生产系统建模与仿真课件考试重点.doc

基本共同观点是：仿真是基于模型进行的。 仿真是对真实世界的模拟。 仿真技术：对模型进行试验以便评价、分析和优化系统的技术。 仿真可以分为: 物理仿真:是按照实际系统的物理性质构造系统的物理模 型，并在物理描写模型上进行实验的过程； 数学仿真:是在对系统进行抽象，并将其特性用数学关系式加以描述得到系统的数学模型的基础上，对数学模型进行实验的过程； 数学仿真也称为计算机仿真; 半实物仿真:是数学仿真与物理仿真的结合甚至实物联合起来进行实验的过程。 一般所讲的仿真技术指计算机仿真技术。 仿真的应用 仿真的应用范围十分广泛，以下是几个典型的问题： 制造系统的设计与分析 核定军队的武器配备要求或军队的战略 确定企业仓储系统的订货策略和方法 通讯系统的设计和通讯协议的设计 运输系统的设计和运作 服务机构的设计，如医院、超市等 金融系统或经济系统的分析 阻碍生产系统仿真技术应用的原因 建模难度大：某些系统如对于大比例系统模型，建模十分复杂。 机时需求大：仿真需要大量的计算机机时。 数据要求高：仿真需要大量实际的、准确的数据，这是一般企业所难以提供的，因此对仿真结果的准确性带来了影响，导致了人们对仿真能力的怀疑。 系统（system） 由诸多相互作用、相互依存的要素按照一定规律构成的集合体，它们共同组成具有特定结构和功能的整体。它具有以下特点： ① 由两个或两个以上要素组成。 ② 构成系统的要素之间具有一定的联系，并在系统内部形成特 定的结构。 ③ 具有边界（boundary）,进行仿真时划清边界是重要的。 ④ 系统具有特定的功能，具有存在的价值和作用，并且系统功 能受到系统结构和环境的影响。 系统环境：能对系统产生影响且属于系统之外的元素集合。 系统分类 根据系统状态是否随时间连续变化，可以将系统分为： 连续系统（continuous system） 离散事件系统（discrete event system）。 ① 连续系统:指系统状态随时间发生连续性变化的系统。 ② 离散事件系统:指只有当在某个时间点上有事件发生时，系统状态才会发生改变的系统。 系统状态的变化只发生在离散的时间点上，且状态通常会保 持一段时间。此外，系统状态的变化也会引发新的事件。 根据系统输入与输出关系，系统模型可以分为： 确定型模型：系统的参数及系统输入可以用确定的数学函数或图表表达，其问题的解是确定的。 随机型模型：系统的参数或输入具有不确定性，其解是不确定的。 对于同样的系统，由于元素的性质不同，可能在某种情况下是确定型模型，但在其他情况下，却可能是随机型模型。 生产系统 指以生产产品为目的，由生产过程中的人员、原材料、能源、加工设备、物流设备和其它辅助装置以及设计方法、加工工艺、生产调度、系统维护、管理规范等组成的具有特定功能的有机整体。 生产系统具有以下特点： ① 生产系统是由产品制造过程中相关软硬件所组成的有机整体。 ② 生产系统的输入为物流、能源、信息等制造资源，输出为产品或半产品，它是一个动态输入输出系统。 ③ 生产系统涵盖市场分析、设计、工艺规划、加工、调度、装配、销售、售后服务以及回收处理等环节。 系统、模型与仿真的关系 为开发新系统或分析、研究已有系统的性能特征，通常需要进行试验。 总体上，试验方法可以分为两类： ① 直接以实际系统为对象进行试验； 基于实际系统的试验存在以下问题： 研究代价高。 试验受限制。 试验时间长。 ② 构造系统模型（model of system），通过对系统模型的试验来了解和验证系统的性能指标。 基于模型的试验具有以下优点： 新系统还处于开发阶段，尚没有可供试验的真实系统。 对真实系统的试验可能会引起系统故障或破坏，给系统、环境、操作人员及其用户等带来危害或产生重大损失。 为得到系统真实的性能指标，往往需要进行多次试验，使得 基于实物的试验成本高、试验周期长。 模型（model）是对实际或设计中系统的某种形式的抽象、简化与描述，通过模型可以分析系统的结构、状态、动态行为和能力。 系统模型可以分为： ① 物理模型 ② 数学模型 ③ 物理-数学模型（半物理模型） 物理模型（physical model）是采用特定的材料和工艺，根据 相似性准则按一定比例制作的系统模型，以便通过试验对系 统的某些方面性能作出评估。 数学模型（mathematical model）是采用符号、数学方程、数学函数或数据表格等方法定义系统各元素之间的关系和内在规律，再利用对数学模型的试验以获得现实系统的性能特征和规律。 物理-数学模型（physical-mathematical model）