21 Имитационное моделирование. Принципы построения имитационных моделей

См. также вопрос 13, но необязательно

Имитационные математические модели применяются тогда, когда техническая система особенно сложна или когда необходим высокий уровень детализации представления процессов, протекающих в ней. К таким системам можно отнести экономические и производственные объекты, морские порты, аэропорты, комплексы перекачки нефти и газа, ирригационные системы, программное обеспечение сложных систем управления, вычислительные сети и многие другие. Для таких технических систем ради получения аналитической математической модели исследователь вынужден накладывать жёсткие ограничения на модель и прибегать к упрощениям. При этом приходится пренебрегать некоторыми особенностями технической системы, что приводит к тому, что математическая модель перестаёт быть средством изучения сложной системы. В имитационных моделях моделируемый алгоритм поведения технической системы приближённо воспроизводит сам процесс-оригинал в смысле его функционирования во времени. При этом имитируются элементарные явления, составляющие процесс, с сохранением их логической структуры и порядка протекания во времени. Таким образом, реализуется на ЭВМ специальный алгоритм, который воспроизводит формализованный процесс поведения технической системы. Этот алгоритм по исходным данным позволяет получить информацию об изменении во времени t состояний и откликов модели. В этом алгоритме можно выделить три функциональные части: моделирование элементарных подпроцессов; учёт их взаимодействия и объединение их в единый процесс; обеспечение согласованной работы отдельных подпроцессов при реализации математической модели на ЭВМ. Влияние случайных факторов на течение процесса имитируется с помощью генераторов случайных чисел с заданными вероятностными характеристиками. В ходе имитации постоянно фиксируется статистика о состояниях системы и изменениях откликов. Эта статистика либо должным образом обрабатывается в ходе имитации, либо накапливается и по окончании заданного интервала моделирования Т_М обрабатывается статистическими методами. Как видим, идея имитации привлекательна по своей простоте, но дорога по реализации. Поэтому применяются имитационные модели только в тех случаях, когда другие способы моделирования неэффективны.

22 Имитационные эксперименты. Язык имитационного моделирования gpss – возможности, структура

В качестве объектов имитации могут выступать различные Сложные технические системы (СТС). Модель СТС на GPSS строится путем объединения объектов в некоторую фиксированную логическую блок-схему. Каждому объекту ИМ (имитационной модели) соответствуют арифметические или логические атрибуты, описывающие состояние объекта в текущий момент модельного времени t₀. Атрибуты, к которым в ИМ можно обращаться, называются стандартными числовыми атрибутами (СЧА). Основными объектами ИМ на языке GPSS являются транзакты (TR) и блоки (БЛ). TR описывают единицы исследуемых потоков (требования на обслуживание), поступающих в систему. БЛ задают логику функционирования ИМ и определяют пути движения TR между объектами аппаратной категории (F, S, L). Все изменения состояний ИМ (события C_ij) происходят в результате входа TR в БЛ и выполнения блоками следующих функций: создание (генерация) и уничтожение TR, изменение числовых атрибутов объектов, задержка TR на определенный интервал времени _ij, изменение маршрута движения TR.

Взаимодействие пользователя с УПМ осуществляется в режиме активного диалога. Для анализа результатов имитации пользователю предоставляют «виртуальные окна» и «микроокна». Под «виртуальным окном» понимается отображение информации о состоянии отдельных объектов ИМ на экране дисплея. Пользователь может активно вмешиваться в процесс отображения в «виртуальном окне», задавая различные команды из набора команд GPSS/PC и (или) используя специальные поля команд, имеющихся в ряде виртуальных окон. «Микроокно» – это небольшие графические окна в правой части виртуального окна, в которых отображается текущее значение системных или СЧА (стандартные числовые атрибуты) и соответствующий заголовок. В процессе имитации содержимое «микроокон» меняется динамически при изменении значений, связанных с «микроокнами» переменных.

В распоряжении пользователей GPSS/PC предоставляет следующие типы «виртуальных окон»: Окно данных позволяет обеспечивать ввод и корректировку исходных текстов ИМ, а также отображение информации, связанной с командами SHOW и PLOT. Окно блоков предназначено для графического отображения блоков модели в виде блок-схем. Окно устройств обеспечивает графическое отображение информации о состоянии объектов GPSS/PC типа «устройство» в процессе имитации (коэффициент использования устройства, количество задержанных, прерванных и ожидающих TR; среднее время пребывания TR в устройстве; номер транзакта, занимающего устройства). Окно памятей предназначено для графического отображения информации о состоянии объектов типа «память» в процессе имитации (коэффициент использования, количество задержанных TR, индикатор доступности, коэффициент использования памяти, число занятых ед. памяти). Окно таблиц обеспечивает визуализацию значений числовых характеристик и гистограммы распределения частот для анализируемого СЧА объекта, принимаемого в процессе модел-ния случайных значений. После завершения процесса имитации автоматически создается системный файл с именем REPORT.GPS, содержащий стандартную выходную информацию, состоящей из следующих сегментов: основная информация о результатах работы модели; информация об именах, блоках текущей модели, устройствах, очередях, памяти, таблицах; информация об используемых в ИМ списках пользователя; информация о ячейках памяти.