- •Имитационное моделирование систем
- •Предисловие
- •Список сокращений
- •Введение
- •Глава 1. Основные понятия моделирования систем, классификация моделей и методов с точки зрения философии, моделирование представляет собой один из методов познания мира.
- •1.1. Основные понятия теории моделирования
- •1.2. Основные методы моделирования
- •1.3. Классификация моделей
- •Глава 2. Математическое моделирование систем с использованием марковских случайных процессов
- •2.1. Элементы теории марковских случайных процессов, используемые при моделировании систем
- •2.2. Марковские цепи
- •2.3. Непрерывные цепи Маркова
- •2.4. Финальные вероятности состояний
- •Необходимые и достаточные условия существования финальных вероятностей
- •2.5. Математическое представление потока событий
- •2.6. Компоненты и классификация моделей систем массового обслуживания (смо)
- •2.7. Расчёт основных характеристик смо на основе использования их аналитических моделей
- •Одноканальные системы с отказами
- •Одноканальные системы с ограниченной очередью
- •Многоканальные системы с отказами
- •Многоканальные системы с ограниченной очередью
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 3. Имитационное моделирование в среде gpss
- •3.1. Общие сведения о языке gpss
- •Основные объекты языка gpss
- •3.3. Основные блоки языка gpss
- •Поступление транзактов в модель
- •Уничтожение транзактов
- •Моделирование работы одноканальных устройств
- •Моделирование очередей
- •Моделирование многоканальных устройств (мку)
- •Изменение маршрута движения транзактов
- •Разработка модели и процесс моделирования в gpss. Пример создания модели
- •Управление процессом моделирования
- •Объекты вычислительной категории языка: переменные и функции. Сохраняемые ячейки
- •Определение и использование функций
- •Работа с параметрами транзакта, приоритеты
- •Блок mark
- •Применение в моделях копий и организация синхронизации движения транзактов
- •Использование блока test
- •Контрольные задания по моделированию Моделирование систем с условием перераспределения заявок в заданном статистическом режиме
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Основные элементы стандартного отчёта
- •Системные числовые атрибуты (сча)
- •Сча транзактов
- •Сча блоков
- •Сча одноканальных устройств
- •Сча очередей
- •Сча таблиц
- •Сча ячеек и матриц ячеек сохраняемых величин
- •Сча вычислительных объектов
- •Сча списков и групп
- •10. Какое действие выполняет этот оператор: transfer both,lab1,lab2
- •11. Какое действие выполняет этот оператор: transfer 0.4,lab1,lab2
- •12. Правильно ли описана эта команда: transfer ,met:
- •13. Какое действие выполняет этот блок: lines1 storage 2
- •Индивидуальные зачётные задания по имитационному моделированию систем
- •4. Реорганизация заправочной станции
- •8. Модель швейного цеха
- •10. Моделирование работы заправочной станции
- •11.Моделирование работы станции скорой помощи
- •13. Модель автобусной остановки
- •14.Моделирование работы кафе
- •15. Задача о конвейере
- •17.Моделирование цеха обработки
- •Алфавитно-предметный указатель
- •Рассказова Марина Николаевна имитационное моделирование систем
- •644099, Омск, Красногвардейская, 9
Список сокращений
GPSS (General Purpose Simulation System) – многоцелевая система моделирования
PR – приоритет
АСУ – автоматизированная система управления
ИМ – имитационное моделирование
МКУ – многоканальное устройство
ОКУ – одноканальное устройство
СМО – система массового обслуживания
СЧА – системный числовой атрибут
сек – секунды
мс – миллисекунды
мин – минуты
у.е. – условные единицы
Введение
Управление в современном мире различными процессами и системами становится всё более трудным делом. Это объясняется усложнением самих объектов системы и связей между ними, а значит и усложнением моделей. В связи с этим одна из методологий системного анализа – имитационное моделирование призвана помочь постичь суть явлений, не прибегая к экспериментам на реальных объектах, а используя построенные модели систем.
Основная идея имитационного моделирования состоит в воспроизведении процесса функционирования системы во времени, согласно логике построенной модели системы. При этом программа, реализующая процесс имитации, пишется не ради воспроизведения самого процесса функционирования, а для того, чтобы в результате моделирования получить накопленные статистические данные о процессе. Они и являются окончательной целью моделирования, позволяют найти количественные характеристики работы системы, а значит провести анализ, оценить эффективность, оптимизировать процессы, оценить влияние различных параметров, прогнозировать поведение системы.
Универсальным инструментальным средством создания моделей являются языки программирования общего пользования (Pascal, C/C++ и др.). На основе этих языков в настоящее время бурное развитие получили средства визуального проектирования программ (Delphi, Visual C++), облегчающие выполнение некоторых трудоёмких операций, например, создание интерфейса программы. Но эти языки сложны и требуют специального изучения и навыков программирования.
Наряду с этим существует множество специализированных средств моделирования, позволяющих быстрее и с меньшими затратами создавать и исследовать модели. Эти языки, по сравнению с универсальными языками программирования, снижают трудоёмкость написания моделирующих программ, т. к. включают специализированные процедуры – блоки, которые могут применяться в любой имитационной модели и позволяют автоматически моделировать элементарные процессы, организовывать сбор статистики и т. д. Фактически имитационная модель строится из этих блоков как из конструктора, и поэтому такое моделирование может проводить не обязательно программист, а просто специалист, хорошо знающий предметную область и знакомый со средой моделирования.
Эта технология бурно начала развиваться в 60-е годы, но и сейчас является основной в области моделирования систем массового обслуживания, реинжиниринга бизнес-процессов, моделирования мультиагентных систем и др. В настоящее время существует несколько сред имитационного моделирования, отличающихся подходами, средствами, функциональными возможностями, из наиболее известных GPSS, Micro Saint, Simpas, Anylogic, Arena и др. В данном пособии технология имитационного моделирования излагается на основе языка GPSS World, достаточного с точки зрения функциональных возможностей для моделирования процессов сервиса и несложного для освоения в рамках учебного курса.
Студенческая версия языка является бесплатной, что позволяет использовать её в учебном процессе в аудитории и дома для самостоятельной работы. Она отличается от обычной лишь ограничением на количество блоков в программе (около 170), но как показывает практика это достаточно для построения учебных моделей. Учебную версию можно скачать на портале разработчиков языка www.minutemansoftware.cоm, также полезную информацию и новости можно найти на русифицированном сайте www.gpss.ru
Первая глава пособия содержит теоретические основы имитационного моделирования. Во второй главе рассматриваются возможности построения аналитических моделей для систем массового обслуживания разного типа. В третьей главе начинается быстрое введение в среду моделирования GPSS, позволяющее строить простейшие модели систем. Рассматриваются специальные возможности языка, позволяющие существенно расширить круг моделируемых задач и детализировать моделируемые процессы. В конце каждой главы имеется набор учебных задач для работы в аудитории и для самостоятельной работы дома (по вариантам). Необходимый справочный материал содержится в приложениях. Построенные в качестве иллюстрирующих примеров модели рекомендуется набирать самостоятельно, компилировать и отправлять на выполнение, получив отчёт результатов моделирования. Затем, проанализировав его, при необходимости подобрать параметры для оптимальной работы системы.
Желаю успехов и интереса в освоении!