出结论。 ④写出试验报告。 ⑤在熟悉投针试验原理的基础上，编制投针试验仿真程序，动态运行投针试验的过程。15．什么是蒙特卡洛仿真？它有什么特点，蒙特卡洛仿真应用的基本步骤是什么？ 16．采用C或C++等语言，分别编写产生均匀分布、正态分布、指数分布以及威布尔分布的伪随机数序列，通过改变每种分布中参数的数值，分析不同参数数值对随机数值的影响；通过对所产生的伪随机数分布区间的统计、分析和绘图，检验伪随机数的特性及其数值特征。 17. 对于制造系统而言，库存有哪些作用和功能？ 18. 在制造企业中，库存大致可以分成四种类型。简要论述四种库存的名称和功能。 19. 什么是安全库存、订货提前期？确定安全库存和订货提前期时分别需要考虑哪些因素？ 20. 什么叫“订货点法”？要确定订货点，需要哪些条件？订货点法适合于怎样的库存系统？