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大连海事大学2010 --2011 学年第 2学期《物 流 系 统 仿 真 》试卷（B）

一、案例一（15分）

SM办公室维修公司，在开始的时候是为一家供应办公用品的零售店提供配套业务的公司。主要是为那些购买了办公设备的顾客提供及时的、高质量的服务。这一部分业务很快取得了成功，并且迅速扩展到没有类似配套业务的其他地区。成功的关键因素是公司能够给购买了设备并且签订了合同的顾客提供及时的服务。目前正在考虑连续地扩展新业务，这需要制定一个很好的员工安排计划。虽然到现在为止，每一步新的运作都是成功的但是如何安排和调度员工的工作已经成为公司最令人头疼的事情。

从星期一到星期五（公共假期例外）的上午8点到下午5点，SM办公室维修公司都提供设备维修服务。顾客可以根据不同类型的设备选择签订不同服务类型的合同。对这个研究来说，我们希望你对一个已有的办公室业务作一个分析，以此为基础研究一个新建办公室的典型业务。我们已经收集了这个办公室在过去几个月的相关业务信息，所以你应该可以彻底地考察业务流程。

需要分析的业务包括四种类型的设备维护，每一种业务都被认为是一份不同的合同：型号1000、型号2000、型号3000和型号4000。每个合同提供两种可以选择的服务，优先服务和基本服务。优先服务：这种服务只需3小时的响应时间，也就是保证在收到服务请求的3小时以内开始服务。这3个小时不包括任何非正常提供服务的时间。例如，如果在周五的下午4点收到服务请求，公司可以直到周一的上午10点才响应。响应时间是从收到服务请求开始到维修人员到达为止，而不是维修服务完成为止。基本服务：这种服务需要24小时的响应时间——也就是保证维修服务在第二天内开始。这也不包括周末和假期。因此，对在周五下午4点收到的请求，公司可以在周一下午4点以前响应。

目前有两种类型的服务人员可供响应服务请求：A和B。A 类服务人员只能对型号1000和型号2000的设备提供服务；而B类服务人员则可以为四种类型的设备提供服务。服务人员需要周期性地补充各种备件，这项活动估计需花费他们10%的空闲时间。

所有的服务请求被送往调度中心。如果目前有具备资质的服务人员可用，则可用移动电话联系到该服务人员，并且安排他去完成该服务请求。然后，该服务人员到达顾客那里并提供服务。在服务完成后，服务人员打电话到调度中心，告知他们工作已完成并请求下一项服务任务。所有的服务人员可以从早上8点到下午5点提供服务。在此期间，他们有1小时的午餐休息时间。他们不会因午餐而中断正在进行的服务，而是在两次服务之间午餐休息1小时。不过，他们还是会尽量在上午11：30到下午1：30之间安排他们的午餐。下午4：30之后不再为服务人员安排任务，但是服务人员可以在这段时间里完成一些文书工作。如果任何基本服务在下午5点时还未完成，则服务人员可以继续干到完成为止或干到下午5:30（在下午 5：30之后不再提供基本服务）。如果一项服务当天没有完成，则服务人将会在下一个工作日的早上8点开始继续那项服务。优先服务若在下午5点前尚未完成，则必须要在当天完成。对所有下午5之后的服务需要支付加班费，即75%的附加费用。1.5%的服务请求需要一次回访。这些请求需要由相同的服务人员完成并且必须安排在下一个工作日。我们现在的服务请求是按设备类型统计的，如表1-1所示。其中表示每种类型的设备每小时内的请求数。基本服务和优先服务合同的百分比如表1-2所示。路上所花费的时间与服务类型和服务人员无关。均值估计为30分钟。基本上至少需要10分钟，只在极端情况下才多于45分钟。

我们已经收集了一定数量的服务时间数据，但是没有来得及适当分析这些数据。我们想要使用仿真模型实现一些目标。希望在做完仿真研究之后得到一个为各项业务安排相应员工的建议。我们知道不可能总是满足合同中的时间保证，但是大体上，我们发现只要能够在约85%的时间里满足这些需求，顾客就表示

满意了，但我们希望把这一满意程度增加到约95% 。很显然，需要这样一份职员安排建议，它能以最小的费用达到所需的服务水平。目前的服务人员标准费用为：B类人员41美元/小时，A类人员26美元/小时。请你基于一天的运作 ，通过仿真来估计你所提出的员工安排计划的费用。请回答下列问题：1、详述你的仿真思路。2、拟采用何种仿真策略，请具体描述。3、请给出你的优化模型。

表1-1 表1-2

二、 案例二(10分)

轮船到达港口的间隔时间为 平均为 1.25天的 IID指数随机变量。港口拥有两个 泊位和两台起重机为轮船卸货的码头。轮船在两个泊位都被占用时，到达的轮船就排入以FIFO方式处理的队列里 。两台起重机为轮船卸货的时间均匀分布于0.5~1.5天之间。如果港口中只有一艘轮船，那么两台起重机都为它卸货，卸货时间为原来的一半。当有两艘轮船在港口时，两台起重机就各为一艘轮船卸货。如果第二艘轮船到港之时正好两台起重机正为同一艘轮船卸货，则其中的一台起重机立即开始为第二艘轮船服务，第一艘轮船余下的服务时间则被加倍。请在充分考虑可行假设条件下，回答下列问题。1、如果让你来仿真该码头，请

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装 订 线 明确你的仿真目标? 2、仿真中有哪些可行方案，应考虑哪些指标？ 3、针对仿真模型的输出结果，应进行哪些方面的分析和研究？

三、案例三（10分）一个特许加油站的拥有者想要计算需要在一个新站建多大容量的储油罐，新站将安装四个能够提供相同等级的燃油的汽油泵为用户服务。车辆到达服从均值为0.8分钟的指数分布（假设在加油站整个工作时段内是平稳的）。加油泵的使用时间（从开始到结束）服务参数为(2,2.8,4)分钟的三角分布。哥哥车所加的汽油量服务参数为（4,7.5,1.5）加仑的三角分布。油罐车到达间隔时间服从最大时间间隔8.25小时，最小间隔为6.75小时的均匀分布。油罐车所载的汽油足够装满整个储油罐，注油速度为300加仑1分钟。如果油罐车到达前储油罐空了，那么加油泵将会关闭，直到下次储油罐油量被注入至100加仑为止。为了方便分析，假定油被用完时正在接受服务的车能够完成服务；而队列中等待的车则在加油泵再次开启时接受服务，在此期间任何其他到达的汽车都会开走寻找别的加油站加油。确定储油罐容量（尽量接近100加仑）使得至少0.1%的车辆因为加油泵关闭而驶往别处。请给出OR模型，仿真思路，和具体仿真步骤。

四、案例四（20分）

基于你的仿真大作业，请给出大作业问题的描述，包括作业的详细描述和flexsim示意图，仿真的目标，具体的思路，以及优化前的瓶颈和优化后的瓶颈所在，最后给出优化前的瓶颈和优化后的瓶颈对比。

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五、案例五（15分）

1、柔性制造企业情况

某企业柔性制造系统共有5台加工中心，定义加工中心名称分别为CNC_1、CNC_2、CNC_3、CNC_4、CNC_5。该制造系统内有一辆AGV小车，运行速度为1米/秒，可控制其实现不同的运送策略。每台设备入口和出口前有容量为4的缓冲，工件在由设备完成加工前后必须经过入口缓冲和出口缓冲，每台设备由一工人负责工件的搬运和安装，AGV小车运送工件到达后由工人负责将工件搬至设备入口缓冲，待到设备空闲后再由该工人将工件装卡在设备上，设备加工完毕由工人将工件移出至出口缓冲，待AGV小车到来后再由工人将工件搬运至出口缓冲。工人由AGV搬运工件至缓冲时间和由缓冲搬运工件至AGV时间统

一为固定时间10秒，工人在设备将工件装卡和卸出的时间统一为固定时间30秒。工件按一定顺序进入柔性制造系统，进入系统后由AGV小车负责将其搬运到第一道工序，在系统入口有工人负责将工件搬运至到达入口的AGV小车，搬运时间固定为10秒，在加工完第一道工序后由AGV小车搬运至下道工序，执行同样的操作，在工件所有工序都加工完后AGV小车将工件搬运至柔性制造系统出口，出口由工人负责将工件由AGV小车搬走，时间统一为固定时间10秒。该柔性制造系统可能会根据需要再购买多辆AGV小车，所有小车均统一控制，执行同样的搬运策略。

该柔性制造系统工件物流过程如图5-1所示：

图5-1 柔性制造系统工件物流过程示意图

该柔性制造系统三维示意图如图5-2所示：

图5-2 柔性制造系统三维布局示意图 该柔性制造系统布局示意图如图5-3所示：

图5-3 柔性制造系统布局图

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图5-3说明了各设备和系统出入口之间的位置关系和距离，其中AGV初始位置在系统出口处，AGV长度为1.5米，速度为1米/秒。

2．产品工艺状况：

该柔性制造系统主流加工的产品有三种，其名称分别为：part1、part2、part3，产品工艺路线如下：part1：(CNC_3[60]、CNC_4 [80]、CNC_3 [120])，part2：(CNC_1[50]、CNC_4 [70]、CNC_1[40]、CNC_3[80])，part3：(CNC_1[30]、CNC_2[60]、CNC_5[50])，其中括号内数字为该工序的额定工时。工件在设备上的加工时间服从正态分布，正态分布中心为额定工时，分布方差统一为10，数字单位为秒。

3．订单状况：

现接到一批紧急加工订单，该订单对三类工件批量要求分别为（60、40、80），从早8：00开始上班，要求在5小时内完成全部加工任务，既要求中午13：00交货。

要求能针对以上信息建立仿真模型，并通过仿真找到最好的满足交货要求的系统控制方法。请给出仿真思路，仿真模型，以及调度规则。

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第二篇：大连海事大学——物流系统仿真试卷A

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大连海事大学2010 --2011 学年第 2学期《物 流 系 统 仿 真 》试卷（A）

一、案例一（20分）

SM市场

你被SID 聘为模拟SM 市场的顾问。SID几年以前在市郊的一个社区开了一家小型的卖肉和鱼的市场，其经营的思想是，以合适的价格提供高质量的新鲜的肉和鱼。他的第一个零售店获得了巨大的成功，为了满足顾客的需求，他最近扩大了规模，在其中加入了一个熟食柜台。熟食柜台为需要午餐的人群提供多种预先做好的附餐以及三明治。这个新开张的柜台似乎也获得了成功，但是由于顾客的到达具有非常高的可变性，SID 对如何安排这个熟食店的工作人员感到有困惑。由于SID 计划在将来的几年内开几家这样的零售店，并且如果继续成功的话他可能会申请特许经营，因此他决定聘请顾问来评估他的职员安排需求。他的目的不仅仅是要最小化他的费用，还需要为开新的零售店提供成本估计的基础。

新开的熟食柜台已经引起了一些问题，并且多名顾客抱怨排队等待的时间太长。部分原因是零售店的布局存在问题。为了扩大规模，SID 购买了一家相邻的店作为新的熟食区。事实上，这是以一个门联通的两个独立的零售店，这就形成了两个等待队列，每一个柜台前一个，这就给顾客造成了某种混乱。虽然他已经认识到了这个问题，但是他无法找到一个合理的且经济的解决方法。不久之后，本地一所大学正在寻找一个短期的IE 项目，他们联系了SID 。他欢迎这个IE团队的到来，并且希望他们能够提供一些关于怎样才能最好地运作这个零售店的建议。在观察店里的运作以及与一些顾客交谈之后，SID 和那些IE学生认为最大的问题是，顾客觉得有人在他面前插队并且比他先获得了服务。为了消除这个问题，SID购置了两个顾客取号设备，每一个柜台一个。这样当顾客进入零售店的单独的门时，他们就必须选择他们希望加入的队列。他们得到一个客户号码大约需要走20英尺，然后再走20英尺进入他们选择的收款台前的队列。服务台按照次序叫顾客的号码，而顾客则等待他们的号码被叫到然后接受服务。如果顾客想要在两个柜台都购买东西，则他们必须在两个柜台前都走这个程序。通过观察发现，一部分顾客倾向于先进入人数较少的收款台队列，然后再进入第二个队列。如果顾客在叫到他的号码时没有去接受服务，那么他们必须重新取号等待。这个方法解决了一个临时性的问题，即顾客从每一个收款台都取了一个号码，然后自负地认为当他到达第二个收款太时他将马上被服务——这会引起那些排在队列中的顾客认为这些顾客得到了特别对待。

那些IE学生也收集了一些有限的数据。他们分析了这些信息并且把数据转换为可以在仿真研究中应用的格式。不幸的是，在开始进行仿真之前他们的学期结束了。不过，他们还是取得了一些进展的，他们的基本调查结果如下：A有两种基本的到达类型：1）只在肉和鱼柜台购买或者是买了肉或鱼后再额外买些熟食的通常顾客；2）只买熟食的午餐时间顾客。B 对通常顾客，大约有一半的人两个柜台都去。C 那些在肉和鱼柜台购买食品的顾客，喜欢买鱼的人数是喜欢买肉的两倍，还有大约10%的顾客鱼和肉都买。D 大多数顾客选择以现金支付，约占73%；以信用卡支付的顾客约占19%；其余的顾客则在ＳＭ市场以赊账的形式购买。

顾客的到达率有很大的可变性，因此学生们以半小时的间隔时间统计到达人数。那些IE学生没有时间完成他们的数据分析，但是他们还是收集了一些在肉和鱼柜台的服务时间数据，这些原始数据被存储在文件中。他们没有收集到熟食柜台的服务时间数据，因此SID 做了一个非正式的观察，并且询问了熟食柜台的职员，他得出如下结论：最小的可能服务时间为2分钟，最长的可能服务时间为7分钟；面对最可能的服务时间的粗略估计 为 5分钟 。SID询问 了这些估计 值的精确度，并且相信 最多有15%的上下误差。一项非正式的调查显示，熟食柜台的顾客更不愿意等待，因为他们一般急着回去工作。一般来说，如果等待时间

超过了10到15分钟他们就会感到不高兴，但是他们觉得2到3分钟的等待时间还是可以接受的。

肉和鱼柜台前面的顾客能容忍的等待时间长一些——20到25分钟，尽管他们也希望只有5分钟或者更少的等待时间。两个柜台都会去的顾客会期望一个较长的购物时间——15到20分钟，并且当超过40分钟时他们才会觉得不耐烦。SID也已经注意到的当店里的顾客数目接近25时，顾客就有可能不进来了。他还注意到当店里的顾客数超过30时，进入店里的顾客会马上离开。

SID雇用的收款台的职员大部分是兼职，并且他规定每个兼职人员至少要安排3小时的工作。如果一个职员的一天的工作时间多于6个小时，则他（她）将被当做 是全职员工并且必须给予津贴，这样就会增加运作成本。SID估计兼职人员的成本为8美元/小时，全职人员为13美元/小时。当兼职员工的流动性相对较高时，他至少要有4个全职员工来帮助培训新的员工。SID可以在工作期间把职员从一个柜台调整到另一个柜台，但是他偏向于仅仅在每过半小时的时候决定是否调整。另外，还需要一定的预备时间，来为午餐人群做准备以及在下午的早些时候在肉和鱼柜台重新进货。SID可以用柜台的工作人员来做这些准备工作，他估计在上午11点以前为午餐人群做准备需要6人-小时，而下午早些时候的重新进货需要3人-小时。

虽然SID在下午5点关门，但是他必须确保关门前仍在店里的顾客都得到满意的服务。为了实现这个目的，以及收好没有卖出去的产品和做一个大概的清洁，他至少得在每一个柜台留一个职员直到6点。除了SID，没有人在上午9点以前上班。而且，所有的时间都必须有一个全职员工在工作，并且每一个全职与昂红每天的工作时间不得超过8小时。

SID想要一个职员安排计划，可以实现职员成本最小化以及顾客满意度最大化。请回答下列问题： 1、详述你的仿真思路。2、拟采用何种仿真策略，请具体描述。3、请给出你的优化模型。

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装 订 线 二、 案例二(10分)

一个中型机场有少数的国际航班到达，需要办理入境和海关手续。机场想要研究应该对多少乘客进行包裹检查，以及需要多少海关人员。到达的乘客必须先办理入境手续，然后去认领包裹，前往海关检查处。到达海关的间隔时间分布为EXPO（0.2），所有时间单位为分钟。现在的方案是安排两个海关检查员 处理那些不用检查包裹的乘客，服务时间分布是EXPO（0.55）。一个新的机场系统分析员建立了一种概率方法，决定哪些顾客将需要检查包裹。这个决定在顾客将要进入海关正常队列时做出，决定过程如下：利用均值为7的泊松分布生成一个随机数，为了避免得到0，将这个数加1，并开始计数。当计数器达到所生成的那个数时，这个不幸的乘客将被送进第二个队列检查他的包裹。然后再生成一个新的检查数字，重新开始以上过程。单独有一个检查员处理这些顾客，服务时间分布为EXPO（3）。坐这些大型飞机到达的乘客人数服从240到350的均匀分布，仿真运行到所有乘客的手续办理完毕为止。建立以上系统仿真模型，要求能够统计不同类型顾客的系统逗留时间和数量，以及检查员的利用率。

三、案例三（10分）作为初学仿真的学生，有两个人被安排去仿真现有系统的运行。其中有这样一个看起来相当简单的系统，它是由10台洗衣机和6台干衣机构成的自助洗衣店。问题的数据收集很快就变得相当庞大。到达间隔时间的分布并不相似：它每天随时在变，每周随天在变。洗衣店每周营业7天，每天营业16小时（或每周112小时）。在可利用的资源有限的工作是不可能的。另外，一周内的到达间隔时间分布，在下一周可能不适用。作为一种折中，选择一种时间样本，并且根据到达速率，将到达间隔时间的分布分类为高、中、低。

通过多次的观察，发现服务时间的分布也存在一个难题：必须要观察和记录需要不同服务组合的顾客的比例。最简单的情况是顾客需要一台洗衣机和一台干衣机。然而，顾客可能选择两台洗衣机和一台干衣机，或仅仅需要一台干衣机的功能等。

某些顾客耐心地等待他们衣服的洗衣和干衣周期完成，然后立刻将它们取走。另一些顾客在衣服放入机器后可能会暂时离开，等他们衣服的洗衣周期完成之后再回来取。在比较忙的时候，在顾客的衣服洗完之后管理人员会将他们的衣服拿出来装在篮子里。机器也会不时地出现故障。故障时间的长度从一会儿到几天。短期的修理时间可以由学生小组来记录，长期的修理时间需要管理人员来估计。请回答下列问题： 1、 如何收集数据，请给出具体步骤。2、收集数据

过程要注意哪些，请详细阐述。

四、案例四（15分）

基于你的仿真大作业，请给出大作业问题的描述，包括作业的详细描述和flexsim示意图，仿真的目标，具体的思路，以及优化前的瓶颈和优化后的瓶颈所在，最后给出优化前的瓶颈和优化后的瓶颈对比。

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五、案例五（15分）

1、柔性制造企业情况

某企业柔性制造系统共有5台加工中心，定义加工中心名称分别为CNC_1、CNC_2、CNC_3、CNC_4、CNC_5。该制造系统内有一辆AGV小车，运行速度为1米/秒，可控制其实现不同的运送策略。每台设备入口和出口前有容量为4的缓冲，工件在由设备完成加工前后必须经过入口缓冲和出口缓冲，每台设备由一工人负责工件的搬运和安装，AGV小车运送工件到达后由工人负责将工件搬至设备入口缓冲，待到设备空闲后再由该工人将工件装卡在设备上，设备加工完毕由工人将工件移出至出口缓冲，待AGV小车到来后再由工人将工件搬运至出口缓冲。工人由AGV搬运工件至缓冲时间和由缓冲搬运工件至AGV时间统

一为固定时间10秒，工人在设备将工件装卡和卸出的时间统一为固定时间30秒。工件按一定顺序进入柔性制造系统，进入系统后由AGV小车负责将其搬运到第一道工序，在系统入口有工人负责将工件搬运至到达入口的AGV小车，搬运时间固定为10秒，在加工完第一道工序后由AGV小车搬运至下道工序，执行同样的操作，在工件所有工序都加工完后AGV小车将工件搬运至柔性制造系统出口，出口由工人负责将工件由AGV小车搬走，时间统一为固定时间10秒。该柔性制造系统可能会根据需要再购买多辆AGV小车，所有小车均统一控制，执行同样的搬运策略。

该柔性制造系统工件物流过程如图5-1所示：

图5-1 柔性制造系统工件物流过程示意图

该柔性制造系统三维示意图如图5-2所示：

图5-2 柔性制造系统三维布局示意图 该柔性制造系统布局示意图如图5-3所示：

图5-3 柔性制造系统布局图

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图5-3说明了各设备和系统出入口之间的位置关系和距离，其中AGV初始位置在系统出口处，AGV长度为1.5米，速度为1米/秒。

2．产品工艺状况：

该柔性制造系统主流加工的产品有三种，其名称分别为：part1、part2、part3，产品工艺路线如下：part1：(CNC_3[60]、CNC_4 [80]、CNC_3 [120])，part2：(CNC_1[50]、CNC_4 [70]、CNC_1[40]、CNC_3[80])，part3：(CNC_1[30]、CNC_2[60]、CNC_5[50])，其中括号内数字为该工序的额定工时。工件在设备上的加工时间服从正态分布，正态分布中心为额定工时，分布方差统一为10，数字单位为秒。

3．订单状况：

现接到一批紧急加工订单，该订单对三类工件批量要求分别为（60、40、80），从早8：00开始上班，要求在5小时内完成全部加工任务，既要求中午13：00交货。

要求能针对以上信息建立仿真模型，并通过仿真找到最好的满足交货要求的系统控制方法。请给出仿真思路，仿真模型，以及调度规则。

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