第六章 自動(dòng)化制造系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真及優(yōu)化

第六章自動(dòng)化制造系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真第一節(jié)計(jì)算機(jī)仿真的基本概念及意義第二節(jié)計(jì)算機(jī)仿真的基本理論及方法第三節(jié)自動(dòng)化制造系統(tǒng)仿真研究的主要內(nèi)容第四節(jié)仿真語(yǔ)言介紹第五節(jié)仿真實(shí)例第一節(jié)計(jì)算機(jī)仿真的基本概念及意義仿真仿真就是將所研究的對(duì)象用其它手段加以模仿的一種活動(dòng)。{實(shí)物仿真非實(shí)物仿真如曹沖稱象、軍事演習(xí)、飛行器風(fēng)洞試驗(yàn)、核爆炸試驗(yàn)等，屬于實(shí)物仿真的例子。計(jì)算機(jī)仿真的基本概念計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算機(jī)仿真是一種非實(shí)物仿真方法，是用計(jì)算機(jī)對(duì)一個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和行為進(jìn)行動(dòng)態(tài)演示,以評(píng)價(jià)或預(yù)測(cè)一個(gè)系統(tǒng)的行為效果,為決策提供信息的一種方法.它是解決較復(fù)雜的實(shí)際問(wèn)題的一條有效途徑。計(jì)算機(jī)仿真的基本概念計(jì)算機(jī)仿真通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型、編制計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)真實(shí)系統(tǒng)的模擬,從而了解系統(tǒng)隨時(shí)間變化的行為或特性。計(jì)算機(jī)仿真的基本概念仿真舉例

計(jì)算機(jī)仿真反映出新的科學(xué)技術(shù)的時(shí)代特征,它的應(yīng)用為各個(gè)領(lǐng)域帶來(lái)新氣象和成果。應(yīng)用的領(lǐng)域有：航空管理,公交車的調(diào)度,飛機(jī)設(shè)計(jì),動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì),三峽的安全、生態(tài),道路的修建,醫(yī)療保險(xiǎn),國(guó)債的發(fā)行,家居裝修,煉鋼的溫度估計(jì),發(fā)電廠的操作訓(xùn)練,飛行員訓(xùn)練，鼠疫的檢測(cè)和預(yù)報(bào)。

計(jì)算機(jī)仿真的基本概念

黑死病菌寄生于老鼠身上,是由跳蚤傳染給人類，又叫鼠疫。病菌隨著跳蚤叮咬進(jìn)入人體，約2-5天的潛伏期之后，患者鼠蹊部及其他淋巴結(jié)開(kāi)始紅腫、疼痛，隨之開(kāi)始發(fā)高燒、疲倦、皮膚變黑，故被稱為黑死病。死亡率高達(dá)60-90%……鼠疫的傳播計(jì)算機(jī)仿真的基本概念最原始的生化武器

1346年，蒙古大將去攻打黑海邊富庶的卡法城，久攻不下，這時(shí)蒙古軍中發(fā)生鼠疫，士兵死亡無(wú)數(shù)，眼看就要無(wú)法而退了，這時(shí)蒙古將軍想出一個(gè)方法，把死亡士兵的尸體用彈弩投入城中，迫使城中流行鼠疫，城門(mén)自然不攻而破。在城破時(shí)，一位意大利熱內(nèi)亞的富商，帶著妻小和金銀珠寶乘船逃了出來(lái)。他在地中海各國(guó)漂流很久，沒(méi)有國(guó)家敢收留他們，大家都害怕鼠疫的傳染。最后回到家鄉(xiāng)熱內(nèi)亞，他把所有的財(cái)富全部推在甲板上，對(duì)著守城的人說(shuō)：“我離開(kāi)卡法城已經(jīng)六個(gè)月了，我若感染鼠疫早就死了，但我并沒(méi)有死，可見(jiàn)我并沒(méi)有瘟疫。假如你讓我進(jìn)城，甲板上的珠寶就是你們的?！蔽覀儸F(xiàn)在知道鼠疫是由老鼠身上的跳蚤傳染的，通常老鼠躲在船底污穢處，人們不易察覺(jué)。熱內(nèi)亞人打開(kāi)城門(mén)讓這艘船進(jìn)來(lái)后，鼠疫就從熱內(nèi)亞傳播開(kāi)來(lái)，傳遍整個(gè)歐洲，包括北方的斯堪尼亞半島都無(wú)法幸免。每天黃昏時(shí)有人推著獨(dú)輪車，手里搖著鈴喊著：“bringoutthedead,bringoutthedead..…”（把尸體拿出來(lái)，把尸體拿出來(lái)……）家家戶戶就把尸體搬出來(lái)丟到城外焚燒，說(shuō)死尸如山是一點(diǎn)都不為過(guò)。鼠疫肆虐歐洲一百多年，使得三分之一的人口死亡。計(jì)算機(jī)仿真的基本概念歐洲鼠疫流行時(shí)死亡無(wú)數(shù)計(jì)算機(jī)仿真的基本概念鼠疫期間貴族紛紛棄城逃往計(jì)算機(jī)仿真的基本概念疫如此讓人恐怖，那么有沒(méi)有什么好的預(yù)測(cè)方式呢？計(jì)算機(jī)仿真就是一個(gè)很好的預(yù)測(cè)方法。研究發(fā)現(xiàn)，鼠疫是由老鼠身上一種特殊的跳蚤傳播的。跳蚤的多少?zèng)Q定是否發(fā)生鼠疫跳蚤老鼠水草我們可以用計(jì)算機(jī)根據(jù)一個(gè)地區(qū)的氣候模擬出當(dāng)年此地水草的情況就可以預(yù)測(cè)出是否有鼠疫要發(fā)生。計(jì)算機(jī)仿真的基本概念

三峽水庫(kù)總庫(kù)容393億立方米，總裝機(jī)容量1820萬(wàn)千瓦，將是世界上最大的水電站。但是三峽的安全問(wèn)題是一個(gè)很重要的問(wèn)題，我們不可能等到建好后再看它的安全性，用計(jì)算機(jī)仿真就可以很好的解決這一問(wèn)題。長(zhǎng)江三峽工程計(jì)算機(jī)仿真的基本概念飛機(jī)設(shè)計(jì)中有一個(gè)重要環(huán)節(jié)：風(fēng)洞試驗(yàn)。實(shí)際的風(fēng)洞試驗(yàn)費(fèi)用巨大。使用計(jì)算機(jī)仿真進(jìn)行模擬風(fēng)洞試驗(yàn)，使費(fèi)用大大降低。飛機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)仿真的意義便于重復(fù)進(jìn)行試驗(yàn)，便于控制參數(shù)，時(shí)間短，代價(jià)小?？梢栽谡鎸?shí)系統(tǒng)建立起來(lái)之前，預(yù)測(cè)其行為效果，從而可以從不同結(jié)構(gòu)或不同參數(shù)的模型的結(jié)果比較之中，選擇最佳模型。對(duì)于缺少解析表示的系統(tǒng)，或雖有解析表示但無(wú)法精確求解的系統(tǒng)，可以通過(guò)仿真獲得系統(tǒng)運(yùn)行的數(shù)值結(jié)果。對(duì)于隨機(jī)性系統(tǒng)，可以通過(guò)大量的重復(fù)試驗(yàn)，獲得其平均意義上的特性指標(biāo)。系統(tǒng)建模與仿真技術(shù)的特點(diǎn)仿真是分析、評(píng)價(jià)和優(yōu)化系統(tǒng)性能的一種技術(shù)手段。與運(yùn)籌學(xué)（優(yōu)化）模型等相比，仿真模型無(wú)需對(duì)系統(tǒng)作過(guò)多簡(jiǎn)化，能更真實(shí)地反映系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和性能特征。優(yōu)化模型通常僅給出優(yōu)化結(jié)果，而仿真可以再現(xiàn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)運(yùn)行過(guò)程。目前，數(shù)字化仿真已廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和制造系統(tǒng)研制過(guò)程中，成為系統(tǒng)方案論證、規(guī)劃設(shè)計(jì)、參數(shù)及性能優(yōu)化研究的有效工具。

建模與仿真技術(shù)在制造系統(tǒng)中的作用：

（1）有利于提高產(chǎn)品及制造系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)質(zhì)量

（2）有利于縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期

（3）有利于降低產(chǎn)品及制造系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)成本

（4）可以完成復(fù)雜產(chǎn)品或系統(tǒng)的操作培訓(xùn)

一、計(jì)算機(jī)仿真的一般過(guò)程明確問(wèn)題和提出總體方案。把被仿真系統(tǒng)的內(nèi)容表達(dá)清楚；弄清仿真的目的、系統(tǒng)的邊界；確定問(wèn)題的目標(biāo)函數(shù)和可控變量；找出系統(tǒng)的實(shí)體、屬性和活動(dòng)等。系統(tǒng)分析建立模型；

選擇合適的仿真方法（如時(shí)間步長(zhǎng)法、事件表法等）；確定系統(tǒng)的初始狀態(tài)；設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)的仿真流程圖。收集數(shù)據(jù)；編寫(xiě)程序、程序驗(yàn)證；模型確認(rèn)。模型構(gòu)造第二節(jié)計(jì)算機(jī)仿真的基本理論及方法仿真研究的步驟運(yùn)行：確定具體的運(yùn)行方案,如初始條件、參數(shù)、步長(zhǎng)、重復(fù)次數(shù)等,然后輸入數(shù)據(jù),運(yùn)行程序。改進(jìn)：將得出的仿真結(jié)果與實(shí)際系統(tǒng)比較,進(jìn)一步分析和改進(jìn)模型,直到符合實(shí)際系統(tǒng)的要求及精度為止。模型的運(yùn)行與改進(jìn)設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)清晰的仿真結(jié)果輸出。包括提供文件的清單,記錄重要的中間結(jié)果等。輸出格式要有利于用戶了解整個(gè)仿真過(guò)程,分析和使用仿真結(jié)果.設(shè)計(jì)格式輸出仿真結(jié)果仿真研究步驟問(wèn)題的闡述設(shè)置目標(biāo)及完整的項(xiàng)目研究計(jì)劃建立模型收集數(shù)據(jù)編程序程序驗(yàn)證模型確認(rèn)試驗(yàn)設(shè)計(jì)運(yùn)行與分析進(jìn)一步運(yùn)行仿真結(jié)束輸出結(jié)果是是是是否否否否系統(tǒng)分析模型構(gòu)造模型運(yùn)行輸出結(jié)果二、離散事件系統(tǒng)仿真的基本技術(shù)

系統(tǒng)分類連續(xù)系統(tǒng)（continuoussystem）離散事件動(dòng)態(tài)系統(tǒng)（DEDS）確定性系統(tǒng)（deterministicsystem）隨機(jī)系統(tǒng)（stochasticsystem）靜態(tài)系統(tǒng)（staticsystem）

動(dòng)態(tài)系統(tǒng)（dynamicsystem）

白箱（whitebox）

灰箱（greybox）

黑箱（blackbox）

微觀模型（microscopicmodel）

宏觀模型（macroscopicmodel）

集中參數(shù)模型（lumpedparametersmodel）

分布參數(shù)模型（distributionparametersmodel）

離散事件系統(tǒng)建模與仿真中的基本元素包括：1．實(shí)體（entity）：系統(tǒng)內(nèi)的對(duì)象,構(gòu)成系統(tǒng)模型的基本要素

臨時(shí)實(shí)體（temporaryentity）

永久實(shí)體（permanententity）

2．屬性（attribute）：實(shí)體的狀態(tài)和特性

3．狀態(tài)（state）：任一時(shí)刻，系統(tǒng)中所有實(shí)體的屬性的集合4．事件（event）：引起系統(tǒng)狀態(tài)變化的行為和起因，是系統(tǒng)狀態(tài)變化的驅(qū)動(dòng)力

5．活動(dòng)（activity）：指兩個(gè)事件之間的持續(xù)過(guò)程，它標(biāo)志系統(tǒng)狀態(tài)的轉(zhuǎn)移

6．進(jìn)程（process）：與某類實(shí)體相關(guān)的若干有序事件及活動(dòng)組成，它描述了相關(guān)事件及活動(dòng)之間的邏輯和時(shí)序關(guān)系

7．仿真時(shí)鐘（simulationclock）：用于顯示仿真時(shí)間的變化，是仿真模型運(yùn)行時(shí)序的控制機(jī)構(gòu)

?。?！仿真時(shí)鐘是指所模擬的實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行所需的時(shí)間，而不是指計(jì)算機(jī)執(zhí)行仿真程序所需的時(shí)間。

常用的仿真時(shí)鐘的推進(jìn)機(jī)制：仿真時(shí)鐘可以按固定的長(zhǎng)度向前推進(jìn)，也可以按變化的節(jié)拍向前推進(jìn)，將仿真時(shí)鐘變化的機(jī)制稱為

仿真時(shí)鐘的推進(jìn)機(jī)制（timeadvancemechanism）①固定步長(zhǎng)時(shí)間推進(jìn)機(jī)制（fixed-incrementtimeadvancemechanism）②下次事件時(shí)間推進(jìn)機(jī)制（nexteventtimeadvancemechanism）③混合時(shí)間推進(jìn)機(jī)制（mixedtimeadvancemechanism）8.規(guī)則（rule）

：用于描述實(shí)體之間的邏輯關(guān)系和系統(tǒng)運(yùn)行策略的邏輯語(yǔ)句和約定

常用的規(guī)則：①先進(jìn)先出（FirstInFirstOut，F(xiàn)IFO）②后進(jìn)先出（LastInFirstOut，LIFO）③加工或服務(wù)時(shí)間最短（shortesttime）④按優(yōu)先級(jí)（highestpriority）⑤隨機(jī)（random）選擇三、仿真建模的基本理論(一）、模型的基本概念及分類建模：通過(guò)觀測(cè)和檢測(cè)，在忽略次要因素及不可檢測(cè)變量的基礎(chǔ)上，用數(shù)學(xué)的方法對(duì)實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行描述，從而獲得簡(jiǎn)化近似模型的過(guò)程在系統(tǒng)研究中，模型用來(lái)收集系統(tǒng)有關(guān)信息和描述系統(tǒng)有關(guān)實(shí)體模型是用以產(chǎn)生行為數(shù)據(jù)的一組指令由實(shí)際系統(tǒng)構(gòu)造模型建立模型結(jié)構(gòu)（確定系統(tǒng)的邊界，鑒別系統(tǒng)的實(shí)體屬性和活動(dòng)）提供數(shù)據(jù)（使活動(dòng)中的屬性間建立確定的關(guān)系）系統(tǒng)模型應(yīng)有的性質(zhì)

相似性——模型與系統(tǒng)在屬性上具有相似的特性和變化規(guī)律簡(jiǎn)單性——實(shí)用的前提下，越簡(jiǎn)單越好多面性——同一系統(tǒng)可能有不同層次的多種模型模型的分類常用分類根據(jù)模型的時(shí)間集合：連續(xù)時(shí)間模型、離散時(shí)間模型根據(jù)模型的狀態(tài)變量：連續(xù)變化模型、離散變化模型①真正的連續(xù)系統(tǒng)，對(duì)應(yīng)模型一般為常微分和偏微分方程②常稱為采樣系統(tǒng)，對(duì)應(yīng)模型為離散時(shí)間的偏微分方程和系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型③離散事件模型，用流程圖、表等非數(shù)學(xué)模型形式表示④差分方程模型，有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)，馬爾可夫鏈模型數(shù)學(xué)模型一覽表數(shù)學(xué)模型特征方程式隨機(jī)模型系統(tǒng)有確定的輸入時(shí)，得到的輸出是不確定的隨機(jī)方程確定模型確定輸入得到確定的輸出非隨機(jī)方程微觀模型系統(tǒng)在局部或瞬時(shí)范圍內(nèi)存在規(guī)律微分方程、差分方程宏觀模型系統(tǒng)在全局或一段時(shí)間范圍內(nèi)存在規(guī)律聯(lián)立方程、積分方程線性模型系統(tǒng)的輸入輸出滿足齊次性和疊加性線性方程非線性模型系統(tǒng)的輸入輸出不滿足齊次性和疊加性非線性方程數(shù)學(xué)模型特征方程式連續(xù)模型系統(tǒng)的輸入輸出是連續(xù)時(shí)間的函數(shù)微分方程等連續(xù)方程離散模型系統(tǒng)的輸入輸出是時(shí)間的整標(biāo)函數(shù)差分方程集中參數(shù)模型系統(tǒng)的輸入能立刻到達(dá)系統(tǒng)內(nèi)各點(diǎn)常微分方程等分布參數(shù)模型系統(tǒng)的輸入要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間才能傳播到系統(tǒng)內(nèi)各點(diǎn)偏微分方程定常系統(tǒng)輸出的形狀取決于輸入形狀，與輸入時(shí)間無(wú)關(guān)常系數(shù)方程時(shí)變系統(tǒng)輸出的形狀與輸入的形狀和輸入時(shí)間有關(guān)變系數(shù)方程非存儲(chǔ)系統(tǒng)輸出僅與同時(shí)刻的輸入有關(guān)代數(shù)方程存儲(chǔ)系統(tǒng)某時(shí)刻輸出依賴于到該時(shí)刻為止的某區(qū)間上的輸入非代數(shù)方程（二）、建模過(guò)程中的信息來(lái)源建模過(guò)程的信息源建?；顒?dòng)：獲取有關(guān)信息源、建立數(shù)學(xué)模型、模型應(yīng)用三類信息源建模目標(biāo)：由系統(tǒng)的研究?jī)?nèi)容決定，如研究系統(tǒng)與外界的相互作用關(guān)系：以輸入輸出為主的系統(tǒng)外部行為模型研究系統(tǒng)的內(nèi)在活動(dòng)規(guī)律：描述系統(tǒng)輸入/輸出集合，狀態(tài)集合之間關(guān)系的內(nèi)部結(jié)構(gòu)狀態(tài)模型先驗(yàn)知識(shí)

前人的研究成果：公理、原理、定理及模型等，相關(guān)學(xué)科知識(shí)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

先驗(yàn)知識(shí)常常是普遍性規(guī)律，實(shí)際系統(tǒng)有其特殊性，有時(shí)只知道模型結(jié)構(gòu)，其參數(shù)必須通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定，有時(shí)甚至結(jié)構(gòu)也是未知的三者都可以用于模型檢驗(yàn)，建模過(guò)程一般反復(fù)進(jìn)行，直至達(dá)到建模目的

（三）建模方法（主要由信息源決定）演繹法：從一般到特殊運(yùn)用先驗(yàn)信息，建立某些假設(shè)和原理通過(guò)數(shù)學(xué)的邏輯演繹建立數(shù)學(xué)模型實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用來(lái)證實(shí)或者否定原始的原理

歸納法：從特殊到一般

基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立數(shù)學(xué)模型

推導(dǎo)與觀測(cè)一致的具有普遍性的理論結(jié)果

需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插或外推

工程應(yīng)用中多為混合建模方法模型可信性模型的真實(shí)程度，取決于模型種類及構(gòu)造過(guò)程，與模型的有效性相對(duì)應(yīng)。在行為水平上的可信性：模型能否重現(xiàn)真實(shí)系統(tǒng)的行為

在狀態(tài)結(jié)構(gòu)水平上的可信性：模型能否與真實(shí)系統(tǒng)在狀態(tài)上相互對(duì)應(yīng)，應(yīng)能對(duì)未來(lái)的行為進(jìn)行唯一的預(yù)測(cè)在分解結(jié)構(gòu)水平上的可信性：模型能否表示出真實(shí)系統(tǒng)的內(nèi)部的工作情況，而且應(yīng)是唯一的表示第三節(jié)自動(dòng)化制造系統(tǒng)仿真研究的主要內(nèi)容研究基于計(jì)算機(jī)的建模理論的目標(biāo)：在交互式計(jì)算機(jī)的扶助下，使系統(tǒng)建模過(guò)程進(jìn)行得更加有效、現(xiàn)實(shí)和高速支持建模與仿真的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本功能能對(duì)已知事實(shí)及已有模型作恰當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)，即能處理各種局部模型通過(guò)人機(jī)交互，對(duì)局部模型進(jìn)行繼承和綜合利用，形成完整的全局模型全局性建模的基本思路模型的描述靜態(tài)結(jié)構(gòu)：給出描繪系統(tǒng)現(xiàn)象的方式動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)：提供各種現(xiàn)象間變化的情況重視建模信息源存儲(chǔ)先驗(yàn)信息，根據(jù)建模目標(biāo)，定義實(shí)驗(yàn)框架組合和完整化模型的先驗(yàn)知識(shí)對(duì)所有涉及的對(duì)象都建立相應(yīng)的庫(kù)制造系統(tǒng)仿真的調(diào)度策略總體上，仿真模型可以分為三個(gè)層次：仿真總控程序、模型單元子程序以及公共子程序。

事件、活動(dòng)、進(jìn)程是描述離散系統(tǒng)狀態(tài)變化的基本術(shù)語(yǔ)。

事件:

此外，仿真模型中還存在程序事件，即根據(jù)需要設(shè)定的事件。

事件是引起系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變的行為和起因，是系統(tǒng)狀態(tài)變化的驅(qū)動(dòng)力。例如：倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)中物品的入庫(kù)到達(dá)是一個(gè)事件，物品的出庫(kù)離去是另一個(gè)事件。例如：在仿真過(guò)程中為了使仿真結(jié)束，專門(mén)定義一個(gè)事件，使其終止仿真。例如：倉(cāng)儲(chǔ)“物品到達(dá)”是一個(gè)事件，該事件的發(fā)生可能會(huì)使倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的貨位從“空閑”狀態(tài)變?yōu)椤胺强臻e”狀態(tài)。從“物品到達(dá)”事件直到“物品取出”，物品都處在貨位中存儲(chǔ)的狀態(tài)，即處于“存儲(chǔ)”活動(dòng)中。因此，“存儲(chǔ)”活動(dòng)的開(kāi)始和結(jié)束標(biāo)志著物品的到達(dá)和離去，標(biāo)志著貨位的空閑與非空閑的轉(zhuǎn)變。

活動(dòng):

活動(dòng)是事件與事件之間的過(guò)程，是系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移的標(biāo)志。

進(jìn)程是有序的事件與活動(dòng)組成的過(guò)程，它描述了其中的事件、活動(dòng)的相互邏輯關(guān)系和時(shí)序關(guān)系。

進(jìn)程：例如：一種物品進(jìn)入倉(cāng)庫(kù)，經(jīng)過(guò)在貨位的存儲(chǔ)，直到從倉(cāng)庫(kù)中出庫(kù)，物品經(jīng)歷了一個(gè)進(jìn)程。事件、活動(dòng)與進(jìn)程之間的關(guān)系

與事件、活動(dòng)、進(jìn)程相對(duì)應(yīng)，離散事件系統(tǒng)的仿真策略可以分為：事件調(diào)度法、活動(dòng)掃描法、進(jìn)程交互法等。

仿真時(shí)鐘是離散系統(tǒng)系統(tǒng)仿真中的重要術(shù)語(yǔ)，它決定著仿真事件的推進(jìn)機(jī)制、仿真精度和仿真效率。隨著面向?qū)ο蠹夹g(shù)的發(fā)展，基于消息驅(qū)動(dòng)的仿真策略受到人們重視。①事件調(diào)度法（eventscheduling）

事件調(diào)度法（eventscheduling）以事件為分析系統(tǒng)的基本單位，通過(guò)定義事件、事件發(fā)生的時(shí)間順序及其系統(tǒng)狀態(tài)的變化，并以事件來(lái)驅(qū)動(dòng)仿真模型的運(yùn)行。

事件（event）是離散事件系統(tǒng)的基本概念，事件的發(fā)生引起系統(tǒng)狀態(tài)的改變。仿真模型中的事件存放于“事件表”中，通過(guò)時(shí)間控制模塊從事件表中選擇最先發(fā)生的事件；重置仿真時(shí)鐘，并調(diào)用與該事件對(duì)應(yīng)的事件處理模塊；更新系統(tǒng)狀態(tài)，決定未來(lái)將要發(fā)生的事件；當(dāng)當(dāng)前事件結(jié)束后，返回時(shí)間控制模塊；重復(fù)事件的選擇與處理，直到仿真結(jié)束。

事件調(diào)度法的仿真過(guò)程：事件調(diào)度法仿真模型中總控程序的任務(wù)：（2）事件辨識(shí)：辨識(shí)將要發(fā)生的事件（3）事件執(zhí)行：執(zhí)行當(dāng)前發(fā)生的事件，將已發(fā)生的事件從事件表中移出②活動(dòng)掃描法（activityscanning）

事件調(diào)度法是一種預(yù)定事件發(fā)生時(shí)間的策略，仿真模型中必須預(yù)定系統(tǒng)中最先發(fā)生的事件，以便啟動(dòng)仿真進(jìn)程。此外，事件處理子程序中除要修改系統(tǒng)狀態(tài)外，還要預(yù)定本類事件的下一事件將要發(fā)生的時(shí)間。因此，該方法對(duì)活動(dòng)持續(xù)時(shí)間確定的系統(tǒng)較為方便。當(dāng)事件的發(fā)生不僅與時(shí)間有關(guān)，并且只有在滿足某些條件才發(fā)生的系統(tǒng)而言，由于系統(tǒng)活動(dòng)的持續(xù)時(shí)間不確定，無(wú)法預(yù)定活動(dòng)的開(kāi)始或終止時(shí)間，事件調(diào)度法就存在不足。

活動(dòng)掃描法（activityscanning）以“活動(dòng)”作為分析系統(tǒng)的基本單元，認(rèn)為仿真系統(tǒng)的運(yùn)行是由若干活動(dòng)構(gòu)成，每一活動(dòng)對(duì)應(yīng)一個(gè)活動(dòng)處理模塊，處理與活動(dòng)相關(guān)的事件。一個(gè)活動(dòng)可以由“開(kāi)始（激發(fā)）”和“結(jié)束（終止）”兩個(gè)事件表示，每一事件都有相應(yīng)的活動(dòng)處理模塊。處理中的操作能否進(jìn)行取決于時(shí)間及系統(tǒng)狀態(tài)。一個(gè)實(shí)體可以有幾個(gè)活動(dòng)處理模塊。每一個(gè)進(jìn)入系統(tǒng)的主動(dòng)實(shí)體都處于某種活動(dòng)的狀態(tài)?；顒?dòng)的激發(fā)與終止都會(huì)形成新的事件。用各實(shí)體時(shí)間元的最小值推進(jìn)仿真時(shí)鐘；按優(yōu)先序執(zhí)行激活實(shí)體的活動(dòng)處理，使測(cè)試通過(guò)的事件得以發(fā)生；改變系統(tǒng)狀態(tài)，確定相關(guān)事件的發(fā)生時(shí)間。

“活動(dòng)處理”是活動(dòng)掃描法的基本處理單元。

活動(dòng)掃描法的基本思想：活動(dòng)掃描法不斷掃描系統(tǒng)，檢驗(yàn)?zāi)男┗顒?dòng)可以激發(fā)，哪些活動(dòng)繼續(xù)保持，哪些活動(dòng)可以終止。

活動(dòng)掃描法仿真的基本過(guò)程：面向活動(dòng)仿真模型總控程序的算法結(jié)構(gòu)包括：①時(shí)間掃描②活動(dòng)例程掃描

由于事件直接影響系統(tǒng)狀態(tài)，活動(dòng)掃描要反復(fù)進(jìn)行，包括確定事件和條件事件。③進(jìn)程交互法（ProcessInteraction）事件調(diào)度法和活動(dòng)掃描法的基本模型單元分別是事件處理和

活動(dòng)處理。它們都針對(duì)具體事件而建立，各處理相對(duì)獨(dú)立。

進(jìn)程交互法的基本模型單元是進(jìn)程。進(jìn)程針對(duì)某類實(shí)體的生命周期而建立，一個(gè)進(jìn)程包含了實(shí)體流動(dòng)中發(fā)生的所有事件。以單服務(wù)臺(tái)排隊(duì)服務(wù)系統(tǒng)為例，顧客生命周期的進(jìn)程為：為每個(gè)實(shí)體建立一個(gè)進(jìn)程，以反映某個(gè)實(shí)體從產(chǎn)生開(kāi)始到結(jié)束為止的全部活動(dòng)。

進(jìn)程交互法的特點(diǎn)：顧客排隊(duì)進(jìn)程模型模型說(shuō)明：服務(wù)員兩名，隊(duì)列一條“?”表示某顧客產(chǎn)生的時(shí)刻，也為相應(yīng)進(jìn)程開(kāi)始的時(shí)刻；“?”表示某顧客離去的時(shí)刻，也為相應(yīng)進(jìn)程撤銷的時(shí)刻；符號(hào)“X”表示排隊(duì)顧客開(kāi)始接受服務(wù)的時(shí)刻；虛線表示進(jìn)程的排隊(duì)時(shí)間；波紋線表示顧客得到服務(wù)的時(shí)間。進(jìn)程交互法中實(shí)體的進(jìn)程不斷推進(jìn)，直到某些延遲發(fā)生后才暫停。延遲可以分為：

進(jìn)程中的復(fù)活點(diǎn)表示延遲結(jié)束后實(shí)體所到達(dá)的位置，即進(jìn)程繼續(xù)推進(jìn)的起點(diǎn)。條件延遲：延遲期的長(zhǎng)短與系統(tǒng)狀態(tài)有關(guān)，事先無(wú)法確定。條件延遲發(fā)生后，實(shí)體停留在進(jìn)程中的某點(diǎn)，直到條件得以滿足后才繼續(xù)向前移動(dòng)。例如，隊(duì)列中的顧客一直在排隊(duì)，直到服務(wù)臺(tái)空閑且己處于隊(duì)首時(shí)才能離開(kāi)隊(duì)列接受服務(wù)。

無(wú)條件延遲：實(shí)體停留在進(jìn)程中的某點(diǎn)不再向前移動(dòng)，直到預(yù)先確定的延遲期滿。例如，顧客停留在服務(wù)通道中直到服務(wù)完成。通過(guò)所有進(jìn)程中時(shí)間值最小的無(wú)條件延遲復(fù)活點(diǎn)來(lái)推進(jìn)仿真時(shí)鐘；當(dāng)時(shí)鐘推進(jìn)到一個(gè)新的時(shí)刻點(diǎn)后，如果某一實(shí)體在進(jìn)程中解鎖，就將該實(shí)體從當(dāng)前復(fù)活點(diǎn)一直推進(jìn)到下一次延遲發(fā)生為止。

進(jìn)程交互法的基本思想：進(jìn)程交互法兼有事件調(diào)度法和活動(dòng)掃描法的特點(diǎn)，但其算法比兩者更為復(fù)雜。根據(jù)進(jìn)程交互法建立的仿真模型稱為面向進(jìn)程的仿真模型。面向進(jìn)程仿真模型總控程序設(shè)計(jì)采用兩個(gè)事件表：

未來(lái)事件表（FutureEventList，F(xiàn)EL）當(dāng)前事件表（CurrentEventList，CEL）面向進(jìn)程仿真模型總控程序步驟：未來(lái)事件表掃描。從FEL的實(shí)體記錄中檢出復(fù)活時(shí)間最小的實(shí)體，并將仿真時(shí)鐘推進(jìn)到該實(shí)體的復(fù)活時(shí)間；移動(dòng)記錄。將FEL中當(dāng)前時(shí)間復(fù)活的實(shí)體記錄移至CEL中；當(dāng)前事件表掃描。第四節(jié).仿真語(yǔ)言介紹系統(tǒng)一些具有特定功能相互之間以一定的規(guī)律聯(lián)系著的物體所組成的總體．為了限制所研究問(wèn)題涉及的范圍,用系統(tǒng)邊界把所研究的系統(tǒng)與影響系統(tǒng)的環(huán)境區(qū)分開(kāi)來(lái).系統(tǒng)的對(duì)象、系統(tǒng)的組成元素都可以稱為實(shí)體．系統(tǒng)邊界實(shí)體一、制造系統(tǒng)仿真語(yǔ)言與支持軟件概述屬性反映實(shí)體的某些性質(zhì)，它可以是文字型、數(shù)字型或邏輯型．系統(tǒng)的狀態(tài)是指在某一時(shí)刻實(shí)體及其屬性值的集合．導(dǎo)致系統(tǒng)狀態(tài)變化的一個(gè)過(guò)程為活動(dòng)．活動(dòng)反映了系統(tǒng)變化的規(guī)律．屬性狀態(tài)活動(dòng)活動(dòng)是指一段過(guò)程，即在一段時(shí)間內(nèi)發(fā)生的情況．事件是指一個(gè)時(shí)間的情況，系統(tǒng)發(fā)生變化的瞬間就發(fā)生了事件．為了使仿真程序能如實(shí)地模擬實(shí)際系統(tǒng)的變化，在某些離散事件的仿真中，采用事件表的形式進(jìn)行調(diào)度．事件表一般是一個(gè)有序的記錄列，每個(gè)記錄包括事件發(fā)生時(shí)間、事件類型等一些內(nèi)容．事件事件表研究系統(tǒng)一般是為認(rèn)識(shí)其狀態(tài)隨時(shí)間變化的規(guī)律，所以需要一個(gè)仿真時(shí)間變量．對(duì)連續(xù)系統(tǒng)仿真時(shí)，常在均勻時(shí)間點(diǎn)上展現(xiàn)其狀態(tài)值，這樣，仿真時(shí)鐘的步進(jìn)是一個(gè)常數(shù)．對(duì)離散系統(tǒng)仿真時(shí)，只有在事件發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)的狀態(tài)才會(huì)發(fā)生變化，才有必要展現(xiàn)出系統(tǒng)的狀態(tài)，此時(shí)仿真時(shí)鐘的步進(jìn)根據(jù)事件發(fā)生的時(shí)刻變化。仿真時(shí)鐘GPSS語(yǔ)言程序塊的基本格式:

地址操作碼數(shù)據(jù)域注解地址即語(yǔ)句號(hào)，最多由五個(gè)字母,數(shù)字組成,必須由字母打頭.從第一列開(kāi)始.必要時(shí)才用操作碼即模塊或語(yǔ)句名稱,反映語(yǔ)句的基本功能和所模擬的過(guò)程，可用前四個(gè)字母簡(jiǎn)寫(xiě)，不能從第一列輸入數(shù)據(jù)場(chǎng),由多個(gè)數(shù)據(jù)組成,各數(shù)據(jù)間用逗號(hào)分開(kāi)語(yǔ)句注釋,可有可無(wú)二、通用仿真語(yǔ)言GPSS簡(jiǎn)介

每個(gè)語(yǔ)句由4部分組成,但通常只用其中的兩部分,即操作碼和數(shù)據(jù)域,地址或注釋僅在需要時(shí)才使用.

4部分之間至少用1個(gè)空格分開(kāi),注意地址碼必須從第一列開(kāi)始輸入,操作碼必須至少?gòu)牡诙虚_(kāi)始.

數(shù)據(jù)域中每個(gè)數(shù)據(jù)的位置和含義不同,要分別記憶.GPSS模擬程序:

SIMULATELINEEQU1JOEEQU1

GENERATE18,6QUEUE LINESEIZE JOEDEPARTLINEADVANCE16,4RELEASEJOETERMINATE1

START25END模擬開(kāi)始控制語(yǔ)句:開(kāi)始控制模擬過(guò)程,必須寫(xiě)在整個(gè)程序的最前面定義語(yǔ)句:定義函數(shù),實(shí)體,變量,開(kāi)關(guān)等,應(yīng)置于模擬程序之前模擬模塊部分:GPSS語(yǔ)言模塊,是整個(gè)程序的主體,反映整個(gè)模型的基本過(guò)程.模擬結(jié)束控制語(yǔ)句:用來(lái)控制模擬的長(zhǎng)度或模擬終止過(guò)程,同時(shí)控制部分輸出.GPSS程序的基本組成GPSS語(yǔ)言有獨(dú)特的框圖符號(hào)：GENERATEQUEUEDEPARTADVANCESEIZERELEASETERMINATE產(chǎn)生活動(dòng)實(shí)體排隊(duì)離隊(duì)延時(shí)占用設(shè)施釋放設(shè)施離開(kāi)系統(tǒng)GPSS程序框圖GENERATE18,6QUEUE LINESEIZE JOEDEPARTLINEADVANCE16,4RELEASEJOETERMINATE1GENERATEQUEUESEIZEDEPARTADVANCERELEASETERMINATELINELINEJOEJOE16,418,61GPSS程序框圖管理系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備及人的分類:活動(dòng)(流動(dòng))實(shí)體

系統(tǒng)中移動(dòng)的人,設(shè)備等2.資源實(shí)體:系統(tǒng)中具有資源性能的設(shè)備或設(shè)施

設(shè)施系統(tǒng)中可提供服務(wù)性質(zhì)工作的人,設(shè)備或

設(shè)施

存儲(chǔ)器可存儲(chǔ)動(dòng)態(tài)實(shí)體或系統(tǒng)元素的設(shè)備或設(shè)

施,如:倉(cāng)庫(kù),物料場(chǎng),煤倉(cāng)等邏輯開(kāi)關(guān)只具有兩種工作狀態(tài)的開(kāi)關(guān)型設(shè)備隊(duì)列需排隊(duì)等候之處3.統(tǒng)計(jì)實(shí)體:系統(tǒng)中用來(lái)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算的各類工具

各類統(tǒng)計(jì)表統(tǒng)計(jì)的自由變量GPSS語(yǔ)言的