Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт) (ЮРГТУ (НПИ))

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

мод сис / V.Boev-GPSSvsAnyLogic

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

11.04.2015

Размер:

9.01 Mб

Скачать

☆

1 / 411 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

621.4

Б759

В О Е Н Н А Я А К А Д Е М И Я С В Я З И

В. Д. Боев

ИССЛЕДОВАНИЕ

АДЕКВАТНОСТИ GPSS WORLD И ANYLOGIC

ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ

ДИСКРЕТНО-СОБЫТИЙНЫХ ПРОЦЕССОВ

Монография

С а н к т - П е т е р б у р г

2011

УДК 681.142.1.001.57

681.142.33 62-506/507

Боев В. Д.

Исследование адекватности GPSS World и AnyLogic при моделировании дискретно-событийных процессов: Монография. — СПб.: ВАС, 2011. — 404 с.

Приводятся сравнительные оценки результатов моделирования разнородных дискретных процессов, полученных на моделях одной и той же системы в GPSS World и AnyLogic. Делаются выводы об адекватности систем относительно результатов с учѐтом требуемой точности. Предлагаются методики разработки имитационных моделей с применением инструментальных средств AnyLogic и GPSS World.

Для студентов, аспирантов, преподавателей и научных работников.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение........................................................................................................................	8
Глава 1. Модель обработки запросов сервером ...................................................	10
1.1. Модель в GPSS World.....................................................................................	10
1.1.1. Решение прямой задачи .........................................................................	10
1.1.1.1. Постановка задачи..........................................................................	10
1.1.1.2. Уяснение задачи моделирования ..................................................	10
1.1.1.3. Блок-диаграмма модели .................................................................	11
1.1.1.4. Программа модели .........................................................................	12
1.1.1.5. Ввод текста программы модели, исправление ошибок
и проведение моделирования .....................................................................	15
1.1.1.6. Дисперсионный анализ (отсеивающий эксперимент) .................	16
1.1.2. Решение обратной задачи ......................................................................	28
1.2. Модель в AnyLogic .........................................................................................	31
1.2.1. Постановка задачи ..................................................................................	31
1.2.2. Создание диаграммы процесса ..............................................................	31
1.2.3. Изменение свойств блоков модели, еѐ настройка и запуск.................	35
1.2.3.1. Изменение свойств блоков диаграммы процесса ........................	36
1.2.3.2. Настройка запуска модели.............................................................	40
1.2.3.3. Запуск модели.................................................................................	41
1.2.4. Создание анимации модели ...................................................................	45
1.2.5. Сбор статистики использования ресурсов............................................	51
1.2.6. Уточнение модели согласно ѐмкости входного буфера ......................	55
1.2.7. Сбор статистики по показателям обработки запросов ........................	58
1.2.7.1. Создание нестандартного класса заявок.......................................	59
1.2.7.2. Добавление элементов статистики................................................	61
1.2.7.3. Изменение свойств объектов диаграммы .....................................	62
1.2.7.4. Удаление и добавление новых полей класса заявок....................	66
1.2.8. Добавление параметров и элементов управления................................	67
1.2.9. Добавление гистограмм .........................................................................	71
1.2.10. Изменение времени обработки запросов сервером ...........................	71
1.3. Результаты решения прямой задачи..............................................................	75
Глава 2. Модель процесса изготовления в цехе деталей....................................	76
2.1. Модель в GPSS World.....................................................................................	76
2.1.1. Решение прямой задачи .........................................................................	76
2.1.1.1. Постановка задачи..........................................................................	76
2.1.1.2. Исходные данные ...........................................................................	76
2.1.1.3. Задание на исследование ...............................................................	77
2.1.1.4. Уяснение задачи на исследование ................................................	77
2.1.1.5. Программа модели .........................................................................	78
2.1.1.6. Проведение исследований .............................................................	82
2.1.2. Решение обратной задачи ......................................................................	82
2.1.2.1. Особенности построения программы модели..............................	83
2.1.2.2. Проведение исследований .............................................................	85
2.1.2.3. Проведение экспериментов ...........................................................	86
2.2. Модель в AnyLogic .........................................................................................	89
2.2.1. Исходные данные. Использование массивов .......................................	89
2.2.2. Построение событийной части модели.................................................	91

2.2.2.1. Подготовка заготовки ....................................................................	92
2.2.2.2. Сегменты Операция 1, Операция 2, Операция 3..........................	95
2.2.2.3. Создание нового класса активного объекта .................................	98
2.2.2.4. Создание элемента нового класса активного объекта .................	99
2.2.2.5. Создание области просмотра.......................................................	102
2.2.2.6. Переключение между областями просмотра .............................	103
2.2.2.7. Пункт окончательного контроля.................................................	104
2.2.2.8. Склад готовых деталей.
Вывод результатов моделирования .........................................................	106
2.2.2.9. Склад бракованных деталей.
Вывод результатов моделирования .........................................................	106
2.2.2.10. Создание и переключение между областями просмотра ........	107
2.2.3. Проведение исследований в AnyLogic................................................	107
2.3. Сравнительная оценка результатов моделирования ..................................	108
Глава 3. Модель функционирования направления связи ...............................	111
3.1. Постановка задачи ........................................................................................	111
3.2. Модель направления связи в GPSS World ..................................................	111
3.3. Модель направления связи в AnyLogic.......................................................	115
3.3.1. Исходные данные .................................................................................	115
3.3.2. Вывод результатов моделирования.....................................................	117
3.3.3. Построение событийной части модели...............................................	117
3.3.3.1. Источники сообщений .................................................................	119
3.3.3.2. Буфер, основной и резервный каналы ........................................	119
3.3.3.3. Имитатор отказов основного канала связи.................................	123
3.4. Оценка результатов моделирования............................................................	125
Глава 4. Модель функционирования сети связи ...............................................	130
4.1. Модель в AnyLogic .......................................................................................	130
4.1.1. Постановка задачи ................................................................................	130
4.1.2. Исходные данные .................................................................................	131
4.1.3. Задание на исследование......................................................................	131
4.1.4. Формализованное описание модели ...................................................	131
4.1.5. Создание новых классов активных объектов .....................................	136
4.1.6. Создание областей просмотра .............................................................	137
4.1.7. Сегмент Абонент ..................................................................................	138
4.1.7.1. Исходные данные .........................................................................	138
4.1.7.2. Результаты моделирования по каждому абоненту ....................	140
4.1.7.3. Показатели качества обслуживания сети связи .........................	142
4.1.7.4. Построение событийной части сегмента ....................................	146
4.1.8. Сегмент Маршрутизатор......................................................................	158
4.1.8.1. Исходные данные .........................................................................	158
4.1.8.2. Событийная часть сегмента Маршрутизатор.............................	159
4.1.8.2.1. Блок контроля 1 .........................................................................	159
4.1.8.2.2. Блок Буфер 1 ..............................................................................	162
4.1.8.2.3. Блок обработки сообщений ......................................................	163
4.1.8.2.4. Блок контроля 2 .........................................................................	164
4.1.8.2.5. Блок Буфер 2 ..............................................................................	167
4.1.8.2.6. Организация входных и выходных портов .............................	168
4.1.8.2.7. Имитатор отказов вычислительного комплекса .....................	169

4.1.9. Сегмент Канал ......................................................................................	170
4.1.9.1. Исходные данные .........................................................................	170
4.1.9.2. Событийная часть сегмента Каналы ...........................................	170
4.1.9.3. Организация входного и выходного портов ..............................	172
4.1.9.4. Имитатор отказов каналов связи.................................................	173
4.1.10. Построение модели сети связи ..........................................................	174
4.1.11. Переключение между областями просмотра....................................	187
4.1.12. Запуск и отладка модели ....................................................................	190
4.2. Модель в GPSS World...................................................................................	192
4.2.1. Состав GPSS-модели ............................................................................	192
4.2.2. GPSS-программа ...................................................................................	193
4.3. Сравнительная оценка результатов моделирования ..................................	202
5. Модель предоставления услуг связи ...............................................................	205
5.1. Модель в AnyLogic .......................................................................................	205
5.1.1. Постановка задачи ................................................................................	205
5.1.2. Задание на исследование......................................................................	205
5.1.3. Формализованное описание модели ...................................................	205
5.1.4. Сегмент Постановка на дежурство .....................................................	209
5.1.4.1. Область просмотра .......................................................................	209
5.1.4.2. Ввод исходных данных ................................................................	210
5.1.4.2. Имитация поступления средств связи ........................................	211
5.1.4.3. Распределитель средств связи .....................................................	217
5.1.4.4. Создание нового класса активного объекта ...............................	218
5.1.4.5. Создание элемента нового класса активного объекта ...............	220
5.1.4.6. Переключение между областями просмотра .............................	221
5.1.5. Сегмент Имитация дежурства .............................................................	222
5.1.5.1. Ввод исходных данных ................................................................	222
5.1.5.2. Вывод результатов моделирования ............................................	223
5.1.5.3. Событийная часть сегмента Имитация дежурства ....................	225
5.1.5.4. Переключение между областями просмотра .............................	228
5.1.6. Сегмент Статистика .............................................................................	228
5.1.6.1. Использование элемента Текстовое поле ...................................	230
5.1.6.2. Использование элемента Диаграмма ..........................................	231
5.1.6.3. Переключение между областями просмотра .............................	233
5.1.7. Использование способа Событие ........................................................	233
5.1.8. Проведение экспериментов .................................................................	240
5.1.8.1. Простой эксперимент ...................................................................	240
5. 1.8.2. Связывание параметров ..............................................................	240
5. 1.8.3. Эксперимент Оптимизация стохастических моделей ..............	243
5. 1.8.4. Эксперимент Варьирование параметров ...................................	250
5.1.9. Экспорт модели как Java апплета........................................................	255
5.2 Модель в GPSS World....................................................................................	259
5.2.1. Состав модели в GPSS World ..............................................................	259
5.2.2. Программа GPSS-модели.....................................................................	259
5.3. Сравнительная оценка результатов моделирования ..................................	270
Глава 6. Модель функционирования предприятия ..........................................	275
6.1. Модель в GPSS World...................................................................................	275
6.1.1. Постановка задачи ................................................................................	275

6.1.2. Исходные данные .................................................................................	276
6.1.3. Задание на исследование......................................................................	276
6.1.4. Уяснение задачи на исследование.......................................................	276
6.1.5. Программа модели................................................................................	279
6.2. Модель функционирования предприятия в AnyLogic ...............................	286
6.2.1. Формализованное описание.................................................................	286
6.2.2. Ввод исходных данных .......................................................................	290
6.2.3. Вывод результатов моделирования.....................................................	293
6.2.4. Построение событийной части модели...............................................	295
6.2.4.1. Имитация работы цехов предприятия ........................................	297
6.2.4.2. Имитация работы постов контроля блоков ................................	300
6.2.4.3. Имитация работы пунктов сборки изделий ...............................	307
6.2.4.4. Имитация работы стендов контроля изделий ............................	318
6.2.4.5. Имитация работы пунктов приѐма изделий ...............................	320
6.2.4.6. Имитация склада готовых изделий .............................................	321
6.2.4.7. Имитация склада бракованных блоков.......................................	322
6.2.4.8. Организация переключения между областями просмотра .......	324
6.3. Сравнительная оценка результатов моделирования ..................................	326
Глава 7. Модель функционирования терминала ..............................................	330
7.1. Модель в GPSS World...................................................................................	330
7.1.1. Постановка задачи ................................................................................	330
7.1.2. Программа модели в GPSS World .......................................................	331
7.2. Модель функционирования терминала в AnyLogic ...................................	334
7.2.1. Исходные данные и результаты моделирования ...............................	334
7.2.2. Событийная часть модели....................................................................	338
7.2.3. Результаты моделирования..................................................................	345
7.3. Эксперименты ...............................................................................................	345
7.3.1. Первый отсеивающий эксперимент в GPSS World............................	346
7.3.2. Второй отсеивающий эксперимент в GPSS World.............................	351
7.3.3. Первый оптимизационный эксперимент в AnyLogic ........................	352
7.3.4. Второй оптимизационный эксперимент в AnyLogic .........................	354
7.4. Результаты экспериментов в GPSS World и AnyLogic ..............................	356
8. Модель предоставления ремонтных услуг .....................................................	359
8.1. Модель в AnyLogic .......................................................................................	359
8.1.1. Постановка задачи ................................................................................	359
8.1.2. Исходные данные .................................................................................	359
8.1.3. Задание на исследование......................................................................	360
8.1.4. Формализованное описание модели ...................................................	360
8.1.5. Ввод исходных данных ........................................................................	362
8.1.6. Вывод результатов моделирования.....................................................	364
8.1.7. Построение событийной части модели...............................................	364
8.1.7.1. Сегмент Источники заявок ..........................................................	365
8.1.7.2. Сегмент Диспетчеры ....................................................................	367
8.1.7.3. Сегмент Мастера ..........................................................................	371
8.1.7.4. Сегмент Учѐт выполненных заявок ............................................	374
8.1.7.5. Отладка модели ............................................................................	376
8.2. Модель в GPSS World...................................................................................	378
8.2.1. Состав модели в GPSS World ..............................................................	378

8.2.2. Программа GPSS-модели.....................................................................	378
8.3. Сравнительная оценка результатов моделирования ..................................	384
Глава 9. Модель обработки документов в организации ..................................	388
9.1. Постановка задачи ........................................................................................	388
9.2. Аналитическое решение задачи...................................................................	388
9.3. Решение задачи в AnyLogic .........................................................................	389
9.4. Решение задачи в GPSS World.....................................................................	392
Глава 10. Решение обратных задач в AnyLogic .................................................	394
10.1. Определение среднего времени обработки группы запросов сервером. 394
10.2. Определение среднего времени изготовления деталей ...........................	399
Заключение ..............................................................................................................	402
Список литературы ................................................................................................	403

ВВЕДЕНИЕ

При имитационном моделировании (ИМ) дискретных процессов в современной практике в качестве инструментального средства получила широкое распространение система общецелевого назначения GPSS World, являющаяся последним современным представителем семейства языков моделирования GPSS. Идеи, заложенные создателем GPSS Джеффри Гордоном, использовались во многих последующих специализированных языках и средах ИМ.

Втечение полувека, подвергаясь непрерывной эволюции, язык GPSS находил и находит применение в новых типах компьютеров

иоперационных систем. К началу XXI в. было создано около десятка версий языка GPSS. GPSS World, благодаря своим возможностям, наличию литературы и бесплатной студенческой (учебной) версии, широко распространена в нашей стране и за рубежом.

Впоследние годы наряду с ней применяется отечественная система моделирования AnyLogic (новая версия 6). AnyLogic разработана компанией XJTechnologies на основе современных концепций в области информационных технологий и результатов исследований в теории гибридных систем и объектно-ориентированного моделирования. Это комплексный инструмент, охватывающий в одной модели основные в настоящее время направления моделирования: дискретно-событийное, системной динамики, агентное. Многоподходность не характерна для существующих систем моделирования. Агентные модели не позволяет создавать ни одна из известных систем моделирования, в том числе и GPSS World.

Необходимым условием для оценки возможностей новой системы моделирования является еѐ способность воспроизводить модели одинаковых процессов с не меньшей эффективностью, чем это сделано с помощью других систем, в данном случае GPSS World. Эффективность (точность и достоверность) получаемых результатов GPSS World подтверждена многолетней практикой использования при проектировании, создании и эксплуатации сложных систем. AnyLogic существует уже более 10 лет, успешно применяется в бизнес-среде, но до сих пор не проводилось еѐ сравнение с классическими инструментами дискретнособытийного моделирования. Поэтому сопоставление AnyLogic с GPSS World с точки зрения сравнения результатов моделирования является весьма актуальным. Кроме того, в такой прямой постановке автором работ не обнаружено. Известна лишь статья [20], в

которой «дискриминационный анализ систем ИМ», в том числе GPSS World и AnyLogic, посвящѐн очевидным характеристикам, благодаря которым преимущества, конечно, на стороне AnyLogic.

Математическая модель, являясь абстрактным образом моделируемого объекта или процесса, не может быть его полным аналогом. Достаточно сходства в тех элементах, которые определяют цель исследования. Для качественной оценки сходства вводится понятие адекватности модели объекту или процессу.

Впредставляемой работе не ставилась задача дать всестороннюю оценку достоинствам и недостаткам обеих систем. Подготовленный читатель может, исходя из стоящих перед ним целей моделирования, сформулировать оценки такого плана. Основное внимание сосредоточено на сравнительной оценке результатов моделирования, полученных на моделях одной и той же системы. При одинаковых с требуемой точностью результатах моделирования автор счѐл возможным назвать такие системы адекватными. Поэтому слово «адекватность» и включено в название работы. Адекватность достигалась также стремлением к идентичной реализации всех функций моделируемой системы при построении моделей средствами GPSS World и AnyLogic. Последнее обстоятельство позволяет детально проследить методики построения моделей и проведения экспериментов, а при желании и необходимости — проделать то же самое самостоятельно. Поэтому монография может использоваться и как учебно-методическое пособие.

Вработе с целью получения более достоверных результатов рассматривается моделирование процессов в разнородных системах, но с использованием дискретно-событийного подхода. Модели носят общий характер. Они демонстрируют достижение цели исследования. Возможна и практическая их пригодность.

Автор благодарен кандидату технических наук, доценту Р. П. Сыпченко за моральную поддержку и полезные советы на всех этапах работы над монографией.

Большое спасибо сотрудникам фирмы «Экс Джей Текнолоджис» П. А. Лебедеву, С. А. Суслову за плодотворное сотрудничество и рекомендации по построению моделей, а также руководству фирмы за предоставленную версию AnyLogic 6.

За допечатную подготовку автор выражает благодарность Д. В. Боеву. Замечания и предложения посылайте автору по адресу e-mail: boev1943@rambler.ru.

Автор

ГЛАВА 1. МОДЕЛЬ ОБРАБОТКИ ЗАПРОСОВ СЕРВЕРОМ

1.1. Модель в GPSS World

При имитационном моделировании с использованием специальных инструментальных средств, например, GPSS World, в общем случае решаются две задачи. Назовем их прямой и обратной.

Прямая задача заключается в нахождении оценки математического ожидания какого-либо показателя моделируемой системы при заданном времени ее функционирования.

Обратная задача состоит в определении оценки математического ожидания времени функционирования системы, за которое какой-либо еѐ показатель достигает заданного значения.

Решение этих задач, особенно обратной задачи, имеет свои особенности. Рассмотрим эти особенности далее на примере. Начнѐм построение GPSS-моделей с прямой задачи.

1.1.1.Решение прямой задачи

1.1.1.1.Постановка задачи

Сервер обрабатывает запросы, поступающие с автоматизированных рабочих мест (АРМ) с интервалами, распределенными по показательному закону со средним значением T1 2 мин . Сервер

имеет входной буфер ѐмкостью 5 запросов.

Вычислительная сложность запросов подчинена нормальному закону с математическим ожиданием S1 6 107 оп и среднеквадратическим отклонением S2 2 105 оп. Производительность сервера Q 6 105 оп/c. В случае полной занятости входного буфера

поступающий запрос теряется.

Построить имитационную модель обработки запросов сервером для определения оценки математического ожидания количества запросов (дальше — количества запросов), обработанных сервером за время функционирования T 1 час , и оценки математического ожидания вероятности обработки запросов (дальше — вероятности обработки запросов).

1.1.1.2. Уяснение задачи моделирования

Сервер представляет собой однофазную систему массового обслуживания разомкнутого типа с ожиданием и с отказами.

В модели для имитации источника запросов следует использовать блок GENERATE, для имитации сервера как одноканального

1 / 411 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке мод сис

#
11.04.20154.65 Mб1291enterpriselibrarytutorial.ru.pdf
#
11.04.20158.03 Mб170Boev-Simulation-AnyLogic.pdf
#
11.04.20159.01 Mб88V.Boev-GPSSvsAnyLogic.pdf
#
11.04.20151.2 Mб372Имитац моделирование на GPSS(Шевченко).pdf
#
11.04.201532.28 Кб60Имитационная модель вычислительной сети.docx
#
11.04.2015919.92 Кб86Основы_Java_для_AnyLogic.pdf
#
11.04.201551.2 Кб41Темы кр 6 семестр Мод систем 3_4 спец(2013г).doc