1、實(shí)驗(yàn)2排隊(duì)系統(tǒng)仿真學(xué)習(xí)目的了解仿真的特點(diǎn)學(xué)習(xí)如何建構(gòu)模型熟悉eM-Plant基本的對(duì)象和操作掌握排隊(duì)系統(tǒng)的特點(diǎn)與仿真的實(shí)現(xiàn)方法問(wèn)題描述 該銀行服務(wù)窗口為每個(gè)到達(dá)的顧客服務(wù)的時(shí)間是隨機(jī)的，表2.4是顧客服務(wù)時(shí)間紀(jì)錄的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表2.4 每個(gè)顧客服務(wù)時(shí)間的概率分布服務(wù)時(shí)間（min）概率密度累計(jì)概率0.330.30.640.250.8550.10.9560.051.0對(duì)于上述這樣一個(gè)單服務(wù)待排隊(duì)系統(tǒng)，仿真分析30天，分析該系統(tǒng)中顧客的到達(dá)、等待和被服務(wù)情況，以及銀行工作人員的服務(wù)和空閑情況。系統(tǒng)建模3.1 仿真目標(biāo)通過(guò)對(duì)銀行排隊(duì)系統(tǒng)的仿真，研究銀行系統(tǒng)的服務(wù)水平和改善銀行服務(wù)水平的方法，為銀行提高顧客

2、滿(mǎn)意度，優(yōu)化顧客服務(wù)流程服務(wù)。3.2系統(tǒng)建模3.2.1 系統(tǒng)調(diào)研1. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu): 銀行服務(wù)大廳的布局, 涉及的服務(wù)設(shè)備2. 系統(tǒng)的工藝參數(shù): 到達(dá)-取號(hào)-等待-服務(wù)-離開(kāi)3. 系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)參數(shù): 顧客的到達(dá)時(shí)間間隔, 工作人員的服務(wù)時(shí)間4. 邏輯參數(shù): 排隊(duì)規(guī)則, 先到先服務(wù)5. 系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù): 排隊(duì)隊(duì)列是否為空, 如果不為空隊(duì)長(zhǎng)是多少, 服務(wù)臺(tái)是否為空6. 系統(tǒng)的輸入輸出變量:輸入變量確定其分布和特征值,顧客的到達(dá)時(shí)間間隔的概率分布表和每個(gè)顧客被服務(wù)時(shí)間的概率分布. 輸出變量根據(jù)仿真目標(biāo)設(shè)定. 包括隊(duì)列的平均隊(duì)長(zhǎng)、最大隊(duì)長(zhǎng)、仿真結(jié)束時(shí)隊(duì)長(zhǎng)、總服務(wù)人員、每個(gè)顧客的平均服務(wù)時(shí)間、顧客平均排隊(duì)等待

3、服務(wù)時(shí)間、業(yè)務(wù)員利用率等。3.2.2系統(tǒng)假設(shè)1取號(hào)機(jī)前無(wú)排隊(duì)，取號(hào)時(shí)間為02顧客排隊(duì)符合先進(jìn)先出的排隊(duì)規(guī)則3一個(gè)服務(wù)臺(tái)一次只能對(duì)一個(gè)顧客服務(wù)4所有顧客只有一種單一服務(wù)5仿真時(shí)間為1個(gè)工作日（8小時(shí)）6等候區(qū)的長(zhǎng)度為無(wú)限長(zhǎng)3.2.3系統(tǒng)建模系統(tǒng)模型：3.2.4 仿真模型1實(shí)體：銀行系統(tǒng)中的實(shí)體是人（主動(dòng)體）2屬性：到達(dá)時(shí)間間隔、接受服務(wù)的時(shí)間、接受服務(wù)類(lèi)型3事件：顧客到達(dá)、開(kāi)始取號(hào)、取號(hào)結(jié)束、進(jìn)入隊(duì)列、出隊(duì)列、接受服務(wù)、服務(wù)完成、離開(kāi)銀行。4活動(dòng)：到達(dá)、取號(hào)、排隊(duì)、服務(wù)、離開(kāi)5資源：取號(hào)機(jī)、排隊(duì)的座椅、服務(wù)柜臺(tái)4 系統(tǒng)仿真4.1 eM-plant界面與主要控件介紹1212343455實(shí)體：eM-

4、Plant中包括3類(lèi)實(shí)體：entity，container，transporter。Entity，屬于被動(dòng)體，本身在系統(tǒng)中不能移動(dòng)，需和主動(dòng)資源配合才能移動(dòng)，常用于生產(chǎn)線上的半成品、倉(cāng)庫(kù)中的貨物等；container，屬于被動(dòng)體，本身在系統(tǒng)中不能移動(dòng)，需要和主動(dòng)資源配合才能移動(dòng)。做容器使用，在container中可以存儲(chǔ)entity，如集裝箱、托盤(pán)、紙箱等；transporter屬于主動(dòng)體，在系統(tǒng)中無(wú)論主動(dòng)資源還是被動(dòng)資源，均可以移動(dòng)。常用于帶動(dòng)力的實(shí)體，如車(chē)輛、AGV小車(chē)、人等。實(shí)體在仿真系統(tǒng)中必不可少，任何系統(tǒng)具有1個(gè)或者1個(gè)以上的實(shí)體。toolboxstoolboxs是在仿真過(guò)程中需要使

5、用的各重控件包括：material Flow, Resources, Information Flow, User Interface, Tools等5個(gè)面板。本課程重點(diǎn)學(xué)習(xí)：material Flow,Information Flow, User Interface三個(gè)面板。下面分別介紹如下：connection，連接線，表示實(shí)體的移動(dòng)（或者資源之間的關(guān)系），如顧客到達(dá)后取號(hào)，則顧客到達(dá)資源則與取號(hào)機(jī)資源。實(shí)體從顧客到達(dá)資源進(jìn)入取號(hào)機(jī)資源則二者之間去有connection連接。EventController，仿真鐘，仿真系統(tǒng)鐘必備資源，有且只能有一個(gè)，表示仿真過(guò)程鐘的時(shí)間軸。source，d

6、rain，開(kāi)始和結(jié)束資源，仿真系統(tǒng)鐘必備資源，可以有多個(gè)，表示仿真系統(tǒng)的開(kāi)始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)。一般來(lái)說(shuō)一個(gè)資源對(duì)應(yīng)一個(gè)活動(dòng)，對(duì)應(yīng)實(shí)體在其上的一個(gè)時(shí)間段。一個(gè)活動(dòng)或者一個(gè)資源有兩個(gè)事件，開(kāi)始事件和結(jié)束事件。但是source和drain是一種特殊的資源，只有一個(gè)事件，它表示一個(gè)時(shí)間點(diǎn)，而不是時(shí)間段。singleProc，ParallelProc，單工作臺(tái)和并行工作臺(tái)資源?？梢员硎救我獾募庸せ顒?dòng)，如顧客接收銀行業(yè)務(wù)員服務(wù)活動(dòng)，取號(hào)機(jī)取號(hào)活動(dòng)等。如果只有一個(gè)柜臺(tái)提供服務(wù)，則使用singleproc，如果有多個(gè)柜臺(tái)且服務(wù)時(shí)間和服務(wù)方式相同，則使用ParallelProc。如果有多個(gè)柜臺(tái)且服務(wù)時(shí)間和服務(wù)方式不同

7、，則使用多個(gè)singleProc。placebuffer，buffer，等候區(qū)。不同之處在于placebuffer進(jìn)來(lái)的順序和出來(lái)的順序沒(méi)有關(guān)系，而buffer則保證最先進(jìn)來(lái)最先出去（FIFO，F(xiàn)irst In First Out），凡是需要排隊(duì)等候的地方劇需要用buffer或者placebuffer，一般來(lái)說(shuō)buffer更長(zhǎng)用一些，實(shí)際的許多排隊(duì)系統(tǒng)一般都是FIFO的排隊(duì)規(guī)則。lines，傳送帶資源。entity，container，transporter均可以在其上被傳送。常用于運(yùn)輸皮帶、鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)、輥?zhàn)虞斔蜋C(jī)等。track，道路。上述資源中唯一不帶動(dòng)力的資源，只有主動(dòng)體才可以在其上運(yùn)動(dòng)，

8、entity和container則無(wú)法使用track資源。常用于道路、軌道。flowcontrol，流控。實(shí)體在加工過(guò)程中根據(jù)不同的情況會(huì)有不同的流向。method。前面已提及，除了source和drain，其他的資源可以表示一個(gè)活動(dòng)（時(shí)間段），具有開(kāi)始事件和結(jié)束事件。eM-Plant軟件中有很多類(lèi)和對(duì)象，可以簡(jiǎn)化構(gòu)建仿真系統(tǒng)的過(guò)程，因此如果沒(méi)有特殊的要求，一般系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)執(zhí)行。但是，根據(jù)實(shí)際問(wèn)題的需要，需要編制自己的開(kāi)始事件和結(jié)束事件。如本實(shí)驗(yàn)中，在對(duì)顧客進(jìn)行服務(wù)前（開(kāi)始服務(wù)事件），需要考慮顧客的服務(wù)時(shí)間是多少，系統(tǒng)無(wú)法自動(dòng)完成，則必須使用method創(chuàng)建一個(gè)開(kāi)始服務(wù)事件，插入服務(wù)臺(tái)資源中，通

9、過(guò)編程實(shí)現(xiàn)任意顧客的服務(wù)時(shí)間。Method是編程工具，而編程則是對(duì)事件的編程。Variable。全局變量，在C語(yǔ)言中，存在全局變量和局部變量，eM-Plant中與其相似，在method中定義的變量屬于局部變量，但是，某些時(shí)候，某個(gè)變量需要在不同的mothod中使用，此時(shí)則用到全局變量。table。表，用于儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。 chart，制作各種圖表3. FrameFrame 是仿真系統(tǒng)的工作界面，在Frame中建模并運(yùn)行仿真系統(tǒng)。銀行系統(tǒng)中，顧客取號(hào)后排隊(duì)等著叫號(hào)，根據(jù)不同的排隊(duì)號(hào)類(lèi)別被分成了多個(gè)排隊(duì)隊(duì)列，取號(hào)后分成多個(gè)隊(duì)列則有flowcontrol控制。在Frame中如圖所示：顧客到達(dá)（source

10、）后取號(hào)（singleproc）根據(jù)不同的顧客類(lèi)型分類(lèi)（flowcontrol），分為個(gè)人客戶(hù)和企業(yè)客戶(hù)，分別進(jìn)入個(gè)人客戶(hù)隊(duì)列和企業(yè)客戶(hù)隊(duì)列進(jìn)行排隊(duì)。在系統(tǒng)中有3個(gè)個(gè)人客戶(hù)服務(wù)臺(tái)（singleproc），如果任何一個(gè)個(gè)人客戶(hù)服務(wù)臺(tái)為空，則查找個(gè)人客戶(hù)隊(duì)列如果不為空，則選擇最早進(jìn)入的客戶(hù)進(jìn)行服務(wù)。系統(tǒng)中有n個(gè)企業(yè)客戶(hù)服務(wù)臺(tái)，則使用一個(gè)多服務(wù)臺(tái)資源（prallelproc）表示，任意一個(gè)服務(wù)臺(tái)完成對(duì)顧客的服務(wù)后，顧客離開(kāi)（drain），它們之間的關(guān)系用連接線表示（connection）。針對(duì)本實(shí)驗(yàn)的單服務(wù)臺(tái)系統(tǒng)則可以簡(jiǎn)單表示為：資源管理器資源管理器的功能是對(duì)資源進(jìn)行管理；包括MaterialFlo

11、w、Resources、InformationFlow、UseInterFace、MUs、Tools、其功能與tools中的功能相同。用戶(hù)可以自己創(chuàng)建新的文件夾，創(chuàng)建新的Frame來(lái)實(shí)現(xiàn)仿真系統(tǒng)的構(gòu)建。consoleconsole，控制臺(tái)，呈現(xiàn)編譯和調(diào)式過(guò)程中的各種信息，包括出錯(cuò)信息、警告信息、輸出信息等。4.2 完成排隊(duì)仿真系統(tǒng)1. 啟動(dòng)eM-Plant Professional開(kāi)始程序TecnomatixeM-Plant 7.0 eM-Plant Professional打開(kāi)后如圖所示：2. 創(chuàng)建新的模型，點(diǎn)選菜單欄FileNew Model出現(xiàn)下圖：3. 新增文件夾點(diǎn)選Model，按鼠標(biāo)

12、右鍵，出現(xiàn)object的功能表，選擇New Folder然后選中新建文件夾并右擊出現(xiàn)快捷菜單，選擇Rename進(jìn)行重新名，名為“QueueSystem”。4.創(chuàng)建新的Frame，命名為“QueueFrame”選中QueueSystem文件夾，右擊，選擇New Frame，然后右擊Frame重命名5.創(chuàng)建主要控件（根據(jù)個(gè)人喜好，可將Frame最大化）選中tools工具欄中的source按鈕，然后在Frame中單擊創(chuàng)建source控件。用同樣的方法創(chuàng)建buffer、singleproc、drain、eventcontroller等控件，同時(shí)用connection將其連接起來(lái)。6. 創(chuàng)建一個(gè)實(shí)體選中

13、MUs目錄下的Entity，然后按住Ctrl，并拖到QueueSystem目錄下，就復(fù)制過(guò)來(lái)了，右擊改名為person。7.設(shè)置各控件屬性雙擊source，打開(kāi)其屬性對(duì)話框，修改Attributes選項(xiàng)卡里面的MU值，單擊后面的按鈕，打開(kāi)select object對(duì)話框，選擇前面新建的person，單擊OK。雙擊buffer按鈕，先設(shè)置Attributes選項(xiàng)卡中的Capacity屬性值，將其改為-1，表示無(wú)限量，單擊Apply，然后選擇times選項(xiàng)卡，將processing time改為0，單擊OK。雙擊Drain，將times選項(xiàng)卡中的processing time值改為0，單擊OK。雙

14、擊Eventcontroller，選擇settings選項(xiàng)卡，根據(jù)要求，設(shè)置Data為開(kāi)始時(shí)間，End為結(jié)束時(shí)，單擊OK。8. 創(chuàng)建Method以及Tablefile在tools工具欄中選擇Method按鈕和Tablefile按鈕，然后在Frame中創(chuàng)建相應(yīng)的Method和Tablefile，右擊彈出快捷菜單，選擇Rename進(jìn)行改名，分別創(chuàng)建6個(gè)Method和3個(gè)Tablefile。Tablefile：queueTab、customsTab、customs20Tab。9創(chuàng)建兩個(gè)全局變量在tools工具欄里面選擇Variable按鈕，創(chuàng)建兩個(gè)全局變量：SimulationTimes、Queue

15、NumberCount，將兩個(gè)全局變量中Value選項(xiàng)卡中的Data Type都改為integer，單擊OK。10.修改person屬性在左邊根目錄下雙擊Person，彈出對(duì)話框，選擇Custom Attributes選項(xiàng)卡。單擊new按鈕，新建一個(gè)屬性變量，Name為arrivaltime，Data Type為time。單擊OK，返回前面對(duì)話框，再新建兩個(gè)類(lèi)型為time的serverTime和waitTime的屬性變量。11.編輯表格屬性設(shè)置QueueTab第1列的Data Type為integer，第2列的data type為integer，第3列的Data Type為real，第4列的D

16、ata Type為integer，第5列的Data Type為integer。設(shè)置CustomsTab第1列的Data Type為integer，第2列的Data Type為integer，第3列的Data Type為time，第4列的Data Type為time，第5列的Data Type為real。設(shè)置customs20Tab的第1列的Data Type為integer，第2列的Data Type為time，第3列的Data Type為time，第4列的Data Type為time，第5列的Data Type為time。操作：雙擊queuetab表，出現(xiàn)表格窗口。單擊表格菜單欄中的form

17、at inherit format將其前面的勾去點(diǎn)。選中第一列，單擊format format，出現(xiàn)list format對(duì)話框，將Data Type改為integer，單擊OK。其他表格按同樣方法設(shè)置。12. 編寫(xiě)代碼雙擊Method，在里面編寫(xiě)相應(yīng)的代碼，具體見(jiàn)后面代碼。13. 控制編寫(xiě)完代碼后需要把method放到相應(yīng)的位置，來(lái)控制仿真的運(yùn)行，雙擊source，選擇controls選項(xiàng)卡，將Entrance屬性值設(shè)為QueueSystem.QueueFrame.ArrivalIntervalTime。雙擊singleproc，選擇controls選項(xiàng)卡，將Entrance屬性值設(shè)為 .M

18、odels.QueueSystem. QueueFrame.CustomServerTime同樣設(shè)置drain中entrance屬性值為.Models.QueueSystem.QueueFrame.ComputeQueueLength14.代碼Reset代碼：isdodeleteMovables;QueueNumberCount:=0;end;Init代碼isdoQueueNumberCount:=0;end;Endsim代碼istab:table;dotab.create;Buffer.statistics(tab);buffer.statistics;QueueTab1,Simulatio

19、nTimes:=SimulationTimes;QueueTab2,SimulationTimes:=tab4,1;QueueTab4,SimulationTimes:=tab9,1;QueueTab5,SimulationTimes:=tab6,1;tab.delete;singleProc.statistics(tab);CustomsTab1,SimulationTimes:=SimulationTimes;CustomsTab2,SimulationTimes:=tab5,1;CustomsTab3,SimulationTimes:=tab20,1;CustomsTab4,Simula

20、tionTimes:=tab15,1;CustomsTab5,SimulationTimes:=tab17,1;if SimulationTimes0.0 and rand0.125 and rand0.250 and rand0.375 and rand0.5 and rand0.625 and rand0.75 and rand0.875 and rand0.0 and rand0.1 and rand0.3 and rand0.6 and rand0.85 and rand0.95 and rand=1.0 then SingleProc.ProcTime:=60*6; end;end;ComputeQueueLength代碼isdoQueueNumberCount:=QueueNumberCount+1;QueueTab3,SimulationTimes:=(QueueTab3,SimulationTimes*(QueueNumberCount-1)+Buffer.numMU)/QueueNumberCount;if simulationTimes=1 and QueueNumberCount=1 thenCustoms20Tab1,QueueNumberCount:=QueueNumber