第4章-离散事件仿真基础.ppt

第4章离散事件仿真基础离散事件系统通常是指受事件驱动、系统状态跳跃式变化的动态系统，系统的迁移发生在一串离散事件点上。离散事件系统和连续系统在性质上是完全不同的，这类系统中的状态在时间上和空间上都是离散的。这种系统往往是随机的，具有复杂的变化关系，难于用常规的微分方程、差分方程等方程模型来描述，一般只能用流程图或网络图来描述。离散事件系统与模型离散事件仿真排队系统的仿真随机数和随机变量的生成一、离散事件系统与模型概述描述离散事件系统的基本要素离散事件系统模型的建立（一）概述离散事件系统大量地存在于我们周围，如：超级市场管理系统、银行服务系统、公交管理系统、车间加工调度系统等，其中到大市场和银行的顾客、上下车的旅客、等待加工的工件，都是影响系统变化的“事件”。事件是在离散时刻随机发生的，利用仿真技术对这些系统进行研究分析，可以了解它们的动态运行规律，从而帮助人们做出是否需要增加新的市场和银行的决定，可以帮助人们合理地调度车辆和安排工序。（二）描述离散事件系统的基本要素[例4-1]一个单人理发馆系统，理发馆在工作时间中，有且仅有一个工作人员为客人服务，营业时间为9:00-19:00，顾客到达时间一般是随机的，而且是独立的，每位顾客接受服务的时间长短也是随机的。描述该系统的状态是服务台的状态(忙或闲)、顾客排队等待的队长，等等。（1）实体（Entity）实体是描述系统的三个基本要素之一。连续系统一样，离散事件也是由实体组成的。在离散事件系统中的实体可以分为两大类：临时实体和永久实体。临时实体:在系统中只存在一段时间的实体称为临时实体。这类实体是由系统的外部到达并进人系统的，然后通过系统，并最终离开系统。例4-1中的顾客显然是临时实体。永久性地驻留在系统中的实体称为永久实体。例4-1中的服务员就是永久实体。（2）事件（Event）引起系统状态变化的行为称为事件。它是在某一时间点的瞬时行为，从某种意义上来说，系统是由事件来驱动的。事件不仅用来协调两个实体之间的同步活动，还用于各个实体之间传递信息。例如，在例4-1中就可以把“顾客到达”称为一类事件，因为正是由于顾客的到达，系统的状态——服务员的“状态”才能由闲变忙(如果无人排队的话)，或者使系统的状态——排队的顾客人数发生变化(队列人数加1)。一个顾客接受服务完毕后离开系统，也可以定义为一类事件，因为服务员由忙变为闲，或者等待的队列发生变化。（3）活动（activity）离散事件中的活动，通常用于表示两个可以区分的事件之间的过程，它标志着系统状态之间的转移。把实体所做的、或对实体施加的事件称为活动，它是实体在两个事件之间保持某一个状态的持续过程。在例4-1中，顾客的到达事件与顾客的开始接受服务事件之间的过程可以称为一个活动，该活动使系统的状态(队长)发生变化，从顾客开始接受服务到对该顾客服务完毕后离去的过程也可以被看成是一个活动，它可能使队长减1或使服务员由忙转闲。（4）进程（process）进程由若干个事件及若干个活动组成，它描述了事件及活动之间的相互逻辑关系及时序关系。例4-1中的“顾客到达系统--排队--开始接受服务一服务完毕的过程”就构成了一个进程。[例4-2]在一个有较大水位落差河段上的船闸运行系统，从上游新来的船只到达船闸或当原有的船只完成过闸运行时，系统的状态就发生了变化，我们把船只到达、过闸完毕这一类引起系统状态变化的行为称为事件，当船只尚在船闸内(忙态)而又有新的船只到达时，则新到的船只就进入到等侯的队列(排队的队长加1)，把排队过程，船只过闸过程称为活动，把船只到达?进入排队队列一开闸门?过闸服务?出闸门这三个事件和两项活动称为过闸进程。（5）仿真钟(simulationclock)仿真钟用于表示仿真时间的变化，在连续系统中，仿真时间的变化基于仿真步长的确定，可以是定步长，也可以是变步长。在离散事件动态系统中，引起状态变化的事件的发生时间是随机的，因而仿真时钟的推进步长完全是随机的，而且，在两个相邻发生的事件之间系统状态不会发生任何变化，因而，仿真钟可以跨过这些“不活动”周期，从一个事件发生时刻直接推进到下一个事件发生时刻，仿真钟的推进呈现跳跃性，推进的速度具有随机性，可见，仿真模型中时间控制部件是必不可少的，以便按一定的规律来控制仿真钟的推进。（6）统计计数器（stat.counter）连续系统仿真的目的是要得到状态变量的动态变化过程并由此分析系统的性能。离散事件系统的状态变量随事件的不断发生也呈现出动态变化过程，但仿真的主要目的不是要得到这些状态变量是如何变化的。因为这种变化是随机的，所以某一次运行得到的状态变化过程只不过是随机过程的一次取样，因而，如果进行另一次独立的仿真运行，则所得到