离散事件系统的建模及仿真
3离散事件系统仿真基础和建模
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模型的人工运行（续）
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示例2－窗口售票系统
剧院雇一名售票员同时负责窗口销售和对电 话问讯者的咨询服务。
窗口服务比电话服务有更高的优先级。 问讯者打来的电话由电话系统存储后按先来
先服务的原则一一予以答复 建模的目的是研究售票员的忙闲率。2020/8/Fra bibliotek026
实体 流程图分析
常用图示符号
菱形框(表示判断) 矩形框(表示事件、状态、活动等中间过程) 圆端矩形框(表示开始和结束) 箭头线(表示逻辑关系)
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开始 结束
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建模步骤－八个步骤
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示例1
理发店系统
有一个小理发店只有一个理发员。顾客来到理发店 后，如果有人正在理发就坐在一 旁等候。理发员按 先来先理的原则为每一位顾客服务，而且只要有顾 客就不停歇。
库所
变迁
输入
输出
函数
函数
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Petri网的变迁
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变迁实例
t1
t4
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t2 t3
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应用举例
一条工业生产线，完成两项工业操作，第一 个操作将传入生产线的半成品S1和部件S2用 2个螺丝钉S3固定在一起，变成半成品S4。 第二个操作再将S4和部件S5用3个螺 丝钉S3 固定在一起，得到新的半成品S6。完成两项 工业操作时都要用到工具S7。假定由于存放 空间的限制，停放在生产线上的半成品S4最 多不能超过5件。
考察目的
建立实体流程图模型； 在假定顾客到达间隔和理发时间服从一定的概率分
布时，考察理发员的忙闲情况。
离散事件系统建模与仿真研究
离散事件系统建模与仿真研究离散事件系统（DES）是现实世界中诸多系统的抽象，其模拟与仿真研究对于系统优化与性能改进具有重要意义。
本文将就离散事件系统建模与仿真研究展开讨论，探究其在实践中的应用和发展前景。
一、离散事件系统的概述离散事件系统是指在离散时间下描述系统的一种数学模型，其特点是系统状态以离散的方式变化，系统行为由事件驱动并发生变化。
与连续系统相比，离散事件系统更贴近真实世界的很多场景，如交通系统、供应链管理和计算机网络等。
通过对离散事件系统进行建模与仿真研究，可以更好地理解系统行为以及利用模型来提升系统性能。
二、离散事件系统建模方法离散事件系统建模是指将实际系统抽象为离散事件系统的过程。
建模的目标是准确地描述系统行为，以便进行进一步的仿真与分析。
在离散事件系统建模中，系统元件、状态、事件以及它们之间的关系是不可或缺的要素。
1. 系统元件离散事件系统的建模过程首先需要确定系统中的元件，这些元件可以是实体、资源或者处理单元。
例如，对于一个制造业的供应链系统，系统元件可以包括供应商、生产线、仓库等。
2. 状态状态用于描述系统元件的属性和行为，它包括系统的内部状态和外部状态。
内部状态指元件内部的变量或属性，如库存量、生产速率等；外部状态指元件与环境的交互，如接收订单、发货等。
3. 事件事件是离散事件系统中的行为触发点，可分为外部事件和内部事件。
外部事件是由系统环境引起的，如用户的请求、供应商的发货等；内部事件则是系统元件内部触发的，如库存量低于阈值、生产任务完成等。
三、仿真模拟与性能评估离散事件系统建模的目的是为了进行仿真模拟与性能评估，通过对系统模型进行仿真，可以获取系统在不同状态下的行为与性能指标。
仿真模拟可以基于真实数据或者随机数据，通过引入事件触发机制，模拟系统的运行过程。
1. 模型验证在进行仿真模拟之前，需要首先验证建立的离散事件系统模型的正确性。
模型验证可以通过与实际系统进行对比和验证来确保模型的准确性。
离散事件系统建模与仿真第二版教学设计
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。
离散事件动态系统建模与仿真技术研究
离散事件动态系统建模与仿真技术研究离散事件动态系统（Discrete Event Dynamic System，DEDS）是一种用来描述离散事件的数学模型，其在集成电路设计、制造业、物流管理、网络通信等领域中得到了广泛应用。
离散事件动态系统建模和仿真技术是研究这一领域的关键问题之一。
I. 离散事件动态系统简介离散事件动态系统是一种将时间分为离散事件的模型，该模型针对每个事件进行计算，以决定模型的下一个状态。
每个事件的时间戳都是不同的，一次模拟可以包含大量的事件，事件之间可能会有多种关系，这是离散事件模拟的特点。
常见的离散事件动态系统包括排队系统、自动控制系统、网络系统、供应链系统、交通系统等，可以应用于机器人系统、智能交通、虚拟现实等领域。
II. 离散事件动态系统建模离散事件动态系统的建模是指将动态的系统描述成一个离散事件模型的过程，常用的建模框架包括Petri网、DEVS和CTPN等。
Petri网是描述离散事件模型的一种图形化建模语言，其由Petri网元素和变迁组成。
当一个Petri网达到一个使变迁操作成为可能的状态时，变迁将被激活。
Petri网允许对分布式系统进行实时分析和检验，并允许通过变形分析系统行为的改变。
DEVS是离散事件系统建模技术的一种形式化表达，其通过定义系统组件之间的输入输出以及它们之间的转移逻辑来描述系统行为。
DEVS模型一般包含四个部分，输入信号、状态、事件响应函数和状态转移函数。
CTPN是一种图形化建模语言，它通过两个主要元素，控制流程和时间约束，来建模系统的动态行为。
控制流程用于表示系统中的活动和控制流，时间约束表示活动之间的时间上限和下限。
III. 离散事件动态系统仿真离散事件动态系统仿真技术是为了模拟离散事件系统的行为，以便分析和预测其性能。
通常，离散事件动态系统仿真需要从实际系统的模型出发，将系统的模型转换成计算机程序，利用程序模拟实际系统不同的状态和事件，并通过这些状态和事件来推断系统的行为。
离散事件建模与仿真
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。
离散事件系统的建模与仿真研究
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。
简单的离散事件建模与仿真 python案例
简单的离散事件建模与仿真python案例以下是一个简单的离散事件建模与仿真Python案例，其中我们将模拟一个等待队列。
在这个模型中，顾客到达一个服务台，如果服务台是空的，他们就会立即得到服务。
如果服务台是满的，顾客就需要等待直到有一个空位。
我们将使用Python的collections.deque数据结构来模拟队列，并使用random库来模拟顾客到达。
pythonimport randomfrom collections import dequeclass Queue:def __init__(self, capacity):self.queue = deque()self.capacity = capacitydef arrive(self):if len(self.queue) < self.capacity:self.queue.append(1) # 添加一个新顾客到队列 else:print("队列已满，顾客需要等待")def serve(self):if len(self.queue) > 0:self.queue.popleft() # 服务一个顾客else:print("没有顾客需要服务")def simulate(self, n):for _ in range(n):self.arrive()self.serve()print(len(self.queue))# 测试我们的模型q = Queue(3) # 创建一个容量为3的队列q.simulate(10) # 模拟10个顾客的到来与离去。
基于离散事件仿真的系统建模与仿真技术
基于离散事件仿真的系统建模与仿真技术系统建模和仿真是现代科技和工业领域中重要的技术手段之一。
而基于离散事件仿真技术的系统建模和仿真技术更是在实际应用中的广泛应用，因为它可以通过对决策者的决策和操作过程进行创新性的建模和仿真来促进决策者对不同决策方案的方案理解和评估，从而有效优化系统运行和管理流程。
离散事件仿真技术主要针对离散事件流行的周期性事件或事件序列的连续性变化进行建模和仿真。
基于此，它主要通过对系统中离散事件的流程进行描述，来模拟整个系统的运行。
比如，企业生产厂商的业务流程、航天器的设计、电子计算机的性能和交通系统的规划等。
在基于离散事件仿真的系统建模和仿真的应用中，我们需要重点考虑以下三个方面：模型构建、模拟过程控制和结果分析。
模型构建是模拟技术的基础，它包含了构建需要仿真的系统的集成建模、验证和优化模型的方法，以及模型的参数设置和转化；模拟过程控制则是对模型仿真的过程进行控制，包括仿真的时间、事件的控制和运行进展的状态捕捉等；结果分析则是对仿真结果的解析、处理和展示。
一个成功的仿真模型应该满足如下的特点：具有时间性、原生性和切实性。
时间性，指的是模型的实现过程是基于时间的，在仿真过程中记录各种时间节点和事件序列，通过这些数据来发现系统中的隐含问题和隐性规律，并做出适当的调整和优化；原生性，指的是仿真模型的构建是基于系统本质属性的，在模拟过程中会涉及到系统内部的流程以及支持流程的各种基础数据和物料，这些数据可以帮助模型的开发者更好的了解系统本身的运行机制和优化因素；切实性，指的是仿真模型能较为真实地展示系统的各种现实问题，使得决策者们能在仿真结果的基础上做出更加准确和科学的决策。
基于离散事件仿真的系统建模和仿真技术可以应用到的领域非常广泛，其中工业制造和物流是其中的代表行业。
在制造行业中，仿真模型可以用于预测生产过程的各种瓶颈和优化方案的程度，以及在设计新工厂瞬间对生产流程进行检验；而在物流领域，仿真模型可以辅助设计、优化和改进物流系统中的关键节点、衔接环节和运输路径等。
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离散事件系统的建模及仿真离散事件系统（DES）是由一组离散的事件组成的系统，这些事件发生的时间是不连续的，而是符合某些随机分布的。
其中最典型的例子就是计算机网络系统和制造业系统。
为了研究系统的行为和性能，需要进行建模和仿真。
一、离散事件系统模型
离散事件系统模型主要分为：
1. 离散时间模型
离散时间模型将时间视作离散的时间点，系统状态在各个时间点之间发生变化。
变化是由离散事件引起的。
2. 连续时间模型
连续时间模型将时间视作连续的时间流，系统状态是在时间流中按照连续方式演化的。
如具有阶段性和可重复性的工业生产过程。
3. 混合时间模型
混合时间模型同时兼具离散和连续的特点。
如涉及到无线网络时，用户的驻留时间属于连续时间，用户数量的变化属于离散事件。
二、离散事件系统仿真
离散事件系统仿真一般采用事件驱动的方法。
将系统分为若干模块，在每个模块中，定义被模拟的事件，并计算事件发生的时间和所带来的影响。
事件驱动仿真的主要思路是：
1. 仿真的初期，将系统的状态初始化为所设定的状态，用“时钟”来模拟时间。
2. 仿真系统通过时钟来不断加倍地运行，等到仿真过程中需要出现事件的时候，就跳出当前仿真的运动，而声明事件的发生时间。
3. 标记事件后，仿真系统可以基于某种策略对事件进行排队，然后按照时间的先后顺序进行运行。
4. 在仿真的过程中，会根据发生的事件得出相应的结果，保存在仿真结果的数据结构中，用于后续的仿真分析。
离散事件系统仿真时要注意的地方：
1. 对于大型系统，由于其状态空间太大，会导致模型的运行时间过长，从而影响仿真的效率。
2. 因为模型已经不仅仅是数学模型而是物理模型，所以需要考虑仿真结果的表示方法。
3. 仿真结果的分析是非常必要的，而且分析需要进行统计，统计方法必须要掌握。
三、离散事件系统的应用
1. 计算机网络系统
计算机网络系统中涉及到的很多问题都可以使用离散事件系统模型进行仿真。
如路由选择问题、网络拥塞问题、网络性能评估等。
2. 制造业系统
制造业系统中也采用了离散事件系统进行仿真。
比如流水线生产系统、供应链管理、物料需求计划等问题都可以以离散事件系统作为模型建立起来。
离散事件系统的建模和仿真是进行分析、设计以及优化复杂系统的重要方法。
随着科技和工业的发展，这种方法在日常工作和科研中的应用也会越来越广泛。