计算机仿真技术及CAD 第4章 离散事件计算机仿真
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那些虽然到达但未进入理发店的顾客则不能称为该 系统的临时实体。
永久性地驻留在系统中的实体称为永久实体。 例4. 1中的服务员是永久实体，只要系统处于 活动状态，这些实体就存在，或者说。永久实 体是系统处于活动的必要条件。
临时实体按一定规律不断地到达系统，在 永久实体作用下通过系统，最后离开系统，整 个系统呈现动态过程。
例4.1：单人理发馆系统，设上午9：00开门, 下午5：00关门．顾客的到达时间一般是随机 的，为每个顾客服务的时间长度也是随机的。 描述该系统的状态是服务台的状态(忙或闲)、 顾客排队等待的队长。
显然这些状态量的变化也只能在离散的随机时间点 上发生。
类似的系统有：订票系统、库存系统、加工制造系 统、交通控制系统、计算机系统等。
4.1.2 离散系统仿真的基本要素
1）实体（Entity）：实体是系统的成分。实体 可分为两大类：临时实体和永久实体。
在系统中只存在一段时间的实体称为临时实体。这 类实体由系统外部到达并进入系统，然后通过系统， 最终离开系统。例4. 1中的顾客显然是临时实体，它 们按照一定的规律随机地到达系统（理发馆），经过 服务员的服务（可能要排队等待一段时间）后即离开 系统。
4.1 离散系统仿真概述
4.1.1 概述 离散事件系统是指系统状态只在离散时刻发生变 化的，而且这些离散的时间点一般是不确定的 （随机的）。(指受事件驱动、系统状态跳跃式变 化的动态系统，系统的迁移发生在一串离散事件 点上）
这类系统广泛地存在于人们的日常生活中，如银 行服务系统是一种典型的离散事件系统，在等待 线上排队等待或正在接受服务的顾客数可作为系 统的状态，新顾客的到达或出纳员完成对一顾客 的服务就是可以使系统状态发生变化的事件。
2) 属性(Attribute)： 每一实体所具有的有效 特征称为实体的属性。属性与仿真目的有关， 一般可参照下面原则选取:
（1）便于实体的分类。例如，将理发店顾客的性 别（男、女）作为属性考虑，可将“顾客”实体分为 两类，每类顾客占用不同的服务台。
（2）便于实体行为的描述。例如，将飞机的飞行 速度作为属性考虑，便于对“飞机”实体的行为（如 两地间的飞行时间）进行描述。
6)进程（Process）：实体的进程是由若干个 该实体若干事件及活动构成的，它包含了这些 事件和活动的逻辑关系和时序关系。
顾客到达系统，经过排队、接受服务直到服务完毕 后离去可称为一个进程。
事件、活动、进程三者之间的关系可用图 4-2表示：
进程
Fra Baidu bibliotek
排队活动
服务活动
顾客到达事件
服务开始事件
服务结束事件
活动总是与一个或几个实体的状态相对应。
5)事件（Event）：改变系统状态的某一瞬时
操作或行为称为事件。事件通常发生在活动的
开始或结束时刻。
例如，在例4. 1中，可以把“顾客到达”称为一类事 件，因为正是由于顾客到达，系统的状态——服务员 的“状态”才能由闲变忙（如果原先无人排队），或 者使另一系统状态——排队的顾客人数发生变化（队 列人数加1）。 一个顾客接受服务完毕后离开系统，也可以定义成一 类事件，因为服务台由忙变闲或者等待的队列发生变 化。
4)活动（Activity）：任何使系统状态发生某 种变化的过程或行为。一般活动具有一定的持 续时间。
离散事件中的活动，通常用于表示两个可以区分的 事件之间的过程，它标志着系统状态的转移。
例如，顾客到达事件与顾客开始接受服务事件之间 可称为一个活动，该活动使系统的状态（队长）发生 变化。
顾客开始接受服务事件与服务结束事件之间也可以 称为一个活动，它使队长减1，使服务员由忙便闲。
图 4-2 事件、活动、进程间的关系示意图
7)仿真钟
用于设置仿真的时间变量，表示仿真时间的变化.
仿真计算的过程就是由当前仿真时刻系统的状态推 算出下一仿真时刻系统的状态。
仿真钟推进的时间间隔称为仿真步长。是随机的。
仿真钟的推进方法:
事件调度法（事件增量法）:按下一最早发生事件的发生 时间推进. 固定增量法:类似于连续系统的等步长方法。主要用于系 统发生时间具有极强的周期性的模型，如定期订货的库存 系统，以年、月为单位的经济计划系统等。
（3）便于排队规则的确定。例如，生产线上待处 理工件的优先级水平有时需要作为“工件”实体的属 性考虑，以便于“按优先级排队”规则的建立与实现。
3) 状态（State）：实体的状态指在某一时刻 该实体的所有属性值，系统的状态由系统中各 实体的状态合成。
如在理发店服务系统中“顾客”有“等待服务”， “接受服务”等状态，“服务员”有“忙”和“闲” 等状态。状态可以作为动态属性进行描述。
第四章 离散事件计算机仿真
教学目标
(1) 通过具体例题掌握离散事件动态 系统仿真基本概念
(2) 学会研究离散事件动态系统仿真 中简单的数学问题
(3) 离散事件系统的仿真实例
(4) 能够建立离散事件问题模型并进 行求解和分析
主要内容
4.1 离散系统仿真概述 4.2 离散事件系统的建模方法 4.3 离散事件系统的仿真方法 4.3 随机数与随机变量 4.4 输入数据分析 4.5 仿真的输出分析
区别
1）离散事件系统中，各事件以某种顺序或在某种条件 下发生，并且大都属于随机性的，或者是由于随机的 输入，或者是由于系统元素的属性值作随机变化，使 得难以用常规的方法去研究。
2）连续系统仿真中，时间常被分割成均等的或非均等 的间隔，并以一个基本的时间间隔计时； 离散事件系统的仿真则常是面向事件的，时间指针往 往不是按固定的增量向前推进，而是由于事件的推动 而随机推进的。
3）连续系统仿真中，系统模型是由表征系统变量之间 关系的方程来描述的，仿真的结果表现为系统变量随 时间变化的时间历程；
离散事件系统仿真中，系统变量是反映系统各部分相 互作用的一些事件，系统模型则是反映这些事件的数 集，仿真结果是产生处理这些事件的事件历程。
连续系统仿真的目的是要得到状态变量的动态变化过 程并由此分析系统的性能。
离散事件系统仿真中的状态变量随着事件的不断发生 呈现出动态变化过程，仿真的主要目的不是要得到这 些状态变量是如何变化的。因为这种变化是随机的。 某一次运行得到的状态变化过程只不过是随机过程的 一次取样，因而如果进行另一次独立的仿真运行所得 到的变化过程可能完全不同，所以它们只有在统计意 义下才有参考价值。
永久性地驻留在系统中的实体称为永久实体。 例4. 1中的服务员是永久实体，只要系统处于 活动状态，这些实体就存在，或者说。永久实 体是系统处于活动的必要条件。
临时实体按一定规律不断地到达系统，在 永久实体作用下通过系统，最后离开系统，整 个系统呈现动态过程。
例4.1：单人理发馆系统，设上午9：00开门, 下午5：00关门．顾客的到达时间一般是随机 的，为每个顾客服务的时间长度也是随机的。 描述该系统的状态是服务台的状态(忙或闲)、 顾客排队等待的队长。
显然这些状态量的变化也只能在离散的随机时间点 上发生。
类似的系统有：订票系统、库存系统、加工制造系 统、交通控制系统、计算机系统等。
4.1.2 离散系统仿真的基本要素
1）实体（Entity）：实体是系统的成分。实体 可分为两大类：临时实体和永久实体。
在系统中只存在一段时间的实体称为临时实体。这 类实体由系统外部到达并进入系统，然后通过系统， 最终离开系统。例4. 1中的顾客显然是临时实体，它 们按照一定的规律随机地到达系统（理发馆），经过 服务员的服务（可能要排队等待一段时间）后即离开 系统。
4.1 离散系统仿真概述
4.1.1 概述 离散事件系统是指系统状态只在离散时刻发生变 化的，而且这些离散的时间点一般是不确定的 （随机的）。(指受事件驱动、系统状态跳跃式变 化的动态系统，系统的迁移发生在一串离散事件 点上）
这类系统广泛地存在于人们的日常生活中，如银 行服务系统是一种典型的离散事件系统，在等待 线上排队等待或正在接受服务的顾客数可作为系 统的状态，新顾客的到达或出纳员完成对一顾客 的服务就是可以使系统状态发生变化的事件。
2) 属性(Attribute)： 每一实体所具有的有效 特征称为实体的属性。属性与仿真目的有关， 一般可参照下面原则选取:
（1）便于实体的分类。例如，将理发店顾客的性 别（男、女）作为属性考虑，可将“顾客”实体分为 两类，每类顾客占用不同的服务台。
（2）便于实体行为的描述。例如，将飞机的飞行 速度作为属性考虑，便于对“飞机”实体的行为（如 两地间的飞行时间）进行描述。
6)进程（Process）：实体的进程是由若干个 该实体若干事件及活动构成的，它包含了这些 事件和活动的逻辑关系和时序关系。
顾客到达系统，经过排队、接受服务直到服务完毕 后离去可称为一个进程。
事件、活动、进程三者之间的关系可用图 4-2表示：
进程
Fra Baidu bibliotek
排队活动
服务活动
顾客到达事件
服务开始事件
服务结束事件
活动总是与一个或几个实体的状态相对应。
5)事件（Event）：改变系统状态的某一瞬时
操作或行为称为事件。事件通常发生在活动的
开始或结束时刻。
例如，在例4. 1中，可以把“顾客到达”称为一类事 件，因为正是由于顾客到达，系统的状态——服务员 的“状态”才能由闲变忙（如果原先无人排队），或 者使另一系统状态——排队的顾客人数发生变化（队 列人数加1）。 一个顾客接受服务完毕后离开系统，也可以定义成一 类事件，因为服务台由忙变闲或者等待的队列发生变 化。
4)活动（Activity）：任何使系统状态发生某 种变化的过程或行为。一般活动具有一定的持 续时间。
离散事件中的活动，通常用于表示两个可以区分的 事件之间的过程，它标志着系统状态的转移。
例如，顾客到达事件与顾客开始接受服务事件之间 可称为一个活动，该活动使系统的状态（队长）发生 变化。
顾客开始接受服务事件与服务结束事件之间也可以 称为一个活动，它使队长减1，使服务员由忙便闲。
图 4-2 事件、活动、进程间的关系示意图
7)仿真钟
用于设置仿真的时间变量，表示仿真时间的变化.
仿真计算的过程就是由当前仿真时刻系统的状态推 算出下一仿真时刻系统的状态。
仿真钟推进的时间间隔称为仿真步长。是随机的。
仿真钟的推进方法:
事件调度法（事件增量法）:按下一最早发生事件的发生 时间推进. 固定增量法:类似于连续系统的等步长方法。主要用于系 统发生时间具有极强的周期性的模型，如定期订货的库存 系统，以年、月为单位的经济计划系统等。
（3）便于排队规则的确定。例如，生产线上待处 理工件的优先级水平有时需要作为“工件”实体的属 性考虑，以便于“按优先级排队”规则的建立与实现。
3) 状态（State）：实体的状态指在某一时刻 该实体的所有属性值，系统的状态由系统中各 实体的状态合成。
如在理发店服务系统中“顾客”有“等待服务”， “接受服务”等状态，“服务员”有“忙”和“闲” 等状态。状态可以作为动态属性进行描述。
第四章 离散事件计算机仿真
教学目标
(1) 通过具体例题掌握离散事件动态 系统仿真基本概念
(2) 学会研究离散事件动态系统仿真 中简单的数学问题
(3) 离散事件系统的仿真实例
(4) 能够建立离散事件问题模型并进 行求解和分析
主要内容
4.1 离散系统仿真概述 4.2 离散事件系统的建模方法 4.3 离散事件系统的仿真方法 4.3 随机数与随机变量 4.4 输入数据分析 4.5 仿真的输出分析
区别
1）离散事件系统中，各事件以某种顺序或在某种条件 下发生，并且大都属于随机性的，或者是由于随机的 输入，或者是由于系统元素的属性值作随机变化，使 得难以用常规的方法去研究。
2）连续系统仿真中，时间常被分割成均等的或非均等 的间隔，并以一个基本的时间间隔计时； 离散事件系统的仿真则常是面向事件的，时间指针往 往不是按固定的增量向前推进，而是由于事件的推动 而随机推进的。
3）连续系统仿真中，系统模型是由表征系统变量之间 关系的方程来描述的，仿真的结果表现为系统变量随 时间变化的时间历程；
离散事件系统仿真中，系统变量是反映系统各部分相 互作用的一些事件，系统模型则是反映这些事件的数 集，仿真结果是产生处理这些事件的事件历程。
连续系统仿真的目的是要得到状态变量的动态变化过 程并由此分析系统的性能。
离散事件系统仿真中的状态变量随着事件的不断发生 呈现出动态变化过程，仿真的主要目的不是要得到这 些状态变量是如何变化的。因为这种变化是随机的。 某一次运行得到的状态变化过程只不过是随机过程的 一次取样，因而如果进行另一次独立的仿真运行所得 到的变化过程可能完全不同，所以它们只有在统计意 义下才有参考价值。