离散事件系统建模与仿真

第1章 绪论 1

1.1 系统、模型与仿真 2

1.1.1 系统 2

1.1.2 模型 3

1.1.3 仿真 5

1.2 离散事件系统 6

1.2.1 实体 7

1.2.2 事件 7

1.2.3 活动 8

1.2.4 进程 8

1.3 离散事件系统仿真 9

1.3.1 离散事件系统建模 9

1.3.2 离散事件系统仿真建模 10

1.3.3 离散事件系统仿真分析 11

1.4 仿真研究的步骤 12

参考文献 12

第2章 离散事件系统仿真入门 13

2.1 单服务台排队系统建模与仿真 14

2.1.1 单服务台排队系统建模 14

2.1.2 单服务台排队系统仿真建模 15

2.1.3 仿真钟的推进 18

2.2 库存系统建模与仿真 22

2.2.1 库存系统的基本概念 22

2.2.2 确定性库存系统 23

2.2.3 随机库存系统 24

2.2.4 随机库存系统仿真举例 25

2.3 项目网络建模与仿真 30

2.3.1 CPM/PERT网络建模 31

2.3.2 CPM/PERT网络仿真建模 31

2.4 离散事件系统建模与仿真软件 35

2.4.1 仿真软件发展历程 35

2.4.2 典型仿真语言 37

2.4.3 典型仿真环境 41

参考文献 46

第3章 概率统计与随机过程基础知识 47

3.1 概率论基础知识 48

3.1.1 概率论常用术语 48

3.1.2 离散随机变量理论分布 52

3.1.3 连续随机变量理论分布 53

3.2 数理统计基础知识 60

3.2.1 数理统计常用术语 60

3.2.2 总体参数的点估计 62

3.2.3 总体分布函数的统计假设检验 63

3.3 随机过程 64

3.3.1 一般随机过程 64

3.3.2 泊松过程 64

3.3.3 非稳泊松过程 65

参考文献 66

第4章 基于观测数据的随机变量建模 67

4.1 概述 68

4.2 分布参数的确定 68

4.2.1 分布参数的类型 68

4.2.2 分布参数的估计 70

4.3 分布类型的假设 73

4.3.1 连续分布类型的假设 73

4.3.2 离散分布类型的假设 78

4.3.3 相关随机变量建模 79

4.3.4 时间序列输入模型 80

4.4 实验分布 82

4.5 拟合优良度检验 83

4.5.1 2检验 83

4.5.2 K-S检验 85

参考文献 87

第5章 随机变量仿真建模 88

5.1 引言 89

5.2 随机数发生器 89

5.2.1 线性同余发生器 89

5.2.2 组合发生器 91

5.3 随机数发生器的测试 91

5.3.1 均匀性检验 92

5.3.2 独立性检验 92

5.4 随机变量产生的原理 94

5.4.1 反变换法 95

5.4.2 组合法 97

5.4.3 卷积法 98

5.4.4 舍选法 99

5.5 典型随机变量的产生 101

5.5.1 连续随机变量的产生 101

5.5.2 离散随机变量的产生 105

5.5.3 相关随机变量的产生 108

5.5.4 时间序列随机变量的产生 109

参考文献 110

第6章 离散事件系统模型描述 111

6.1 概述 112

6.2 排队网络模型 112

6.2.1 M/M/1系统 113

6.2.2 M/M/c系统 116

6.2.3 Jackson开环排队网络 118

6.2.4 Jackson闭环排队网络 121

6.3 Petri网方法 123

6.3.1 Petri网定义 123

6.3.2 Petri网的变迁 125

6.3.3 Petri网性能分析 127

6.3.4 有效Petri网的建模 129

6.4 实体流图法 130

6.4.1 实体流图 130

6.4.2 实体流图建模 131

6.5 活动周期图法 133

6.5.1 活动周期图 133

6.5.2 活动周期图建模 134

6.6 网络计划法 136

6.6.1 网络计划图 136

6.6.2 网络计划法建模 137

6.7 离散事件系统形式化描述 140

6.7.1 DEVS基本模型 140

6.7.2 DEVS耦合模型 141

6.7.3 DEVS封闭性证明 142

6.7.4 DEVS模型实现 143

参考文献 144

第7章 离散事件系统仿真建模方法学 145

7.1 概述 146

7.2 表处理 147

7.2.1 表的基本性质和操作 147

7.2.2 使用数组进行表处理 148

7.2.3 使用动态分配和链表 148

7.3 事件调度法（Event Scheduling） 149

7.3.1 事件调度法策略描述 149

7.3.2 事件调度法仿真建模 150

7.4 活动扫描法（Activity Scanning） 153

7.4.1 活动扫描法策略描述 154

7.4.2 活动扫描法仿真建模 155

7.5 三段扫描法（Three Phase Scanning） 159

7.5.1 三段扫描法策略描述 159

7.5.2 三段扫描法仿真建模 161

7.6 进程交互法（Process Interactive） 163

7.6.1 进程交互法策略描述 163

7.6.2 进程交互法仿真建模 165

7.7 四种仿真策略的比较 166

参考文献 168

第8章 单系统仿真输出分析与实验设计 169

8.1 概述 170

8.2 仿真输出分析的统计量 170

8.3 仿真输出分析方法的分类 172

8.4 终止型仿真的实验设计与输出分析 173

8.4.1 固定样本长度法 173

8.4.2 终止型序贯程序法 176

8.4.3 终止型仿真分位数区间估计 178

8.5 稳态型仿真实验设计与输出分析 178

8.5.1 稳态型仿真与初态设置 178

8.5.2 批均值法 179

8.5.3 稳态型序贯法 180

8.5.4 重新产生法 183

8.5.5 重复删除法 185

8.6 单系统仿真方差减小技术 188

8.6.1 对偶变量法 188

8.6.2 控制变量法 189

参考文献 190

第9章 系统多方案仿真与优化 191

9.1 概述 192

9.2 双系统设计方案的比较 192

9.2.1 独立采样法比较 192

9.2.2 公共随机数法比较 196

9.3 多系统设计方案的比较 200

9.3.1 Bonferroni法 200

9.3.2 两阶段抽样法 204

9.3.3 筛选法 205

9.4 基于仿真的优化 206

9.4.1 基本框架 207

9.4.2 随机搜索法 207

9.4.3 响应曲面法 209

9.4.4 鲁棒启发方法 211

参考文献 213

第10章 哲学家用餐问题建模与仿真 214

10.1 条件与假设 215

10.1.1 仿真假设 215

10.1.2 仿真条件 216

10.2 随机变量生成 216

10.3 仿真策略 217

10.3.1 事件调度法建模 218

10.3.2 活动扫描法建模 219

10.3.3 仿真程序流程及性能比较方法 221

10.4 仿真结果及其输出分析 221

10.4.1 Both forks策略 222

10.4.2 One by one fork策略 224

10.5 进一步讨论 227

参考文献 229

第11章 物流配送系统建模与仿真 230

11.1 车辆路径问题的仿真准备 231

11.1.1 数据准备 231

11.1.2 仿真方法 233

11.1.3 仿真软件AnyLogic简介 234

11.1.4 仿真目标 235

11.2 车辆路径问题的仿真建模 236

11.2.1 车辆路径问题仿真的逻辑流程 236

11.2.2 车辆路径问题的仿真建模 236

11.2.3 仿真模型的实验设计 243

11.3 仿真模型的验证和结果分析 248

11.3.1 仿真模型的验证 248

11.3.2 仿真结果分析 249

参考文献 253

第12章 生产系统建模与仿真 254

12.1 生产系统建模与仿真概述 255

12.1.1 生产系统建模与仿真特点 255

12.1.2 生产系统建模与仿真常用术语 256

12.2 随机生产系统建模与仿真 257

12.2.1 系统描述和假设 258

12.2.2 系统建模与仿真建模 260

12.2.3 仿真与改进分析 265

12.3 装配生产线平衡问题建模与仿真 267

12.3.1 节拍装配生产线模型描述 268

12.3.2 装配线平衡问题仿真建模 269

12.3.3 决策准则及目标 273

12.3.4 蒙特卡罗随机仿真 274

12.4 节拍装配生产线平衡仿真优化 275

12.4.1 模拟退火算法 276

12.4.2 遗传算法 277

12.4.3 节拍装配生产线平衡优化举例 278

参考文献 281

附录A 缩写词 282

《离散事件系统建模与仿真》为“十一五”国家重点图书出版规划。 《离散事件系统建模与仿真》内容简介：离散事件系统是指其状态变量只在某些离散时间点上发生变化的系统。大多数离散事件系统本质上属于人造系统，即包含人为规则或人为机制的“非物理型”系统。全书共12章。第1章概述，从概念上讨论DEVS的内涵及其特征；第2章通过三个简单的实例讨论了DEVS建模与仿真的各个步骤，以便读者了解DEVS建模与仿真的基本要素，还对目前流行的离散事件系统建模与仿真软件进行了介绍；第3章介绍主要的数学基础，即概率论与数理统计的基本知识；第4章介绍随机变量建模及其检验方法；第5章介绍仿真中产生随机变量的方法和技术；第6章从系统角度讨论建模与仿真问题；第7章对四类策略，即事件调度法、活动扫描法、三阶段法，以及进程交互法，分别进行了规范化讨论；第8章讨论了单系统仿真运行结果分析及实验设计技术；第9章讨论多系统比较技术，还介绍了基于仿真的优化技术；第10章讨论了哲学家用餐问题的建模与仿真，可以作为计算机操作系统建模与仿真参考；第11章讨论物流配送系统中车辆路径规划问题的建模与仿真；第12章讨论生产系统建模与仿真。《离散事件系统建模与仿真》从原理到方法，从理论到应用，系统地讨论了离散事件系统的建模与仿真的理论、方法、技术，以便读者能比较全面和准确地理解和正确地应用相关知识，可作为高等院校相关专业本科高年级学生离散事件系统建模与仿真课程的教材使用，也可以作为相关领域的科学研究工作者、工程技术人员的参考用书。