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培训手册样本样本

Arena培训手册

1仿真概述

1.1仿真定义、特点和用途

仿真是以系统理论、形式化理论随机过程理论、记录理论以及优化理论为基本，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办法。

通俗而言，仿真是基于一定知识或假设，对实际系统进行模仿，从而更加进一步地理解整个系统，并且对系统做出科学调节、改进和优化，为辅助决策提供根据。

对于包括各种随机因素复杂系统，普通难于用数学模型或解析办法精准地描述和求解时，可以依照系统内部逻辑关系和数学关系，面向系统实际过程和行为来构造仿真模型，在很少假设或不作假设前提下建立涉及系统重要因素和详细细节模型框架，并通过仿真实验运营，得到复杂系统解。

仿真优越性：

①它可以将研制过程、运营过程和实行过程放在实验室中进行，具备良好可控制性、无破坏性、可复现性和经济性等特点；②系统仿真在理论上体现了实验思考办法论，用它可以摸索高技术领域和复杂系统深层次运动机理和规律性，给出人们直观逻辑推理不能预见系统动态特性，具备科学先验性；③系统仿真建模具备面向过程特点，仿真模型与所研究系统运营过程在形式上和逻辑上存在相应性，避免了建立抽象数学模型困难，明显简化了建模过程，具备较好直观性。

仿真与线性规划和网络技术一起被称为运筹学在应用领域中三大支柱。

在工业生产、交通运送、能源供应、医疗卫生、航空航天、军事作战、制造过程以及社会服务等领域发挥了重要作用，呈现出了美好前景。

仿真实际用途体当前两大方面：

事前分析认证和事后分析改进。

最后目是要辅助决策，减少成本，提高效益。

①国防军事领域。

新装备研制过程仿真、作战仿真等等；②生产制造领域。

生产线布局、设施规划、厂址选取、瓶颈分析、资源分派等等；③供应链管理领域。

物流规划、库存决策、运送规划等等；④社会服务领域。

系统性能分析、业务流程分析、投资决策分析（决策方案比较）等等。

仿真应用品体体现：

提高设备运用率、减少排队等待、有效分派资源、减小缺货损失、减小资源故障带来影响、拟定最优批量问题、拟定最优加工顺序问题、解决物料搬运问题、寻常运作决策、实时监控、方案筛选，……。

仿真模型类别：

离散系统仿真、持续系统仿真、混合系统仿真。

在离散系统中，状态变量仅在随机时点上发生瞬间跃变，而在两个相邻时间点之间，系统状态保持不变。

离散系统仿真

持续系统仿真

混合系统仿真

1.2仿真基本问题和内容

✧数据是怎么来？

仿真数据采集与分析。

✧生成数据与否对的？

数据能真实反映咱们实际状况吗？

随机数与随机变量生成，系统输入分析。

✧模型能真实描述咱们这里实际运作吗？

运营成果能阐明实际问题吗？

仿真模型验证、认证和确认（VV&A）。

Verification：

验证。

拟定仿真模型自身与否存在语法和逻辑错误；Validation：

认证。

拟定仿真模型与否精准代表理论模型；Accreditation：

确认。

拟定仿真模型与否真实反映实际系统，能否被实际需要和特定目所接受。

仿真模型VV&A

✧如何依照输出数据分析实际系统性能？

仿真输出分析。

✧仿真理论基本是什么？

为什么有效？

仿真涉及理论

1.3仿真基本环节

仿真基本流程图

1.4仿真原理

随机抽样（记录实验分析）办法基本思想：

当实验次数充分多时，某一事件浮现频率近似于该事件发生概率。

由于随机因素存在，任意两次仿真成果很也许是不同样。

因而，一次仿真成果没有什么实际意义，是不能作为决策根据。

但可以用多次仿真实验成果进行记录分析，来推断系统性能。

记录分析

仿真术语：

以一定置信度推断系统性能位于某个置信区间。

置信度：

可靠性限度；置信区间：

可靠性区间；精度：

精准性限度，如置信区间半长；样本量与精度平方成反比，与置信度下关于分布临界值平方成正比。

仿真术语

输入分析过程

仿真类型不同，所采用输出记录分析办法也不同。

仿真类型普通有终态仿真和稳态仿真两种。

终态仿真重要研究在规定期间内系统行为，而稳态仿真重要研究系统长期运营稳态行为。

终态仿真：

在有限时段内仿真，仿真成果与系统初始状态关于。

用相似初始条件与终结事件做n次独立重复仿真运营，每次使用不同随机数流。

为消除自有关影响，可对每次运营成果进行平均解决。

稳态仿真：

仿真时间趋于无穷仿真，仿真成果在理论上与系统初始状态无关。

与终态仿真相比，除需要消除自有关因素外，尚有一种重要方面就是要消除初始状态影响（解决初始瞬态问题）。

惯用分布：

①均匀分布。

持续分布。

只懂得最大值和最小值时使用；②三角分布。

持续分布。

只懂得最大值、最小值和最也许值时使用；③泊松分布。

离散分布。

模仿固定间隔时间内随机事件数量，如到达人数、批量大小等。

④正态分布。

持续分布。

如用于表达加工时间等。

⑤指数分布。

持续分布。

惯用于表达间隔时间。

⑥离散概率分布。

惯用于表达工件类型等。

均匀分布

三角分布

泊松分布

正态分布

指数分布

离散分布

仿真时钟推动方式：

面向事件仿真时钟推动和面向时间间隔仿真时钟推动。

面向事件仿真时钟推动

面向时间间隔仿真时钟推动

2Arena概述

Arena是美国RockwellSoftware公司开发通用仿真软件，具备功能强大、使用以便、界面直观、动画显示等长处。

可以很容易地建立诸如生产系统、服务系统等仿真模型；并可以依照实际需要设定仿真参数进行动态系统模仿，从而对实际复杂系统进行有效分析和解决；内嵌MicrosoftVBA（MicrosoftVisualBasicforApplication）工具使Arena可以依照顾客特定需求进行定制，还可以以便地与其他软件集成，如MicrosoftOffice产品、SQLServer数据库产品等，从而对其功能进行扩充；Arena采用面向对象编程（OOP，Object-OrientedProgramming）思想，将其核心模块都以类形式封装在Arena类库中，以动态链接库（Dynamic-LinkLibrary，DLL）形式体现，在任何开发环境中都可以引用这些动态链接库，继而使用Arena所有模块来达到控制整个仿真模型和仿真运营过程目。

2.1Arena发展历史

1983年，SystemsModelingCorporation，SIMAN，柔性建模语言。

1984年，SystemsModelingCorporation，SIMAN/CINEMA，基于SIMAN动画仿真环境。

1993年，SystemsModelingCorporation，Arena。

1998年，RockwellSoftwareCorporation，Arena各个高档版本。

2.2Arena特点

✧学术性强

①全面进一步地体现了系统仿真关于理论；②学术界应用较广。

W.DavidKelton：

Cincinnati大学定量分析和运作管理学院专家，Wisconsin大学学士、研究生和博士，Ohio大学研究生，工业工程和仿真领域专家，在OperationsResearch，ManagementScience，theINFORMSJournaloncomputing，IIE（InstituteofIndustrialEngineering）Transactions，NavalResearchLogistics，theJournaloftheAmericanStatisticalAssociation等刊登过论文，多家国际期刊编辑，曾担任WSC（WinterSimulationConference）主席，多家国际知名公司征询师、顾问，重要著作有〈〈SimulationModelingandAnalysis〉〉和〈〈SimulationwithArena〉〉。

AverillM.Law：

专家，工业工程和仿真领域专家，ExpertFit开发人员之一。

DavidT.Sturrock：

，Rockwell公司仿真开发部主任，参加开发SIMAN。

RandallP.Sadowski：

，Rockwell公司产品经理，工业工程领域专家、顾问，著作有〈〈SimulationwithArena〉〉和〈〈IntroductiontoSimulationUsingSIMAN〉〉。

和Arena有关国内外某些刊登刊物：

[1]KELTONWD，SADOWSKIRP，SADOWSKIDA.SimulationwithARENA[M]，2ndedition.McGraw-Hill，

[2]AverillM.L.，KeltonW.D.SimulationModelingandAnalysis[M].ThirdEdition.America：

McGrawHill，

[3]KambizFarahmand，ArunBalasubramanian.Solvinglogisticsandtransportationproblemsinajobshop[C].ProceedingsoftheWinterSimulationConference，，1

（1）：

1052-1059.TexasA&MUniversity，Mechanical&IndustrialEngineering，U.S.A.

[4]RichardJLinn，Chin-ShengChen，JorgeALozan.Developmentofdistributedsimulationmodelforthetransporterentityinasupplychainprocess[J].ProceedingsoftheWinterSimulationConference，，1319-1326.DepartmentofIndustrialandSystemsEngineering，FloridaInternationalUniversity，Miami，FL33199，U.S.A.

[5]GiannoccaroIlaria，PontrandolfoPierpaolo.Inventorymanagementinsupplychains：

areinforcementlearningapproach[J].InternationalJournalofProductionEconomics，，Vol.78

（2）：

153-161.Italy

[6]陈旭，武振业.敏捷制造环境下基于面向对象柔性裁剪仿真建模研究[J].计算机应用研究，12期.西南交大

[7]武振业，朱连喜.基于VBA和EXCELARENA仿真输出可视化表达[J].计算机应用研究，02期.西南交大

[8]陈旭，武振业.新一代可视化交互集成仿真环境Arena[J].计算机应用研究，01期.西南交大

[9]武振业，陈旭.基于可视化仿真动态联盟构成方案选取研究[J].计算机应用研究，08期.西南交大

[10]周宏，黎志成.分销仓储配送中心定货决策模仿系统研究[J].运筹与管理，04期.华中科大

[11]孙宝凤，李星，李建华，侯继娜.Arena和SystemDynamics在供应链仿真领域应用[J].吉林大学学报，，36（5）：

829-834.吉林大学

[12]徐旭珊，周勇，张军月.Arena在制造业公司组织构造中应用研究[J].，17

（1）：

1-5.西南交大，上海交大

[13]N.阿塔埃波尔，E.Y.巴菲.铲-车作业中调度和非调度模式ARENA模仿模型[J].计算机应用，第4期.澳大利亚伍伦贡大学

[14]王志凌，黎志成，胡斌.辅助公司促销组合决策Arena