生產(chǎn)系統(tǒng)建模與仿真課程設(shè)計68824

/銀行ATM服務(wù)系統(tǒng)建模與仿真設(shè)計說明書1系統(tǒng)描述中北大學(xué)工商銀行ATM自助存款機為全校師生提供自助取款服務(wù).此服務(wù)系統(tǒng)由ATM機.存款人等構(gòu)成。目前工商銀行只有一臺自助存款機.在日常的服務(wù)過程中經(jīng)常出現(xiàn)排隊等待的現(xiàn)象。在高峰期.存款人到達率服從一定的概率分布.服務(wù)速率依賴于存款人的操作時間。建模的目的是在假定存款人到達時間間隔和存款服務(wù)花費的時間服從一定的概率分布時.考察ATM機的忙閑情況以及服務(wù)質(zhì)量.并提出改進意見。2系統(tǒng)分析2.1系統(tǒng)的實體分析在工商銀行ATM是一個單臺單隊的服務(wù)系統(tǒng).由三類實體組成：ATM機、存款人及排隊隊列。ATM機是永久實體.存款人是臨時實體.排隊隊列是一類特殊實體。2.2分析實體的狀態(tài)及活動ATM機有"存款服務(wù)"和"空閑"兩個活動.分別對應(yīng)"忙"和"閑"兩種狀態(tài)。存款人通過ATM機完成存款活動.或者在隊列中排隊等待.有"等待服務(wù)"和"接受服務(wù)"兩種狀態(tài)。排隊隊列的狀態(tài)以隊列長度標(biāo)識。三類實體的活動及狀態(tài)之間存在邏輯上的聯(lián)系。2.3分析實體狀態(tài)的變化情況當(dāng)某一存款人到達時.如果ATM機處于"忙"狀態(tài).則該存款人進入"等待服務(wù)"狀態(tài).否則.進入"接受服務(wù)"狀態(tài)。處于排隊等待中的存款人.如果ATM機完成了對前一存款人的服務(wù).則進入"接受服務(wù)"狀態(tài).否則繼續(xù)保持"等待服務(wù)"狀態(tài)。ATM機完成對某一存款人的服務(wù)時.如果隊列處于"非零"狀態(tài).則立即開始服務(wù)活動.否則進入"閑"狀態(tài)。2.4分析引起狀態(tài)發(fā)生變化的事件"存款人到達"或"存款人結(jié)束排隊"可以導(dǎo)致"存款服務(wù)"活動的開始.而"存款人存完離去"可以導(dǎo)致"存款服務(wù)"活動的結(jié)束.這三個瞬時行為均可看作為事件。但是.由于"存款人結(jié)束排隊"是以ATM機狀態(tài)為"閑"為條件.因此是條件事件；而隊列狀態(tài)為"非零"時ATM機狀態(tài)為"閑"是以事件"存款人存完離去"為條件的。因此."存款人到達"將使ATM機由"閑"變?yōu)?忙".或使"隊列長度"加1。"存款人存完離去"使ATM機由"忙"變?yōu)?閑"。"存款人結(jié)束排隊"將使"隊列長度"減1.并使ATM機由"閑"變?yōu)?忙"。2.5分析隊列實體的操作由于存款服務(wù)中只有一個隊列.而且存款人不會因為排隊人數(shù)太多而離去.因此隊列規(guī)則很簡單.沒有換隊等特殊的隊列操作。2.6系統(tǒng)的流程圖描述顧客排隊首有其他顧客離顧客排隊等待顧客進入隊列ATM空閑離開服務(wù)進入工行顧客到達顧客排隊首有其他顧客離顧客排隊等待顧客進入隊列ATM空閑離開服務(wù)進入工行顧客到達NO置ATM忙置ATM忙YES置ATN閑YESNO置ATN閑圖1工商銀行ATM服務(wù)系統(tǒng)實體流程圖2.7模型參變量讀者到達時間、服務(wù)時間等.這些變量由輸入數(shù)據(jù)分析得出。2.8給出排隊規(guī)則隊列的排隊規(guī)則是先到先服務(wù).即每名讀者到達時排在隊尾.工作人員先為排在隊首的讀者服務(wù)。3系統(tǒng)仿真輸入數(shù)據(jù)分析3.1數(shù)據(jù)的收集顧客序號到達間隔服務(wù)時間到達時刻開始服務(wù)服務(wù)結(jié)束等待服務(wù)時間服務(wù)系統(tǒng)是否休息？休息時間1030030022423710351778004651313180553416182220623182225407342125294084325293240952303234201024323438201145363843201243404346301334434650301422455052501513465255601632495557601715505762701841546263801953596365402032626567302135656772202222677274502354727478202413737881502531768182502635798287302712808789702823828992702934859296703042899698703.2分布的識別3.2.1直方圖分布的假設(shè)根據(jù)存款人到達時間分布直方圖以及ATM機服務(wù)時間與已知的統(tǒng)計分布的比較可以假設(shè)存款人到達時間和ATM機服務(wù)時間符合正態(tài)分布。3.3參數(shù)估計3.3.1樣本均值和樣本方差存款人到達時間間隔樣本均值：存款人到達時間間隔樣本方差：ATM機服務(wù)時間樣本均值：ATM機服務(wù)時間樣本方差：3.3.2估計量的選取對于存款人到達時間間隔服從泊松分布.其估計量選.對于ATM機服務(wù)時間服從泊松分布.其估計量選。3.4擬合度的檢驗讀者到達時間間隔擬合度檢驗區(qū)間OiEiOi-Ei≤2109110.11112~41416-240.25004~543110.3333≥512-110.5000計算得：查表得：.由于.故可以認為存款人到達時間間隔服從泊松分布。2工作人員服務(wù)時間擬合度檢驗區(qū)間OiEiOi-Ei≤21012-240.33332~387110.14293~478-110.1250≥454110.2500計算得：查表得.由于.故可以認為ATM機服務(wù)時間服從泊松分布。3.5相關(guān)性的分析存款人到達時間間隔散點圖由圖可以看出存款人到達時間間隔與存款人到達人數(shù)沒有無明顯的相關(guān)性。ATM機服務(wù)時間散點圖由圖可以看出ATM機服務(wù)時間與存款人到達的人數(shù)無明顯的相關(guān)性。同時.也可以看出ATM機服務(wù)時間的長短與存款人到達的時間間隔無明顯的相關(guān)性。4WITNESS建模與仿真由前面的收集到的數(shù)據(jù)分析可以得到：存款人平均到達率：ATM機服務(wù)率：結(jié)合輸入數(shù)據(jù)分析可以認為存款人達到的時間服從參數(shù)為2.97的泊松分布.ATM機服務(wù)時間服從參數(shù)為3.13的泊松分布。4.1系統(tǒng)的WITNESS模型界面4.2建模元素說明名稱類型數(shù)量說明cunkuanrenpart1存款人jifenpart1隊列積分paiduiBuffer1排隊隊列atmMachine1ATM機jifen0Variable<type:real>1積分結(jié)果顯示duichangTimeseries1隊列長度4.3建模元素的定義使用witness軟件直接打開一個新的witness文件.將其另存為〔ATM存款服務(wù)系統(tǒng)。以下元素均在該系統(tǒng)上進行操作。通過設(shè)計者窗口"DesignerWindow"定義2個Part元素、1個Buffer元素、1個Machine元素、1個Vaiable元素以及1個Timeseries元素；然后對照上表修改這些元素名稱和形狀。設(shè)計完畢后的窗口界面如下圖：4.4建模元素的可視化設(shè)計Part元素的可視化設(shè)計：在元素選擇窗口選擇Reader元素.鼠標(biāo)右擊Display鍵.跳出Display對話框〔如下圖.設(shè)置它的Text、Icon。Display對話框DisplayText對話框DisplayIcon對話框Buffer元素的可視化設(shè)計在元素選擇窗口選擇Paidui元素.鼠標(biāo)右擊Display鍵.跳出Display對話框.設(shè)置其Text、Icon、Rectangle、PartQueue?！踩鐖D2和圖3Machine元素的可視化設(shè)計在元素選擇窗口選擇Gongzuorenyuan元素.鼠標(biāo)右擊Display鍵.跳出Display對話框.設(shè)置其Text、Icon、PartQueue。Displayrectangle對話框圖2displaypartqueue對話框圖3Variable元素的可視化設(shè)計在元素選擇窗口選擇Jifen0元素.鼠標(biāo)右擊Display鍵.跳出Display對話框.設(shè)置其Text、Value.〔如下圖Timeseries元素的可視化設(shè)計在元素選擇窗口選擇Duichang元素.鼠標(biāo)右擊Display鍵.跳出Display對話框.設(shè)置其Text、Timeseries〔如下圖4.5建模元素細節(jié)Detail設(shè)置1Part類型元素cunkuanren的細節(jié)設(shè)計Type：ActiveInputtoModel.InterArrival:2.57*POISSON<RANDOM<1>>LotSize:1InputtoModel.to…:PushtopaiduiActiononCreate:ICON=602>對Part元素jifen細節(jié)設(shè)計Type：ActiveInputtoModel.InterArrival:1.0LotSize:1InputtoModel.to…:PushtoShipActiononCreate:jifen0=jifen0+NAPARTS<paidui>3對Buffer元素paidui細節(jié)設(shè)計Capacity：1004>對Machine元素atm細節(jié)設(shè)計Type：SingleInput.From:PullfrompaiduiDuration.CycleTime:3.13*POISSON<RANDOM<2>>Output.to…PushtoShip5對timeseries元素duichang細節(jié)設(shè)計Recording：5.0在PlotExpression下第一個Plot中將"Undefined"改為NPARTS<paidui>在PlotExpression下第二個Plot中將"Undefined"改為NPARTS<atm>5系統(tǒng)仿真的輸出分析模型仿真鐘系統(tǒng)默認的1的時間單位為1min.運行60仿真時間單位。將結(jié)果記錄到下表.并修改讀者達到的時間分布與工作人員服務(wù)時間分布的參數(shù).在相同的仿真運行單位下運行.將結(jié)果統(tǒng)計后一并記錄到下表。結(jié)果如下：標(biāo)準(zhǔn)對照1對照2項目變量〔2.97,3.13<2.97,2><2,3.13>cunkuanrenSigmaRating666AvgW.I.P.7.645.1310.56W.I.P.7736No.Shipped373776No.Entered444485AvgTime10.426.3420.78paiduiTotalIn444479TotalOut383869NowIn6634Max131034Min000AvgSize6.644.2530.56AvgTime9.055.7819.54atmidle5.210.271.5busy94.889.7398.5No.OfOperations373776在收集的數(shù)據(jù)〔標(biāo)準(zhǔn)下.仿真得到的ATM機的工作率為94.8%.其工作量很大.故需要額外增加服務(wù)臺個數(shù)。通過數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn).不同存款人的服務(wù)時間和存款人的到達特性.對應(yīng)的仿真結(jié)果有所不同。存款人的到達特性以及存款人的服務(wù)時間都影響者排隊系統(tǒng)的最大隊長、最小隊長和平絕對長以及平均每個存款人的等待時間。。通過對比標(biāo)準(zhǔn)組與對照1.通過縮短ATM機的服務(wù)時間的大小.可以提高服務(wù)質(zhì)量.減小存款人的排隊等待時間與最大隊長.同時也能減小自身的工作率。對應(yīng)的改進措施有：增加ATM機的數(shù)量.對存款人宣講重視存款效率.通過對比標(biāo)準(zhǔn)組與對照2可知.通過一定手段增加存款人的存款效率能夠提高ATM機的工作率。此時在現(xiàn)有條件下.最大隊長將變大.服務(wù)質(zhì)量將有所降低。綜上.可以得到以下結(jié)論：中北大學(xué)工商銀行的ATM