Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Моделирование. Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

1 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 23 / 93 4 5 6 7 8 9 > Следующая >>>

пришла до начала обслуживания предыдущей заявки, а это означает, что буфер занят и, следовательно, эта заявка покидает объект без обслуживания. Статус объекта по-прежнему равен С = 2. Процесс обслуживания третьей заявки закончен. Это третья ситуация, которая должна быть учтена в алгоритме: в момент прихода заявки канал и буфер заняты

, очередная заявка пришла до начала обслуживания предыду-

щей заявки.

Рассмотрим процесс обслуживания четвертой заявки. Обратите внимание, что эта заявка пришла в процессе обслуживания второй заявки, а это означает, что буфер свободен, поскольку первая заявка уже обслужена и покинула объект, а вторая заявка переместилась из буфера в канал и

обслуживается, и, следовательно, четвертая заявка занимает буфер для ожидания обслуживания. Статус объекта сохраняется равным С = 2. Момент начала обслуживания четвертой заявки будет равен моменту освобождения канала после окончания обслуживания второй заявки. Определим время окончания обслуживания четвертой заявки как сумму момента освобождения канала и интервала обслуживания четвертой заявки. Процесс обслуживания четвертой

заявки закончен. Это ситуация, которая должна быть учтена в алгоритме: в момент прихода заявки канал занят, а буфер свободен, но заявка пришла после начала обслуживания предыдущей заявки.

Пятая и шестая заявки покидают систему без обслуживания, как третья заявка. Седьмая заявка приходит в систему, когда канал и буфер свободны,

следовательно, она будет обслужена, как первая заявка. Таким образом, все возможные ситуации в системе рассмотрены и должны быть реализованы в алгоритме имитационной модели.

Продуктивные приемы построения Q-схемы в графической

форме:

 в соответствии с множеством выделяемых характеристик в объ-

екте исследования для построения Q-схемы нужно определить:

что представляют собой заявки в объекте, их характеристики

и характеристики входных потоков заявок;

o что представляют собой каналы обслуживания в объекте,

правила выбора канала заявкой, характеристики каналов обслуживании и количество фаз обслуживания, правила окончания обслуживания заявок;

o законы распределения времени возникновения отказа канала

или возмущающего воздействия и длительности

восстановле-

ния канала;

o емкость накопителя; o правила выбора каналов и заявок из очереди;

 оценка качества: для проверки соответствия подготовленной

Q-схемы описательной модели объекта исследования необходимо про-

верить, что каждая характеристика в содержательной модели представлена в Q-схеме.

Продуктивные приемы построения временной диаграммы:

 цель построения временной диаграммы: представление во

мени процесса функционирования объекта исследования для определения состояний, учитываемых при разработке алгоритма имитационной модели;

 минимальное число временных осей на диаграмме равно сумме

числа входных потоков, числа каналов и числа возмущающих воздействий в объекте. Любые однотипные повторяющиеся события, связанные с процессами обслуживания, приходом заявок, отказами канала изменением внешних или внутренних условий, влияющих на процессы функционирования объекта исследования, могут быть представлены на отдельной временной оси;

 каждый вариант временной диаграммы представляет собой кон-

кретный сценарий развития процесса функционирования в объекте исследования. Один сценарий от другого отличается порядком следования повторяющихся ситуаций;

 одна ситуация отличается от

иного соотношения между двумя моментами наступления двух событий, например, между моментами прихода заявки и освобождения канала (что раньше произошло: пришла заявка или освободился канал);

 построение временной диаграммы заканчивается, когда ситуа-

ции на диаграмме начинают повторяться;

 разрабатывая различные варианты временных диаграмм и анали

зируя их с целью выделения типовых ситуаций, можно определить ситуации, которые следует учесть в алгоритме.

другой наличием хотя бы одного

вре-

Теоретические сведения

Построение «дерева целей»

Декомпозиция (детализация, разбиение на составляющие элементы) как способ системного анализа используется для структуризации целей, проблем, противоречий, стратегий, решений и ряда других задач функционально-структурного подхода к анализу существующих

систем (объектов) или синтезу новых систем. Для представления результатов декомпозиции используют граф-схемы или «деревья»

Анализ процессов формулирования основной цели в сложной системе показывает, что эта цель, как правило, имеет высокий уровень общности, при этом возникает проблема неоднозначности понимания основной цели всеми участниками проектных работ. Эта проблема может быть решена за счет ее представления в виде упорядоченного набора взаимосвязанных подцелей, которые делают основную цель понятной и конкретной для разных исполнителей. Любая цель обладает двойственностью, являясь одновременно и целью, и средством для достижения вышестоящей цели.

Построение «дерева целей» осуществляется для формализованного отображения процесса распределения целей по уровням управления в объекте. Посредством «дерева целей» описывается их состав, взаимосвязь, упорядоченная иерархия, для чего осуществляется последовательная

декомпозиция общей цели на подцели по следующим пра-

вилам:

 общая цель, находящаяся в вершине «дерева», представляет со- бой описание конечного результата;

 при декомпозиции общей цели используют условия: реализация подцелей каждого последующего уровня является необходимым и достаточным условием достижения цели предыдущего уровня;

 при формулировке целей разных уровней

необходимо описы-

вать желаемые результаты, но не способы их получения;

 подцели каждого уровня должны быть независимыми друг от друга и невыводимыми друг из друга;

 нижний уровень «дерева целей» должны составлять задачи, представляющие собой формулировку действий, которые могут быть выполнены определенным способом и в заранее установленные сроки.

Любая цель отражает

точку зрения субъекта целеполагания

(того, кто ставит цель). Она зависит от знания и понимания реальности

Пригожин А.И. Цели и ценности. Новые методы работы с будущим /

А.И. Пригожин. – М.: Дело АНХ, 2010. – 432 с.; Шервуд Д. Видеть лес за деревьями. Системный подход для совершенствования бизнес-модели / Д. Шервуд. – М.: Альпина Паблишер, 2013. – 342 с. – URL: http://mega-

eworld.com/upload/iblock/46a/pdf_mobilnaya_versiya_bk_2142_videt_les_za_dere vyami_sistemnyy_podhod_dlya_sovershenstvovaniya_biznes_modeli_dennis_sherv udbook.a6.pdf

субъектом целеполагания и направлена на удовлетворение его конкретной жизненной потребности.

Если цель является неконкретной, то необходимо вводить критерии для оценки степени достижения цели.

Трудности целеполагания связаны с объективными и субъективными ограничениями в объекте, изменением целей с течением времени, неопределенностью целеполагания, опасностями подмены целей средствами, смешением целей.

Прежде чем вести исследование решаемой проблемы. В частности, продуктивно расширить проблему до проблематики: определить и рассмотреть проблемы, существенно связанные с исследуемой проблемой, без учета которых она не может быть решена.

Качественно сформулированные цели конкретны, измеримы, достижимы, согласованы, приемлемы, гибки.

формулировать окончательную цель, необходимо про-

Выбор рассчитываемых показателей эффективности

При отборе рассчитываемых показателей эффективности функционирования объекта исследования необходимо обеспечить полноту множества показателей, в частности за счет формы показателей и их назначения.

Выделим две основные группы показателей в зависимости от их формы: вероятностные и количественные показатели. В первую группу включают такие показатели как вероятность обслуживания заявки или, наоборот, вероятность отказа роятность простоя или, наоборот, вероятность загрузки канала обслуживания. Во вторую группу включают такие показатели, как среднее время обслуживания заявки, среднее время простоя заявки в очереди, средняя длина очереди, среднее время работы канала обслуживания, среднее время простоя канала обслуживания. В зависимости от особенностей объекта показателей может быть расширен.

В свою очередь множество показателей можно разделить на подмножество показателей, характеризующих процесс обслуживания заявки (например, среднее время ожидания обслуживания, средняя длина очереди, вероятность обслуживания), и подмножество показателей, характеризующих процесс функционирования каналов обслуживания (например, среднее время обслуживания, вероятность загрузки каналов обслуживания,

число обслуженных заявок).

исследования представленный набор

в обслуживании заявки, ве-

Программная модель является по сути источником статистических данных. Соответственно для расчета некоторых показателей качества функционирования объекта исследования используют формулы:

 среднее число обработанных (обслуженных) заявок N

обсл++

(счет-

чик) за время моделирования;

 среднее число необработанных (необслуженных) заявок N

необсл++

(счетчик) за время моделирования;

 среднее время простоя канала обслуживания Т

обсл

, где Т

– суммарное время простоя канала за время моделиро-

простой

ср.простой

= Т

простой

вания;

 среднее время ожидания заявками обработки Т где Т

– суммарное время ожидания заявками в очереди обработки за

ож

= Тож / N

ср.ож

обсл

время моделирования;

 среднее время обработки заявки Т

ср.обсл

= Т

обсл

/ N

обсл

, где Т

обсл

–

суммарное время обработки заявки каналом за время моделирования.

Представление процессов функционирования объекта

в виде Q-схемы

Q-схема – это формализованная структура объекта исследования, представленная в графической форме. Q-схема разрабатывается на основе содержательной модели объекта.

Каждая характеристика объекта исследования в его описательной модели должна быть отражена в Q-схеме.

Собственные (внутренние) параметры Q-схемы определяют:

 количество фаз обслуживания заявок L

 количество каналов в каждой фазе обслуживания L

 количество накопителей каждой фазы обслуживания L

k = 1…L

;

 емкость i-го накопителя L

В зависимости от емкости накопителя различают объекты с потерями (накопитель отсутствует), объекты с ожиданием и объекты с ограниченной ёмкостью накопителя (смешанные).

Порядок обслуживания заявки в объекте зависит от ее приоритета: статический приоритет назначают до начала обслуживания заявки и он остается фиксированным в пределах решения конкретной задачи моделирования; динамический

приоритет определяют в процессе моде-

лирования.

;

, j = 1…LФ;

В зависимости от правила постановки заявок в очередь на обслуживание определяют относительный и абсолютный приоритет. Относительный приоритет означает, что заявка с более высоким приоритетом, поступившая в накопитель, ожидает окончания обслуживания очередной заявки каналом и только после этого занимает канал. Абсолютный приоритет означает, что заявка с более высоким

приоритетом, поступившая в накопитель, прерывает обслуживание каналом заявки с более низким приоритетом и занимает канал, при этом вытесненная заявка может либо покинуть объект, либо занять определенное место в накопителе.

В Q-схеме определяют правила, по которым заявки покидают

накопители: это либо правила переполнения накопителей, либо прави-

ухода заявок, связанные с окончанием времени ожидания заявки в

ла накопителе.

Заявки выбирают каналы по правилам выбора каналов обслуживания и покидают их по правилам, определяющим порядок (направление) ухода заявки из объекта.

Кроме того в объекте исследования можно задать правила, по которым заявки остаются в канале (это правила блокировок канала

по входу и по выходу). Блокировки отражают наличие управляющих связей в Q-схеме, регулирующих поток заявок в зависимости от состояний Q-схемы.

Прибор обслуживания (рис. 3) состоит из накопителя заявок Н, в котором может находиться одновременно L заявок, и канала обслуживания K [9]. Элементарный акт обслуживания имеет две основные составляющие

: ожидание обслуживания заявкой и собственно обслу-

живание заявки.

Накопитель H

Канал обслуживания

Рис. 3. Прибор обслуживания

На каждый элемент прибора обслуживания П поступают потоки событий: в накопитель H поток заявок W и на канал К – поток обслуживания U.

Для получения формализованного описания структуры и процессов функционирования объекта исследования в виде Q-схемы необходимо описать их в терминах математической модели.

Q-схема однозначно задается в виде набора множеств: Q = <Y, W, L, H, К, Z, A>:

 W – характеристики входных потоков или потоков заявок;

 К – характеристики каналов обслуживания;

 L – характеристики возмущающих воздействий;



H – характеристики накопителей;

 Y – характеристики выходных потоков;

 Z – множество состояний объекта моделирования;

 A – алгоритм обслуживания заявок.

В соответствии с множеством выделяемых характеристик в объекте исследования из класса СМО для построения Q-схемы нужно:

 определить, что представляют собой заявки в объекте. Заявка приходит в объект для получения определенного

вида услуги. Заявка может быть субъектом или объектом, например, это покупатель в магазине, пациент в медицинском учреждении, письмо, автоматически обрабатываемое программой, и т. д.;

 определить характеристики входных потоков заявок объекта.

В общем случае входных потоков может быть несколько. Для каждого потока необходимо определить закон распределения времени между приходами

заявок, вид требуемой услуги и приоритеты обслуживания;

 определить, что представляют собой каналы обслуживания в

объекте. По определению именно канал выполняет услугу для заявки. Канал обслуживания может быть субъектом или объектом, например, это кассир в магазине, врач или сотрудник регистратуры в медицинском учреждении, программа, автоматически обрабатывающая письма,

и т. д

 определить правило выбора канала пришедшей заявкой, если в

объекте исследования имеется несколько каналов обслуживания, например, случайным образом между свободными каналами или последняя пришедшая заявка будет обработана каналом, освободившимся первым по времени;

 определить характеристики каналов обслуживания:

o определить количество фаз обслуживания в зависимости от

выполняемых услуг, например,

первая фаза – обязательная переналадка канала перед началом обслуживания очередной заявки, вторая фаза – обработка заявки;

o определить закон распределения времени обслуживания заявки;

 сформулировать правила окончания обслуживания заявки, если в

процессе ее обслуживания возникли условия, ставшие причиной прерывания обслуживания;

 задать законы распределения времени возникновения отказа ка-

нала или возмущающего воздействия (например, погодных условий, приводящих к невозможности выполнения каналом своих функций) и длительности восстановления канала

 определить емкость накопителя. Накопитель представляет собой

место ожидания заявками обслуживания. В зависимости от емкости накопителя различают объекты с потерями (накопитель отсутствует, поэтому заявка покидает объект, если канал занят); объекты с ожиданием (заявка ожидает обслуживания в накопителе); системы с ограниченной емкостью накопителя (смешанные).

;

Структура динамической модели

Основными элементами динамической модели являются уровни или материальные накопления в объекте исследования, темпы потоков, перемещающие содержимое уровней от одного уровня к другому, функции решений, изменяющие темпы потоков, информационные сети [10, 11].

Уровни определяют накопления в объекте исследования (товары на складе, численность работающих, денежные суммы, объем информации и т. д.). Они определяют значения в некоторый момент времени переменных динамической модели, которые могут накапливаться из-за разности между входными и выходными потоками. Темпы характеризуют мгновенные потоки между уровнями в динамической модели Если мысленно привести объект исследования в некоторый момент времени в состояние покоя, то переменные динамической модели, являющиеся темпами потоков, будут равны нулю, а переменные, являющиеся уровнями потоков, будут иметь значения, как правило, отличные от нуля.

Для системного представления процессов функционирования сложного объекта исследования используют различные сети потоков. Разделение на сети произвольно. Все уровни одной сети имеют одинаковые единицы измерения. Входные и выходные потоки одного уровня переносят только те материалы, которые накапливаются данным уровнем. Информационная сеть может связывать уровни с темпами этой же

или других сетей. В общем случае информационная сеть переносит информацию от уровней к функциям решений. Она начинается от уровней и темпов различных сетей и заканчивается функциями решений, определяющих темпы в этих сетях. Информационную переменную не следует смешивать с истинной переменной, которую она характеризует.

Информация является связующим звеном, обеспечивающим

взаимодействие различных сетей динамической модели. Изменения в процессе функционирования объекта исследования определяют изменения потоков информационной сети.

Функции решений представляют собой правила, по которым рассчитывают темпы потоков на основе данных об уровнях потоков в данной сети. Темпы потоков определяются уровнями. Решения, принимаемые в данный момент времени в

различных потоках, независимы

друг от друга.

Для описания структуры динамической модели используется система уравнений, которая включает в себя уравнения для расчета темпов и уровней потоков в различных сетях. Система уравнений строится на основе принципа «Δt».

Для имитационного моделирования используется разностная форма уравнения, определяющего значение уровня У (t + Δt) ка в любой сети: У (t + Δt) = У(t) + (Х ние уровня У в момент времени t; Х в момент времени t; Х

(t) – значение входного темпа Х в момент вре-

вх

(t) – Хвх(t))*Δt, где У(t) – значе-

вых

(t) – значение выходного темпа Х

вых

любого пото-

мени t.

Если известны значения темпов и уровней в момент времени t, то порядок вычисления темпов и уровней на последующих временных интервалах [t, t + Δt] с помощью динамической модели следующий:

 определяют значения уровней для момента времени t по извест- ному значению

уровня рассматриваемого потока в момент t;

 определяют значение темпа рассматриваемого потока в момент времени [t + Δt] по значению уровня потока в момент времени [t + Δt];

 определяют значение функции решения на интервале [t + Δt, t + 2Δt] по вычисленным ранее значениям темпа и уровня потока в мо-

мент

времени [t + Δt];

 вся последовательность вычислений повторяется для определе- ния темпа, уровня и функции решения в момент [t + 2Δt] и т. д.

ФОРМИРОВАНИЕ ТЕСТОВЫХ ДАННЫХ

В табл. 3 показано соответствие целей обучающегося требованиям соответствующих профессиональных стандартов (трудовых функций, трудовых действий, необходимых умений и знаний) на данном этапе.

Таблица 3

Обобщенная трудовая функция.

Подготовка тестовых данных и выполнение тестовых процедур (А)

Трудовая функция.

Подготовка тестовых данных в соответствии с рабочим заданием (А/02.4)

Трудовые действия:

• проведение анализа реальных данных;

• подготовка отчета о выполненных действиях

Необходимые умения:

• работать с инструментами подготовки тестовых данных;

• подготовка отчета о выполненных действиях

Необходимые знания:

• основные термины и

сокращения, используемые в документации и принятые в организации;

• русский язык и язык, на котором написана техническая документация продукта, на уровне, достаточном для чтения техни-

документации;

ческой

• понимание форматов представления данных

Оценка выполненной работы зависит от количества и качества подготовленных тестовых данных:

 разработаны тестовые данные для проверки правильности рабо- ты программного продукта в нормальных и экстремальных условиях;

 подобраны и/или рассчитаны ожидаемые результаты для каждо- го набора входных данных;

 разработаны тестовые данные, которые программный продукт определяет как ошибочные (

исходные данные не принадлежат области

их определения).

Цели обучающегося. Уметь:

• разрабатывать тестовые данные в соответствии с требованиями;

• представлять тестовые данные в визуально наглядной форме в отчете.

Знать:

• требования к тестовым

данным для проверки качества программного продукта

<<< < Предыдущая 1 23 / 93 4 5 6 7 8 9 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]