生产系统建模与仿真课程设计54243.docx
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生产系统建模与仿真课程设计54243
银行ATM服务系统建模与仿真设计说明书
1系统描述
中北大学工商银行ATM自助存款机为全校师生提供自助取款服务,此服务系统由ATM机,存款人等构成。
目前工商银行只有一台自助存款机,在日常的服务过程中经常出现排队等待的现象。
在高峰期,存款人到达率服从一定的概率分布,服务速率依赖于存款人的操作时间。
建模的目的是在假定存款人到达时间间隔和存款服务花费的时间服从一定的概率分布时,考察ATM机的忙闲情况以及服务质量,并提出改进意见。
2系统分析
2.1系统的实体分析
在工商银行ATM是一个单台单队的服务系统,由三类实体组成:
ATM机、存款人及排队队列。
ATM机是永久实体,存款人是临时实体,排队队列是一类特殊实体。
2.2分析实体的状态及活动
ATM机有“存款服务”和“空闲”两个活动,分别对应“忙”和“闲”两种状态。
存款人通过ATM机完成存款活动,或者在队列中排队等待,有“等待服务”和“接受服务”两种状态。
排队队列的状态以队列长度标识。
三类实体的活动及状态之间存在逻辑上的联系。
2.3分析实体状态的变化情况
当某一存款人到达时,如果ATM机处于“忙”状态,则该存款人进入“等待服务”状态,否则,进入“接受服务”状态。
处于排队等待中的存款人,如果ATM机完成了对前一存款人的服务,则进入“接受服务”状态,否则继续保持“等待服务”状态。
ATM机完成对某一存款人的服务时,如果队列处于“非零”状态,则立即开始服务活动,否则进入“闲”状态。
2.4分析引起状态发生变化的事件
“存款人到达”或“存款人结束排队”可以导致“存款服务”活动的开始,而“存款人存完离去”可以导致“存款服务”活动的结束,这三个瞬时行为均可看作为事件。
但是,由于“存款人结束排队”是以ATM机状态为“闲”为条件,因此是条件事件;而队列状态为“非零”时ATM机状态为“闲”是以事件“存款人存完离去”为条件的。
因此,“存款人到达”将使ATM机由“闲”变为“忙”,或使“队列长度”加1。
“存款人存完离去”使ATM机由“忙”变为“闲”。
“存款人结束排队”将使“队列长度”减1,并使ATM机由“闲”变为“忙”。
2.5分析队列实体的操作
由于存款服务中只有一个队列,而且存款人不会因为排队人数太多而离去,因此队列规则很简单,没有换队等特殊的队列操作。
2.6系统的流程图描述
NO
YES
YESNO
图1工商银行ATM服务系统实体流程图
2.7模型参变量
读者到达时间、服务时间等,这些变量由输入数据分析得出。
2.8给出排队规则
队列的排队规则是先到先服务,即每名读者到达时排在队尾,工作人员先为排在队首的读者服务。
3系统仿真输入数据分析
3.1数据的收集
顾客
序号
到达间隔
服务时间
到达时刻
开始服务
服务结束
等待服务时间
服务系统是否休息?
休息时间
1
0
3
0
0
3
0
0
2
2
4
2
3
7
1
0
3
5
1
7
7
8
0
0
4
6
5
13
13
18
0
5
5
3
4
16
18
22
2
0
6
2
3
18
22
25
4
0
7
3
4
21
25
29
4
0
8
4
3
25
29
32
4
0
9
5
2
30
32
34
2
0
10
2
4
32
34
38
2
0
11
4
5
36
38
43
2
0
12
4
3
40
43
46
3
0
13
3
4
43
46
50
3
0
14
2
2
45
50
52
5
0
15
1
3
46
52
55
6
0
16
3
2
49
55
57
6
0
17
1
5
50
57
62
7
0
18
4
1
54
62
63
8
0
19
5
3
59
63
65
4
0
20
3
2
62
65
67
3
0
21
3
5
65
67
72
2
0
22
2
2
67
72
74
5
0
23
5
4
72
74
78
2
0
24
1
3
73
78
81
5
0
25
3
1
76
81
82
5
0
26
3
5
79
82
87
3
0
27
1
2
80
87
89
7
0
28
2
3
82
89
92
7
0
29
3
4
85
92
96
7
0
30
4
2
89
96
98
7
0
3.2分布的识别
3.2.1直方图
3.3.2.2分布的假设
根据存款人到达时间分布直方图以及ATM机服务时间与已知的统计分布的比较可以假设存款人到达时间和ATM机服务时间符合正态分布。
3.3参数估计
3.3.1样本均值和样本方差
存款人到达时间间隔样本均值:
存款人到达时间间隔样本方差:
ATM机服务时间样本均值:
ATM机服务时间样本方差:
3.3.2估计量的选取
对于存款人到达时间间隔服从泊松分布,其估计量选
,对于ATM机服务时间服从泊松分布,其估计量选
。
3.4拟合度的检验
1)读者到达时间间隔拟合度检验
区间
Oi
Ei
Oi-Ei
≤2
10
9
1
1
0.1111
2~4
14
16
-2
4
0.2500
4~5
4
3
1
1
0.3333
≥5
1
2
-1
1
0.5000
计算得:
查表得:
,由于
,故可以认为存款人到达时间间隔服从泊松分布。
2)工作人员服务时间拟合度检验
区间
Oi
Ei
Oi-Ei
≤2
10
12
-2
4
0.3333
2~3
8
7
1
1
0.1429
3~4
7
8
-1
1
0.1250
≥4
5
4
1
1
0.2500
计算得:
查表得
,由于
,故可以认为ATM机服务时间服从泊松分布。
3.5相关性的分析
1)存款人到达时间间隔散点图
由图可以看出存款人到达时间间隔与存款人到达人数没有无明显的相关性。
2)ATM机服务时间散点图
由图可以看出ATM机服务时间与存款人到达的人数无明显的相关性。
同时,也可以看出ATM机服务时间的长短与存款人到达的时间间隔无明显的相关性。
4WITNESS建模与仿真
由前面的收集到的数据分析可以得到:
存款人平均到达率:
ATM机服务率:
结合输入数据分析可以认为存款人达到的时间服从参数为2.97的泊松分布,ATM机服务时间服从参数为3.13的泊松分布。
4.1系统的WITNESS模型界面
4.2建模元素说明
名称
类型
数量
说明
cunkuanren
part
1
存款人
jifen
part
1
队列积分
paidui
Buffer
1
排队队列
atm
Machine
1
ATM机
jifen0
Variable(type:
real)
1
积分结果显示
duichang
Timeseries
1
队列长度
4.3建模元素的定义
使用witness软件直接打开一个新的witness文件,将其另存为(ATM存款服务系统)。
以下元素均在该系统上进行操作。
通过设计者窗口“DesignerWindow”定义2个Part元素、1个Buffer元素、1个Machine元素、1个Vaiable元素以及1个Timeseries元素;然后对照上表修改这些元素名称和形状。
设计完毕后的窗口界面如下图:
4.4建模元素的可视化设计
(1)Part元素的可视化设计:
在元素选择窗口选择Reader元素,鼠标右击Display键,跳出Display对话框(如下图),设置它的Text、Icon。
Display对话框
DisplayText对话框DisplayIcon对话框
(2)Buffer元素的可视化设计
在元素选择窗口选择Paidui元素,鼠标右击Display键,跳出Display对话框,设置其Text、Icon、Rectangle、PartQueue。
(如图2和图3)
(3)Machine元素的可视化设计
在元素选择窗口选择Gongzuorenyuan元素,鼠标右击Display键,跳出Display对话框,设置其Text、Icon、PartQueue。
Displayrectangle对话框图2
displaypartqueue对话框图3
(4)Variable元素的可视化设计
在元素选择窗口选择Jifen0元素,鼠标右击Display键,跳出Display对话框,设置其Text、Value.(如下图)
(5)Timeseries元素的可视化设计
在元素选择窗口选择Duichang元素,鼠标右击Display键,跳出Display对话框,设置其Text、Timeseries(如下图)
4.5建模元素细节Detail设置
1)Part类型元素cunkuanren的细节设计
Type:
Active
InputtoModel.InterArrival:
2.57*POISSON(RANDOM
(1))
LotSize:
1
InputtoModel.to…:
Pushtopaidui
ActiononCreate:
ICON=60
2)对Part元素jifen细节设计
Type:
Active
InputtoModel.InterArrival:
1.0
LotSize:
1
InputtoModel.to…:
PushtoShip
ActiononCreate:
jifen0=jifen0+NAPARTS(paidui)
3)对Buffer元素paidui细节设计
Capacity:
100
4)对Machine元素atm细节设计
Type:
Single
Input.From:
Pullfrompaidui
Duration.CycleTime:
3.13*POISSON(RANDOM
(2))
Output.to…PushtoShip
5)对timeseries元素duichang细节设计
Recording:
5.0在PlotExpression下第一个Plot中将“Undefined”改为NPARTS(paidui)在PlotExpression下第二个Plot中将“Undefined”改为NPARTS(atm)
5系统仿真的输出分析
模型仿真钟系统默认的1的时间单位为1min,运行60仿真时间单位。
将结果记录到下表,并修改读者达到的时间分布与工作人员服务时间分布的参数,在相同的仿真运行单位下运行,将结果统计后一并记录到下表。
结果如下:
标准
对照1
对照2
项目
变量
(2.97,3.13)
(2.97,2)
(2,3.13)
cunkuanren
SigmaRating
6
6
6
AvgW.I.P.
7.64
5.13
10.56
W.I.P.
7
7
36
No.Shipped
37
37
76
No.Entered
44
44
85
AvgTime
10.42
6.34
20.78
paidui
TotalIn
44
44
79
TotalOut
38
38
69
NowIn
6
6
34
Max
13
10
34
Min
0
0
0
AvgSize
6.64
4.25
30.56
AvgTime
9.05
5.78
19.54
atm
idle
5.2
10.27
1.5
busy
94.8
89.73
98.5
No.OfOperations
37
37
76
在收集的数据(标准)下,仿真得到的ATM机的工作率为94.8%,其工作量很大,故需要额外增加服务台个数。
通过数据发现,不同存款人的服务时间和存款人的到达特性,对应的仿真结果有所不同。
存款人的到达特性以及存款人的服务时间都影响者排队系统的最大队长、最小队长和平绝对长以及平均每个存款人的等待时间。
。
通过对比标准组与对照1,通过缩短ATM机的服务时间的大小,可以提高服务质量,减小存款人的排队等待时间与最大队长,同时也能减小自身的工作率。
对应的改进措施有:
增加ATM机的数量,对存款人宣讲重视存款效率,通过对比标准组与对照2可知,通过一定手段增加存款人的存款效率能够提高ATM机的工作率。
此时在现有条件下,最大队长将变大,服务质量将有所降低。
综上,可以得到以下结论:
中北大学工商银行的ATM机的工作率还有待提高,通过增加ATM机的数量能够缩短ATM机的服务时间,提高服务质量;通过对存款人鼓励宣讲提高存款效率对提高ATM存款的工作率有一定的促进作用。
参考文献
[1]顾启泰.离散事件系统建模与仿真[M].北京:
清华大学出版社..
[2]王亚超、马汉武.生产物流系统建模与仿真:
Witness系统及应用[M].北京:
科学出版社.2007.
[3]王维平等.离散事件系统建模与仿真[M].第二版.北京:
科学出版社.2007.
[4]蒋祖华等.工业工程专业课程设计指导[M].北京:
机械工业出版社.2006.
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