Arena概貌

仿真根本術語和概念2023/10/302系統：簡潔處理系統一般目標：估量總零件生產量排隊時間，排隊長度，機器忙率時間單位設定：可任意，但是…必需全都時間設定必需合理，可以在有限的實際時間內運行完畢2023/10/303模型特征初始時間為0，且初始狀態為空閑時間單位：分鐘到達時間：間隔到達時間:效勞時間：模擬到20(模擬)分鐘時終止仿真,如恰好在第20分鐘時完畢,屆時在系統中仍有零件〔正在加工或在隊列中等待〕，那它們也只能完不成加工了。2023/10/3042023/10/305表2-1零件的到達、間隔和效勞時間〔單位：分鐘〕零件編號到達時間到達間隔服務時間10.001.732.9021.731.351.7633.080.713.3943.790.624.5254.4114.284.46618.690.704.36719.3915.522.07834.913.153.36938.061.762.371039.821.005.381140.82..爭論目標：輸出性能指標整個模擬時間內的總生產量(P)在20分鐘加工過程中的的總產量〔totalproduction；在鉆床完成效勞并離開的零件數〕。其值應越大越好。隊列中零件的平均排隊時間：2023/10/306N=no.ofpartscompletingqueuewaitDi=waitingtimeinqueueofithpartKnow: D1=0

N

>1隊列中全部零件的最大排隊時間：72023/10/30仿真過程中開頭在鉆床承受效勞的零件的最大排隊等待時間〔maximumwaitingtimeinqueue〕。這是用來度量最壞狀況的，對于確定對顧客的效勞水平保證應當會有所幫助。這個量越小越好。爭論目標：輸出性能指標(continued...)隊列的平均隊長：隊列中的最大隊長：零件的平均和最大停留時間(在系統中停留的時間，或成為周轉時間)2023/10/308Fi=flowtimeofithpart爭論目標：輸出性能指標(continued...)機器設備的使用率

(忙率)即鉆床處于忙態的時間占仿真總時間的比例。這是另一個隨時間離散變化的統計量，其隨時間變化的函數為如下“忙態”函數其它需要的指標informationoverload?并不是指標越多越好2023/10/309分析過程常規估測分析方法平均間隔到達時間=4.987minutes平均效勞時間=3.351minutes從以上的分析來看，還是比較有希望的,由于完成效勞的速度比零件到達的速度要快(在平均意義下)只考慮平均值的話，是對模型的過度簡化，徹底無視了隨機性。依據以上平均值來考慮，這個模型就等價于一個均勻到達，均勻效勞的模型，可以直接應用初中數學進展解決，也就無所謂隊列問題了！我們的目標——介于完全隨機和完全穩定之間的合理模型這種簡潔估測方法具有特殊大的局限性2023/10/3010分析過程(continued…)排隊論需要額外對模型的假設最為通用的模型：M/M/1queue到達間隔時間~exponential效勞時間~exponential,independentofinterarrivals且一般具有E(service)<E(interarrival)最終為穩態(long-run,forever)確定的解析分析結果：如，隊列中的平均等待時間為存在的問題：有效性，估量均值，長期有效，但是未必對于某個問題有效。通常用于對平均性能進展考慮時應用2023/10/3011排隊論:第一個“M”說明到達過程是馬爾可夫過程〔Markovian〕，即到達間隔獨立、且聽從一樣的指數概率分布。其次個“M”代表效勞時間分布，此處也是指數分布。“1”表示只有一個效勞臺。至少在外表上這個模型很適合本例問題。2023/10/3012模擬的機制單個操作(到達，效勞時間)依據實際過程進展處理對系統變化，大事都依據實際“時間”，實際挨次進展處理對不同對象之間的交互作用進展逐個模擬默認安置“觀測者”來對輸出性能指標進展收集具體的，窮舉式的分析方法在過程中任何事物都是具體和清晰的然后就需要考慮大量細節，存放大量的過程參數和變量幸好有模擬軟件來進展跟蹤和幫助2023/10/3013模擬中需考慮的對象Entity實體系統的“參與者”，在系統的移動，狀態發生變化，可以影響其它實體或者被其它實體影響動態對象—需要進展創立，進展移動，以及離開系統(依據需要)通常表示“實際”的事物在以上的模型中實體指的就是零件也可以構造出“假”實體，只是用于建模的便利例如，Breakdowndemon,breakangel一個系統中可以同時具有多個不同類型的實體2023/10/3014模擬中需考慮的對象(continued...)Attributes屬性同一類型實體的特征，用來描述和區分實體同一類實體都具有一樣的屬性，但屬性值不同，例如：到達時間停留日期優先級顏色對于特定實體，必需綁定屬性值屬性可以視為(實體的)“局部”變量在ARENA中有些屬性是自動生成的，有些則需要進展定義2023/10/3015模擬中需考慮的對象(continued...)(全局)Variables變量反映了系統的特征，而與實體無關名稱和取值對于整個系統來說是唯一的不與實體綁定實體可以對變量進展訪問，并轉變變量取值，例如：兩個車站之間的運輸時間系統中能容納的零件個數模擬時鐘“寫在墻上”在ARENA中內部有一個常規變量，也可以依據需要來定義2023/10/3016變量〔variable〕，也叫全局變量〔globalvariable〕，是反映某種系統特征的信息，與具體的實體無關。模型中可以有很多種不同的變量，但每個變量只表示一種含義。變量可分為兩類:一類是Arena自帶的內部變量〔隊長、處于忙態的效勞臺數、當前仿真時鐘等〕，另一類是用戶自定義變量〔平均效勞時間、運輸時間、當前班次等〕。與屬性不同，變量不與具體的實體相關聯，而是與整個系統有關系。實體可以引用這些變量，而且可以轉變很多變量的值。假設把屬性理解成貼附在實體上的標簽，跟隨實體在房間里處處游走的話，那變量就可被看作寫在墻上的內容〔還可重新擦寫〕。2023/10/3017模擬中需考慮的對象(continued...)Resources資源資源是實體所需要進展競爭獲得的，如效勞人員機器設備空間，……實體可以獵取(seize)一個資源，使用之，并釋放(releases)之。需要強調的是：在進展處理時將一個資源安排給一個實體，而不是將一個實體安排給一個資源“一個”資源可以具有多個處理單元力氣 “A”resourcecanhaveseveralunitsofcapacity例如，餐廳中的一個臺面可以有多個椅子一個售票窗口可以有多個售票員在模擬過程中，資源的處理單元個數可以轉變2023/10/3018模擬中需考慮的對象(continued…)Queues隊列當實體無法進展運動時(通常是由于無法獵取需要的資源)用于實體等待的對象具知名稱，通常是與相應的資源綁定可以由于有限的空間和資源來設定有限的排隊空間——當實體到達一個已滿的隊列時必需定義如何對實體進展處理對于此對象，通常需要觀測隊列的程度，等待時間，等等2023/10/3019模擬中需考慮的對象(continued…)Statisticalaccumulators統計累加器用來監測所發生狀況的變量具體設定取決于所設計的輸出性能指標在模型中處于“被動”地位——只監測，不參與在ARENA中自動設定了很多，也可以依據實際需要來定義在模擬完畢時，可以使用這些累加器來計算最終輸出性能指標2023/10/3020模擬中需考慮的對象(continued...)對于本例中，統計累加器可以有當前所生產的零件數當前全部排隊時間已經通過隊列的零件個數當前最大排隊時間總周轉時間當前最大周轉時間隊列長度曲線Q(t)下的區域大小=排隊時間×排隊長度最大Q(t)=最大隊長效勞臺忙的時間B(t)2023/10/3021簡潔處理系統中的大事新零件到達系統(Arrivial)到達：新零件進入系統。安排下一個新零件的適時到達，也立刻其到達大事記錄插入將來大事表；更新隨時間離散變化的各統計量〔從上一大事發生到現在〕；把到達零件的到達時間〔即仿真時鐘的當前值〕保存在一個屬性中，用以在后面計算該零件的系統逗留時間和排隊時間；假設鉆床空閑，則到達零件立刻開頭加工〔其排隊時間為零〕，將鉆床狀態置為“忙”，并安排該零件的離開大事，統計該零件的排隊時間；否則，假設鉆床正在加工其它零件，則將到達零件置于隊列末尾，隊長變量加1。2023/10/3022簡潔處理系統中的大事(continued…)離開(Departure)，即效勞完畢將生長量累加器加1計算該零件在系統中的周轉時間(now-timeofarrival)更新與時間相關的統計量假設隊列不空：將排在第一位的零件取出，計算并記錄其排隊時間〔此時該零件已完成排隊〕并開頭加工該零件，并安排其離開大事〔將大事記錄插入將來大事表〕；假設隊列空：將效勞臺置為空閑(留意：不需要調度下一個離開大事)2023/10/3023簡潔處理系統中的大事(continued...)終止：仿真過程完畢。更新隨時間離散變化的各統計量〔到仿真終止〕；計算最終的各輸出性能指標值，并形成總結報告。經過每一個大事，大事列表都需要進展更新處理對系統狀態進展初始化2023/10/3024簡潔處理系統的特色仿真時鐘(ARENA中內置)仿真過程中的當前時間值記在一個特殊變量中，稱為仿真時鐘〔simulationclock〕。與實際時間不同，仿真時鐘并不是連續推動、均勻取值的，而是從當前大事的發生時間跳動到下一個大事的發生時間。由于相繼兩個大事之間系統沒有發生變化，全部也就沒有必要鋪張時間來考慮這兩個大事之間的過程。2023/10/3025簡潔處理系統的特色大事列表：[實體號，大事發生時間，大事類型]以大事發生大事升序排列每次都將下一個大事至于大事列表頂部大事列表初始化時要調度第一個到達大事狀態變量：描述當前的狀態效勞器狀態B(t)=1假設忙，0假設空閑隊列中的顧客/零件數Q(t)當前隊列中每個顧客/零件到達時間2023/10/3026計算機仿真技術的沿革(Continued…)大進展階段(1970s-early1980s)計算機越來越快，越來越廉價仿真技術的價值得到越來越廣泛的認同仿真軟件也得到的改善，但是照舊需要學習特地的語言來進展編寫，而且還是批處理模式通常用來汽車，航空工業中的“災難性”問題如在汽車業，更多的是對確定性模型的大規模需求生產線出故障時則進展系統模擬，進一步來分析問題但是通常問題已經發生，承受仿真已經無濟于事了2023/10/3027計算機仿真技術的沿革(continued...)上世紀80年月微機越來越強大桌面系統軟件也具備了GUI和動畫功能仿真技術被普遍承受傳統制造行業效勞業醫療安康業“商業流程”照舊是大多數是在大企業中得到應用通常只是一種幫助工具2023/10/3028計算機仿真技術的沿革(continued…)目前漸漸在小型企業中得到推廣成為了一種標準工具通常會在設計過程的前期進展應用可以進展實時把握將來展望與操作系統的兼容和交互為特定行業和企業開發出專用“模板”自動統計設計和分析2023/10/3029ARENA的定位具有層次構造可以進展多層建模可以將不同建模層次依據需要整合到一個模型內通常是承受從上至下的方式進展建模在具備模擬器的易于使用的特點的同時，不失適用性2023/10/3030ArenaTemplateStandardEditionProfessionalEditionAsinglegraphicaluserinterfaceconsistentatanylevelofmodelingHigherLevelofModelingLowerSIMANTemplateVerticalSolutionsUser-CreatedTemplatesCommonlyusedconstructsCompany-specificprocessesCompany-specifictemplatesetc.ApplicationSolutionTemplates

Call$imBP$imetc.CommonPanel

ManycommonmodelingconstructsVeryaccessible,easytouseReasonableflexibilitySupport,TransferPanels

AccesstomoredetailedmodelingforgreaterflexibilityBlocks,ElementsPanels

AlltheflexibilityoftheSIMANsimulationlanguageUser-WrittenVisualBasic,C/C++,FORTRANCode

TheultimateinflexibilityC/C++/FORTRANrequirescompilerARENA?簡介2023/10/3031

回顧與小結

小貼士ARENA簡介啟動ARENAARENA根本特點和前例所使用的概念對象相對應界面完全是標準化的操作，功能也是標準化的可與其它軟件兼容，如MSOffice具有優化內存治理功能2023/10/3032ARENA7.0簡介應用ARENA進展模擬的根本操作：創立根本模型：Arena供給了一個所見即所得的流程圖形式的環境來進展建模。只需將相應的模塊拖拉至模型窗口并依據規律連接起來就可以構造出處理流程。細化模型：可以通過雙擊相應模塊并進展參數調整就可以將實際問題的數據〔如，處理時間，資源要求，效勞人員水平，等〕添加到模型中。也可以依據需要來定制動畫圖標以更好地顯示問題的流程。對模型進展模擬：通過對構造好的模型進展運行就可以得到模擬結果。ARENA供給了一個動態的可視化圖形環境使得對模型的分析更加直觀和簡潔。分析模擬結果：Arena供給了自動報告功能，直接就能依據常規決策條件，例如資源使用率，等候時間，等，來提交分析報告。也可以通過定制特定的統計量。選擇最正確方案：由于整個模擬過程都封裝在軟件中，所以重點就可以放在建模和分析上。這樣就可以通過屢次建模和修改參數來選擇最正確解決方案。2023/10/3033ARENA工作環境說明菜單/模型窗口/工具欄/PanelBasicProcessPanel/模型窗口Module(模塊〕流程圖模塊(FlowchartModule)：放置在模型窗口中數據模塊(DataModule)：不放在模型窗口中，而是通過表格來進展表示和編輯2023/10/3034流程圖模塊Create模塊該模塊是用于模擬模型中產生實體(Entity)。通過調度或者基于某個到達時間間隔可以產生一個個實體。產生實體后，實體就離開Create模塊進入系統。因此實體類型是在此模塊中進展定義。Process模塊該模塊是用于模擬中的主要處理過程。在此模塊中可以進展對資源(Resource)的獵取(Seize)和釋放(Release)。此外，還可以使用“submodel”選項來指定是否配置子模型。假設處理時間要安排給實體，則可以選定為valueadded,non-valueadded,transfer,wait或other。Dispose模塊該模塊用于標識模擬模型中的實體運動完畢的終點。對于實體的統計必需在該實體被dispose之前進展統計。2023/10/3035流程圖模塊(Continued…)Decide模塊該模塊允許在系統中進展決策選擇處理。它依據一個或多個條件進展推斷決策(如，假設實體為GoldCard)或者基于一個或多個概率(如,75%是;25%否)進展推斷。所設條件可以是基于屬性值(如,優先級)，變量值(如,NumberDenied)，實體類型，或表達式(e.g.,NQ(ProcessA.Queue))。Record模塊該模塊用來收集模擬模型中的統計值。不同類型的觀測統計值都可以在此設定，包括從今模塊退出的時間，實體統計值(time,costing,etc.)，一般觀測值，間隔統計值(從一個時間點到當前模擬時間點)。計數類型的統計值也有效。Assign模塊該模塊用于為變量，實體屬性，實體類型，實體圖片或者其它系統變量進展賦值。在一個Assign模塊中可以進展多個賦值。2023/10/3036流程圖模塊(Continued…)Batch模塊該模塊是在模擬模型中作為分組機制來應用的。實體的Batches可以是永久性也可以是臨時進展分組。臨時batches必需隨后使用Separate模塊進展分割。Separate模塊該模塊用于將一個導入實體復制到多個實體中或者可以將已經分組的實體進展分割。2023/10/3037數據模塊Entity模塊該數據模塊用來定義不同的實體類型以及初始的圖片。同樣，初始本錢信息和持有本錢(holdingcosts)也可以在此定義。Queue模塊該數據模塊可以用來轉變特定隊列的排序規章。缺省的排序規章是FIFO。如要不同排序規章，請在此模塊中設定。在此還有一個額外的字段用于指定該隊列是否可以為其它實體共享。Resource模塊該數據模塊定義了模擬系統中的資源，包括本錢信息和資源可用性。資源可以具有一個固定的容量，在整個模擬過程中不發生變化，也可依據安排轉變。Resourcefailures和states用來說明該模塊中的AdvancedProcessandAdvancedTransferPanel。2023/10/3038數據模塊Schedule模塊數據模塊可用于與Resourcemodule進展連接以定義資源容量變化的安排，或者可與Createmodule連接以定義到達安排。Set模塊該模塊定義了不同類型的集合，包括資源，計數器，累加器，實體類型和實體圖片。資源集合可以用于Process(andSeize,Release,EnterandLeaveoftheAdvancedProcessandAdvancedTransferpanels)模塊。計數器和累加器集合可以用于Record模塊。隊列集合可以用于Seize,Hold,Access,Request,Leave以及AllocatemodulesoftheAdvancedProcessandAdvancedTransferpanels。Variable模塊該數據模塊可用于定義變量和初始值。變量可以在其它模塊中調用(如，Decidemodule)，可以通過Assignmodule來賦值，也可以用于其它任何表達式。2023/10/3039ARENA中的關鍵概念EntitiesandAttributesQueuesResourcesStatisticsSetsStationsandActivityAreasStoragesSequencesConveyorsTransporters2023/10/3040EntitiesandAttributes在每個模擬模型中，entities代表在系統中移動的對象。每個實體都具有自己的特征，以attributes表示。可以依據需要定義足夠多的屬性。每個獨立的實體都具有自己的屬性值；這些值可以在處理過程中賦以。例如，對于某個實體，可以定義“Length”作為實體大小，定義“Priority”來定義實體在某些行動中的重要性。當該實體進展某些處理時，可以依據Priority來進展處理。2023/10/3041QueuesQueue的根本目的是為還無法安排到資源的實體供給排隊的空間。Queues是被動的，只有在實體進入隊列和相關資源可以進展安排時，Queue才會發生變化。ARENA供給兩種類型的隊列：Individualqueues具有一個symbolicname，一個rankingrule以及一個指定的capacity。隊列中的實體可以在動畫中顯示出來；可以對之進展統計；可以依據靈敏的排序機制進展排序；Internalqueues供給了根本的FIFO的功能，但是沒有動畫效果，也沒有統計和排序機制。2023/10/3042ResourcesResources是系統中靜止的元素，并可以安排給實體。它具有給定的capacity(在某個時點)以及states集合(如:busy,idle,inactive或failed)，這些在模擬運行過程中進展轉換。Resources可以表示效勞人員，機器或者僅僅是存儲空間。與Resources相關的術語包括：當實體需要一個資源時，它seize該資源；當一個實體不在需要一個資源時，該實體release該資源，使得該資源可以被其它實體獵取。當該實體需要使用該資源時，則它Delay該資源確定的時間(滿足確定分布)。一個資源具有一個相關的隊列，用來存放那些無法獵取資源的實體。2023/10/3043StatisticsArena可以是用戶來指定是否需要對特定對象(如，隊列，資源，等)的模擬統計值進展統計。這些統計值可以在模擬運行過程中得到記錄并在最終報告中顯示。ARENA進展的統計值收集分為以下5類：Time-persistent記錄了和時間相關的統計值(如,隊長和資源使用率)；Tallies記錄了觀測數據(如，系統中花費的時間實體等)；Counters計數了某個大事的觀測發生次數(如，離開系統的對象個數)；Frequencies收集了系統變量的基于其不同狀態類別的統計值(如，資源在每個可能狀態下的時間消耗比率)；outputs給出了某個系統最終值或最終統計值(如，模擬運行最終的庫存水平)。2023/10/3044Statistics-ReportsCategoryOverview

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