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事件是描述系统的另一基本要素。事件是指引起系统状态变化的行
为,系统的动态过程是靠事件来驱动的。例如,在物流系统中,工件到达
可以定义为一类事件。因为工件到达仓库,进行入库时,仓库货位的状态
会从空变为满,或者引起原来等待入库的队列长度的变化。
事件一般分为两类:必然事件和条件事件。只与时间有关的事件称为
必然事件。如果事件发生不仅与时间因素有关,而且还与其它条件有关,
则称为条件事件。系统仿真过程,最主要的工作就是分析这些必然事件
和条件事件。
第三章离散事件系统仿真简介
第一页,共二十页。
描述系统的另一个基本要素是成分。成分与实体是同一概念,只
是根据****惯,在描述系统时用实体而在模型描述中用成分。成分分为
主动成分和被动成分。可以主动产生活动的成分称为主动成分,如物
流系统中的工件,它的到达将产生入库活动或排队活动。本身不产生
活动,只在主动成分作用下才产生状态变化的那些成分称为被动成分。
第二页,共二十页。
若干事件与若干活动组成的过程称为进程。它描述了各事件活动发生的
相互逻辑关系及时序关系,例如,工件由车辆装入进货台,经装卸搬运进入
仓库,经保管、加工到配送至客户的过程。
进程
活动3
活动2
活动1
活动n-1
“t”
事件1
事件n
事件4
事件2
事件3
第三页,共二十页。
仿真钟用于表示仿真事件的变化。在离散事件系统仿真中,由于系统状
态变化是不连续的,在相邻两个事件发生之间,系统状态不发生变化,因而
仿真钟可以跨越这些“不活动”区域。从一个事件发生时刻,推进到下一个事
件发生时刻。仿真钟的推进成跳跃性,推进速度具有随机性。由于仿真实质
上是对系统状态在一定时间序列的动态描述,因此,仿真钟一般是仿真的主
要自变量,仿真钟的推进是系统仿真程序的核心部分。
应当指出,仿真钟所显示的是仿真系统对应实际系统的运行时间,而不
是计算机运行仿真模型的时间。仿真时间与真实时间将设定成一定比例关
系,使得像物流系统这样复杂的系统,真实系统运行若干天,若干月,计算
机仿真只需要几分钟就可以完成。
第四页,共二十页。
复杂的现实系统常常包含有随机的因素。在物流系统中工件的到达、运输
车辆的到达和运输事件等一般都是随机的。这些复杂的随机系统很难找到响
应的解析式来描述和求解。系统仿真技术成了解决这类问题的有效方法。对
于有随机因素影响的系统进行仿真时,首先要建立随机变量模型,即确定系
统的随机变量并确定这些随机变量的分布类型和参数。对于分布类型是已知
或者是可以根据经验确定的随机变量,只要确定它们的参数就可以了。无论
是确定随机变量的分布类型还是确定其参数,都要以调研观测的数据为依
据。
第五页,共二十页。
离散事件系统仿真与连续系统仿真的方法很不相同。
①离散事件系统模型只是一种稳态模型,无须研究状态变量从一种状态
变化到另一种状态的过程。而对于连续系统,主要是研究其动态过程,连续
系统模型一般要用微分方程描述。
②离散事件系统中的变量大多数是随机的,例如实体的“到达”和“服务”时
间都是随机变量。仿真实验的目的是力图用大量抽样的统计结果来逼近总体
分布的统计特征值,因而需要进行多次仿真和较长时间仿真。
③连续系统仿真中采用均匀步长推进仿真钟的原则,则离散事件系统仿
真中时间的推进是不确定的,它决定于系统的状态条件和事件发生的可能
性。
第六页,共二十页。
离散事件系统仿真实质上是对那些由随机系统定义的,用数值方式或
逻辑方式描述的动态模型的处理过程。从处理手段上看,离散事件系统仿
真方法可分为两类。
①面向过程的离散事件系统仿真
面向过程的仿真方法主要研究仿真过程中发生的事件以及模型中实体的活
动;这些事件或活动的发生是顺序的。
②面向对象的离散事件系统仿真
在面向对象仿真中,组成系统的实体以对象来描述。对象有三个基本的
描述部分,即属性、活动和消息。每个对象都是一个封装了对象的属性及对
象状态变化操作的自主的模块,对象之间靠消息传递来建立联系以协调活
动。对象内部不仅封装了对象的属性还封装了描述对象运动及变化规律的内
部和外部转换函数。这些函数以消息或时间来激活,在满足一定条件时产生
相应的活动。
第七页,共二十页。
按这种策略建立模型时,所有事件均放在事件表中,模型中设有一个
时间控制成分,该成分从事件表中选择具有最早发生时间的事件,并将
仿真钟修改到该事件发生的时间,再调用与该事件相应的事件处理模
块,该事件处理完后返回时间控制成分。这样,事件的选择与处理不断
地进行,直到仿真终止的条件或程序事件产生为止。
第八页,共二十页。
在此方法中,系统由部件组成,而部件包含着运动,这些活动的发生应
当满足规定事件发生的条件。每一个成分均有一个激活条件,若条件满足,
则激活该成分的活动例程。仿真过程中,活动的发生时间也作为条件之一,
而且较之其它条件具有更高的优先权。即在判断激活条件时首先判断该活动
发生的时间是否满足,然后再判断其它条件。对活动的扫描循环进行,直到
仿真终止为止。
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这种方法的特点是系统仿真钟的控制程序采用两张事件表,其一是当前
事件表(CEL:CurrentEventsList),它包含了从当前时间点开始有资格
执行的事件记录,但是该事件是否发生的条件尚未判断。其二是将来事件表
(FEL:FutureEventsList),它包含在将来某个仿真时刻发生的事件记
录。每一个事件记录中包含该事件的若干属性,其中必有一个属性,说明该
事件在过程中所处位置的指针。
进程交互法首先按一定分布产生到达实体并置于FEL中,实体进人排队
等待。然后对当前事件表进行扫描,判断各种条件是否满足,再对满足条件
的活动进行处理。仿真钟推进到服务结束并将该实体从系统中清除,最后将
FEL中为当前事件的实体移到当前事件表中。
第十页,共二十页。