Имитационное моделирование работы сборочного цеха

28

НЕГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

  «СМОЛЕНСКИЙ ГУМАНИТАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет Компьютерных Технологий Экономики и Дизайна

Кафедра информационных технологий

ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ 

РАБОТЫ СБОРОЧНОГО ЦЕХА

Курсовой проект

Исполнитель:              Ксюнин И.С.

                                                                                                                (ФИО студента)

Студент группы:   41

                                                                                                                (номер группы, подпись)

Научный руководитель: Игнатов В.Д.

                                                                                                                              (ФИО, ученая степень, ученое звание)

                                                                                                                              (подпись)

Зав. кафедрой:                            

                                                                                                                              (ФИО, ученая степень, ученое звание)

                                                                                                                              (подпись)

Дата допуска к защите:  «    »                   2008 г.

                                                            Смоленск

                                                                                2008

План-график выполнения курсового проекта

Студент: Ксюнин Игорь Сергеевич

                41 группа

Тема курсового проекта: Имитационное моделирование работы сборочного цеха

Закреплена на заседании кафедры от 28 сентября 2007 года протокол №2             

Заключение научного руководителя по предзащите______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Курсовой проект допускается к защите:

Дата                                                                        Подпись научного руководителя______________

CОДЕРЖАНИЕ.

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

1.      Обзор современного состояния, задачи и проблемы  имитационного моделирования………………………………………………………………..5

1.1. Исторические сведения развития имитационного моделирования…..5

1.2. Современные задачи и проблемы имитационного моделирования….9

2.      Анализ ТЗ и формализация задачи моделирования…………………….….13

2.1. Анализ ТЗ курсового проекта, начальные представления о данных...13

2.2. Построение концептуальной структуры модели объекта. Формализация модели в виде Q-схемы и описание ее работы с позиции основных потоков и потоков управления…………………………….15

3.      Построение имитационной модели объекта исследования………………17

3.1. Блок-диаграмма имитационной модели………………………………17

3.2. Спецификация и описание используемых блоков, операндов, СЧА в имитационной модели…………………………………………………..19

3.3. Исходный текст модели………………………………………………..21

4.      Анализ процессов экономики в объекте исследования…………………..26

5.      Заключение………………………………………………………….……….30

6.      Список литературы………………………………………………………….31

ВВЕДЕНИЕ.

Имитационное моделирование — это метод, позволяющий строить модели, описывающие процессы так, как они проходили бы в действительности. Такую модель можно «проиграть» во времени как для одного испытания, так и заданного их множества. При этом результаты будут определяться случайным характером процессов. По этим данным можно получить достаточно устойчивую статистику. Имитационное моделирование — это метод исследования, основанный на том, что изучаемая система заменяется имитатором и с ним проводятся эксперименты с целью получения информации об этой системе. Экспериментирование с имитатором называют имитацией (имитация — это постижение сути явления, не прибегая к экспериментам на реальном объекте).

Имитационное моделирование — это частный случай математического моделирования. Существует класс объектов, для которых по различным причинам не разработаны аналитические модели, либо не разработаны методы решения полученной модели. В этом случае математическая модель заменяется имитатором или имитационной моделью.

Имитационная модель — логико-математическое описание объекта, которое может быть использовано для экспериментирования на компьютере в целях проектирования, анализа и оценки функционирования объекта.

Имитация, как метод решения нетривиальных задач, получила начальное развитие в связи с созданием ЭВМ в 1950х — 1960х годах.

Можно выделить две разновидности имитации:

      Метод Монте-Карло (метод статистических испытаний);

      Метод имитационного моделирования (статистическое моделирование).

Моделирование экономических процессов – очень важная и актуальная тема. Достигнуть максимального экономического эффекта на производстве довольно сложно. Необходимо учитывать множество факторов, большинство из которых случайны. Рассчитать деятельность таких организаций – длительный и трудоемкий процесс. Смоделировав необходимые процессы можно, изменяя некоторые параметры, прослеживать поведение всей системы в целом.

В курсовой работе будут рассмотрены процессы работы сборочного цеха, а так же отчеты и схемы моделей. Моделирование будет осуществлено при помощи GPSS World Student Version 4.3.5. Целью моделирования является достижение максимальной эффективности работы цеха исходя из различных данных.

1.  ОБЗОР СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ, ЗАДАЧИ И ПРОБЛЕМЫ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ.

1.1. Исторические сведения развития имитационного моделирования.

Исторически имитационное моделирование (simulation modeling) родилось еще в докомпьютерную эпоху. Название оно получило чуть позднее, по аналогии с моделированием физическим. Последнее, начавшись с макетов дворцов и соборов, создаваемых оперативными масонами, достигло зрелости в бассейнах, где исследовались гидродинамические характеристики моделей кораблей. Так вот, параллельно с исследованием обводов броненосцев проводилось и исследование их боевых характеристик, то есть способности одержать верх над вражеским кораблем, имеющим ту или иную толщину брони, схему бронирования, калибр и скорострельность артиллерийских орудий и пр. Конечно, расчеты были на удивление просты. Весь инструментарий составляли бумага, перо, таблица логарифмов да игральные кости в качестве генератора случайных чисел. Тем не менее, цели своей они достигали. Конечно, если к ним относились серьезно. Как было, к примеру, с проектированием британского броненосца «Dreadnought», давшего название целому классу кораблей.

Имитационное моделирование, как новое научное направление в прикладной математике и кибернетике начало интенсивно развиваться в конце 60-х годов, когда стали широко внедряться и использоваться сложные технические системы в самых разнообразных отраслях человеческой деятельности (космос, транспорт, биология, медицина, экономика, новые технологии на производстве и др.).

Такие системы базируются на средствах вычислительной техники, включают в свой состав сложные измерительные и управляющие комплексы, технологическое оборудования, людей-операторов. Их исследование традиционными математическими средствами стало невозможным или же они описываются настолько большим количеством математических соотношений, что найти решения возникающих задач практически невозможно в приемлемое время даже с помощью мощных ЭВМ. Законы функционирования подобных систем не всегда известны, либо имеют вероятностную природу. Поведение систем во многом определяется человеческим фактором, создающим дополнительную неопределенность при попытке его учета.

В СССР отечественная школа имитационного моделирования сложилась в послевоенные годы. Ее глава, академик Н. Н. Моисеев, хоть и руководил ВЦ АН СССР, внес весомый вклад в оптимизацию параметров советской военной техники. Имитационное моделирование (теперь уже полноценно компьютерное) позволяло, учитывая технические ограничения и характеристики систем оружия вероятного противника, выбрать такие тактико-технические характеристики изделия, чтобы в максимальном числе смоделированных боев оно успешно выполняло задачу. Известные специалисты в области имитационного моделирования Р. Нэнси и Ф.Кивиат в своих работах определяли несколько этапов в практике развития имитационного моделирования:

Этап 1 (1955-1960). Программы для задач моделирования разрабатывались на основе таких общеизвестных универсальных языков как FORTRAN и ALGOL.

Этап 2 (1961-1965). Появились первые языки моделирования: GPSS, SIMSCRIPT, SIMULA, CSL, SOL. Была разработана так называемая концепция взгляда на мир (world view).

Этап 3 (1965-1970). Появилось второе поколение языков моделирования GPSS V, SIMSCRIPT II.5, SIMULA 67.

Этап 4 (1971-1978). Развитие уже разработанных языков и средств моделирования, ориентированное на прежде всего повышение эффективности процессов моделирования и превращение моделирования в более простой и быстрый метод исследования сложных систем.

Работы Зейглера (Zeigler) и Ёрена (Oren) сыграли важную роль в решении проблемы таксономии имитационных моделей (они ввели мета концепции модели и схемы эксперимента).

Этап 5 (1979-1984). Годы перехода от программирования к развитию моделей. Основной акцент был перенесен на идентификацию интегрированных средств имитационного моделирования.