第5章Arena建模基本操作 5.1 Arena建模概述 5.1.1Arena功能与特点 Arena是一种支持用于离散事件仿真可视化交互式仿真软件(VIS)。应用Arena，用户可以交互地建立模型，创建系统的动画，运行仿真器，收集仿真输出的数据，创建查看需要的统计报告。Arena还包括输入分析器，它是一个输入数据分析的工具。 用流程图将系统表示成实体相关活动的逻辑网络。 Arena通过完整层次化结构(hierarchical)保持了建模的灵活性。Arena支持分层建模，即一些模型元素可以代表一个下层模型；下层模型可以包含更深一层的模型。分层建模可以将复杂的模型分解成更小更容易理解的模型单元。
5.1 Arena建模概述 5.1.1Arena功能与特点 提供了13个(Arena10.0)建模模板(Template)，每个模板中提供了许多用于图形仿真建模与分析的模块(Module)，将这些模块组合起来就能构建出各种不同的仿真模型(Model)。 为了便于组织和显示，各模块按类型组合在一个面板(Panel)中构成模板。通过面板间的切换，可以很方便地找到所有的仿真建模构件集。不同模板的面板中的模块可以在同一个模型中混合使用。 Arena是与微软Office兼容的产品，它的工具栏和菜单栏与Office是类似的。同时Arena使用网络化多媒体动画技术（OLE 动画）和VBA视窗技术与桌面应用程序的整合。嵌入在流程导航工具Visio里的接口使得用Visio画的流程图可以自动导入Arena中。 5.1 Arena建模概述 5.1.1Arena功能与特点 Arena应用领域 ?物流领域，Arena的应用涉及从供应商到客户的整个供应链，包括供应 商管理、库存管理、制造过程、分销物流、配送中心选址规划/商务过 程以及客户服务等。 ?制造过程仿真： ①生产过程中的工艺过程计划、设备布置等； ②生产管理中的生产计划、库存管理； ③制造过程的经济性、风险性分析，辅助企业投资决策； ④各种先进制造模式如虚拟组织及敏捷供应链管理的可视化仿真等。?服务系统应用，Arena常用来进行医疗系统的医院临床设备、医生、护 士的配备方案选择和医疗改善等；交通运输中的高速公路的交通控制， 出租车的管理和路线控制，港口运输计划模型，车辆调度；公共服务的 紧急救援系统等。
1.某企业平均每隔0.5小时收到一个客户订单，客户订购的数量有10%的可能 性是1件，30%的可能性是2件，40%的可能性是3件，20%的可能性是4件。企业在收到顾客订单后，首先检查现有库存是否能满足顾客订单的需求。 如果库存数量大于或等于顾客订单订货数量，则直接向顾客交付货物。如果库存数量小于顾客订单订购数量，有25%的顾客愿意选择继续等待，而其他顾客则会选择其他企业另行购买。这些选择继续等待的顾客中，最短的在等待1小时后向企业查询是否到货，最长的在等待48小时后向企业查询是否到货，而大多数顾客会在等待24小时后向企业查询是否到货。如再次查询仍未到货，这些顾客有75%的可能选择其他企业另行购买。 该企业对该产品的库存控制设有最大和最小值。该企业的仓库管理员每隔1小时检查一次该商品的库存情况，如果该商品库存低于最低的安全库存，则向供应商发出采购订单，订购数量是当前库存水平到该商品最大库存之差。 采购订单发出后，会在96小时后收到供应商送货。该企业现有该商品库存500件，该商品向供应商采购单价为380元/件，该商品的天库存持有成本为采购单件的0.05%，每件商品的缺货成本是10元，每次订货成本是3000元。 问：对于表1所示的几种库存控制的方案，以30天为限，哪种从成本上是最优的？ 表1 不同的库存控制方案 方案 1 2 3 4 5 最大值2000 1200 1000 1800 1500 最小值300 320 280 250 500
2.一个小型的配送中转系统有3个运入站和4个运出站，卡车以时间间隔UNIF （35,55）到达3个运入站中的一个，每辆卡车包含的托盘数为UNIF（15,30），假设卸载时间为0。每个托盘以相同的概率被送至其中一个运出站，站前的运输由3个叉车来完成，叉车的运送速度为每分钟60英尺。假设任意一对运入站和运出站之间的距离均为50英尺，同时假设相邻的运入站之间或相邻的运出站之间的距离为15英尺。 （1）建立以上问题的仿真模型。如果没有新的运送请求，假设叉车停留在最后卸载的地方。 （2）修改模型，使空叉车都返回到中间的运入站（运入站2）等待下一次装运。 （3）修改模型，为每个运入站分配一辆叉车，当没有运送请求时，叉车都返回到所分配的运入站区。 将托盘的系统逗留时间作为主要性能指标，比较以上三种系统的结果。要使用恰当的统计分析来支持你的结论。
cplex操作有很多种方法 （1）使用interactive optimizer 首先到在安装文件的目录下找到CPLEX的執行檔,其路徑如 下:C:\ILOG\CPLEX12.1\bin\ bin文件夹中，双击cplex.exe 运行； CPLEX可支援許多指令,鍵入help便可得到這些指令的清單及其敘述 p.s.CPLEX亦可接受不同形式的指令,因此您可以輸入指令全名,或是各指令的第一個字母,大小寫皆可
當下達enter的指令後,Cplex會要求您給定新問題的名稱,接著問題必須如以下的順序來輸入(類似我們求解LP 問題時所列的問題格式): objective function(目標函式) constraints(限制式) bounds(變數的個別範圍) 輸入完整的問題後,記得在最後一行鍵入end,表示您已完成問題的輸入。 關於bounds: 若無特別規定個別變數的變動範圍,CPLEX 將會自動設定其default值 return 的用法: 分隔過於冗長的限制式 ex. time : -x1 + x2 + return x3 <= 20 return labor : x1 – 3x2+x3 <=30 return
Matlab与cplex的混合编程 1.安装matlab（cplex只支持>7.5版本的互联）和cplex1 2.1 2.点击matlab中file—setpath---添加安装盘中cplex安装文件下的matlab包，和example中的matlab示例。 3．在matlab的help中输入cplex，查找到cplex的教程，找到matlab和cplex互联教程，学习吧。。。。。 4．Matlab与cplex互联，默认的格式为 min f*x st. Aineq*x <= bineq Aeq*x = beq lb <= x <= ub 编程时注意相互转换为标准格式。 5．
Arena仿真中文教程 目录
第一章：基础知识 本节介绍安装到硬盘上以后如何创建Arena的工作环境。 的安装和调试 的安装同一般的软件类似，打开disk1文件夹，双击应用文件运行安装程序，设置好安装路径后开始安装，安装结束后点击Finish完成安装。 如果是在Windows98操作系统下安装需要在安装前预装Visual Basic ，否则，不能运行。 的面板、菜单和工具栏 1.2.1 A的启动 在Arena安装完成后，Arena会在桌面上自动生成快捷方式的图标，双击图标即可进入Arena界面；同时，也可以在硬盘上的Arena\目录下双击文件进入。 在进入Arena后点击工具栏上的新建图标,打开的操作桌面（Desktop），如图1-1：
图1-1 1.2.2 Desktop操作桌面简介 1．操作桌面的结构 Arena提供了十分方便的操作桌面以保证用户能够快速、简洁的建立仿真模型。 Arena的操作桌面主要由工具栏（Toolbars）、菜单栏、状态栏（Status bar）、建模界面组成。下文对这几部分的主要功能将一一介绍。 2、工具栏：工具栏集中了我们建立仿真模型所要用到的主要工具，它由Standard（标 准工具栏）、（视图工具栏）等组成，下面将注意介绍： Standard：这个工具栏提供了新建、保存和打印等功能，如图1-2： 图 1-2 View：提供了视图功能，用户对建模区进行视图操作如图1-3： 图 1-3 其中经常用到的功能有： Zoom in：放大 Zoom out：缩小 View All：建模区全部视图，即，以建立模型的全部视图。 View Previous：当前视图的前一视图。 View Region：选择视图区域。 Arrange：为了用户能够创建生动、形象的动画，提供了功能齐全的绘图工具，Arrange工具栏（图1-4）就是为Arena的绘图提供支持的。 图1-4 它主要的功能有：
CPLEX初学笔记 CPLEX是什么？ CPLEX是一款数学解模工具，能够帮助你求解模型中的最优解或是可行解，当然也可以告诉你因为某某限制条件冲突而无解。 CPLEX怎么用？ 要让CPLEX帮你求解，首先必须让它读懂你的数学模型，简单的说，我们的数学模型文件必须采用一定的、规范的语句书写。此外，解模还需要一组自变量的值作为数据输入，也就是我们的数据文件，显然，数据文件的书写也是需要一定格式的。因此，我们使用CPLEX求解的过程，其实也就是书写模型文件与数据文件，然后运行CPLEX、等待答案。 如何调用CPLEX工作？我个人分为了以下三种方法： 1. AMPL脚本语言调用（个人认为最简单、易学的方法） AMPL脚本语言位于用户与数学解模工具之间，简单的说，用户使用AMPL脚本语言的语法书写自己的数学模型，然后同样以AMPL既定的格式排版数据文件。完成之后，运行命令执行数学解模工具，请注意，这里说的是数学解模工具，而非仅仅是CPLEX。因为AMPL能够支撑多种数学解模工具，例如Gurobi，MINOS，SNOPT，CPLEX等等。我们可以简单的通过键入option solver cplex来指定使用CPLEX工具进行解模。 何处下载AMPL相关软件? 下载AMPL+CPLEX工具，个人推荐到AMPL官方网站上下载，给个可靠的下载链接吧： https://www.doczj.com/doc/4f9603985.html,/DOWNLOADS/index.html 在这个地址上，可以找到AMPL + MINOS 5.5 + CPLEX 11.2 + Gurobi 2.0 +Kestrel的一体免费简装包下载，这也是我自己使用的版本。同级的目录中，还可以进入EXAMPLE下载一些例子教程什么的，或是进入Complete download details，找到更详细的下载列表。 如何使用AMPL写数学模型文件和数据文件? 打开写字板或是记事本，即可开始书写AMPL的模型文件与数据文件，之后键入命令关联先前已写的模型与输入数据文件，执行求解过程。关于AMPL语言怎么写的教学说明，网上有很多的pdf资料，这里推荐几个个人认为比较好的下载地址吧： https://www.doczj.com/doc/4f9603985.html,/view/0eb3db8b6529647d272852bc.html这是一篇中文的、台湾同胞写的AMPL调用Cplex使用心得，前半段讲的内容有些繁琐，但是文章后部分使用例子很多，帮助很大。 https://www.doczj.com/doc/4f9603985.html,/view/60613282d4d8d15abe234e63.html https://www.doczj.com/doc/4f9603985.html,/view/07c9cd244b35eefdc8d3331c.html
MCM美国数学建模大赛集训 (第一讲:优化建模软件的安装和使用) Yi-Shuai Niu 2016 2017 目的:学习数学优化建模软件(IBM ILGO CPLEX,Matlab,Yalmip,Gurobi)的安装和使用。 常见的数学优化模型: 1.连续型模型:线性规划(Linear Programming)、二次规划(Quadratic Programming)、二 次约束规划(Quadratically Constrained Programming)、非线性规划(Nonlinear Program- ming)、多目标规划(Multiobjective Programming)等。 2.离散型模型:整数和混合整型规划(Integer/Mixed Integer Programming)、组合优化(Combinatorial optimization:图(graphe)、逆阵(matroid))、动态规划(Dynamic Programming)等。 常见的优化建模软件: 软件主要功能调用方式CPLEX解决线性规划、二次约束规划、二次锥规划和混合整规划问题C++,Java,Matlab,Python Matlab Optimization Toolbox：各种线性、二次、非线性规划求解算法Matlab Global Optimization Toolbox：遗传算法、模拟退火法等 Gurobi和CPLEX类似，综合性能方面略优，特别是求解混合整数规划Python,C++,Java,Matlab Yalmip Matlab上的优化建模语言。并提供各类优化求解器调用接口Matlab 第一章、软件安装篇 1、CPLEX 1.1、CPLEX简介 IBM R ILOG R CPLEX R Optimization Studio是一款强大的数学优化建模和决策分析支持 工具箱。旨在使用数学规划和约束规划快速开发和部署优化模型。它将集成开发环境(IDE) 1/11November-December2016巴院
离散时间系统仿真 第一章：Arena3.0基础知识 本节介绍Arena3.0安装到硬盘上以后如何创建Arena的工作环境。 1.1 Arena3.0的安装和调试 Arena3.0的安装同一般的软件类似，打开disk1文件夹，双击应用文件Setup.exe运行安装程序，设置好安装路径后开始安装，安装结束后点击Finish完成安装。 如果是在Windows98操作系统下安装Arena3.0需要在安装前预装Visual Basic 6.0，否则，Arena3.0不能运行。 1.2 Arena3.0的面板、菜单和工具栏 1.2.1 Arena3.0的启动 在Arena安装完成后，Arena会在桌面上自动生成快捷方式的图标，双击图标即可进入Arena界面；同时，也可以在硬盘上的Arena\目录下双击Arena.exe文件进入。 在进入Arena后点击工具栏上的新建图标,打开Arena3.0的操作桌面（Desktop），如图1-1： 图1-1
1.2.2 Desktop操作桌面简介 1．操作桌面的结构 Arena提供了十分方便的操作桌面以保证用户能够快速、简洁的建立仿真模型。 Arena的操作桌面主要由工具栏（Toolbars）、菜单栏、状态栏（Status bar）、建模界面组成。下文对这几部分的主要功能将一一介绍。 2、工具栏：工具栏集中了我们建立仿真模型所要用到的主要工具，它由Standard（标 准工具栏）、（视图工具栏）等组成，下面将注意介绍： z Standard：这个工具栏提供了新建、保存和打印等功能，如图1-2： 图 1-2 z View：提供了视图功能，用户对建模区进行视图操作如图1-3： 图 1-3 其中经常用到的功能有： Zoom in：放大 Zoom out：缩小 View All：建模区全部视图，即，以建立模型的全部视图。 View Previous：当前视图的前一视图。 View Region：选择视图区域。 z Arrange：Arena3.0为了用户能够创建生动、形象的动画，提供了功能齐全的 绘图工具，Arrange工具栏（图1-4）就是为Arena的绘图提供支持的。 图1-4 它主要的功能有： Bring to front：移到最上 Send to back：移到最下 Group：合并 Ungroup：取消合并 Vertical Flip：垂直对齐 Horizontal Flip：水平对齐
最近建立了一个网络流模型，是一个混合整数线性规划问题（模型中既有连续变量，又有整型变量）。当要求解此模型的时候，发现matlab优化工具箱竟没有自带的可以求解这类问题的算法（只有bintprog求解器，但是只能求解不含连续变量的二值线性规划问题）。于是在网上找了一些解决问题的途径，下面说说几种可能的解决方案。 cplex 首先想到的是IBM公司大名鼎鼎的cplex。cplex是IBM公司一款高性能的数学规划问题求解器，可以快速、稳定地求解线性规划、混合整数规划、二次规划等一系列规划问题。CPLEX 的速度非常快，可以解决现实世界中许多大规模的问题，它能够处理有数百万个约束(constraint) 和变量 (variable) 的问题，而且一直刷新数学规划的最高性能记录。他的标准版本是一个windows下的IDE 应用软件，但是开发人员能通过组件库从其他程序语言调用CPLEX 算法。随标准版本一起发布的文件中包含一个名为matlab文件夹，将此文件夹添加到m atlab的搜索路径下就可以在matlab下调用cplex高效地求解数学规划问题。cplex IDE主界面（是不是很熟悉的界面？没错，cplex也是基于eclipse插件机制开发的。）：
CPLEX Optimizer中文介绍：https://www.doczj.com/doc/4f9603985.html,/components/detailvi ew.aspx?id=ce16c50e-0059-417b-9806-c8b1d3224084 官方网址：https://www.doczj.com/doc/4f9603985.html,/components/detailview.aspx?id=ce16c5 0e-0059-417b-9806-c8b1d3224084 遗憾的是，cplex是一款商业软件，可以从以上官方网址上下载免费试用版，使用时限是90天，而且试用版对问题规模有限制（我的问题有300个变量，3 70个约束，结果因为问题规模限制无法用试用版求解）。如果你要用cplex解决问题的话，可能还需要学习特定于cplex的建模语言。 值得一提的是，IBM公司一直对学术界有或多或少的支持，要想使用完整版的cplex，你可以参与IBM的学院计划，前提条件是你是大学/研究机构的老师/