chap10单服务台排队系统仿真课件.ppt

第10讲单服务台排队系统仿真 课程基本要求 10.1 单机器加工系统的描述 单机器加工系统指的是只有一台机器可以用于加工的系统，工件按照一定的概率分布到达系统，等待机器的加工，加工完毕后离开系统，它是单服务台排队系统的一个典型例子 一个单机器加工系统有三个基本组成部分：到达过程、排队规则和服务规则 图10.1给出了单机器加工排队系统的一般结构 1）到达过程：指工件到达系统的规律，可用到达时间间隔或单位时间内工件到达数的概率分布来描述 按到达的时间间隔，可分为确定的时间间隔和随机的时间间隔 按工件到达的方式，可分为单个到达和成批到达 按不同的工件源总体，可分为有限源总体和无限源总体 2）排队规则：排队系统一般分为等待制、损失制和混合制 等待制：工件到达系统时，如果机器未空闲，则工件排队等候加工，主要有：先到先服务、后到先服务、优先权服务和随机服务 损失制：工件到达系统时，如果机器没有空闲，则工件离去，另求其它机器加工 混合制：它是介于等待制和损失制之间的形式，主要有：队长有限、等待时间有限和逗留时间有限 3）服务规则：指排队系统中服务台的个数、排列及服务方式 当系统中有多个服务台，有多个队列时，服务台如何从某一个队列中选择某一个实体服务则称为服务流程问题，它包括各队列之间的关系，如实体可否换队以及换队规则等 单机器加工系统中的基本概念 1）实体到达模式 实体到达模式一般用到达时间间隔来描述，可分为确定性到达及随机性到达 随机性到达采用概率分布来描述，最常采用的是泊松分布 上述四个性能指标存在的条件是服务台的利用率小于1 单机器加工系统仿真的目的 仿真主要目的： 估计排队平均队长及排队平均等待时间 估计机器的平均服务效率 确定合理的排队规则 分析系统的性能并和理论解析值进行对比 10.2 单机器加工系统工作流程 首先是工件按照一定的概率分布到达加工系统，到达时间间隔通常满足泊松分布或者是指数分布 到达系统之后进行排队等待机器的加工，加工时间通常满足指数分布 加工完毕后进行检验，如果合格则送往下一道工序，如果不合格则返回队列继续排队等待重加工 上述流程可以用图10.2来表示 10.3 仿真模型的设计 模型对象 工件：工件是单机器加工系统中的临时实体，采用Source实体来进行表示，通过设定Source中的参数来修改工件的平均到达时间间隔 队列：队列是单机器加工系统中的重要实体，可以采用Queue实体来表示 加工机器：加工机器是永久实体，可以采用Processor实体来表示，检验台也可以用Processor来表示 产品合格率的设置：合格率的设置采用流动节点FlowNode来设置，FlowNode有两个出口，一个是吸收器Sink，另一个是队列Queue 工件离去：工件离去是引起系统状态发生变化的一类事件，采用吸收器Sink实体来表示 单机器加工排队系统的Flexsim仿真模型 10.3.2 单机器加工系统的仿真 2）参数设置： 工件参数：假设工件到达的时间间隔服从泊松分布，双击source对象，选择source的“Arrival Style”为到达时间间隔满足泊松分布，设置其参数为：（15，1） 队列参数：队列参数只需要设置最大容量为1000件，排列方式为垂直排列 加工机器参数：加工时间服从指数分布，其参数为（0，20，1）其它参数如设置时间（setup time）、平均故障间隔时间(MTBF)、平均修复时间(MTTR)等都设为默认值 检验台参数：操作时间设置为常数，检验一个工件的平均时间为20s 流动节点参数：流动节点对象为FlowNode，其输出端口分派规则是：98%输出到Output Port1 接收器，2%输出到Output Port2 队列1，也就是设置不合格率为2% 10.4 模型运行和数据分析 1）队列1平均等待时间 队列1是工件进行加工之前的排队等待地方，工件在队列1中的平均等待时间是450.3秒 图10.4是进入队列1中的工件的等待时间分布图 2）队列2平均等待时间 队列2是工件进行检验之前的排队等待地方，工件在队列2中的平均等待时间是288.783秒 图10.5是进入队列2中的工件的等待时间分布图 从图可以看出，队列2中的工件的等待时间比队列1中的工件的等待时间要均匀一些，有较大一部分工件的等待时间超过58秒 3）队列1的平均队长 从队列1的平均队长可以看出在队列1中等待的工件数，队列1的平均队长是 30.617 图10.6是队列1中的工件数随时间变化曲线图 4）队列2的平均队长 队列2的平均队长是4.355个 图10.7是队列2中的工件数随时间变化曲线图 5）机器1的利用率 图10.8是机器1的利用状态图，从图中可以看出其利用率为99.5%，空闲率为0.5%，机器1的利用率还是比较高 6）机器