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1、1,Arena建模仿真技术11.02,2,目录,概述Arena功能介绍Arena建模环境Arena建模技术Arena建模实例Arena仿真结果输出Arena其他功能,3,1.概述,RockwellArena的特点典型应用领域,4,1.概述,Rockwellhttp:/,5,1.概述,Arena的特点是一个可扩展的仿真软件包。它提供完整的仿真环境，支持仿真研究的所有步骤。Arena综合了SIMAN仿真语言和Cinema仿真系统的强大建模功能和灵活性，它提供容易使用的应用问题解决模版。Arena是一个基于层次建模概念的图示化仿真系统。,6,1.概述,Arena的特点它允许用户创建新的组件。组件包含
2、在模板中，模板可以被应用在很多领域中。Arena也包括输入和输出分析器。,7,1.概述,典型应用领域详细地分析任何制造业系统（材料加工处理）；分析复杂的用户服务和用户管理系统；分析包括仓储、交通运输、物流在内的全球供应链；预测系统的性能，其功能的实现基于以下的一些关键指标：成本、生产量、周期和利用率；用于辨识过程中的瓶颈部分；用于计划人员、装备和材料需求分析。,8,1.概述,典型应用人群制造业、商业领域的顾问、分析师、系统工程师,9,2.Arena功能介绍,系统分析器系统设计器系统观测器系统预测器训练仿真器,10,2.Arena功能介绍,建立模型，定义、证明和沟通。对将来可能发生的情况进行仿真
3、，了解其复杂的关系并找到可改进的机会。以动态的动画的方式将仿真结果显示出来。对结果进行分析，它将显示原有的方案以及由于发生一系列改变后可能产生的方案，并从中可以挑选出最佳的方案。,11,3.Arena建模环境,Project Bar,Model windowFlowchart view,Model windowspreadsheet view,12,3.Arena建模环境,Basic ProcessAdvanced ProcessAdvanced Transfer panelsReports panelNavigate panel,13,3.Arena建模环境,Basic Process,14
4、,3.Arena建模环境,Advanced Process,15,3.Arena建模环境,Advanced Transfer panels,16,3.Arena建模环境,Reports panel,17,3.Arena建模环境,Navigate panel,18,4.Arena建模技术,建模方法统计和分析用来定义输入参数和分布的数据。将系统分为子系统，建立控制逻辑。确定模型结构：什么是实体和资源，实体如何进入和离开模型，实体活动遵循什么路径，需要什么资源，等等。这些都被称作结构建模，它奠定了模型的逻辑基础。更详细的分析系统的运行状况，选择Arena模块来实现需要的功能。解决如何将活动实体在系统
5、里的不同的工作时间仿真出来的问题。,19,4.Arena建模技术,Basic processCreate：它是流程的开始，实体从该模块进入仿真过程。Dispose：它是流程的结尾，实体从该模块退出仿真过程。Process：一个活动，通常需要一个或更多的资源，并且需要消耗一些时间来完成。Decide：是程序的分支部分，实体只可以选择一个分支。,20,4.Arena建模技术,Basic processBatch：在继续运行流程之前，收集一定量的实体。Separate：在并行的程序中复制实体，或是将先前所建立的一组实体分散成其他组。Assign：在仿真过程中改变一些参数的值，例如实体的类型或仿真变量
6、。Record：拥有统计功能，统计实体的数量和时间周期。,21,4.Arena建模技术,Basic processEntity：定义系统中的实体的属性。Queue：定义系统中队列的属性。Resource：定义系统中资源的属性。Variable：定义系统中变量。Schedule：定义系统中使用的计划，用于产生实体、使用资源等。Set：将系统中具有某种相同属性的资源整合成为一个集使用，具有与资源类似的性质。,22,4.Arena建模技术,由浅入深单队单服务台模型M/M/1客户到达时间间隔服从均值为1小时指数分布服务时间服从均值为1的指数分布,23,4.Arena建模技术,Resource,24,4
7、.Arena建模技术,Create,25,4.Arena建模技术,Process,26,4.Arena建模技术,Process,27,4.Arena建模技术,Process模块有四种可能的选项：Delay选项将使实体经历一定的时间延迟。这个活动不需要资源。Seize Delay选项提供了等待和延迟，但没有释放资源供下一个实体使用。Seize Delay Release选项提供了排队等待，占用机器或者资源，释放资源一系列活动。Delay Release选项，假定实体先前已占用了资源，在此产生延迟，最后释放资源。,28,4.Arena建模技术,Process,29,4.Arena建模技术,Proc
8、ess,30,4.Arena建模技术,Dispose,31,4.Arena建模技术,Dispose,32,4.Arena建模技术,Dispose,33,5.Arena建模实例,串行的两个服务台客户到达时间间隔服从均值为1小时指数分布两个服务台的服务时间均服从均值为1的指数分布,34,5.Arena建模实例,串行的两个服务台加入新的Resource：Server 2加入新的Process：Process 2,35,5.Arena建模实例,串行的两个服务台,36,5.Arena建模实例,有选择的串行服务台客户到达时间间隔服从均值为1小时指数分布两个服务台的服务时间均服从均值为1的指数分布客户中，6
9、0%的客户只在第一个服务台接受服务；其余40%的客户在第一个服务台服务结束后，到第二个服务台接受服务。,37,5.Arena建模实例,Decide：,38,5.Arena建模实例,模型结构,39,5.Arena建模实例,模型运行状况,40,5.Arena建模实例,运行控制结束条件有两种定义方式：规定运行时间规定进入系统的实体数量,41,5.Arena建模实例,42,5.Arena建模实例,规定进入系统的实体数量,43,5.Arena建模实例,有阻塞的串行服务台串行服务台第二个服务台前不允许排队需要到第二个服务台服务的客户，在完成第一个服务台的服务之后，会继续留在第一个服务台直到第二个服务台能够
10、为其服务。在此客户离开第一个服务台之前，第一个服务台不能为其他的客户服务。,44,5.Arena建模实例,Seize,45,5.Arena建模实例,Delay,46,5.Arena建模实例,Release,47,5.Arena建模实例,Advanced Process,NO!,48,5.Arena建模实例,有阻塞串行服务台的模型结构,49,5.Arena建模实例,模型运行状况,50,5.Arena建模实例,到达顾客以一定的比例需要服务台2的服务串行服务台第二个服务台前不允许排队顾客中有一定比例的顾客需要到服务台2接受服务，其他顾客直接从服务台1离开系统需要到第二个服务台服务的客户，在完成第一个
11、服务台的服务之后，会继续留在第一个服务台直到第二个服务台能够为其服务。在此客户离开第一个服务台之前，第一个服务台不能为其他的客户服务。,51,5.Arena建模实例,模型结构,52,5.Arena建模实例,运行状况,53,5.Arena建模实例,Arrival：Expo(10)min,Server 1：Expo(6)min,Jackets,Pants,Server 2:(0.05)Expo(4)min,Server 3：0.10Expo(5)min,Server 4：Expo(5)minUndamaged,Server 4：Expo(8)minDamaged,Server 5：Expo(12)
12、min,洗衣店模型,54,5.Arena建模实例,求解目标系统内逗留时间；队长的平均值和最大值服务台的利用率,55,5.Arena建模实例,实体SuitJacketPants资源服务台15,56,5.Arena建模实例,57,5.Arena建模实例,产生实体和服务台1,58,5.Arena建模实例,服务台2和服务台3,59,5.Arena建模实例,服务台4和服务台5,60,6.Arena仿真结果输出,Reports,61,6.Arena仿真结果输出,重复运行法（复演法）序贯程序法方差缩减技术,62,6.Arena仿真结果输出,重复运行法（复演法）选用不同的独立随机数序列，采用相同的参数、初始条
13、件以及用相同的采样次数对系统重复仿真运行。,63,6.Arena仿真结果输出,序贯程序法在重复运行中，假设各次的运行结果独立同分布，则结果序列服从正态分布,64,6.Arena仿真结果输出,方差缩减技术公用随机数法（CCRN）对两个或几个不同的系统模型进行比较采用相同的随机数值减少环境差异因素对偶变量法（AV）采用随机产生的0，1的随机数UK运行后，再采用（1-UK）运行系统。,65,7.Arena其他功能,输入分析流程分析搜寻最优化流程,66,7.Arena其他功能,输入分析Input Analyzer输入分析器Tools Input Analyzer,67,7.Arena其他功能,流程分析
14、Process Analyzer流程分析器Tools Process Analyzer,68,7.Arena其他功能,搜寻最优化流程OptQuest流程最优结果搜寻器Tools OptQuest,69,7.Arena其他功能,OptQuest提高了Arena寻求最优策略的能力。给定输出下的输入优化分析。,70,7.Arena其他功能,OptQuest优化步骤：1.通过设置控制变量的值，OptQuest在Arena中输入可能的解决方案2.Arena运行一个副本来尝试这个方案3.OptQuest从Arena获取结果4.OptQuest分析仿真结果并用智能搜索程序产生一个新的可能解决方案，输入到Ar
15、ena中5.重复以上过程，进行多次仿真。最终得到关于模型目标（Max、Min）的优化解决方案。,71,7.Arena其他功能,OptQuest有三个主要元素：Controls：Are variables or resources that can be meaningfully manipulated to affect the performance of a simulated system.Constraints：Are relationships among controls and/or responses.Objective：Is a response or an expressi
16、on used to represent the models objective.,72,7.Arena其他功能,OptQuest使用步骤：1.Create a simulation model with Arena.2.Prepare your Arena model for optimization.3.Start OptQuest and open an OptQuest(.opt)file.4.Set up the optimization:Select the controls to optimize and set their bounds.Specify any constraints Specify the objective of the optimization.Select the optimization options.,73,7.Arena其他功能,OptQuest使用步骤：5.Run the optimization.6.Interpret the results.7.Refine the solutions.,
