生產(chǎn)系統(tǒng)建模與仿真課程設(shè)計(jì)說明書

1、目錄1、系統(tǒng)描述22、系統(tǒng)分析2 3、系統(tǒng)仿真輸入數(shù)據(jù)分析3 4、WITNESS建模與仿真9 2、系統(tǒng)仿真的輸出分析11 參考文獻(xiàn)13郵政銀行窗口服務(wù)系統(tǒng)建模與仿真設(shè)計(jì)說明書1 系統(tǒng)描述中北大學(xué)郵政銀行系統(tǒng)為全校師生提供存取款、轉(zhuǎn)賬等各種銀行服務(wù),此服務(wù)系統(tǒng)由取款者、人工服務(wù)窗口、銀行構(gòu)成。郵政銀行共有3個(gè)服務(wù)窗口，但由于端午假期，學(xué)校人員較少，需要辦理業(yè)務(wù)的人也不多，故僅開通一個(gè)窗口。在日常的取款過程中經(jīng)常出現(xiàn)排隊(duì)等待現(xiàn)象。在高峰期(注:高峰期往往是中午、下午和節(jié)假日前),同學(xué)到達(dá)率服從一定概率分布,服務(wù)速率依賴于同學(xué)辦理業(yè)務(wù)的類型以及服務(wù)人員的工作效率。此次建模的目的是在假定同學(xué)到達(dá)時(shí)間間

2、隔和辦理業(yè)務(wù)花費(fèi)的時(shí)間服從一定的概率分布時(shí)，考察服務(wù)窗口的忙閑情況。圖1：排隊(duì)模型顧客隨機(jī)到達(dá)顧客離去 顧客排隊(duì) 窗口服務(wù)（服 務(wù)時(shí)間隨機(jī)）2 系統(tǒng)分析（1）實(shí)體：臨時(shí)實(shí)體：顧客永久實(shí)體：服務(wù)窗口特殊實(shí)體：排隊(duì)隊(duì)列（2） 狀態(tài)：服務(wù)窗口：忙、閑顧客：排隊(duì)、接受服務(wù)排隊(duì)隊(duì)列：隊(duì)列長度（3） 活動(dòng)：排隊(duì)（顧客），服務(wù)（服務(wù)窗口） a、顧客到達(dá)時(shí)，若服務(wù)窗口處于空閑狀態(tài)，則顧客進(jìn)入“等待服務(wù)”的階段；否則，進(jìn)入“接受服務(wù)”階段。b、服務(wù)窗口完成對(duì)某一顧客的服務(wù)之后，如果隊(duì)列處于“非零”狀態(tài)，則立即開始對(duì)下一個(gè)顧客的服務(wù)；否則進(jìn)入“閑”的狀態(tài)。 （4）時(shí)間：顧客到達(dá)、顧客結(jié)束排隊(duì)（條件事件）、顧客服務(wù)

3、完畢離去。 （5）排隊(duì)規(guī)則：先到先服務(wù)(6) 系統(tǒng)的流程圖描述YesNo顧客到達(dá)服務(wù)窗口閑 置服務(wù)窗口忙 顧客接受服務(wù)顧客接受完服務(wù)離開 置服務(wù)窗口閑 排隊(duì) 圖1 郵政銀行服務(wù)系統(tǒng)實(shí)體流程圖3 系統(tǒng)仿真輸入數(shù)據(jù)分析 （1）數(shù)據(jù)的收集表1顧客到達(dá)時(shí)間 /min（標(biāo)明具體時(shí)間）與前一位顧客的間隔時(shí)間/min開始接受服務(wù)時(shí)間/min接受服務(wù)時(shí)間/min離開時(shí)間/min純排隊(duì)等待時(shí)間/min工作人員休息時(shí)間/min10022949022222408312101231500414215318105151184223061722252750719227532808212328401109232401411

4、701025241344160112614424618012271463491901331449554180143215425622015331562582301639658260190174126036319018509633661301951166167150205216737015021597706761102260176480160236118048419024643842862002580168638960268228939270278539239570288619551009029959100310350309941033106403110121064110503210321101

5、1117033104111151167034106211651211003510711211122140361191212211233237125612541290238131613121330039133213341370040137413731400（2）直方圖a、分布的辨識(shí)到達(dá)時(shí)間間隔/min頻數(shù)概率密度累積概率1120.3070.3072130.3330.64320.0510.691430.0770.768630.0770.845710.0260.871920.0510.9221010.0260.9481210.0260.9741610.0261服務(wù)時(shí)間/min頻數(shù)概率密度累積概率15

6、0.1250.125280.20.3253130.3250.65460.150.8560.150.95610.0250.975810.0251 b、分布的假設(shè) 根據(jù)顧客到達(dá)時(shí)間間隔頻率分布直方圖以及服務(wù)時(shí)間頻率分布直方圖與已知的統(tǒng)計(jì)分布的比較可以假設(shè)顧客到達(dá)時(shí)間間隔分布符合負(fù)指數(shù)分布，服務(wù)時(shí)間符合泊松分布。（3） 參數(shù)估計(jì) a、樣本均值和樣本方差顧客到達(dá)時(shí)間間隔樣本均值：顧客到達(dá)時(shí)間間隔樣本方差：服務(wù)時(shí)間樣本均值：服務(wù)時(shí)間樣本方差： b、估計(jì)量的選取對(duì)于顧客到達(dá)時(shí)間間隔服從負(fù)指數(shù)分布，其估計(jì)量選為,服務(wù)時(shí)間服從泊松分布，故其估計(jì)量選為。（4）擬合度的檢驗(yàn)a、顧客到達(dá)時(shí)間間隔擬合度檢驗(yàn)：區(qū)間11

7、210240.42-41820-240.25-745-110.2854110.25計(jì)算得：查表得：，由于，故可以認(rèn)為顧客到達(dá)時(shí)間間隔服從負(fù)指數(shù)分布。 b、服務(wù)時(shí)間時(shí)間擬合度檢驗(yàn)：區(qū)間1-213130003-41920-110.055-675240.87-812-110.5計(jì)算得： 查表得：，由于，故可以認(rèn)為服務(wù)時(shí)間服從泊松分布。 （5）相關(guān)性的分析 由圖可以看出服務(wù)時(shí)間與顧客到達(dá)的時(shí)間間隔無明顯的相關(guān)性。4 WINTESS建模與仿真由前面收集到的數(shù)據(jù)分析可以得到：顧客平均到達(dá)率：服務(wù)窗口服務(wù)率為：結(jié)合輸入數(shù)據(jù)分析可以認(rèn)為顧客達(dá)到的時(shí)間服從參數(shù)為3.5的負(fù)指數(shù)分布，工作人員服務(wù)時(shí)間服從參數(shù)為3.

8、2的泊松分布。1）系統(tǒng)的WITNESS 模型界面 2）建模元素說明 Guke：表示顧客的到達(dá)。 Jifen：對(duì)隊(duì)列進(jìn)行積分，反應(yīng)顧客到達(dá)的規(guī)律。 Paidui：顧客到達(dá)后進(jìn)入排隊(duì)隊(duì)列進(jìn)行等待。 Fuwuyuan：為顧客提供服務(wù)的窗口。 Jifen0：用于顯示積分的結(jié)果，反應(yīng)出動(dòng)態(tài)變化規(guī)律。 Duichang：顯示排隊(duì)隊(duì)列的長度便于分析。3）建模元素的定義名稱類型數(shù)量說明GukePart1顧客JifenPart1隊(duì)列積分PaiduiBuffer1排隊(duì)隊(duì)列FuwuyuanMachine1服務(wù)窗口Jifen0Variable(type:real)1積分結(jié)果顯示DuichangTimeseriese1

9、隊(duì)列長度顯示 4） 建模元素的可視化設(shè)計(jì) （1）Part元素的可視化設(shè)計(jì)： 在元素選擇窗口選擇Guke元素，鼠標(biāo)右擊Display鍵，跳出Display對(duì)話框，設(shè)置它的Text、Icon。 （2）Buffer元素的可視化設(shè)計(jì)： 在元素選擇窗口選擇Paidui元素，鼠標(biāo)右擊Display鍵，跳出Display對(duì)話框，設(shè)置它的Text、Icon、Rectangle、Part Quene。 （3）Machine元素的可視化設(shè)計(jì)： 在元素選擇窗口選擇Fuwuyuan元素，鼠標(biāo)右擊Display鍵，跳出Display對(duì)話框，設(shè)置它的Text、Icon、Part Quene。 （4）Variable元素的

10、可視化設(shè)計(jì)： 在元素選擇窗口選擇Jifen0元素，鼠標(biāo)右擊Display鍵，跳出Display對(duì)話框，設(shè)置它的Text、Value。 （5）Timeseries元素的可視化設(shè)計(jì)： 在元素選擇窗口選擇Duichang元素，鼠標(biāo)右擊Display鍵，跳出Display對(duì)話框，設(shè)置它的Text、Timeseries。 5）建模元素細(xì)節(jié)Detail 設(shè)置 （1）對(duì)Part元素Guke細(xì)節(jié)設(shè)置 Type:Active Input to Modle.Inter Arrival:-3.5 * LN (RANDOM (2) Lot Size:1 Input to Modle.To:Push to Paidui

11、 Actions on Create:ICON = 70 (2) 對(duì)Part元素Jifen細(xì)節(jié)設(shè)計(jì) Type：Active Input to Model.Inter Arrival:1.0 Lot Size:1 Input to Model.to:Push to Ship Action on Create:Jifen0=Jifen0+NPARTS(Paidui) (3)對(duì)Buffer元素Paidui細(xì)節(jié)設(shè)計(jì) Capacity：100 (4) 對(duì)Machine元素Fuwuyuan細(xì)節(jié)設(shè)計(jì) Type：Single Input.From:Pull from Paidui Duration.Cycle

12、 Time: POISSON（3.2,1） Output.toPush to Ship (5) 對(duì)Timeseries元素Dduichang細(xì)節(jié)設(shè)計(jì) Recording：5.0 在Plot Expression下第一個(gè)Plot中將“Undefined”改為NPARTS(Paidui) 在Plot Expression下第二個(gè)Plot中將“Undefined”改為NPARTS(Fuwuyuan) 5、 系統(tǒng)仿真的輸出分析 模型仿真鐘取系統(tǒng)默認(rèn)的1的時(shí)間單位為1min，運(yùn)行4000仿真時(shí)間單位，根據(jù)動(dòng)態(tài)表格得到積分結(jié)果4000。標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照一對(duì)照二對(duì)照三對(duì)照四項(xiàng)目變量(3.5,3.2)(3.5,3)(

13、4,3.2)(5,3.2)(3.5,4)GukeSigma Rating66666Avg W.I.P.5.274.062.011.317.75W.I.P.51117No.Shipped113711399887991134No.Entered114211409888001141Avg Time18.47427.18PaiduiTotlal In114211409898001141Total Out113811409898001135Now In40006Max201791131Min00000Avg Size4.386.83Avg Time1.39

14、11.215.023.3923.93FuwuyuanIdle（%）11.9313.8622.6837.017.34Busy（%）88.0786.1477.3262.9992.66No.Of Operations113711399887881134將結(jié)果記錄到下表，并修改顧客達(dá)到的時(shí)間分布與工作人員服務(wù)時(shí)間分布的參數(shù)，在相同的仿真運(yùn)行單位下運(yùn)行，將結(jié)果統(tǒng)計(jì)后一并記錄到下表。結(jié)果如下： 在收集的數(shù)據(jù)（標(biāo)準(zhǔn)）下，仿真得到的服務(wù)窗口的工作率為88.07%，相對(duì)而言，其工作量比較適當(dāng)，故不需要額外增加服務(wù)臺(tái)個(gè)數(shù)。 由以上數(shù)據(jù)可以看出，顧客到達(dá)時(shí)間間隔不同或服務(wù)時(shí)間不同，對(duì)應(yīng)仿真出來的結(jié)果也會(huì)不同。他們都會(huì)影響該排隊(duì)系統(tǒng)的最大隊(duì)長、平均隊(duì)長以及每位顧客的平均等待時(shí)間。將標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)與對(duì)照一及對(duì)照四進(jìn)行比較可知：縮短服務(wù)時(shí)間可以提高服務(wù)的質(zhì)量，有利于減少顧客排隊(duì)等待時(shí)間與最大隊(duì)長。改進(jìn)措施：對(duì)服務(wù)人員進(jìn)行培訓(xùn)，提高服務(wù)人員的工作效率，并通過一定的獎(jiǎng)勵(lì)措施提高服務(wù)人員的積極性。 再將標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)與對(duì)照二及對(duì)照三進(jìn)行比較可知：顧客到達(dá)時(shí)間間隔越大，服務(wù)人員工作率越低。優(yōu)化與改進(jìn)