物流系統(tǒng)建模與仿真 課件 第二章 物流系統(tǒng)建模與仿真基礎(chǔ)

一、物流系統(tǒng)模型概念與分類

第二章物流系統(tǒng)建模與仿真基礎(chǔ)Contents五、離散系統(tǒng)事件仿真算法三、物流系統(tǒng)仿真的應(yīng)用領(lǐng)域二、物流系統(tǒng)建模步驟四、離散事件系統(tǒng)仿真六、隨機變量及其生成方法一、物流系統(tǒng)模型概念與分類（一）模型的概念對于系統(tǒng)模型的理解將從三方面進行。首先，模型必須是對現(xiàn)實系統(tǒng)的一種抽象，它是在一定假設(shè)條件下對系統(tǒng)的簡化。其次，系統(tǒng)模型必須包含系続中的主要因素，模型不可能與實際系統(tǒng)一一對應(yīng)，而至少應(yīng)當(dāng)包含那些決定系統(tǒng)本質(zhì)屬性的重要因素。最后，為了進行定量分析，模型中必須反映出各主要因素之間的邏輯關(guān)系和數(shù)學(xué)關(guān)系，使模型對系統(tǒng)具有代表性。仿真模型同樣必須符合以上各項要求，并且適合于仿真環(huán)境下，通過模仿系統(tǒng)的行為來求解問題。模型是所研究的系統(tǒng)、過程、事物或概念的一種表達形式，也可指根據(jù)實驗、圖樣放大或縮小而制作的樣品，一股用于展覽或?qū)嶒灮蜩T造機器零件等用的模子。一、物流系統(tǒng)模型概念與分類（二）模型分類系統(tǒng)模型按結(jié)構(gòu)形式分為實物模型、圖式模型、模擬模型和數(shù)學(xué)模型。實物模型。實物模型是現(xiàn)實東統(tǒng)門放大或縮小，它能表明系統(tǒng)的主要特性和各個組分之間的關(guān)系。如橋梁模型、電視模型、城市模型、建筑模型、飛機模型等，這種模型的優(yōu)點是比較形象。缺點是不易說明數(shù)量關(guān)系，不能揭示內(nèi)在聯(lián)系，也不能用于優(yōu)化。圖式模型。圖示模型是用圖形、圖表、符號等把系統(tǒng)的實際狀態(tài)加以抽象的表現(xiàn)形式。如網(wǎng)絡(luò)圖、物流圖。它是在滿足約束條件的目標(biāo)值中選取較好值的一種方法，它在選優(yōu)時只起輔助作用。其優(yōu)點是直觀、簡單。缺點是不易優(yōu)化，受變量因素數(shù)量的限制。模擬模型。用一種原理上相似而求解或控制處理容易的系統(tǒng)，代替或近似描述另一種系統(tǒng),前者稱為后者的模擬系統(tǒng)。它一般有兩種類型，一種是可以接受輸入進行動態(tài)模擬的可控模型，如對機械系統(tǒng)的電路模擬。另一種是用計算機和語言表達的模擬模型。例如物資集散中心站臺數(shù)設(shè)置模擬、組裝流水線投料批量的模擬等。數(shù)學(xué)模型。數(shù)學(xué)模型是指對系統(tǒng)行為的一種數(shù)量描述。當(dāng)把系統(tǒng)及其要素的相互關(guān)系用數(shù)學(xué)表達式、圖像、圖表等形式抽象地表示出來時,就是數(shù)學(xué)模型。它一般分為確定型和隨機型、連續(xù)型和離散型。二、物流系統(tǒng)建模步驟（一）建模原則清晰性。一個復(fù)雜的系統(tǒng)是由多個子系統(tǒng)構(gòu)成的，因此對應(yīng)的系統(tǒng)模型也是由許多子模型構(gòu)成的。模型之間除了研究目的所必需的信息外，結(jié)構(gòu)要盡可能清晰。相關(guān)性。模型中應(yīng)該包括系統(tǒng)中與研究目的有關(guān)的那些信息。因為它會增加模型的復(fù)雜性，從而使得求解模型時增加額外的工作。準(zhǔn)確性。建立模型時應(yīng)該考慮所收集的、用以建立模型的信息的準(zhǔn)確性，包括確認所應(yīng)用的原理和理論的正確性和應(yīng)用范圍，以及檢驗建模過程中針對系統(tǒng)所做假設(shè)的正確性?？杀孀R性。模型結(jié)構(gòu)必須具有可辨識的形式?？杀孀R性是指系統(tǒng)模型必須有確定的措述和表示方式，而在這種描述方式下與系統(tǒng)性質(zhì)相關(guān)的參數(shù)必須有唯一確定的解。若一個模型結(jié)構(gòu)中具有無法估算的參數(shù)，則此結(jié)構(gòu)就無實用價值。集合性。建立模型還需要進一步考慮的一個因素，是能夠把一些個別實體組成更大實體的程度，即模型的集合性。例如對物流與供應(yīng)鏈系統(tǒng)的研究中，除了能夠研究每個物流中心的物流細節(jié)和規(guī)律之外，還可以綜合計算多個物流中心構(gòu)建成一個供應(yīng)鏈系統(tǒng)的效能。二、物流系統(tǒng)建模步驟（一）建模步驟形成問題在明確目標(biāo)、約束條件及外界環(huán)境的基礎(chǔ)上，規(guī)定模型描述哪些方面的屬性，預(yù)測何種后果。2.選定變量按前述影響因素的分類篩選出適合的變量。3.變量關(guān)系的確定定性分析各變量之間的關(guān)系及對目標(biāo)的影響。4.確定模型的結(jié)構(gòu)及參數(shù)辨識建立各變量之間的定量關(guān)系，主要的工作是選擇合適的表達形式，數(shù)據(jù)來源是該步驟的難點，有時由于數(shù)據(jù)難以取得，不得不回到步驟2，甚至步驟15.模型真實性檢驗?zāi)Ｐ蜆?gòu)建過程中，可用統(tǒng)計檢驗的方法和現(xiàn)有統(tǒng)計數(shù)字對變量之晞數(shù)關(guān)系進行檢驗三、物流系統(tǒng)仿真的應(yīng)用領(lǐng)域（一）物流系統(tǒng)仿真的概念由于物流系統(tǒng)自身的不完善或運作過程的不合理，一些物流系統(tǒng)設(shè)計上缺乏前瞻性和系統(tǒng)規(guī)劃，在物流資源的配置、物流網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)等方面，很難保證其可靠性、合理性、協(xié)調(diào)性和最優(yōu)化。在實際系統(tǒng)中常常包含有較多隨機的因素，如物流系統(tǒng)中商務(wù)的到達、運輸車輛的到達和運輸事件等一般是隨機的。對于這些復(fù)雜的隨機系統(tǒng)很難找到相應(yīng)的解析式來描述和求解，系統(tǒng)仿真技術(shù)成了解決這類問題的有效方法。物流系統(tǒng)運作的成敗事關(guān)重大，而仿真方法是完善、推進物流系統(tǒng)的一個很好的方法，可以節(jié)省費用，減少浪費，消除物流環(huán)節(jié)中的瓶頸。所謂物流系統(tǒng)的仿真是指針對現(xiàn)實物流系統(tǒng)建立仿真模型，然后在模型上進行試驗，用模型代替真實系統(tǒng)，從而研究物流系統(tǒng)性能的方法。通過仿真，可以仿效實際物流系統(tǒng)的各種動態(tài)活動并把系統(tǒng)動態(tài)過程的瞬間狀態(tài)記錄下來，最終得到用戶所關(guān)心的系統(tǒng)統(tǒng)計性能。三、物流系統(tǒng)仿真的應(yīng)用領(lǐng)域（二）物流仿真的應(yīng)用領(lǐng)域物流系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計仿真多用于供應(yīng)鏈設(shè)計、評價和優(yōu)化，用來處理鏈中的不確定因素與動態(tài)性，此外有能力找出供應(yīng)鏈各個成員之間的最優(yōu)解決方案。庫存控制庫存系統(tǒng)是供應(yīng)鏈管理中的重要環(huán)節(jié)，起到緩沖、調(diào)解和平衡的作用。隨機性庫存系統(tǒng)中有很多不確定的隨機參數(shù)，解析方法的應(yīng)用有很大的局限性。常用離敵系統(tǒng)仿真技術(shù)，對庫存系統(tǒng)全局或局部變量進行分析和優(yōu)化。物流運輸調(diào)度連接供應(yīng)鏈上游與下游是供應(yīng)鏈運作過程中至關(guān)重要的一個環(huán)節(jié)，而運輸調(diào)度與路線選擇一直是物流系統(tǒng)的難點。在解決調(diào)度問題、規(guī)劃運輸路線多使用啟發(fā)式算法、不完全優(yōu)化算法和遺傳算法等。物流成本估算系統(tǒng)的總成本中包括運輪成本、庫存成本、訂貨成本和生產(chǎn)成本等。成本核算與所花費的時間有關(guān)?？梢酝ㄟ^仿真，統(tǒng)計物流時間的花費，進而計算出物流的成本。三、物流系統(tǒng)仿真的應(yīng)用領(lǐng)域（二）物流仿真的應(yīng)用領(lǐng)域物流系統(tǒng)仿真可解決的實際問題：（1）引進新設(shè)備時的事先評價問題以及人員、設(shè)備的配置問題。例如：①引進何種設(shè)備？②多大性能的設(shè)備？③引進設(shè)備后的場地規(guī)劃和人員怎樣配置才能合理？④引進設(shè)備后瓶頸口能否緩解或清除?其他地方是否成為新的瓶頸口？（2）場地布局的評價問題；工廠、倉庫的規(guī)劃設(shè)計；工廠、倉庫的容量/庫存問題。例如：①需要擴建多大面積的倉庫？②如何合理地配置新建配送中心的設(shè)備和人員？③已經(jīng)有兩套以上的方案，但不知怎樣才能比較這些方案？（3）作業(yè)工程計劃的改善問題；幾乎所有涉及時間。空間和效率的關(guān)系問題。例如：①己有定性的認識，但如何才能進行定量分析？②如何在定量分析的基礎(chǔ)上進行改進、評估？③作業(yè)方式選擇哪些定量標(biāo)準(zhǔn)？四、離散事件系統(tǒng)仿真（一）基本要素介紹實體：實體是主導(dǎo)系統(tǒng)活動的對象，它是描述系統(tǒng)的三個基本要素之一。在離散事件系統(tǒng)中的實體可分為兩大類：臨時實體及永久實體。實體還可以分為主動體和被動體。屬性：實體所特有的特性稱為實體的屬性，分為固有屬性和仿真屬性。固有屬性包括大小、顏色、形狀、重量等，仿真屬性包括到達時間間隔、到達批量等。狀態(tài)：在某一確定時刻，系統(tǒng)的狀態(tài)是系統(tǒng)中所有實體的屬性的集合。資源：資源和實體一樣可分為主動資源和被動資源。主動資源對像為本身具有自我驅(qū)動的能力，一股常見的為輸送帶、售貨員、堆垛機等；被動資源對象如倉庫、軌道、道路等。事件：事件是引起系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生變化的行為，系統(tǒng)的動態(tài)過程是靠事件來驅(qū)動的。事件一般分為兩類：必然事件和條件事件。只與時間有關(guān)的事件稱為必然事件。如果事件發(fā)生不僅與時間因素有關(guān)，而且還與其他條件有關(guān)，則稱為條件事件。活動：離散事件系統(tǒng)中的活動通常用于表示兩個可以區(qū)分的事件之間的過程，它標(biāo)志著系統(tǒng)狀態(tài)的轉(zhuǎn)移。進程：進程由若干個有序事件及若干有序活動組成，一個進程描述了它所包括的事件及活動間的相互邏輯關(guān)系及時序關(guān)系。1.基本要素介紹

四、離散事件系統(tǒng)仿真（一）基本要素介紹仿真時鐘仿真時鐘用于表示仿真時間的變化。在離散事件系統(tǒng)仿真中，仿真時鐘可以跨越這些“不活動”區(qū)域。從一個事件發(fā)生時刻，推進到下一個事件發(fā)生時刻。仿真時鐘的推進是系統(tǒng)仿真程序的核心都分。仿真時鐘的推進有兩種經(jīng)典方法：1.基本要素介紹

（1）固定步長推進法確定一個固定時間增量，以此增量逐步推進仿真時鐘。推進一個增量，就在被推進的時刻觀察有無事件發(fā)生。若無則繼續(xù)以相同的增量推進仿真時鐘；若有則根據(jù)事件類型進入事件處理程序，然后再推進仿真時鐘，如圖所示

。（2）變步長推進法變步長推進法根據(jù)隨機事件的發(fā)生而進行隨機步長的推進，推進的步長為最后易發(fā)生事件與下一事件之間的間隔時間。在仿真時不需要考慮那些沒有發(fā)生狀態(tài)變化的時段。因此，這種變步長的推進方法，其節(jié)奏性與系統(tǒng)狀態(tài)變化更加吻合。事件、活動與進程圖四、離散事件系統(tǒng)仿真（一）基本要素介紹(1)分析理發(fā)店的實體、狀態(tài)、事件、活動實體: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?；顒?顧客等待、理發(fā)員服務(wù)。2.系統(tǒng)要素舉例分析

(2)分析柔性制造系統(tǒng)實體、狀態(tài)、事件、活動實體:工件、加工中心。事件:(待加工工件)到達、機床完成加工。狀態(tài):各加工中心的繁忙程度、各加工中心的等待隊列?；顒?工件等待、加工。四、離散事件系統(tǒng)仿真（二）離散事件系統(tǒng)仿真的組成與構(gòu)造對于大多數(shù)采用變步長始終推進機制的離散事件系統(tǒng)仿真模型，通常都包含有如下幾個組成部分：系統(tǒng)狀態(tài)：在特定時間用來描述系統(tǒng)的狀態(tài)變量集。仿真時鐘：表示仿真時間當(dāng)前值的變量。事件列表：將發(fā)生各類事件時用來存放下次事件發(fā)生的時間和事件其他屬性的表。統(tǒng)計計數(shù)器：用來存放有關(guān)系統(tǒng)性能統(tǒng)計數(shù)據(jù)的各個變量。初始化子程序：在仿真開始時(即仿真時間為零時)初始化仿真模型的子程序。時間推進子程序：從事件列表中確定下次事件，然后將仿真時鐘推進到該事件發(fā)生事件發(fā)生程序：指用來更新系統(tǒng)狀態(tài)的子程序。當(dāng)某類型的特定事件發(fā)生后，根據(jù)該事件的類型，進行相應(yīng)的系統(tǒng)狀態(tài)更新。報告生成器：用來計算各種所期望的性能測度的量，并在仿真結(jié)束時輸出結(jié)果。隨機觀測生成程序庫：是一組用來根據(jù)概率分布產(chǎn)生隨機觀測值的子程序。主程序：用來喚醒時間推進子程序來確定下一要發(fā)生的事件，然后將控制轉(zhuǎn)向相應(yīng)的事件程序，并對系統(tǒng)狀態(tài)進行相應(yīng)的更新。主程序還可能檢查仿真的終止并在仿真結(jié)束時激活報告生成器。四、離散事件系統(tǒng)仿真（三）離散事件系統(tǒng)仿真的基本步驟1.確定仿真目標(biāo)對一個系統(tǒng)的仿真目的可以各不相同。例如，研究一個物流配送中心，可以提出各種不同的問題，如管理調(diào)度策略問題、運作流程協(xié)調(diào)問題等。在進行系統(tǒng)仿真時，首先要確定仿真的目標(biāo)，這是數(shù)據(jù)收集和系統(tǒng)建模的依據(jù)。4.確定仿真算法離散事件系統(tǒng)雖然大多是隨機的，但由于仿真模型中采用的是偽隨機數(shù)，因而也可得到確定性的狀態(tài)轉(zhuǎn)移函數(shù)。離散事件系統(tǒng)的模型難以用規(guī)范的形式寫出，一般采用流程圖或網(wǎng)絡(luò)圖的形式才能準(zhǔn)確地定義實體在系統(tǒng)中的活動。3.系統(tǒng)建模系統(tǒng)模型由模型和模型參數(shù)兩部分組成。系統(tǒng)模型的形式有文字?jǐn)⑹鲂?、流程圖型、圖表型、數(shù)學(xué)表達式型。離散事件系統(tǒng)仿真模型最常用的是建立系統(tǒng)的流程圖模型。2.數(shù)據(jù)收集數(shù)據(jù)收集的對象是仿真建模需要的相關(guān)數(shù)據(jù)。仿真建模的過程是從簡單到詳細的過程，每個階段都需要收集整理有關(guān)數(shù)據(jù)。需要收集數(shù)據(jù)的種類和數(shù)量與仿真對象及其復(fù)雜程度有關(guān)。9.輸出仿真結(jié)果仿真結(jié)果輸出有實時在線輸出和在仿真結(jié)束時輸出兩種方式。目前成熟的仿真軟件一般都可以提供多種仿真結(jié)果輸出形式，如表格輸出、直方圖、餅圖、曲線圖等圖形以及數(shù)據(jù)文件等輸出。四、離散事件系統(tǒng)仿真（三）離散事件系統(tǒng)仿真的基本步驟7.運行仿真模型運行仿真模型時需要確定終止仿真的時間。一般有兩種終止方法：一是確定一個仿真時間長度，另一種方式是確定仿真事件的數(shù)量。8.仿真結(jié)果分析由于離散事件系統(tǒng)固有的隨機性，盡管仿真實驗要進行多次，系統(tǒng)仿真結(jié)果的可信度仍然需要進行分析和判斷，不同的仿真方式有不同的仿真結(jié)果分析方法。5.建立仿真模型仿真模型是將系統(tǒng)模型規(guī)范化和數(shù)字化的過程。仿真模型的主要部件有初始化模塊、輸入模塊、仿真時鐘、隨機數(shù)發(fā)生器、狀態(tài)統(tǒng)計計數(shù)器、事件列表、事件處理程序和輸出模塊等。6.驗證與確認模型對建立的仿真模型必須進行驗證，以保證通過仿真軟件所建立的系統(tǒng)模型能夠準(zhǔn)確反映所描述的系統(tǒng)模型。模型的驗證主要檢驗所建立的仿真模型，是否被準(zhǔn)確地描述成可執(zhí)行的模型。四、離散事件系統(tǒng)仿真（四）離散事件系統(tǒng)仿真方法離散事件系統(tǒng)仿真實質(zhì)上是對那些由隨機系統(tǒng)定義的，用數(shù)值方式或邏輯方式描述的動態(tài)模型的處理過程。從處理手段上看，離散事件系統(tǒng)仿真方法可分為兩類。2.面向?qū)ο蟮碾x散事件系統(tǒng)仿真在面向?qū)ο蠓抡嬷?，組成系統(tǒng)的實體以對象來描述。對象有三個基本的描述部分，屬性、活動和消息。每個對象都是一個封裝了對象的屬性及對象狀態(tài)變化操作的自主的模塊，對象之間靠消息傳遞來建立聯(lián)系以協(xié)調(diào)活動。面向?qū)ο蟮姆抡嬗绕溥m用于各種實體相對獨立、以信息建立相互聯(lián)系的系統(tǒng)中，如航空管理系統(tǒng)、機械制造加工系統(tǒng)以及武器攻防對抗系統(tǒng)等。1.面向過程的離散事件系統(tǒng)仿真面向過程的仿真方法主要研究仿真過程中發(fā)生的事件以及模型中實體的活動，這些事件或活動的發(fā)生是順序的。而仿真時鐘的推進正是依賴于這些事件和活動的發(fā)生順序，不斷按發(fā)生時間排列事件序列，并處理系統(tǒng)狀態(tài)變化的過程。五、離散系統(tǒng)事件仿真算法（一）事件調(diào)度法1.事件調(diào)度法的基本步驟1)初始化：給出當(dāng)前仿真時鐘、系統(tǒng)狀態(tài)量及統(tǒng)計量的初始值。2)掃描事件表，將當(dāng)前仿真時鐘增加到下一個最早發(fā)生事件的時間上。3)處理該事件，相應(yīng)地改變系統(tǒng)狀態(tài)。4)收集統(tǒng)計數(shù)據(jù)。5)若仿真時間未結(jié)束，則返回步驟2)；否則，執(zhí)行下步。6)分析收集的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，產(chǎn)生報告。2.事件調(diào)度法的參數(shù)1)成分集合:定義為C={α_1.α_2,…,α_n}主動成分:CA={α_1,α_2,…,α_m}被動成分:Cp={α_(m+1),α_(m+2),…,α_n}2)描述變量:描述每一主動成分a∈CA的變量，的狀態(tài)s_α，值域S_α。s_α下一變化時刻的時間變量t_α。3)描述每一被動成分α∈C_p的變量，α的狀態(tài)s_α，值域S_α（被動成分的狀態(tài)變化只有在主動成分作用下才能發(fā)生，其發(fā)生時間由主動成分來確定，因而不需要時間變量)。4)描述所有成分的屬性的變量:參數(shù)集合P={p1,p2,...,pr};成分間的相互關(guān)系，每個主動成分α∈C_A的影響受主動α作用下其狀態(tài)變化的描述，稱為事件處理流程;各成分處理的優(yōu)先級，即同時發(fā)生時的處理順序（解結(jié)規(guī)則)。注意，在事件調(diào)度法中，一般主動成分也同時具有被動成分屬性，以便接受其他主動成分的作用。五、離散系統(tǒng)事件仿真算法（一）事件調(diào)度法3．事件調(diào)度算法1)執(zhí)行初始化操作，包括置初始時間t=t0，結(jié)束時間t_∞=t_e;事件表初始化，設(shè)置系統(tǒng)初始事件;成分狀態(tài)初始化:S=((s_(α_1)，t_(α_1)，...(s_(α_m)，t_(α_m))，s_(α_(m+1))，t_(α_n))2)操作事件表，包括:●取出具有t(s)=min{t_α|α∈C_A}事件記錄，●修改事件表。3)推進仿真時鐘。

TIME=t(s)while(TIME<=t_∞)則執(zhí)行

case根據(jù)事件類型ii=1執(zhí)行第1類事件處理程序*（*第i類事件處理程序?qū)Τ煞值臓顟B(tài)變化進行建模，而且要進行統(tǒng)計計算）

i=2執(zhí)行第2類事件處理程序五、離散系統(tǒng)事件仿真算法（一）事件調(diào)度法3．事件調(diào)度算法...i=m執(zhí)行第m類事件處理程序

endcase

取出具有t(s)=min{t_α|α∈C_A}事件記錄**（**若具有t(s)=min{t_α|α∈C_A}事件記錄有若干個，則按解結(jié)規(guī)則處理）重制仿真時間TIME=t(s)endwhile***

（***該算法中未包括仿真結(jié)束后對結(jié)果的分析等內(nèi)容）4.事件表處理復(fù)雜系統(tǒng)運行中的事件表規(guī)模巨大，如果采用傳統(tǒng)的處理方式，每處理完一個事件要將事件表中的所有項向上平移一行，這樣的處理顯然需要占用時間，為了提高處理效率，采用鏈表法是可取的。五、離散系統(tǒng)事件仿真算法（二）活動掃描法

五、離散系統(tǒng)事件仿真算法（三）進程交互法進程交互法采用進程描述系統(tǒng)，它將模型中的主動成分所發(fā)生的事件及活動按時間順序進行組合，從而形成進程表，一個成分一旦進入進程，只要條件滿足，它將完成該進程的全部活動。

五、離散系統(tǒng)事件仿真算法（四）三種仿真策略的比較1.系統(tǒng)描述所有策略均提供主動成分及被動成分。在事件調(diào)度法中，只有主動成分才能施加作用，而在其他兩種策略中，主動成分與被動成分均可施加作用。事件調(diào)度法系統(tǒng)的動態(tài)特性表現(xiàn)為主動成分不斷產(chǎn)生事件，而在活動掃描法中則表現(xiàn)為主動成分產(chǎn)生活動；在進程交互法中則是通過成分在其進程中一步一步地推進來描述。2.建模要點在事件調(diào)度法中，用戶要對所定義的全部事件進行建模，條件的測試只能在事件處理子例程中進行?；顒訏呙璺ㄔO(shè)置了一個條件子例程專用于條件測試，還設(shè)置一個活動掃描模塊，該模塊對所有定義的活動進行建模。進程交互法則將一個進程分成若干步，每一步包括條件測試及執(zhí)行活動兩部分。3.仿真時鐘的推進事件調(diào)度法定時模塊不斷地從事件表中取出具有最早發(fā)生事件的事件記錄，并將仿真時鐘推進到該事件發(fā)生時間?；顒訏呙璺ǘ〞r模塊選擇大于當(dāng)前系統(tǒng)仿真時鐘的值且仿真時鐘最小的那個成分開始掃描。進程交互法當(dāng)前事件表中的進程掃描完后，從將來事件表中取出具有最早發(fā)生事件的事件記錄置于當(dāng)前事件表中，將仿真時鐘推進到該事件發(fā)生時間。4.評述事件調(diào)度法：建模靈話，應(yīng)用范圍廣泛，一般要求用戶用通用高級語言編寫事件處理子例程，建模工作量大?；顒訏呙璺ǎ簩τ诟鞒煞窒嚓P(guān)性很強的系統(tǒng)來說模型執(zhí)行效事高。但是建模時，除了要對各成分的活動進行建模外，仿真執(zhí)行程序結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，其流程控制要十分小心。進程交互法：建模最為直觀，其模型表示接近實際系統(tǒng)，特別適用于活動可以預(yù)測、順序比較確定的系統(tǒng)，但是其流程控制復(fù)雜，建模靈活性不如事件調(diào)度法。五、離散系統(tǒng)事件仿真算法（五）時間推進算法1.仿真驅(qū)動方式（2）

事件驅(qū)動方式該算法首先保證仿真系統(tǒng)不是在每一仿真時刻都將內(nèi)部的實體掃描一遍，而是由事件作為驅(qū)動信息來運行實體。事件驅(qū)動算法在仿真系統(tǒng)中定義一個全局時鐘變量，每次實體運行后修改全局時鐘，同時確定下一事件對實體的觸發(fā)時刻，很顯然這種方式的仿真時間推進效率相對于時間驅(qū)動方式要高很多。（1）時間驅(qū)動方式仿真過程是由時間驅(qū)動而不是由事件驅(qū)動的。當(dāng)仿真運行時，系統(tǒng)不考慮個實體的輸入信息是否發(fā)生變化，而是以仿真時間間隔為基本驅(qū)動信息，依次遍歷各實體。雖然這種方式非常簡單，容易實現(xiàn)，但執(zhí)行效率比較低。因為不論一個實體是否需要運行，它在每一仿真時刻都要被訪問掃描到，這對于存在許多低運行頻率實體的仿真系統(tǒng)而言，資源的浪費是極其可觀的。五、離散系統(tǒng)事件仿真算法（五）時間推進算法2.時間推進算法分類（2）樂觀時間推進算法所謂樂觀時間推進算法是指依賴于退回機制來消除由于接收到落后的信息而對事件產(chǎn)生錯誤處理的一種方法，它更為積極地允許節(jié)點更加樂觀地處理事件。它的目標(biāo)是最大程度地發(fā)掘仿真系統(tǒng)的并行性，提高系統(tǒng)的運行效率。這種算法具有風(fēng)險性，如果發(fā)生因果關(guān)系錯誤就要求回退到發(fā)生錯誤之前的時刻重新開始執(zhí)行，因此需要大量的系統(tǒng)資源來保存仿真過程中的狀態(tài)和數(shù)據(jù)。（1）保守時間推進算法它最大的特征是嚴(yán)格禁止在仿真過程中發(fā)生因果關(guān)系錯誤，保證各類事件是按時間的先后順序處理執(zhí)行。保守算法的主要任務(wù)是確定何時能安全地執(zhí)行某一事件，它常常依賴于仿真模型的行為信息，如模型內(nèi)子模塊之間通信的拓撲結(jié)構(gòu)，或模型的超前性等來確定哪個事件是“安全”的，能被安全地處理。（3）受約束的樂觀時間推進算法樂觀方法曾一度廣泛地被認為是一種能夠始終獲得高效率的方法，但是實踐證明對樂觀性缺乏理智的控制往會導(dǎo)致極差的性能，所以有必要對樂觀的方法進行定的限制。依據(jù)不同的約束控制標(biāo)準(zhǔn)又可以分為基于窗口的策略、基于懲罰的策略、基于知識的策略、基于概率的策略等。五、離散系統(tǒng)事件仿真算法（五）時間推進算法2.時間推進算法分類（4）混合時間推進算法該算法是保守時間推進算法與樂觀時間推進算法的混合，將兩者結(jié)合起來，人們提出了混合時間推進算法。通過比較研究，保守算法和樂觀算法的優(yōu)缺點恰恰具有一定的互補性：保守算法的仿真并行性利用不高，運行效率較低，但不會發(fā)生因果關(guān)系錯誤：相比之下樂觀算法則較容易發(fā)生因果錯誤，從而增加仿真運行的復(fù)雜性，但能有效地利用仿真系統(tǒng)現(xiàn)有的資源，最大限度地發(fā)掘潛在的并行性。（5）自適應(yīng)時間推進算法該算法可以看作是一種動態(tài)調(diào)整的混合時間推進算法，但它的基本思想是隨著仿真狀態(tài)的變化而動態(tài)地選擇或修改其執(zhí)行方式。主要是通過動態(tài)地改變一個或多個變量，從而使系統(tǒng)在保守與樂觀之間適當(dāng)調(diào)整。自適應(yīng)時間推進算法在保守與樂觀之間架起了一座橋梁，并且可以根據(jù)需要使自適應(yīng)時間推進算法逼近任何一種策略。很顯然，這種算法在混合時間推進算法基礎(chǔ)上又進了一步。五、離散系統(tǒng)事件仿真算法（六）手工仿真1.手工仿真步驟1)確定仿真的每個對象的p個輸入值。2)構(gòu)造一個仿真表。3)對每一對象重復(fù)運行仿真，每一對象由p個輸入產(chǎn)生一個值，并評價其功能，計算相應(yīng)y(i)的值。2.手工仿真案例A.理發(fā)店系統(tǒng)手工仿真（1）模型基本介紹●仿真方法:手工仿真?！穹抡娉跏紬l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?！穹抡骈_始:以第一個顧家到達時刻為仿真的起始點?！衲Ｐ?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——服務(wù)。（2）確定輸入數(shù)據(jù)的特征五、離散系統(tǒng)事件仿真算法（六）手工仿真

五、離散系統(tǒng)事件仿真算法（六）手工仿真

五、離散系統(tǒng)事件仿真算法（六）手工仿真B.汽車加油站系統(tǒng)手工仿真（1）模型基本介紹一個汽車加油站有A、B兩個加油工作臺。A臺距入口近，出口較B臺方便。如A、B都空閑，A優(yōu)先被占用；如都忙，則汽車排隊等待。仿真的目的是分析系統(tǒng)中車輛平均排隊時間和加油工作臺的利用率。系統(tǒng)狀態(tài)通過以下變量來描述?！馤Q(t)：在t時刻等待服務(wù)的汽車數(shù)；●LA(t)：在t時刻A臺忙或閑（1或0）；●LB(t)：在t時刻B臺忙或閑（1或0）；（2）確定輸入數(shù)據(jù)的特征1）汽車隨機到達，到達時間間隔分布如表所示。2）汽車在A、B工作臺的加油服務(wù)時間分布如表2-7所示。3）構(gòu)造仿真表及重復(fù)運行結(jié)果。（3）仿真結(jié)果計算1）全部加油車輛的平均等待時間為8min/26=0.307min。2）加油車輛的平均被服務(wù)時間為(51min+49min)/26=3.846min。3）車輛的總等待時間為8min。4）等待隊列長度為2。5）A工作臺忙的概率為1-51min/62min=0.177。6）B工作臺忙的概率為1-49min/62min=0.209。五、離散系統(tǒng)事件仿真算法（七）仿真實例以某機器修理車間的仿真為例，已知的基本信息如下：1）等待區(qū)足夠大2）排隊規(guī)則為先進先出（FIFO）3）到達間隔時間服從負指數(shù)分布為λ1=1/10（臺/天）。4）修理時間服從負指數(shù)分布為λ2=1/15（臺/天）。5）仿真時間長度為365天。（1）建模目的編程序求解機器的平均等待時間、機器的平均逗留時間及修理臺利用率。（2）模型描述這是一個典型的單服務(wù)員單隊列的排隊系統(tǒng)仿真模型。這類排隊系統(tǒng)主要包括兩個要素:顧客(即服務(wù)對象)和服務(wù)員(即服務(wù)設(shè)備)。該系統(tǒng)由到達模式、服務(wù)模式、并行服務(wù)員數(shù)目、系統(tǒng)容量、排隊規(guī)則來表示。由命題可知，被修理的機器為“顧客”，而修理臺為“服務(wù)員”。該排隊系統(tǒng)的到達模式用機器到達間隔時間的負指數(shù)分布表示；服務(wù)模式由修理時間的負指數(shù)分布表示:系統(tǒng)中并行服務(wù)員數(shù)目為1；系統(tǒng)容量足夠大；排隊規(guī)則采用先進先出FIFO方式。

車間流程圖五、離散系統(tǒng)事件仿真算法（七）仿真實例（3）模型工作情況描述在整個仿真模型中只存在一個服務(wù)員(修理臺)。顧客(機器)不斷地進入修理車間，并接受服務(wù)(到修理臺上修理)，然后離開車間。如果某個顧客(機器)到達時，服務(wù)員(修理臺)處于忙狀態(tài)，則進入唯一的一個隊列等待。服務(wù)員(修理臺)在經(jīng)過一定時間的服務(wù)后停止服務(wù)(仿真結(jié)束)。通過系統(tǒng)仿真，給出仿真結(jié)果，包括系統(tǒng)中顧客(機器)平均逗留時間、隊列中顧客(機器)平均等待時間、服務(wù)員忙閑度(修理臺利用率)，以對機器修理車間的工作情況進行分析。（4）仿真建模方法采用事件調(diào)度法，具體的仿真步驟如下。1)初始化:給出當(dāng)前仿真時鐘、系統(tǒng)狀態(tài)量及統(tǒng)計量的初始值。2)掃描事件表，將當(dāng)前仿真時鐘增加到下一個最早發(fā)生事件的時間上。3)處理該事件，相應(yīng)地改變系統(tǒng)狀態(tài)。4)收集統(tǒng)計數(shù)據(jù)。5)若仿真時間未結(jié)束，則返回步驟2)；否則，執(zhí)行下一步。6)分析收集的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，產(chǎn)生報告。通過分析可知，該仿真模型只存在兩類事件:第一類事件為“到達事件”；第二類事件為“離開事件”。那么下一事件的類型由變量EVTFLAG給出。六、