arena仿真详细教程

Arena仿真中文教程

目录

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。

View Region：选择视图区域。

●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

Rotate：旋转

Connect：连接

●Draw：这个工具栏（图1-5）提供了简单的绘图工具，用户可以利用这些工具在模型中绘制简单的图形。

图1-5

●Color：利用这个工具栏，用户可以向绘制的图形添加颜色（图1-6）。

图1-6

●Animate：Arena3.0提供了强大的动画工具，用户运行仿真模型时能够通过动画，观察、分析仿真系统的运行情况。Animate工具栏（图1-7）提供了在Arena3.0建模中需要的各种动画组件。

1-7

●Template：Template提供了建立仿真系统所需要的模块，后面的章节中将详细介绍。

●Run：这个工具栏的主要功能是控制仿真系统的运行，如图：1-8。

图1-8

主要的功能如下：

Go：仿真系统开始运行。

Step：分步进行仿真。在建立仿真系统时，常常会出现一些错误，而且这些错误很难被发现，利用Step功能可以分步的进行仿真，详细的观察整个仿真的过程，这样比较容易发现系统中的错误。

Fast-forward：快速仿真而不显示动画。

Pause：系统暂停。

Start over：回到仿真系统运行前的状态，准备重新进行仿真。

End：退出仿真运行模式，进入编辑模式。

●Run Interaction：这个工具栏的主要功能是在仿真系统运行前，对仿真系统进

行检查和纠错，如图1-9：

图1-9

主要的功能有：

Check：在不运行仿真系统的情况下对仿真系统进行编译，常用来验证系统，找出系统的错误。

Command：激活Command窗口，在窗口中用户可以输入命令来同运行中的仿真系统交互和监控。可以实现设置仿真中断条件，检查系统队列中实体数，输出仿真报告等功能。属于较高级的应用。

Break：设置仿真运行中断的时间和条件。

Trace：产生仿真运行中的历史文件。这些文件常用来发现和纠正仿真系统中的错误。

Watch：激活Watch窗口，用户可以通过设置实时的了解仿真系统中一些变量（variable）和表达式（Expression）的值

Report：激活Report窗口，在仿真运行时暂停时，可以通过这个口看到暂停时的系统状态。

Show Modules：选择是否显示仿真模型中的模块。

●Integration：为了能够便于用户设计各种类型的仿真系统，Arena3.0提供了VBA

（Visual Basic Application）工具，Integration工具栏提供了用户创建VBA程序所需要的工具。

图1-10

Module Data Transfer：可以激活Module Data Transfer Wizard，通过这个向导，用户可以输入或输出模块中的数据。

Visual Basic Editor：开启Visual Basic 编译器。

VBA Design Mode：切换VBA设计模式（VBA Design Mode）VBA使用模式（VBA Use Mode）

3、菜单栏

Arena的菜单栏主要由、View、Tools、Arrange、Module、Run、Window、Help菜单组

成，如图1-11：

图1-11

、View、Window、Help这几个菜单的功能同其它软件的功能类似，这里就不再详述了，下面主要介绍其它四个菜单的功能。

Tools：Arena的Tools菜单主要为用户提供了一些建立仿真系统所必需的工具。常用的工具有：输入分析器（Input analyzer）、输出分析器（Output analyzer）。这两个工具在后面的第二章和第五章将详细介绍。

●Arrange：此菜单的功能同Arrange的功能基本相同。

Module：这个菜单的功能主要是完成对模板的操作。多数功能在工具栏中已经介绍这里只介绍如下内容：

Template Panel：它的功能是加载和卸载模板（Template）。当鼠标移到这一命令时会弹出一个菜单，包含了Attach和Detach两个命令。当我们点击Attach时会出现窗口（图1-12）。

图1-12

用户可以选择想要在工具栏中

的Template Bar中添加的模板。

点击Detach时，可以将Template

Bar中所有的模板剔除。

●Run：这个菜单主要的功能是控

制仿真系统的运行，其中主要的功能

在Run Interaction工具栏中已经介

绍，下面将简要介绍其余的功能：

Review Errors：用来检查编译后

仿真系统产生的错误。

View Results：在仿真系统运行

结束后，查看系统报告。

SIMAN：选择这一命令时会有

弹出菜单，包含两个选项：View和

图1-13 Write。

由于Arena的仿真系统是建立在仿真语言SIMAN的基础上，所以，用户可以打开仿真系统的SIMAN源代码进行编辑。当执行View命令时，Arena将打开SIMAN源代码供用户查看；当执行Write 命令时，将在模型目录中产生仿真系统

的SIMAN模型和实验文件。

●Setup：当执行该命令时，将出现Setup窗口（图1-13），用户可以对系统参数

进行设定。

●Speed：这个命令会弹出三个子命令，分别是：Increase Speed—增加仿真系统

的运行速度；Decrease Speed—减慢仿真系统的运行速度；Speed Factor—设置仿真

系统的运行速度。

4、状态栏和建模界面

建模界面：

建模界面就是Arena为建立仿真系统提供的区域，如图1-14：

图1-14

Arena是一种面向对象的仿真工具，用户可以不用编写程序而直接使用Arena提供的仿真模块来建立仿真系统。方法就是将Template（模版）工具栏中的Module（模块）拖到建模界面上，根据对象系统的状况将这些模块连接起来，同时设置好参数，就可以完成对对象系统的仿真。

在建模界面中，用户可以建立仿真系统的逻辑模型和动画模型对对象系统进行仿真，图1-14就是一个加油站仿真系统的模型。

状态栏

状态栏位于Arena桌面的右下角，主要的功能是显示光标在建模界面中的坐标值。

1.3 一个简单的例子

为了让大家快速的了解Arena建立仿真模型的过程，本书将建立一个最简单的仿真系统——单队列、单服务台的排队系统。

1.3.1 模板的添加

在建立模型之前，需要在Template工具栏上添加建立模型需要的模板。建立单队列、单服务台的模型，只要Common模板就足够了，加载改模板的过程是点击Template工具栏上的Attach（或点击菜单“Module\Template Panel\Attach”），出现Attach Template Pancel窗口（图1-12）

选择Common 后点击“打开”，即完成了Common 模板的加载。加载

后Template 工具栏上的Common 模板如图1-15所示：

在建模时，主要用到的模块有：“Arrive ”、“Server ”“Depart ”、

“Simulate ”、“Animate ”。

1.3.2 单队列、单服务台仿真模型的建立

1、Arrive 模块

Arrive 模块的主要功能是按一定的概率分布产生实体（entities ）实体。

在本例中，实体代表到达服务系统的顾客。

首先，点击Template 工具栏Common 模板中的Arrive ，在光

标移到建模区域时会变成十字，选择你要加在模块的位置，单击鼠标，表

完成了模块的加载。加载后的Arrive 模块的图标为，双击图标，

打开Arrive 对话框（图1-16）：

对话框由三部分组成，分别是：Enter Data 、Arrival Data 、Leave Data 。

在Enter Data 区域的单选框中选择Station ，在后面的组合框中填入“In

Door ”作为Arrive 模块的名字。

在Arrival Data 区域填入如下内容：

● 在Batch Size 填入1，表示每次到达的实

体数是1；

● First Creation 文本框中填入的数值表示

第一个实体到达的时间（缺省值为0）；

● 在Time Between 中的下拉菜单中我们可

以选择实体到达时间间隔的概率分布。

Arena 提供了十几种概率分布供用户选

择，在本例中，实体到达系统的时间间

隔服从参数是5指数分布，所以填入

“EXPO （5.0）”。

● Max Batches 表示在一次仿真中产生实体

的最大数量，如果不填则表示对实体数

没有限制。

● Mark Time Attribute ：Arrive 在产生每个

实体时，都通过该组合框赋给实体一个

属性（属性默认命为Time of Arrival ），

这个属性将记录产生这个实体时的系统

时间。通过这个属性可以计算实体的系

统逗留时间。

● 在Leave Data 区域中的单选框内，需要

选择实体离开Arrive 模块的方式。实体离

开Arrive 模块的方式有以下两种：

Route ：实体在Arrive 对应的Station （关于Station 将在下文进一步介绍）位置产生，经过一段时间，位移到后面对应的模块。

图1-15

图 1-16

Connect：实体产生后不需要任何时间直接到达下一个模块。

Connect的本质是模块间的一种逻辑联系，可以认为实体是在下个模块产生的；而Route 除了逻辑联系外，也是一种物理联系，实体在Arrive模块产生，位移一段时间后到达下一个模块。

2、Server模块

Server模块的主要功能是对实体的延时处理，这种延时可以看成是生产加工、服务、等待。Server的核心成分是资源及其相应的队列。

按照前文的方法向建模界面中填加Server模块。双击打开Server对话框（图1-17）。

图1-17

同Arrive模块类似，Server模块也由三个功能区域组成，分别是：Enter Data、Server Data、Leave Data。

在Enter Data区域内，需要填入Server模块的名称Machine。

Server Data是Server模块中最重要的部分，本例需要进行如下设置：

Resource：在这个组合框中填入资源的名称Machine_R。

Capacity Type：它的主要功能是选择实体占用Resource的方式，下拉菜单种有两种Arena 默认的占用子方式：Capacity和Schedule。前者表示占用资源的实体的数量不变；后者按一定的计划改变占用资源的实体数量。（下文中将详细介绍Schedule的资源占用方式）本例中选择Capacity的占用方式。

在选择Capacity后，下发会出现Capacity文本框，表示了资源允许实体同时占用的最大数量，默认值为1，本例中使用默认值，表示一次最多只能对一个实体进行服务。

Process Time：在这个组合框中，需要填入延迟时间的概率分布。本例中，机器的服务时间服从三角分布参数为TRIA（1，4，8）。

在选择复选框Resource Statistics后，在仿真结果报告中将会输出对Server模块的统计，主要内容有：系统资源忙的个数、资源队列的平均长度、可利用资源的平均个数。

在Leave Data区域中，需要对实体离开Server模块的方式进行选择，同Arrive模块类似，仍旧选择Connect。

3、Depart模块

Depart模块的主要功能是消除系统中的实体。这种消除实体的过程可以看作是顾客离开

服务系统或是工件完成加工出厂。

在建模界面中添加Depart 模块，双击图标打开Depart 对话框（图1-18）。

图1-18

Depart 模块也是由三个功能区域组成，分别是Enter Data 、Count 、Tally 。

在Enter Data 区域中填入Depart 模块的名称Out Door 。

Count 区域的功能是统计经过Depart 的实体个数，在本例中，可以看作是统计完成加工的产品的数量。

在Count 区域的单选框中选择Individual Counter ，表示对某一个变量计数（相对于集合而言）；在下面的Counter 组合框中填入变量的名称Production ；最后的Increment 文本框中填入1，表示每当一个实体经过Depart 模块，变量Production 的值就增加1。

完成上面的操作后Arena 会在Depart 图标的上方自动生成Variable 图像工具，图标为双击该图标打开Variable 对话框（图

1-19）。

用户可以点击Area 、Border 和Font 按钮对

Variable 的图形外观进行设置。

在仿真系统运行时，Variable Dialog 会实时

的输出变量值，在此对话框中，可以输入变量的

名称，更改对图标的颜色设置等。

Tally 区域的主要功能是计算一些变量的

值。

在单选框中选择Individual Tally ，表示计算单个变量的参数（相对于集合而言）；在下面的

Tally 组合框中输入变量的名称Flowtime 。

Type Statistics 单选框由三个选项：

Interval ：记录在到达Depart 模块后，实体某些属性值的差，这个属性的值是先前定义并记录过值的。

例如：在本例中计算实体系统逗留时间的过程是这样的：在上文Arrive 模块的Arrival Data 区域中的Mark Time Attribute 组合框中定义了属性Time of Arrival ，Arrival 模块创建实体时将该时刻的系统时间赋给该属性记为1T ；在Depart 模块的Tally 区域中的Type Statistics

图 1-19