Имитационное моделирование экономических процессов

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«КАЗАНСКИЙ (ПРИВОЛЖСКИЙ) ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ИНСТИТУТ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ МАТЕМАТИКИ И ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

                          КАФЕДРА ПРИКЛАДНОЙ ИНФОРМАТИКИ

     Специальность: 080801.65 – прикладная информатика (в экономике)

                                              КУРСОВАЯ РАБОТА

ТЕМА:

Имитационное моделирование экономических процессов.

Студент 4курса

Группа  981 ПИ

««22» мая 2012 г.       Сагадатова Ч.И

Научный руководитель

Кандидат физ.-мат.наук,доцент

«____»___________200_ г.       Шустова Евгения Петровна

Казань – 2012

Содержание

Введение………………………………………………………………………………..3

1.Постановка задачи моделирования функционирования цеха    механообработки………………………………………………………………………5

2.Логика реализованной модели……………………………………………………...6

3. Выводы моделирования 1 часа работы автоматической технологической линии…………………………………………………………………………………..14

Заключение…………………………………………………………………………....15

Список использованной литературы………………………………………………...16

Введение

   Имитационное моделирование - это метод исследования, при котором изучаемая система заменяется моделью, с достаточной точностью описывающей реальную систему и с ней проводятся эксперименты с целью получения информации об этой системе. Экспериментирование с моделью называют имитацией (имитация - это постижение сути явления, не прибегая к экспериментам на реальном объекте).

      Цель имитационного моделирования состоит в воспроизведении поведения исследуемой системы на основе результатов анализа наиболее существенных взаимосвязей между ее элементами или другими словами - разработке симулятора исследуемой предметной области для проведения различных экспериментов.

     Идея имитационного моделирования дает возможность экспериментировать с системами (существующими или предлагаемыми) в тех случаях, когда делать это на реальном объекте практически невозможно или нецелесообразно.

    Моделирование - это замещение одного объекта (оригинала) другим (моделью), фиксация и изучение свойств модели. Замещение производится с целью упрощения, удешевления и ускорения изучения свойств оригинала.

    Модель - это тоже система со своими множествами параметров и характеристик. Важное требование к модели является ее адекватность к исходной системе в рамках решаемой задачи.

    Имитационное моделирование - это метод исследования, при котором изучаемая система заменяется моделью, с достаточной точностью описывающей реальную систему и с ней проводятся эксперименты с целью получения информации об этой системе. Экспериментирование с моделью называют имитацией (имитация - это постижение сути явления, не прибегая к экспериментам на реальном объекте).

    Решение задачи имитационного моделирования состоит в том, чтобы найти количество обработанных деталей каждым станком,  загрузку всех элементов технологической линии,   максимальное, минимальное и среднее время наполнения накопителя после цикла механообработки.

     В курсовой работе представлен процесс разработки имитационной модели функционирования цеха механообработки.

    В первой главе, аналитической части, описана постановка задачи моделирования функционирования цеха механообработки и приведена структурная схема процесса, подробно описана предметная область моделируемого процесса, логика работы системы, а также дано обоснование выбора программного средства для разработки модели.

   Во второй главе, практической части, приведена общая схема имитационной модели , технология её моделирования в выбранном программном средстве Arena с полным описанием основных параметров и свойств используемых объектов.

    В третьей главе, произведен анализ результатов имитационного моделирования и проведено планирование имитационного эксперимента, а также получены и проанализированы его результаты.

   В заключении подведён итог проделанной работы.

1.Постановка задачи моделирования функционирования цеха    механообработки.

Технологическая линия включает источник деталей, два взаимосвязанных станка, накопитель, технологический модуль для окончательной обработки деталей, рабочее место комплектации паллет и транспортировочный робот для их транспортировки на склад.

   Время поступления деталей из источника распределено равномерно на интервале (10±2) сек., причем деталь поступает в минимальную из очередей к станкам.

  Если деталь поступает на 1 станок, то затем она поступает на 2 станок. Если поступает сначала на 2, то потом на 1.

Время обработки деталей на станках распределено равномерно на интервале (10±4) сек., (9±3) сек. соответственно.

   После цикла механообработки деталь поступает в накопитель по 10 деталей. Из накопителя все детали одновременно выдаются в технологический модуль для окончательной обработки (6±2) сек. Затем осуществляется укладка деталей в паллеты по 10 штук. Транспортировочный робот отбирает 2 паллеты и транспортирует их на склад. Время транспортировки распределено равномерно на интервале (16±4) сек.

Промоделировать 1 час работы. Определить

− количество обработанных деталей каждым станком,

− загрузку всех элементов технологической линии,

− максимальное, минимальное и среднее время наполнения накопителя после цикла механообработки.

2.Логика реализованной модели

Модель состоит из двух параллельных цепочек:

1. Модуль Create 1 имитирует поступление деталей в систему, затем модуль Decide 1 решает, на каком из станов минимальная очередь на обработку, после чего деталь поступает на обработку либо на станок 1 (Process 1), либо на станок 2 (Process 2). После чего в модулях Assign 1 и Assign 2 маркируется, какое количество раз, деталь подвергалась механообработке (маркер – Attribute 1). Затем модули Decide 1 и Decide 2 определяют, требуется ли детали еще обработка. Если нет, то детали поступают в накопитель Batch 1, где формируются в комплект по 10 штук. Затем комплект разгруппировывается модулем Separate 5 и поступает на дальнейшую обработку в Process 3. После чего детали укладываются в паллеты по 10 штук, это имитировано модулем Batch 1, а готовые паллеты поступают на склад Hold 1 и ждут дальнейшей транспортировкироботом.

               Рис. 1. Модель функционирования цеха механообработки в ПП Arena 7.0.

2. Модуль Create 6 имитирует транспортировочного робота, кото­рый ждет в Hold 3, когда на складе Hold 1 накопится достаточное коли­чество паллет (2 штуки). Когда имеется требуемое количество паллет, робот выезжает и забирает 2 паллету модулем Pickup 1. Process 4 моде­лирует переезд транспортировочного робота из одного пункта в другой. Затем Separate 4 разделяет делали и самого робота. Робот возвращается на место, где продолжает ожидать следующую партию паллет, а детали перемещаются в Dispose 2.

Рассмотрим более подробно модули используемые в нашей модели.

Поступление деталей из источника имитируется модулем Create 1, временные параметры которого равномерно распределены на интерва­ле (10±2) сек. Модуль Create 1 вырабатывает сущности - детали.

Определение условия, какова минимальная очередь, осуществля­ется в модуле Decide 1. При определении минимальной очереди исполь­зуется оператор NQ(Process 1.Queue), подсчитывающий текущее коли­чество сущностей в очереди к первому станку, который реализован в виде Process 1.

Модуль Decide1 проверяет, к какому станку очередь меньше, и направляет деталь к станку с минимальной очередью.

Обработка деталей 1 и 2 станком реализована в модулях Process 1 и Process 2. Время обработки деталей на станках распределено равно­мерно на интервале (10±4) сек., (9±3) сек. соответственно.

Проверка условия, что «если деталь поступает на 1 станок (мо­дуль Process 1), то затем она поступает на 2 станок (модуль Process 2). Если поступает сначала на 2, то потом на 1», осуществляется при по­мощи модулей Decide 2 и Decide 3 в связке с Assign 1 и Assign 2.

Модули Decide 2 и Decide 3 проверяют атрибут (Attribute 1), кото­рый отвечает за циклы механообработки деталей, вышедших после пер­вого и второго станка соответственно. Если Attribute 1, задаваемый в Assign 1 и Assign 2, у детали равен двум, то деталь прошла два цикла механообработки и поступает в накопитель для дальнейшего соблюде­ния технологии процесса. Если Attribute 1 у детали не равен двум, то это означает, что деталь прошла всего один цикл механообработки и ее нужно перенаправить к другому станку.

Модули Assign 1 и Assign 2 используются для задания атрибута у детали. В случае, когда деталь прошла очередной цикл механообработ­ки Attribute 1 увеличивается на единицу.

Также в этих же модулях ведется подсчет количества обработан­ных деталей каждым станком, это необходимо для определения стати­стических параметров процесса. Подсчет обработанных деталей задает­ся в виде переменных koli4estvo1 и koli4estvo2, путем увеличения этих переменных при прохождении сущности через модули Assign 1 и Assign2.

После цикла механообработки деталь поступает в накопитель (связка модулей Batch 1 - Separate 1), который вмещает 10 деталей. Batch 1 имитирует накопитель, где создается группировка из 10 деталей, а модуль Separate 5, в дальнейшем, разъединяет пришедшую группи­ровку, для дальнейшей механообработки деталей по отдельности.

После цикла механообработки деталь поступает в накопитель (связка модулей Batch 1 – Separate 1), который вмещает 10 деталей. Batch 1 имитирует накопитель, где создается группировка из 10 деталей, а модуль Separate 5, в дальнейшем, разъединяет пришедшую группировку, для дальнейшей механообработки деталей по отдельности.

Из накопителя все детали подаются в технологический модуль Process 3 для окончательной обработки (6±2) сек. Process3 имитирует процесса окончательной обработки деталей (6±2) сек.

    Затем осуществляется укладка деталей в паллеты по 10 штук. Это моделируется в виде модуля Batch 2, который создает комплект из 10 деталей.

Затем комплект поступает в модуле Hold 1 для временного хране­ния. Тип модуля Hold 1 задаем Infinite Hold, т. е. бесконечное хранение, при этом параметре у данного модуля нет выхода, и сущности из него мы можем забрать, только используя другой дополнительный модуль, которым в нашем случае будет имитировать транспортировочный ро­бот.

Имитация работы транспортировочного робота, представляет со­бой цепочку модулей, начиная от Create 6 и заканчивая Dispose 2.

Модуль Create 6 создает всего одну сущность - транспортировоч­ный робот.

Эта сущность поступает в модуль Hold 3, где задерживается до тех пор, пока не выполнится условие NQ(Hold 1.Queue)==2, т. е. две паллеты готовы для транспортировки. Таким образом, модуль Hold 3 осуществляет управление движением транспортировочного робота.

После того как в модуле Hold 1 есть две паллеты, готовые к транспортировки, транспортировочный робот забирает их модулем Pickup 1.

Модуль Separate 3 необходим по так называемым «техническим» причинам, никакой важной информационной нагрузки он не несет. На­значение этого модуля - разъединить существующую временную груп­пировку, как известно, модуль Pickup 1, забирая сущности из очереди создает временную группировку, если эта группировка попадет в мо­дуль Dispose 2, то появится сообщение об ошибке, именно для избежа­ния этой ошибки мы добавляем в модель модуль Separate 3.

Время транспортировки деталей роботом распределено равномер­но на интервале(16±4) сек. Модуль Process 4 используем для имитации времени процесса транспортировки.

Модуль Separate 4 используется для создания копии пришедшей в него сущности, что имитирует возвращение транспортировочного ро­бота в модуль Hold 3, а перевезенных деталей в Dispose 2.

3.Выводы моделирования 1 часа работы автоматической технологической линии

В результате моделирования 1 часа работы автоматической технологической линии (см. сноска 4), как было задано в исходных данных, были получены следующие результаты:

-количество обработанных деталей первым станком = 360 деталей, вторым станком = 362 деталь, эти данные можно взять из стандартных отчетов (см. сноска 1);