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1、西安工业大学计算机科学与工程学院,第六章 离散系统仿真,西安工业大学计算机科学与工程学院,6.1 离散事件概述,离散事件系统：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 ，时间指针往往不按照固定的增值向前推进，而是由事件或特定的规则推动随机递进的。 例如：银行服务系统、售票系统、车间加工调度系统、电话系统等。,西安工业大学计算机科学与工程学院,连续系统仿真：系统变换是随时间连续变化的。离散系统仿真：系统变化的事件不随时间连续变化，其发生变化的规律是在离散时刻随机发生的。离散事件仿真的历史、发展及现状。,西安工业大学计算机科学与工程学院,6.2 离散事件系统与模
2、型,一、离散事件系统的基本要素1、实体。临时实体：在系统中指存在一段时间的实体，这类实体是由系统的外部到达并进入系统的,然后通过系统,并最终离开系统。 永久实体：永久性地驻留在系统中的实体称为永久实体。,西安工业大学计算机科学与工程学院,2、事件。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。 3、活动。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是实体在两个事件之间 保持某一个状态的持续过程。,西安工业大学计算机科学与工程学院,4、进程。若干个事件及若
3、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。,西安工业大学计算机科学与工程学院,5、仿真时钟仿真时钟用于表示仿真时间的变化，仿真时钟的推进呈现跳跃性，推进的速度具有随机性。在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时钟的推进。6、统计计数器纪录每次仿真的结果。因为离散事件仿真的仿真结果只有在统计意义下才能有参考价值。,西安工业大学计算机科学与工程学院,7、事件表事件表是一个有序的记录表,每个记录包括事件发生的时间、事件的类型等一些内容。,西安工业大学计算机科学与工程学院,二、离散事件仿真研究1、仿真策略与方法事件调度法；活动扫描法；进程交互法2、研究的步
4、骤系统建模及模型改进；确定仿真算法 ；建立仿真模型 ；设计仿真程序,运行仿真程序,仿真模型的检验与改进 ；仿真结果输出处理与分析。,西安工业大学计算机科学与工程学院,三、离散仿真建模1、明确仿真目的；2、正确描述系统，包括：组成成分、变量、参数、元素关系等；3、仿真模型的建立，构建事件表； 4、输出函数的确定，确定性能参数。,西安工业大学计算机科学与工程学院,四、仿真程序与推进机制1、仿真程序的构成仿真时钟，事件表，系统状态变量，初始化子程序，事件子程序，调度子程序，随机数产生子程序，输出函数子程序，统计计数器，主程序。2、仿真程序的推进机制时间步长法；事件步长法。3、同时发生事件的解决方法同
5、类同时事件：规定排队顺序混合同时事件：一步法；解结法。,西安工业大学计算机科学与工程学院,6.3 时间步长法,时间步长法就是按照时间流逝的顺序，一步一步的对系统的活动进行仿真。在整个仿真的过程中，时间步长的长度固定不变。它的基本思路是：在进行系统仿真的过程中，可以把整个过程分成许多相等的时间间隔，时间步长的长度可以根据实际问题分别取作秒,分,小时，天等。程序中按照这个步长前进的时钟就是仿真的时钟。,西安工业大学计算机科学与工程学院,选取系统的一个初始的状态作为仿真时钟的零点，仿真时钟每步进一次，就对系统的所有的实体和属性以及活动进行一次全部的扫描考察，按照预定的计划和目标进行分析，计算和记录系
6、统状态的变化，这个过程一直进行到仿真的时钟结束为止。其流程图为：,例1 库存问题,在物资的供应过程中，由于到货与销售不可能做到同步同量，故总要保持一定的库存储备。如果库存过多，就会造成积压浪费以及保管费的上升 ； 如果库存过少，就会造成缺货。如何选择库存和订货策略，就是一个需要研究的问题。库存问题有多种类型，一般比较复杂，下面讨论一种简单的情况。,某自行车商店的仓库管理人员采取一种简单的定货策略，当库存量降低到P辆的时候就向厂家订货，每次订货Q辆，如果某一天的需求量超过了库存量，商店就有销售损失和信誉损失，但如果库存量过多，就会导致资金积压和保管费增加。若现在已有下面的五种库存策略，试找出一种
7、费用最少的策略。,这个问题的已知条件是：,1.从发出货物到收到货物需隔三天,2.每辆自行车的保管费为0.75元/天，每辆自行车的缺货损失费为1.80元/天，每次订货费用为75元,3.每天自行车的需求量为099之间的均匀分布的随机数,4.原始库存为115辆，并假设第一天没有发出订货,这个问题用解析法分析很是麻烦，但是利用计算机按天仿真仓库货物的变动情况却很是方便。 我们以150天为例，依次对这五种情况进行仿真，最后比较总的费用，从而可以作出决策。,输入一些常数和初始的数据后，以一天为事件步长进行仿真。1.检查这一天是否是预定的到货日期，如果是则库存量加Q， 并把预定到货日期量变为0 ; 如果不是
8、则库存不变；2. 仿真这一天的需求量,这可用计算机语言得到。若库存量大于需求量，则新的库存量减去需求量；反之，则库存量变为0, 并且在总的费用里加上缺货损失费.3.检查实际的库存量加上预定到货量是否小于新的到货点P ，如果是则需要申请订货。 如此反复进行150天，得出费用的总值，其流程图如下：,比较五种方案的费用，可以看出方案4最好，这时在150天中的总的费用为26094元。,其matlab程序为：早上到货、全天销售、晚上定货for i=1:5 storage(1)=storage0; n=round(99*nr(1); sale=n; remain=storage(1)-n;,if rema
9、in=n sale=n; remain=storage(j)-n; shortagenumber=0;,else sale=storage(j); remain=0; shortagenumber=n-storage(j); end storage(j)=remain; if remain+booknumber=p(i); booknumber=q(i); arrivedate=dh+arrivalinterval; orderfee=bookfee; else orderfee=0; end cost(i)=cost(i)+remain*storagefee+shortagenumber*l
10、ossfee+orderfee; end; mincost=min(cost); endcost/(days/150)mincost/(days/150),例2 报贩的策略,报贩需要确定下一年从报社订购的每天报纸数，报纸每捆10张，只能整捆购买。每份报纸的购进价为1.3元,零售价为2元,晚上将没有卖掉的报纸退回,退回价为0.2元。报贩售出一份报纸赚0.7元 ,退回一份报纸赔1.1元。报贩每天如果购进的报纸太少,不够卖时会少赚钱,如果购得太多卖不完时要赔钱。报纸可以分为3种类型的新闻日：好、一般、差，它们的概率分别为0.35,0.45和0.2,在这些新闻日中每天对报纸的需求分布的统计结果下图：,
11、试确定下一年每天报贩应该订购的报纸数量。,解： 我们通过计算机仿真来解决此问题。最优策略应该是每天的利润最大。利润=销售收入+退回报纸的收入-报纸成本这是一个随机现象的计算机仿真问题，故先确定各种情况的随机数的对应关系。新闻日和需求量对应的随机数分别如下面两个表格所示,计算机仿真的流程：1）令每天的报纸订购数变化，40-100；2）让时间从1开始变化（循环）到365；3）产生新闻种类的随机数，确定当天的新闻类型；4）产生需求量随机数，确定当天的报纸需求量；5）计算当天的收入，计算累积利润，6）比较得出最优定货量。,0.94,1.00),订货70份报纸的模拟表,作业：仿真365天，经过计算机仿真后得到最优购货量是每天多少份？平均每天利润多少元？,
