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生产系统建模与仿真 杨东 博士、副教授 上海交通大学工业工程系 email: dongyang@ 教材及参考书 《离散事件系统仿真》（Discrete-event system simulation)（英文影印版. 第4版）, Jerry Banks, 2003，机械工业出版社，定价：65.00RMB。 《系统仿真使用Arena》（Simulation with Arena). 考试及成绩计算 期末（笔试）占总成绩的50%。 仿真程序设计（C++,Java)占15%。 （第8周前完成） 仿真综合应用项目（Arena)占20%。 (第8周提交方案） 平时作出及出勤占 15%。 联系方式： 机械大楼工业工程系612房间。 Email: dongyang@ 第一章 仿真概述 本章内容： 1.1 何时使用（不）仿真 1.2 仿真的优点（缺点） 1.3 仿真的应用领域（演示） 1.4 系统 1.5 模型 1.6 离散事件系统仿真（DES） 1.7 仿真步骤 仿真（Simulation）: 模仿真实系统的运作（随时间而变化）。 仿真模型（Simulation Model): 是关于系统运作的一些假设（assumption). 这些假设是用实体间的数学、逻辑和符合关系来表示。 仿真的用处： 作为分析工具－预测对现有系统的改变。 作为设计工具－预测新系统的性能。 分析方法 VS. 仿真方法 一些简单系统可以采用分析方法（微积分公式、概率论、矩阵代数）来进行公式计算。 复杂系统？－ 仿真方法 （Numerical Computer-based Simulation) 1.1 何时使用仿真 shannon[1998] 研究复杂系统的内部交互行为。 信息、组织、环境对系统的改变所造成的影响。 改变仿真输入，观察仿真输出，可能发现最重要的系统变量。 仿真作为强化或验证分析方法的辅助手段。 仿真可作为学习、训练的手段（没有干扰正常的生产运作）。 现代系统（先进工厂、晶圆制造、服务业）太复杂，只能采用仿真方法。 可以以动画的方式可视化系统的行为。 何时（不）使用仿真 Banks and Gibson[1997] 规则1：常识能够解决的问题。 规则2：分析方法能够解决的问题。 规则3：现场、直接实验或指导能够解决。 规则4：仿真成本 》节约。 规则5：没有足够的资源（钱和人力）。 规则6：不能收集到相关的数据。 规则7：系统太复杂、难以定义（如人类） 1.2 仿真的优点 优化模型 ：通过求解方式进行。 （运筹学中的整数规划、线性规划等） 仿真模型： Simulation models are “RUN” rather than Solved. 能够研究新的策略、运作过程、决策规则，而无需打断、或干扰真实系统的正常运行。 能够测试新的硬件、布局、运输系统等资源，而无限实际获取这些资源。 能够观察到系统变量之间的交互。 能够观察到系统变量对系统性能的重要程度。 帮助理解系统是如何运作的。 仿真的缺点 建模需要专门训练。 解释仿真结果具有难度。 仿真建模和分析可能是一件耗时、代价过高的行为。 分析方法可行时，采用仿真可能是一个不好的做法。 1.3 仿真的应用领域 生产制造 晶圆制造 项目管理 军事 物流、供应链、配送 运输与交通 业务流程仿真 医院(health Care) 目前趋势： 风险仿真（如保险） 呼叫中心 （Call Center) 自动物流系统 （AMHS, Automated Material Handling system) 更多应用情况请参考： 冬季仿真会议(WSC, Winter Simulation Conference)： / 演示 1.4 系统 系统（System）: A system is defined as a group of objects that are joined together in some regular interaction and interdependence toward the accomplishment of some purpurse. 系统边界 (System environment ） 系统组成（Component of A System): 实体(Entity)：系统中我们感兴趣的对象。 属性（Attribute): 实体的属性或性质。 活动（Activity): 具有一定时间长度的任务或工作。 系统状态（State):一组用来描述系统的变量的集合。 事件（Event): 导致系统状态改变的瞬间行为。 系统举例 银行： 实体：