第2講離散事件系統(tǒng)基本概念

1、編輯編輯pptppt系統(tǒng)建模與仿真系統(tǒng)建模與仿真知識回顧仿真的目的是什么？什么是系統(tǒng)，連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng)？離散系統(tǒng)的基本要素有哪些？什么是仿真模型？編輯編輯pptppt仿真的目的仿真的目的生產(chǎn)系統(tǒng)仿真的目的：（1）優(yōu)化：生產(chǎn)系統(tǒng)參數(shù)（操作工人、工作臺數(shù)、緩沖區(qū)容量）（2）預(yù)測：正常工作狀態(tài)？（3）計劃與調(diào)度（4）系統(tǒng)性能的驗證：交貨期是否滿足？編輯編輯pptppt一、系統(tǒng)一、系統(tǒng)系統(tǒng)根據(jù)其模型表示可以分為： 連續(xù)系統(tǒng) 離散事件系統(tǒng)編輯編輯pptppt連續(xù)系統(tǒng)連續(xù)系統(tǒng)連續(xù)系統(tǒng)：其服從于物理學(xué)定律（電學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)），其數(shù)學(xué)模型可表示為傳統(tǒng)意義上的微分方程或差分方程。 其系統(tǒng)的狀態(tài)變量狀態(tài)變量隨時

2、間而發(fā)生連續(xù)變化連續(xù)變化。編輯編輯pptppt離散事件系統(tǒng)離散事件系統(tǒng)離散事件系統(tǒng)離散事件系統(tǒng)（Discrete Event Dynamic System)DEDS/DES: 指系統(tǒng)的狀態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)在一些離散時間點離散時間點上由于某種事件的驅(qū)動而發(fā)生變化。其數(shù)學(xué)模型很難用數(shù)學(xué)方程來表示。編輯編輯pptppt二、離散事件系統(tǒng)基本要素二、離散事件系統(tǒng)基本要素實體：實體：構(gòu)成系統(tǒng)的基本元素。是系統(tǒng)中有意義的一個物體。有些實體在整個仿真過程中始終存在永久實體永久實體。有些實體在一部分仿真過程中存在，有進入、退出系統(tǒng)的情況臨時實體臨時實體。屬性：屬性：是指某一實體的特性。例如，在銀行中，顧客是實體，其屬

3、性是帳戶。編輯編輯pptppt事件：事件：使系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生變化的、實體的瞬間行為。注：事件還可能觸發(fā)新的事件新的事件。DES中的事件具有三個特征：離散事件是導(dǎo)致DES狀態(tài)發(fā)生躍變和觸發(fā)新的離散事件的唯一因素。事件交互影響系統(tǒng)狀態(tài)的變化。事件的發(fā)生時刻是異步的和不確定的。二、離散事件系統(tǒng)基本要素二、離散事件系統(tǒng)基本要素編輯編輯pptppt狀態(tài)：描述系統(tǒng)所用的變量集合。活動：活動持續(xù)一定時間，活動開始和結(jié)束事件將導(dǎo)致系統(tǒng)狀態(tài)的變化。例如，等待活動。進程：由和某類實體相關(guān)的事件及若干活動組成二、離散事件系統(tǒng)基本要素二、離散事件系統(tǒng)基本要素編輯編輯pptppt仿真模型仿真模型仿真模型是指能夠在計算機上實

4、現(xiàn)并運行的模型；建立系統(tǒng)的仿真模型過程包括根據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，確定仿真模型的模塊結(jié)構(gòu)，確定各個模塊的輸入輸出接口，確定模型和數(shù)據(jù)的存儲方式，選擇編制模型的程序設(shè)計語言等。程序設(shè)計語言包括通用語言和專用的仿真語言。專用仿真語言的優(yōu)點是使用方便，建模仿真功能強，有良好的診斷措施等，缺點是模型格式確定，缺乏靈活性。編輯編輯pptppt三、三、DESDES系統(tǒng)舉例系統(tǒng)舉例理發(fā)店理發(fā)店：分析其實體、狀態(tài)、事件、活動 Answer: 實體：顧客、服務(wù)員 狀態(tài)：服務(wù)員個數(shù)、顧客數(shù)、服務(wù)員忙閑 事件：顧客到達、服務(wù)完畢 活動：顧客等待、理發(fā)員服務(wù)編輯編輯pptppt課堂練習(xí)：課堂練習(xí)：去銀行銀行辦理個人業(yè)務(wù)系

5、統(tǒng)是否屬于DES系統(tǒng)？分析其實體、狀態(tài)、事件、活動。三、三、DESDES系統(tǒng)舉例系統(tǒng)舉例編輯編輯pptppt四、離散事件系統(tǒng)仿真步驟四、離散事件系統(tǒng)仿真步驟1）問題提出2）系統(tǒng)分析與描述：邊界、約束、目標(biāo)3）建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型4）數(shù)據(jù)收集5）建模仿真模型仿真模型： 編輯編輯pptppt6）模型驗證(verification) 系統(tǒng)模型系統(tǒng)模型是否由準(zhǔn)確地仿真模型（計算機程序）表示。 方法：程序調(diào)試、程序邏輯流程圖7）模型確認(rèn)(Validation) 是否模型代表實際系統(tǒng)？四、離散事件系統(tǒng)仿真步驟四、離散事件系統(tǒng)仿真步驟編輯編輯pptppt編輯編輯pptppt編輯編輯pptppt離散事件

6、系統(tǒng)仿真策略離散事件系統(tǒng)仿真策略面向事件的仿真面向事件的仿真：事件表面向活動的仿真面向活動的仿真：活動掃描面向進程的仿真面向進程的仿真：為每個實體建立一個進程，反映其從開始到結(jié)束的全部活動。編輯編輯pptppt事件調(diào)度法事件調(diào)度法事件調(diào)度法以事件為分析系統(tǒng)的基本單元，通過定義事件及每個事件發(fā)生對系統(tǒng)狀態(tài)的變化，按時間順序確定并執(zhí)行每個事件發(fā)生時相關(guān)的邏輯關(guān)系并策劃新的事件來驅(qū)動模型的運行。預(yù)定事件的發(fā)生順序和發(fā)生時間。適合活動持續(xù)時間確定性較強的系統(tǒng)；事件的發(fā)生不僅和時間有關(guān)，還和其他條件相關(guān)。編輯編輯pptppt活動掃描法活動掃描法活動掃描法以活動作為分析系統(tǒng)的基本單元，認(rèn)為仿真系統(tǒng)在每個運

7、行的時刻都由若干活動構(gòu)成。每一活動對應(yīng)一個活動處理模塊，處理與活動相關(guān)的事件。編輯編輯pptppt進程交互法進程交互法進程交互法以進程為基本單元，進程是針對某個實體的生命周期而建立的，因此一個進程中要處理實體流動中發(fā)生的所有事件，如：單服務(wù)臺排隊系統(tǒng)顧客到達排隊等等，直到位于隊首進入服務(wù)通道停留于服務(wù)通道，直到服務(wù)完畢離去。編輯編輯pptpptHomeworkHomework1，判斷下列系統(tǒng)是否屬于DES系統(tǒng)，若是，指出下列系統(tǒng)中的實體、屬性、活動、事件以及狀態(tài)。 1）家樂福超市 2）醫(yī)院急救室 3)肯得基店編輯編輯pptppt手工仿真手工仿真排隊系統(tǒng)排隊系統(tǒng)編輯編輯pptppt手工仿真步驟手

8、工仿真步驟1、確定仿真的每個輸入的特征。2，構(gòu)造一個仿真表。3、對每一重復(fù)運行i，為每一組由p個輸入產(chǎn)生一個值，并評價其功能，計算響應(yīng)yi的值。編輯編輯pptppt例例1 1：排隊系統(tǒng)：排隊系統(tǒng)p仿真方法仿真方法：手工仿真p仿真初始條件仿真初始條件：系統(tǒng)中沒有顧客，即：排隊的隊列中沒有顧客等待，服務(wù)臺無服務(wù)對象。p仿真開始仿真開始：以第一個顧客到達時刻為仿真的起始點。服務(wù)臺排隊隊列編輯編輯pptppt排隊系統(tǒng)顧客總體顧客總體服務(wù)員服務(wù)員等待線等待線編輯編輯pptppt排隊系統(tǒng)排隊系統(tǒng)模型： 實體：顧客、服務(wù)員狀態(tài)：系統(tǒng)中的顧客數(shù)、服務(wù)員忙閑事件：到達事件、離開事件（完成服務(wù)） 活動：編輯編輯p

9、ptppt? 事件何時出現(xiàn)？ 在仿真中，通過隨機數(shù)隨機數(shù)來產(chǎn)生！編輯編輯pptpptStep 1:確定輸入數(shù)據(jù)的特征編輯編輯pptppt到達事件統(tǒng)計特性到達事件統(tǒng)計特性 假定：到達事件：顧客到達間隔時間為1-8分鐘的均勻分布到達。產(chǎn)生的產(chǎn)生的0-1之間的均勻分布隨之間的均勻分布隨機數(shù)機數(shù)編輯編輯pptppt到達事件的產(chǎn)生到達事件的產(chǎn)生編輯編輯pptppt服務(wù)事件統(tǒng)計特性服務(wù)事件統(tǒng)計特性服務(wù)事件：服務(wù)時間為服務(wù)事件：服務(wù)時間為1 16 6分鐘，其概率為分鐘，其概率為0.10,0.20,0.30,0.25,0.10,0.050.10,0.20,0.30,0.25,0.10,0.05產(chǎn)生的產(chǎn)生的0-

10、1之間的均勻分布隨之間的均勻分布隨機數(shù)機數(shù)編輯編輯pptppt服務(wù)事件的服務(wù)時間的產(chǎn)生服務(wù)事件的服務(wù)時間的產(chǎn)生編輯編輯pptpptStep 2: 構(gòu)造仿真表編輯編輯pptppt編輯編輯pptpptStep 3: 重復(fù)運行編輯編輯pptppt編輯編輯pptppt編輯編輯pptppt編輯編輯pptppt編輯編輯pptppt編輯編輯pptppt編輯編輯pptppt編輯編輯pptppt編輯編輯pptppt編輯編輯pptppt編輯編輯pptppt仿真結(jié)果計算： 顧客的平均等待時間： 顧客的等待概率 服務(wù)員空的概率 平均服務(wù)時間 編輯編輯pptppt編輯編輯pptppt編輯編輯pptppt課堂仿真練習(xí)（課堂仿真練習(xí)（1 1）顧客到達間隔隨機數(shù)字12259 33493