系统仿真实验报告

《港口系统仿真》

课程实验报告

实 验 报 告 题 目： 系统仿真实验 学 院 名 称： 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 日 期：

系统仿真实验报告

一、实验目的

本次实验主要是为了加深同学们对课本知识的理解和提高大家的实践操作能力，使同学们能够熟练地使用ECXEL和仿真软件进行系统仿真操作，为以后深入学习系统仿真相关方面的知识打下一定的基础。

二、实验过程

本次实验主要分为以下几部分：（1）产生随机数组（2）在随机数组的基础上来模拟船舶到港数据，如船舶到港时间间隔，装卸服务时间等（3）装卸排队服务仿真。

1、随机数的产生

（1） 首先用线性同余法产生两组1000个[0,1]独立均匀分布的随机数，并得到

每组随机数的平均间隔、最小数据间隔、最大数据间隔。第一组：k=2000，a=8k+3，a=16003，m=2^b，b取25，m=33554432，c=0，X0=12345；第二组：k=3000，a=24003，b取23，m=8388608，c=0，X0=12517;然而利用

mod函数进行求余，得出1000个随机独立数，并得到每组随机数的平均间隔、最小数据间隔、最大数据间隔，以第一组为例，如图1.1。

图 1.1

（2）船舶到港间隔&装卸服务时间

1.船舶到港服从每天平均3.9艘船的泊松到达过程，岸桥装卸服务过程：服务时间服从平均每天每台岸桥可服务3.4艘船的指数分布。船舶到达时间间隔（min）

? Ri，算出)=60*24/3.9=369.23，参数λ=1/T（平均到达）=0.0027，根据公式 X i ? ? ? ln( 1

1船舶到港时间间隔；同理进行船舶装卸服务时间的计算，平均服务时间=423.52，参数λ=0.00236，再算出船舶装卸服务时间（min）计算出这1000个到达时间间隔、装卸服务时间的平均值。如图2.1。

图2.1

2.按照上述分布特点产生1000艘船舶的到港时间间隔、装卸服务时间，分别画出它们各自的频率分布曲线。首先将船舶到达时间间隔和装卸服务时间划分为数个数据段，段长=100，然后对每个数据段内的数据进行统计，可利用COUNTIF函数统计，得出各数据频率，最后分别画出频率分布图。如图2.2、2.3、2.4、2.5。

图2.2 到港时间频率统计

图2.3 到港时间频率分布图

图2.4 装卸服务时间统计

图2.5装卸服务时间频率分布图

（3）装卸排队服务仿真

A. 假设只有1台桥吊，对1000艘船舶的装卸排桥吊进行装卸作业，且船舶的到

达是连续的。因此每艘船舶必须要在上一船舶装卸完毕后才能进行装卸。1.船舶到达时间间隔和装卸服务时间在（3）中已经算 2.船舶到达时间等于该船舶达到前的各时间间隔之和 3.装卸开始时间，a.如果船舶到达时，桥吊已经空闲，即已经完成上一船舶的装卸，则装卸开始时间就等于船舶到达时间；b.如果船舶达到时，桥吊还在进行上一船舶的装卸，则该船舶进入等待状态，服务开始时间也就等于上一船舶服务结束时间 4.服务结束时间=服务开始时间+服务装卸时间 5.总耗费时间=服务结束时间-船舶到达时间6.等待时间=总耗费时间-装卸服务时间 7.桥吊空闲时间=船舶装卸服务开始时间-上一船舶装卸服务结束时间。具体见图3.1。队服务过程进行仿真。因为只有

一台

图3.1

然后进行各类效率计算，1.桥吊忙闲率=装卸服务时间总和/(最终总耗费时间-服务开始时间) 2. 每艘船舶平均在港总时间(MIN)=各个总耗费时间求平均 3. 每艘船舶平均等待时间(MIN)=等待时间求平均。结果如图3.2

图3.2

B. 假设有2台桥吊（桥吊A和桥吊B，在A和B均空闲时，选择让A服务），重复对1000艘船舶的装卸过程进行仿真。1.船舶到达时间同（A）中 2.桥吊A、B的工作状态有3种情况，a.桥吊A、B都空闲，选择A 桥吊b.其中一桥吊工作，令一台空闲，选择空闲的 c.两台都在工作，早结束即为选择的桥吊。本次实验中，用1代表桥吊工作，用0代表桥吊闲置。因此在判断桥吊服务状态时，先用船舶到达时间与上一船舶桥吊A、B的服务结束时间，如果船舶达到时间大于上一船舶桥吊A、B的服务结束时间，则A桥吊进行服务；如果到达时间小于桥吊A、B或小于其中任何一个时间，则先结束的为选用桥吊。可用IF函数进行嵌套计算。3.总耗费时间=桥吊A（B）服务结束时间-船舶到达时间 4.等待时间=总消耗时间-装卸服务时间 5.桥吊工作时间即为装卸服务时间。具体如图3.2

图3.3

然后进行各类效率计算，1. 桥吊A忙闲率=A桥吊装卸服务时间总和/(最终总耗费时间-服务开始时间)，同理可得桥吊B的忙闲率 2. 每艘船舶平均在港总时间(MIN)和每艘船舶平均等待时间(MIN)求解与（A）中一致。结果如图3.4

图3.4

三、实验小结

经过本次仿真系统模拟实验，我对仿真系统有了更深的认识，原本只是对书本上的知识的理论性理解，现在在实践操作中有了更加直观的理解。系统仿真作为现代科学管理和研究领域的技术之一，就是根据系统分析的目的，在分析系统各要素性质及其相互关系的基础上，建立能描述系统结构或行为过程的、且具有一定逻辑关系或数量关系的仿真模型，据此进行试验或定量分析，以获得正确决策所需的各种信息。在实验中，我深刻的体会到其实仿真的过程也是实验的过程，而且还是系统地收集和积累信息的过程。尤其是对一些复杂的随机问题，应用仿真技术是提供所需信息的唯一令人满意的方法。对一些难以建立物理模型和数学模型的对象系统，可通过仿真模型来顺利地解决预测、分析和评价等系统问题，通过系统仿真，能启发新的思想或产生新的策略，还能暴露出原系统中隐藏着的一些问题，以便及时解决。

本次实验中，我更是对随机变量的产生、船舶排队理论有了更多的了解，同时对EXCEL软件运用也有了更新的认识，对以后的学习和工作有着一定的帮助。经过我不断努力和研究，最终完成了这份实验报告，同时还要感谢老师和各位同学在此之中给予我的帮助，使我能够正确地去理解和完成本次系统仿真实验。

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