6(离散事件仿真2)

离散事件系统建模与仿真第二版教学设计一、教学目标本课程主要面向计算机科学与技术、自动化、电气、机械等专业的本科生，通过讲授离散事件系统建模与仿真的基本理论和方法，使学生掌握离散事件系统的基本概念、建模方法和仿真技术，具备离散事件系统建模和仿真的分析与设计能力。

二、教学内容与安排2.1 教学内容1.离散事件系统基本概念2.离散事件系统的建模方法3.离散事件系统的仿真技术4.离散事件系统仿真案例分析2.2 教学安排教学环节时间内容第一讲2学时离散事件系统基本概念第二讲2学时离散事件系统的建模方法第三讲2学时离散事件系统的仿真技术第四讲2学时离散事件系统仿真案例分析第五讲2学时离散事件系统仿真案例分析期中考试2学时第六讲2学时离散事件系统的仿真技术第七讲2学时离散事件系统的仿真技术第八讲2学时离散事件系统的仿真技术教学环节时间内容第九讲2学时离散事件系统的仿真技术第十讲2学时离散事件系统的仿真技术期末考试2学时三、教学方法采用理论讲授与案例分析相结合的教学方法，通过实际案例分析，让学生深入理解离散事件系统的建模和仿真技术。

四、考核方式1.期中考试占30%；2.期末考试占50%；3.平时成绩占20%。

五、参考教材唐学韬, 丁洪波. 离散事件系统建模与仿真 [M]. 第2版. 北京: 清华大学出版社, 2015.六、教学条件1.教师具有扎实的离散事件系统建模和仿真技术的理论基础和实际应用经验；2.教室内配置可投影仪，可提供计算机实验室进行相关实验。

七、实验内容离散事件系统建模实验，包括：1.使用UML或Petri网进行离散事件系统建模；2.基于仿真工具进行离散事件系统仿真；3.分析离散事件系统实验结果。

八、教学效果评估通过考核成绩与实验分析，对课程教学效果进行评估和反馈。

并记录学生学习离散事件系统建模与仿真课程中的自我思考、团队合作意识、实际应用能力、创新能力等方面的情况，以及对课程内容和教学形式等方面的反馈，不断完善和提高教学质量。

离散事件系统的建模与仿真研究离散事件系统（Discrete Event System，DES）是指由一系列离散事件组成的系统，其状态随时间点发生离散性的变化。

DES作为一种重要的描述和分析系统的工具，在工业、交通、通讯、金融等领域中得到了广泛的应用。

如何对离散事件系统进行建模和仿真研究，是当前研究的热点和难点之一。

一、离散事件系统建模离散事件系统的建模一般分为三个结构层次：事件层次、状态层次和行为层次。

1.事件层次事件层次是最高层次，定义了系统所有可能的事件和事件发生的时刻。

每个事件都有其自身的类型和时间戳，时间戳确定了事件发生的时刻。

对于同一类型的事件，可以区分其源头和目的地，进而描述事件之间的依赖关系。

2.状态层次在事件层次的基础上，系统的状态层次定义了系统中存在的状态集合，每种状态都有其自身的定义，包括了系统变量的取值，如流量、压力、速度等。

状态的改变是由事件的发生所触发的。

状态层次是描述系统的重要结构层次，不同状态之间可以描述系统运行的不同模式。

3.行为层次行为层次定义了事件与状态之间的关系，描述了事件发生所引起的状态变化。

在行为层次中，可以描述不同事件类型下的状态转移，以及每种状态下的事件类型和发生时间。

行为层次是系统的最底层，包含了所有可观测性质和系统性能的信息。

二、离散事件系统仿真仿真是模拟真实系统行为的过程，在离散事件系统研究中，仿真是验证模型正确性和性能指标的一种有效手段。

1.仿真方法离散事件系统仿真一般分为两种方法：基于事件驱动的仿真和流程中心仿真。

基于事件驱动的仿真是离散事件系统的常用仿真方法。

其基本思想是在仿真的过程中，以事件为驱动条件，在每个事件发生的时刻，进行状态的改变和事件的处理，从而实现系统状态的模拟。

基于事件驱动的仿真具有高效、灵活等优点，在应用中得到了广泛的应用。

流程中心仿真是基于业务逻辑流程的仿真方法。

该方法将流程看作系统的基本单位，通过对流程中各项任务的调度和业务逻辑的处理，得出系统的行为和性能指标。

第7章离散事件系统建模与仿真离散事件系统指的是一组实体为了达到某些目的，以某些规则相互作用、关联而集合在一起。

与连续事件系统不同，离散事件系统所包含的事件在时间上和空间上都是离散的。

离散事件系统在生产和生活中是很常见的，例如一个超市就是一个离散事件系统，它由顾客和收银员组成。

在离散事件系统中，各事件以某种顺序或在某种条件下发生，并且大都是随机性的，所以，其模型很难用某种规范的形式，一般采用流程图或者网络图的形式来定义实体在系统中的活动。

这类系统在建模时，只要考虑系统内部状态发生变化的时间点和发生这些变化的原因，而不用描述系统内部状态发生变化的过程。

本章将介绍几种常见的离散事件系统和离散事件系统建模方法。

7.1 离散事件系统模型离散事件系统是指系统的状态仅在离散的时间点上发生变化的系统，而且这些离散时间点一般是不确定的。

这类系统中引起状态变化的原因是事件，通常状态变化与事件发生是一一对应的。

事件的发生没有持续性，可以看作在一个时间点上瞬间完成，事件发生的时间点是离散的，因而这类系统称为离散事件系统。

首先看一个典型的离散系统的例子。

例7.1 超市服务系统某理发店只有一名理发师。

在正常的工作时间内，如果理发店没有顾客，则理发师空闲；如果有顾客，则为顾客理发。

如果顾客到达理发店时，理发师正在为其他顾客服务，则新来的顾客在一旁排队等候。

显然，每个顾客到达理发店的时间是随机的，而理发师为每个顾客服务的时间也是随机的，进而队列中每个顾客的等候时间也是随机的。

下面，结合例7.1介绍一下在离散事件系统仿真中所用到的一些基本概念。

(1)实体实体是指有可区别性且独立存在的某种事物。

在系统中，构成系统的各种成分称为实体，用系统论的术语，它是系统边界内的对象。

在离散事件系统中，实体可分为两大类：临时实体和永久实体。

临时实体指的是只在系统中存在一段时间的实体，这类实体由系统外部到达系统，在系统仿真过程中的某一时刻出现，最终在仿真结束前从系统中消失。

离散事件仿真基本原理赵问道浙江大学信息与通信工程研究所目录一、离散事件仿真的基本概念 (3)1. 基于事件的（event-based）离散事件仿真 (3)2. 基于活动的（activity-based）离散事件仿真 (3)3. 基于进程的（process-based）离散事件仿真 (3)4. 三阶段（three-phase）离散事件仿真 (3)二、离散事件仿真系统的组成 (4)1. 时钟（Clock） (4)2. 事件列表（Events List） (4)3. 随机数发生器（Random-Number Generators） (5)4. 统计（Statistics） (5)5. 结束条件（Ending Condition） (5)三、仿真引擎逻辑（Simulation Engine Logic） (5)1. 开始（Start） (5)2. 循环（“Do loop” or “While loop”） (6)3. 结束（End） (6)离散事件仿真基本原理一、离散事件仿真的基本概念在离散事件仿真中，系统的操作通过按时间顺序排列的一组事件序列来表示。

每个事件发生在某一时刻，表示系统的状态改变。

例如，如果仿真电梯，那么事件可以是“6层的按钮按下了”，随之系统状态改成“电梯移动”，并且最后到达状态“电梯位于6层”i。

学习如何建立离散时间仿真的一个普通例子是仿真一个队列（queue），如顾客到达银行接受出纳员的服务，这里的系统实体是“顾客队列”（CUSTOMER-QUEUE）和“出纳员”（TELLERS）。

系统事件是“顾客到达”（CUSTOMER-ARRIV AL）和“顾客离开”（CUSTOMER-DEPARTURE）（事件“出纳员开始服务”（TELLER-BEGINS-SERVICE ）可以是到达和离开事件逻辑的组成部分) 。

可以由这些事件改变的系统状态有“队列中的顾客数量”（NUMBER-OF-CUSTOMERS-IN-THE-QUEUE (是一个从0到n的整数) ）和“出纳员状态”（TELLER-STATUS (忙或空闲)）。

“物流系统规划与仿真”硕士研究生课程考试题（2013-2014第一学期）1．连续系统仿真、离散事件系统仿真以及虚拟现实有什么区别？举例说明它们在工程中的应用。

（10分）2．(1) 连续系统仿真3．连续系统是指系统状态随时间连续变化的系统。

一般用常微分方程或偏微分方程描述。

4．(2) 离散事件系统仿真5．离散事件系统是指系统状态在某些随机时间点上发生离散变化的系统。

离散事件动态系统，本质上属于人造系统，简称为DEDS(discrete event dynamic systems)。

模型可采用数学方程、曲线、图表、计算机程序等多种形式表征。

基于系统的模型，可分析系统的行为性能及其与系统结构和参数的关系，研究系统的控制和优化。

6．物流系统就是典型的离散事件系统。

7．(3) 虚拟现实8．虚拟现实（virtual reality,VR）是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统。

虚拟环境是由计算机和电子技术生成的。

通过视、听、触觉等作用于用户，使之产生身临其境的感觉。

2．简述事件调度法推进仿真钟的基本过程。

（10分）-（1）事件调度法仿真模型中的时间控制部件用于控制仿真钟的推进。

在事件调度法中，事件表按事件发生时间先后顺序安排事件。

时间控制部件始终从事件表中选择具有最早发生时间的事件记录，然后将仿真钟修改到该事件发生时刻。

对每一类事件，仿真模型有相应的事件子程序。

每一个事件记录包含该事件的若干个属性，其中事件类型是必不可少的，要根据事件类型调用相应的事件子程序。

在事件子程序中，处理该事件发生时系统状态的变化，进行用户所需要的统计计算，如果是条件事件，则应首先进行条件测试，以确定该事件是否确能发生。

该事件子程序处理完后返回时间控制部件。

这样，事件的选择与处理不断地进行，仿真钟不断地从一个事件发生时间推进到下一最早发生事件的发生时间，直到终止仿真的条件或程序事件发生时停止仿真。

3．在物流系统仿真中，如何确定系统中的随机变量模型？在仿真过程中如何产生这些随机变量？（10分）4．什么叫稳态型仿真？如何确定稳态型仿真的长度？（10分）第2类仿真叫稳态型仿真。