Witness建模与仿真实例.ppt

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1、实例实例4：装卸服务中心人员调度仿真系统：装卸服务中心人员调度仿真系统 哲学家用餐问题哲学家用餐问题l 五位哲学家均匀地围坐在一张圆桌周围，他们一边讨论一边用餐。每人前面有一盘佳肴，每个盘子之间有一把叉子。每位哲学家说话（思考）时不吃也不占用叉子，吃食物时不说话也不思考，等待时不说话也不思考；任何一位哲学家在任何时候要么处于说话（思考）状态，要么处于吃食物状态，要么处于等待叉子的状态；允许同时有多人说话（思考）或多人吃食物；当某人要吃食物时，必须同时占用靠近他的两把叉子，当不够两把叉子时，他处于等待叉子的状态；叉子一旦被某人占用，就处于被占用状态，直到该人的吃食物活动完成后才被释放；任何一把叉

2、子，均可被靠近它的 哲学家占用，也只能被靠近它的 哲学家占用，按FIFO规则，食物充足，也不考虑吃饱了不想吃的问题。一一 真实系统描述真实系统描述（一）系统描述（一）系统描述l 五个装卸点位于圆形服务中心区周围，每个装卸点之间有一位装卸工人，该服务中心有两名清理工人负责清理货车。l1、该服务中心每10min来一辆货车需要服务，每辆货车在服务中心进行一次装卸和一次清理服务。l2、装卸货车时不许清扫工人对该货车进行清扫。l3、清扫货车时不许装卸工人对该货车装卸货物。l4、任何一辆货车在装卸站点时要么处于清扫状态，要么处于装卸货物状态，要么处于等待工人的状态。一一 真实系统描述真实系统描述l5、当某

3、辆货车要装卸货物时，必须接受靠近它的两位装卸工人，当不够两位装卸工人时，它处于等待工人的状态；工人一旦被某辆货车占用，就处于被占用状态，直到该货车的装卸完成后才被释放。l6、任何一位装卸工人，均可被靠近他的货车占用，也只能被靠近他的货车占用，按FIFO规则。l7、货物充足，两次服务完毕后，货车离开。l8、设每一辆车每一次接受清理服务的时间（min）长度服从正态分布N（10，8），每次装卸的时间长度服从均匀分布U（15，25）。初始状态为：装卸点的货车1、3和5为先接受清理服务状态，2和4先接受装卸服务。货车到达货车进入站点进行装卸和清理完成离开一一 真实系统描述真实系统描述（二）逻辑流程图（二

4、逻辑流程图 二二 系统仿真目的系统仿真目的l（1）了解装卸中心仿真系统设计。l（2）加深对离散事件系统仿真的基本概念的理解。l（3）熟悉语法AND和OR的用法。l（4）掌握用事件调度法进行仿真建模的原理和方法。l（5）找出该中心的瓶颈资源以及解决人工约束的策略。仿真时钟迈进货车到达系统进入站点站点2，4准备接受装卸准备接受清理装卸工人空闲清理工人空闲等待接受装卸接受清理清理工人空闲装卸工人空闲等待接受清理接受装卸离开站点离开站点YNYNNYYNNY三三、系系统统仿仿真真工工作作流流程程 Y四、系统仿真模型的设计四、系统仿真模型的设计（一）（一）总体效果图总体效果图（一）（一）总体效果图总体效

5、果图（一）元素定义表（一）元素定义表 元素名称类型数量说明TruckPart1货车Station1Machine1装卸站点1Station2Machine1装卸站点2Station3Machine1装卸站点3Station4Machine1装卸站点4Station5Machine1装卸站点5EntranceConveyor1装卸服务中心入口ExitConveyor1装卸服务中心出口DustmanLabor2清理工人Stevedore1Labor1装卸工人1Stevedore2Labor1装卸工人2Stevedore3Labor1装卸工人3Stevedore4Labor1装卸工人4Stevedo

6、re5Labor1装卸工人5四、系统仿真模型的设计四、系统仿真模型的设计（一）（一）总体效果图总体效果图（一）（一）总体效果图总体效果图（二）（二）元素可视化设计：总体效果图元素可视化设计：总体效果图 四、系统仿真模型的设计四、系统仿真模型的设计（一）（一）总体效果图总体效果图（一）（一）总体效果图总体效果图（三）元素详细设计（三）元素详细设计1、对Part元素Truck的细节定义（如下图所示）：Type:ActiveInter Arrival:10.0To:Push to Entrance at Rear四、系统仿真模型的设计四、系统仿真模型的设计（一）（一）总体效果图总体效果图（一）（一）

7、总体效果图总体效果图2、对、对Machine元素的细节定义：元素的细节定义：在在Station1的的Detail对话框对话框General页面设置；页面设置；其他装卸站点的细节定义与此雷同，如下图所示。其他装卸站点的细节定义与此雷同，如下图所示。四、系统仿真模型的设计四、系统仿真模型的设计（一）（一）总体效果图总体效果图（一）（一）总体效果图总体效果图四、系统仿真模型的设计四、系统仿真模型的设计（一）（一）总体效果图总体效果图（一）（一）总体效果图总体效果图2、对、对Machine元素的细节定义：元素的细节定义：在在Detail对话框对话框Setup页面点击页面点击Add/Remove，跳出，

8、跳出Add/RemoveSentup对对话框；话框；在在Setup Description下输入下输入“rid up”，点击，点击Add添加成功，点击添加成功，点击OK到到Detail对话框对话框Setup页面，进行设置；页面，进行设置；其他装卸站点的细节定义与此雷同其他装卸站点的细节定义与此雷同四、系统仿真模型的设计四、系统仿真模型的设计（一）（一）总体效果图总体效果图（一）（一）总体效果图总体效果图3、对、对Conveyor元素元素Entrance的细节定义的细节定义：Entrance.Length in Part:10 Entrance.Movement Index Time:0.1四、

9、系统仿真模型的设计四、系统仿真模型的设计（一）（一）总体效果图总体效果图（一）（一）总体效果图总体效果图4、对、对Conveyor元素元素Exit的细节定义的细节定义（如图（如图24所示）：所示）：Exit.Length in Parts:10 Exit.Movement Index Time:0.1 Exit.Output(To):PUSH to SHIP（一）运行效果图：（一）运行效果图：五、仿真模型的运行和数据分析五、仿真模型的运行和数据分析（二）运行数据分析（二）运行数据分析模型仿真钟取系统默认的模型仿真钟取系统默认的1的时间单位为的时间单位为1min，运行模型一天，即，运行模型一天，

10、即1440（60*24）仿真时间单位，得到下列统计数据）仿真时间单位，得到下列统计数据,如表如表2、表、表3所示：所示：五、仿真模型的运行和数据分析五、仿真模型的运行和数据分析表2 运行数据 五、仿真模型的运行和数据分析五、仿真模型的运行和数据分析Name装卸站点1装卸站点2装卸站点3装卸站点4装卸站点5空闲率21.4422.6321.2924.4724.64装卸用时百分率36.8539.3338.3940.8838.25等待装卸用时百分率21.9519.3120.6215.6718.93清理用时百分率19.7318.7319.7018.9818.18等待清理工人用时百分率0.000.000.

11、000.000.00完成服务次数2730282927各装卸点工作状态统计表 通过上表可以发现，通过上表可以发现，到达每个装卸站点的货车耗用相当一部分时间用于等待到达每个装卸站点的货车耗用相当一部分时间用于等待装卸工人的到达，装卸工人的到达，这不仅影响了工作站的实际利用率，同时降低了客户对该服这不仅影响了工作站的实际利用率，同时降低了客户对该服务中心的满意度。务中心的满意度。该服务中心可以通过调整调度计划或者提高装卸工人的工作效率的方法来解该服务中心可以通过调整调度计划或者提高装卸工人的工作效率的方法来解决装卸工人对整个服务中心的约束，从而提高工作站的实际利用率，同时提高决装卸工人对整个服务中心

12、的约束，从而提高工作站的实际利用率，同时提高客户对该服务中心的满意度。客户对该服务中心的满意度。（一）优化方案一：提高装卸工人的工作效率（一）优化方案一：提高装卸工人的工作效率通过尝试，提高装卸工人的工作效率，分别使每次装卸的时间通过尝试，提高装卸工人的工作效率，分别使每次装卸的时间长度服从均匀分布长度服从均匀分布U（10，15）、）、U（15，20）。得到的新数）。得到的新数据为（如表据为（如表3和表和表4所示）：所示）：六、方案的优化与改善六、方案的优化与改善表表3 货车到达到达频率率为10min/辆，装卸时间装卸时间服从服从U（10，15）的运行数据）的运行数据（一）优化方案一：提高装卸

13、工人的工作效率（一）优化方案一：提高装卸工人的工作效率六、方案的优化与改善六、方案的优化与改善表表4 货车到达到达频率率为10min/辆，装卸时间装卸时间服从服从U（15，20）的运行数据）的运行数据（一）优化方案一：提高装卸工人的工作效率（一）优化方案一：提高装卸工人的工作效率六、方案的优化与改善六、方案的优化与改善优化前数据为（如表5所示）：表表5 货车到达频率为货车到达频率为10min/辆，服从辆，服从U（15，25）的运行数据）的运行数据通过数据的对比可以看出，服从均匀分布通过数据的对比可以看出，服从均匀分布U（10，15）的方案中，每个装卸）的方案中，每个装卸站点的货车耗用等待装卸工

14、人的时间大大的减少，并且较为合理。但是，从站点的货车耗用等待装卸工人的时间大大的减少，并且较为合理。但是，从数据中可以看出，每个站点的空闲时间过大，应继续优化，优化过程见方案数据中可以看出，每个站点的空闲时间过大，应继续优化，优化过程见方案二。二。（二）优化方案二：改变货车到达频率（二）优化方案二：改变货车到达频率基于优化方案一，在使每次装卸的时间长度服从均匀分布基于优化方案一，在使每次装卸的时间长度服从均匀分布U（10，15）的基础上，把原来的每）的基础上，把原来的每10min来一辆货车分别改来一辆货车分别改成成8min、5min，得到新的数据如表，得到新的数据如表6和表和表7所示：所示：六

15、方案的优化与改善六、方案的优化与改善表表6 货车到达到达为8min/辆，服从，服从U（10，15）的运行数据）的运行数据（二）优化方案二：改变货车到达频率（二）优化方案二：改变货车到达频率六、方案的优化与改善六、方案的优化与改善表表7 货车到达到达为5min/辆，服从，服从U（10，15）的运行数据）的运行数据从对比的数据中可以得出以下结论：从对比的数据中可以得出以下结论：1、方案一中，方案一中，仅提高装卸工人的工作效率会增加站点的空闲率。仅提高装卸工人的工作效率会增加站点的空闲率。2、方案二中，方案二中，在提高装卸工人工作效率的基础上提高货车的到达频率，在提高装卸工人工作效率的基础上提高货

16、车的到达频率，又会增加货车等待装卸工人的时间。二者之间无法同时达到减少站点空闲又会增加货车等待装卸工人的时间。二者之间无法同时达到减少站点空闲率和减少货车等待装卸工人时间的目的。率和减少货车等待装卸工人时间的目的。3、此优化方案无法达到优化目的，故需要进一步优化。详细过程见优化、此优化方案无法达到优化目的，故需要进一步优化。详细过程见优化方案三。方案三。（三）优化方案三：减少一个装卸站点（三）优化方案三：减少一个装卸站点基于方案一的优化方法：分别使每次装卸的时间长度服从均匀分基于方案一的优化方法：分别使每次装卸的时间长度服从均匀分布布U（10，15）、）、U（15，20）、）、U（15，25）

17、得到的数据如），得到的数据如表表8至表至表10所示：所示：六、方案的优化与改善六、方案的优化与改善表表8 货车到达到达频率率为10min/辆，服从，服从U（10，15）的运行数据）的运行数据（三）优化方案三：减少一个装卸站点（三）优化方案三：减少一个装卸站点六、方案的优化与改善六、方案的优化与改善表表9 货车到达到达频率率为10min/辆，服从，服从U（15，20）的运行数据）的运行数据表表10 货车到达到达频率率为10min/辆，服从，服从U（15，25）的运行数据）的运行数据（三）优化方案三：减少一个装卸站点（三）优化方案三：减少一个装卸站点基于方案一和方案二的优化方法：分别使每次装卸的

18、时间长度服从均基于方案一和方案二的优化方法：分别使每次装卸的时间长度服从均匀分布匀分布U（10，15）、）、U（15，20）、）、U（15，25），并使货车的），并使货车的到达频率提高为到达频率提高为8min/辆，具体数据如表辆，具体数据如表11至表至表13所示：所示：六、方案的优化与改善六、方案的优化与改善表表11 货车到达频率为货车到达频率为8min/辆，服从辆，服从U（10，15）的运行数据）的运行数据（三）优化方案三：减少一个装卸站点（三）优化方案三：减少一个装卸站点六、方案的优化与改善六、方案的优化与改善表表12 货车到达到达频率率为8min/辆，服从，服从U（15，20）的运行数据）的运行数据表表13 货车到达到达频率率为8min/辆，服从，服从U（15，25）的运行数据）的运行数据（三）优化方案三：减少一个装卸站点（三）优化方案三：减少一个装卸站点从以上六组数据的综合情况来看，该优化方案的最优参数设置应该选从以上六组数据的综合情况来看，该优化方案的最优参数设置应该选择：每次装卸的时间长度服从均匀分布择：每次装卸的时间长度服从均匀分布U（15，20），货车的到达频），货车的到达频率为率为10min/辆，数据如表辆，数据如表9所示。所示。六、方案的优化与改善六、方案的优化与改善表表9 货车到达到达频率率为10min/辆，服从，服从U（15，20）的运行数据）的运行数据