Моделирование диспетчерского пункта по управлению внутризаводским транспортом

Белорусский союз потребительских обществ

 

Учреждение образования «Белорусский торгово-экономический университет  потребительской кооперации»

 

Кафедра информационно-вычислительных систем

 

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа

по дисциплине «Имитационное моделирование информационных

 процессов и систем»

на тему

«Моделирование диспетчерского пункта по управлению внутризаводским транспортом»

(Вариант  12)

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила: студент 5 курса,

группы С-5з

специальности 1-26 03 01

«Управление информационными           

                                                                          ресурсами»

В.М. Малевич

Научный руководитель: доцент.

О.И. Еськова

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Гомель 2012 

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение             3

1. Постановка  задачи и исходные данные       5

2. Описание возможностей языка GPSS.       6

3. Блок схема модели          14

4. Описание модели          16

5. Программа модели на языке GPSS       17

6. Обсуждение результатов моделирования диспетчерского пункта по управлению внутризаводским транспортом.                                           18

Заключение           21

Список использованной литературы       22

Приложение А           23

Приложение Б           24 

ВВЕДЕНИЕ

 

Метод имитационного  моделирования основан на использовании  алгоритмических имитационных моделей, реализуемых на ЭВМ, для исследования процесса функционирования сложных  систем. Позволяет решать задачи исключительной сложности. Метод не требует создания специальной аппаратуры для каждой новой задачи и позволяет легко  изменять значения параметров исследуемых  систем и начальных условий.

В данной курсовой работе с помощью метода имитационного моделирования нужно  разработать модель работы диспетчера управляющего внутризаводским транспортом с помощью языка моделирования GPSS. Затем провести эксперименты на модели, выполнить программу модели, собрать статистику моделирования.

Метод имитационного  моделирования с использованием генератора случайных чисел для  расчета статистически достоверных  переменных. Требует множества повторений базового алгоритма для построения статистически значимого распределения  возможных результатов. Метод дает возможность широкого использования  математического аппарата и вычислительной техники для анализа экономических  процессов.

Метод имитационного  моделирования положен в основу нового семейства пакетов поддержки принятия решений. Метод хорошо зарекомендовал себя для решения задач фундаментального анализа и стратегического планирования.  Метод имитационного моделирования в настоящее время общепризнанный при анализе сложных физико-химических явлений в различных областях знания. Привлекательность имитационного моделирования обусловлена тем, что при изучении конкретных процессов и явлений можно исследовать влияние на процесс или структуру различных факторов, имеющих место в реальной ситуации. Кроме того, при имитационном моделировании имеется возможность всестороннего изучения промежуточных стадий процесса на этапе 4, 6 и на других видах работ, что затруднено, а зачастую просто невозможно, при использовании экспериментальных методов изучения.

Методом имитационного моделирования в  принципе могут быть решены любые  задачи по расчету систем массового  обслуживания, в том числе и  сложных систем с переменной ( зависящей от состояния системы) дисциплиной обслуживания. Недостатком данного метода является то, что для получения устойчивых статистических характеристик исследуемой системы приходится производить большое число экспериментов.

 

Цель  данной курсовой работы состоит в том, чтобы смоделировать с помощью языка GPSS диспетчерский пункт, что бы собрать статистику, и сделать выводы о загруженности  участников моделирования.

Курсовая  работа имеет 23 листа. Состоит из разделов: постановка задачи и исходные данные, описание возможностей языка GPSS, Блок схема модели, описание модели, программа модели на языке GPSS, обсуждение результатов моделирования, заключение, список использованной литературы, и двух приложений Аи Б. В «Разделе описание возможностей языка GPSS» имеется одна таблица. В разделе «Обсуждение результатов моделирования организации очередей различных типов на авторемонтном предприятии» имеется 4 рисунка. При написании использовалось 3 источника, которые перечислены в разделе «Список использований литературы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ И ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

 

Диспетчер управляет внутризаводским транспортом  и имеет в своем распоряжении два грузовика. Заявки на перевозки  поступают к диспетчеру каждые 5±4 минуты. Диспетчер допускает у  себя накопление до пяти заявок, после  чего вновь прибывшие заявки получают отказ. Время выполнения заявки грузовиком составляет 10±4 минуты. Выполните моделирование  работы внутризаводского транспорта в  течение 10 часов. Подсчитайте число обслуженных и число отклоненных заявок, коэффициент загрузки грузовиков.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. ОПИСАНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ЯЗЫКА GPSS

 

Для организации  процесса моделирования во времени  в системе GPSS используется специальная переменная – таймер модельного времени. Эта переменная может изменяться только в сторону увеличения.

Следует четко понимать отличие времени  моделирования и модельного времени. Модельное время – это значение переменной “таймер модельного времени”, которое является образом реального  времени моделируемой системы. А  время моделирования – это  время, затраченное компьютером  на выполнение имитационного эксперимента – “прогонов” модели. Очевидно, что  время моделирования зависит  не от того, какой реальный интервал времени имитируется, а от того, сколько  событий происходит в системе.

Событием в системе массового обслуживания называется изменение состояния этой системы. В исследуемой системе поступление детали на полирование, прибытие клиента, начало обслуживания, и завершение обслуживания являются событиями.  Каждое событие происходит в определенный момент времени. Все события можно разделить на две категории: основные и вспомогательные.

Основным называется такое событие, время возникновения которого в ходе моделирования можно запланировать заранее, т.е. рассчитать его до фактического возникновения

Вспомогательными называются события, время возникновения которых невозможно запланировать заранее. Они являются следствием основных событий и происходят в те же моменты времени, что и основные.

Таким образом, события в системе происходят только в те моменты времени, в  которые запланированы основные события. В интервалах между временем основных событий состояние системы  не изменяется. Поэтому для изменения  таймера модельного времени в  системе GPSS выбран метод переменного приращения значения таймера. Суть его в том, что значение таймера модельного времени после обработки события увеличивается до значения времени следующего ближайшего события.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основные объекты языка  GPSS.

Выделяют четыре основных категории  объектов GPSS ( табл.2.1.)

Таблица 2.1.- Объекты языка GPSS

Категория объекта	Тип объекта	Мнемоническое обозначение
Динамическая	Транзакт	-
Статическая, или оборудование	Устройство	F
	Память	S
	Ключ	L
Статистическая	Очередь	Q
	Таблица	T
Операционная	Блок	-

 

Динамическая  категория объектов представлена одним  типом – транзактом. Транзакт имитирует единицу исследуемого потока запросов на обслуживание. Например, транзакт может представлять деталь, подлежащую обработке на станке,  автомобиль  в модели транспортной системы, задание пользователя в вычислительной системе и т.д. Транзакт– это динамический (т.е. движущийся) элемент GPSS-модели. Работа модели заключается в перемещении транзактов от одного операционного блока к другому. Именно транзакт, двигаясь по модели, является инициатором смены состояний моделируемой системы. С каждым транзактом связан ряд параметров. Например, транзакту может быть присвоен приоритет, который определяет порядок обслуживания его в очереди. Транзакты с более высоким приоритетом выбираются на обслуживание в первую очередь. Или, например, если транзакт имитирует собой судно, параметром может быть количество груза, подлежащего разгрузке. Это значение может быть использовано для определения времени разгрузки у причала порта.

К статической  категории (оборудованию) относятся  устройства, памяти и ключи.  Устройства (FACILITY) используются для моделирования ресурса, который в каждый момент времени может быть занят только одним транзактом. Например, кассир, парикмахер или продавец, если он один обслуживает клиентов; центральный процессор в вычислительной системе, кладовщик на складе и т.п. Памяти (STORAGE) представляют оборудование, которое может использоваться несколькими транзактами одновременно. Например, запоминающее устройство вычислительной системы, стоянка автомобилей с ограниченным числом мест, несколько причалов в порту и т.д. Логические ключи (SWITCH) служат для блокировки или изменения маршрута движения транзактов. Они могут быть использованы в модели, например, для изображения светофора или переключателя.

Статистические  объекты (очереди и таблицы) предназначены  для сбора статистических данных в различных точках модели и представления  их в виде стандартных показателей.

Очередь (QUEUE) – это объект, предназначенный для сбора статистики по задержанным сообщениям (среднее время ожидания, максимальная длина очереди и т.д.). Необходимо отметить, что объект “очередь” не влияет на создание очереди транзактов, а лишь служит для сбора статистики по тем очередям, которые нас интересуют.

Таблица (TABLE) используется для сбора статистической информации в виде эмпирических функций распределения случайных величин, получаемых в ходе моделирования.

Все вышеперечисленные  объекты присутствуют в модели неявно, т.е. они существуют в процессе моделирования  в виде некоторых информационных структур (переменных, списков и  пр.), к которым пользователь (разработчик  модели) имеет весьма ограниченный доступ. Для разработки модели пользователь использует блоки.

Блоки относятся к категории операционных объектов и задают логику функционирования моделируемого процесса или системы, определяют пути движения транзактов между объектами категории оборудования. В общем случае модель представляет собой несколько отдельных сегментов, каждый из которых состоит из последовательности блоков и определяет путь движения некоторого типа транзактов. Все события в моделируемой системе происходят в результате входа транзактов в блоки и выполнения блоками своих функций. Основные функции блоков следующие:

• создание (генерация) и уничтожение транзактов;
• задержка транзакта на некоторый интервал времени;
• изменение маршрута движения транзактов;
• изменение числовых атрибутов объектов.

Если  транзакт сгенерирован в каком-то блоке  и начал свое движение, то он перемещается от блока к блоку в своем  сегменте. Каждый блок можно рассматривать  как некоторую точку, в которой  происходит обращение к подпрограмме. В тот момент, когда транзакт входит  в блок, соответствующая подпрограмма вызывается на исполнение, и далее  транзакт пытается войти в следующий  блок. Такое продвижение транзакта  продолжается до тех пор, пока не наступит одна из следующих возможных ситуаций:

1. транзакт входит в блок, функцией которого является задержка транзакта на некоторое время;
2. транзакт входит в блок, функцией которого является удаление транзакта из модели;
3. транзакт пытается войти в следующий блок, однако блок отказывается принять этот транзакт.

Другая  возможная ситуация – текущий  блок не выпускает транзакт. В этом случае транзакт остается в том блоке, в котором он в настоящее время  находится (становится в очередь). Позднее  он будет повторять попытку войти  в следующий блок. Одна из таких  попыток может оказаться успешной. После этого транзакт сможет продолжать свое перемещение в модели.

В общем случае в модели существует большое число транзактов, которые  могут перемещаться согласно некоторой  очередности. Каждый перемещаемый транзакт система пытается продвинуть как  можно дальше. При возникновении  одной из вышеперечисленных ситуаций, когда его дальнейшее перемещение  невозможно, начинается перемещение  в модели другого транзакта. Таким  образом, выполнение моделирования  в системе продолжается.

Каждый блок в модели имеет номер, который присваивается ему автоматически, согласно месту его расположения в модели. Кроме того, блок может  иметь символическое имя (метку), которое используется для ссылки на этот блок при передаче управления. Блок может иметь до 8 операндов, уточняющих его действие. Для удобства записи обычно операнды обозначаются символами A, B, C, …, H. Если операнды блока в явном виде не заданы, интерпретатор GPSS полагает их значение по умолчанию.