第二章 离散事件系统基本概念

四、离散事件系统仿真步骤
1）问题提出 2）系统分析与描述 ：边界、约束、目标 3）建立系统的数学模型 4）数据收集 5）建模仿真模型：
仿真模型是指能够在计算机上实现并运行的模 型，建立系统的仿真模型过程包括根据系统的数学模 型，确定仿真模型的模块结构，确定各个模块的输入 输出接口，确定模型和数据的存储方式，选择编制模 型的程序设计语言等。程序设计语言包括通用语言和 专用的仿真语言。专用仿真语言的优点是使用方便， 建模仿真功能强，有良好的诊断措施等，缺点是模型 格式确定，缺乏灵活性。
计算机仿真的三个阶段
离散事件系统仿真策略
• 面向事件的仿真：事件表 • 面向活动的仿真：活动扫描 • 面向进程的仿真：为每个实体建立一个进 程，反映其从开始到结束的全部活动。
事件调度法
• 事件调度法以事件为分析系统的基本单元，通过 定义事件及每个事件发生对系统状态的变化，按 时间顺序确定并执行每个事件发生时相关的逻辑 关系并策划新的事件来驱动模型的运行。
顾客 1 2 3 4 5
到达间隔随 机数字 － 259 3 493 4 67 1 789 7
顾客 1 2 3 4 5
服务时间随 机数字 67 12 90 34 78
• ? 事件何时出现？
在仿真中，通过随机数来产生！
• Step 1:确定输入数据的特征
到达事件－统计特性
• 假定： 到达事件－顾客到达间隔时间为1-8分钟的均匀分布到达。
产生的0-1之间的均匀分布随 机数
到达事件的产生
服务事件－统计特性
• 服务事件：服务时间为1－6分钟，其概率为 0.10,0.20,0.30,0.25,0.10,0.05
大纲
1. 2. 3. 4. 5. 系统 离散事件系统（DEDS或DES)基本概念 DES系统举例 离散事件系统仿真步骤 离散事件系统策略
一、系统
系统根据其模型表示可以分为： 连续系统 离散事件系统
连续系统
• 连续系统：其服从于物理学定律（电学、 力学、热学），其数学模型可表示为传统 意义上的微分方程或差分方程。 其系统的状态变量随时间而发生连续 变化。
• 6）模型验证(verification) 系统模型是否由准确地仿真模型（计算机 程序）表示。 方法：程序调试、程序逻辑流程图
7）模型确认(Validation) 是否模型代表实际系统？
问题阐述 系统分析与描述
建立系统数学模型
数据收集
建立系统仿真模型 编写仿真程序 模型验证
仿真程序是 否正常 N
模型确认
N 模型是否合 理 N Y
Y
是否是程序 问题 Y
仿真实验设计 仿真运行研究
继续运行否 Y
修改程序
是否是仿真 模型问题
修改仿真模型
Y
N 是否是系统 模型问题 N 设计新的实 验否 Y
修改系Hale Waihona Puke Baidu模型
仿真结果分析处理
结束
仿真的一般过程
实际环境 建模方法学 数学模型 仿真算法 仿真模型 仿真软件 仿真实验结果 仿真实验阶段 模型交换阶段 模型建立阶段
产生的0-1之间的均匀分布随 机数
服务事件的服务时间的产生
• Step 2: 构造仿真表
• Step 3: 重复运行
• 仿真结果计算： 顾客的平均等待时间： 顾客的等待概率 服务员空的概率 平均服务时间 ………
课堂仿真练习（1）
计算全部顾客平均等待时间、服务员空的概率、
– 顾客到达 – 排队等等，直到位于队首 – 进入服务通道 – 停留于服务通道，直到服务完毕离去。
Homework
• 1，判断下列系统是否属于DES系统，若是， 指出下列系统中的实体、属性、活动、事 件以及状态。 1）家乐福超市 2）医院急救室 3)肯得基店
手工仿真－排队系统
手工仿真步骤
• 1、确定仿真的每个输入的特征。 • 2，构造一个仿真表。 • 3、对每一重复运行i，为每一组由p个输入 产生一个值，并评价其功能，计算响应yi的 值。
– 预定事件的发生顺序和发生时间。适合活动持续时间 确定性较强的系统；
• 事件的发生不仅和时间有关，还和其他条件相关。
活动扫描法
• 活动扫描法以活动作为分析系统的基本单 元，认为仿真系统在每个运行的时刻都由 若干活动构成。每一活动对应一个活动处 理模块，处理与活动相关的事件。
进程交互法
• 进程交互法以进程为基本单元，进程是针 对某个实体的生命周期而建立的，因此一 个进程中要处理实体流动中发生的所有事 件，如：单服务台排队系统
例1：排队系统
仿真方法：手工仿真 仿真初始条件：系统中没有顾客，即：排队的队列中没有顾客等待，服务台 无服务对象。 仿真开始：以第一个顾客到达时刻为仿真的起始点。
服务台 排队队列
• 排队系统
顾客总体 等待线
服务员
• 模型： 实体：顾客、服务员 状态：系统中的顾客数、服务员忙闲 事件：到达事件、离开事件（完成服务） 活动：
离散事件系统
离散事件系统（Discrete Event Dynamic System)
DEDS/DES: 指系统的状态在一些离散时间点上由于某种事 件的驱动而发生变化。其数学模型很难用数学方 程来表示。
二、离散事件系统基本要素
• 实体：构成系统的基本元素。 是系统中有意义的一个物体。 有些实体在整个仿真过程中始终存在－永久实 体。 有些实体在一部分仿真过程中存在，有进入、 退出系统的情况－临时实体。 • 属性： 是指某一实体的特性。 例如，在银行中，顾客是实体，其属性是帐户。
• 事件：使系统状态发生变化的、实体的瞬 间行为。 注：事件还可能触发新的事件。 DES中的事件具有三个特征： 1）离散事件是导致DES状态发生跃变和 触发新的离散事件的唯一因素。 2）事件交互影响系统状态的变化。 3）事件的发生时刻是异步的和不确定的。
• 状态：描述系统所用的变量集合。 • 活动：活动持续一定时间，活动开始和结束事件 将导致系统状态的变化。 例如，等待活动。 进程：由和某类实体相关的事件及若干活动组成
顾客服务进程 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
三、DES系统举例
• 理发店： 分析其实体、状态、事件、活动 Answer: 实体：顾客、服务员 状态：服务员个数、顾客数、服务员忙闲 事件：顾客到达、服务完毕 活动：顾客等待、理发员服务
• 课堂练习： 去银行银行办理个人业务系统是否属于 DES系统？分析其实体、状态、事件、活 动。