Arena教学

抽样实验
实际系统
统计推断
仿真
仿真术语

仿真术语：以一定的臵信度推断系统的性能位于某 个臵信区间。臵信度：可靠性程度；臵信区间：可 靠性区间；精度：精确性程度，如臵信区间半长； 样本量与精度的平方成反比，与臵信度下有关分布 的临界值的平方成正比。
L L A: 系统性能指标的最小值 B: 系统性能指标的均值（期望） C: 系统性能指标的最大值 L: 置信区间半长
Seize命令
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

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。
Arena的集成开发环境
Arena基本建模过程
数据采集（输入分析） 建立逻辑模型 定义仿真数据 建立动画模型 调试仿真模型 仿真运行 结果展示（输出分析） 拖入相关模块 连接相关模块 编辑相关模块
基本术语






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。 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。 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。 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。 队列：用于缓存实体。 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。 仿真时钟：tNow，代表仿真的当前时刻。 模板：模块的集合。 模块：封装好的仿真逻辑。
A
B
C
终态仿真与稳态仿真

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。 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）。
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

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。 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。 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。
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。
Release命令
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。
Basic process模板（一）
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。


仿真的用途

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

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
Arena教程
内容

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



Arena的安装过程 Arena建模的基本概念 Arena的使用 VBA简介
仿真的定义
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
培训内容



仿真概述 Arena的安装过程 Arena建模的基本概念 Arena的使用
Fra Baidu bibliotek




Basic process模板 Advanced process模板 Advanced transfer模板 Reports 输入分析器 输出分析器 过程分析器 optQuest 调试工具 Expression Builder

基本概念
实体及属性
资源能力约束 队列

基础模块
Create 模块 Process模块
Dispose模块
Entity模块 Resource模块
Create模块
Create模块 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。

仿真时钟的推进方式

面向事件的仿真时钟推进
仿真 开始 事件1 事件2 事件3 事件4 事件5 事件6
时间

面向时间间隔的仿真时钟推进。
仿真 开始 事件1 事件2 事件3 事件4 事件5 事件6
时间
常用分布
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
均匀分布
仿 真 的 基 本 步 骤
培训内容

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


Arena的安装过程 Arena建模的基本概念 Arena的使用 VBA简介
随机抽样
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。 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。
随机数与随机变量的生成，系统输入分析。


如何根据输出数据分析实际系统的性能？
仿真输出分析。
仿真的理论基础是什么？为什么有效？
估计实际系统的性能 计算机 计算机 实际系统 仿真软件 仿真软件 模拟系统
系统理论 形式化理论 优化理论
概率论 随机过程 数理统计
仿真的基本问题和内容（续）

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？


使用资源
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
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臵。
Seize Delay and Release



属性举例

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 -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.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.CreateTime -实体的创建时间。用来收集周期信 息。 Entity.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.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.JobStep – 实体在队列中的位臵或索引。
数据采集和分析 抽象、提取 确认 仿真建模 认证 验证
实际系统
理论模型
仿真模型
仿真试运行、模型确认
培训内容

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


Arena的安装过程 Arena建模的基本概念 Arena的使用 VBA简介


Arena的安装过程 Arena建模的基本概念 Arena的使用 VBA简介
仿真的基本类型
离散系统仿真。 连续系统仿真。 混合系统仿真。
离散系统仿真
汽 车 上 的 人 数
时间
连续系统仿真
飞 机 水 平 速 度
时间
混合系统仿真
油量
运输车油 量变化 库存油 量变化
装油过程
资源能力约束

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。

资源能力（ resource capacity ）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。
实体获得（seize）一个资源是指得到一个或多个资 源的控制权。 实体不再需要资源时，就将其释放（release）。

VBA简介
Basic process模板（一）

基本概念
实体及属性 资源能力约束 队列

基础模块
Create 模块 Process模块 Dispose模块 Entity模块 Resource模块
什么是实体
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

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。 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。 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）。 对一个实体的属性赋值，只对这个实体起作用。
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



仿真概述 Arena的安装过程 Arena建模的基本概念 Arena的使用 VBA简介
内容



仿真概述 Arena的安装过程 Arena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


Arena的使用 VBA简介
运输过程
入库过程
时间
培训内容

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


Arena的安装过程 Arena建模的基本概念 Arena的使用 VBA简介
仿真的基本问题和内容

数据是怎么来的？
仿真数据的采集与分析。
生成的数据是否正确？数据能真实反映我们的实 际情况吗？