Arena详细教学.ppt

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Arena教程内容v仿真概述仿真的定义、特点和用途仿真的基本类型仿真的基本问题和内容仿真的基本步骤仿真原理vArena的安装过程vArena建模的基本概念vArena的使用vVBA简介仿真的定义v仿真是以系统理论、形式化理论随机过程理论、统计理论以及优化理论为基础，借助计算机和仿真软件对实际系统行为进行动态实验研究的方法v通俗而言，仿真是基于一定的知识或假设，对实际系统进行模拟，从而更加深入地了解整个系统，并且对系统做出科学的调整、改善和优化，为辅助决策提供依据。

仿真的特点v它可以将研制过程、运行过程和实施过程放在实验室中进行，具有良好的可控制性、无破坏性、可复现性和经济性等特点。

v系统仿真在理论上体现了实验思考的方法论，用它可以探索高技术领域和复杂系统深层次的运动机理和规律性，给出人们直观逻辑推理不能预见的系统动态特征，具有科学的先验性。

v系统仿真建模具有面向过程的特点，仿真模型与所研究系统的运行过程在形式上和逻辑上存在对应性，避免了建立抽象数学模型的困难，显著简化了建模过程，具有很好的直观性。

仿真的用途v仿真的实际用途体现在两大方面：

事前分析认证和事后分析改善，最终目的是要辅助决策，降低成本，提高效益。

目前它主要应用于：

国防军事生产制造供应链管理社会服务培训内容v仿真概述仿真的定义、特点和用途仿真的基本类型仿真的基本问题和内容仿真的基本步骤仿真原理vArena的安装过程vArena建模的基本概念vArena的使用vVBA简介仿真的基本类型v离散系统仿真。

v连续系统仿真。

v混合系统仿真。

离散系统仿真连续系统仿真混合系统仿真培训内容v仿真概述仿真的定义、特点和用途仿真的基本类型仿真的基本问题和内容仿真的基本步骤仿真原理vArena的安装过程vArena建模的基本概念vArena的使用vVBA简介仿真的基本问题和内容v数据是怎么来的？

仿真数据的采集与分析。

v生成的数据是否正确？

数据能真实反映我们的实际情况吗？

随机数与随机变量的生成，系统输入分析。

v如何根据输出数据分析实际系统的性能？

仿真输出分析。

v仿真的理论基础是什么？

为什么有效？

仿真的基本问题和内容（续）v模型能真实描述我们这里的实际运作吗？

运行结果能说明实际问题吗？

仿真模型的验证、认证和确认（VV&A）。

验证（Verification）：

确定仿真模型本身是否存在语法和逻辑错误；认证（Validation）：

确定仿真模型是否精确代表理论模型；确认（Accreditation）：

确定仿真模型是否真实反映实际系统，能否被实际需要和特定目的所接受。

下图为仿真的VV&A图。

培训内容v仿真概述仿真的定义、特点和用途仿真的基本类型仿真的基本问题和内容仿真的基本步骤仿真原理vArena的安装过程vArena建模的基本概念vArena的使用vVBA简介仿真的基本步骤培训内容v仿真概述仿真的定义、特点和用途仿真的基本类型仿真的基本问题和内容仿真的基本步骤仿真原理vArena的安装过程vArena建模的基本概念vArena的使用vVBA简介随机抽样v随机抽样（统计实验分析）方法的基本思想：

当实验次数充分多时，某一事件出现的频率近似于该事件发生的概率。

v由于随机因素的存在，任意两次仿真的结果很可能是不一样的。

因此，一次仿真的结果没有什么实际意义，是不能作为决策依据的。

但可以用多次仿真实验的结果进行统计分析，来推断系统的性能。

仿真术语v仿真术语：

以一定的置信度推断系统的性能位于某个置信区间。

置信度：

可靠性程度；置信区间：

可靠性区间；精度：

精确性程度，如置信区间半长；样本量与精度的平方成反比，与置信度下有关分布的临界值的平方成正比。

终态仿真与稳态仿真v终态仿真：

在有限时段内的仿真，仿真结果与系统初始状态有关。

用相同的初始条件与终止事件做n次独立重复仿真运行，每次使用不同的随机数流。

为消除自相关影响，可对每次运行的结果进行平均处理。

v稳态仿真：

仿真时间趋于无穷的仿真，仿真结果在理论上与系统初始状态无关。

与终态仿真相比，除需要消除自相关因素外，还有一个重要的方面就是要消除初始状态的影响（解决初始瞬态问题）。

仿真时钟的推进方式v面向事件的仿真时钟推进v面向时间间隔的仿真时钟推进。

常用分布v均匀分布v三角分布v泊松分布v正态分布v指数分布v离散概率分布均匀分布三角分布泊松分布正态分布指数分布离散概率分布培训内容v仿真概述vArena的安装过程vArena建模的基本概念vArena的使用vVBA简介内容v仿真概述vArena的安装过程vArena建模的基本概念Arena的集成开发环境基本建模过程基本术语vArena的使用vVBA简介Arena的集成开发环境Arena基本建模过程基本术语v实体：

实体：

仿真模型中的动态对象，通常要被创建、移动、改变状态和释放，如零件。

v属性：

属性：

实体的特征，使一个实体区别于其它实体，如优先级、颜色、零件号、到达时间等。

属性相当于实体的tag或label。

v变量：

变量：

系统的某些变动因素，包括系统变量和用户自定义变量。

大多数变量都是公共的，任何实体都可以访问。

v资源：

资源：

用于对实体进行处理，如人员、机器设备等。

资源一般要被获取和释放。

v队列：

队列：

用于缓存实体。

v事件：

事件：

代表系统的某些特定时刻，如零件到达、零件离开、仿真开始、仿真结束等等。

v仿真时钟：

仿真时钟：

tNow，代表仿真的当前时刻。

v模板：

模板：

模块的集合。

v模块：

模块：

封装好的仿真逻辑。

培训内容v仿真概述vArena的安装过程vArena建模的基本概念vArena的使用Basicprocess模板Advancedprocess模板Advancedtransfer模板Reports输入分析器输出分析器过程分析器optQuest调试工具ExpressionBuildervVBA简介Basicprocess模板

（一）v基本概念实体及属性资源能力约束队列v基础模块Create模块Process模块Dispose模块Entity模块Resource模块什么是实体v实体（Entity）Arena是一个实体驱动的建模工具。

实体在Arena中可以表现为人，对象，事件等等，不管是真实存在的还是想象虚构的实体，他们经过系统，并且导致了系统状态的变化。

例如：

顾客来到一个旅馆，或者零配件进入一个工厂。

逻辑实体：

故障控制，系统控制，人员离开等等。

什么是属性v在一个系统里，也许存在很多的实体，每一个实体特有的性质，就是属性。

v属性是用户定义的值，它与唯一的实体相联系，例如客户的类型，产品的大小，作业进入系统的事件，等等。

v所有的实体都有具有不同值的相同的属性集（例如优先级，到达时间等）。

v对一个实体的属性赋值，只对这个实体起作用。

属性举例v下列属性，是Arena自动赋值的，当你构建模型时你可以访问或者对其重新赋值：

Entity.Type-Entity.Type-当实体被创建时赋予其的一个整型值。

用来区分其它类型的实体。

他们自动被Create模块赋值。

Entity.PictureEntity.Picture-图片主要用来表现仿真动画。

实体的Picture属性在Create模块中自动被赋予一个值。

（默认的图片是Picture.Report）。

Entity.CreateTimeEntity.CreateTime-实体的创建时间。

用来收集周期信息。

Entity.StationEntity.Station-实体的当前站点或者实体将要移动到的站点。

这个在模型运行时是自动更新Entity.SequenceEntity.Sequence-实体的访问序列号。

是不同的实体访问同一站点集时的唯一的顺序。

Entity.JobStepEntity.JobStep实体在队列中的位置或索引。

资源能力约束v资源（Resource）通常用来模拟一个有约束的区域。

约束的产生可能是由于有限的工人去执行一个任务，有限的存储空间，设备的能力，等等。

v资源能力（resourcecapacity）是指一定数量的同一资源与一个特殊的资源有相同的作用。

v实体获得（seize）一个资源是指得到一个或多个资源的控制权。

v实体不再需要资源时，就将其释放（release）。

使用资源v当实体获得一个资源，必须在模拟期间的一个时间将其释放掉，如果一个实体获得了一个资源而不释放掉，所有请求同一个资源的实体都将等待在队列中，直到这个资源变为可用。

队列v队列（Queue）是当实体等待获得一个资源是或者等待批处理时所处的位置。

SeizeDelayandReleasev事实上，在每一个仿真模型里，对资源的竞争都需要模拟出来。

资源可以是任何东西，可以是一个机器或者一个操作员，也可以是一个存储空间或者一个十字路口等等。

这种类型的约束都必须用资源来模拟。

当在Arena中使用资源时，你需要知道三个主要的命令Seize、Delay和Release，这三个命令是与每一个资源的使用都息息相关的。

Seize命令v当你需要实体获得一个资源时，请使用Seize命令。

当发出请求时如果这个资源是空闲的，那么，这个请求将减少被请求资源的资源能力值。

如果被请求的资源是不可用的，则实体将在队列中等待，直到资源被释放。

Delay命令v当一个资源被实体获取，在被释放之前通常会发生某些类型的操作或者加工。

这些通常是一些不同的延迟（delay），不管是明确定义的延迟还是隐式的一些其他的操作。

明确定义的延迟可能有一个Delay模块组成，它为不同的操作或者加工定义了一个延迟。

延迟的值可以使一个常量，一个已经定义好的数值型分布（如指数分布等）的随机量，或者是一个数学表达式。

延迟甚至可以是一个实体所具有的在到达Delay模块之前被赋予的属性值。

隐式定义的延迟是由模型中的其他操作或者条件所导致的。

这些延迟包括等待获取其他的资源，等待操作员或者传送带运输（或正在运输），或者是等待一个预定义好的条件在模型的某处发生。

Release命令v延迟过后，实体需要释放（release）掉它所占有的资源，以便于资源对于其他模型中的实体来说，重新变为可用状态。

这个操作可以通过使用Release模块实现。

当一个实体释放了一个资源，Arena允许下一个等待这个特殊资源实体去获取它。

Basicprocess模板

（一）v基本概念实体及属性资源能力约束队列v基础模块Create模块Process模块Dispose模块Entity模块Resource模块Create模块vCreate模块v仿真模型中实体的起始点。

实体是按照一个时间表或者基于到达时间间隔被创建的。

实体离开Create模块进入到系统中被加工。

Create的参数窗口Process模块vProcess模块v仿真中重要的处理步骤。

Process可以被指定为Valueadded（增值服务）或者non-valueadded（非增值服务），以便于可以累加它处理实体的各种成本或时间等。

v一个Process模块能够被定义为以下四个选项：

DelaySeizeDelaySeizeDelayReleaseDelayReleasev使用Process模块的时候，推荐使用基础的函数Delay或者Seize-Delay-Release，其它细节稍后讨论。

Process的参数窗口Dispose模块vDispose模块v在仿真模型中，Dispose模块主要用于作为实体的中止点。

实体的统计信息将在实体离开模型前记录下来。

v参数视图Entity模块vEntity模块v在仿真中用来定义各种实体类型和他们的初始化图片，初始成本信息以及储备成本信息也可以在这里定义。

vNOTE：

数据模块可以使用对话框编辑也可以使用数据表格接口编辑。

v要使用对话框编辑，将鼠标移动到你要编辑的小项上，单击鼠标右键，在弹出的菜单选择“EditviaDialog”即可。

Entity的参数窗口v对话框参数编辑窗口v数据表格参数编辑窗口Resource模块vResource模块v在仿真过程中定义资源，包括成本信息和资源的可用性。

资源可以有固定的能力，在整个仿真运行过程中不需要变化或者也可以通过一个基于时间的表格来操作