生产物流系统建模与仿真

第1章 系统建模与仿真概述 1

1．1 系统模型 1

1．1．1 系统 1

1．1．2 模型及其分类 1

1．1．3 建立模型时应遵循的基本原则 2

1．2 系统仿真 3

1．2．1 系统仿真及其分类 3

1．2．2 实施仿真的方法 4

1．2．3 仿真的适用性 5

1．2．4 仿真应用领域 7

1．2．5 仿真的发展阶段 8

1．2．6 系统仿真的一般步骤 9

1．3 离散事件系统 12

1．3．1 离散事件系统的定义 12

1．3．2 离散与连续系统示例 12

1．4 离散事件系统基本术语 14

1．5 系统绩效指标 15

1．6 系统变量 16

1．6．1 决策变量 16

1．6．2 反应变量 16

1．6．3 状态变量 16

思考题 17

第2章 概率统计基础 19

2．1 概率统计的基本概念 19

2．1．1 确定事件和随机事件 19

2．1．2 随机变量与概率 19

2．1．3 连续型随机变量的概率分布函数 20

2．1．4 离散型随机变量的概率分布函数 20

2．1．5 随机变量概率密度函数 20

2．1．6 随机变量的数学特征 20

2．2 系统仿真中常用的随机分布 21

2．2．1 离散分布 21

2．2．2 连续分布 25

2．2．3 经验分布 34

2．3 仿真输入模型的构建 36

2．3．1 收集数据 37

2．3．2 利用直方图识别数据分布 39

2．3．3 参数估计 41

2．3．4 拟合优度检验 42

2．3．5 选择数据的输入模型 44

思考题 45

第3章 随机变量的产生与检验 47

3．1 伪随机数发生器的要求 47

3．2 伪随机数产生方法 49

3．2．1 平方取中法 49

3．2．2 线性同余法 50

3．2．3 加同余法 52

3．2．4 二次平方同余法 52

3．3 随机变量的产生方法 52

3．3．1 反变换法 53

3．3．2 拒绝法 60

3．3．3 正态分布随机发生器 61

3．4 随机数的检验 64

3．4．1 科尔莫戈洛夫-斯米尔诺夫检验法基本原理 64

3．4．2 科尔莫戈洛夫-斯米尔诺夫检验均匀分布 64

3．4．3 科尔莫戈洛夫-斯米尔诺夫检验正态分布 65

思考题 66

第4章 仿真模型设计与实现 68

4．1 排队系统概述 68

4．1．1 到达模式 69

4．1．2 服务模式 69

4．1．3 服务台数目 69

4．1．4 系统容量 69

4．1．5 排队规则 70

4．2 事件调度法 71

4．3 排队系统事件例程分析 72

4．3．1 单队列单服务台系统事件例程 72

4．3．2 单队列多服务台系统事件例程 74

4．4 仿真模型的Excel实现 74

4．4．1 SQSS系统手工仿真的Excel实现 74

4．4．2 SQSS系统仿真的Excel实现 76

4．5 仿真模型的Matlab实现 78

4．5．1 SQSS系统仿真的Matlab实现 78

4．5．2 SQMS系统仿真的Matlab实现 84

思考题 89

第5章 Witness仿真系统建模基础 91

5．1 Witness用户界面 91

5．1．1 标题栏 92

5．1．2 菜单栏 92

5．1．3 工具栏 92

5．1．4 元素选择窗口 93

5．1．5 状态栏 93

5．1．6 用户元素窗口（Designer Elements） 93

5．1．7 系统布局区 93

5．2 Witness建模元素 94

5．2．1 离散型元素 94

5．2．2 连续型元素 102

5．2．3 逻辑型元素 106

5．2．4 运输逻辑型元素 111

5．2．5 图形元素 113

5．3 Witness流程规则 117

5．3．1 输入规则（Input Rules） 117

5．3．2 输出规则（Output Rules） 118

5．3．3 劳动者规则（Labor Rules） 119

思考题 123

第6章 流水线生产系统建模与仿真 125

6．1 模型描述 125

6．2 系统分析 125

6．2．1 元素说明 125

6．2．2 系统运行时间 126

6．3 模型建立 126

6．3．1 定义元素 126

6．3．2 元素细节设计 129

6．4 运行模型 135

6．4．1 仿真运行工具栏 135

6．4．2 结果分析 135

6．5 系统规则和变量说明 138

6．5．1 Pull规则语法结构 138

6．5．2 Pull规则示例 139

思考题 139

第7章 座椅组装生产物流系统建模与仿真 141

7．1 模型描述 141

7．2 系统分析 142

7．3 建立模型 143

7．3．1 元素定义 143

7．3．2 元素可视化设计 144

7．3．3 元素详细设计 145

7．4 仿真实验及结果分析 148

7．4．1 工序忙闲状态 148

7．4．2 系统平均库存水平 149

7．4．3 Labor元素忙闲状态统计 149

7．5 系统规则和属性说明 149

7．5．1 Percent规则语法结构 149

7．5．2 Percent规则示例 150

7．5．3 系统属性Pen 150

思考题 151

第8章 车辆生产物流系统概述 153

8．1 车辆生产物流系统简介 153

8．2 车辆生产物流系统布局及流程简介 155

8．3 VPLS运作流程基本特征分析 156

8．3．1 采购模块 156

8．3．2 下料模块 157

8．3．3 AE机加焊接线 159

8．3．4 BCD机加线 159

8．3．5 F工件喷漆集放链 160

8．3．6 总装线作业特征分析 161

8．3．7 销售模块 161

8．3．8 叉车运输 161

8．3．9 AGV运输 162

8．4 车辆生产物流系统绩效指标 163

第9章 采购过程建模与仿真 164

9．1 模型描述 164

9．2 模型设计 165

9．2．1 建模元素定义 165

9．2．2 模型细节设计 165

9．3 仿真实验及结果分析 168

9．3．1 工序忙闲状态 168

9．3．2 系统平均库存水平 168

思考题 169

第10章 下料生产过程建模与仿真 170

10．1 下料生产过程 170

10．1．1 下料生产过程系统描述 170

10．1．2 排料计划制定原则 172

10．2 模型设计 173

10．2．1 建模元素定义 173

10．2．2 模型细节设计 174

10．3 仿真实验及结果分析 182

10．3．1 工序忙闲状态 182

10．3．2 系统平均库存水平 184

10．3．3 Labor元素忙闲状态统计 184

思考题 185

第11章 流水布局机加焊接作业系统建模与仿真 186

11．1 模型描述 186

11．2 模型设计 187

11．2．1 建模元素定义 187

11．2．2 模型细节设计 188

11．3 仿真实验及结果分析 192

11．3．1 工序忙闲状态及工作负荷不平衡系数 192

11．3．2 系统平均库存水平 193

11．4 改善实验 194

11．4．1 模型修改 194

11．4．2 实验结果对比 195

思考题 196

第12章 成组布局机加焊接作业系统建模与仿真 197

12．1 模型描述 197

12．2 模型设计 198

12．2．1 建模元素定义 198

12．2．2 模型细节设计 199

12．3 仿真实验及结果分析 206

12．3．1 瓶颈的理论分析 206

12．3．2 工序忙闲状态及工作负荷不平衡系数 207

12．3．3 系统平均库存水平 208

12．3．4 工人忙率 208

12．3．5 系统产能 209

12．4 改善实验 209

12．4．1 改善方案1――增加工序工人 209

12．4．2 改善方案2――增加瓶颈工序设备及工人 210

思考题 210

第13章 总装线建模与仿真 212

13．1 模型描述 212

13．2 模型设计 213

13．2．1 建模元素定义 213

13．2．2 模型细节设计 214

13．3 仿真实验及结果分析 221

13．3．1 工序忙闲状态 221

13．3．2 系统平均库存水平 221

13．3．3 系统产能 222

13．4 改变随机性实验 222

思考题 222

第14章 车间物流系统建模与仿真――叉车输送 224

14．1 叉车输送系统 224

14．1．1 叉车输送系统描述 224

14．1．2 叉车输送系统运行规则及数据 224

14．2 模型设计 226

14．2．1 建模元素定义 226

14．2．2 模型细节设计 227

14．3 仿真实验及结果分析 237

14．3．1 工序忙闲状态 237

14．3．2 系统平均库存水平 238

14．3．3 叉车忙闲状态统计 238

14．3．4 轨道状态统计 239

思考题 239

第15章 车间物流系统建模与仿真――AGV输送 241

15．1 AGV输送系统 241

15．1．1 叉车输送系统描述 241

15．1．2 仿真目标 242

15．2 模型设计 243

15．2．1 建模元素定义 243

15．2．2 模型细节设计 243

15．3 仿真实验及结果分析 250

15．3．1 工序忙闲状态 250

15．3．2 系统平均库存水平 250

15．3．3 AGV小车忙闲状态统计 251

15．3．4 轨道状态统计 251

思考题 252

第16章 车间物流系统建模与仿真――集放链输送 253

16．1 集放链输送系统 253

16．1．1 集放链输送系统描述 253

16．1．2 仿真目标 254

16．2 模型设计 254

16．2．1 建模元素定义 254

16．2．2 模型细节设计 255

16．3 仿真实验及结果分析 262

16．3．1 工序忙闲状态 262

16．3．2 系统平均库存水平 262

16．3．3 集放链工作状态统计 262

思考题 263

第17章 销售配送系统建模与仿真 264

17．1 车辆销售配送系统 264

17．1．1 车辆销售配送系统描述 264

17．1．2 销售配送系统运行规则及数据 264

17．1．3 仿真目标 265

17．2 模型设计 266

17．2．1 建模元素定义 266

17．2．2 模型细节设计 267

17．3 仿真实验及结果分析 271

17．3．1 工序忙闲状态 271

17．3．2 系统平均库存水平 272

17．3．3 卡车忙闲状态统计 272

17．3．4 收益或损失费用统计 273

思考题 273

第18章 车辆生产物流系统集成建模与仿真 274

18．1 仿真模型集成主要步骤 274

18．1．1 用户自定义模组设计 275

18．1．2 模型集成操作 277

18．1．3 集成模型调整 279

18．2 物流连接设计 279

18．2．1 采购模组与下料和叉车物流模组的物流连接 279

18．2．2 下料模组与叉车物流和流水机加模组的物流连接 281

18．2．3 叉车模组与单元生产和总装模组的物流连接 283

18．2．4 流水机加模组与集放链模组的物流连接 284

18．2．5 单元生产模组与AGV模组的物流连接 284

18．2．6 总装模组与AGV和集放链模组的物流连接 285

18．2．7 总装模组与销售模组的物流连接 286

18．3 仿真实验及结果分析 287

18．3．1 产能分析 287

18．3．2 成组车间改善及效果评价 289

思考题 290

附录A 科尔莫戈洛夫-斯米尔诺夫检验临界值 291

参考文献 292

本书在论述系统建模与仿真基础理论的基础上，以一个完整的车辆生产物流系统案例作为研究对象，阐述系统建模与仿真技术在采购、生产、物流和销售过程中的应用。全书共分为三个部分，第一部分介绍系统建模与仿真，尤其是离散事件系统建模与仿真的一般理论和概率统计基础知识，第二部分介绍仿真平台Witness的特点和建模过程，第三部分介绍车辆生产物流系统整个运作流程的建模与仿真的实战技术和方法。

本书特色：
（1）强调系统建模与仿真理论与实践的系统性；
（2）突出建模与仿真技术在生产物流系统中的实用性；
（3）采用完整工程案例体现建模与仿真技术的模块化和集成性；
（4）书中配有二维码，可以扫描查看多媒体资料和章节自测题，另配有在线题库，教师可以在线出题，形成试卷。