第6章 WITNESS建模与仿真(本)

1.仿真软件有三类：仿真程序，仿真语言，仿真环境。

2.仿真的两个重要：建立准确的系统模型，获得正确的仿真结果。

3.计算机仿真的应用领域：航空，航天，国防及其他大规模复杂系统的研制开发过程中，计算机仿真一直是不可缺少的工具，他在减少损失，节约经费，缩短开发周期，提高产品质量等方面发挥了巨大作用。

4.系统模型可以定义为：为了达到系统研究的目的，用于收集和描述系统有关信息的实体。

5.仿真的分类：物理仿真，数学仿真，物理—数学仿真。

数学仿真通常也称为计算机仿真。

计算机仿真又分为模拟仿真，数字仿真和混合仿真6.模拟仿真是基于数学模型相似原理上的一种方法，仿真的主要工具是模拟计算机，模拟仿真的特点是直观、运算速度快，但精度较差。

7.连续系统是指系统的状态，随时间连续变化的系统。

连续系统的模型，可以用一组连续的方程描述。

8.离散事件系统的特点是：系统的状态变化，只在离散的时间点上发生，且发生时刻往往是随机的，系统的状态变化是由随机事件驱动的。

9.计算机仿真包括三要素：系统，模型和计算机。

10.联系三要素的基本活动：系统模型建立，仿真模型建立和仿真试验11.系统仿真步骤：调研系统，明确问题。

设立目标，收集数据。

建立仿真模型。

编制程序。

运行模型，计算结果。

统计分析，进行决策。

12.排队系统建模：单队列，单服务台SQSS系统模型。

单队列，多服务台SQMS系统模型。

多队列，单服务台MQSS系统模型。

多队列，多服务台MQMS系统模型（P37-P42）。

13.库存管理所需费用一般包括：保管费（使用仓库货物保管及因货物损坏变质等所需的支出费用，一般与货物的数量成正比），订货费（包括订货所需的手续费，货物本身的价格及运输费，以及订货的管理费用等，如果缺货时不是向其他厂家或商家去进货，而是自己生产，这部分费用为生产费用，以及生产管理费用，其中采购费用或生产费用与订货量成正比，管理费用于进货次数，或生产次数成正比，与订货量或生产量无关），缺货费（由于货物不足供不应求所造成的损失，如失去销售机会，停工待料等损失或非与所缺货，数量成正比）14.witness元素：①离散型元素：a.零部件——第一种被动式，只要有需要，零部件可以无限量进去模型，第二种主动式，零部件可以间隔进入模型。

如有你有帮助，请购买下载，谢谢！建模与仿真实验指导书Modelling and Simulation Experiment Instruction Book编者：李美玲教务处2011 年 9月目录建模与仿真实验要求.................................................................... 错误！未定义书签。

实验一流水线仿真系统............................................................ 错误！未定义书签。

实验二单服务台排队系统仿真................................................ 错误！未定义书签。

实验三库存系统仿真................................................................ 错误！未定义书签。

实验四生产线物流路径系统及物流成本分析 ........................ 错误！未定义书签。

实验五配送中心系统仿真设计................................................ 错误！未定义书签。

实验六连续系统仿真—液体灌装线仿真设计 ........................ 错误！未定义书签。

实验七供应链系统的仿真设计与改善.................................... 错误！未定义书签。

实验八装卸服务中心人员调度仿真系统设计 ........................ 错误！未定义书签。

实验九混合流水线系统仿真设计............................................ 错误！未定义书签。

建模与仿真实验要求一、实验目的本实验是与《建模与仿真》课程相配合的实践教学环节。

维特尼斯（Witness）智能仿真建模软件目录：一、Witness 软件简介1、系统仿真技术2、Witness应用领域3、Witness主要功能4．使用Witness的收益二、Witness 提供的模块三、Witness应用案例举例1、Witness各种领域的应用实例1-1、Witness在“公共服务”领域的应用1-2、Witness在“生产制造”领域的应用1-3、Witness在“能源工业”领域的应用1-4、Witness在“航空航天”领域的应用1-5、Witness在“医药化工”领域的应用1-6、Witness在“国防科技”领域的应用1-7、Witness在“呼叫中心”领域的应用2、应用模型举例（图）2-1、工厂规划模型2-2、呼叫/访问中心模型2-3、制造维护模型2-4、订货/储运模型2-5、飞机备件供应模型2-6、库存模型2-7、港口模型2-8、供应链模型2-9、公交车站模型3、如何建立模型举例3-1、交通控制仿真案例3-2、机场仿真模型案例3-3、家电维修部人力资源配置仿真模型3-4、医院病床数与服务水平优化仿真模型3-5、混流生产系统建模与仿真模型3-6、钢材配送供应链模型4、典型项目应用实例4-1、社区的警力配备和犯罪的预防控制4-2、Witness帮助改进Heathrow机场4-3、在银行、保险、金融中的应用4-4、在金融部门的业务咨询3-5、在日本尼桑汽车中的仿真生产的改进4-6、Witness在零售业的应用4-7、在Exxon航运分配的改善4-8、“空中客车”大型客机设计四、Witness中国部分用户1、Witness中国部分用户2、Witness国外部分用户附：生产系统场景虚拟现实软件简介L维特尼斯（Witness）智能仿真软件简介一、Witness 软件简介Witness是由英国 lanner公司推出的功能强大的仿真软件系统。

它可以用于离散时间系统的仿真，同时又可以用于连续流体（如液压、化工、水力）系统的仿真。

JIT看板生产系统WITNESS仿真建模和优化实现摘要随着全球制造业的发展，越来越多的企业采用Just-In-Time（JIT）生产系统来实现高效的生产管理。

JIT看板生产系统作为JIT生产系统的重要组成部分，是一种基于看板的生产控制方法。

本文将重点介绍JIT看板生产系统的WITNESS仿真建模和优化实现。

通过使用WITNESS仿真软件，企业可以模拟真实的生产环境，并通过优化模型参数和工艺流程，实现生产系统的高效运行。

1. 引言JIT看板生产系统是一种基于看板的生产控制方法。

它通过设置看板来控制生产流程，以达到减少库存和降低生产成本的目的。

JIT看板生产系统可以帮助企业实现生产效率的提升和生产成本的降低，从而增强企业的竞争力。

然而，在实际应用中，JIT看板生产系统的建立和优化存在一定的挑战。

因此，使用仿真建模和优化方法来分析和改进JIT看板生产系统成为一种重要的研究方向。

2. JIT看板生产系统的WITNESS仿真建模WITNESS是一种基于离散事件仿真的软件平台，可以用于模拟和优化各种生产系统。

在JIT看板生产系统的仿真建模中，可以使用WITNESS来模拟真实的生产环境，并对系统进行分析和优化。

首先，需要对JIT看板生产系统进行实地调研，收集相关的数据和信息。

然后，根据收集到的数据和信息，可以建立JIT看板生产系统的仿真模型。

仿真模型可以包括生产线布局、工艺流程、物料运输等方面的信息。

在建立仿真模型之后，可以通过设置仿真参数和仿真实验来模拟不同的生产场景。

通过对模拟结果的分析，可以评估当前JIT看板生产系统的性能，并发现潜在的瓶颈和问题。

3. JIT看板生产系统的优化实现基于WITNESS仿真模型，可以通过优化实验来改进JIT看板生产系统的性能和效率。

优化实验可以包括调整模型参数、改进工艺流程、优化看板管理等方面的措施。

首先，可以通过调整模型参数来模拟不同的生产策略。

例如，可以调整看板的容量和补充策略，以达到减少库存和提高生产效率的目标。

Witness仿真软件概述Witness仿真软件是一款功能强大的系统仿真软件，广泛应用于制造、物流、服务等领域。

该软件支持多种仿真方法，包括离散事件仿真、连续仿真和混合仿真等。

Witness提供了丰富的建模库和可视化工具，使用户能够快速构建和调试仿真模型。

安装步骤下载Witness仿真软件安装包。

双击安装包，按照提示进行安装。

选择安装路径和相关组件。

完成安装后，启动Witness软件。

注意事项确保计算机满足最低系统要求。

关闭杀毒软件或防火墙，以免干扰安装过程。

01 02菜单栏工具栏模型窗口属性窗口输出窗口030201建模功能可视化功能数据分析功能优化功能支持多种优化算法和方法，帮助用户找到最优的解决方案。

建模基本流程确定仿真目标收集数据建立模型分析结果验证模型运行仿真实体创建与属性设置根据仿真需求，选择合适的实体类型，如设备、人员、物料等。

定义实体的属性，如名称、类型、状态、位置等。

为实体设置具体的属性值，如设备的生产能力、人员的技能水平等。

建立实体之间的关系，如设备与人员的关联、物料与设备的关联等。

实体类型属性定义属性设置实体关系逻辑关系建立及调整逻辑关系类型逻辑关系建立逻辑关系调整模型运行与结果查看01020304模型运行结果查看结果分析结果导出数据分析与可视化呈现数据统计与描述性分析数据可视化数据比较与趋势分析函数库管理用户可以创建自己的函数库，将常用的自定义函数进行管理和分类，方便后续的调用和修改。

自定义函数编写Witness 允许用户编写自定义函数，实现特定的逻辑或算法。

用户可以使用内置的编程语言或脚本语言进行编写，提高仿真的灵活性和效率。

函数调用与调试在仿真过程中，用户可以调用自定义函数来实现特定的功能。

Witness 提供了完善的调试工具，帮助用户定位和解决函数编写过程中的问题。

自定义函数编写及调用外部数据导入与导外部数据导入Witness支持从外部数据源导入数据，如Excel、CSV、数据库等。

第6章 WITNESS 建模与仿真过程6.1 WITNESS 建模与仿真过程（1）定义系统元素：可以通过在布置窗口中点鼠标右键，选定快捷菜单中的“define ”菜单项，来定义模型基本元素的名称、类型、数量；（2）显示系统元素：在定义了元素的基础上，要定义元素在各种状态下的现实图形。

本步骤可以通过右击要定义显示特征的元素，通过选定弹出式菜单中的“display ”菜单项，来进行设定。

各种元素的平面布置可以在witness 的布置窗口中设定，也可以通过导入被仿真系统设施布置图的.dwg 文件来设定。

（3）详细定义：本步骤详细定义模型基本元素工作参数以及各元素之间的逻辑关系，如系统结构、被加工对象在各台机器上的加工时间分布、加工对象的工艺路线、以及其他规则等。

可以双击鼠标左键，通过弹出的“detail ”对话框来设定。

（4）运行：通过试运行和修改模型，重复前三步得到正确的计算机仿真模型之后，对系统进行一定时间范围的运行，并在屏幕上动画显示系统运行的过程，运行方式可以是单步的、连续的和设定时间的。

本步骤通过witness 提供的“run ”工具栏来进行操作。

（5）报告：系统运行一段时间后，显示系统中各元素的运行状态统计报告。

通过该报告，可以分析系统中可能存在的各种问题；或通过某项指标，来比较可选方案的优缺点。

如机器的利用率、产品的通过时间、在制品库存等。

该操作通过使用“reporting ”工具栏来实现。

（6）归档：witness 还提供了归档“documentor ”模块，可以让我们提取计算机模型的各种信息，生成word 文档或直接打印出来。

主要是生产报告模块没有包含的有关元素的说明型文字、规则、活动、中断和基本信息。

（7 ）优化： witness 还提供了系统优化“optimizer ”模块。

如果一个系统的绩效将因为其构成元素的配置不同，而得到不同的结果，并不需要建立多种配置的计算机模型。

我们可以直接使用同一个计算机模型，然后通过“optimizer ”模块来设定每一元素的可变属性值的取值范围，得到一个取值范围集合，并设定表示绩效的目标函数是取最大值还是最小值，进行优化仿真运行，就可以得到前n 个最优绩效的系统配置（n 可自行设定）。

实验一Witness仿真软件认识一实验目的熟悉Witness的安装与启动;熟悉Witness2004用户界面（如下图）;熟悉Witness建模元素;熟悉Witness建模与仿真过程.二实验设备与仪器1. 微机;2. Witness仿真软件三实验计划与安排计划学时4学时,每次两个班50人左右;四实验步骤1. 了解Witness2004的硬件和软件必备环境;2. 启动Witness2004;3. 熟悉标题栏,菜单栏,工具栏,元素选择窗口,状态栏,用户元素窗口,以及系统布局区;4. 学习建模元素:离散型元素,连续型元素,运输逻辑型元素,逻辑元素,图形元素.5. 学习建模与仿真过程.五实验报告要求1. 写出Witness系统界面的各个构成;以及系统布局区的组成;以及每一部分的功能;2. 分析Witness完成仿真模型所必须的五类元素;3. 仿真过程应用举例..实验二流水线仿真实验一、实验目的1、学习、掌握Witness仿真软件的使用与主要功能；2、熟悉流水生产线的特点；3、了解影响流水线生产效率的因素和基本的改善方法。

二、实验内容流水生产是现代工业企业很重要的一种生产组织形式。

它是按照产品（零部件）的工艺顺序排列工作地，使产品（零部件）按照一定的速度，连续和有节奏地经过各个工作地依次加工，直到生产出成品。

流水生产线能够满足合理组织生产过程的要求，使企业生产的许多技术经济指标得到改善。

本实验运用WITNESS软件系统建立一个流水线的仿真模型，在模型中，零部件（widget ）要经过称重（weigh ）、冲洗（wash ）、加工（produce ）和检测（inspect ）四个工序的操作。

执行完每一步操作后零部件通过充当运输器和缓存器的输送链传送至下一步操作；经过检测以后零部件脱离模型；同时需要一个操作人员控制加工机器的各种加工活动。

模型的建立及其仿真运行分成六个阶段来进行，每一个阶段运行后都记录下相应的统计数据，以便前后对比分析。

JIT看板生产系统WITNESS仿真建模和优化实现一、引言就时效性和效率而言，精益生产（Lean Production）一直是制造业的核心理念之一。

而Just-In-Time（JIT）看板生产系统则是精益生产中的一个重要组成部分，旨在通过准确控制生产过程中的物料和相关资源，实现生产过程的高效运转。

本文将探讨如何利用WITNESS仿真建模技术来对JIT看板生产系统进行优化实现，以提高生产效率和降低生产成本。

二、JIT看板生产系统概述JIT看板生产系统是一种基于拉动生产方式的物料计划系统，它通过提前设置看板（Kanban）来触发生产和物料供应的动作，以实现生产和物料供应的精确协调。

看板作为生产和物料传递的信号牌，能够有效地保持生产现场的物料流畅，并确保物料供应与需求之间的平衡。

三、WITNESS仿真建模技术介绍WITNESS是一种基于离散事件仿真（DES）的建模和仿真软件，广泛应用于制造业、物流业等领域。

它具有直观的用户界面和强大的仿真功能，能够精确模拟不同生产场景下的工序流程、物料流动和资源利用情况，为优化生产系统提供定量分析和决策支持。

四、JIT看板生产系统仿真建模1.建立系统模型在WITNESS中，首先需要建立JIT看板生产系统的仿真模型，包括各生产工序、物料流向、看板设置等关键元素。

通过定义生产流程和参数设定，模拟系统的运转过程，以便进行后续的优化分析。

2.模拟生产过程利用WITNESS中的仿真功能，对JIT看板生产系统进行模拟运行，观察生产过程中的物料流动、资源利用情况和生产效率等关键指标。

根据仿真结果对系统进行评估，发现潜在的瓶颈和改进空间。

五、JIT看板生产系统优化实现1.优化生产排程通过仿真分析，根据不同的生产需求和资源限制，优化JIT看板生产系统的生产排程，实现生产过程的平衡和协调。

调整看板设置和配料计划，提高生产线利用率和生产效率。

2.优化物料流动优化物料流动路径和距离，减少物料在生产过程中的等待和运输时间，提高物料供应的及时性和准确性。

•软件介绍与安装•基本操作与建模流程•高级功能与应用技巧•案例分析与实战演练目录•故障排查与常见问题解决方案•总结回顾与拓展学习资源Witness仿真软件概述Witness仿真软件是一款功能强大的系统仿真软件，广泛应用于制造、物流、服务等领域。

该软件支持多种仿真方法，包括离散事件仿真、系统动力学仿真等，可满足不同需求。

Witness仿真软件具有可视化界面和丰富的数据分析工具，方便用户进行建模、分析和优化。

安装步骤下载Witness仿真软件安装包；双击安装包，按照提示进行安装；01020304菜单栏工具栏模型窗口属性窗口输出窗口030201建模功能仿真功能界面布局与功能介绍数据分析功能优化功能支持多种优化方法，可帮助用户找到最优解决方案。

在项目浏览器中，右键点击“模型”，选择“导入”，支持导入的模型格式包括.stl、.step、.iges等。

设置模型单位、坐标系和精度等参数，完成模型导入。

打开Witness软件，选择“新建项目”，输入项目名称和保存路径。

创建新项目与导入模型010204绘制流程图及设置参数在项目浏览器中，右键点击“流程图”，选择“新建流程图”。

从左侧工具箱中选择合适的图形元素，拖拽至流程图中，构建仿真逻辑。

双击图形元素，设置其属性参数，如时间、概率、资源等。

使用连接线将图形元素连接起来，表示事件之间的逻辑关系。

03运行仿真并查看结果自定义函数与变量设置自定义函数变量设置函数与变量调试数据分析与可视化呈现可视化呈现数据导出与处理借助图表、图像等可视化手段，直观展示仿真结果和数据分析成果。

结果解读与优化优化算法在仿真中的应用优化算法介绍简要介绍遗传算法、粒子群算法、模拟退火等常用优化算法的原理和特点。

优化算法在仿真中的实施阐述如何将优化算法与Witness仿真软件相结合，实现仿真优化。

优化案例分析通过具体案例，展示优化算法在Witness仿真中的应用效果和价值。

生产线平衡优化案例生产线现状分析01平衡优化方案制定02方案实施与效果评估031 2 3配送中心现状分析规划方案制定方案实施与效果评估物流配送中心规划案例医院排队系统改进案例排队系统现状分析改进方案制定方案实施与效果评估原因分析：可能是软件安装问题、系统兼容性问题、硬件故障等。

基于witness的系统建模与仿真实验报告本文主要介绍了基于witness的系统建模与仿真实验报告。

首先，对witness进行了简单介绍，witness是一款用于模拟连续流程和离散事件仿真软件。

其次，介绍了系统建模的步骤，包括确定模拟对象、建立流程模型、构建事件模型、设置实验参数等。

最后，对一个实际案例进行了模拟仿真实验，展示了witness在系统建模与仿真方面的应用。

一、witness简介witness是一款全球领先的、面向工业制造领域的仿真软件，是英国Lanner公司开发的产品。

witness软件提供了连续流程仿真和离散事件仿真两种模拟方式，支持多种仿真方法和数学模型，可以为用户提供高质量的仿真分析服务。

witness的用户涵盖了各行各业，包括制造业、物流业、金融业、航空航天业等。

二、系统建模步骤1. 确定模拟对象在进行系统建模和仿真实验之前，需要确定所要模拟的对象，例如某个工厂的生产线、某个物流中心的物流过程等。

确定模拟对象后，需要收集足够的数据和信息，包括生产能力、生产工艺、规模等方面的数据，以及原材料、半成品、成品、设备等物资的数量、规格等详细信息。

2. 建立流程模型在witness软件中，可以通过图形化界面来建立流程模型。

首先需要定义流程中的各个部分，例如生产线的各个工位、物流中心的各个处理环节等。

然后需要建立这些部分之间的联系和依赖关系，例如生产线上的各个工位之间的输送关系、物流中心中不同处理环节之间的物流传递关系等。

3. 构建事件模型在witness软件中，事件模型是指各种随机或固定的事件，包括人员进出场、设备故障、运输工具到达、货物装卸等。

建立事件模型需要考虑到各种可能出现的情况，例如人员疲劳、设备老化、交通堵塞等，同时需要有合理的处理方式。

在witness软件中可以为各种事件赋予不同的概率分布，以便于模拟真实情况。

4. 设置实验参数在建立模型的基础上，需要设置一系列实验参数，包括模拟时间、模拟人数、随机数种子等。

定义与发展历程定义Witness仿真系统是一种基于计算机技术的模拟软件，用于对现实世界中的复杂系统进行建模、分析和优化。

发展历程Witness仿真系统起源于20世纪80年代，随着计算机技术的进步和仿真理论的发展，逐渐在各个领域得到广泛应用。

应用领域及价值应用领域Witness仿真系统可应用于制造业、物流业、医疗卫生、城市规划、交通运输等多个领域。

价值通过Witness仿真系统，可以对复杂系统进行全面的分析和评估，帮助决策者制定科学合理的方案，提高系统运行效率和质量。

系统架构与组成系统架构Witness仿真系统采用模块化设计，包括建模模块、仿真模块、分析模块和优化模块等。

组成Witness仿真系统主要由用户界面、仿真引擎、数据库和模型库等部分组成。

其中，用户界面提供友好的操作环境，仿真引擎负责模型的运行和数据的处理，数据库用于存储仿真数据和结果，模型库则提供丰富的预设模型和案例供用户参考和使用。

01支持多种建模方式提供图形化建模、文本建模等多种方式，满足用户不同需求。

02丰富的模型库内置大量常用模型，方便用户快速构建仿真系统。

03高精度仿真算法采用先进的仿真算法，确保仿真结果的准确性和可靠性。

建模与仿真03提供多种数据分析工具，支持对仿真数据进行深入挖掘和分析。

强大的数据分析功能内置多种优化算法，可帮助用户找到系统性能瓶颈并进行优化。

优化算法集成支持对模型参数进行灵敏度分析，帮助用户理解参数变化对系统性能的影响。

灵敏度分析数据分析与优化丰富的可视化效果提供多种可视化展示方式，如2D/3D 图形、动画等，使仿真结果更加直观易懂。

交互式操作界面支持用户对仿真系统进行交互式操作，如调整参数、改变模型结构等。

实时数据更新在仿真过程中，支持实时更新数据和可视化效果，方便用户观察系统状态变化。

可视化展示与交互03020101提供丰富的API 接口，支持用户进行二次开发和自定义扩展。

开放的API 接口02支持多种编程语言接口，方便用户根据自身需求选择合适的开发语言。