管理信息系统课程设计报告书.docx

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管理信息系统课程设计报告书

XXX工学院

课程设计报告

作者:

XXX

学号：

XXX

学院:

XXXX

专业:

XXXX

课程:

管理信息系统模拟

指导教师：

XXXX

2016

年

12

月

1背景知识阐述

离散系统模拟是指系统状态仅在某些确定的时间点（由系统结构决定）才发生变化的模拟，其模拟时间呈现离散性变化，系统状态在时间点之间不变化。

2问题简介与分析

2.1离散系统模拟

（1）单服务台排队系统（M/M/1）模拟分析与设计

（2）　有顾客损失的多服务台排队系统（M/M/S）模拟分析与设计

2.2连续系统模拟

（1）　捕食者与被捕食者模型模拟分析与设计

（2）网民数量扩散模型（BASS模型）模拟分析与设计

2.3多智能体系统模拟

（1）　萤火虫优化系统模拟

（2）　蚁群优化系统模拟

3模拟系统与程序的分析与设计

3.1离散系统

3.1.1单服务台排队系统（M/M/1）模拟分析与设计

已知顾客到达时间和服务时间的统计规律（通常来自实际数据或一定的概率分布）的情况下，如何仿真该排队系统。

系统假设：

（1）顾客源是无穷的；

（2）排队长度没有限制；

（3）到达系统的顾客按先后顺序依次进入服务。

已知条件：

（1）顾客到达时间间隔ki服从均值为βi的指数分布，即：

（2）服务员服务时间ks服从均值为βs的指数分布，即：

试对该单服务台排队系统进行分析、设计、模拟，并给出

（1）βi=5min，βs=4min；

（2）βi=5min，βs=5min；

（3）βi=4min，βs=5min；

三种情况下的模拟结果（到达顾客数、服务顾客数、平均等待时间、平均服务

时间、平均队长）。

%~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~%

一、系统分析

系统状态：

在任意时刻t

（1）排队等候的顾客数目L（t）；

（2）服务员工作状态S（t）。

引起系统状态改变的行为称为事件，在排队系统中包含两类基本事件：

（1）顾客到达事件ak；

（2）顾客离去事件dk。

模拟时钟：

因为系统状态在ak、dk时刻发生改变，所以在模拟系统运行中，设

置时钟t，让t依事件发生的先后顺序，从一个事件的发生时刻推进到下一个事件的发生时刻。

变量设置：

（1）ik：

第k位顾客与第k-1位顾客到达时间间隔；

（2）sk：

第k位顾客服务时间；

（3）L（t）：

排队等待的顾客数目；

（4）S（t）：

服务员工作状态；

（5）ak：

第k位顾客到达时刻；ak=ak-1+ik（k=1,2,…）

（6）dk：

第k位顾客离去时刻；dk=max{ak，dk-1}+sk（k=1,2,…）

模拟过程分析：

（1）先根据时间间隔i和服务时间s的概率分布生成随机数ik、sk；

（2）再计算顾客到达时刻ak和离开时刻dk；ak=ak-1+ik

dk=max{ak，dk-1}+skk=1,2,…

（3）让时钟t按照到达时刻ak和离开时刻dk从小到大的顺序推进。

注意：

通常不是先生成i或s待用，而是时钟t推进到某一事件发生时，才生成

所需的i或s。

（4）设当前时钟为t，在每一个事件发生时，需要设置并记录4个数值：

L（t）：

排队等待的顾客数目；

S（t）：

服务员工作状态；

下一个顾客到达事件的发生时刻：

ARRIVETIEM

下一个顾客离开事件的发生时刻：

DEPARTTIME

二、单服务台排队系统模拟源程序：

functionout=MM1（mu1,mu2,T）%单服务台模拟系统

%mu1-顾客到达时间间隔服从指数分布；

%mu2-服务时间服从指数分布；

%T-模拟终止时刻

%----------------------初始化----------------------------------------------

t=0;%当前时间

tt=[t];%tt-时间序列

L=0;%L-队长

LL=[L];%LL-队长序列

S=0;%S-服务员状态

c=[];%c-顾客到达时间序列

b=[];%b-服务开始时间序列

e=[];%e-顾客离开时间序列

a_count=0;%a_count-到达顾客数

b_count=0;%b_count-服务顾客数

ARRIVETIME=0;%顾客到达事件

DEPARTTIME=0;%顾客离开事件

%----------------------模拟过程--------------------------------------------

whilet<=T

if（ARRIVETIME

t=ARRIVETIME;

if（S==0）%服务台空闲，开始服务

S=1;

s=exprnd（mu2）;%生成服务时间

b_count=b_count+1;%更新服务顾客数

DEPARTTIME=t+s;%顾客离开时间

b=[b,t];%记录顾客开始服务时间

e=[e,DEPARTTIME];%记录顾客离开时间

else%若服务台忙

L=L+1;%更新队长

end

i=exprnd（mu1）;%生成下一顾客到达时间

ARRIVETIME=t+i;%下一顾客到达时间

c=[c,ARRIVETIME];%记录顾客到达时间

a_count=a_count+1;%更新到达顾客数

else%顾客离开子过程

t=DEPARTTIME;

if（L>0）%有排队的顾客

L=L-1;%更新队长

s=exprnd（mu2）;%生成服务时间

b_count=b_count+1;%更新服务顾客数

b=[b,t];%记录顾客开始服务时间

DEPARTTIME=t+s;%顾客离开时间

e=[e,DEPARTTIME];%记录顾客离开时间

else%若没有排队的顾客，更新服务台为空闲状态

S=0;

DEPARTTIME=T;

end

end

tt=[tt,t];

LL=[LL,L];

end

%----------------------模拟结果--------------------------------------------

length（e）;length（c）;

Ws=sum（e-c（1:

length（e）））/length（e）;%平均逗留时间

Wb=sum（e-b（1:

length（e）））/length（e）;%平均服务时间

Ls=sum（diff（[tt,T]）.*LL）/T;%平均队长

fprintf（'到达顾客数：

%d\n',a_count）%到达顾客数

fprintf（'服务顾客数：

%d\n',b_count）%服务顾客数

out=[Ws,Wb,Ls];

end

%~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~%

3.1.2有顾客损失的多服务台排队系统（M/M/S）模拟分析与设计

在该排队系统中，有多个服务台s。

顾客逐个到达系统，已知顾客到达时间

间隔是随机的，服从指数分布。

顾客在服务台的服务时间也是随机的，且服从

指数分布。

当有服务台空闲时，顾客接受服务；若排队顾客数超过k，则新到达

的顾客离去，问如何仿真该排队系统。

系统假设：

（1）顾客源是无穷的；

（2）到达系统的顾客按先后顺序依次进入服务。

已知条件：

（1）顾客到达时间间隔ki服从均值为βi的指数分布，即：

（2）服务员服务时间ks服从均值为βs的指数分布，即：

试对该多服务台排队系统进行分析、设计、模拟，并给出

（1）s=2，k=5，βi=5min，βs=4min；

（2）s=2，k=4，βi=3min，βs=5min；

（__________3）s=2，k=6，βi=2min，βs=5min；

三种情况下的模拟结果（到达顾客数、服务顾客数、平均等待时间、平均服务

时间、平均队长）。

%~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~%

有顾客损失的多服务台单服务台排队系统模拟源程序：

functionout=MMS（s,k,mu1,mu2,T）

%多服务台排队系统模拟

%s-服务台个数

%k-最大顾客等待数

%mu1-顾客到达时间间隔服从指数分布；

%mu2-服务时间服从指数分布；

%T-模拟终止时刻

%----------------------初始化----------------------------------------------

arrive_time=exprnd（mu1）;%arrive_time-顾客到达事件

leave_time=[];%leave_time-顾客离开事件

current_time=0;%current_time-当前时间

L=0;%L-队长

LL=[L];%LL-队长序列

tt=[current_time];%tt-时间序列

c=[];%c-顾客到达时间序列

b=[];%b-服务开始时间序列

e=[];%e-顾客离开时间序列

a_count=0;%a_count-到达顾客数

b_count=0;%b_count-服务顾客数

e_count=0;%e_count-损失顾客数

%----------------------模拟过程--------------------------------------------

whilemin（[arrive_time,leave_time]）

current_time=min（[arrive_time,leave_time]）;

tt=[tt,current_time];%记录时间序列

ifcurrent_time==arrive_time%顾客到达子过程

arrive_time=arrive_time+exprnd（mu1）;%刷新顾客到达事件

a_count=a_count+1;%累加到达顾客数

ifL

L=L+1;%更新队长

b_count=b_count+1;%累加服务顾客数

c=[c,current_time];%记录顾客到达时间序列

b=[b,current_time];%记录服务开始时间序列

leave_time=[leave_time,current_time+exprnd（mu2）];%产生新的

顾客离开事件

leave_time=sort（leave_time）;%离开事件表排序

elseifL

L=L+1;%更新队长

b_count=b_count+1;%累加服务顾客数

c=[c,current_time];%记录顾客到达时间序列

else%顾客损失

e_count=e_count+1;%累加损失顾客数