離散事件係統建模與GPSSWORLD仿真 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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張柳，徐英，楊軍，於永利 著

圖書標籤:

• 離散事件係統
• 係統建模
• GPSSWORLD
• 仿真
• 排隊論
• 性能評估
• 計算機仿真
• 工業工程
• 運籌學
• 係統分析

齣版社： 北京航空航天大學齣版社

ISBN：9787512416468

版次：1

商品編碼：12162493

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2017-08-01

用紙：膠版紙

內容簡介

離散事件係統建模與GPSSWORLD仿真

離散事件係統仿真是目前工程上使用極為廣泛的方法之一,可用於輔助工程技術人員進行係 統設計、分析與評價等工作。

本書全麵係統地闡述瞭離散事件係統仿真的基本理論、方法和實例應用。全書共10章;第1 章介紹仿真的發展曆史及應用情況;第2章給齣係統仿真的基本概念和基礎知識;第3章詳細闡 述離散事件係統仿真的策略、機製與模型等;第4章講述濛特卡羅方法,尤其是隨機數和隨機變量 的生成方法;第5章討論仿真輸入數據的分析與處理;第6章說明仿真模型的確認和實驗設計;第 7章給齣仿真輸齣結果的統計分析;第8章介紹 GPSSWORLD的基礎知識;第9章重點介紹 GPSSWORLD仿真語言;第10章給齣GPSSWORLD仿真應用實例。

本書可作為可靠性係統工程專業高年級本科生和碩士研究生的教材和參考書,也可供係統工 程、管理工程等其他專業的學生和科研人員參考。

《離散事件係統建模與GPSS WORLD仿真》 圖書簡介 在現代工程、運營管理、計算機科學以及復雜係統的研究中，對動態過程的精確建模和高效仿真至關重要。本書旨在為讀者提供一套係統性的方法論，以理解和掌握“離散事件係統”（Discrete Event System, DES）的建模原理，並輔以強大的仿真工具“GPSS WORLD”，引導讀者將其理論知識轉化為實際應用。本書內容紮實，邏輯清晰，既有深厚的理論基礎，又不乏詳實的實踐指導，力求讓讀者不僅知其然，更知其所以然。 第一部分：離散事件係統建模基礎 本部分是本書的理論基石，將帶領讀者深入理解離散事件係統的本質和建模的核心概念。 第一章：什麼是離散事件係統？ 定義與特徵： 離散事件係統是一種數學模型，用於描述那些狀態隻在特定時間點上發生離散變化（即“事件”）的係統。這些事件的發生往往是由一係列隨機或確定的因素觸發的。我們將詳細闡述其“離散性”、“事件驅動”以及“狀態變化”等核心特徵，並與連續係統進行對比，讓讀者對DES的適用範圍有清晰的認識。 典型應用領域： 本章將列舉並初步介紹離散事件係統在現實世界中的廣泛應用，包括但不限於： 生産製造係統： 生産綫上的機器故障、工件到達、産品完成等。 通信網絡： 數據包的到達與傳輸、路由決策、鏈路擁塞等。 交通運輸係統： 車輛的到達與離開、信號燈控製、交通擁堵等。 服務係統： 銀行櫃颱的客戶排隊、呼叫中心的電話接入、醫院的病人就診等。 計算機係統： 進程調度、I/O請求、緩存命中與未命中等。 物流與供應鏈： 訂單處理、庫存管理、貨物運輸等。 通過這些實例，讀者將體會到DES建模的強大能力及其在解決實際問題中的重要性。 建模的目標與挑戰： 介紹離散事件係統建模的主要目的，例如性能評估、容量規劃、瓶頸分析、策略優化等。同時，也指齣建模過程中可能麵臨的挑戰，如係統復雜性、數據獲取睏難、模型驗證準確性、仿真結果分析等。 第二章：核心建模概念 實體（Entities）： 解釋離散事件係統中“實體”的概念，包括： 暫存實體（Temporary Entities，或稱流通實體）： 在係統中流動並經曆一係列處理過程的客體，例如客戶、産品、訂單、數據包等。它們具有生命周期，從進入係統到離開係統。 永久實體（Permanent Entities，或稱設備）： 係統中長期存在的資源，用於服務暫存實體，例如機器、服務颱、通信鏈路、服務器等。它們可能存在容量限製、故障等屬性。 狀態變量（State Variables）： 描述係統在某一時刻的靜態特徵的變量，例如隊列中的等待人數、機器的占用狀態（空閑/忙碌）、資源的可用數量等。 事件（Events）： 發生在特定時間點的瞬態現象，導緻係統狀態發生改變。我們將介紹常見的事件類型，例如： 到達事件（Arrival Event）： 新的暫存實體進入係統。 開始服務事件（Start Service Event）： 永久實體開始服務暫存實體。 結束服務事件（End Service Event）： 永久實體完成對暫存實體的服務。 故障事件（Breakdown Event）： 永久實體發生故障。 修復事件（Repair Event）： 發生故障的永久實體被修復。 其他自定義事件： 根據具體係統設計。 事件調度（Event Scheduling）： 闡述事件驅動仿真的核心機製——事件列錶（Event List）或事件隊列（Event Queue）。解釋如何根據事件發生的時間將其按順序排列，並按時間順序逐個處理。 時間推進（Time Advancement）： 描述仿真時鍾（Simulation Clock）的工作原理，即仿真時間如何隨著事件的發生而推進，從一個事件發生時間跳躍到下一個事件發生時間。 第三章：係統建模的要素與方法 資源（Resources）： 詳細探討資源的概念，包括： 單容量資源（Single-Capacity Resources）： 如一颱機器、一個服務颱。 多容量資源（Multi-Capacity Resources）： 如多颱相同的機器、多個服務颱。 資源的占用與釋放： 描述暫存實體如何請求和占用資源，以及服務完成後如何釋放資源。 隊列（Queues）： 介紹隊列在DES中的作用，即當所需資源不可用時，暫存實體進入的等待區域。分析不同隊列的特性： 先進先齣（FIFO）： 最常見。 後進先齣（LIFO）： 較少見。 優先權（Priority）： 根據實體的重要性或緊急程度進行排序。 最短作業優先（Shortest Job First）： 理論上的概念。 統計量（Statistics）： 明確仿真建模的最終目的是收集有價值的統計信息，以評估係統性能。介紹常見的統計量： 平均等待時間（Average Waiting Time）： 實體在隊列中等待的平均時間。 平均占用率（Average Utilization）： 資源在忙碌狀態下的平均比例。 係統內平均實體數（Average Number of Entities in System）： 平均同時在係統中（包括服務和等待）的實體數量。 吞吐量（Throughput）： 單位時間內成功離開係統的實體數量。 隊列長度（Queue Length）： 隊列中的實體數量。 最大等待時間/隊列長度： 極端情況的衡量。 特定事件發生次數： 如故障次數、完成服務次數等。 隨機數生成與概率分布（Random Number Generation and Probability Distributions）： 強調離散事件係統中引入隨機性是其普遍特徵。介紹： 僞隨機數生成器（Pseudo-Random Number Generators, PRNGs）： 及其基本原理。 常見概率分布： 如均勻分布、指數分布、泊鬆分布、正態分布、離散概率分布等，以及如何在仿真模型中應用它們來模擬隨機事件的發生。 模型抽象與簡化（Model Abstraction and Simplification）： 討論在建模過程中，如何根據建模目標，對現實係統進行恰當的抽象和簡化，以降低模型復雜度，同時又不失關鍵信息。 第二部分：GPSS WORLD仿真入門與進階 本部分將引導讀者從理論走嚮實踐，學習使用GPSS WORLD這一經典的離散事件仿真語言。 第四章：GPSS WORLD簡介與基本語法 GPSS WORLD概述： 介紹GPSS WORLD的特點，包括其作為一種麵嚮事件的仿真語言，強大的宏定義能力，內置的豐富的統計功能，以及易於理解的圖形化界麵（GPSS WORLD Studio）。 GPSS WORLD程序結構： 講解一個典型的GPSS WORLD程序由哪些部分組成： 控製語句（Control Statements）： 如START, CLEAR, RESET等，用於控製仿真的執行流程。 聲明語句（Declaration Statements）： 如DEVICE, FACILITY, STORAGE等，用於定義模型中的資源。 事務語句（Transaction Statements）： 如GENERATE, TERMINATE, TRANSFER等，用於生成、處理和結束暫存實體（事務）。 邏輯與控製語句（Logic and Control Statements）： 如TEST, ENTER, LEAVE, QUEUE, DEPART等，用於實現係統的邏輯和流程控製。 宏（Macros）： 介紹如何利用宏來簡化重復的代碼段，提高編程效率。 常用GPSS WORLD語句詳解： GENERATE： 如何生成具有特定到達間隔和數量的事務。 TERMINATE： 如何讓事務結束其生命周期。 ADVANCE： 如何模擬事務在某個處理節點上花費的時間。 QUEUE/DEPART： 如何實現隊列功能，讓事務等待和離開隊列。 SEIZE/RELEASE： 如何請求和釋放設施（Facility），模擬資源占用。 ENTER/LEAVE： 如何請求和釋放存儲（Storage），模擬多容量資源的使用。 TEST： 如何基於條件進行邏輯判斷，實現分支。 TRANSFER： 如何實現事務的隨機或按條件轉移。 PRIORITY： 如何為事務設置優先級。 GPSS WORLD程序的編譯與運行： 講解如何在GPSS WORLD Studio中編寫、編譯、運行程序，以及查看仿真日誌。 第五章：構建簡單的GPSS WORLD仿真模型 案例一：單一服務颱排隊係統 係統描述： 客戶（事務）以指數分布到達一個服務颱，服務時間服從另一概率分布。當服務颱忙碌時，客戶進入隊列等待。 模型構建步驟： 定義客戶的到達（GENERATE）。 為客戶在隊列中等待（QUEUE）。 客戶請求服務颱（SEIZE）。 模擬服務時間（ADVANCE）。 服務颱釋放（RELEASE）。 客戶離開隊列（DEPART）。 客戶離開係統（TERMINATE）。 輸齣統計量分析： 分析平均等待時間、服務颱占用率、平均隊列長度等。 案例二：帶有多颱機器的生産綫 係統描述： 工件（事務）依次通過多道工序，每道工序由一颱特定類型的機器（Facility）完成。機器可能發生故障，導緻工件等待。 模型構建步驟： 工件生成。 工件依次請求各工序的機器（SEIZE）。 模擬加工時間（ADVANCE）。 釋放機器（RELEASE）。 中間環節的等待（QUEUE/DEPART）。 工件完成所有工序（TERMINATE）。 模型擴展： 引入機器故障與修復（利用LOOP, TEST, TABULATE等語句）。 案例三：有限緩衝區的生産單元 係統描述： 具有有限容量緩衝區的機器並行工作，工件在緩衝區中等待，直到有機器空閑。 模型構建步驟： 定義多颱機器（FACILITY）。 定義有限容量的緩衝區（STORAGE）。 工件請求緩衝區（ENTER）。 工件等待機器空閑（SEIZE）。 模擬加工和釋放。 離開緩衝區（LEAVE）。 工件離開係統（TERMINATE）。 分析： 緩衝區溢齣、機器利用率、工件等待時間。 第六章：GPSS WORLD進階特性與技巧 GPSS WORLD的宏（Macros）： 宏的定義與調用： 學習如何定義和使用宏來封裝重復的代碼邏輯，例如通用的隊列-服務-釋放模塊。 宏的參數傳遞： 掌握如何嚮宏傳遞參數，使其更具通用性。 GPSS WORLD的變量（Variables）與函數（Functions）： 用戶定義變量： 如何定義和更新用戶定義的變量，用於存儲和計算模型中的動態數據。 用戶定義函數： 如何定義各種形式的函數（例如，離散概率函數、連續函數），以模擬更復雜的隨機行為。 GPSS WORLD的錶（Tables）與直方圖（Histograms）： 定義和使用錶： 學習如何利用TABULATE語句收集特定數據的分布信息，並生成直方圖，直觀展示數據的分布情況。 數據纍積與輸齣： 解釋如何利用GPSS WORLD的內置功能來收集和輸齣平均值、方差、最大值等統計量。 GPSS WORLD的邏輯開關（Logic Switches）與邏輯塊（Logic Blocks）： 控製係統邏輯： 利用邏輯開關和邏輯塊實現更復雜的條件控製和狀態轉換。 GPSS WORLD的事件鏈（Event Chains）： （高級內容） 理解事件鏈： 探討GPSS WORLD如何管理事件列錶和調度事件，以及如何利用事件鏈進行更精細化的控製。 GPSS WORLD的調試技巧： 斷點設置與單步執行： 如何在GPSS WORLD Studio中設置斷點，單步跟蹤程序執行，檢查變量值。 查看和分析仿真日誌： 掌握如何通過仿真日誌定位錯誤和理解程序行為。 使用GPSS WORLD的內置調試工具。 第三部分：仿真結果的分析與應用 本部分將聚焦於如何從仿真中提取有價值的信息，並將其應用於實際決策。 第七章：仿真結果的解讀與驗證 仿真報告的構成： 詳細介紹GPSS WORLD輸齣的標準仿真報告，包括： 模型參數摘要。 事務統計。 設施（Facility）統計。 存儲（Storage）統計。 隊列（Queue）統計。 錶（Table）統計。 事件計數。 統計量解讀： 深入分析各個統計量的含義，以及它們如何反映係統的性能。例如，如何根據平均等待時間來判斷服務能力是否足夠，如何根據設備占用率來評估資源利用率。 不確定性與置信區間（Confidence Intervals）： 解釋仿真輸齣結果的隨機性，以及如何通過多次獨立仿真運行，計算置信區間來評估結果的可靠性。 模型驗證（Verification）與確認（Validation）： 驗證： 檢查模型是否按照設計者的意圖正確實現，即“模型是否構建正確？”。介紹常用的驗證方法，如邏輯檢查、單元測試、代碼審查等。 確認： 檢查模型是否準確地反映瞭現實係統，即“模型是否反映瞭現實？”。討論如何將仿真結果與實際係統的測量數據進行對比，以驗證模型的準確性。 第八章：利用仿真進行係統優化與決策 不同場景的模擬： 學習如何通過改變模型參數（例如，服務颱數量、生産速率、緩衝區大小、調度策略等）來模擬不同的係統配置和運行策略。 性能指標的比較： 基於仿真結果，係統性地比較不同場景下的性能指標（如總成本、吞吐量、客戶滿意度等）。 瓶頸分析（Bottleneck Analysis）： 利用仿真結果識彆係統中的瓶頸，即限製係統整體性能的環節，並提齣改進建議。 容量規劃（Capacity Planning）： 根據未來的需求預測，利用仿真來確定所需的資源數量和配置。 策略評估與選擇： 評估不同的運營策略（如排隊規則、調度算法、庫存管理方式）對係統性能的影響，並選擇最優策略。 “What-If”分析： 探討如何通過仿真來迴答“如果……會怎樣？”的問題，支持前瞻性的決策。 可視化仿真結果： 介紹如何利用GPSS WORLD或其他工具（如Excel圖錶）來可視化仿真結果，使分析和溝通更加直觀。 第九章：高級仿真建模案例研究 本章將通過更復雜的實際案例，鞏固讀者在本書中學到的建模和仿真技巧。 案例：呼叫中心運營仿真 係統描述： 模擬來電的到達、呼叫坐席的分配、客戶的等待、通話時間、以及坐席的轉接、故障等。 建模要點： 重點分析如何處理多類來電、多技能坐席、復雜的路由邏輯、服務水平目標（如90%的來電在20秒內接聽）。 仿真目標： 評估所需的坐席數量，優化調度策略，分析不同通話時長和客戶行為對係統性能的影響。 案例：港口集裝箱碼頭仿真 係統描述： 模擬船舶的到達、靠泊、集裝箱的裝卸、岸橋和輪胎式龍門吊的調度、堆場的管理、卡車的進齣等。 建模要點： 重點分析多類資源的調度（船舶、泊位、岸橋、龍門吊、卡車）、有限的堆場空間、復雜的裝卸邏輯。 仿真目標： 優化泊位分配、港口吞吐量、設備利用率，分析碼頭擴建的效益。 案例：電商倉儲物流仿真 係統描述： 模擬訂單的生成、揀貨、包裝、發貨、退貨處理、庫存補貨等全流程。 建模要點： 重點分析揀貨路徑優化、多SKU的庫存管理、配送路綫規劃、倉庫布局對效率的影響。 仿真目標： 評估倉庫容量、預測運營成本、優化揀貨策略、提升訂單處理時效。 附錄 GPSS WORLD安裝與使用指南。 常用GPSS WORLD語句速查錶。 概率分布函數查錶（如有必要）。 參考文獻。 本書特色： 理論與實踐深度結閤： 既講解瞭離散事件係統建模的深層原理，又提供瞭詳實的GPSS WORLD操作指南。 由淺入深，循序漸進： 從基礎概念到復雜案例，逐步引導讀者掌握建模和仿真技能。 豐富的實例應用： 涵蓋瞭多個不同領域的實際應用案例，幫助讀者理解建模思想的普適性。 強調結果分析與決策支持： 不僅教會讀者如何構建仿真模型，更注重如何解讀仿真結果，並將其轉化為實際的決策依據。 麵嚮讀者： 適閤工程、管理、計算機科學等相關專業的本科生、研究生，以及從事係統分析、性能優化、運營管理的工程師和研究人員。 本書相信，通過學習和實踐，讀者將能夠獨立構建和分析復雜的離散事件係統模型，並運用GPSS WORLD這一強大的工具，為解決實際問題提供科學的仿真支持。

評分☆☆☆☆☆

讓我印象深刻的是，這本書不僅停留在基礎的建模和仿真，它還深入探討瞭如何對仿真結果進行有效的分析和驗證。很多初學者在跑齣結果後就止步不前，但本書的後半部分強調瞭“結果的可靠性”這一關鍵環節。作者詳細介紹瞭統計分析方法，比如如何正確地計算置信區間，如何識彆和處理仿真運行中的瞬態影響。這種對實驗設計和結果解釋的重視，體現瞭作者深厚的專業素養。書中對仿真模型的有效性和確認性（Verification and Validation, V&V）的討論是教科書級彆的。它教導讀者如何通過對比簡化的分析解或者與已有數據進行比對來確保模型行為符閤預期。這種嚴謹的科學態度，讓讀者明白仿真不是簡單的“跑程序齣數字”，而是一個需要科學論證的建模過程。對於需要進行決策支持的嚴肅應用場景，這種對結果質量的嚴格把控是至關重要的，這本書提供瞭實現這一目標的路綫圖。

評分☆☆☆☆☆

從閱讀體驗的角度來看，作者的敘述風格是極其清晰且富有條理的。即使是麵對諸如中斷處理、並行流程控製這類相對復雜的編程概念，作者也總能用非常直觀的比喻和圖示來輔助說明，使得學習麯綫相對平緩。全書的章節組織邏輯清晰，從理論基礎到語言基礎，再到高級應用和分析，層層遞進，形成瞭一個完整的知識閉環。書中的圖文排版也體現瞭專業性，大量的流程圖和代碼示例被規範地展示齣來，便於讀者對照學習和快速查閱。對我而言，這本書的價值不僅在於它教授瞭GPSSWORLD的使用，更在於它係統性地訓練瞭如何將現實世界的動態過程結構化、公式化，並最終通過計算機程序進行模擬驗證的能力。它為我在後續進行更復雜的係統優化項目時，打下瞭堅實且可靠的知識基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書在處理高級仿真議題時展現齣的深度和廣度，著實令人稱道。例如，書中對不確定性處理的章節，遠超一般入門書籍的範疇。它探討瞭不同隨機數生成器的特性，以及如何根據實際係統的性質選擇閤適的概率分布函數。更進一步，作者沒有迴避仿真中常見的“模型簡化”與“模型準確性”之間的權衡問題。它引導讀者思考，在資源有限的情況下，哪些細節可以被閤理地忽略，哪些必須被精確捕捉。這種對建模哲學層麵的探討，使得這本書不僅是一本技術手冊，更是一本關於係統思維方式的指南。我特彆欣賞作者在描述如何處理復雜交互係統時的邏輯脈絡，如何利用GPSSWORLD的特性來模擬多個相互依賴的實體流，這對於理解復雜的製造係統或服務流程具有極強的指導意義。

評分☆☆☆☆☆

這本《離散事件係統建模與GPSSWORLD仿真》確實是為那些想深入瞭解係統動態和仿真技術的人準備的寶貴資源。我記得當初拿起這本書時，首先被它嚴謹的結構所吸引。作者在開篇就為我們構建瞭一個堅實的理論基礎，詳細闡述瞭離散事件係統的基本概念，比如事件、狀態變量和係統時間的演進方式。這種對理論的紮實鋪陳，使得後續復雜模型構建的過程變得水到渠成。我特彆欣賞作者在講解如何將現實世界的復雜流程抽象化為數學模型時所采用的清晰邏輯。很多教科書在這方麵往往流於錶麵，但這本書卻深入探討瞭如何識彆關鍵的隨機性和確定性因素，並將其準確地映射到仿真框架中。它不僅僅是告訴你“怎麼做”，更重要的是解釋瞭“為什麼這麼做”。對於初學者來說，這種理論與實踐緊密結閤的講解方式，極大地降低瞭理解門檻，讓復雜的概念變得可視化和可操作化。在閱讀過程中，我時常能感受到作者在引導讀者思考係統背後的驅動機製，而不是僅僅停留在代碼實現的層麵，這對於培養係統工程師的思維模式至關重要。

評分☆☆☆☆☆

這本書在講解GPSS/WORLD語言特性方麵做得非常齣色，簡直像一本操作手冊與理論指南的完美結閤體。它沒有堆砌晦澀難懂的編程術語，而是通過一係列精心設計的案例，循序漸進地展示瞭GPSSWORLD中核心的構建模塊，比如TRANSACTION、FACILITY、STORAGE這些關鍵元素是如何協同工作的。我尤其喜歡作者對“BLOCKS”的分類和解析，每一種塊的功能都被配以生動的例子加以說明，這使得原本枯燥的編程語言學習過程變得像在拼搭樂高積木一樣富有樂趣。書中對資源競爭、等待隊列管理的描述尤其細緻入微，這正是離散事件仿真的核心難點所在。通過跟隨書中的步驟一步步搭建模型，我親身體驗瞭如何利用GPSSWORLD強大的事件驅動能力來模擬排隊論中的各種經典場景。對於希望快速掌握一門實用仿真工具的工程師或學生來說，這本書提供的實戰經驗是無可替代的，它讓你在最短的時間內從理論的旁觀者轉變為模型的構建者。