生产系统建模与仿真课程设计
系统建模与仿真课程设计
系统建模与仿真课程设计一、课程目标系统建模与仿真课程设计旨在让学生掌握以下知识目标：1. 理解系统建模与仿真的基本概念、原理和方法；2. 学会运用数学和计算机工具进行系统建模与仿真；3. 掌握分析、评估和优化系统模型的能力。
技能目标：1. 能够运用所学知识对实际系统进行建模；2. 独立完成仿真实验，并对结果进行分析；3. 能够针对具体问题提出合理的建模与仿真方案。
情感态度价值观目标：1. 培养学生的团队合作意识，提高沟通与协作能力；2. 激发学生对科学研究的兴趣，培养创新精神和实践能力；3. 增强学生的社会责任感，使其认识到系统建模与仿真在解决实际问题中的价值。
本课程针对高中年级学生，结合学科特点和教学要求，将目标分解为以下具体学习成果：1. 掌握系统建模与仿真的基本概念和原理，能够解释现实生活中的系统现象；2. 学会使用数学和计算机工具进行系统建模与仿真，完成课程项目；3. 能够针对实际问题，运用所学知识进行分析、评估和优化，提出解决方案；4. 培养团队协作能力，提高沟通表达和问题解决能力；5. 增强对科学研究的好奇心和热情，树立正确的价值观。
二、教学内容根据课程目标，本章节教学内容主要包括以下几部分：1. 系统建模与仿真基本概念：介绍系统、建模、仿真的定义及其相互关系，分析系统建模与仿真的分类和特点。
2. 建模方法与仿真技术：讲解常见的建模方法（如数学建模、物理建模等）及仿真技术（如连续仿真、离散事件仿真等），结合实例进行阐述。
3. 建模与仿真工具：介绍常用的建模与仿真软件，如MATLAB、AnyLogic 等，并指导学生如何使用这些工具进行系统建模与仿真。
4. 实践项目：设计具有实际背景的系统建模与仿真项目，要求学生分组合作，运用所学知识完成项目。
教学内容安排如下：第一周：系统建模与仿真基本概念，引导学生了解课程内容，激发学习兴趣。
第二周：建模方法与仿真技术，讲解理论知识，结合实例进行分析。
武汉理工大学工业工程--生产系统建模与仿真课程设计说明书
生产系统建模与仿真课程设计1.设计一题目：经过8道工序加工相同的8个零件，每道工序只有一台加工设备，每道工序时间分别为12 min, 5 min, 15 min, 7 min, 9 min, 11 min, 22 min, 5 min，请分别用顺序移动方式、平行移动方式、平行顺序移动方式对生产过程进行仿真，输出三种方式的总加工时间、总设备等待时间、总设备闲置时间，以及Flexsim 仿真结果，并绘制工序图，将不同移动方式进行比较与分析。
1.1顺序移动方式进行加工顺序移动方式：每批零件在前道工序完成后，再整批转移到下一道工序加工顺序移动进行方式加工，它的最大的优点是没有等待时间，零件是批量的进行加工，即在每道工序全部加工完成之后，在进行下一道工序的加工，一旦加工设备启用，没有多余的空闲时间，但是这样会造成设备的闲置时间过长，整个加工的周期也随之变长。
1.1.1工序图:第一道工序：第二道工序： t1第三道工序： t2第四道工序： t3第五道工序： t4第六道工序： t5第七道工序： t6第八道工序： t71.1.2时间计算:总加工时间：688分钟设备等待时间：0设备闲置时间：96+136+256+312+384+472+648=2304分钟1.1.3 Flexsim仿真结果:（图表）下面这个表就反映了制作Flexsim仿真时所需的相关的数据，Processor3到Processor17，是所选用加工零件设备的编号，因为还包括相关的缓冲设备，既Queue，每个Processor的后面都会有一个Queue作为每道工序加工加完了的零件的存储，同时它也是进行下一道工序的零件的来源。
所以Processor编码的顺序不是一个接着一个的。
由于顺序移动方式是批量的加工，每道工序是加工8个零件，其中每个零件在加工设备上的停留时间也就是加工时间为图表中的最后的三列。
1.2平行移动方式进行加工平行移动：每个零件在前道工序完成以后，立即转移到后道工序继续加工。
系统建模与仿真课程设计
系统建模与仿真课程设计1. 引言系统建模与仿真是一门重要的工程技术，广泛应用于工业、制造、军事、医疗等领域。
系统建模与仿真旨在通过研究和模拟现有的系统，从而加以优化和改进，从而更好地满足用户需求。
本文将对系统建模与仿真课程的设计进行介绍和讨论。
2. 课程目标本课程旨在通过教学和实践，让学生掌握系统建模和仿真的基本原理和方法，能够利用建模工具进行系统的建模、仿真和分析，从而提高工程技术能力。
3. 课程内容本课程包含以下内容：3.1 系统建模基础主要介绍系统建模的基本概念、方法和应用场景，包括：•系统和子系统的定义，如何确定系统边界和系统需求•系统建模的分类和目的，如何选择适合的建模方法•系统建模的过程和工具，如何进行系统建模和从建模数据中获取信息•系统建模的质量和评估，如何保证模型正确性和可靠性3.2 系统仿真基础主要介绍系统仿真的基本概念、方法和应用场景，包括：•仿真的分类和应用，如何用仿真方法解决复杂问题•仿真的过程和工具，如何进行仿真实验和获取仿真结果•仿真结果的评估和分析，如何对仿真结果进行统计分析和数据挖掘3.3 系统建模与仿真综合案例通过实践项目解决实际问题，包括：•给定特定问题场景，学生需要自行选择建模方法，构建系统模型，并进行仿真与分析•进行查找资料、设计方案，完善仿真模型、仿真结果分析和出报告等工作4. 教学方法本课程采用“理论讲解与实践结合”的教学方式，主要采用以下教学方法：4.1 讲授理论分析系统建模与仿真理论，关注实用性和应用场景，让学生了解基本概念、方法和工具。
4.2 课程实践使用典型工具进行实践，让学生掌握软件的操作流程，学会练习建模和仿真实验，并了解数据分析的基本方法。
4.3 案例分析以课程案例为例，分析系统建模与仿真的具体实施步骤，让学生了解如何进行系统建模和仿真实验。
5. 实践项目本课程要求学生完成一项实践项目，主要包括以下内容：•根据题目要求，学生需要自行选择建模方法，构建系统模型，并进行仿真与分析•进行查找资料、设计方案，完善仿真模型、仿真结果分析和出报告等工作实践项目将占据本课程总成绩的50%以上，是课程的重要组成部分。
系统建模与仿真课程设计
系统建模与仿真课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解系统建模与仿真的基本概念，掌握建模与仿真的基本原理；2. 使学生掌握运用数学模型描述实际问题的方法，提高解决实际问题的能力；3. 帮助学生了解不同类型的建模与仿真方法，并能够根据实际问题选择合适的建模与仿真方法。
技能目标：1. 培养学生运用计算机软件进行建模与仿真的操作能力；2. 提高学生分析问题、解决问题的能力，使学生能够独立完成简单的系统建模与仿真实验；3. 培养学生的团队协作能力，能够与他人合作完成复杂的系统建模与仿真项目。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对系统建模与仿真的兴趣，培养学生主动探索、勇于创新的科学精神；2. 培养学生具备严谨、求实的学术态度，提高学生的学术素养；3. 引导学生关注建模与仿真在工程技术领域的应用，增强学生的社会责任感和使命感。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程旨在通过理论教学与实践操作相结合，使学生在掌握基本知识的基础上，提高实际操作能力。
课程目标分解为具体的学习成果，以便后续的教学设计和评估。
通过本课程的学习，学生将能够运用所学知识解决实际问题，为未来的学术研究和职业发展打下坚实基础。
二、教学内容1. 系统建模与仿真基本概念：包括系统、模型、仿真的定义及其相互关系，介绍建模与仿真的发展历程；2. 建模与仿真原理：讲解建模与仿真的基本原理，如相似性原理、逼真度原理等；3. 数学模型构建：介绍常用的数学模型及其构建方法，如差分方程、微分方程等；4. 建模与仿真方法：分析不同类型的建模与仿真方法，如连续系统仿真、离散事件仿真等；5. 计算机软件应用：介绍常用的建模与仿真软件，如MATLAB、AnyLogic 等，并进行实际操作演示；6. 系统建模与仿真实践：结合实际案例，指导学生运用所学知识进行系统建模与仿真实验；7. 教学内容安排与进度：按照教材章节顺序，制定详细的教学大纲，明确各章节的教学内容和进度。
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。
在设计过程中，我考虑到了不分先后顺序的工序中设备可以同时启用，零件采用交叉往复的加工顺序，一定能缩短总生产时间，但是，零件在加工过程中受物流的影响将很严重，导致整个车间的物流混乱，使其效率下降。
综上所述，我认为题目的重点在于如何处理好能够同时加工的工艺之间的关系，以及对于多个机床加工如何合理分配。
生产建模与仿真课程设计 在flexsim环境下 课设 生产系统建模与仿真
目录1 课程设计任务书 (2)2 平行顺序移动法 (3)3工序内容分析 (6)4 各种方案设计 (7)4.1 传统方案：总时间最短法 (7)4.2 自行设计方案： (8)4.2.1有批量无等待时间方案 (8)4.2.2有批量等待时间最小方案 (12)5 各种方案的分析以及其适用场合 (14)课程设计任务书学生姓名：专业班级：工业工程0702指导教师：工作单位：机电工程学院题目: 《生产系统建模与仿真》课程设计初始条件:现要加工10个相同零件，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。
指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日2.平行顺序移动法在对工序进行具体的分析之前，首先用最常见的平行顺序移动法进行加工，具体的工序图如下有工序图可得：总加工时间=254总设备等待时间=2×9+9×9+12×9×3=138总设备闲置时间=12+24+34+51+66+74+79+96=436利用flexsim软件对这种移动方式进行仿真，布置图如下：第二个表只给出部分表格，其余的部分都为零。
（下同）从上表可以看出平行顺序所带来的坏处：1.设备等待时间过长；2.加工过程中运输频繁。
优点：1.工件加工按顺序，有规律可循，同时机床的布置和连接较为简单；2.可适应于流水线大批量生产。
3 工序内容分析所需加工的零件个数为10个，总共有8道工序，其中共需要用到12台机床，那么各种设备分析如下表所示：注: 各工序总加工时间=加工时间*工件数量/各工序设备数量由以上信息可得：1各个工序的加工时间从50到170，中间浮动很大，因此可以考虑通过混合加工方式，使工序间穿插进行。
2 其中第四道工序加工时间为170分钟，时间最长，较容易产生加工瓶颈，因此考虑越早加工该工序越好。
生产系统建模与仿真课程设计
目录一、基于仿真技术的配送中心系统................................................. - 5 -（一）配送中心系统...................................................................................................................................... - 5 -1、配送的定义................................................................................................................................ - 5 -2、配送中心的概念、功能............................................................................................................ - 5 -二、山西美特好物流配送有限公司配送中心系统分析 ................ - 8 -（一）山西美特好物流配送有限公司概况.................................................................................................. - 8 -（二）山西美特好物流配送有限公司配送中心现状及存在的问题.......................................................... - 8 -1、配送中心系统现状.................................................................................................................... - 8 -2、配送中心系统存在的问题........................................................................................................ - 9 -三、配送中心系统评价与优化 ......................................................... - 9 -（一）仿真模型的运行.................................................................................................................................. - 9 -1、配送中心系统元素定义，如下表所示：................................................................................ - 9 -2、元素的可视化设置.................................................................................................................. - 10 -3、各元素的细节（Detail）设计................................................................................................ - 18 -（二）运行结果分析.................................................................................................................................... - 25 -1、系统模型运行（Run） ........................................................................................................... - 25 -2、运行数据分析及方案优化...................................................................................................... - 26 -四、结论............................................................................................ - 26 -一、基于仿真技术的配送中心系统（一）配送中心系统1、配送的定义在中华人民共和国国家标准《物流术语》中，配送的定义为：配送是在经济合理区域范围内，根据用户要求，对物品进行拣选、加工、包装、分割、组配等作业，并按时送达指定地点的物流活动。
生产系统建模与仿真课程设计
目录一、系统描述 (2)二、仿真目的.................................... . (2)三、收集数据 (2)3.1对排队系统各项数据进行统计分析 (2)3.2 分布图 (4)四、数据处理 (5)五、模型设计 (7)5.1模型特点. ................................................. .. (7)5.2流程图....................................................... .. (8)六、系统建模与仿真.................................................. . (9)6.1元素定义............................................................ .. (9)6.2 元素可视化（Display）设置 (9)6.3元素细节设置 (11)七、模型运行和数据报告 (12)八、课程设计的体会 (15)九、参考文献 (16)一、系统描述在中北大学，由于中国移动的各种优惠等活动，大部分的师生都选择使用中国移动电话。
因此在中北大学的移动营业厅（小白楼）每天来办理业务的同学也非常多，这就导致了营业厅业务繁忙时大量学生在窗口前排起长队等待的情况。
这种现象长期困扰着广大学生，浪费了同学们的大量时间。
为此，我建立单队列多服务台的排队模型，并用witness进行模拟，以计算学生在移动营业厅的平均排队时间。
希望能发现问题加以改进，以此来提高移动营业厅的效率，减少同学们的排队时间。
该系统中有两个柜台，两个受理员，早晨9：00开始受理业务，晚上19:00结束受理。
顾客按照“先到先服务”排队规则等待接受服务。
根据调查，营业厅在中午没有休息时间，且在这段时间顾客相对较多。
二、仿真目的1.了解排队系统的设计。
2.通过仿真分析，熟练掌握WITNESS软件的操作。
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目录一、系统描述 .................................................................... .. (2)二、仿真目的 .................................... .......................... .. (2)三、收集数据 .................................................................... .. (2)对排队系统各项数据进行统计分析 (2)分布图 .................................................................... (4)四、数据处理 .................................................................... (5)五、模型设计.................................................................... . (7)模型特点. ................................................. .............. (7)流程图....................................................... ............ .. (8)六、系统建模与仿真.................................................. .............. .. (9)元素定义............................................................ ...... .. (9)元素可视化（Display）设置 .................................................................. . (9)元素细节设置................................................................... .. (11)七、模型运行和数据报告.................................................................. . (12)八、课程设计的体会.................................................................. .. (15)九、参考文献.................................................................. . (16)一、系统描述在中北大学，由于中国移动的各种优惠等活动，大部分的师生都选择使用中国移动电话。
因此在中北大学的移动营业厅（小白楼）每天来办理业务的同学也非常多，这就导致了营业厅业务繁忙时大量学生在窗口前排起长队等待的情况。
这种现象长期困扰着广大学生，浪费了同学们的大量时间。
为此，我建立单队列多服务台的排队模型，并用witness进行模拟，以计算学生在移动营业厅的平均排队时间。
希望能发现问题加以改进，以此来提高移动营业厅的效率，减少同学们的排队时间。
该系统中有两个柜台，两个受理员，早晨9：00开始受理业务，晚上19:00结束受理。
顾客按照“先到先服务”排队规则等待接受服务。
根据调查，营业厅在中午没有休息时间，且在这段时间顾客相对较多。
二、仿真目的1.了解排队系统的设计。
2.通过仿真分析，熟练掌握WITNESS软件的操作。
3.通过仿真分析，切实改善移动营业厅机排队系统，提高效率。
三、收集数据由于在学校内的移动营业厅系统的主要顾客是学生，所以在上课期间顾客相对较少，于是我选择了中午12:00—2:00做为采集数据的时间点。
对排队系统各项数据进行统计分析2303798083130 2445838388050 2584919195042 2622939597240 27659999104052 28161001041104100 2924102110114480 30351051141195100 31124117119123260 3283125125128032 3325127128133160 3473134134140031 3544138140144260求和13011912517929921分布图四、数据处理到达模式：（1）平均到达间隔时间T：T 0 ==-1顾客总数到达顾客间隔时间之和130/34 = 人（2）平均到达速度λ：λ = 1/T= 人/min 服务机构：（1）平均服务时间T s ：T s = =顾客总数各顾客服务时间之和119/35= 人（2）平均服务速度μ： μ = 1/T s =人/min由于ρ = λ/c μ = < 1，故队列不会出现无限长的情况。
整个系统的空闲概率：1200)(11!1)(!1-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+=∑K c k c k P μλρμλ=服务员忙的概率为=，即服务机构的利用率为%。
平均队长和平均队列长度305.0168.0*)56.01!*(256.0*)12.1(22=-=q L427.112.1305.0=+=s L平均等待时间和逗留时间分09.128.0305.0==q W 分427.525.01427.1=+=s W顾客到达后必须等待的概率24.0168.0*)56.01!*(2)12.1()2(2=-=≥n P即到达的顾客有24%需要排队等候。
分布假设的2χ拟合度检验（1）到达间隔时间的拟合度检验计算得：=-=∑=5122)(i i i i E E O χ查表得()815.73205.0=χ，由于)4(205.02x x <从而得出结论，在显著性水平05.0=α的条件下，达到时间间隔服从泊松分布。
（2）服务时间的拟合度检验计算得：=-=∑=4122)(i i iiE E O χ 查表得：()991.52205.0=χ，由于)2(205.02x x<从而得出结论，在显著性水平05.0=α的条件下，服务时间服从泊松分布。
五、模型设计根据以上分析可知，移动营业厅的排队系统为M/M/2型系统，排队规则为先到先服务（FIFO ）。
模型：v1.0 可编辑可修改（1）实体：临时实体：顾客 永久实体：服务员 特殊实体：队列（2）事件：顾客到达事件、顾客服务事件、顾客离开事件 （3）活动：排队等待活动、服务活动流程图（1）到达事件操作流程图：Y N开 始服务忙 置服务器为忙对顾客做记录安排服务完成事件确定服务时间队列长度加1计入排队队列 结束（2）服务系统流程图：元素定义元素可视化（Display）设置各个实体元素的显示特性定义设置如图：（1）Part元素的可视化设置在元素选择窗口选择guke元素，鼠标右键点击 Display，跳出 Display对话框（如图6-2）图6-2 Display对话框图6-3 Display Text对话框图6-4 Display Icon对话框（2）Butter元素可视化的设置在元素选择窗口选择paidui元素，鼠标右键点击 Display，跳出 Display 对话框（图6-2），设置它的Text、Icon、Rectangle、Part Queue（图6-5）（3） Machine元素可视化设置在元素选择窗口选择fuwuyuan1、fuwuyuan2元素，鼠标右键点击 Display，跳出 Display对话框（图6-2），设置它的Text、Icon、Part Queue（图6-6）（4）Variable元素可视化设置在元素选择窗口选择jifen0元素，鼠标右键点击 Display，跳出 Display 对话框（图6-2），设置它的Text、Value（图6-7）（5）Timeseries元素可视化设置在元素选择窗口选择duichang元素，鼠标右键点击 Display，跳出Display对话框（图6-2），设置它的Text、Timeseries（图6-8）图6-5 Display Rectangle对话框图6-6 Display Part Queue对话框图6-7 Display Value对话框图6-8 Display Timeseries对话框元素细节（Detail）设置（1）对Part元素guke细节设计Type: ActiveInput to Arrival: -4 * LN (RANDOM(1))Lot Size: 1Input to …：PUSH to paiduiActions on Create: ICON = 73（2）对Part元素jifen细节设计Type: ActiveInput to Arrival:Lot Size: 1Input to …：PUSH to SHIPActions on Create: jifen0=jifen0+NPARTS (paidui)（3）对Butter元素fuwuyuan细节设计Capacity: 100（4）对Machine元素fuwuyuan1、fuwuyuan2细节设计Type: Single: PULL from PaiduiTime: * LN (RANDOM(2))…：PUSH to paidui（5）对Timeseries元素duichang细节设计Recording:在Plot Expressions 下第一个Plot中将“Undefined”改为NPARTS(paidui)在Plot Expressions 下第一个Plot中将“Undefined”改为NPARTS(fuwuyuan)七、模型运行和数据报告模型仿真钟取系统默认的1的时间单位为1month，运行3600仿真时间单位，根据动态表格得到积分结果。
在队列长队的二维图中，可以观察到该服务系统的即时队列长度。
选中系统中所有元素，点击Peports菜单下的Statistics选项，得到如图所示数据统计报告。
根据仿真结果可以看出，服务员空闲率相对比较大，故可以在恰当的时候减少一个服务台。
通过数据报告发现，不同顾客服务时间和顾客到达的特性，对应的仿真结果有所不同。
顾客的到达特性以及顾客的服务时间都影响着排队系统的最大队长、最小队长和平均队长以及平均每位顾客的等待时间。
八、课程设计的体会通过本次的课程设计，我学到了很多，对生产建模与仿真这门课程也有了进一步的认识。