Arena建模仿真技術(shù)

1、1ArenaArena建模仿真技術(shù)建模仿真技術(shù)11.0211.022目錄目錄 概述概述 Arena功能介紹功能介紹 Arena建模環(huán)境建模環(huán)境 Arena建模技術(shù)建模技術(shù) Arena建模實(shí)例建模實(shí)例 Arena仿真結(jié)果輸出仿真結(jié)果輸出 Arena其他功能其他功能31. 1.概述概述 Rockwell Arena的特點(diǎn)的特點(diǎn) 典型應(yīng)用領(lǐng)域典型應(yīng)用領(lǐng)域41. 1.概述概述 Rockwell http:/ 1.概述概述 Arena的特點(diǎn)的特點(diǎn) 是一個(gè)可擴(kuò)展的仿真軟件包。它提供完整的仿真環(huán)境，支持仿真研究的所有步驟。 Arena綜合了SIMAN仿真語(yǔ)言和Cinema仿真系統(tǒng)的強(qiáng)大建模功能和靈活性，它提

2、供容易使用的應(yīng)用問(wèn)題解決模版。 Arena是一個(gè)基于層次建模概念的圖示化仿真系統(tǒng)。61. 1.概述概述 Arena的特點(diǎn)的特點(diǎn) 它允許用戶創(chuàng)建新的組件。 組件包含在模板中，模板可以被應(yīng)用在很多領(lǐng)域中。 Arena也包括輸入和輸出分析器。71. 1.概述概述 典型應(yīng)用領(lǐng)域典型應(yīng)用領(lǐng)域 詳細(xì)地分析任何制造業(yè)系統(tǒng)（材料加工處理）； 分析復(fù)雜的用戶服務(wù)和用戶管理系統(tǒng)； 分析包括倉(cāng)儲(chǔ)、交通運(yùn)輸、物流在內(nèi)的全球供應(yīng)鏈； 預(yù)測(cè)系統(tǒng)的性能，其功能的實(shí)現(xiàn)基于以下的一些關(guān)鍵指標(biāo)：成本、生產(chǎn)量、周期和利用率； 用于辨識(shí)過(guò)程中的瓶頸部分； 用于計(jì)劃人員、裝備和材料需求分析。81. 1.概述概述 典型應(yīng)用人群典型應(yīng)用人

3、群 制造業(yè)、商業(yè)領(lǐng)域的顧問(wèn)、分析師、系統(tǒng)工程師92.Arena2.Arena功能介紹功能介紹 系統(tǒng)分析器系統(tǒng)分析器 系統(tǒng)設(shè)計(jì)器系統(tǒng)設(shè)計(jì)器 系統(tǒng)觀測(cè)器系統(tǒng)觀測(cè)器 系統(tǒng)預(yù)測(cè)器系統(tǒng)預(yù)測(cè)器 訓(xùn)練仿真器訓(xùn)練仿真器102.Arena2.Arena功能介紹功能介紹 建立模型，定義、證明和溝通。建立模型，定義、證明和溝通。 對(duì)將來(lái)可能發(fā)生的情況進(jìn)行仿真，了解其對(duì)將來(lái)可能發(fā)生的情況進(jìn)行仿真，了解其復(fù)雜的關(guān)系并找到可改進(jìn)的機(jī)會(huì)。復(fù)雜的關(guān)系并找到可改進(jìn)的機(jī)會(huì)。 以動(dòng)態(tài)的動(dòng)畫(huà)的方式將仿真結(jié)果顯示出來(lái)。以動(dòng)態(tài)的動(dòng)畫(huà)的方式將仿真結(jié)果顯示出來(lái)。 對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，它將顯示原有的方案以對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，它將顯示原有的方案以及由于

4、發(fā)生一系列改變后可能產(chǎn)生的方案，及由于發(fā)生一系列改變后可能產(chǎn)生的方案，并從中可以挑選出最佳的方案。并從中可以挑選出最佳的方案。 113.Arena3.Arena建模環(huán)境建模環(huán)境Project BarModel windowFlowchart viewModel windowspreadsheet view123.Arena3.Arena建模環(huán)境建模環(huán)境 Basic Process Advanced Process Advanced Transfer panels Reports panel Navigate panel133.Arena3.Arena建模環(huán)境建模環(huán)境 Basic Process

5、143.Arena3.Arena建模環(huán)境建模環(huán)境 Advanced Process153.Arena3.Arena建模環(huán)境建模環(huán)境 Advanced Transfer panels163.Arena3.Arena建模環(huán)境建模環(huán)境 Reports panel173.Arena3.Arena建模環(huán)境建模環(huán)境 Navigate panel184.Arena4.Arena建模技術(shù)建模技術(shù) 建模方法建模方法 統(tǒng)計(jì)和分析用來(lái)定義輸入?yún)?shù)和分布的數(shù)據(jù)。統(tǒng)計(jì)和分析用來(lái)定義輸入?yún)?shù)和分布的數(shù)據(jù)。 將系統(tǒng)分為子系統(tǒng)，建立控制邏輯。將系統(tǒng)分為子系統(tǒng)，建立控制邏輯。 確定模型結(jié)構(gòu)：什么是實(shí)體和資源，實(shí)體如何確定模型結(jié)

6、構(gòu)：什么是實(shí)體和資源，實(shí)體如何進(jìn)入和離開(kāi)模型，實(shí)體活動(dòng)遵循什么路徑，需進(jìn)入和離開(kāi)模型，實(shí)體活動(dòng)遵循什么路徑，需要什么資源，等等。這些都被稱作結(jié)構(gòu)建模，要什么資源，等等。這些都被稱作結(jié)構(gòu)建模，它奠定了模型的邏輯基礎(chǔ)。它奠定了模型的邏輯基礎(chǔ)。 更詳細(xì)的分析系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，選擇更詳細(xì)的分析系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，選擇Arena模模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)需要的功能。塊來(lái)實(shí)現(xiàn)需要的功能。 解決如何將活動(dòng)實(shí)體在系統(tǒng)里的不同的工作時(shí)解決如何將活動(dòng)實(shí)體在系統(tǒng)里的不同的工作時(shí)間仿真出來(lái)的問(wèn)題。間仿真出來(lái)的問(wèn)題。194.Arena4.Arena建模技術(shù)建模技術(shù) Basic process Create：它是流程的開(kāi)始，實(shí)體從該模塊進(jìn)入

7、：它是流程的開(kāi)始，實(shí)體從該模塊進(jìn)入仿真過(guò)程。仿真過(guò)程。 Dispose：它是流程的結(jié)尾，實(shí)體從該模塊退：它是流程的結(jié)尾，實(shí)體從該模塊退出仿真過(guò)程。出仿真過(guò)程。 Process：一個(gè)活動(dòng)，通常需要一個(gè)或更多的：一個(gè)活動(dòng)，通常需要一個(gè)或更多的資源，并且需要消耗一些時(shí)間來(lái)完成。資源，并且需要消耗一些時(shí)間來(lái)完成。 Decide：是程序的分支部分，實(shí)體只可以選擇：是程序的分支部分，實(shí)體只可以選擇一個(gè)分支。一個(gè)分支。204.Arena4.Arena建模技術(shù)建模技術(shù) Basic process Batch：在繼續(xù)運(yùn)行流程之前，收集一定量的：在繼續(xù)運(yùn)行流程之前，收集一定量的實(shí)體。實(shí)體。 Separate：在并

8、行的程序中復(fù)制實(shí)體，或是將：在并行的程序中復(fù)制實(shí)體，或是將先前所建立的一組實(shí)體分散成其他組。先前所建立的一組實(shí)體分散成其他組。 Assign：在仿真過(guò)程中改變一些參數(shù)的值，例：在仿真過(guò)程中改變一些參數(shù)的值，例如實(shí)體的類型或仿真變量。如實(shí)體的類型或仿真變量。 Record：擁有統(tǒng)計(jì)功能，統(tǒng)計(jì)實(shí)體的數(shù)量和時(shí)：擁有統(tǒng)計(jì)功能，統(tǒng)計(jì)實(shí)體的數(shù)量和時(shí)間周期。間周期。214.Arena4.Arena建模技術(shù)建模技術(shù) Basic process Entity：定義系統(tǒng)中的實(shí)體的屬性。：定義系統(tǒng)中的實(shí)體的屬性。 Queue：定義系統(tǒng)中隊(duì)列的屬性。：定義系統(tǒng)中隊(duì)列的屬性。 Resource：定義系統(tǒng)中資源的屬性。：

9、定義系統(tǒng)中資源的屬性。 Variable：定義系統(tǒng)中變量。：定義系統(tǒng)中變量。 Schedule：定義系統(tǒng)中使用的計(jì)劃，用于產(chǎn)生：定義系統(tǒng)中使用的計(jì)劃，用于產(chǎn)生實(shí)體、使用資源等。實(shí)體、使用資源等。 Set：將系統(tǒng)中具有某種相同屬性的資源整合：將系統(tǒng)中具有某種相同屬性的資源整合成為一個(gè)集使用，具有與資源類似的性質(zhì)。成為一個(gè)集使用，具有與資源類似的性質(zhì)。224.Arena4.Arena建模技術(shù)建模技術(shù) 由淺入深由淺入深單隊(duì)單服務(wù)臺(tái)模型單隊(duì)單服務(wù)臺(tái)模型M/M/1 客戶到達(dá)時(shí)間間隔服從均值為1小時(shí)指數(shù)分布 服務(wù)時(shí)間服從均值為1的指數(shù)分布234.Arena4.Arena建模技術(shù)建模技術(shù) Resource2

10、44.Arena4.Arena建模技術(shù)建模技術(shù) Create254.Arena4.Arena建模技術(shù)建模技術(shù) Process264.Arena4.Arena建模技術(shù)建模技術(shù) Process274.Arena4.Arena建模技術(shù)建模技術(shù) Process模塊有四種可能的選項(xiàng)： Delay選項(xiàng)將使實(shí)體經(jīng)歷一定的時(shí)間延遲。這選項(xiàng)將使實(shí)體經(jīng)歷一定的時(shí)間延遲。這個(gè)活動(dòng)不需要資源。個(gè)活動(dòng)不需要資源。 Seize Delay選項(xiàng)提供了等待和延遲，但沒(méi)有釋選項(xiàng)提供了等待和延遲，但沒(méi)有釋放資源供下一個(gè)實(shí)體使用。放資源供下一個(gè)實(shí)體使用。 Seize Delay Release選項(xiàng)提供了排隊(duì)等待，選項(xiàng)提供了排隊(duì)等待

11、，占用機(jī)器或者資源，釋放資源一系列活動(dòng)。占用機(jī)器或者資源，釋放資源一系列活動(dòng)。 Delay Release選項(xiàng)，假定實(shí)體先前已占用了選項(xiàng)，假定實(shí)體先前已占用了資源，在此產(chǎn)生延遲，最后釋放資源資源，在此產(chǎn)生延遲，最后釋放資源 。284.Arena4.Arena建模技術(shù)建模技術(shù) Process294.Arena4.Arena建模技術(shù)建模技術(shù) Process304.Arena4.Arena建模技術(shù)建模技術(shù) Dispose314.Arena4.Arena建模技術(shù)建模技術(shù) Dispose324.Arena4.Arena建模技術(shù)建模技術(shù) Dispose335.Arena5.Arena建模實(shí)例建模實(shí)例 串行

12、的兩個(gè)服務(wù)臺(tái)串行的兩個(gè)服務(wù)臺(tái) 客戶到達(dá)時(shí)間間隔服從均值為1小時(shí)指數(shù)分布 兩個(gè)服務(wù)臺(tái)的服務(wù)時(shí)間均服從均值為1的指數(shù)分布345.Arena5.Arena建模實(shí)例建模實(shí)例 串行的兩個(gè)服務(wù)臺(tái)串行的兩個(gè)服務(wù)臺(tái) 加入新的Resource：Server 2 加入新的Process：Process 2355.Arena5.Arena建模實(shí)例建模實(shí)例 串行的兩個(gè)服務(wù)臺(tái)串行的兩個(gè)服務(wù)臺(tái)365.Arena5.Arena建模實(shí)例建模實(shí)例 有選擇的串行服務(wù)臺(tái)有選擇的串行服務(wù)臺(tái) 客戶到達(dá)時(shí)間間隔服從均值為1小時(shí)指數(shù)分布 兩個(gè)服務(wù)臺(tái)的服務(wù)時(shí)間均服從均值為1的指數(shù)分布 客戶中，60%的客戶只在第一個(gè)服務(wù)臺(tái)接受服務(wù)；其余40%

13、的客戶在第一個(gè)服務(wù)臺(tái)服務(wù)結(jié)束后，到第二個(gè)服務(wù)臺(tái)接受服務(wù)。375.Arena5.Arena建模實(shí)例建模實(shí)例 Decide：385.Arena5.Arena建模實(shí)例建模實(shí)例 模型結(jié)構(gòu)模型結(jié)構(gòu)395.Arena5.Arena建模實(shí)例建模實(shí)例 模型運(yùn)行狀況模型運(yùn)行狀況405.Arena5.Arena建模實(shí)例建模實(shí)例 運(yùn)行控制運(yùn)行控制 結(jié)束條件有兩種定義方式：結(jié)束條件有兩種定義方式： 規(guī)定運(yùn)行時(shí)間 規(guī)定進(jìn)入系統(tǒng)的實(shí)體數(shù)量415.Arena5.Arena建模實(shí)例建模實(shí)例425.Arena5.Arena建模實(shí)例建模實(shí)例 規(guī)定進(jìn)入系統(tǒng)的實(shí)體數(shù)量規(guī)定進(jìn)入系統(tǒng)的實(shí)體數(shù)量435.Arena5.Arena建模實(shí)例建模

14、實(shí)例 有阻塞的串行服務(wù)臺(tái)有阻塞的串行服務(wù)臺(tái) 串行服務(wù)臺(tái) 第二個(gè)服務(wù)臺(tái)前不允許排隊(duì) 需要到第二個(gè)服務(wù)臺(tái)服務(wù)的客戶，在完成第一個(gè)服務(wù)臺(tái)的服務(wù)之后，會(huì)繼續(xù)留在第一個(gè)服務(wù)臺(tái)直到第二個(gè)服務(wù)臺(tái)能夠?yàn)槠浞?wù)。在此客戶離開(kāi)第一個(gè)服務(wù)臺(tái)之前，第一個(gè)服務(wù)臺(tái)不能為其他的客戶服務(wù)。445.Arena5.Arena建模實(shí)例建模實(shí)例 Seize455.Arena5.Arena建模實(shí)例建模實(shí)例 Delay465.Arena5.Arena建模實(shí)例建模實(shí)例 Release475.Arena5.Arena建模實(shí)例建模實(shí)例 Advanced ProcessNO!485.Arena5.Arena建模實(shí)例建模實(shí)例 有阻塞串行服務(wù)臺(tái)的模

15、型結(jié)構(gòu)有阻塞串行服務(wù)臺(tái)的模型結(jié)構(gòu)495.Arena5.Arena建模實(shí)例建模實(shí)例 模型運(yùn)行狀況模型運(yùn)行狀況505.Arena5.Arena建模實(shí)例建模實(shí)例 到達(dá)顧客以一定的比例需要服務(wù)臺(tái)到達(dá)顧客以一定的比例需要服務(wù)臺(tái)2的服務(wù)的服務(wù) 串行服務(wù)臺(tái) 第二個(gè)服務(wù)臺(tái)前不允許排隊(duì) 顧客中有一定比例的顧客需要到服務(wù)臺(tái)2接受服務(wù)，其他顧客直接從服務(wù)臺(tái)1離開(kāi)系統(tǒng) 需要到第二個(gè)服務(wù)臺(tái)服務(wù)的客戶，在完成第一個(gè)服務(wù)臺(tái)的服務(wù)之后，會(huì)繼續(xù)留在第一個(gè)服務(wù)臺(tái)直到第二個(gè)服務(wù)臺(tái)能夠?yàn)槠浞?wù)。在此客戶離開(kāi)第一個(gè)服務(wù)臺(tái)之前，第一個(gè)服務(wù)臺(tái)不能為其他的客戶服務(wù)。515.Arena5.Arena建模實(shí)例建模實(shí)例 模型結(jié)構(gòu)模型結(jié)構(gòu)525.A

16、rena5.Arena建模實(shí)例建模實(shí)例 運(yùn)行狀況運(yùn)行狀況535.Arena5.Arena建模實(shí)例建模實(shí)例Arrival：Expo(10)minServer 1：Expo(6)minJacketsPantsServer 2:(0.05)Expo(4)minServer 3：0.10Expo(5)minServer 4：Expo(5)minUndamagedServer 4：Expo(8)minDamagedServer 5：Expo(12)min 洗衣店模型洗衣店模型545.Arena5.Arena建模實(shí)例建模實(shí)例 求解目標(biāo)求解目標(biāo) 系統(tǒng)內(nèi)逗留時(shí)間； 隊(duì)長(zhǎng)的平均值和最大值 服務(wù)臺(tái)的利用率555.

17、Arena5.Arena建模實(shí)例建模實(shí)例 實(shí)體實(shí)體 Suit Jacket Pants 資源資源 服務(wù)臺(tái)15565.Arena5.Arena建模實(shí)例建模實(shí)例575.Arena5.Arena建模實(shí)例建模實(shí)例 產(chǎn)生實(shí)體和服務(wù)臺(tái)產(chǎn)生實(shí)體和服務(wù)臺(tái)1585.Arena5.Arena建模實(shí)例建模實(shí)例 服務(wù)臺(tái)服務(wù)臺(tái)2和服務(wù)臺(tái)和服務(wù)臺(tái)3595.Arena5.Arena建模實(shí)例建模實(shí)例 服務(wù)臺(tái)服務(wù)臺(tái)4和服務(wù)臺(tái)和服務(wù)臺(tái)5606.Arena6.Arena仿真結(jié)果輸出仿真結(jié)果輸出 Reports616.Arena6.Arena仿真結(jié)果輸出仿真結(jié)果輸出 重復(fù)運(yùn)行法（復(fù)演法）重復(fù)運(yùn)行法（復(fù)演法） 序貫程序法序貫程序法 方

18、差縮減技術(shù)方差縮減技術(shù)626.Arena6.Arena仿真結(jié)果輸出仿真結(jié)果輸出 重復(fù)運(yùn)行法（復(fù)演法）重復(fù)運(yùn)行法（復(fù)演法） 選用不同的獨(dú)立隨機(jī)數(shù)序列，采用相同的參數(shù)、初始條件以及用相同的采樣次數(shù)對(duì)系統(tǒng)重復(fù)仿真運(yùn)行。636.Arena6.Arena仿真結(jié)果輸出仿真結(jié)果輸出 序貫程序法序貫程序法 在重復(fù)運(yùn)行中，假設(shè)各次的運(yùn)行結(jié)果獨(dú)立同分布，則結(jié)果序列服從正態(tài)分布646.Arena6.Arena仿真結(jié)果輸出仿真結(jié)果輸出 方差縮減技術(shù)方差縮減技術(shù) 公用隨機(jī)數(shù)法（CCRN） 對(duì)兩個(gè)或幾個(gè)不同的系統(tǒng)模型進(jìn)行比較 采用相同的隨機(jī)數(shù)值減少環(huán)境差異因素 對(duì)偶變量法（AV） 采用隨機(jī)產(chǎn)生的0，1的隨機(jī)數(shù)UK運(yùn)行后，

19、再采用（1-UK）運(yùn)行系統(tǒng)。657.Arena7.Arena其他功能其他功能 輸入分析輸入分析 流程分析流程分析 搜尋最優(yōu)化流程搜尋最優(yōu)化流程667.Arena7.Arena其他功能其他功能 輸入分析輸入分析 Input Analyzer輸入分析器 Tools Input Analyzer677.Arena7.Arena其他功能其他功能 流程分析流程分析 Process Analyzer流程分析器 Tools Process Analyzer687.Arena7.Arena其他功能其他功能 搜尋最優(yōu)化流程搜尋最優(yōu)化流程 OptQuest流程最優(yōu)結(jié)果搜尋器 Tools OptQuest697.A

20、rena7.Arena其他功能其他功能 OptQuest提高了提高了Arena尋求最優(yōu)策略的能尋求最優(yōu)策略的能力。力。 給定輸出下的輸入優(yōu)化分析。給定輸出下的輸入優(yōu)化分析。707.Arena7.Arena其他功能其他功能 OptQuest優(yōu)化步驟：優(yōu)化步驟： 1.通過(guò)設(shè)置控制變量的值，OptQuest在Arena中輸入可能的解決方案 2.Arena運(yùn)行一個(gè)副本來(lái)嘗試這個(gè)方案 3.OptQuest從Arena獲取結(jié)果 4.OptQuest分析仿真結(jié)果并用智能搜索程序產(chǎn)生一個(gè)新的可能解決方案，輸入到Arena中 5.重復(fù)以上過(guò)程，進(jìn)行多次仿真。最終得到關(guān)于模型目標(biāo)（Max、Min）的優(yōu)化解決方案。717.Arena7.Arena其他功能其他功能 OptQuest有三個(gè)主要元素：有三個(gè)主要元素： Controls：Are variables or resources that can be meaningfully m