1 第一章 模方法 一、 模元素 1. 置 )： “位置（ 主要用來表示在系統(tǒng)中對實體進行加工處理、排隊等待、存儲等活動的固定地點或場所。例如：機械制造中加工、檢測、分類、裝配、緩沖區(qū)、清洗、倉儲等工位，銀行、商店、理發(fā)店中的等待區(qū)、服務(wù)區(qū)及收銀臺等。輸送設(shè)備和隊列是兩類特殊的位置，它們允許實體在運動過程中完成相關(guān)處理活動。此外，位置也可用來表示系統(tǒng)中的決策場所。 執(zhí)行 件“ 建模）菜單中的“ 令或按下“ L”快捷鍵，進入“位置編輯”模塊。 2. 體） “實體（ 是仿真模型要加工、處理或服務(wù)的對象。例如：生產(chǎn)車間中的原材料、毛坯、半產(chǎn)品、子裝配體、托盤或產(chǎn)品，銀行或商店里的客戶，醫(yī)院中就診的病人，交通運輸系統(tǒng)中的車輛等。 實體具有自身的屬性和操作，如圖標、名稱、外型尺寸（長度及寬度）、圖形、優(yōu)先級、速度、到達邏輯、處理邏輯、退出邏輯、狀態(tài)信息等。 執(zhí)行 件“ 單中的“ 令或按下“ E”快 捷鍵，進入實體編輯模塊。 3. 源） “資源（ 是指用來運送實體、完成操作或?qū)ξ恢眉捌渌Y源進行維護的模型對象。資源可以是人（如操作工人、檢驗員、維護人員等）、設(shè)備（如叉車、堆垛機、卡車、護工具等）等。 資源的定義在資源模塊中完成。執(zhí)行 件“ 單中的“ 令或按下“ R”快捷鍵，進入“資源編輯”模塊。 4. 動路徑 ) “路徑（ 用來定義實體和資源在位置之 間的行進路線。路徑為可選項，只有當模型中有動態(tài)資源時才必須定義路徑。一個模型可以有多條路徑。多個實體和資源可 2 以共享相同的路徑。當實體或資源沿著路徑移動時，可以以時間或者速度與距離來定義路徑。 作為選項，路徑中可以是由節(jié)點連接起來的路徑段組成。路徑段也可以有分枝，也可以在某個節(jié)點處合并。當在節(jié)點之間存在多個分枝路徑時，除非明確指定節(jié)點之間的路徑外，系統(tǒng)默認的行程路徑是兩點之間的最短路徑。 執(zhí)行 件“ 單中的“ 令或按下“ N”快捷鍵，進入 “路徑編輯”模塊。 5. 達） “到達（ 用來定義實體進入系統(tǒng)的方式。實體進入系統(tǒng)存在多種方式，如以任意數(shù)量或類型到達一個位置，或者按計劃時間（周期性時間間隔、以遞增或遞減的速率重復發(fā)生或者由模型中的事件所觸發(fā)等）定義到達的發(fā)生。 執(zhí)行 件“ 單中的“ 令或按下“ A”快捷鍵，進入“到達編輯”模塊。 6. 件過程） “事件過程（ 用來定義每種實體類型在每個位置發(fā)生的操作及其時 間等。它定義了仿真模型的運行邏輯，是 真模型中最關(guān)鍵、最重要的組成部分。 執(zhí)行 件“ 單中的“ 令或按下“ P”快捷鍵，進入“事件過程”模塊。 7. 性） “屬性（ 是與單個位置或?qū)嶓w相關(guān)聯(lián)的變量，它可以是整數(shù)或?qū)崝?shù)?？傮w上，可以將屬性分為實體屬性（ 位置屬性（ 種類型。只有當一個實體位于系統(tǒng)之中時，它才具 有屬性。實體屬性可以在與實體相關(guān)的操作中引用。 執(zhí)行 件“ 單中的“ 令或按下“ T”快捷鍵，進入“屬性”編輯模塊。 8. 量） “變量（ 是實數(shù)或整數(shù)類型的占位符，在仿真過程中它們的數(shù)值可以改變。變量通常用于決策或收集系統(tǒng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)，它們可以是全局的（ 局部的（ 全局變量（ 指在模型的任何位置及任何時間都可以訪問的變量。全局變量的數(shù)值可以在仿真過 程中動態(tài)地顯示，甚至可以交互式地改變數(shù)值。 局部變量（ 臨時變量，它們只用于特定的操作或子程序等之中?？梢?3 位每個實體、停機時間等創(chuàng)建局部變量，以完成特定的邏輯。局部變量只需在要使用的邏輯塊中加以說明，而無需在變量編輯表中定義。 二、 模步驟 件采用交互式方法完成仿真模型的構(gòu)建，它的應用步驟為： 1確定仿真目標。明確仿真要求，定義系統(tǒng)邊界。 2采集仿真數(shù)據(jù)。在分析待仿真的系統(tǒng)特性的基礎(chǔ)上，通過對數(shù)據(jù)的收集、篩選和對比分析等環(huán) 節(jié)，確定仿真模型中主要數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類型、取值范圍及其分布參數(shù)等，如零件的到達規(guī)律、設(shè)備的加工性能和停機時間、系統(tǒng)的班次安排等。 3建立仿真模型。通過簡化、抽象和提煉，以 件中的模型元素來表達實際系統(tǒng)，定義元素的屬性和參數(shù)，設(shè)置規(guī)則和選項，利用 件中的關(guān)鍵詞、語句、表達式、函數(shù)、屬性、變量、運算符等描述元素之間的關(guān)系，定義系統(tǒng)的運行邏輯。 4檢驗模型。通過試算、與手算對比、與實際系統(tǒng)比照等方法，驗證模型結(jié)構(gòu)、參數(shù)和決策邏輯的正確性，修改和完善仿真模型。 5仿真試驗。運行仿真模型，得到仿真結(jié)果。 6仿真結(jié)果的分析、評價與優(yōu)化。通過對仿真結(jié)果的分析，判斷系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)、參數(shù)或決策等方面存在的問題，調(diào)整系統(tǒng)設(shè)置，修改模型參數(shù)，反復進行仿真試驗，直到得到滿意的系統(tǒng)方案和仿真結(jié)果。 4 第二章 模過程 模型 一 ： 流通加工 系統(tǒng) 一、 模型描述 一個小型 流通加工 車間， 左側(cè)上方兩根柱子之間的距離為 40 英尺，具體的 布局圖 如下 ： 車間內(nèi)將到達的 工件放入存儲區(qū)域 （最大存量為 32 個工件） ，以備 生產(chǎn)使用。 加工 環(huán)節(jié) 每 40 分鐘 到儲存區(qū)提貨一次， 批量為 5 個單位，一天共計 10 個批量。 工件 從 儲存區(qū) 中 提出，被 搬運到 工件 傳送帶上 ， 需要 2 分鐘。 一 名 操作工將 工 件從 工件 傳送帶上卸下， 并 搬運到 工作區(qū)的第一個機器 切割機上 。 這個操作工使用切割機將零件切割成三個零件 ，平均切割 處理時間為 5 分鐘 （處理好的 3 個零件用不同于先前的圖形來顯示） 。 之后， 這個操作工 將切割好的零件 搬運到車床 上進行加工 ， 而 當車床 運行忙碌 時， 操作工會將切割好的零 件 搬運到貨架上 臨時儲放 。 其中， 車床處理時間為 2 分鐘 ， 當車床空閑時， 臨時儲放在 貨架 上 的零件 將被提出 ，進行車床加工處理。被切割好的零件 經(jīng) 車床 加工后（再次改 用 不同的圖形來表示） ， 將 由操作工 放入成品 傳送帶上， 輸送到打包機， 進行包裝和發(fā)貨。從 成品 傳送帶卸下 貨物到搬運到打包機， 需要 鐘。在最后一道工序的包裝 中 ，需要將 4 個零件一組 包裝在一起， 共 需要 1 分鐘。最 后 ，將包裝好的 產(chǎn)品發(fā)送出車間。 注： 操作工的速度為每分鐘 150 英尺，當他空閑下來時，就回到分割機邊。 40 5 二、 建模 過程 1. 模型初始化 （ 1） 模型命名 點擊“ 文件） “ 新建） ，進入模型初始化界面。 在 “ 題目 ） 中 ， 輸入模型名稱 。 點擊 “ 瀏覽），選擇文件名“ *導入對應的工具圖庫，點擊“ （ 2） 設(shè)置背景 模） 景圖） 層底層） ， 進入背景設(shè)計模式。 導入背景圖 ： 點擊 輯） 入圖片）， 選擇相應的“ *件 ，點擊“打開”。 （ 3） 設(shè)置單位長度 點擊 圖） 示“格子”）。 根據(jù)模型描述，已知 左上方兩根柱子 之間的距離為 40 英尺，可以數(shù)出顯示的小格子 一共 為 25 格左右 。 因此，每個小格子的間距約為 尺（ 40/25）。 點擊 圖） 局設(shè)置） 格子”尺寸設(shè)置），設(shè)置格子的尺寸。點擊“ (刻度 )，在第一行“ 輸入每個單元格的距離）中輸入 示一個單元格 尺。 6 再次點擊 圖） 示“格子”），將格子隱藏掉。 2. 建立 置） 點擊 模） 置），進入建立 式。 建立第一個 個“存儲區(qū)域”。在“ 表）”中點擊 體位置 /場所）。 按 模型描述中的布局圖， 在 局）的貨架上點擊，建立一個倉庫場所。 7 在 置）窗口中，將 稱）改為倉庫，將容量改為 32。 同樣的方法，建立其他的 名稱 容量 工件傳送帶 示無限容量） 分割機 1 車 床 1 貨架 品傳送帶 包機 4 如上圖所示，將兩個傳送帶的“ 則）”設(shè)置為“ N 入先出）。 8 建成的布局圖如圖所示： 3. 建立 體） 點擊 模） 體），進入實體建立 式。 這個模型中，只有一種 體），即需要加工的工件。 在“ 表）”中 選擇圖形 ，建立這個工件。 然后 ， 將“ 建）”的勾去掉， 點擊“ 2” 為 這個工件添加其他的圖形， 表示分割好 的工件形狀 ，同樣設(shè)置 車床加工好后的工件形狀。 9 4. 建立 動路徑 ) 點擊“ 模） 動路徑）進入建立移動路徑模式。 在工件傳送帶旁邊鼠標左鍵點擊，放開后 移動鼠標引出一條線，在分割機旁邊鼠標右鍵點擊，建立 第一條路徑，表示從傳送帶到分割機的道路。 同樣的方法建立其他的路徑，建立好的路徑如下圖所示： 10 建立連接關(guān)系： 將 道路的端口 和 置）聯(lián)系起來。點擊“ 窗口，點擊“ ” （接口） 按鈕，進入編輯聯(lián)系模式。 鼠標左鍵點擊靠近“工件傳送帶”的點，移動鼠標引出一 條線，在“工件傳送帶”的圖標上鼠標左鍵點擊，建立第一個連接關(guān)系，顯示為虛線。 按照同樣的方法，將 其他的節(jié)點與 置）聯(lián)系起來。完成的視圖如下： 11 左側(cè) “ 接口）窗口中的關(guān)系如下所示： 5. 建立 源） 點擊“ 模） 入建立資源模式。 在 ，左鍵選擇 一個工人的圖標 ， 建立一個 在 口中，將名稱改為“操作工”，點擊“ ”（配置）按鈕，設(shè)置 操作工的屬性。 12 在彈出的窗口中，“ 走路徑）”中選擇 住所”）中選擇 分割機勾選 “ f 選項 ，表示如果空閑下來 就返回“住所”，即等待在分割機旁邊。在“ 空載速度和“ 滿載速度中設(shè)為 150 英尺 /分鐘。點擊“ 成。 6. 建立 達） 事件模式 點擊“ 進入建立到達事件模式。 左鍵點擊“存儲區(qū)域”的圖標，設(shè)定工件首先到達的 置是“存儲區(qū)域”。并將“ 的參數(shù)改為： (每次到達的數(shù)量 )為 5， 次數(shù)）為 10， 率）為 40； 雙擊“ 在彈出窗口中選擇 “ 。參數(shù)設(shè)置結(jié)果如下所示： 7. 建立 件過程） 點擊“ 進入建立事件過程模式。 左鍵點擊“存儲區(qū)域”圖標，引出一條線 至 “工件傳送帶”圖標，表示工件 首先 從“倉庫”被搬運到 工件 傳送帶上。 同樣的方法建立其他事件流程，流程圖如下所示： 13 注意 ： （ 1） 應優(yōu)先建立主路徑。例如：在本例中， 工件到達分割機后會選擇性的流向車床或者貨架，故在建立路徑時，先建立 主路徑 分割機到車床的 然后 ，選擇左側(cè)“ 口中的“ ，加入從分割機到貨架的路徑， 從而使這兩條路并行。 （ 2） 在打包機引出一條線，點擊到旁邊“ 具）”窗口中的 “ 開系統(tǒng)）”。表示完成的工件，打包完成后就離開系統(tǒng)了。 在流程中添加命令 ： 設(shè)置工件在加工流程中的 邏輯關(guān)系 。點擊 時間流程， 編輯模型描述中 的流程事件。例如：點擊從“倉庫”到“工件傳送帶”的連線，在連線記錄中，點擊“ 動邏輯）” ，調(diào)出“ 邏輯編輯器）。 選擇“ 移動時間）命令，在編輯條中輸入 2，并 點擊 “ 粘貼），也可以直接用鍵盤輸入“ ”， 表示 “搬運時間 2 分鐘”。 14 同樣的方法，逐條建立每個流程的活動，結(jié)果列表如下：（命令不分大小寫區(qū)別） 位置） （操作邏輯） 注解 目的地） 移動邏輯） 注解 倉庫 工件傳送帶 工件傳送帶 分割機 分割機 車床 貨架 貨架 車床 車床 成品傳送帶 成品傳送帶 打包機 打包機 根據(jù)模型描述， 在分割機到車床（或者貨架）的路徑上需 要指明分割機將零件分割成三個。因此， 15 點擊從分割機到車床的連線， 選擇 “ 則）”，在 “ 程規(guī)則） ”窗口中 的 量）中輸入 3。 8. 保存運行 最后保存模型為“學號 完成建模。 點擊 下圖中的 運行圖標 ， 可以運行模型。 調(diào)整模型運行速度 選擇 工具欄中的“ (仿真 )選項，選擇“ 在“ at 勾選“ 這樣 ，在運行中，點擊運行按鈕，模型會處于暫停狀態(tài)，可以進行速度調(diào)整，再次點擊運行按鈕，便開始仿真模擬。 模型二： 成品倉庫出庫系統(tǒng) 一、 初始模型描述 某生產(chǎn)企業(yè)成品倉庫，在接到顧客訂單后，由“一對一”的倉庫配貨員進行配貨任務(wù)，該配貨員自由選擇最短隊列將配好的貨物運送到出口發(fā)貨人員，再由出口發(fā)貨人員負責收銀和發(fā)貨業(yè)務(wù)。 根據(jù)觀察和統(tǒng)計顧客到達該倉庫時間的間隔分布符合表 1，配貨員在倉庫中配貨的時間服從正態(tài)分布 N（ 20,10），即均值為 20 分鐘，標 準 差為 10 分鐘，出口發(fā)貨人員的 服務(wù)時間符合 2 5 的均勻分布。顧客成群訂貨的概率 P（ X 1） P（ X 2） P（ X 3） P（ X 4） 群顧客發(fā)出訂單后，由各倉庫配貨員進行配貨。 要求對該成品倉庫一周的運營情況進行仿真。 16 表 1： 顧客 到達間隔時間（時間間隔為指數(shù)分布的均值） 時段 顧客到達間隔（分鐘） 8： 309： 30 5 9： 3011： 00 1： 0014： 00 3 14： 0017： 00 4 17： 0021： 00 1 21： 0022： 30 10 二 . 建模過程 （一） 模 型初始化 （ 1）點擊“ 菜單進入到“ 進行導入圖片庫操作 （ 2）點擊“ ,選擇文件名為“倉庫出庫 仿真 這個文件 點擊“ 。 （二）建立 稱 容量 入口 貨區(qū) 列 1 列 2 列 3 列 4 列 5 銀 1 銀 2 銀 3 銀 4 銀 5 口 17 建成后的布局圖如圖所示： （三）建立 這個模型中，只有一種 體），即配貨員。在“ 中點擊一個人物圖像，來建立配貨員這個實體。 在 口中，將它的 改成“配貨員” （四）建立 開 單，點擊 入到 18 出現(xiàn)如下圖所示對話框： 在 里填入“配貨員成群工作的概率”點擊 擇 散型 ) 點擊 現(xiàn)如下圖所示對話框?qū)Α芭湄泦T成群工作的 概率”進行設(shè)置。 表示四個人一起工作的概率是 10，一個人工作的概率是 20，三個人一起工作的概率是 30，兩個人一起工作的概率是 40。 （五）建立 這個模型中的 不是實際意義上的到達多少顧客，而是用于觸發(fā)一個語句的。在這里，我們設(shè)置在每天倉庫開門的時候到達一個觸發(fā)，由于這個模型共運行 7 天，所以這個觸發(fā)來 7 次。 打開 單，點擊 入 輯模式。 19 如下圖所示編輯 (六 )建立 開 單，點擊 入建立 式。流程圖如下所示： 注意 ：在出口需要引出一條線，點擊到旁邊“ 窗口中的“ 上，表示收到訂貨，收銀完成后就可以離開系統(tǒng)了。 在添加從配貨區(qū)到隊列的流程的時候應注意一點，就是在添加了從配貨區(qū)到隊列 1 的流程之后，其余從配貨區(qū)到隊列的流程在添加前均應點擊“ 窗口中的“ ，再右單擊隊列。 完成了流程事件后，需要在流程中添加命令，設(shè)置配貨員在這個出庫 系統(tǒng)中 發(fā)生的事情。點擊從“配貨區(qū)”到“ 隊列 1” 的連線 ,編輯從“配貨區(qū)”到“隊列 1”發(fā)生的事情。我們從模型描述中知道，配貨員 在倉庫中配貨的時間服從正態(tài)分布 N(20,10)。 在“配貨區(qū)”到“隊列 1”的連線記錄中，點擊“ 20 點擊 “ 行修改 注意在從“購物區(qū)”到“隊列”的路徑上需要修改它們的規(guī)則。點擊“ 鈕，在彈出的“ 口中選擇“ 修改后結(jié)果： 同樣的發(fā)放，逐條建立每個流程的活動，結(jié)果列表如下： 21 口 間 時間 = * 100 + 30=時間 間 =930 貨員成群工作的概率 () 配貨員 貨區(qū) (5)間 = * 100 + 30=時間 間 =1100 貨員成群工作的概率 () 配貨員 貨區(qū) (間 = * 100 + 100=時間 間 =1400 貨員成群工作的概率 () 配貨員 貨區(qū) (3)間 = * 100 + 400=時間 間 =1700 貨員成群工作的概率 () 配貨員 貨區(qū) (4)間 = * 100 + 700=時間 間 =2100 貨員成群工作的概率 () 配貨員 貨區(qū) (1)間 = * 100 + 100=時間 間 =2230 貨員成群工作的概率 () 配貨員 貨區(qū) (10)間 = * 100 + 配貨區(qū) 22 配貨區(qū) (20, 10) 隊列 1 隊列 2 隊列 3 隊列 4 隊列 5 隊列 1 收銀機 1 隊列 2 收銀機 2 隊列 3 收銀機 3 隊列 4 收銀機 4 隊列 5 收銀機 5 收銀機 1 (口 收銀機 2 (口 收銀機 3 (口 收銀機 4 (口 收銀機 5 (口 出口 （ 7） 設(shè)定仿真運行時間 打開 單，點擊 入仿真設(shè)置 ， 點擊后出現(xiàn)如下圖所示對話框： 先選中 后設(shè)置仿真開始時間，和結(jié)束時間 點擊 置仿真開始時間，我們將仿真開始時間設(shè)置為 2007 年 1 月 1 日的早上 8： 30，結(jié)束時間為 2007 年 1 月 7 日晚上 22： 30。 23 設(shè)置結(jié)果如下圖所示： 最后保存模型，完成建模。 點擊運行圖標就可以運行模型了。 模型三： 運輸物流 系統(tǒng) 一、 模型描述 這個模型模擬我們 流通加工 模型 中加工車間 的 供應鏈關(guān)系。一個供應商提供 件） ，另一個供應商提供 子），給其他客戶 。當 生產(chǎn)出來后，通過 卡車 被運載到倉庫中，由 倉庫存儲這些物料，并向我們的 加工 車間提供物料。 供應商 1 使用 金屬原料 來制造 供應商2 使用 紙質(zhì)原料 來制造 為供應商 1 運輸產(chǎn)品的車輛一共為 4 輛，為供應商 2 運輸產(chǎn)品的車輛一共 5 輛。供應商 1 的加工需求為： 金屬原料 間隔 30 分鐘到達一次 ，每次 2 個， 加工 是連續(xù)不斷的。 第一個要求加工 始 時間為 30 分鐘。供應商 2 的加工需求有兩種 ： 紙質(zhì)原料的到達間隔為均 值 15 分鐘 的指數(shù)分布，每次 1 個 ，共 8 個批次； 紙質(zhì)原料的到達間隔為均值 30 分鐘的指數(shù)分布， 每次 1 個， 連續(xù)不斷的要求加工，首次要求加工的時間為 150 分鐘。 卡車從供應商 1 的倉庫中裝載貨物到遠方倉庫，每次可以裝 20 個零件，卸下貨物后卡車回到供應商 1 的倉庫。供應商 1 加工一個零件的時間為最快 12 分鐘，最慢 3 分鐘，大多數(shù)情況 8 分鐘，加工好后運送到倉庫的時間為 鐘。卡車從供應商 1 倉庫搬運貨物到遠方倉庫的時間為平均 75 分鐘，偏差 12 分鐘。零件在遠方 倉庫中處理時間為 40 分鐘，偏差 3 分鐘?？ㄜ嚮毓?1 的時間為平均 55 分鐘，偏差 8 分鐘。 24 卡車從供應商 2 的倉庫中裝載貨物到遠方倉庫，每次只能裝 1 個盒子，卸下貨物后卡車回到供應商 2 的倉庫。供應商 2 加工一個盒子的時間為最快 50 分鐘，最慢 90 分鐘，大多數(shù)情況 64 分鐘，加工好后運送到倉庫的時間為 鐘?？ㄜ噺墓?2 倉庫搬運貨物到遠方倉庫的時間為平均 275 分鐘，偏差 4 分鐘。盒子在遠方倉庫的處理時間為平均 25 分鐘，偏差 5 分鐘?？ㄜ嚮毓?2 的時間為平均 75 分鐘，偏差 4 分鐘。 布局圖如下所示： 二、 建模過程 1、 建立 置） 2、 建立 體） 3、 建立 性） 這里用屬性 區(qū)分某輛卡車是屬于供應商 1 還是供應商 2。 點擊“ 模） 入建立屬性模式： 在“ 性）”窗口中， 性名稱）下面輸入“卡車屬性”， 型）默認為 數(shù)）， 類）默認為 體的縮寫） 。 25 4、 建立 達） 在卡車到達的記錄中，到達供應商 1 的“ 輯）”中輸入“卡車屬性 1”，到達供應商 2的“ 輸入“卡車屬性 2”。以標記到達供應商 1 的卡車為屬性 1，到達供應商 2 的卡車為屬性 2。 5、 建立 件過程） 實體） 位置） （操作邏輯） 輸入） 目的地） 移動邏輯） 金屬原料 供應商 1 工件 供應商 1 倉庫 卡車 供應商 1 倉庫 卡車 遠方倉庫 紙質(zhì)原料 供應商 2 盒子 供應商 2 倉庫 卡車 供應商 2 倉庫 卡車 遠方倉庫 卡車 遠方倉庫 卡車 供應商 1 倉庫 卡車 供應商 2 倉庫 工件 遠方倉庫 工件 盒子 遠方倉庫 盒子 26 完成后的布局圖如下所示： 完成這個過程后，需要在卡車回供應商 1（或者供應商 2）的路徑中為卡車建立路線編號。 選擇從遠方倉庫回供應商 2 的路線，在按“ 則）”按鈕，構(gòu)上“ 設(shè)置一條新路徑。） 并在零件 到供應商 1 倉庫和盒子到供應商 2 倉庫的路徑的 ，選擇“ 表示是否需要