可视化离散事件仿真系统设计

论文摘要

在现代社会中,计算机仿真特别是离散事件系统的计算机仿真已经广泛应用到生产制造、国家军事和国防、排队系统、库存管理系统、物流技术、以及计算机网络等领域。对于这些系统的规划、设计、分析改造、优化等各个阶段,都要用到离散事件系统仿真技术,而对于这些系统的仿真工具的开发也吸引着越来越多的研究者。随着面向各类系统的应用仿真系统软件的不断发展,目前存在不少仿真语言工具软件,但是这些软件大多是商业软件,并且大多是国外开发,国内对于离散事件系统仿真的研究主要集中在仿真在某一方面的应用,很少关注在通用仿真系统的开发,即使有涉及也是关于一些仿真软件包的设计,对于可视化的通用仿真系统的设计实属罕见。本课题的目的就是设计一个具有自主知识产权,通用性好,建模效率高的可视化的仿真系统框架,这对于提高我国该方面的计算机水平,减少科研人员相关仿真应用的开发开销,缩短开发时间都具有重要意义。在架构设计上,本文通过采用MVC的架构设计,设计了便于可视化实现的仿真模型框架,以及可以可视化操作建模的视图框架,然后通过将两者有效结合,形成最终的可视化离散事件仿真系统。在仿真模型框架设计中,本文将离散事件系统的组成部分在功能上进行高度抽象,利用面向对象的设计思想和编程技术,设计实现了一个通用仿真平台,该平台封装基本仿真功能、逻辑实现,然后在平台基础上设计实现满足不同功能的基础仿真模块。该仿真框架具有很高的通用性,扩展性。为了比较容易实现对模型框架控制,仿真视图框架设计采用类似的设计思想,首先实现一个能够可视化搭建仿真模型的可视化建模环境,然后开发出具有不同功能的仿真基础模块视图,通过控制器的作用将视图模块与模型模块结合起来最终实现可视化的具有扩展性、和通用性的仿真系统,在该仿真系统下,仿真人员可以通过鼠标拖拉动作完成整个仿真过程。对于平台类库不能满足仿真要求的情况,仿真人员只需要掌握C#语言基本知识,实现仿真平台提供相关接口,就可以编写出满足其逻辑功能的基础模块。本文还通过该仿真系统对几个典型离散事件仿真实例做了仿真,以此来说明该仿真系统使用方法步骤,最后将该仿真系统对钢厂生产计划物流制造过程进行仿真。这些实例的仿真都说明了该平台的应用价值与应用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 概述
• 1.1 系统仿真与计算机仿真
• 1.2 离散事件系统仿真
• 1.3 离散事件仿真研究现状
• 1.4 离散事件仿真手段简介
• 1.5 本文主要所做工作
• 1.6 本章总结与论文结构
• 第二章 离散事件仿真基本技术构成
• 2.1 离散事件系统基本概念
• 2.2 离散事件系统仿真的基本步骤
• 2.3 仿真时钟推进机制
• 2.4 离散事件仿真系统的建模方法
• 2.4.1 事件调度法（Event Scheduling）
• 2.4.2 活动扫描法（Activity Scanning）
• 2.4.3 进程交互法（Process Interaction）
• 2.4.4 三阶段法
• 2.4.5 四种仿真策略的总结
• 2.5 随机数与随机变量
• 2.6 仿真模型有效性确认与验证
• 2.7 仿真结果统计、结果分析
• 2.8 可视化离散事件仿真系统框架
• 2.9 小结
• 第三章 可视化离散事件仿真系统框架设计实现
• 3.1 总体架构设计
• 3.1.1 MVC 简介
• 3.1.2 仿真模型框架
• 3.1.3 模型视图框架
• 3.2 仿真模型框架关键技术分析
• 3.2.1 离散事件仿真软件模型内部解析
• 3.2.2 ProModel 内部实现
• 3.2.3 AutoMod 内部实现
• 3.2.4 Extend 内部实现
• 3.2.5 本文中采用的实现策略
• 3.2.6 其他实现技术
• 3.3 通用离散事件仿真模型框架实现
• 3.3.1 设计思想
• 3.3.2 仿真模型框架类库结构实现
• 3.3.3 仿真支持类结构
• 3.3.4 仿真基础模块接口
• 3.3.5 框架提供的基本仿真模块类
• 3.3.6 仿真模型类SimulationModel
• 3.3.7 随机数发生器类MersenneTwister
• 3.3.8 资源Resource 类
• 3.3.9 关系管理RelationManager 类
• 3.3.10 统计分析类Statistics
• 3.4 通用离散事件仿真模型视图框架实现
• 3.4.1 可视化基础介绍
• 3.4.2 仿真模型框架的可视化框架
• 3.5 小结
• 第四章 可视化离散事件仿真系统框架验证与应用
• 4.1 仿真系统框架使用方法
• 4.2 仿真系统框架验证
• 4.2.1 排队论M/M/1 系统仿真
• 4.2.2 电话呼叫中心仿真
• 4.3 仿真系统框架应用
• 4.3.1 背景介绍
• 4.3.2 问题的描述
• 4.3.3 问题建模分析与模型设计
• 4.3.4 仿真结果
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 附录一 图片目录
• 附录二 表格目录
• 附录三 符号说明
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文
• 攻读硕士学位期间参与的科研项目
• 致谢