Arena培訓(xùn)手冊(cè)資料

Arena培訓(xùn)手冊(cè)

1仿真概述

1.1仿確實(shí)定義、特點(diǎn)與用途

仿真是以系統(tǒng)理論、形式化理論隨機(jī)過程理論、統(tǒng)計(jì)理論與優(yōu)化理論為基礎(chǔ),

借助計(jì)算機(jī)與仿真軟件對(duì)實(shí)際系統(tǒng)行為進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)研究的方法。通俗而言，仿

真是基于一定的知識(shí)或者假設(shè)，對(duì)實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行模擬，從而更加深入地熟悉整個(gè)

系統(tǒng)，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)做出科學(xué)的調(diào)整、改善與優(yōu)化，為輔助決策提供根據(jù)。

關(guān)于包含多種隨機(jī)因素的復(fù)雜系統(tǒng)，通常難于用數(shù)學(xué)模型或者解析方法精確

地描述與求解時(shí)，能夠根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)部的邏輯關(guān)系與數(shù)學(xué)關(guān)系，面向系統(tǒng)的實(shí)際過

程與行為來構(gòu)造仿真模型，在很少假設(shè)或者不作假設(shè)的前提下建立包含系統(tǒng)要緊

因素與具體細(xì)節(jié)的模型框架，并通過仿真實(shí)驗(yàn)運(yùn)行，得到復(fù)雜系統(tǒng)的解。

仿確實(shí)優(yōu)越性：①它能夠?qū)⒀兄七^程、運(yùn)行過程與實(shí)施過程放在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)

行，具有良好的可操縱性、無破壞性、可復(fù)現(xiàn)性與經(jīng)濟(jì)性等特點(diǎn)；②系統(tǒng)仿真在

理論上表達(dá)了實(shí)驗(yàn)思考的方法論，用它能夠探索高技術(shù)領(lǐng)域與復(fù)雜系統(tǒng)深層次的

運(yùn)動(dòng)機(jī)理與規(guī)律性，給出人們直觀邏輯推理不能預(yù)見的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特征，具有科學(xué)

的先驗(yàn)性；③系統(tǒng)仿真建模具有面向過程的特點(diǎn)，仿真噗型與所研究系統(tǒng)的運(yùn)行

過程在形式上與邏輯上存在對(duì)應(yīng)性，避免了建立抽象數(shù)學(xué)模型的困難，顯著簡(jiǎn)化

了建模過程，具有很好的直觀性。

仿真與線性規(guī)劃與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)一起被稱之運(yùn)籌學(xué)在應(yīng)用領(lǐng)域中的三大支柱。在

工業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、能源供應(yīng)、醫(yī)療衛(wèi)生、航空航天、軍事作戰(zhàn)、制造過程與

社會(huì)服務(wù)等領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用，展現(xiàn)出了美好的前景。

仿確實(shí)實(shí)際用途表達(dá)在兩大方面：事前分析認(rèn)證與事后分析改善。最終目的

是要輔助決策，降低成本，提高效益。①國防軍事領(lǐng)域。新裝備研制過程仿真、

作戰(zhàn)仿真等等；②生產(chǎn)制造領(lǐng)域。生產(chǎn)線布局、設(shè)施規(guī)劃、廠址選擇、瓶頸分析、

資源分配等等；③供應(yīng)鏈管理領(lǐng)域。物流規(guī)劃、庫存決策、運(yùn)輸規(guī)劃等等；④社

會(huì)服務(wù)領(lǐng)域。系統(tǒng)性能分析、業(yè)務(wù)流程分析、投資決策分析（決策方案比較）等

等。

仿真應(yīng)用的具體表現(xiàn)：提高設(shè)備利用率、減少排隊(duì)等待、有效分配資源、減

小缺貨缺失、減小資源故障帶來的影響、確定最優(yōu)批量問題、確定最優(yōu)加工順序

問題、解決物料搬運(yùn)問題、日常運(yùn)作決策、實(shí)時(shí)監(jiān)控、方案篩選，……。

仿真模型的類別：離散系統(tǒng)仿真、連續(xù)系統(tǒng)仿真、混合系統(tǒng)仿真。在離散系

統(tǒng)中，狀態(tài)變量?jī)H在隨機(jī)的時(shí)點(diǎn)上發(fā)生瞬間的躍變，而在兩個(gè)相鄰的時(shí)間點(diǎn)之間,

系統(tǒng)的狀態(tài)保持不變。

汽

車

上

的

人

數(shù)

贏］

離散系統(tǒng)仿直

飛

機(jī)

水

平

速

度

1.2仿確實(shí)基本問題與內(nèi)容

令數(shù)據(jù)是怎么來的？

仿真數(shù)據(jù)的采集與分析。

令生成的數(shù)據(jù)是否正確？數(shù)據(jù)能真實(shí)反映我們的實(shí)際情況嗎?

隨機(jī)數(shù)與隨機(jī)變量的生成，系統(tǒng)輸入分析。

令模型能真實(shí)描述我們這里的實(shí)際運(yùn)作嗎？運(yùn)行結(jié)果能說明實(shí)際問題嗎？

仿真模型的驗(yàn)證、認(rèn)證與確認(rèn)（VV&A）。Verification:驗(yàn)證。確定仿真模型

本身是否存在語法與邏輯錯(cuò)誤；Validation:認(rèn)證。確定仿真模型是否精確代表理

論模型；Accreditation:確認(rèn)。確定仿真模型是否真實(shí)反映實(shí)際系統(tǒng)，能否被實(shí)

際需要與特定FI的所同意。

仿真模型的VV&A

今如何根據(jù)輸出數(shù)據(jù)分析實(shí)際系統(tǒng)的性能？

仿真輸出分析。

＜仿確實(shí)理論基礎(chǔ)是什么？為什么有效？

系統(tǒng)理論概率論

形式化理論隨機(jī)過程

優(yōu)化理論數(shù)理統(tǒng)計(jì)

仿真涉及的理論

1.3仿確實(shí)基本步驟

問題闡述

確定仿真目標(biāo)

f仿息模數(shù)羲集什

一否一二二一模型驗(yàn)證通過1A否一

仿真程序編制或生成

擘型校核通四

是

仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

仿真試運(yùn)行

正式仿真運(yùn)行

仿真輸出統(tǒng)計(jì)分析

仿真報(bào)告輔助決策

仿真基本流程圖

1.4仿真原理

隨機(jī)抽樣（統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)分析）方法的基本思想：當(dāng)實(shí)驗(yàn)次數(shù)充分多時(shí)，某一事

件出現(xiàn)的頻率近似于該事件發(fā)生的概率。

由于隨機(jī)因素的存在，任意兩次仿確實(shí)結(jié)果很可能是不一樣的。因此，一次

仿確實(shí)結(jié)果沒有什么實(shí)際意義，是不能作為決策根據(jù)的。但能夠用多次仿真實(shí)驗(yàn)

的結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，來推斷系統(tǒng)的性能。

抽樣實(shí)驗(yàn)

統(tǒng)計(jì)推斷

統(tǒng)計(jì)分析

仿真術(shù)語：以一定的置信度推斷系統(tǒng)的性能位于某個(gè)置信區(qū)間。置信度：可

靠性程度；置信區(qū)間：可靠性區(qū)間；精度：精確性程度，如置信區(qū)間半長；樣本

量與精度的平方成反比，與置信度卜.有關(guān)分布的臨界值的平方成正比。

A:系統(tǒng)性能指標(biāo)的最小值

B:系統(tǒng)性能指標(biāo)的均值（期望）

C:系統(tǒng)性能指標(biāo)的最大值

L:置信區(qū)間半氏

ABC

InputAnalyzer

自動(dòng)完成

輸入分析過程

仿真類型不一致，所使用的輸出統(tǒng)計(jì)分析方法也不一致。仿真類型通常有終

態(tài)仿真與穩(wěn)態(tài)仿真兩種。終態(tài)仿真要緊研究在規(guī)定時(shí)間內(nèi)的系統(tǒng)行為，而穩(wěn)態(tài)仿

真要緊研究系統(tǒng)長期運(yùn)行的穩(wěn)態(tài)行為。

終態(tài)仿真：在有限時(shí)段內(nèi)的仿真，仿真結(jié)果與系統(tǒng)初始狀態(tài)有關(guān)。用相同的

初始條件與終止事件做〃次獨(dú)立重復(fù)仿真運(yùn)行，每次使用不一致的隨機(jī)數(shù)流。為

消除自有關(guān)影響，可對(duì)每次運(yùn)行的結(jié)果進(jìn)行平均處理。

穩(wěn)態(tài)仿真：仿真時(shí)間趨于無窮的仿真，仿真結(jié)果在理論上與系統(tǒng)初始狀態(tài)無

關(guān)。與終態(tài)仿真相比，除需要消除自有關(guān)因素外，還有一個(gè)重要的方面就是要消

除初始狀態(tài)的影響(解決初始瞬態(tài)問題)。

常用分布：①均勻分布。連續(xù)分布。只明白最大值與最小值時(shí)使用；②三角

分布。連續(xù)分布。只明白最大值、最小值與最可能值時(shí)使用；③泊松分布。離散

分布。模擬固定間隔時(shí)間內(nèi)的隨機(jī)事件數(shù)量，如到達(dá)人數(shù)、批量大小等。④正態(tài)

分布。連續(xù)分布。如用于表示加工時(shí)間等。⑤指數(shù)分布。連續(xù)分布。常用于表示

間隔時(shí)間。⑥離散概率分布。常用于表示工件類型等。

Uniforms，。)UNIFORM(Min,Max)orUNIF(Min,Max)

Probability

Density

Function

均勻分布

Triangulagm,b)TRIANGULAR(Min,Mode,Max)orTRIA(Min,Mode,Max)

Probability

Density

Function

三角分布

Poisson(9POISSON(Mean)orPOIS(Mean)

Prob^Mty

MassP(x)

Function

泊松分布

Normal(/4o)NORMAL(Mean,StdDev)orNORM(Mean,StdDev)

Probability

Density

Function

正態(tài)分布

Exponential?EXPONENTIAL(Mean)orEXPO(Mean)

Probabiiity

Density

Function

指數(shù)分布

DiscreteDISCRETEfCumP,,Vai........CumP?.V叫

(C”X”???,CmX”)

Probability

MassP(X)

Function

以少)=9一%1

where=0

離散分布

仿真時(shí)鐘的推進(jìn)方式:面向事件的仿真時(shí)鐘推進(jìn)與面向時(shí)間間隔的仿真時(shí)鐘

推進(jìn)。

面向時(shí)間間隔的仿真時(shí)鐘推進(jìn)

2Arena概述

Arena是美國RockwellSoftware公司開發(fā)的通用仿真軟件，具有功能強(qiáng)大、

使用方便、界面直觀、動(dòng)面顯示等優(yōu)點(diǎn)。能夠很容易地建立諸如生產(chǎn)系統(tǒng)、服務(wù)

系統(tǒng)等仿真模型：并能夠根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定仿真參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模擬，從而對(duì)

實(shí)際的復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行有效分析與處理；內(nèi)嵌的MicrosoftVBA(MicrosoftVisual

BasicforApplication)工具使Arena能夠根據(jù)用戶特定需求進(jìn)行定制，還能夠方便

地與其它軟件集成，如MicrosoftOffice產(chǎn)品、SQLServer數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品等，從而

對(duì)其功能進(jìn)行擴(kuò)充;Arena使用面向?qū)ο缶幊?OOP,Object-OrientedProgramming)

的思想，將其核心模塊都以類的形式封裝在Arena類庫中，以動(dòng)態(tài)鏈接庫

(Dynamic-LinkLibrary,DLL)的形式表現(xiàn)，在任何開發(fā)環(huán)境中都能夠引用這些動(dòng)

態(tài)鏈接庫，繼而使用Arena的所有模塊來達(dá)到操縱整個(gè)方真模型與仿真運(yùn)行過程

的目的。

2.1Arena的進(jìn)展歷史

1983年，SystemsModelingCorporation,SIMAN,柔性建模語言。

1984年，SystemsModelingCorporation,SIMAN/CINEMA,基于SIMAN的

動(dòng)畫仿真環(huán)境。

1993年，SystemsModelingCorporation,Arena。

1998年，RockwellSoftwareCorporation,Arena的各個(gè)高級(jí)版本。

2.2Arena的特點(diǎn)

e學(xué)術(shù)性強(qiáng)

①全面深入地表達(dá)了系統(tǒng)仿確實(shí)有關(guān)理論；②學(xué)術(shù)界應(yīng)用較廣。

VV.DavidKelton:Cincinnati大學(xué)定量分析與運(yùn)作管理學(xué)院教授，Wisconsin

大學(xué)的學(xué)士、碩士與博士，Ohio大學(xué)的碩士，工業(yè)工程與仿真領(lǐng)域?qū)＜遥?/p>

OperationsResearch,ManagementScience,theINFORMSJournaloncompuring,HR

(InstituteofIndustrialEngineering)Transactions,NavalResearchLogistics,the

JournaloftheAmericanStatisticalAssociation等發(fā)表過論文，多家國際期刊編輯，

曾擔(dān)任WSC(WinterSimulationConference)主席，多家國際知名企業(yè)咨詢師、顧

問，重要著作有<(SimulationModelingandAnalysis>>與<(Simulationwith

Arena))o

AverillM.Law:教授，工業(yè)工程與仿真領(lǐng)域?qū)＜?，ExpertFit的開發(fā)人員之

O

DavidT.Sturrock:2004年，Rockwell公司仿真開發(fā)部主任，參與開發(fā)

SIMANo

RandallP.Sadowski:2004Rockwell公司產(chǎn)品經(jīng)理，工業(yè)工程領(lǐng)域?qū)＜摇?/p>

顧問,著作有｛(SimulationwithArena))與<(IntroductiontoSimulationUsing

SIMAN)>o

與Arena有關(guān)的國內(nèi)外部分發(fā)表刊物；

111KELTONWD,SADOWSKIRP,SADOWSKIDA.Simulationwith

ARENA[M],2ndedition.McGraw-Hill,2002

[2]AverillM.L.,KeltonW.D.SimulationModelingandAnalysis[M].ThirdEdition.

America:McGrawHill,2000

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計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究,2000年12期.西南交大

⑺武振業(yè)，朱連喜.基于VBA與EXCEL的ARENA仿真輸出可視化表達(dá)[J].計(jì)

算機(jī)應(yīng)用研究,2000年02期.西南交大

[8]陳旭，武振業(yè).新一代可視化交互集成仿真環(huán)境ArenaUJ.計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究,

2000年01期.西南交大

⑶武振業(yè)，陳旭.基于可視化仿確實(shí)動(dòng)態(tài)聯(lián)盟構(gòu)成方案選擇研究[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)

用研究,2000年08期.西南交大

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2002年04期.華中科大

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[18]李濤,馮允成,但蕾.用VisualBasic實(shí)現(xiàn)對(duì)Arena仿真模型的操縱[J].微計(jì)

算機(jī)應(yīng)用,2004,25（4）:503-507.北航

令簡(jiǎn)單易用

使用可視化建模與運(yùn)行環(huán)境，這一點(diǎn)與多數(shù)仿真軟件類似。

令友好穩(wěn)固

相關(guān)于Flexsim、eMPlant等仿真軟件的友好性表達(dá)在數(shù)據(jù)輸入、輸出及模

型調(diào)試等等方面；由于軟件很成熟，而且模型中不能直接使用指針，因此系統(tǒng)更

加穩(wěn)固。

Arena提供二維圖形制作功能與錄制仿真動(dòng)畫功能，

＜應(yīng)用方案模板

Arena將一些常用的仿真邏輯封裝在Block（塊，模塊）中，右關(guān)的Block集成

在Template（模板）中（應(yīng)用方案模板，AST）。模板有不一致的級(jí)別，越高級(jí)的模

板功能越豐富，構(gòu)建模型的效率也越高，但是越不靈活；越低級(jí)的模板功能越單

一，構(gòu)建模型的效率也越低，但是越靈活。有些高級(jí)Block能夠通過低級(jí)Block

組合而成。通常應(yīng)用高級(jí)模板即可方便快捷地構(gòu)建仿真模型，關(guān)于非常復(fù)雜的仿

真模型才需要用到低級(jí)模板。Arena不一致版本的模板劃分不盡相同，目前

Arena9.0版本包含的模板中常用的有：①“BasicProcess”基本處理模板。包含

實(shí)體、隊(duì)列、資源、變量、數(shù)組、創(chuàng)建實(shí)體、加工實(shí)體、釋放實(shí)體等各個(gè)模塊；

②"AdvancedProcess”高級(jí)處理模板。包含表達(dá)式、文件、統(tǒng)計(jì)、存儲(chǔ)、延遲、

匹配、信號(hào)等各個(gè)模塊；③“AdvancedTransfer”高級(jí)傳輸模板。包含工藝路線、

傳送帶、距離、進(jìn)入、離開、路徑等各個(gè)模塊；④“Blocks”模塊模板。包含各

個(gè)低級(jí)模塊；⑤“Elements”元素模板。包含各個(gè)更低級(jí)的模塊；⑥“FlowProcess"

流處理模板。用于構(gòu)建連續(xù)系統(tǒng)。具體包含容器、傳感器、流、規(guī)則器等模塊；

⑦保留的舊版本中的“Supporl”支持模板。包含大量比“Blocks”模板中的模塊

梢高級(jí)的模塊。

Arena中的模板有近20個(gè)，封裝好的仿真邏輯模決有二三百個(gè)，能夠直接

用于構(gòu)建仿真模型。

令模板開發(fā)環(huán)境

Arena提供了用戶自定義模板的開發(fā)功能，用戶能夠根據(jù)需要自己定制Block

與Template,從而解決了仿真過程中相同或者相似流程的重復(fù)建模，極大的增強(qiáng)

了模板的可重用性與有用性。模板開發(fā)環(huán)境拉近了模型與實(shí)際系統(tǒng)之間的距離，

使仿真模型具有直觀性與易懂得性，而旦整個(gè)仿真模型的開發(fā)具有更高的可擴(kuò)充

性，為仿真大型、復(fù)雜系統(tǒng)提供了極為方便的手段。

令面向仿真過程的開發(fā)

基于面向?qū)ο蟮乃枷肱c結(jié)構(gòu)化的建模概念，將專用彷真語言的靈活性與仿真

器的易用性很好地融合到一起，直接面向?qū)嶋H業(yè)務(wù)流程構(gòu)建仿真模型，符合常規(guī)

的思維習(xí)慣。

令分層建模

Arena通過使用層次化的建模體系以保證靈活地進(jìn)行各個(gè)水平上的仿真建

模。Arena建模體系的第一層是各類過程語言（如VB、C/C++）,常用于復(fù)雜建模

過程。第二層是基礎(chǔ)模板即SIMAN模板，包含Blocks模板與Elements模板。它們

由SIMAN語言編寫，繼承了S1MAN語言靈活建模的特點(diǎn)。第三層是最新開發(fā)的

通用模板即Arena模板，包含AdvancedProcess模板、AdvancedTransfer模板與

BasicProcess模板。第四層是應(yīng)用方案模板（簡(jiǎn)稱AST）,應(yīng)用這些模板能夠使用

戶在特定領(lǐng)域進(jìn)行更加合理的仿真建模。Arena建模體系的最高層是根據(jù)企業(yè)自

身的需求進(jìn)行用戶自定義模板的開發(fā)。Arena正是通過可視化的仿真環(huán)境將各層

次的建模方法交替使用，獲得不一致的建模能力。由此可見，Arena提供了一個(gè)

能夠適用于各類建模水平的仿真環(huán)境，兼?zhèn)湟子眯耘c靈活性兩方面的優(yōu)點(diǎn)。

Arena的層次建模結(jié)構(gòu)

關(guān)于大型復(fù)雜系統(tǒng)，能夠從宏觀到微觀、從抽象到具體，逐層建立相應(yīng)的仿

真子模型，然后再組合成一個(gè)完整的仿真模型。這給大型復(fù)雜系統(tǒng)的建模帶來了

極大的方便。(Submodel)

?輸入分析器、過程分析器與輸出分析器

輸入分析器(InputAnalyzer)用來進(jìn)行輸入數(shù)據(jù)概率分布函數(shù)的擬合，能夠

使輸入數(shù)據(jù)的分析變得簡(jiǎn)捷方便。

過程分析器(ProcessAnalyzer)要緊用于比較不一致模型中具體參數(shù)或者者

同一模型中的多次仿真中具體參數(shù)的值，并以各類圖表的形式提供比較的結(jié)果。

輸出分析器(OulpulAnalyzer)包含對(duì)輸出數(shù)據(jù)的多樣顯示功能與強(qiáng)大的數(shù)

理統(tǒng)計(jì)分析，以確保輸出分析的準(zhǔn)確性與可靠性。

?外部接口與定制技術(shù)

①直接集成Office,如Visio等。②與AuloCAD與其它的圖形設(shè)計(jì)軟件有著直

接的聯(lián)系，支持DXF格式的文件，還支持很多AuloCAD的新對(duì)象，還支持對(duì)XML

格式文件的讀寫。③實(shí)時(shí)仿真與在HLA仿真中的應(yīng)用。Arena通過使用RealTime

Factor,為用戶處理實(shí)時(shí)仿真與同步仿真提供了強(qiáng)有力的支持，它使Arena能夠應(yīng)

用到高層體系結(jié)構(gòu)HLA聯(lián)邦仿真及與更多模型的同步處理上。還提供了新的同步

算法，同意用戶自定義仿真時(shí)鐘的情況，增強(qiáng)了Arena的實(shí)時(shí)仿真能力。④提供

VBA接口，能夠編程實(shí)現(xiàn)與其它任何支持定制技術(shù)的軟件集成。同時(shí)，Arena也

能夠被其它開發(fā)環(huán)境調(diào)用并操縱整個(gè)仿真過程，如VB、VC等。⑤Arena還提供

了一個(gè)“VBABlock"，該模塊可用于構(gòu)建仿真模型，而且包含事件接口，只要

有實(shí)體通過該模塊，就會(huì)觸發(fā)其相應(yīng)的事件，從而執(zhí)行其中的特定代碼。因此，

建模者能夠在任何需要的地方加入“VBABlock"，以實(shí)現(xiàn)所需的定制目的。

Arena定制的方式通常有三種：①內(nèi)部定制。所有的功能都在Arena內(nèi)部實(shí)

現(xiàn)，定制內(nèi)容也是作為仿真模型的一個(gè)構(gòu)成部分，通過VBA嵌入在Arena模型

中，Arena是唯一的運(yùn)行折境。這種定制方式下仿真與定制彼此融合，設(shè)計(jì)起來

較為困難，也不利于定制部分的系統(tǒng)化與產(chǎn)品化，但是運(yùn)行效率較高：②外部定

制。定制系統(tǒng)與仿真系統(tǒng)是兩個(gè)不一致的物理系統(tǒng)，定制系統(tǒng)能夠通過VB、VC

等其它開發(fā)環(huán)境設(shè)計(jì)完成，通過在定制系統(tǒng)中引用Arena類庫來實(shí)現(xiàn)定制的目

的，并能從外部驅(qū)動(dòng)Arena運(yùn)行。在這種定制方式中，定制系統(tǒng)與仿真系統(tǒng)劃分

明確，設(shè)計(jì)起來更加清晰明了，有利于定制部分的系統(tǒng)比與產(chǎn)品化（Arena的第三

方優(yōu)化軟件OplQuest就是使用這種定制方式實(shí)現(xiàn)的），但要在兩個(gè)不一致的系統(tǒng)

之間來回切換，因此運(yùn)行效率較低；③混合定制。需要在外部完成的任務(wù)（如指

定Arena運(yùn)行特定的仿真模型）設(shè)計(jì)成一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，定制部分的核心與主體

仍然直接集成在仿真模型內(nèi)部。該方式下仿真與定制彼此融合，設(shè)計(jì)起來較為困

難，也不利于定制部分的系統(tǒng)化與產(chǎn)品化，但是保持了較高的運(yùn)行效率，同時(shí)能

夠?qū)崿F(xiàn)一些特定的外部集成R的。

令其它工具與特點(diǎn)

優(yōu)化工具OptQuest,使用Tabu搜索算法與遺傳算法對(duì)仿真模型進(jìn)行優(yōu)化，增

強(qiáng)了其對(duì)復(fù)雜問題的決策支持。用戶能夠根據(jù)需要選擇決策變量，并根據(jù)決策變

量與不一致的響應(yīng)來定義目標(biāo)函數(shù)與約束條件，它們能夠是線性與非線性的表達(dá)

式。OpiQuest根據(jù)用戶的目標(biāo)，通過各類算法，自動(dòng)搜尋仿真模型的最優(yōu)解，對(duì)

用戶來說仿真優(yōu)化變得更簡(jiǎn)單易懂、更直觀具體。

三維動(dòng)畫再現(xiàn)工具3D-Player,是基于Arena基礎(chǔ)上開發(fā)的3D動(dòng)畫輔助工具軟

件，是對(duì)二維仿真動(dòng)畫功能的補(bǔ)充與加強(qiáng)，它能夠直接與邏輯模型聯(lián)系起來，更

加逼真地反映模型運(yùn)行的情況。

令不足之處

①仿真動(dòng)畫與仿真邏輯相分離，構(gòu)建動(dòng)畫模型具有一定的工作量；②仿真模

型不是預(yù)編譯的，因此運(yùn)行速度不夠快（關(guān)于大型復(fù)雜系統(tǒng)而言）；③仿真模型無

法脫離Arena仿真環(huán)境而獨(dú)立運(yùn)行。

2.3Arena與其它常用仿真軟件比較

各類仿真工具的比較（A、B、C、D分別表示由高到低的等級(jí)）

易學(xué)性習(xí)慣性連續(xù)處理圖形處理價(jià)格

ARENADACAC

AUTOMODCAcAD

EXTENDBBABA

PROMODELBBDBD

SIMPLE++CCDCE

TAYLORBCDBB

WITNESSCACBD

能夠看出，較之其它仿真軟件，Arena有較強(qiáng)的過程習(xí)慣能力，適用于各個(gè)

層次、不一致復(fù)雜程度上的系統(tǒng)仿真；而且Arena不僅有強(qiáng)大的制作2D/3D動(dòng)

畫的能力，還具有較強(qiáng)的圖形處理能力。此外，與同類產(chǎn)品相比，它價(jià)格合理，

并為學(xué)術(shù)研究提供較大的優(yōu)惠政策。

2.4Arena的應(yīng)用領(lǐng)域

Arena是一個(gè)通用仿真工具，離散系統(tǒng)、連續(xù)系統(tǒng)與混合系統(tǒng)都能夠用它來

構(gòu)建。廣泛地應(yīng)用于包含制造業(yè)、物流及供應(yīng)鏈、服務(wù)、醫(yī)療、軍事等領(lǐng)域的系

統(tǒng)仿真，也應(yīng)用于各個(gè)層面不一致情況的仿真，包含日常生產(chǎn)作業(yè)、各類資源的

配置、業(yè)務(wù)過程的規(guī)劃、系統(tǒng)性能與計(jì)劃結(jié)果的評(píng)價(jià)、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)等。

3Arena建模stepbystep

Arena構(gòu)建的仿真模型通常包含如下幾個(gè)部分：①數(shù)據(jù)部分。定義仿真模型

的內(nèi)部數(shù)據(jù)，如資源、變量、表達(dá)式、數(shù)組、仿真參數(shù)、統(tǒng)計(jì)變量等等；②邏輯

部分。定義模型的仿真流程，這與實(shí)際系統(tǒng)流程相對(duì)應(yīng)；③動(dòng)畫顯示部分。這個(gè)

部分本質(zhì)上對(duì)模型的定義與仿真結(jié)果沒有影響，但它能夠清晰地將實(shí)際系統(tǒng)描述

出來，同時(shí)在仿真過程中動(dòng)態(tài)顯示，從而直觀地看到系統(tǒng)的運(yùn)行情況，這對(duì)建模

人員校核仿真模型、用戶分析系統(tǒng)與體驗(yàn)仿真過程都提供了巨大的幫助，使系統(tǒng)

仿真更加友好、有用。

Arena的基本建模過程

3.1基本術(shù)語

實(shí)體：仿真模型中的動(dòng)態(tài)對(duì)象，通常要被創(chuàng)建、移動(dòng)、改變狀態(tài)與釋放，如工件。

屬性：實(shí)體的特征，使一個(gè)實(shí)體區(qū)別于其它實(shí)體，如加工優(yōu)先級(jí)、顏色、工件號(hào)、

到期日等。屬性相當(dāng)于實(shí)體的lag或者label。

變量：系統(tǒng)的某些變動(dòng)因素，包含系統(tǒng)變量與用戶自定義變量。大多數(shù)變量都是

公共的，任何實(shí)體都能夠訪問。

資源：用于對(duì)實(shí)體進(jìn)行處理，如人員、機(jī)器設(shè)備等。資源通常要被獲取與釋放。

隊(duì)列：用于緩存實(shí)體。

事件：代表系統(tǒng)的某些特定時(shí)刻，如工件到達(dá)、工件離開、仿真開始、仿真結(jié)束

等等。

仿真時(shí)鐘：（Now,代表仿確實(shí)當(dāng)前時(shí)刻。

模板：模塊的集合。

模塊：封裝好的仿真邏輯。

3.2常用模板與模塊

結(jié)合Arena介紹一些常用模板與模塊。

Arena常用模塊說明

模板模塊說明

BasicCreate定義產(chǎn)生實(shí)體的規(guī)則，并產(chǎn)生實(shí)體進(jìn)入仿真系統(tǒng)

ProcessDispose群放實(shí)體離開仿真系統(tǒng)

Process定義實(shí)體的處理邏輯,并對(duì)班體進(jìn)行處理

Decide類似選擇與分支模塊，根據(jù)不一致的條件把實(shí)體送

往不一致的出口

Separate分離實(shí)體對(duì)象，包含分離一批實(shí)體與復(fù)制單個(gè)實(shí)體

Assign瞰值，能夠給實(shí)體屬性、系統(tǒng)變量、實(shí)體圖片等等

賦值

Entity定義實(shí)體。實(shí)體是Arena模型中一切在不一致模塊

之間移動(dòng)的被處理對(duì)象

Queue定義隊(duì)列，如機(jī)器隊(duì)歹J

Resource定義資源，如機(jī)器

Variable定義變量

Set定義集合，如資源集合、圖片集合等等

AdvancedProcessDelay延遲實(shí)體，將實(shí)體延遲一段時(shí)間。可代表加工處理

等等

Hold阻止實(shí)體，不讓實(shí)體移動(dòng)作進(jìn)一步處理，直到接收

到有關(guān)釋放實(shí)體的信號(hào)?？纱斫煌房谥甘緹舻?/p>

等

Release釋放資源

Seize獲取資源，進(jìn)行加工史理

Signal發(fā)送信號(hào)

AdvancedRoute定義路徑

TransferStation定義站點(diǎn)

SupportChoose選擇分支，根據(jù)不一致的條件把實(shí)體送往不一致的

出口

Duplicate復(fù)制實(shí)體

BlocksPreempt搶占資源

VBAVBA接口模塊

ElementsContinuous定義連續(xù)時(shí)間屬性，用于連續(xù)系統(tǒng)

Levels定義容器或者管道，用于連續(xù)系統(tǒng)

FlowProcessTank定義容器

Sensor定義傳感器，能夠感知容器的有關(guān)特性，如當(dāng)前儲(chǔ)

量等

Flow定義連續(xù)流，可代表管道等

Regulate規(guī)則，代表連續(xù)流的流淌規(guī)則

SeizeRegulator獲取規(guī)則器，使連續(xù)流按照獲取的規(guī)則器進(jìn)行流淌

ReleaseRegulator釋放規(guī)則器

3.3如何使用幫助

結(jié)合Arena介紹其幫助系統(tǒng)的使用。

3.4Arena類庫

結(jié)合Arena介紹其類庫。

Arena定制常用類列表

類常用方法或者屬性說明

Application,ArenaActiveModel返回當(dāng)前活動(dòng)模型。只讀屬性

應(yīng)用程序類。操縱

獲取當(dāng)前所有打開的模型。只讀屬性

Arena仿真軟件本Models

身

Quit退出Arena應(yīng)用程序。方法

Visible獲取/設(shè)置Arena應(yīng)用程序是否可視化。讀寫屬性

Show設(shè)定Arena應(yīng)用程序的顯示方式。方法

Models,仿Close關(guān)閉所有打開的模型。方法

其模型集合類。Count返回打開的模型數(shù)目。只讀屬性

非運(yùn)行時(shí)類，山Find查找模型的索引號(hào)。方法

其對(duì)仿真模型所Item返回指定索引號(hào)的模型。只讀屬性

作的修改能夠儲(chǔ)Open打開指定的模型。方法

存在模型中

Model,仿BaseTimeUnits讀取/設(shè)置仿真時(shí)間單位基準(zhǔn)。讀寫屬性

真模型類。具備BatchModc運(yùn)行時(shí)是否需要顯示仿真動(dòng)畫。讀寫屬性

Check調(diào)試模型。方法

操縱某個(gè)仿真模廠

Close關(guān)閉模型。方法

型的各類功能。End結(jié)束仿真運(yùn)行。方法

非運(yùn)行時(shí)類，由G。驅(qū)動(dòng)仿真運(yùn)行。方法

Modules獲取模塊集合類。只讀屬性

其對(duì)仿真模型所0k

Path獲取模型儲(chǔ)存路徑。只讀屬性

作的修改能夠儲(chǔ)Pause暫停仿真運(yùn)行。方法

存在模型中RunSpeed讀取/設(shè)留仿直運(yùn)行i束度。讀寫屬性

Save儲(chǔ)存仿真模型。方法

SIMAN獲取SIMAN對(duì)象。只讀屬性

Modules,模Count返回模塊數(shù)目。只讀屬性

Create創(chuàng)建模塊。方法

塊集合類。非運(yùn)c.,

Find查找模塊索引號(hào)。方法

行時(shí)類，由其對(duì)Item返回指定索引號(hào)的模塊。只讀屬性

仿真模型所作的

修改能夠儲(chǔ)存在

模型中

Module,模Data讀取/設(shè)置模塊參數(shù)。讀寫屬性

UpdateShapes儲(chǔ)存模塊參數(shù)。方法

塊類。具備操縱

某個(gè)模塊的各類

功能。非運(yùn)行時(shí)

類，由其對(duì)仿真

模型所作的修改

能夠儲(chǔ)存在模型

中

SIMAN,ActiveEntity獲取當(dāng)前活動(dòng)實(shí)體索引號(hào)。方法

EntityAttribute讀取/設(shè)置實(shí)體屬性值。讀寫屬性

SIMAN類。具備c、

EntityDispose釋放實(shí)體離開系統(tǒng)。方法

操縱仿真運(yùn)行全EntityCreationTime獲取實(shí)體進(jìn)入系統(tǒng)的時(shí)間。只讀屬性

過程各個(gè)方面的FntitySendToStatian把實(shí)體送往指定咕點(diǎn)c方法

讀取/設(shè)置容器總?cè)萘?。讀寫屬性

功能。運(yùn)行時(shí)類，TankC叩acity

J、，一TankLevel讀取/設(shè)置容器考前容量。讀寫屬性

只有在仿真啟仃m.A工G

QueuedEntityAttnbutesSum獲取隊(duì)列中所有實(shí)體某一屬性之與。方法

過程中才可訪QueueEntityLocationAtRank根據(jù)序號(hào)獲取隊(duì)列實(shí)體的索引。方法

問，由其對(duì)仿真QucucNunibcrOfEnticics獲取隊(duì)列中的實(shí)體數(shù)目。方法

QueueRemoveEntity從隊(duì)列中移出實(shí)體。方法

模型所作的修改