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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。

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ISBN：9787121243028

开本：16开

页数：308

字数：457

本书目录

目   录
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  选择无数据的输入模型 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

展开

前言

前    言
经济全球化的发展使得企业之间的竞争日趋激烈，企业运作效率的提升对其生存和发展起到了重要的作用。为了提升系统效率，研究者对生产制造系统中人、机、料、法、环的合理配合和管理体系进行了全面的研究，创造出很多广为应用的理论和方法。基础工业工程的动作研究和工时分析对生产过程的动作进行分解和标准化，人因工程的人机配合试图寻求最佳的人机结合面，泰勒科学管理从人的自身需求出发设计有效的管理激励措施，丰田精益生产方式从消除浪费角度设计和改善系统的运作效率，六西格玛管理采取DMAIC循环方式设计系统产出质量改善方案，供应链与物流管理中的博弈和协调理论寻求系统整体效率提升途径。
现有管理理论及其应用极大地提升了企业运作管理水平和效率，为现代人们日益多样化的生产、生活和娱乐需求提供了丰富的资源。但是，随着信息和网络技术的发展，企业之间的关系逐步走向了全球化的竞合关系，企业需要持续不断地寻求新的方法和途径去研究和改善自身的运作系统，以获得相对竞争优势。系统建模与仿真（System Modeling＆Simulation，SMS）技术是一种建立在系统组成对象之间精确的交互关系和详细运作数据基础之上、对实际系统行为的准确表述和仿真实验的方法，通过仿真实验能够评估、分析系统的运作效率，识别关键约束因素，辅助提出有效的系统改善方案。在系统集成度越来越高的现代企业竞争环境中，作为一种新型管理决策分析工具，系统建模与仿真技术获得了越来越多的企业的关注和应用。
随着计算机软、硬件技术的发展，尤其是各种各样基于离散事件系统建模理论开发出来的商业仿真软件的不断涌现，使得系统建模与仿真技术的掌握和使用变得更加容易和广泛。但是，系统建模与仿真需要使用仿真软件来描述实际运作系统中的各种关系和数据，而实际系统中对象之间的关系多种多样，如何从看似杂乱无章的车间、工厂、供应链中包含的成千上万个机床、操作工人、行车、叉车、仓库等要素之间整理出有规律的行为规则，并采取计算机语言来加以描述和形成可运行的软件程序，对于管理人员或计算机编程人员来说都是一项挑战。因此，近年来很多高校的工业工程、物流管理、工商管理、制造工程等专业都开设了相关的课程，很多企业为了应用仿真技术提升竞争力都在进行仿真应用项目的导入和推进。
总体来看，生产物流系统建模与仿真技术人员需要具备四方面的条件。首先，需要具备基本的概率统计知识，能够理解实际系统中随机性存在的普遍性并能够进行随机模型的构建；其次，需要具备使用离散事件视角识别实际生产物流运作行为规则的能力，认识到不同表象形式下的生产物流系统均是一些发生在离散时刻点的事件导致系统状态变化的排队系统，从而能够归纳和总结出有效的运作规则，以便于构建仿真模型；再次，需要掌握系统建模的编程技能，虽然当前系统建模与仿真软件的操作性和易用性非常高，但是仍然需要通过案例训练以便具备将不同机加、装配、运输、采购、销售过程中的规则转变为计算机语言的能力；最后，需要具备对仿真结果的统计分析能力，根据仿真实验结果能够分析系统的运行状态和统计系统绩效，并据此识别出系统瓶颈和提出改善方案。
有鉴于此，本书采取理论和实践相结合的原则进行编写，将全部章节布局为三大部分。第1章到第4章为系统建模与仿真基础理论部分，主要介绍仿真基本概念、仿真过程中涉及的概率统计知识及离散事件仿真模型设计方法。第5章至第7章为仿真软件基本操作部分，通过对两个独立案例的建模和仿真过程，对仿真平台Witness进行了简明扼要的阐述。第8章至第18章为车辆生产物流系统建模与仿真实战技能部分，根据作者多年的企业仿真项目实践经验，设计了综合制造企业生产物流系统典型运作过程的车辆生产物流系统案例为建模与仿真对象，通过分系统建模与仿真及最后的系统集成建模与仿真，详细介绍了对生产物流系统建模与仿真过程中涉及的系统分析、模型设计、实验结果分析及改善方案形成的相关内容。
本书由江苏大学王建华、黄贤凤编著，具体分工为：黄贤凤撰写第1～4章，王建华撰写第5～18章，最后全书由王建华统稿。
由于作者水平有限，加之时间仓促，书中难免有不足与疏忽之处，敬请读者批评指正，也希望与同行们进行更多的交流和探讨（联系邮箱：jiannywang@163.com）。本书电子资源网址为：www.iescm.com/SimuBook，该网址提供本书的全部模型、表格和PPT电子文档。本书中插有二维码，读者可以扫描查看相关多媒体资源和章节自测题。另外，本书配有在线题库，教师可以在线出题，形成试卷，需要者请发邮件至上述邮箱。

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