arena中文教程第2章

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1、第2章仿真基本概念在正式接触Arena软件之前，本章先介绍仿真中的一些重要概念、方法和相关问题。这些基本概念对任何仿真软件都是一样的，对于理解Arena对模型的仿真过程起着关键作用。本书将通过2.1节中的一个简单的示例来阐述这些概念，2.2节介绍了处理示例模型的几种方案；2.3节描述了仿真模型的各组成元素；而2.4节则用手工方式完成了示例的仿真过程，并描述了仿真过程的组织和活动。2.5节比较了两种不同的仿真建模方法；2.6节介绍了仿真输入与输出中的随机性问题；最后，2.7节介绍了如何实施一个仿真项目，有关内容将在第1

2、3章有更全面的阐述。阅读本章后，读者将能了解仿真的基本逻辑、结构、组成要素、以及对仿真建模项目的管理。所有这些构成了Arena的基础，以及学习后续章节建立更完善模型的前提。2.1引例本节给出了一个示例系统，并指出我们要从中了解系统的哪些行为和性能。2.1.1示例系统由于大量仿真模型中都会包含等待线或队列（queue），故本书将从这样一个非常简单的模型出发。该模型表示了制造设施的一部分：零件“毛坯”到达钻孔加工中心，在仅有的单台钻床上加工，然后离开，如图2-1所示。如果零件到达时钻床是空闲的，则立刻开始加工；否则，将进

3、入一个“先进先出”（FIFO）的队列等待。此即模型的逻辑（logical）结构。原书P19钻孔加工中心钻床到达的零件毛坯加工完的零件离开队列正在加工的零件图2-1简单加工系统还要对模型给定一些数值（numerical）成分，包括仿真是如何开始和结束的。首先，要确定最为基础的基准时间单位：本书将全部用分钟来计量时间。采用什么样的时间单位在逻辑上是无关紧要的，所以可针对待研究的系统特点选取最合适、熟悉和方便的时间单位1选择基准时间单位时，不仅要注意时间本身（例如，对于一个要仿真20年的问题，就别用秒作为基准单位；而对于一

4、个仿真两分钟的问题，就不能用天来度量时间），而且要注意避免在同一模型中出现极大和极小的时间值，因为即便使用Arena的双精度计算，计算机在处理舍入误差时也还是可能出现问题的。。虽然可根据需要或方便使用不同的单位表示模型的输入时间量，如用分钟表示平均服务时间，用小时表示机器平均无故障时间，但在计算时，所有的时间都要转换为基准单位。Arena允许用不同的单位表示输入时间，但必须声明基准时间单位，在仿真过程中各种时间单位会被转换为基准单位，而在输出报告中，仍显示各自的时间单位。系统在第0分钟时开始运行，开始时系统中没有零件

5、，而且钻床是空闲的。如果每天早上系统都重新开始的话，这种“空且闲”（empty-and-idle）假设是符合实际的；但对有初始状态且不断运行的系统来说，可能就不是那么合适了。仿真中所用的各种时间量列在表2-1中。第一列是零件编号（顺序号），第二列是零件到达时间，第三列给出了前后两个零件到达时间之间间隔的时间，称为到达间隔（interarrivaltime），服务时间（仅指在钻床上的加工时间，不包括花在队列中的等待时间）位于最后一列。所有时间均为分钟。读者可能很想知道这些数值从何而来，不过现在先别管这些，就当作是从钻孔

6、加工中心观察到的或干脆是随意拼凑的。表2-1零件的到达、间隔和服务时间（单位：分钟）零件编号到达时间到达间隔服务时间10.001.732.9021.731.351.7633.080.713.3943.790.624.5254.4114.284.46618.690.704.36719.3915.522.07834.913.153.36938.061.762.371039.821.005.381140.82..........仿真恰好在第20分钟时结束。如果届时在系统中仍有零件（正在加工或在队列中等待），那它们也只能完不

7、成加工了。2.1.2研究目标给出以上逻辑/数值模型后，接下来就要确定收集系统的哪些输出性能指标。以下就是本例所要计算的指标：¡在20分钟加工过程中的的总产量（totalproduction；在钻床完成服务并离开的零件数）。其值应越大越好。¡仿真过程中开始在钻床接受服务的零件的平均排队等待时间（averagewaitingtimeinqueue）。这个时间记录的仅仅是零件在队列中的等待时间，而不包括任何在钻床上的加工时间。如果WQi表示第i个零件在队列中的等待时间，且在20分钟的仿真运行中有N个零件离开队列，则其均值为

8、原书21页公式1（注意，由于零件1在0时刻到达，此时钻床空闲，一定有WQ1＝0且N³1，故不必担心可能会被0除。）一般称这种形式的指标为离散时间（或离散参数）统计量，因为它所针对的数据（本例为等待时间WQ1，WQ2，…）具有自然的观察顺序，如第一个观测值、第二个观测值等。在Arena中，这类统计量被称为计数型（tally）统计量，这是因为它们每