Arena讲解(二)

基于ARENA的模拟ManagementSystemSimulation22020/5/7ARENA示例ManagementSystemSimulation32020/5/7示例1一个M/M/1的服务系统，到达间隔时间满足均值为8分钟的指数分布，服务台的服务时间满足均值为5.5分钟的指数分布。请模拟120分钟的系统运行。Replication10次。Create1Process1Dispose1000ManagementSystemSimulation42020/5/7示例：模拟基本术语和概念ManagementSystemSimulation52020/5/7系统：简单处理系统（M/M/1）一般目标：估计总零件生产量排队时间，排队长度，机器忙率时间单位设定：可任意，但是…必须一致时间设定必须合理，可以在有限的实际时间内运行结束ManagementSystemSimulation62020/5/7模型特征初始时间为0，且初始状态为空闲时间单位：分钟到达时间：0.00,6.84,9.24,11.94,14.53间隔到达时间:6.84,2.40,2.70,2.59,0.73服务时间：4.58,2.96,5.86,3.21,3.11模拟到15(模拟)分钟时终止ManagementSystemSimulation72020/5/7研究目标：输出性能指标整个模拟时间内的总生产量(P)队列中零件的平均排队时间：队列中所有零件的最大排队时间：DNiiN1N=no.ofpartscompletingqueuewaitDi=waitingtimeinqueueofthepartKnow:D1=0N1max,,iNiD1ManagementSystemSimulation82020/5/7研究目标：输出性能指标(continued...)队列的平均队长：队列中的最大队长：零件的平均和最大停留时间(在系统中停留的时间，或成为周转时间)ofpartsinqueueQ(t)=numberattimetmax()015tQtFPFiiPiPi11,max,,Fi=flowtimeofthepartQtdt()01515ManagementSystemSimulation92020/5/7研究目标：输出性能指标(continued...)机器设备的使用率(忙率)Btdt()01515Bttt()10ifthemachineisbusyattimeifthemachineisidleattimeManagementSystemSimulation102020/5/7模拟对象：抵押申请处理过程已知条件：在该抵押申请处理过程中，申请单的到达时间间隔服从均值为2h的指数分布。系统中有一名评审员负责评审抵押申请单，其评审一份申请单最短需要1h，最长需要3h时，最可能需要1.75h。评审员的人力资源成本为12美元/小时，无论繁忙还是空闲。根据以往的经验，88%的申请单可以通过评审。抵押申请单的处理流程下图所示。示例2ManagementSystemSimulation112020/5/7求解目标：分析在20天内，申请单的平均停留时间、平均成本、最长停留时间、排队等待的最大申请单数以及评审员负荷率。ManagementSystemSimulation122020/5/7评审抵押申请生成抵押申请是否符合要求？拒绝并退出接受并退出是否（1）画流程图ManagementSystemSimulation132020/5/7（2）仿真建模(1)产生抵押申请单实体：添加生成模块(CreateModule)(2)处理申请单的过程：添加处理模块(ProcessModule)(3)判断申请单是否通过了审查：添加判断模块（DecideModule）(4)清除申请单以终止流程：添加清除模块(DisposeModule)Create1Process1Decide1TrueFalseDispose1Dispose2000000ManagementSystemSimulation142020/5/7（3）定义模型数据(1)设置申请单到达规律：生成模块，指数分布，参数为2。(2)设置申请单评审过程规律：处理模块，添加评审员资源，三角分布，参数为1，1.75，3，时间单位为小时（Hours）。(3)设置接受或退回申请单规则：判断模块，接受率为88%。(4)设置不同的申请单清除事件：清除模块，“Accepted”和“Returned”两个清除事件。ApplicationInitiateMortgageApplicationReviewTrueFalseComplete?AcceptedReturned000000ManagementSystemSimulation152020/5/7(5)设置抵押申请评审员成本：资源模块，参数为“Idle/Hour”：12、“Busy/Hour”：12。(6)设置模拟模型运行参数：“Run/Setup…”菜单项，设置统计数据项和模拟总时间。（3）定义模型数据ManagementSystemSimulation162020/5/7（4）模型运行过程单击工具栏中“”运行按钮或选择菜单中“Run/Go”项运行模型。生成的实体数目正在处理的实体数目判断模块每个分支流出的实体数目处理完成的实体数目ManagementSystemSimulation172020/5/7（5）模拟结果分析通过模拟报告可以查看模拟的相关结果。问题（Question）报表节（ReportSection）回答（Answer）申请单的平均停留时间Entities\Application\Time\TotalTime\Average16.5144（小时）申请单的平均成本Entities\Application\Cost\TotalCost\Average22.9923（美元）申请单的最大停留时间Entities\Application\Time\TotalTime\Maximum33.4522（小时）排队等待的最大申请单数Queues\ReviewApplication.Queue\Other\Numberwaiting()\Maximum21（个）评审员的负荷率Resources\MortgageReviewClerk\InstantaneousUtilization\()Value96.54%（6）增强可视化效果(1)动画显示抵押评审员资源：单击“Animate”工具条上资源按钮，在弹出资源放置对话框中进行设置。(2)给正在加工处理的实体绘制曲线图：单击“Animate”工具条上的曲线图按钮，在弹出曲线图对话框中进行设置。（6）增强可视化效果(3)再次运行模型再次运行模型，观察评审员的动画效果和申请单的曲线图。评审申请过程的申请单实体数量曲线图ManagementSystemSimulation202020/5/7分析过程常规估测分析方法平均间隔到达时间=3.05minutes平均服务时间=3.94minutes只考虑平均值的话，是对模型的过度简化，彻底忽略了随机性。按照以上平均值来考虑，这个模型就等价于一个均匀到达，均匀服务的模型，可以直接应用初中数学进行解决，也就无所谓队列问题了！我们的目标——介于完全随机和完全稳定之间的合理模型这种简单估测方法具有非常大的局限性ManagementSystemSimulation212020/5/7分析过程(continued…)排队论需要额外对模型的假设最为通用的模型：M/M/1queue到达间隔时间~exponential服务时间~exponential,independentofinterarrivals且一般具有E(service)E(interarrival)最终为稳态(long-run,forever)确定的解析分析结果：如，队列中的平均等待时间存在的问题：有效性，估计均值，长期有效，但是未必对于某个问题有效。通常用于对平均性能进行考虑时应用ManagementSystemSimulation222020/5/7实体和属性（1）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。如排队服务系统中的顾客。永久实体：永久驻留在系统中的实体称为永久实体（一般指资源），如排队服务系统中的服务员。（2）属性属性是指系统中的实体（资源）的特性。队列实体流经模型的过程中，需要等待时，队列(Queue)将提供等待的空间。队列中的实体按照一定规则（如先进先出）进出队列。模拟中需考虑的对象ManagementSystemSimulation232020/5/7模拟时钟模拟时钟用于表示模拟时间的变化，模拟模型中时间控制部件是必不可少的，以便按一定规律来控制模拟时钟的推进。统计计数器在模拟模型中，统计计数器是统计系统中有关变量的变化情况。事件、活动和进程（1）事件事件就是引起系统状态发生变化的行为。从某种意义上说，离散系统可以看作是由事件来驱动的。（2）活动活动通常用于表示两个可以区分的事件之间的过程，它标志着系统状态的转移。模拟中需考虑的对象ManagementSystemSimulation242020/5/7模拟中需考虑的对象Entity实体系统的“参与者”，在系统的移动，状态发生变化，可以影响其它实体或者被其它实体影响动态对象—需要进行创建，进行移动，以及离开系统(根据需要)通常表示“实际”的事物如：实体指的是零件也可以构造出“假”实体，只是用于建模的方便例如，Breakdowndemon通常具有多个实现的方式一个系统中可以同时具有多个不同类型的实体ManagementSystemSimulation252020/5/7模拟中需考虑的对象(continued...)Attributes属性同一类型实体的特征，用来描述和区分实体同一类实体都具有相同的属性，但属性值不同，例如：到达时间停留日期优先级颜色对于特定实体，必须绑定属性值属性可以视为(实体的)“局部”变量在ARENA中有些属性是自动生成的，有些则需要进行定义ManagementSystemSimulation262020/5/7模拟中需考虑的对象(continued...)(全局)Variables变量反映了系统的特征，而与实体无关名称和取值对于整个系统来说是唯一的不与实体绑定实体可以对变量进行访问，并改变变量取值，例如：两个车站之间的运输时间系统中能容纳的零件个数模拟时钟“写在墙上”在ARENA中内部有一个常规变量，也可以根据需要来定义ManagementSystemSimulation272020/5/7模拟中需考虑的对象(continued...)Resources资源资源是实体所需要进行竞争获得的，如服务人员机器设备空间，……实体可以获取(seize)一个资源，使用之，并释放(releases)之。需要强调的是：在进行处理时将一个资源分配给一个实体，而不是将一个实体分配给一个资源“一个”资源可以具有多个处理单元能力“A”resourcecanhaveseveralunitsofcapacity例如，餐厅中的一个台面可以有多个椅子一个售票窗口可以有多个售票员在模拟过程中，资源的处理单元个数可以改变ManagementSystemSimulation282020/5/7模拟中需考虑的对象(continued…)Queues队列当实体无法进行运动时(通常是由于无法获取需要的资源)用于实体等待的对象具有名称，通常是与相应的资源绑定可以因为有限的空间和资源来设定有限的排队空间——当实体到达一个已满的队列时必须定义如何对实体进行处理对于此对象，通常需要观测队列的程度，等待时间，等等ManagementSystemS