第5章 witness仿真系統(tǒng)（本）

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1、第5章Witness仿真系統(tǒng)5.1Witness綜述Witness是由英國(guó)lanner公司推出的功能強(qiáng)大的仿真軟件系統(tǒng)。它可以用于離散事件系統(tǒng)的仿真，同時(shí)又可以用于連續(xù)流體（如液壓、化工、水力）系統(tǒng)的仿真。目前已被成功運(yùn)用于國(guó)際3000多家知名企業(yè)的解決方案項(xiàng)目，如Airbus公司的機(jī)場(chǎng)設(shè)施布局優(yōu)化、BAA公司的機(jī)場(chǎng)物流規(guī)劃、BAESYSTEMS電氣公司的流程改造、Exxon化學(xué)公司的供應(yīng)鏈物流系統(tǒng)規(guī)劃、Ford汽車公司的工廠布局優(yōu)化和發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)線優(yōu)化、TreborBassett公司的分銷物流系統(tǒng)規(guī)劃等。目前，Lanner公司已經(jīng)在包括澳大利亞、巴西、法國(guó)、德國(guó)、中國(guó)、意大利、日本、韓國(guó)、

2、南非、美國(guó)、英國(guó)等25個(gè)國(guó)家和地區(qū)設(shè)立代理，負(fù)責(zé)軟件的推廣和技術(shù)支持等工作。5.2Witness元素——模型的重要組成部分現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)或物流系統(tǒng)總是由一系列相互關(guān)聯(lián)的部分組成。比如制造系統(tǒng)中的原材料、機(jī)器設(shè)備、倉(cāng)庫(kù)、運(yùn)輸工具、人員、加工路線或運(yùn)輸路線等；服務(wù)系統(tǒng)中的顧客、服務(wù)臺(tái)、服務(wù)路線等。Witness軟件使用與現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)相同的事物組成相應(yīng)的模型，通過(guò)運(yùn)行一定的時(shí)間來(lái)模擬系統(tǒng)的行為。模型中的每個(gè)部件被稱之為“元素（Element）”。該仿真軟件主要通過(guò)如下五類元素來(lái)構(gòu)建現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的仿真模型：離散型元素、連續(xù)型元素、運(yùn)輸邏輯型元素、邏輯型元素、圖形元素等。5.2.1離散型元素?離散型元素是為了表

3、示所要研究的現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中可以看得見(jiàn)的、可以計(jì)量個(gè)數(shù)的物體，一般用來(lái)構(gòu)建制造系統(tǒng)和服務(wù)系統(tǒng)等，主要包括：?零部件（Part）；?機(jī)器（Machine）；?輸送鏈（Conveyor）；?緩沖區(qū)（Buffer）；?車輛（Vehicle）；?軌道（Track）；?勞動(dòng)者（Labor）；?路徑（Path）；?模塊（Module）等。1零部件（Part）?零部件是一種最基本的離散型元素，它可以代表在其他離散型元素間移動(dòng)的任何事物。如產(chǎn)品、電話交流中的請(qǐng)求、微型電子元件、超市中川流不息的人、醫(yī)院中的病人、機(jī)場(chǎng)中的飛機(jī)及行李等。?零部件進(jìn)入模型主要有兩種方式。第一種方式是被動(dòng)式的，只要有需要，零部件可以無(wú)限

4、量進(jìn)入模型。如在制造企業(yè)中，一些零部件堆放在倉(cāng)庫(kù)中，當(dāng)生產(chǎn)需要時(shí)，可以隨時(shí)把它取出來(lái)供應(yīng)生產(chǎn)。第二種方式是主動(dòng)式的，零部件可以間隔一定時(shí)間（例如，每隔10分鐘）進(jìn)入模型；也可以按照一定的隨機(jī)分布進(jìn)入模型，如顧客到達(dá)商店的時(shí)間間隔服從均勻分布；也可以以不規(guī)則的時(shí)間間隔（例如，10分鐘，20分鐘，30分鐘）到達(dá)模型；還可以以重復(fù)的不規(guī)則的方式進(jìn)入模型。2機(jī)器（Machine）?機(jī)器是獲取、處理零部件并將其送往目的地的離散元素。不同的機(jī)器代表不同類型的處理過(guò)程。一臺(tái)機(jī)器可建立不同的模型，它可以代表有裝載、旋轉(zhuǎn)、卸載、空閑和維護(hù)這五個(gè)狀態(tài)的一臺(tái)車床；也可以代表有空閑、工作、關(guān)閉三個(gè)狀態(tài)的一個(gè)機(jī)場(chǎng)登

5、記服務(wù)臺(tái)（將旅客與他們的行李分開(kāi)，并發(fā)放登機(jī)卡）；還可以代表有焊接、空閑和維護(hù)三個(gè)狀態(tài)的機(jī)器人焊接工等。3緩沖區(qū)（Buffer）?緩沖區(qū)是存放部件的離散元素。例如存放即將焊接的電路板的儲(chǔ)藏區(qū)、盛放產(chǎn)品部件的漏斗型容器等都稱為緩沖區(qū)。緩沖區(qū)是一種被動(dòng)型元素，既不能像機(jī)器元素一樣主動(dòng)獲取部件，也不能主動(dòng)將自身存放的部件運(yùn)送給其他元素；它的部件存取依靠系統(tǒng)中其他元素主動(dòng)地“推”或“拉”。?我們通過(guò)利用緩沖區(qū)規(guī)則，使用另一個(gè)元素把部件送進(jìn)緩沖區(qū)或者從緩沖區(qū)中取出來(lái)。部件在緩沖區(qū)內(nèi)還按一定的順序整齊排列（例如，先進(jìn)先出，后進(jìn)先出）。4勞動(dòng)者（Labor）?勞動(dòng)者是代表資源（例如，工具或操作工人）的離

6、散元素。它一般負(fù)責(zé)對(duì)其它元素進(jìn)行處理、裝配、修理或清潔。如從事精密工作的機(jī)器人、一臺(tái)選礦機(jī)或一個(gè)固定裝置都是勞動(dòng)者。我們可以對(duì)各種類型的勞動(dòng)者設(shè)置不同的班次，可以在模型中加入班次的構(gòu)成。假如另外一個(gè)元素要完成更重要的任務(wù)，我們可以從元素中撤離勞動(dòng)者到該元素中去。這就是勞動(dòng)者使用的優(yōu)先權(quán)。離散系統(tǒng)仿真實(shí)例—工作流程?某精神病醫(yī)院有15張床位?；颊呙刻烨筢t(yī)的頻率服從整數(shù)均勻分布[1，3]。來(lái)者想要進(jìn)行一項(xiàng)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果為（30，45）的均勻分布，如果分?jǐn)?shù)高于42分，則不住院。如果一個(gè)患者來(lái)入住，病床不足，若住院病人中有分?jǐn)?shù)高于47分的，則該病人出院讓患者入住，否則，無(wú)法收治該患者。住院病人的醫(yī)

7、治效果為測(cè)試分?jǐn)?shù)按（-0.2，1.2）均勻分布每天變化，分?jǐn)?shù)達(dá)49則出院。現(xiàn)要求對(duì)該醫(yī)院進(jìn)行為期1000天的仿真，計(jì)算系統(tǒng)中各病人的平均住院時(shí)間，病房利用率，無(wú)法收治患者數(shù)量，擠出系統(tǒng)的患者數(shù)量。離散系統(tǒng)仿真實(shí)例—實(shí)體元素定義元素名稱類型個(gè)數(shù)說(shuō)明PatientsPart1系統(tǒng)中病人QueueBuffer1進(jìn)入檢查模塊的隊(duì)列CheckMachine1醫(yī)生測(cè)試患者初始分?jǐn)?shù)ScoreAttribute1病人的分?jǐn)?shù)屬性Strai