可视化交互仿真软件ArenaArena的层次建模结构Arena通过使用

1、可视化交互仿真软件 Arena一、Arena的层次建模结构Arena通过使用层次化的建模体系以保证灵活地进行各个水平上的仿真建模。Arena建模体系的第一层是各种过程语言（如VB、C/C+），常用于复杂建模过程。第二层是基础模板即SIMAN 模板，包括Blocks模板和Elements模板。它们由SIMAN 语言编写，继承了 SIMAN 语言灵活建模的特点。第三层是最新开发的通用模板即Arena模板，包括Advaneed Process模板、Advanced Transfer模板和Basie Process模板。第四层是应用方案模板（简称 AST）， 应用这些模板可以使用户在特定领域进行更加合

2、理的仿真建模。Arena建模体系的最高层是根据企业自身的需求进行用户自定义模板的开发。Arena正是通过可视化的仿真环境将各层次的建模方法交替使用，获得不同的建模能力。由此可见，Arena提供了一个可以适用于各 种建模水平的仿真环境，兼备易用性和灵活性两方面的优点。二、Arena的仿真分析过程使用Arena进行仿真分析就是在可视化集成环境下，通过用户与模型的不断交互来推进仿 真的过程。Arena仿真过程包括仿真建模、模型参数设定、运行模型、验证模型与结果分析 四个阶段。首先，仿真建模，即创建基本的仿真模型。ArenalO.O的可视化建模环境如图1所示，包括工具栏（如图左侧所示）、流程建模区域（

3、如图右上部所示）和数据建模区域（如图右下部 所示）。Arena采用流程模块和数据模块共同建模，流程模块用流程图定义模型的逻辑过程，数据模块定义系统的数据元素（如资源、变量等）参数。Arena分离了逻辑过程与数据元素， 以保证仿真建模的可复用性和扩展性。其次，设定仿真模型参数。根据模型要求对流程、数据模块进行参数设定（如处理时间、资 源要求、服务水平、服务规则等）。再次，运行仿真模型。运行过程中，Arena用动画同步模拟功能使用户更加直接地监测仿真 过程。运行结束后，Arena提供全面直观的 Report报表来显示仿真结果，Report报表的形式如图2所示。最后，验证仿真模型、分析仿真结果并选择

4、最佳解决方案。通过分析模型运行的仿真结果， 验证模型的合理性。Arena提供了各种辅助工具用于对仿真结果的分析，包括OutputAnalyzer、Process Analyzer 禾口 OptQuest 等。图1 Arena 10.0的可视化建模环境图2 Arena的Report报表三、Arena的功能特点1模板开发环境Arena提供了用户自定义模板的开发功能，解决了仿真过程中相同或相似流程的重复建模， 使用户可以根据自己的需要开发模板，极大的增强了模板的可重用性和实用性。Arena 10.0对话框设计窗口具有许多新的特点，包括使用图形工具进行编辑、提供参数浏览 器使用树状结构来显示和操作具体

5、的参数设计、使用属性编辑窗口方便对任何属性值进行修改等等。最新版本增强了设计模块外部接口的能力。模板开发环境拉近了模型与实际系统之间的距离，使仿真模型具有直观性和易理解性，而且 整个仿真模型的开发具有更高的可扩充性，为仿真大型、复杂系统提供了极为方便的手段。2. 应用方案模板Arena的应用方案模板(AST)是适用于特定领域、用户自行开发的应用模板，目前主要应用于制造业，包括 Arena Packagi ng 模板、Arena Flow Process 模板和 Arena Con tact Cen ter 模 板。Arena Packaging模板主要用于处理高速大规模系统的仿真建模。Aren

6、a Flow Process模板主要用于离散和连续系统组合模型的仿真。Arena Con tact Cen ter模板用于对呼叫中心的仿真建模。3. Arena的优化器Arena的优化器OptQuest for Arena是针对Arena模型进行仿真优化的工具，它采用 Tabu 搜索算法和遗传算法对仿真模型进行优化，增强了其对复杂问题的决策支持，OptQuest的工作界面如图3所示。Arena通过显示各个应用方案的具体细节并对其进行选择归类来比较应用方案的优劣。同 时，Arena 10.0允许用户多次运行初始的优化模型或者通过运行附加的模型来简化一系列应 用方案。OptQuest根据用户的目标

7、，通过各种算法，自动搜寻仿真模型的最优解，对用户来说仿真 优化变得更简单易懂、更直观具体。4.输入分析器、过程分析器和输出分析器输入分析器( Input Analyzer )用来进行输入数 据概率分布函数的拟合，可以使输入数据的分析变得简捷方便。过程分析器(Process Analyzer )主要用于比较不同模型中具体参数或者同一模型中的多次 仿真中具体参数的值，并以各种图表的形式提供比较的结果。输出分析器(Output Analyzer )包括对输出数据的多样显示功能和强大的数理统计分析，以确保输出分析的准确性和可靠 性。Arena为输入、输出分析器提供了如Beta分布等新的分布函数；为过程

8、分析器提供了导入Ol!>* 'vMi 3m* B*D N i % T I1 t图片的功能，并使控制变量的数值转换更加合理。图3 Arena OptQuest的工作界面四、Arena的外部接口和仿真自动化Arena可以很好地与其它技术和系统资源进行整合。除了一般仿真软件具有的数据库和图形的外部接口功能外，还具有以下特点。1. 与Microsoft Office 的整合。Arena可以与办公软件 Microsoft Office 进行数据交换，极 大地丰富了 Arena的输入输出形式，如与Excel表格的数据交换、通过使用ADO对Access 数据库资源的利用等。Arena还包含了与

9、Visio的内部接口，可以使用Arena提供的Visio过 程模拟器建立模型的流程图，然后直接转化成Arena的模型。它与Visio的紧密结合，增强 了其建模过程的可扩展性，提供了一个可以与各个领域对接的建模接口。2. 与外部数据的整合。 除了与外部数据库的接口外， Arena与AutoCAD 和其它的图形设 计软件有着直接的联系，支持DXF格式的文件，还支持很多AutoCAD的新对象，如LWPOLYLINE 、MLINE 等。此外，Arena还支持对 XML 格式文件的读写。3. 实时仿真和在 HLA 仿真中的应用。Arena通过使用Real Time Factor,为用户处理实时仿真和同步

10、仿真提供了强有力的支持，它使Arena可以应用到高层体系结构HLA联邦仿真及与更多模型的同步处理上。Arena 10.0还提供了新的同步算法，允许用户自定义仿真时钟的情况，增强了 Arena的实时仿真能力。4. 3Dplayer的整合。Arena 3Dplayer是基于Arena基础上开发的 3D动画辅助工具软件， 是对二维仿真动画功能的补充和加强，它可以直接与逻辑模型联系起来， 更加逼真地反映模 型运行的情况。图 4显示了一个港口模型的 3D仿真动画。5. 与外部应用的整合和仿真自动化。Arena主要通过使用 ActiveX Automation 和VBA 技术来实现仿真自动化。Active

11、X Automation 是面向对象的编程接口，用来协调和控制不同应用程序中的相互通信问题，可以使用支持该技术具体产品( Microsoft Office 、AutoCAD 和 Visio )和某一种程序语言(C+、Visual Basic和Java )实现仿真自动化。利用Arena自身提供的VBA接口，可以实现从外部对 Arena的各个仿真要素进行设置，从而达到控制仿真模型运行的目的。Arena正是通过仿真自动化实现复杂系统的同步仿真及对仿真细节的控制。图4 Arena的3D仿真画面五、Arena的应用领域表1列举了 Arena与多种常用仿真软件的比较结果，表中用 A、B、C、D分别表示由高到 低的等级。易 学 性适 应 性连续 处理图形 处理价格ArenaDACACAUTOMODCACADEXTENDBBABAPROMODELBBDBDSIMPLE+CCDCETAYLORBCDBBWITNESSCACBD表1各种仿真工具的比较表1可以看出，较之其它仿真软件，Arena有较强的过程适应能力，适用于各个层次、不同复杂程度上的系统仿真；而且Arena不仅有强大的制作 2D/3D动画的能力，还具有较强的图形处理能力。此外，与同类产品相比，它价格合理，并为学