2. Порядок выполнения работы

2.1. Анализ задания и принятия допущений

Код задания служит основой для неформального описания модели. Такое описание словесно определяет заданные параметры объекта моделирования и разрабатываемой модели. Например, пусть задан код

Это значит, что необходимо разработать модель СМО со следующими параметрами:

— одноканальная система с однофазным обслуживанием, у которой на входе простейший поток заявок с параметром ;

— в системе имеется возможность создать очередь с ограничением длины до значения ;

— заявки обслуживаются без приоритета по закону «первой пришла, первой обслуживается»;

— заявки имеют фиксированное время ожидания в очереди

Разработанная модель должна соответствовать следующим условиям:

—  моделирование работы системы прекращается при достижении числа рассмотренных заявок ;

— результат моделирования должен представлять отношение числа обслуженных и необслуженных заявок в моделируемой системе.

Заданные параметры системы и модели являются неполными. По умолчанию необходимо задать следующее:

— время обслуживания заявки в канале является случайной величиной, распределённой по экспоненциальному закону с параметром ;

— порядок учёта заявок, при котором поступившие заявки, заставшие систему в состоянии, когда очередь заполнена до предела , считаются необслуженными и далее не рассматриваются.

Кроме этого, для реальной СМО дополнительно принимаются допущения и задаются следующие параметры:

— поток сбоев, действующих в системе является простейшим (время между сбоями распределено по экспоненциальному закону) с параметром ;

— время восстановления (ремонта) системы после сбоя является случайной величиной, распределённой по экспоненциальному закону с параметром ;

— заявки, находящиеся в обслуживающем канале в момент сбоя, выбывают из системы и считаются необслуженными.

Для заданий с другими кодами после их расшифровки удобно объединять заданные и принимаемые параметры в блоки:

— дисциплины поступления заявок;

— дисциплины постановки и поведения заявок в очереди;

— дисциплины занятия каналов (для многоканальных систем);

— дисциплины поведения заявок в очереди и каналах обслуживания при сбоях и восстановлениях.

Для многоканальных систем целесообразно установить порядок воздействия сбоев на каналы:

— сбой и восстановление одновременно может происходить только в одном канале;

— сбой и восстановление одновременно может происходить в нескольких каналах.

В первом случае необходимо задаться вероятностями действия сбоя в каждом канале многоканальной системы.

В заданиях для многоканальных систем должны задаваться:

—  порядок занятия каналов, если свободных каналов несколько;

—  поведение заявок в оставшихся исправными каналах в случаях, когда в каком-то из каналов произошёл сбой и осуществляется восстановление.

2. Построение концептуальной модели

Для построения концептуальной модели необходимо словесно описать работу моделируемой системы, разбить общий процесс рассмотрения заявок на подпроцессы, выделить логику поведения заявок, связав её с внутренними свойствами системы. Это в дальнейшем позволит строить модель в виде алгоритма с разными уровнями детализации (укрупнённый алгоритм, подробный алгоритм, алгоритм на уровне функциональных блоков).

Словесное описание функционирования системы производится по произвольной форме с обязательным выделением главного и исключением из описания несущественного, второстепенного. Допускается детализация лишь тогда, когда это имеет значение для построения алгоритма. Например, если в моделируемой системе очередь отсутствует (СМО с отказами), то рассмотрение каждой прибывшей заявки одинаково, т.е. последействие отсутствует. Если очередь имеет место, то рассмотрение первой заявки (очередь пустая), заявки, заставшей очередь с наличием в ней заявок и заявки, поступившей в момент, когда очередь полностью заполнена, носит разный характер. Это должно быть отображено в словесном описании. Для реальных моделируемых систем словесное описание производится как дополнение к описанию идеальной системы. При этом обращается внимание на поведение заявок в каналах и в очередях в период между моментами наступления сбоя и готовности канала к работе после восстановления .

Переход от словесного описания работы системы к формальной модели осуществляется через операцию разбиения моделируемой системы на элементы, которые впоследствии группируются в блоки модели. Для этого необходимо блоки выбирать таким образом, чтобы они обладали достаточной автономностью в функциональном смысле и имели минимально возможное количество связей между собой. В качестве таких блоков удобно выделять:

— блоки формирования входных заявок и их параметров;

— блоки очередей;

— блоки выбора направлений заявок на обслуживание;

— блоки обслуживания каналов;

— блоки расчетов исследуемых параметров системы;

— блоки формирования параметров сбоев и восстановлений (для реальных СМО);

— блоки переходов к очередному циклу (прогону) моделирующего алгоритма;

— блок окончания моделирования.

Возможны и другие варианты построения блочной модели. Структура модели в виде блоков и связей между ними может быть представлена в виде, показанном на рис.1.

Блок формирования заявок

Блок очереди

Блок обслуживания

Блок расчетов исследуемых параметров

Блок выбора заявки на обслуживание

Выбор очеред-ной заявки на обслуживание из очереди

Формирование новой заявки

Блок перехода к очередному циклу

Блок окончания моделирования

Рис. 1. Укрупненная структура модели СМО

Для разных СМО структуры моделей могут оказаться отличными от приведенной в силу функциональных особенностей моделируемых систем. Отличия также могут быть обусловлены иными вариантами блочного разбиения или различиями в детализации элементов. В структурах моделей реальных СМО обязательно добавляются блоки формирования параметров сбоев и восстановлений, связанные с блоками, относящимися к очереди, обслуживанию, расчету исследуемых параметров.

На этапе построения концептуальной модели устанавливаются расчетные соотношения для выбранных критериев оценки эффективности функционирование систем (например, вероятность обслуживания поступившей заявки или среднего времени пребывания заявки в очереди). Здесь же указываются основные логические и математические соотношения, связанные с выполнением требований дисциплины очереди заявок, дисциплины занятия каналов (для многоканальных СМО), дисциплины приоритетов.