《管理系統(tǒng)模擬》PPT課件.ppt

管理系統(tǒng)模擬,系統(tǒng)研究的有效方法,哈爾濱工業(yè)大學管理學院 馬維忠副教授 ,管理科學與工程系列課程,緒論,討論一些概念 引出模擬的概念,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,3,概念,系統(tǒng)？ System 元素 關系 集合 系統(tǒng)研究：物理、解析。 模型？ Model 模擬=仿真？ Simulation Modelling & Simulation,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,4,用途,有必要仿真的情形： 1 系統(tǒng)不存在 2 在系統(tǒng)上實驗會造成破壞或損失 3 系統(tǒng)無法恢復 4 實驗條件無法保障,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,5,類型,仿真分類： 物理仿真 數(shù)學仿真 物力-數(shù)學仿真,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,6,計算機的作用,計算機仿真常用于以下幾種情況： 難以建立數(shù)學模型，無法用數(shù)學公式表示； 數(shù)學模型過于復雜，而用計算機仿真能提供簡單的方法 系統(tǒng)的運行由于費用過高或者有一定的危險性，不適合實際運行，比如研究航天飛船的飛行 某些數(shù)學模型可通過計算機仿真進行檢驗,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,7,管理系統(tǒng),連續(xù)系統(tǒng) 離散（事件）系統(tǒng),管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,8,課程內容 一、數(shù)理統(tǒng)計基礎 二、概念模型及建模 三、物理模型及建模 四、結果分析 五、仿真模型校驗 六、仿真語言與集成環(huán)境,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,9,參考書目,1、孫錚編，管理系統(tǒng)模擬，哈爾濱工業(yè)大學，1996 2、王維平等編著，離散事件系統(tǒng)建模與仿真，國防科技大學出版社，1997 3、顧啟泰編著，離散事件系統(tǒng)建模與仿真，清華大學出版社，1999 4、周德才等編著，計算機隨機模擬原理、方法及計算程序，華中理工大學出版社，1998 5、王維平等編著，仿真模型有效性確認與驗證，國防科技大學出版社，1998,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,10,6 何江華。計算機仿真導論?？茖W出版社。2001 7 黃柯棣等。系統(tǒng)仿真技術。國防科技大學出版社。1998 8 肖田元等。系統(tǒng)仿真導論。清華大學出版社。2000 9 陳理榮。數(shù)學建模。北京郵電大學出版社。1999,一、數(shù)理統(tǒng)計基礎,概率論的基本概念 數(shù)值屬性的相關算法,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,12,本部分內容,1 概率統(tǒng)計基本概念 2 常用的概率分布形 3 系統(tǒng)概率分布模型 4 隨機變量模型的確定 5 隨機數(shù)的產(chǎn)生 6 隨機變量的產(chǎn)生,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,13,1 概率統(tǒng)計基本概念,確定事件： 在給定條件下進行的試驗中，一定發(fā)生或一定不發(fā)生的事件稱為必然事件和不可能事件，這類事件是確定性的，總稱為確定事件。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,14,隨機事件： 在給定條件下進行的試驗中，可能發(fā)生也可能不發(fā)生，而在大量重復試驗中卻具有某種規(guī)律性的事件，稱為隨機事件。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,15,隨機變量： 如果試驗的每個結果用變量的一個值來表示，即變量的值根據(jù)試驗結果來確定，因而它的取值是隨機的，而且對任意實數(shù)，是一個隨機事件，這種變量稱為隨機變量。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,16,概率： 對大量重復試驗，得到統(tǒng)計規(guī)律的屬性， 表明事件發(fā)生的可能性大小是事件本身固有的客觀屬性。 稱事件發(fā)生的可能性的大小為事件的概率，記為P(A)。當試驗次數(shù)n足夠大時，可以用事件的頻率作為事件概率的近似值，即P(A)m/n。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,17,概率分布： 對于隨機變量，事件x的概率Px是實變量x的函數(shù)，稱之為的概率分布函數(shù)，簡稱為分布函數(shù)，記為F(x),即F(x)= Px， （-x+） 離散型隨機變量可能取的值為x1,x2,xn, = xk 為一隨機事件，其發(fā)生概率記為Pk=P=xk,k=1,2,n。Pk為離散型隨機變量的概率分布，Pk滿足Pk0。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,18,分布密度函數(shù)： 連續(xù)型隨機變量的分布函數(shù)F(x)能表示成某個函數(shù)f(x)的積分，f(x)稱的分布密度函數(shù)，簡稱密度函數(shù)。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,19,均值，也稱數(shù)學期望：E(),表示隨機變量取值的平均大小。,離散型隨機變量 連續(xù)型隨機變量,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,20,方差： D(),描述隨機變量的取值與其均值E()的分散程度，反映了數(shù)據(jù)波動的大小。,離散型隨機變量 連續(xù)型隨機變量,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,21,總體：概率統(tǒng)計計算的全部元素所組成的集合。 個體：組成總體的最小研究單位。 抽樣：通過試驗觀測得到的總體的部分結果。 樣本量：抽樣中包括的個體數(shù)量。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,22,2 常用的概率分布形,(0-1)分布：隨機變量只能取0和1二值 P=1=p P=0=1-p E()=1*p + 0*(1-p)=p D()=(1-p)2*p+(0-p)2*(1-p)=p(1-p),管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,23,二項分布：設試驗E只有兩種可能結果，成功（記為A）和失?。ㄓ洖锽）,P(A)=p, P(B)=1-p, 將E獨立地重復進行n次，則稱這n次重復獨立的試驗為n重Bernoulli試驗，簡稱Bernoulli試驗。以隨機變量表示n重Bernoulli試驗中事件A發(fā)生的次數(shù)，則A恰好發(fā)生k(0kn)次的概率為P(=k)=Pn(k)=,k=0,1,n E()=np D()=np(1-p),管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,24,幾何分布：幾何分布式關于Bernoulli試驗的序列問題，所考慮的隨機變量定義為達到第一次成功的試驗次數(shù)。 P(=K)=(1-P)K-1P E()= 1/p D()= (1-p)/p2,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,25,泊松(Poisson)分布：隨機變量所有可能取值為0，1，2，P(=k)=,E()=D()=,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,26,均勻分布：連續(xù)型隨機變量在有限區(qū)間（a,b）內取值，且落在任意等長的子區(qū)間的可能性相同。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,27,E()=(a+b)/2 D()=(b-a)2/12,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,28,指數(shù)分布：稱服從參數(shù)為的指數(shù)分布，若,E()=1/,D()=1/2,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,29,正態(tài)分布：稱服從參數(shù)為，的正態(tài)分布，若,E()= D()=2,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,30,3 系統(tǒng)概率分布模型,在離散事件系統(tǒng)的建模過程中，經(jīng)常要研究一些不確定的隨機事件，需要引入概率分布 排隊系統(tǒng) 庫存系統(tǒng) 系統(tǒng)可靠性、維修性研究,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,31,排隊服務系統(tǒng),在排隊系統(tǒng)中，主要有兩種類型的活動，即實體到達和實體接受服務 實體到達的時間間隔： 固定值 隨機變量：泊松/指數(shù)，均勻 實體接受服務的時間： 固定值 隨機變量：均勻，指數(shù)，正態(tài),管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,32,服從泊松分布到達的實體： 在一定時間間隔內到達實體的數(shù)目僅與時間間隔的長短有關，而與這段時間間隔的起始時刻無關。 在某個時間間隔內到達的實體數(shù)目與在此之前到達的實體數(shù)目無關，也不影響在此之后的實體到達。 不存在兩個或兩個以上實體同時到達的情況。 若在一定時間內到達系統(tǒng)的實體數(shù)目x服從參數(shù)為的泊松分布，則相鄰到達的兩個實體之間的到達時間間隔T服從參數(shù)為的指數(shù)分布。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,33,庫存系統(tǒng),在現(xiàn)實庫存系統(tǒng)中有三個隨機變量： 每次訂貨或單位周期內的需求量； 兩次需求間的時間間隔； 發(fā)出訂單到收到訂貨的時間間隔，也成為提前期。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,34,可靠性與維修性,在系統(tǒng)可靠性與維修性建模中，優(yōu)先考慮的隨機變量是系統(tǒng)中部件的無故障工作時間和故障后的修復時間 通常部件發(fā)生故障的時間分布和修復時間分布用指數(shù)分布來描述。正態(tài)分布適用于多數(shù)故障是由于磨損產(chǎn)生的系統(tǒng)。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,35,綜上所述，在離散事件系統(tǒng)建模過程中，隨機變量較常采用的分布形式是指數(shù)分布和正態(tài)分布， 其主要原因是： 指數(shù)分布簡單，數(shù)據(jù)處理容易。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,36,指數(shù)分布的一個重要特點是無記憶性，這與大多數(shù)與時間有關的隨機現(xiàn)象是一致的 指數(shù)分布與許多其他分布形式有關。 正態(tài)分布雖然沒有指數(shù)分布那樣多的優(yōu)點，但也是描述隨機變量所必不可少的一種分布形式。正態(tài)分布的特點之一是可以使隨機變量取值相對集中或者使隨機變量散布很大甚至接近于均勻分布。這個特點使它具有很廣的應用范圍。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,37,4 隨機變量模型的確定,在獲得了有關隨機變量概率分布的觀測數(shù)據(jù)后，可以分析隨機變量的分布特性，并在此基礎上建立相應的模型。在建模過程中，需要完成以下兩個任務： 由觀測數(shù)據(jù)確定隨機變量的概率分布形式。 在隨機變量概率分布類型已知的情況下，由觀測數(shù)據(jù)確定分布參數(shù)。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,38,分布類型假設 由觀測數(shù)據(jù)來確定隨機變量的分布類型，最常用的方法是對觀測數(shù)據(jù)進行適當?shù)念A處理， 然后將預處理的結果與已知分布類型的相應結果進行比較，做出隨機變量概率分布的假設。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,39,預處理的方法有兩種： 點統(tǒng)計法 直方圖法,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,40,點統(tǒng)計法的思想是比較隨機變量概率分布數(shù)字特征之間的關系，即通過比較概率分布的偏差系數(shù)來進行分布類型的假設。 對于隨機變量，其偏差系數(shù)定義為： = D()1/2/E()，即偏差系數(shù)為均方差與期望值的比。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,41,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,42,直方圖法是一種直觀的近似求分布密度函數(shù)的圖解方法。它將觀測數(shù)據(jù)的取值范圍(a0,a1)劃分為k個斷開的相鄰區(qū)間，每個區(qū)間寬度相等。令fj表示第j個區(qū)間上觀測數(shù)據(jù)出現(xiàn)的頻率，構成分段函數(shù)h(x)。根據(jù)函數(shù)h(x)圖像的形狀選擇類似的分布。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,43,分布參數(shù)的估計 對隨機變量的觀測數(shù)據(jù)可以用來判斷隨機變量的分布類型，同時也需要利用觀測數(shù)據(jù)來確定分布中的參數(shù)。 參數(shù)估計分為點估計和區(qū)間估計，以下僅討論分布參數(shù)的點估計問題。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,44,每一類分布都具有其相應的分布參數(shù)，分布參數(shù)影響分布的統(tǒng)計性質。從幾何角度看，分布參數(shù)的影響主要體現(xiàn)在三個方面： a位置參數(shù)：確定一個分布的密度函數(shù)在橫坐標上的取值范圍，以及分布密度曲線與坐標原點的相對位置。P(x - ) b比例參數(shù)：決定分布密度函數(shù)在其取值范圍內的比例尺，比例參數(shù)的改變只是使分布密度取現(xiàn)在橫坐標上壓縮或擴張。 P(x) c形狀參數(shù)：確定分布函數(shù)的形狀，影響分布行數(shù)的性質。 P(x),管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,45,5 隨機數(shù)的產(chǎn)生,在許多系統(tǒng)中，事件的發(fā)生是隨機的，或者事件的屬性值的確定具有偶然性 要模仿這些偶然性 需要隨機數(shù),管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,46,使用過的真正隨機數(shù)的發(fā)生源有： 一袋小球，進行可替換抽樣； 微秒級時鐘上的低階數(shù)字； 一個隨機電子噪聲源的周期性量化輸出值 共同的缺點是在仿真過程中，用這些方法產(chǎn)生的隨機數(shù)通常不能復現(xiàn),管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,47,偽隨機數(shù) 所產(chǎn)生的數(shù)必須服從均勻分布 所產(chǎn)生的數(shù)必須是統(tǒng)計獨立的 所產(chǎn)生的隨機數(shù)序列必須是可以重現(xiàn)的 所產(chǎn)生的隨機數(shù)序列在需要的長度內必須不重復-周期。 隨機數(shù)產(chǎn)生的速度必須快 用于產(chǎn)生隨機數(shù)的方法應當占用盡可能小的存儲空間,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,48,第一種方法是利用某種手段生成一個隨機數(shù)序列并將它永久保存起來，例如存在計算機硬盤上 第二種方法是利用某種手段生成一個隨機數(shù)序列并將其保留在計算機內存中 第三種方法也是最常用的一種方法，是利用某種算法根據(jù)指定的輸入值來產(chǎn)生隨機數(shù),管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,49,平方取中法 平方取中法是馮紐曼（John von Neumann）在40年代中期提出的 這個方法首先從某個初始的種子數(shù)開始，求出這個數(shù)的平方，取這個平方數(shù)的中間幾位數(shù)作為隨機數(shù)序列中的第2個數(shù)；再求出第2個數(shù)的平方，又取這個平方數(shù)的中間幾位數(shù)作為隨機數(shù)序列中的第3個數(shù)；不斷按這個方式繼續(xù)此算法，即可得到相應的偽隨機序列。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,50,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,51,線性同余法 線性同余法在1951年由萊默爾（Lehmer）首先提出。 在這個算法中，隨機數(shù)序列中的數(shù)由下列遞推關系產(chǎn)生,種子,乘子,增量,模數(shù),管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,52,常數(shù)的值對所產(chǎn)生的隨機數(shù)序列的周期長度有很大影響。 例如設a=5 c=3 m=16，取x0=7，利用線性同余法產(chǎn)生隨機數(shù)序列。 在n=16時出現(xiàn)循環(huán)。 為了使重復周期充分長，對常數(shù)的選擇比較重要,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,53,加同余法 加同余法需要個數(shù)的序列作為種子，這個序列可以應用其它的方法產(chǎn)生，應用家同與法可以是這個序列不斷擴大。其算法是,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,54,二次平方同余法 二次平方同余法適用于為的冪次的情況，這種方法的遞推關系式為,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,55,偽隨機數(shù)系列的質量需要檢驗 偽隨機數(shù)的產(chǎn)生用于模仿在一個連續(xù)分布上的抽樣，對偽隨機數(shù)序列的檢驗和確認通常需要將該偽隨機數(shù)序列與均勻分布的期望情況進行比較 隨機度 均勻 獨立性 周期,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,56,6 隨機變量的產(chǎn)生,隨機變量的產(chǎn)生就是生成非均勻分布的隨機數(shù)的過程。 方法 常用的隨機變量,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,57,反變換法 當分布密度函數(shù)f(X)可積分得出累計分布函數(shù)F(X)或F(X)是一個經(jīng)驗分布,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,58,例1：某隨機變量的概率分布函數(shù)由下式給出,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,59,求出其逆函數(shù)為,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,60,若產(chǎn)生的標準均勻分布的偽隨機數(shù)序列為0.1021, 0.2162, 0.7621，則得到的隨機變量為：,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,61,例2：隨機變量x的概率分布函數(shù)由下表確定,若x為連續(xù)的隨機變量，可以根據(jù)例1中的方法產(chǎn)生，如生成的標準均勻分布隨機數(shù)為0.25， 則可以在1.0與1.5之間線性插值獲得，x=1.0833。 若x為離散性的隨機變量，x=1.0。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,62,函數(shù)變換法 當通過F(x)無法獲得反函數(shù)表達式時，函數(shù)變換是一種變通方式。做法是利用變量替換，試圖獲得一種能求出反函數(shù)的形式，求出隨機變量后再替換回來。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,63,設連續(xù)型隨機變量x的概率分布函數(shù)F(x)不存在反函數(shù)形式，做變量替換，令,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,64,設g(y)的一階導數(shù)存在，則隨機變量y的概率密度函數(shù)為,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,65,從而得到其分布函數(shù),管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,66,若G(y)的反函數(shù)存在，則可確定隨機變量y,從而得到隨機變量x的值為,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,67,組合法 組合法的基礎思想是隨機變量的分布函數(shù)可以表示成若干其他分布之和,其中Fj(x)比F(x)容易獲得。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,68,拒絕法，也稱接受拒絕法。 基本思想是構造隨機變量概率密度函數(shù)f(x)的變換Cf(x)，使,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,69,步驟為 a)將f(x)的值域歸一化，即選擇常數(shù)C，使,b)定義x為a, b上的均勻連續(xù)隨機變量,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,70,c)生成一對隨機數(shù)r1，r2 d)若,則隨機變量取,否則返回c),管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,71,常用分布的隨機變量產(chǎn)生,非標準均勻分布 標準均勻分布的取值范圍在0, 1)，因此a, b上均勻分布的隨機變量可用,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,72,指數(shù)分布 指數(shù)分布的概率密度函數(shù)為,利用反變換法，取其逆函數(shù),指數(shù)分布的隨機變量x可由下式產(chǎn)生,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,73,正態(tài)分布 利用組合法：根據(jù)中心極限定理，n個均值為 方差為 的獨立同分布的隨機變量 的和服從均值為 方差為 的近似正態(tài)分布,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,74,拒絕法：標準正態(tài)分布的概率密度函數(shù)為,在,時取得極大值,，因此取,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,75,1)生成一對隨機數(shù)r1，r2 2)若,，則隨機變量取,；否則返回1),二、概念模型及建模,模型 建模方法 實例,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,77,模型：為了達到系統(tǒng)研究的目的，用于收集和描述系統(tǒng)有關信息的實體。 模型是為研究用的和系統(tǒng)有關的信息的組合，他放映了系統(tǒng)某些方面屬性的本質。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,78,離散事件系統(tǒng)的時間是連續(xù)變化的，而系統(tǒng)的狀態(tài)僅在一些離散的時刻上由于隨機事件的驅動而發(fā)生變化。 由于狀態(tài)是離散變化的，而引發(fā)狀態(tài)變化的事件是隨機發(fā)生的，因此這類系統(tǒng)的模型很難用數(shù)學方程是來描述。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,79,實體流程圖法與計算機流程圖的畫法類似，可以描述臨時實體的產(chǎn)生、流動、消亡及其被永久實體加工、處理的過程和邏輯關系，應用比較廣泛；所建立的實體流程圖模型易于轉換為面向事件的仿真模型。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,80,活動周期圖法針對實體的行為模式進行建模，可以直觀地表示出某類實體生命周期中的活動和狀況，具有規(guī)范化的特點，對不同實體之間協(xié)同關系的描述十分清晰、明確。而且，應用活動周期圖法建立的系統(tǒng)模型，轉換為面向活動的仿真模型比較方便。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,81,Petri網(wǎng)方法適用于建立加工系統(tǒng)等多種離散事件系統(tǒng)的模型，并可對網(wǎng)系統(tǒng)的特性進行比較嚴密的數(shù)學分析，得到對并發(fā)、沖突、死鎖等現(xiàn)象的深刻認識，應用也比較廣泛。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,82,1 基本建模術語,實體（Entity） 實體是被仿真系統(tǒng)中可單獨辨識和刻劃的構成要素。例如，工廠中的機器，商店中的服務員，生產(chǎn)線上的工作，交通道路上的車輛等。在建模人員看來，實際系統(tǒng)就是由互相存在一定關系的實體集合組成的，實體間的相互聯(lián)系和作用產(chǎn)生系統(tǒng)特定的行為。 屬性和行為相同或相近的實體可以用類來描述，這樣可以簡化系統(tǒng)的組成和關系。例如，理發(fā)店服務系統(tǒng)可以看成是由“服務員”和“顧客”兩類實體組成的，而兩類實體間存在服務與被服務的關系。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,83,屬性（Attribute） 屬性是實體特征的描述，一般是實體所擁有的全部特征的一個子集，用特征參數(shù)或變量表示。選用哪些特征參數(shù)作為實體的屬性與建模目的有關，可以參照下屬原則選?。?a便于實體的分類：例如，考慮將顧客的“性別”作屬性，每類顧客占用不同的服務臺； b便于實體行為描述：飛機的“速度”屬性便于描述飛行時間； c便于排隊規(guī)則的確定：工件加工的“優(yōu)先級”屬性便于按有限級別分別排隊。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,84,活動（Activity） 實體在一段時間內持續(xù)進行的操作或過程?；顒铀加玫氖篱g區(qū)段稱為忙期（Duration），忙期可以是定時的或隨機的。在離散事件系統(tǒng)建模中，一般要給出忙期的計算公式或概率分布函數(shù)，保證實體一進入某一活動時期忙期就可以計算，或從某一分布函數(shù)中抽取到。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,85,狀態(tài)（State） 對實體活動的特征狀況或狀態(tài)的劃分，其表征量稱為狀態(tài)變量。活動總是與一個或幾個實體的狀態(tài)相對應的。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,86,事件（Event） 導致系統(tǒng)狀態(tài)產(chǎn)生變化的瞬間操作或行為。事件發(fā)生的時刻稱為事件點。不關心事件所代表的操作和行為意義時，事件和事件點是同義語。若事件的發(fā)生是有前提的，則稱為條件事件。 考察活動、狀態(tài)和事件三者的聯(lián)系。由于事件的發(fā)生會導致狀態(tài)的變化，而實體的活動可以與一定的狀態(tài)相對應，因此可以用事件來標識活動的開始和結束。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,87,進程（Process） 一組按發(fā)生時間排列的事件/活動序列。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,88,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,89,隊列（Queue） 處于等待狀態(tài)的實體序列。一般按新到的實體排在隊尾的次序組成隊列。在離散事件系統(tǒng)建模中，隊列可以作為一種狀態(tài)或特殊實體對待。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,90,2 實體流圖法,在離散事件系統(tǒng)中，實體可以分為兩大類： 臨時實體 永久實體,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,91,臨時實體按一定的規(guī)律由系統(tǒng)外部進入系統(tǒng)，在系統(tǒng)內部接受永久實體的作用，按照一定的流程通過系統(tǒng)，最后離開系統(tǒng)。因此，臨時實體只在系統(tǒng)中存在一段時間即自行消失。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,92,與臨時實體相反，那些永久駐留在系統(tǒng)中的實體稱為永久實體，它們是系統(tǒng)產(chǎn)生功能的必要條件。 系統(tǒng)要對臨時實體產(chǎn)生作用，就必須有永久實體的活動，這是臨時實體和永久實體協(xié)同完成了某項活動，永久實體被作為活動的資源而占用。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,93,實體流程圖法采用計算機程序流程圖的圖示符號，建立表示臨時實體產(chǎn)生、在系統(tǒng)中流動、接受永久實體服務以及消失等過程的流程圖。借助實體流程圖，可以表示事件、狀態(tài)變化及實體間相互作用的邏輯關系。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,94,建?？梢园慈缦滤悸罚?辨識組成系統(tǒng)的實體及屬性。將隊列作為一種特殊的實體來考慮。 分析各種實體的狀態(tài)和活動，及其相互間的影響。隊列實體的狀態(tài)是隊列的長度。 考察有哪些事件導致了活動的開始和結束，或者可以作為活動開始或結束的標志，以確定引起實體狀態(tài)變化的時間，并合并條件事件。 分析各種事件發(fā)生時，實體狀態(tài)的變化規(guī)律。 在一定的服務流程下，分析與隊列實體有關的特殊操作（如換隊等）。 通過以上分析，以臨時實體的流動為主線，用約定的圖示符號畫出被仿真系統(tǒng)的實體流程圖。 給出模型參數(shù)的取值、參變量的計算方法及屬性描述變量的取值方法。 給出隊列的排隊規(guī)則。有多個隊列存在時，還應給出其服務規(guī)則，包括隊列的優(yōu)先次序、換隊規(guī)則等。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,95,例1 理發(fā)店服務系統(tǒng)：有一個理發(fā)店只有一個理發(fā)員。顧客來到理發(fā)店后，若有人正在理發(fā)就坐在一旁等候。理發(fā)員按先來先服務的原則為每位顧客服務，而且只要有顧客就不停歇。建模的目的是在假定顧客到達時間間隔和理發(fā)花費的時間服從一定的概率分布時，考察理發(fā)員的忙閑情況。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,96,該系統(tǒng)由3類實體組成：理發(fā)員、顧客及顧客隊列。 理發(fā)員是永久實體，其活動為“理發(fā)”，由“忙”和“閑”兩種狀態(tài)。 顧客是臨時實體，他與理發(fā)員協(xié)同完成“理發(fā)”活動，有“等待服務”、“接受服務”等狀態(tài)，其中“接受服務”狀態(tài)對應理發(fā)員的“忙”狀態(tài)。 顧客隊列是抽象實體，其狀態(tài)以隊列長度標識。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,97,三類實體的活動和狀態(tài)之間存在如下邏輯關系： (1) 一個顧客到達時，若理發(fā)員處于“忙”狀態(tài)，則顧客進入“等待服務”狀態(tài)；否則，進入“接受服務”狀態(tài)； (2) 理發(fā)員完成對一個顧客的服務后，如果隊列處于“非零”狀態(tài)，則立即開始服務活動；否則進入閑狀態(tài)。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,98,“顧客到達”或“顧客結束排隊”可以導致“服務”活動的開始，而“顧客離去”可以導致“服務”活動的結束，可以看作事件。而“顧客結束排隊”是以理發(fā)員的狀態(tài)為“閑”為條件的，是條件事件，可以不單獨考慮。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,99,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,100,例2 分時計算機系統(tǒng)：分時計算機系統(tǒng)由一個CPU和多臺終端組成。用戶從終端輸入作業(yè)，請求CPU服務。CPU按FIFO分時輪流執(zhí)行作業(yè)，每個作業(yè)執(zhí)行一個時間片后若未完成則重新排隊。某終端的作業(yè)完成后才可以繼續(xù)輸入作業(yè)。建模的目的是研究用戶的等待時間。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,101,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,102,例3 售票窗口系統(tǒng)：劇院由一名售票員負責在窗口售票并同時接待電話咨詢服務，窗口服務比電話服務優(yōu)先。問訊電話可以由電話存儲系統(tǒng)按先后順序存儲并由售票員一一答復。建模的目的是研究售票員的忙閑情況。,活動周期模型,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,103,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,104,模型的人工運行 建立實體流程圖模型后，選取有代表性的例子觀察系統(tǒng)按模型的運行情況，稱人工運行。人工運行模型的要求是遍歷流程圖的各個分支和實體的各種狀態(tài)，在時間逐步變化的動態(tài)條件下，分析事件的發(fā)生及狀態(tài)的變化過程，以檢驗模型的組成關系和邏輯關系是否正確。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,105,在例1中，假定： 系統(tǒng)的初始狀態(tài)：初始時刻，理發(fā)店開門營業(yè)時；理發(fā)員狀態(tài)，閑；隊列狀態(tài)，長度為0；,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,106,模型參數(shù)及變量取值：本模型的參變量包括第I個顧客與第I-1個顧客到達的時間間隔Ai，以及理發(fā)員為第I個顧客理發(fā)的時間Si。一般來說，Ai與Si均為隨機變量，這里為便于解釋，取其樣本值為： A1=15，A2=32，A3=24，A4=40，A5=22， S1=43，S2=36，S3=34，S4=28，,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,107,本模型運行的規(guī)則： 規(guī)則1確定當前時間。當前時間TIME在開始運行時取仿真初始時刻，并隨時間逐步推移遞取最早事件發(fā)生的時刻。在當前時間，若發(fā)生顧客到達事件，執(zhí)行規(guī)則2；若發(fā)生顧客離去事件，執(zhí)行規(guī)則3。 規(guī)則2顧客到達事件處理。若理發(fā)員忙，隊列長度加1；否則，開始理發(fā)，置理發(fā)員為“忙”，經(jīng)Si后離去。 規(guī)則3顧客離去事件處理。若隊列長為0，置理發(fā)員為“閑”；否則，隊列首的顧客開始理發(fā)，隊列長度減1，經(jīng)Si后離去。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,108,人工運行過程如下：,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,109,3 活動周期圖法,系統(tǒng)中實體的行為模式在有限的幾種情況之間周而復始地變化，表現(xiàn)出一定的生命周期形式?；顒又芷趫D（Activity Cycle Diagram, ACD）正是基于這樣的一種思想逐步形成的離散事件系統(tǒng)建模方法。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,110,活動周期圖以直觀的方式顯示了實體的狀態(tài)變化歷程和各實體之間的交互作用關系，便于理解和分析?；顒又芷趫D可以充分反映各類實體的行為模式，并將系統(tǒng)的狀態(tài)變化以“個體”狀態(tài)變化的集合方式表示出來，因此可以更好地表達眾多實體的并發(fā)活動和實體之間的協(xié)同。但是，它只描述了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)，而沒有表示系統(tǒng)的瞬態(tài)，即活動的開始和結束事件。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,111,活動周期圖建模方法將實體的狀態(tài)分為靜寂（Dead）和激活（Active）兩種，并分別用不同的符號表示。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,112,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,113,狀態(tài)之間用箭頭線相連，不同的實體用不同的線型，表示各種實體的狀態(tài)變化歷程。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,114,激活狀態(tài)通常是實體的活動，模型中活動的忙期可以采用隨機抽樣的方法事先加以確定。 靜寂狀態(tài)通常表示無活動發(fā)生，是實體等待參加某一活動的狀態(tài)，其持續(xù)時間在模型中無法事先確定，取決于有關活動的發(fā)生時刻和忙期。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,115,每一類實體的生命周期都由一系列狀態(tài)組成。隨著時間的推移和實體間的相互作用，各個實體從一個狀態(tài)變化到另一個狀態(tài)，形成一個動態(tài)變化過程。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,116,活動周期圖建模過程如下： 1、辨識組成系統(tǒng)的實體及屬性 辨識組成系統(tǒng)的永久實體和臨時實體，隊列不作為實體考慮。 2、分別畫出各實體的活動周期圖 實體活動周期圖的繪制要以實際過程為依據(jù)。隊列作為排隊等待狀態(tài)來處理。在實體流程圖法中當作事件看待的某些操作獲悉，要拓展為活動來處理。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,117,活動周期圖服從以下原則： 交替原則 靜寂狀態(tài)和激活狀態(tài)必須交替出現(xiàn)。如果系統(tǒng)中某一活動完成后其后續(xù)活動就立即開始，則后續(xù)活動稱直聯(lián)活動。為了使直聯(lián)活動與其前置活動的連接仍符合交替規(guī)則，規(guī)定這兩個活動之間存在一個虛擬隊列。 閉合原則 每類實體的活動周期圖必須是閉合的，其中臨時實體的活動周期表是一個或單位實體從產(chǎn)生到消失的循環(huán)過程，而永久實體的活動周期則表示一個或幾個實體被占用和釋放的循環(huán)往復過程。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,118,3、將各實體的活動周期圖連接成系統(tǒng)活動周期圖 以各實體之間的協(xié)同活動為紐帶，將各種實體的活動周期圖合并在一起。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,119,4、添加必要的虛擬實體 在活動周期圖中，當一個活動的所有前置靜寂狀態(tài)取非0值（隊列不空）時，該活動才可能發(fā)生。利用這一特性，可以添加某些必要的虛擬實體，并假定它們與另外的實體協(xié)同完成某項活動。用這種辦法可以為實體活動的發(fā)生加上某種附加條件，從而實現(xiàn)“隔時發(fā)生”的建模效果。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,120,5、標明活動發(fā)生的約束條件和占用資源數(shù)量 包括：活動是否可以發(fā)生的判斷條件，這些條件應是用ACD圖示符號無法或不便表達的；永久實體在參加一次協(xié)同活動是被占用或活動完成時釋放的數(shù)量。活動發(fā)生的條件一般是某種表達式，標在活動框的旁邊。協(xié)同活動發(fā)生時占用/釋放永久實體的數(shù)量標在相應箭頭線的旁邊（帶有+/-符號），數(shù)量為1時不標。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,121,6、給出模型參數(shù)的取值、參變量的計算方法及屬性描述變量的取值方法，并給出排隊規(guī)則和服務規(guī)則。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,122,例1 機床加工系統(tǒng)：考慮一個簡單的加工車間。車間內有數(shù)臺自動機床，由1名工人負責看管。工人的任務是：如果機床的刀具完好，則為機床安裝工件，然后按下運行按鈕；如果機床的刀具損壞，則先要重裝刀具，然后完成任務。只有當機床完成一次自動加工工序并停止運行后，工人才能執(zhí)行上述兩項任務。假定每臺機床均可加工各種工件，并且不會發(fā)生工件短缺的情況。建模的目的是研究工人的忙閑情況。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,123,顯然，建模時要考慮兩類實體：機床和工人。 1）工人 工人從事兩項主要活動：“安裝工件”和“安裝刀具”。當工人不處于上述兩種激活狀態(tài)時，就處于靜寂狀態(tài)“等待”。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,124,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,125,2）機床 機床有三種激活狀態(tài)：“安裝刀具”、“安裝工件”和“加工”，其中前兩個是與工人實體協(xié)同完成的活動。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,126,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,127,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,128,例2 售票窗口系統(tǒng)：劇院由一名售票員負責在窗口售票并同時接待電話咨詢服務，窗口服務比電話服務優(yōu)先。問訊電話可以由電話存儲系統(tǒng)按先后順序存儲并由售票員一一答復。建模的目的是研究售票員的忙閑情況。,實體流程模型,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,129,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,130,模型的人工運行 在運行模型之前，首先要確定系統(tǒng)的初始狀態(tài)。系統(tǒng)出是狀態(tài)的確定要符合被仿真系統(tǒng)運行前的實際情況。 標記臨時實體在初始狀態(tài)下的位置。一般，它們處于靜寂狀態(tài)。 標記永久實體在初始狀態(tài)下的位置。一般，它們處在“等待”、“空閑”等靜寂狀態(tài)。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,131,初始狀態(tài)確定后，按下列規(guī)則運行模型： 規(guī)則1活動的發(fā)生與執(zhí)行 按照服務優(yōu)先級，依次檢查各臨時實體每項活動的前置狀態(tài)（均為靜寂狀態(tài)）和標在活動上訪的發(fā)生條件，判斷活動是否可以開始。滿足以下2條件的活動可以開始： a. 活動的所有前置狀態(tài)中均有實體停留，且各類永久實體的數(shù)量超過或等于相應箭頭上標明的資源占用量。 b. 活動發(fā)生的約束條件已經(jīng)滿足。 如果某項活動可以開始，則將其前置狀態(tài)中標號最小的臨時實體的標記移至該活動框中。然后，修改該活動前置狀態(tài)中各永久實體當前資源量，修改方法是從各永久實體的當前資源量中分別減去該活動對該資源的占用量。如果某類永久實體的當前資源量變?yōu)?，則取消其在活動前置狀態(tài)中的標記；否則予以保留。 對于那些被確定可以開始的活動，需根據(jù)各項活動的忙期分別確定其活動終止時間，并將終止時間表在活動框外，然后轉規(guī)則2。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,132,規(guī)則2確定當前時間 檢查所有活動的終止時間，從中選出最小者作為當前時間，然后轉為規(guī)則3。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,133,規(guī)則3活動完成 從所有已發(fā)生的活動中，檢出終止時間等于當前時間的臨時實體，刪掉其標在活動框外的終止時間。然后，將相應活動框內的臨時實體的標記移至相關的后續(xù)狀態(tài)之中。參與活動的永久實體的資源量增加，增加的數(shù)量等于該活動完成后的釋放量。最后，將參與活動的各永久實體的后續(xù)狀態(tài)分別作上標記，轉規(guī)則1。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,134,25 18 27 16 31,5 9 8 11 3 ,15 32 24 40 22 ,2 4 5 4 3,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,135,現(xiàn)在，我們總結一下實體流程圖法與活動周期法的區(qū)別與各自特點：,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,136,實體流程圖（以下簡記為EFC）是以臨時實體在系統(tǒng)中的流動過程為主線建立的模型，永久實體濃縮于表示狀態(tài)和事件的圖示符號之中，隊列被作為一種特殊的實體來對待。對這三種實體的描述交織在一起，使得臨時實體和永久實體沒有單獨的圖示?；顒又芷趫DACD則基于各類臨時實體和永久實體的行為模式，它們均有單獨的圖示表達，隊列很自然地成為實體生命周期中的一種狀態(tài)。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,137,ACD種，各類實體的圖示是“環(huán)形”的循環(huán)圖，整個系統(tǒng)的ACD由多個環(huán)組成；而EFC則是帶有小循環(huán)的“樹型”流程圖。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,138,事件是EFC的重要組成部分，在EFC中有顯示的表達；而在ACD種，事件蘊含在活動中，沒有顯示表達。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,139,狀態(tài)判斷框在EFC中的作用十分重要。ACD將EFC中需要作判斷的狀態(tài)用“空閑”、“等待”等靜寂狀態(tài)表示，而對于實體是否處于該狀態(tài)中的判斷則勿需標在圖中，而升華為規(guī)則。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,140,從運行規(guī)則看，ACD的運行規(guī)則與模型無關；而EFC除第1條規(guī)則是通用的外，其余的規(guī)則要從EFC中抽取，普適性很差。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,141,由和知，ACD更易于用面向對象的技術實現(xiàn)，軟件上也更易于實現(xiàn)仿真程序的自動生成。另外，由知，ACD表示沖突和并發(fā)現(xiàn)象更為方便、直觀。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,142,正由于EFC沒有ACD那樣規(guī)范，因此，在不考慮模型運行問題時，EFC比ACD的適用范圍更廣。另外，EFC中可以對隊列的排隊規(guī)則和服務規(guī)則進行比較詳細的描述。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,143,4 Perti網(wǎng)方法,Petri網(wǎng)的概念是德國Carl Adam Petri博士1960年首先提出的。 經(jīng)過近40年的發(fā)展，Petri網(wǎng)建模方法已經(jīng)在機械加工、計算機通訊系統(tǒng)、C3I系統(tǒng)等多個領域內得到廣泛的應用，并得到不斷改進，產(chǎn)生了很多改進形式。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,144,網(wǎng),定義1 Petri網(wǎng) 三元組,稱為Petri網(wǎng)的充要條件是：,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,145,條件和表明，Petri網(wǎng)由S和T兩類元素組成；其中S叫做的庫所集，T叫做變遷集。條件表明，F(xiàn)是由一個元素S和一個元素T組成的有序偶的集合；F稱為的流關系。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,146,條件表明，,不能有孤立元素，從而,和,均不能為空集。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,147,Petri網(wǎng)又稱有向網(wǎng)，簡稱網(wǎng)。,稱為,的元素集。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,148,定義2 元素的輸入和輸出集,設,為網(wǎng),的一個元素，令,，則,稱為,的輸入集或前集；,稱為,的輸出集或后集。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,149,Petri網(wǎng)的標準圖形表示是用圓圈代表庫所，用方框或豎線表示變遷，用從x到y(tǒng)的有向弧線表示有序偶(x, y)。如果(x, y)是從x到y(tǒng)的有向弧，就稱x是y的輸入，y是x的輸出。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,150,下圖給出了窗口售票系統(tǒng)的Petri網(wǎng)模型圖。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,151,庫所集： a 購票者等待 b 售票員為購票者售票 c 買票的顧客 d 售票員閑 e 問訊者等待 f 售票員為問訊者咨詢 g 問訊完的顧客,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,152,變遷集： 1 購票者到達 2 開始購票 3 購票完畢 4 購票者離去 5 問訊電話打入 6 開始問訊 7 問訊完畢 8 問訊者離開,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,153,網(wǎng)系統(tǒng),網(wǎng)是系統(tǒng)靜態(tài)結構的基本描述，要模擬系統(tǒng)的動態(tài)特性，需要定義網(wǎng)系統(tǒng)。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,154,定義3 容量、標識和權,設,是有向圖，,稱為,上的一個容量函數(shù)。,表示,的容量為無窮。,映射,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,155,若,是,上的容量函數(shù)，映射,稱為,的一個標識的充要條件是,，均滿足,。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,156,映射,稱為,的權函數(shù)。,在弧,上的值用,表示。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,157,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,158,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,159,弧上標出的整數(shù)用以表示某一變遷對資源的消耗量或產(chǎn)品的生產(chǎn)量（默認1），也就是弧上的權值。 用給出的數(shù)字說明某一庫所中允許存放資源的最大數(shù)量，即為庫所的容量值。未加標注的庫所的容量為無窮大。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,160,庫所中的黑點數(shù)表示該庫所當前的實際資源/產(chǎn)品數(shù)。這里，同一庫所中的資源或產(chǎn)品被看作是完全等價的個體，均用黑點表示；黑點稱為令牌或標記，各個庫所中的黑點數(shù)就是標識。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,161,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,162,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,163,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,164,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,165,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,166,當變遷不斷發(fā)生時，網(wǎng)系統(tǒng)的狀態(tài)也不斷發(fā)生變化，這一過程稱為網(wǎng)系統(tǒng)的執(zhí)行。網(wǎng)系統(tǒng)的執(zhí)行規(guī)則由定義5給出。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,167,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,168,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,169,定義5中的變遷條件和發(fā)生規(guī)則可以解釋如下： 一個變遷被授權發(fā)生，當且僅當該變遷的每一個輸入庫所的令牌數(shù)大于或等于輸入弧的權值，并且該變遷的輸出庫所已有令牌數(shù)與輸出弧權值的和小于輸出庫所的容量；簡言之，“前面夠用，后面夠放”。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,170,變遷發(fā)生（點火）的充要條件是該變遷是授權的。 變遷發(fā)生時，從該變遷的輸入庫所中移出與輸入弧權值相等的令牌數(shù)，在該變遷的輸出庫所中產(chǎn)生與數(shù)出弧權值相等的令牌數(shù)。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,171,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,172,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,173,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,174,在網(wǎng)系統(tǒng)中，可以定義變遷之間的順序、并發(fā)、沖突和沖撞關系，如下圖。另外，庫所集還存在死鎖和陷阱的可能性。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,175,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,176,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,177,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,178,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,179,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,180,定時Petri網(wǎng)（Timed Petri Net）考慮事件發(fā)生到結束所需的時間。它將每一時間標在對應的庫所旁，這樣庫所中的令牌要經(jīng)過一段時間才能參與到Petri網(wǎng)的運行。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,181,也可以將時間標在變遷上，這樣授權發(fā)生的變遷需要延遲一段時間才能發(fā)生； 或者變遷發(fā)生后立即叢輸入庫所移走相應數(shù)量的令牌，但要延遲一定的時間才在輸出庫所產(chǎn)生令牌。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,182,高級Petri網(wǎng)（High-level Nets）給令牌賦予某種屬性，以豐富Petri網(wǎng)的模型語義。 典型的高級Petri網(wǎng)有謂詞/變遷網(wǎng)（Predicate/Transition Nets），著色Petri網(wǎng)（Colored Petri Nets, CPN）和隨機Petri網(wǎng)（Statistic Petri Nets, SPN）。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,183,謂詞變遷網(wǎng)為變遷的發(fā)生規(guī)定了謂詞條件； 著色Petri網(wǎng)為網(wǎng)中每一個庫所定義了一個令牌色彩集，并且為網(wǎng)中的每一個變遷定義了一個動作色彩集； 隨機Petri網(wǎng)則把變遷的發(fā)生看作是一個隨機過程，其持續(xù)時間服從一定的概率分布。,三、物理模型及建模,模型結構 程序設計 實例,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,185,前面一講介紹了離散事件系統(tǒng)模型的建模方法。 為了使模型能在計算機上運行，需要將系統(tǒng)模型轉換為仿真模型（也稱計算機模型，Computerized Model），這是從模型到計算機仿真的一個必不可少的步驟。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,186,將系統(tǒng)模型轉換為一個可以在計算機上運行的仿真模型，一般需要完成三部分工作： 設計仿真策略，具體地說，就是確定仿真模型的控制邏輯和仿真時鐘推進機制； 構造仿真模型，即確定模型的具體操作； 仿真程序設計與實現(xiàn)，即采用某種程序設計方法及語言，實現(xiàn)仿真策略和仿真模型。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,187,上述過程稱為仿真模型的設計與實現(xiàn)。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,188,3.1 仿真策略,要將系統(tǒng)模型轉換為計算機模型，首先要從總體上確定仿真模型的控制邏輯和仿真時鐘推進機制，即確定仿真策略。 仿真策略是仿真模型的核心，反映了仿真模型的本質，從根本上決定了仿真模型的結構。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,189,迄今為止，離散事件系統(tǒng)已形成三種基本的仿真策略，分別是 事件調度法（Event Scheduling, ES） 活動掃描法（Activity Scanning, AS） 進程交互法（Process Interaction, PI）。 其它仿真策略均是以這三種仿真策略為基礎的。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,190,3.1.1 事件調度法,事件調度法最早于1963年由蘭德公司的Markowitz等人提出。 它的基本思想是，將事件例程作為仿真模型的基本模型單元，按照事件發(fā)生的先后順序不斷執(zhí)行相應的事件例程。 每一事先可預知其發(fā)生時間的確定事件都帶有一個事件例程，用以處理事件發(fā)生后對實體狀態(tài)所產(chǎn)生的影響，并安排后續(xù)事件；條件事件不具有事件例程，對它的處理隱含在某一確定事件的例程中。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,191,因此，事件調度法中所說的事件是指確定事件。 對實體流程圖法建立的概念模型，一般可采用事件調度法建立其仿真模型。,管理系統(tǒng)模擬 馬維忠,192,1初始化 置仿真的開始時間t0和結束時間tf； 置實體的初始狀態(tài)； 置初始事件及其發(fā)生時間ts； 2仿真時鐘TIME=ts； 3確定當前時鐘TIME下發(fā)生的事件類型Ei，i=1,2,n，并按解結規(guī)則排序； 4如果TIMEtf，執(zhí)行 case Ei of E1：執(zhí)行E1的事件例程，產(chǎn)生后續(xù)事件類型及發(fā)生時間； En：執(zhí)行En的事件例程，產(chǎn)生后續(xù)事件類型