第二章 离散事件仿真

制多，投资较大
2 数学仿真
数学仿真：对实际系统进行抽象，并将某些特性 用数学关系加以描述而得到系统的数学模型，并 对数学模型进行实验的过程。
数学仿真也称为计算机仿真 。
优点：方便、灵活、经济
优
缺
点
缺点：系统的数学模型不易建立
3 半物理仿真
半物理仿真：数学仿真与物理仿真的结合甚至实 物联合起来进行实验的过程。
三、离散事件系统的仿真策略
2 离散事件系统的仿真策略—事件步长法
初始状态
事件步长加1
在当前步长内， 考察分析，计算和 记录系统的活动
否
仿真时间到否？
是 输出结果 仿真结束
三、离散事件系统的仿真策略
2 离散事件系统的仿真策略—事件步长法
事件表法的基本思路
事件表法的主要思路是将系统的仿真过程看成一个事 件点序列，根据事件出现的时序，用一个称之为事件
三、离散事件系统的仿真策略
1 离散事件系统的仿真策略—时间步长法
初始状态
时间步长加1
在当前步长内， 考察分析，计算和 记录系统的活动
否 仿真时间到否？
是 输出结果
结束
输入原始数据预定仿真时间
系统初始状态
否
收
过1分钟是否有顾客来 是
款
要求结账的顾客数加1
排
服务员空闲否
忙
队
闲
系
是否有顾客要求结账
否
统 主 控 程
三、离散事件系统的仿真策略
1 离散事件系统的仿真策略—时间步长法
首先选取对象系统的一个初始起点作为仿真时钟
基 的零点，然后根据实际问题的需要，选定一个时 本 间步长。于是从仿真时钟的零点开始，每推进一 思 个时间步长就对系统的活动和状态按照预定的规 想 则和目的进行考察、分析、计算和记录，直到预
定仿真结束时刻为止。
机器的状态：{开，停}；或者{忙，空闲，停 止}
正在运行的计算机程序：{等待输入，运行， 停止}
一、离散事件系统的基本概念
事件 (Event)
引起离散事件系统状态发生变 化的行为。
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。
表的表格来调度事件执行的顺序．对于那些当前需处 理的事件，列入事件表中，从中取出最接近的事件进 行处理，处理完毕后自动退出事件表。在处理当前事 件的过程中，往往又会产生一个后继事件，因此，必 须预测出这一后继事件的出现时间，并将它列入事件 表中。
三、离散事件系统的仿真策略
收 款 排 队 系 统 主 控 程 序 图
是 有一顾客要求结账 要求结账顾客数减1
服务员忙时累加
服务员空闲 时间加1分钟
序
改变服务员释放时间
图
否
仿真时间是否到
是
忙时统计并输出
结束
三、离散事件系统的仿真策略
2 离散事件系统的仿真策略—事件步长法
事件步长法
以事件的发生与完成作为系统活动的推进 准则，每一事件的经历（持续）时间作为系 统时间的累加因子，然后按照事件的先后发 生过程，一步一步地对系统的行为进行动态 模仿，并累计系统仿真时间，直到预定的仿 真时间结束为止。
对系统中比较简单的部分或对其规律比较清楚的 部分建立数学模型，并在计算机上加以实现。 对比较复杂的部分或对规律不十分清楚的系统， 则采用物理模型或实物。
活动
导致系统状态变化的一个过程 为活动，活动反映了系统变化 的规律。
通常用于表示两个可区分的事 件之间的过程。
顾客的到达事件与顾客开始接受服务事件之 间可以称为？活动。
一、离散事件系统的基本概念
进程
若干个事件与若干个活动组成 的过程称为进程。
进程描述了各事件发生的相互 逻辑关系及时序关系。
进程
排队活动
时，系统的状态才会发生变化，才有
必要展现出系统的状态，此时仿真时
钟的步进根据事件发生的时刻变化。
二、离散系统举例
1 DES举例—理发店
理发店：分析其实体、状态、事件、活动
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、服务开始和服务完毕 活动：顾客等待、理发员服务
第二章 离散事件系统仿真
一、离散事件系统的基本概念 二、离散系统举例 三、离散事件系统的仿真策略
问题的引入
1 确定性系统与随机性系统
确定性系统：
随机性系统：
问题的引入
2 连续系统与离散系统
连续系统：状态随时间连续变化的系统。RLC
离散系统：操作和状态只在离散时刻发生，且 通常是随机的。如电话系统，物流调度系统和红 绿灯系统。
一、离散事件系统的基本概念
顾客到达服务员状态发生变化，或者排队 长度增加1。 顾客离开服务员的状态发生变化。
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为了使仿真程序能如实地模拟实际系
事
统的变化，在某些离散事件的仿真中， 采用事件表的形式进行调度。
件
表
事件表一般是一个有序的记录列，每
个记录包括事件发生时刻、事件类型
等一些内容。
一、离散事件系统的基本概念
第二章 离散事件系统仿真
一、离散事件系统的基本概念 二、离散系统举例 三、离散事件系统的仿真策略
一、离散事件系统的基本概念
离散事件系统（Discrete Event System，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。
物流系统是DES系统！
三、离散事件系统的仿真策略
顾客到达子程序图
出纳员忙置S=1
三、离散事件系统的仿真策略
服务结束子程序图
补充
物理仿真
根
据
模
型
数学仿真
的
种
类
半物理仿真
1 物理仿真
物理仿真：按照真实系统的物理性质构造系统的 物理模型，并在物理模型上进行实验的过程。
优点：直观、形象
优
缺
点
缺点：模型改变困难，实验限
服务活动
顾客到达事件
服务开始事件 服务结束事件
顾客离开事件 事件、活动、进程三者关系示意图
一、离散事件系统的基本概念
研究系统一般是为认识其状态随时间
变化的规律，所以需要一个仿真时间
变量。
仿
真
对连续系统仿真时，常在均匀时间点 上展现其状态值，这样，仿真时钟的
时
步进是一个常数。
钟
对离散系统仿真时，只有在事件发生
一、离散事件系统的基本概念
1 离散事件系统的基本概念
实体
组成系统的物理单元
(load)
永久实体：在整个仿真过程中始终存在
临时实体：在系统中只存在一段时间
属性
是指某一实体的特性
(Attribute)
例如，在银行中，顾客是实体，其属性
是帐户
一、离散事件系统的基本概念
状态 (status)
系统的状态是指在某一时刻实体 及其属性值的集合。
二、离散系统举例
2 DES举例—FMS
FMS：分析其实体、状态、事件、活动
缓冲区
加工中心
加工中心
缓冲区
自动物料系统 自动立体仓库
二、离散系统举例
FMS：分析其实体、状态、事件、活动
实体：工件、加工中心 事件：（待加工工件）到达
机床完成加工 状态：各加工中心的繁忙程度
各加工中心的等待队列 活动：工件等待
加工
三、离散事件系统的仿真策略
1 离散事件系统的仿真策略—时间步长法
时间步 按照时间流逝的顺序，一步一步地对系统
长法
的活动进行仿真。在整个仿真过程中，时 间步长固定不变。
基 在进行系统仿真的过程中，可以把整个过程分成 本 许多相等的时间间隔，时间步长的长度可以根据 思 实际问题分别取作秒，分，小时，天等。程序中 想 按照这个步长前进的时钟就是仿真的时钟。