Otto-von-Guericke-Universität MagdeburgThomas Schulze ARENA Tutorial -1

Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Thomas Schulze

ARENA Tutorial -1ARENA Tutorial -1

Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Thomas Schulze 2

ARENA TutorialARENA Tutorial

1. Historisches2. Basis-Elemente3. Ergebnisanalyse4. Modellierung von Transportvorgängen5. Integration mit anderen Systemen6. Customizing7. Kontinuierliche und kombinierte Modelle


BasiselementeBasiselemente

Arena-Modelle bestehen aus Modulen Module

– flowcharts» Beschreiben den Prozess für Entitäten» Sind untereinander verbunden» Create, Dispose, Process, Decide, Batch, Separate, Assign,

Record

– data» Beschreiben Objekte für die Prozesse» Entities, Resources, Queues» Statische Objekte: Variable, Schedule, Sets


Example 1Example 1

An einem Drucker treffen in zufälligen Abständen Druckjobs ein

Modellierung:– Erzeugen der Jobs– Zuweisung einer Jobnummer– Vernichten der Jobs (ohne eigentliches Drucken)

Werte zur Simulation:– ZE entspricht 1 Sekunde– Zwischenankunftszeit gleichverteilt [10,20]– Ende der Simulation nach 600 ZE


Example 1Example 1


CreateCreate

Erzeugen von Entities– Es lasen sich verschiedene Entitätstypen definieren


AssignAssign Zuweisen von Werten an Attribute und

Variablen– Variable V_Jobnummer wird inkrementiert


AssignAssign

– Zuweisung des aktuellen wertes der Variablen V_Jobnummer an das Attribut Jobnummer


DisposeDispose

Vernichten von Entities Einbindung einer Statistik


Steuerung der SimulationSteuerung der Simulation

Run ->Setup ->Replication Parameters


StandardresultatausgabeStandardresultatausgabe

Run -> Setup -> Reports


Entity-ReportEntity-Report


Einfache Einfache ProzessbeschreibungProzessbeschreibung

Einfache Zeitverzögerung Bedingungsabhängige Verzögerung

– Spezialfall : Belegung einer Resource– Allgemeiner Fall

Totale Blockierung Verzweigen und Zusammenführen


Einfache ZeitverzögerungEinfache Zeitverzögerung

Einfache Zeitverzögerung mit dem Modul Process– Auch für Verzögerungen im Zusammenhang mit

einer Resource Angabe einer Verzögerungszeit

– Wird in dem Modul berechnet– Verwendung von Datenmodulen (Attributen,

Variablen, Sequences)


Example 2Example 2

Grundidee von Example 1 Der Job wird im Netz um eine Zeit verzögert

– Gleichverteilung [ 9,19]


Process-ModulProcess-Modul


Bedingungsabhängige Bedingungsabhängige Verzögerung Verzögerung

Bedingung– Warte bis eine Resource belegt werden kann

Zusätzliche Aktionen– Belege diese Resource um eine definierte Zeit– Gib die Resource wieder frei, so dass eine

wartende Entität diese Resource wieder belegen kann

Wird im Process-Modul abgebildet


ResourceResource

Einheit, um Entitäten aufzunehmen Entität kann die Resource nur belegen, wenn freie

Einheiten vorhanden sind (Seize) Wartende Entitäten werden in einer

Warteschlange gesammelt Verfügt über eine Kapazität, die sich während der

Simulation verändern kann Nach dem Verlassen einer Entität wird versucht,

wartende Entitäten nachrücken zu lassen (Release)


Example 3Example 3

Grundidee von Example 1 Der Drucker wird als Resource nachgebildet Die Verweilzeit im Drucker ist:

– Gleichverteilung [9,19] Statistiken sind zu erstellen





Im Process-Modul wird die Action– Seize-Delay-Release selektiert

Die Resource Drucker (Datenmodul) definiert und ausgewählt

Die Zeitverzögerung für eine Entität in der Resource beschrieben


StatistikenStatistiken

In Run -> Setup -> Project Parameter wird definiert, welche Statistiken gesammelt werden sollen


Ergebnisse Example 3Ergebnisse Example 3


Ergebnisse Example 3Ergebnisse Example 3


Bedingungsabhängige Bedingungsabhängige VerzögerungVerzögerung

Vielfach lässt sich eine Resource zur Nachbildung von Bedingungen verwenden, dann ist die Verwendung von Process zu empfehlen

Allgemeiner wird die Bedingung durch den den Hold-Modul beschrieben (Advanced Process Template)

Die Entitäten warten in einer Queue Der Hold-Module unterscheidet drei Formen:


Hold-ModuleHold-Module

Scan for Condition– Entitäten warten in der Queue, bis eine

Bedingung wahr wird Wait for Signal

– Entitäten warten in der Queue auf ein bestimmtes Signal ( Wird von einer anderen Entität erzeugt)

Infinite Hold– Entitäten warten, bis eine andere Entität sie aus

der Queue mit Remove herausholt


Example 4Example 4

Fahrzeuge kommen an einer Kreuzung an. In Abhängigkeit vom Zustand der Lichtsignalanlage (LSA) können sie weiterfahren, oder sie müssen warten

Die LSA wird in einem separatem Prozess gesteuert


Example 4Example 4


Hold mit ScanHold mit Scan

Zur Nachbildung des Wartens auf „grün“ wird der Hold-Modul verwendet

Bedingung:Variable V_LSA = 1


Verändern der BedingungVerändern der Bedingung Der Prozess zur Beschreibung der LSA-Steuerung setzt in

periodischen Abständen die Variable V_LSA auf 1 oder 0. Beschreibung als Zyklus wäre günstiger (Sprachelemente

sind noch nicht verfügbar)


Example 5Example 5

Ein Produzent liefert 5 verschiedene Teile in ein Lager. Die Zwischenankunftszeit ist exponential-verteilt und die Verteilung auf die Teilarten ist gleichmäßig.

Ein Kunde kommt an dem Lager vorbei und entnimmt alle Teile einer bestimmten Teileart. Die Zwischenankunftszeit ist exponential-verteilt und die Verteilung auf die Teilearten ist ebenfalls gleichmäßig.


Example 5Example 5


Hold mit SignalHold mit Signal Jedem ankommenden Teil wird sein Teiletyp zugewiesen

(Attribut Teiletyp) Die im Lager anbekommenden Teile warten auf das Signal

entsprechend ihres Teilstyps


Auslösen des SignalsAuslösen des Signals Jedem Kundenauftrag wird der Teiletyp (Attribut

TeiletypOrder) zugewiesen. Für diesen Teiletyp wird ein Signal gegeben


Example 6Example 6

Ein Lieferant legt Rohteile in einem Lager (Pool) ab. Jedem ankommenden Teil wird eine Bearbeitungszeit zugeordnet. Die Teile werden absteigend nach ihren Bearbeitungszeiten im Lager sortiert.

Ein Disponent prüft ob Teile im Lager vorhanden sind, wählt das erste Teil entsprechend der Strategie aus und gibt den Auftrag an die Fertigung frei.

Nach der Abarbeitung wird der Disponent über das Ende der Bearbeitung informiert und er überprüft erneut den Pool auf vorhandene Aufträge.


Example 6Example 6


Infinite HoldInfinite Hold

Bei dem Infinite Hold wird die Entität in einer Queue verzögert.

Sie kann nur durch eine andere Entität mittels Remove-Module aus dieser Queue entfernt werden

In dem Remove-Modul muss die Position der zu entfernenden Entität angeben werden


Infinite HoldInfinite Hold


Reihenfolge in der QueueReihenfolge in der Queue

Im Queue-Datenmodul kann die Warteschlangendisziplin beschrieben werden


Hold mit Scan für den Hold mit Scan für den DisponentenDisponenten

Der Disponent wartet bis mindesten 1 Auftrag im Pool ist


Freigabe des AuftragesFreigabe des Auftrages

Mittels Remove wird der Auftrag auf der ersten Position aus dem Pool ausgewählt

Ausgewählte Entität wird zu „Verabeiten“ verzweigt


Warten auf das Ende der Warten auf das Ende der BerabeitungBerabeitung

Der Disponent wartet auf das Ende der Bearbeitung

Das Ende wird durch ein Signal angezeigt


Weitere Basic-Process-Weitere Basic-Process-ModuleModule

Decide– Gestattet 2- und n-Wege Verzweigungen– Bei 2-Wege-Verzweigung wird nur ein Ausgang

verwendet– Bei der n-Weg-Verzweigung wird durch jeden

erfüllten Ausgang eine Entität geschickt ( neue Entitäten werden generiert)


Weitere Basic-Process-Weitere Basic-Process-ModuleModule

Batch, Separate– Gruppenbildung von Entitäten– Temporär

» Können mittels Separate-Modul wieder aufgelöst werden

– Permanent» Können nicht wieder aufgelöst werden

– Entitäten werden verzögert, bis eine bestimmte Anzahl erreicht ist


StatistikenStatistiken

Tally-Statistics (discrete-time statistics)– Statistische Parameter über eine Menge von Werten– Beobachtungen zu diskreten Zeitwerten

Time-persistent-Statistics– Statistische Parameter über Größen, die sich über der

Zeit verändern (mittlere Warteschlabgenlänge) Counter-Statistics

– Einfache Zählungen


Record-ModulRecord-Modul

Mit dem Record-Module werden die Tally- und die Counter-Statistic unterstützt


Modellierung auf dem Modellierung auf dem SprachlevelSprachlevel

Die Sprache SIMAN bildet die Grundlage SIMAN-Anweisungen

– Entitätenfluß» Blocks-Panel

– Objekte» Elements-Panel


Single-ServerSingle-Server

Benötigte Elements


Single-ServerSingle-Server

Benötigte Blöcke


Single-Server mit zwei Single-Server mit zwei WarteschlangenWarteschlangen

Zwei unterschiedliche Teile werden in zwei getrennten Puffern gelagert.

Die Maschine wählt vorrangig Teile aus dem Puffer 1 zur Bearbeitung aus

Modellierung mit zwei Warteschlangen Ankommende Teile werden mit QUEUE-

detach in den Warteschlangen aufgehalten


Single-Server mit zwei Single-Server mit zwei WarteschlangenWarteschlangen


Blockierende QueuesBlockierende Queues


Auswahl aus QueuesAuswahl aus Queues

QPICK-Modul erlaubt die Auswahl von Entitäten aus unterschiedlichen Warteschlangen nach bestimmten Regeln

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