Методические указания по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Имитационное моделирование экономических процессов» для студентов специальности (стр. 4 из 8)

- возможны их задержки в некоторых точках модели (связанные с обслуживанием, ожиданием в очереди),

- изменение маршрутов и направления движения,

- создание копии транзактов и др.

С каждым транзактом связан упорядоченный набор параметров - атрибутов.

При генерации транзактов резервируются 12 параметров. Обычно первые 12 параметров являются постоянными. В их набор входит:

- № транзакта,

- № блока, в котором транзакт находится в данный момент,

- № следующего блока,

- время перехода в следующий блок,

- приоритет, характеризующий очередность обработки транзактов в определенных ситуациях,

- и др.

Далее при программировании можно присвоить транзакту набор специфичных параметров, выражающих свойства или характеристики моделируемых объектов (вес, скорость, цвет, время обработки и т.п.).

- Устройства моделируют объекты, в которых может происходить обработка транзактов, что связано с затратами времени. Устройства являются аналогами каналов СМО (каждое устройство в данный момент времени может быть занять лишь одним транзактом). Устройство может быть прервано. В GPSS существует возможность проверки состояния устройства.

- Памяти – предназначены для моделирования объектов, обладающих ёмкостью. Аналогия с многоканальными СМО - память может обслуживать одновременно несколько транзактов. При этом транзакт занимает определённую часть памяти.

- Логические переключатели – принимают значение включено/выключено, позволяют изменять пути следования транзактов в модели.

Устройства, памяти, логические переключатели относятся к аппаратно-ориентированным объектам GPSS.

Статистические объекты GPSS: используются тогда, когда надо собирать cтатистику:

- Очереди. В процессе движения транзакты могут задерживаться в определенных точках модели. Если необходимо собирать информацию о длине очереди транзактов и времени задержки транзактов используют соответствующие статистические объекты.

- Таблицы. Таблицы обрабатывают статистическую информацию, строят гистограмму распределений по любой переменной.

Вычислительные объекты GPSS:

- матрицы

- функции

- переменные различных типов

- и т.п.

2 уровень

Модель на языке моделирования GPSS имеет наглядное графическое представление в виде блок-схемы.

Блоки – операционные объекты GPSS. Каждый блок имеет стандартное обозначение. Последовательность блоков – это есть последовательность операторов на языке GPSS. Любую модель на языке GPSS можно представить в виде совокупности блоков, между которыми перемещаются транзакты, они имеют вход-выход, в блоках реализуются все действия, связанные с обслуживанием транзакта (создание и уничтожение транзактов, изменение параметров транзакта, управление потоками транзактов, и т.д.). Блоки выполняются только в результате входа в них перемещающихся транзактов.

GPSS является системой интерпретирующего типа с собственным языком.

Таким образом, составляется на языке GPSS и реализуется функциональная блок-схема.

Существуют 2 особых блока: GENERATE, имеющий только выход, через него транзакты входят в модель, и блок TERMINATE, имеющий только вход – удаляет транзакты из модели. Любой процесс на языке моделирования GPSS имеет вид:

GENERATE

(Блоки модели)

TERMINATE

Описание параллельных процессов на языке GPSS представляет несколько таких цепочек блоков, взаимодействующих через общие ресурсы.

Итак, модель системы на языке GPSS представляет сеть блоков (операторов языка). Каждый блок описывает определенный этап действий в системе. Линии соединения блоков показывают направления движения подвижных элементов (транзактов) через систему или описывают некоторую последовательность событий, происходящих в моделируемой системе.

В настоящее время появились различные обобщения рассмотренной концепции структуризации, когда структура моделируемого процесса изображается в виде потока, проходящего через обслуживающие устройства и другие элементы СМО: сети очередей, графы потоков, структурно-стохастические графы и др. Дуги на графах интерпретируются как потенциальные потоки заявок между обслуживающими устройствами. Пути на графах соответствуют маршрутам движения заявок в системе обслуживания.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2.

Экскурс по Системам Массового Обслуживания.

Система массового обслуживания (СМО) – объект, в котором выполняется последовательность операций, включает совокупность приборов обслуживания, которые связаны определенным логическим порядком. В соответствии с этой логикой происходит движение материальных носителей – заявок на обслуживание от канала (ОУ) к каналу (ОУ).

Структура систем массового обслуживания представляется в следующем виде:

Входной Обслуживающее Выходной

поток заявок Очередь устройство поток заявок

источник поглотитель

заявок заявок

Заявка характеризуется моментом появления на входе системы, статусом по отношению к другим заявкам, некоторыми параметрами, определяющими потребности во временных ресурсах на обслуживание

Постоянно поступающие заявки на обслуживание образуют поток заявок – совокупность заявок, распределенную во времени.

Поток заявок может быть однородным (с точки зрения обслуживания все заявки равноправны) и неоднородным.

Основной параметр потока заявок – промежуток времени между моментами поступления 2-х соседних заявок.

Поток заявок может быть стационарным и нестационарным (например, изменяться от времени суток).

Поток заявок рассматривается как случайный процесс, характеризующийся функцией распределения периода поступления заявок (например, простейший – стационарный, ординарный, поток без последействия, поток Эрланга).

Элемент системы, в котором происходят операции, называется обслуживающим устройством. В момент выполнения операций он занят, иначе - свободен. Если ОУ (канал) свободен, то заявка принимается к обслуживанию.

Обслуживание каждой заявки каналом означает задержку в нем заявки на время, равное периоду обслуживания. После обслуживания заявка покидает прибор обслуживания. Таким образом, ОУ характеризуется временем обслуживания заявки (время занятости канала).

При случайном характере поступления заявок образуются очереди.

Заявки принимаются к обслуживанию

- в порядке очереди (FIFO, очереди с приоритетами и др.),

- в случайном порядке в соответствии с заданными распределениями, по минимальному времени получения отказа

- и др.

Реальный процесс функционирования СМО следует представлять в виде последовательности фаз обслуживания, выполняемых различными устройствами. Примеры многофазного обслуживания: обслуживание покупателей в магазине (прилавок, касса; технологический процесс – обработка деталей на станках). Причем эти многофазные системы могут иметь сложную структуру (стохастические сети).

Обслуженная заявка покидает прибор обслуживания и покидает систему (поглотитель заявок), либо движется дальше в соответствии с технологической схемой работы системы.

Типы СМО:

- с ожиданием

- без ожидания (с отказами)

- с ограничением на длину очереди (или с ограниченным ожиданием)

- без ограничения;

- с упорядоченной очередью

- с неупорядоченной очередь

- с приоритетами

- без приоритетов.

Любая модель строится для того, чтобы оценить какие-то показатели качества.

Показатели качества обслуживания:

- общее количество обслуженных заявок за какой- либо промежуток времени,

- пропускная способность – среднее число заявок, обслуженных в единицу времени,

- доля заявок обслуженных,

- доля заявок, получивших отказ,

- время пребывания заявки в системе (от момента поступления заявки в систему до момента завершения ее обслуживания),

- среднее время обслуживания (функция распределения времени обслуживания),

- средняя длина очереди,

- среднее время ожидания

- загрузка каналов - коэффициент использования (как доля времени, в течение которого ОУ было занято) – характеризует степень простоя ОУ.

Чем аппарат аналитического моделирования СМО (теория массового обслуживания) отличается от имитационного моделирования?

Аналитические методы весьма стеснительны для решения практических задач: например, выдвигается предположение о простейшем потоке заявок (для разных фаз обслуживания он может быть не простейшим), однотипных устройствах и т.д .

В имитационном моделировании все ограничения снимаются (например, могут использоваться произвольные законы распределения для описания временных параметров, различные схемы (порядок обслуживания) и т.д., объекты исследуется не обязательно в стационарном режиме (например, возможно изучение переходного режима, когда показатели отличаются от асимптотических значений).