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arena中文教程第3章

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arena中⽂教程第3章

第3章Arena概貌

在第⼆章的2.4部分，我们实际上利⽤Arena完成了“⼿⼯”仿真过程，⽽且在2.6部分对该模型和修改后的模型（即到达率加

倍）进⾏了多次重复仿真运⾏。这⼀章本书将带你领略应⽤Arena建模仿真的整个过程，⾸先教你启动Arena，浏览为上⼀章

⼿⼯仿真建⽴的现成模型，并运⾏该仿真模型，然后学习如何从头开始建⽴模型。本章也会探讨⽤户界⾯问题，以及如何使⽤

帮助⽂件系统，并讨论运⾏仿真的不同⽅法，同时讲解绘图和图形⼯具的⽤法。

3.1节介绍如何启动Arena；3.2节带你浏览⼀个现成的模型；在3.3节你可以更加详细地查看这⼀模型，浏览对话框和动画，运

⾏模型和查看结果；3.4节帮助你从头开始⼀步步建造该模型；3.5节简要介绍Arena的⼀些主要建模功能，包括菜单和⼯具条

中的可⽤选项以及绘图打印功能等；3.6节介绍Arena强⼤的帮助⽂件系统以及所有详细的技术⽂件；3.7节讨论有关运⾏和控

制仿真的各种选项。

看完本章后，你将会了解Arena是如何⼯作的，并知道⽤Arena可以做些什么，⽽且你可以有效地运⽤Arena建⽴⼀些简单的

模型，甚⾄可能借助帮助系统，通过⾃⼰摸索有关菜单和对话框完成⼀些更为复杂的⼯作。仅通过阅读本章，你也许就能了解

不少有⽤的东西，但如果能同时在电脑上加以实际操作，效果会更好。有关如何建⽴模型的更多内容将会在第四章及以后章节

讨论。

3.1 启动系统

Arena是⼀种真正的微软“视窗”操作系统（Windows）的应⽤软件，因此⽤户对它的外观和风格会⽐较熟悉，并且其⼀般的特

征和操作也与Windows操作系统⼀致。另外，Arena 与其它Windows软件全⾯兼容，例如⽂字处理软件、电⼦表格软件和CAD软件等，所以⽤户可以很容易地在不同软件系统与Arena之间来回移动对象（第10章将详细介绍Arena与其它软件地交互

和通信）。

顺便补充⼀句，本书假设读者对Windows的基本概念和操作都已经熟悉了，例如： 磁盘，⽂件，⽂件夹和路径。

⿏标和键盘的使⽤，包括单击、双击和右击⿏标。

操作窗⼝，如移动、调整⼤⼩、最⼤化、最⼩化和关闭。

对菜单的操作。书中使⽤如下符号“M > C> S > T”，表⽰打开菜单M，从中选择C，然后从⼦菜单中选择S（如果有的话），最

后选择带有标签T的页⾯（如果有的话）。

Control、Alt和Shift键的使⽤。“Ctrl+任意键”意味着同时按下Ctrl键和任意键（这⼀点同样适⽤于“Alt+任意键”和“Shift+任意

键”）。如果“任意键”是键盘键，则不区分⼤⼩写。“任意键”也可以是⿏标点击，例如“Ctrl+单击”可以拓展某个选择使其包括增

列项⽬。

对⽂本和其它项⽬的剪切Cut（或者菜单命令Edit>Cut，或者组合快捷键Ctrl+X），复制Copy（或Edit>Copy，或Ctrl+C）和

粘贴Paste（或Edit>Paste，或Ctrl+V）。

填写对话框，包括输⼊和编辑⽂本条⽬、按下按钮、选定和清除（即取消选定）选项框、从⼀列选择按钮（单选按钮）中单击

选中其中⼀个按钮、以及从下拉菜单中选择项⽬。

如果读者对以上提到的操作不熟悉，在阅读下⾯的内容前最好先要复习⼀下Windows 操作指南。

下⾯来到电脑旁，电脑中已按随书附带的说明书安装了Arena系统（可以参阅附录E 来了解如何安装Arena教学版，安装程序

在随书附带的光盘内），找到Arena图标或快捷⽅式并双击它（或者启动Windows，单击开始按钮，在程序菜单中找到Rockwell Software，进⽽找到Arena 7.0⼦菜单，最后在其中找出Arena 7.01的图标并单击来启动Arena），很快Arena版权窗

⼝就会出现，如果你运⾏的是教学版（本书光盘提供的即为该版本）或评估版的Arena，你将会看到⼀个相应的信息框，阅读

后请点击确定（OK）（由于OK按钮是默认选项，也可以在键盘上之间点击回车键）。

此时在Arena窗⼝左上⽅会出现⽂件（File）、视图（View）、⼯具（Tools）和帮助（Help）菜单（如果⼀个空的模型⽂件

在Arena启动后被⾃动打开，则还可以看到其它⼏个菜单）。你还可以看到含有不同按钮的⼯具栏，不过在打开模型⽂件之前，只有如下⼏个⼯具栏可⽤（处于激活状态）：

创建⼀个新的空模型⽂件，这个按钮等同于菜单命令File >New和键盘操作Ctrl+N。

显⽰⼀个对话框⽤以打开⼀个以前保存过的模型，等同于File>Open和Ctrl+O。你可能需要在其它⽂件夹或磁盘中去寻找所要

打开的模型⽂件。

模板添加（系统提供了若⼲模板（Template），每个模板中包含了相应的建模元素），

等同于File >Template Panel >Attach。这些模板⽂件（扩展名为.tpo）保存在Arena 7.0⽂件夹下的Template⽂件夹中。

模板断开（当你不再需要相应的建模元素出现在活动⾯板⾥时），等同于File >Template Panel >Detach。

关联帮助按钮，提供关于菜单或者⼯具栏命令的帮助。单击它⿏标箭头上会增加⼀个问号，⽤带有问号的箭头单击想要得到帮

助的⼯具栏按钮或者菜单命令即可得到相应的帮助信息，关闭帮助窗⼝后⿏标指针就会返回原来的单箭头。

⼯具提⽰（Tooltips）可以提供另外⼀种更加快速和简洁的关于⼯具栏按钮的帮助。将⿏标停留在某个按钮上⾯保持⼀两秒种

不动，就会出现⼀个⼩⽅框显⽰该按钮的名称。如果你想知道那个按钮更多的信息，可以使⽤，也可以在帮助系统中查阅相关

信息（因为你此时已知道了该按钮的名称）。关于帮助功能的更多描述可以参考3.6节。如果你对频繁出现⼯具提⽰感到厌

烦，可以通过View>Toolbars菜单打开Toolbars标签项，在其中清除Show Tooltip（显⽰⼯具提⽰）选项。当想从Arena系统

退出时，点击右上⾓的，或者使⽤菜单命令File>Exit，或者按Alt+F4。

3.2 Arena的窗⼝组成

在这⼀部分，我们将打开⼀个现成的模型，看看Arena的各种窗⼝，以便读者熟悉，同时介绍⼀些Arena的基本术语。

3.2.1打开模型⽂件

已有的模型可以通过File>Open菜单命令打开（或者单击弹出“打开⽂件”对话框），⽂件名称会出现在滚动框内，当然你也可

以直接搜索其它⽂件夹或磁盘。找到名为Model 03-01.doe的⽂件（Arena⽂件的默认扩展名为.doe1）。当使⽤典型安装时，

该模型⽂件保存在Arena 7.0⽂件夹下的Book Examples⽂件夹内。单击⽂件名选中该⽂件，并点击Open 按钮即可（或者双击

该⽂件名）。

1在早期系统中，Arena的代号为Bambi。此处不再详述。

你会看到⼀个如图3-1所⽰的Arena窗⼝（你看到的⼯具栏和按钮也可能会有些差异，或所处的位置不同），我们称之为模型3-1。

3.2.2 Arena窗⼝的构成和关联

如图3-1所⽰，该模型所在的Arena窗⼝可分为⼏个部分。

在右边占据屏幕⼤部分的是模型窗⼝，它实际上位于Arena窗⼝的内部，如果你同时打开⼏个模型，每个模型窗⼝单独容纳⼀

个模型，但所有窗⼝都在Arena窗⼝内，就像⽂字处理和电⼦表格软件⼀样。你可以通过点击某个窗⼝以便在不同窗⼝之间切

换，或者从Window 菜单的窗⼝列表⾥选取。如果有⼤量模型窗⼝同时被打开，可以使⽤Ctrl+Tab键在窗⼝之间切换，或者使

⽤“ ”按钮使部分窗⼝缩⼩为图标形式，此外，Window菜单⾥还有⼀些其它命令（层叠、平铺等）来安排打开的模型和被最⼩化的图标。可使⽤⼯具按钮（即

File>New或者Ctrl+N）来创建⼀个空的模型窗⼝，使⽤按钮（即File>Save或者Ctrl+S）来保存当前的活动模型窗⼝，使⽤

（即File>Open或者Ctrl+O）来打开以前保存过的模型窗⼝，改变窗⼝⼤⼩或重新定位窗⼝的操作与其它Windows操作系统下

的应⽤软件是⼀样的。

原书P52

项⽬⼯具栏⼯具栏

模型窗⼝中的流程图视图状态栏模型窗⼝中的电⼦表格视图

图3-1 简单加⼯系统（模型3-1）的Arena窗⼝

我们所熟悉的剪切、复制和粘帖功能在Arena内部以及Arena和其它应⽤软件之间均可进⾏。例如，你同时打开了⼏个模型窗

⼝，想把⼀些对象从其中⼀个窗⼝复制到另⼀个窗⼝，可先⽤⿏标选择对象（可⽤Ctrl+单击或者拖动⿏标画框来选择多个对象），再复制对象到剪切板（Ctrl+C或Edit>Copy），切

换到另⼀窗⼝，然后将其粘贴进去（Ctrl+V或Edit>Paste）。当选择了“粘贴”操作之后，在选项的西北⾓⿏标箭头会变成⼗字

线，然后在想要粘帖的位置点击⿏标即可完成操作。再⽐如，你同时打开了Arena和⼯作表，你想要将表中的⼀个长数字放到Arena⽂本对话框中，可⾸先从⼯作表单元格中复制该数字，再切换到Arena窗⼝中（通过Windows任务栏或使⽤Alt+Tab键在

打开的软件之间切换），在对话框中定位你想要放数字的插⼊点，然后粘贴进去。如果你在⽂字处理系统中写报告，想要粘贴

⼀幅Arena屏幕的“快照”，则进⼊Arena窗⼝，按Prnt Scrn键，然后切换回正在处理的⽂档，在你想要的位置粘贴该快照；如

果你只想粘贴当前活动的窗⼝（例如⼀个对话框），则按住Alt+Prnt Scrn，然后粘贴到你想要的位置。

模型窗⼝分为两个区域或两种视图：流程图视图（flowchart view）和电⼦数据表格视图（spreadsheet view），通常情况下

在模型窗⼝中能够同时看到两种视图是很有⽤的（但也可通过在菜单命令View中清除Split Screen选项或者单击来关闭⼀个视

图，以便让模型窗⼝集中显⽰某个视图。在这种情况下，要想看流程图视图或电⼦数据表格视图，只需在屏幕左边的项⽬栏⾥

单击任何⼀个流程模块（）或电⼦数据表格模块（）即可）。流程图包含了模型的图形符号，有加⼯流程、动画和其他⼀些绘

图元素。电⼦数据表格能够显⽰诸如时间等参数的模型数据，允许⽤户进⼊和编辑数据。许多模型参数在两种视图中都可以被

看到并编辑，但电⼦数据表格视图使⽤户能够⼀次处理更多的参数，并且相似的参数被集中存放，对于⼤模型来说⾮常便于编

辑。当同时显⽰两种视图时，可通过上下拖动分割两种视图的⽔平线，以改变两种视图在模型窗⼝中的⽐例。

图3-1中Arena窗⼝的左下⽅是项⽬⼯具栏（Project Bar），它存放各种⾯板（panel），每个⾯板包含了⽤户所使⽤的各种对

象。⾯板⼀次只能显⽰⼀个。当前项⽬栏显⽰的是“基本操作⾯板（Basic Process Panel）”，它包含了基本建模模块

（module），这些模块在仿真模型中有⼴泛的⽤途。在基本加⼯⾯板下⾯的是标有“报告（Report）”的⽔平按钮，这个⾯板可

以显⽰仿真运⾏后的结果，可试着点击这个按钮观察该⾯板，再次点击基本操作⾯板返回。“导航（Navigate）”⾯板可以使⽤

户从不同⾓度观察模型，在多层递阶模型中还可以看不同的⼦模型（模型3-1没有多层⼦模型，因此唯⼀的视⾓是顶层模型，

单击左边的“+”键，在打开的树状结构中可以看到三个条⽬，具体将是在3.2.3节讨论）。项⽬⼯具栏

通常被放置在窗⼝左侧，但也可以将其“悬浮”在屏幕的任何位置，当然如果你愿意，也可以把它放在模型窗⼝的右侧。当⽤户

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arena仿真中文教程

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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：

 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。

arena中文教程第7章

arena中文教程第7章

第7章 中级建模与稳态统计分析

在第四章和第五章中介绍了许多利用Arena建模的基本元素，基本操作面板和高等操作面板中的一些基本用法，以及对实体流动的控制，包括资源的调度（Schedules）和状态（States）、集合（Sets）、变量（Variables）、表达式（Expressions）、站（Stations）、运送工具（Transfers ），以及增强动画效果等。在这一章里，我们先介绍几个概念，通过这些概念读者可以构建更加详细的模型，然后我们在这些概念的基础上展开本章的内容。像前面的章节一样，我们将通过一些精心设计的例子来阐明这些具体的细节。首先在7.1节中介绍一个新的实例；在7.1.1节中讨论Arena中因实体而异的加工序列（Sequences）的概念；在7.1.2节中讨论对一个系统建模的一般流程，和对一个项目建模所应达到的详细程度，以及对数据的要求及其可用性，并在7.1.3节讨论建模所需的数据部分； 7.1.4节中讨论模型的逻辑部分。7.1.5节中将引入动画，包括导入已有的CAD图形作为场景布局。7.1.6节讨论如何验证所建立的Arena模型反应了你所需要解决的问题。

然后在7.2节中继续讨论输出数据的统计分析，这次我们将用7.1节中所建立的模型做稳态仿真输出分析。

当读者已经阅读和消化了本章的材料后，对于如何考虑在很多细节上的建模就有了比较清晰地认识，并且能够学会如何通过长时间运行来对系统的稳态性能加以分析。

7.1 模型7-1：一个小型制造系统

图7-1描述了一个小型制造系统，包括零件到达系统，四个制造单元（Cell 1、2、3、4），以及零件离开系统。Cell 1、2和4各有一台机器；Cell 3有两台不完全相同的机器，其中较新的一台机器的加工时间是另一台的80%。这个系统生产三种类型的零件，每种零件的加工顺序是不同的。零件的加工顺序和加工时间（以分钟为单位）如表7-1所示。所有的加工时间服从三角分布，其中Cell 3的时间是旧机器的加工时间。

arena仿真教程第2章介绍

arena仿真教程第2章介绍

第2章 仿真基本概念

在正式接触Arena软件之前，本章先介绍仿真中的一些重要概念、方法和相关问题。这

些基本概念对任何仿真软件都是一样的，对于理解Arena对模型的仿真过程起着关键作用。

本书将通过2.1节中的一个简单的示例来阐述这些概念，2.2节介绍了处理示例模型的几

种方案；2.3节描述了仿真模型的各组成元素；而2.4节则用手工方式完成了示例的仿真过

程，并描述了仿真过程的组织和活动。2.5节比较了两种不同的仿真建模方法；2.6节介绍了

仿真输入与输出中的随机性问题；最后，2.7节介绍了如何实施一个仿真项目，有关内容将

在第13章有更全面的阐述。

阅读本章后，读者将能了解仿真的基本逻辑、结构、组成要素、以及对仿真建模项目的

管理。所有这些构成了Arena的基础，以及学习后续章节建立更完善模型的前提。

2.1 引例

本节给出了一个示例系统，并指出我们要从中了解系统的哪些行为和性能。

2.1.1 示例系统

由于大量仿真模型中都会包含等待线或队列（queue），故本书将从这样一个非常简单的

模型出发。该模型表示了制造设施的一部分：零件“毛坯”到达钻孔加工中心，在仅有的单

台钻床上加工，然后离开，如图2-1所示。如果零件到达时钻床是空闲的，则立刻开始加工；

否则，将进入一个“先进先出”（FIFO）的队列等待。此即模型的逻辑（logical）结构。

原书P19

钻孔加工中心 钻床

到达的零件毛坯 加工完的零件离开

队列 正在加工的零件 Arena中国

图2-1 简单加工系统

还要对模型给定一些数值（numerical）成分，包括仿真是如何开始和结束的。首先，要

确定最为基础的基准时间单位：本书将全部用分钟来计量时间。采用什么样的时间单位在逻

辑上是无关紧要的，所以可针对待研究的系统特点选取最合适、熟悉和方便的时间单位1。

虽然可根据需要或方便使用不同的单位表示模型的输入时间量，如用分钟表示平均服务时

arena中文教程第8章

arena中文教程第8章

第8章 实体运送

到目前为止，我们已经介绍了两种不同的引导实体通过模型的方式。一种方式是直接连接（Connections），实体可以在模块之间移动而不需要运送时间。另一种方式是通过定义运送路径（Routing）在站与站之间输送实体，这种运送方式需要有运送时间。在这两种方式里，对实体的运送没有任何约束，在运输路径上有足够的空间来容纳同时想要运送的实体。

当然，事情并不会总是如此的完美。运输路径上能同时运送的实体数量毕竟是有限的，例如对一个通讯系统来说，实体就是信息包，而有限的带宽只允许同时传递一定数量的信息包。在有些情况下，可能需要利用一些叉车或者工人抓起实体然后把它送走；在另外一些情况下，实体必须通过输送机运走。我们将在本章中探讨这些问题。已有研究表明，运作过程中的延误与低效率现象在很大程度上是由物料运送过程引起的，所以精确地模拟实体的运送过程往往是很重要的。

本章的8.1节将详细讨论不同类型的实体运输和输送，以及怎样来模拟它们。在8.2节，将简要地说明怎样使用已有的Arena建模工具来限定同时运动的实体的数目（虽然不需额外的运送工具）。而运送装置（如叉车、手推车、当然还有人）将在8.3节加以讨论。对不同类型的输送设施的模拟将在8.4节进行描述。

在读完本章后，读者就能够模拟各种各样的实体运动与运送了，这将使我们的模型更加有效，动画更加真切。

8.1 实体运送的类型

在模块间运送实体时，我们最初使用的是连接（Connect）类型（见第3章），目的是在模块之间无时间延迟地直接运送实体。在第4章，我们介绍了路径（Route）的概念，它使得实体在站与站之间按规定路线进行运送，并且有运送时间发生。我们首先介绍了怎样用路径来把实体运送到一个指定的站，然后我们在第7章利用序列（Sequence）拓展了这一概念。

虽然我们已经可以模拟大多数场景了，但有时候我们发现有必要限定在某一时间内某一点产生的运送事件的数量。例如，在模拟一个通讯网络时，链路的容量是有限的。因此，我们必须设法限定同时传输的信息的数量（这些信息将通过每一条链路或者整个网络来传递）。解决的方法相当简单，我们把网络的链路看作是容量有限的资源，它的容量等于允许同时传递的信息包数量。如果信息量是按信息包的大小来计算的话，我们就可以用基本信息包的数量来定义资源的容量，并且要求每个信息在开始运送之前占用它需要的资源的数量（用基本信息包的个数来表示）。我们把这种类型的实体运送方式叫做资源约束（resource constrained）类型，并且我们将在8.2节对它做更详细的讨论。