Под событием понимается мгновенное изменение состояния модели, произошедшее в результате осуществления множества взаимодействий между компонентами модели в один и тот же момент имитационного времени.

Функционирование дискретной системы можно описать:

1. Определяя изменения состояния системы, происходящие в моменты свершения событий;

2. Описывая действия, в которых принимают участие элементы системы;

3. Описывая процесс, через который проходят элементы.

Процесс – это ориентированная во времени последовательность событий, которая может состоять из нескольких действий.

Эти представления лежат в основе трех альтернативных методологических подходов к построению дискретных имитационных моделей, называемых обычно:

1. Событийный;

2. Подход сканирования активностей (на практике получил небольшое распространение);

3. Процессно-ориентированный подход (включает транзактный способ имитации).

Это основные концепции (схемы) структуризации для дискретных имитационных моделей. Их основа закладывается в некоторые языки и системы моделирования. Примерами могут служить языки моделирования:

1. GASP, SIMSCRIPT, ориентированные на события;

2. Язык работ SLAM;

3. Широко распространенные языки моделирования GPSS, SIMULA и др., предназначенные для описания параллельных процессов.

1. Язык моделирования GPSS

GPSS (англ. General Purpose Simulation System — общецелевая система моделирования) — язык программирования, используемый для имитационного моделирования различных систем, в основном систем массового обслуживания.

Система GPSS была разработана сотрудником фирмы IBM Джефри Гордоном в 1961 году. Гордоном были созданы 5 первых версий языка: GPSS (1961), GPSS II (1963), GPSS III (1965), GPSS/360 (1967) и GPSS V (1971). Известный ранее только специалистам, в нашей стране этот программный пакет завоевал популярность после издания в СССР в 1980 году монографии Т. Дж. Шрайбера. В ней была рассмотрена одна из ранних версий языка – GPSS/360, а также основные особенности более мощной версии – GPSS V, поддерживаемой компанией IBM, у нас она была более известна как пакет моделирования дискретных систем (ПМДС). Этот пакет работал в среде подсистемы диалоговой обработки системы виртуальных машин единой серии (ПДО СВМ ЕС) ЭВМ. После окончания поддержки GPSS V компанией IBM следующей версией стала система GPSS/H компании Wolverine Software разработанная в 1978 году под руководством Дж. Хенриксена. В 1984 году появилась первая версия GPSS для персональных компьютеров с операционной системой DOS – GPSS/PC. Она была разработана компанией Minuteman Software под руководством С. Кокса. Конец XX века ознаменовался разработкой компанией Minuteman Software программного продукта GPSS World, увидевшей свет в 1993 году. За сравнительно небольшой период времени было выпущено несколько его версий, причем в каждой последующей возможности системы моделирования наращивались. Помимо этих основных версий существует также Micro-GPSS, разработанная Ингольфом Сталлом в Швеции, это упрощенная версия, предназначенная для изучения языка GPSS и WebGPSS, также предназначенная для изучения работы системы и разработки простейших имитационных моделей в сети интернет [4].

1. Содержание базовой концепции структуризации языка моделирования GPSS

В языке GPSS реализована блочно-ориентированная концепция структуризации моделируемого процесса, разработанная с ориентацией на описание систем массового обслуживания.

В математических моделях (ММ) сложных объектов, представленных в виде СМО, фигурируют средства обслуживания, называемые обслуживающими аппаратами (ОА), и обслуживаемые заявки, называемые транзактами.

Для описания имитационной модели на языке GPSS полезно представить ее в виде схемы, на которой отображаются элементы СМО - устройства, накопители, узлы и источники. Описание на языке GPSS есть совокупность операторов (блоков), характеризующих процессы обработки заявок. Имеются операторы и для отображения возникновения заявок, задержки их в ОА, занятия памяти, выхода из СМО, изменения параметров заявок вывода на печать накопленной информации, характеризующей загрузку устройств, заполненность очередей.

Каждый транзакт, присутствующий в модели, может иметь до 12 параметров. Существуют операторы, с помощью которых можно изменять значения любых параметров транзактов, и операторы, характер исполнения которых зависит от значений того или иного параметра обслуживаемоготранзакта.

Пути продвижения заявок между ОА отображаются последовательностью операторов в описании модели на языке GPSS специальными операторами передачи управления (перехода). Для моделирования используется событийный метод. Соблюдение правильной временной последовательности имитации событий в СМО обеспечивается интерпретатором GPSS/PC - программной системой, реализующей алгоритмы имитационного моделирования.

GPSS – является системой дискретного типа. Система GPSS ориентирована на класс объектов, процесс функционирования которых можно представить в виде множества состояний и правил перехода из одного состояния в другое, определяемых в дискретной пространственно временной области. GPSS позволяет описывать процессы с дискретными событиями.

Для регистрации изменений во времени существует таймер модельного времени. Механизм задания модельного времени: по-событийный, с переменным шагом. Изменения в реальной системе приводят к появлению событий. Событие – изменение состояния любого элемента системы. В системе происходят такие события, как:

1. Поступление заявки;

2. Постановка заявки в очередь;

3. Начало обслуживания;

4. Конец обслуживания.

В GPSS рассматриваются 2 класса событий:

1. основные события, которые можно запланировать, то есть рассчитать момент их наступления заранее до их появления (например, момент появления заявки на входе);

2. вспомогательные события, которые происходят вследствие появления основных событий. Вспомогательные события осуществляются в результате взаимодействия таких абстрактных элементов как блоки и транзакты (например, смена состояния прибора обслуживания со “свободен” на “занято”).

GPSS относится к классу процессно- (транзактно)- ориентированных систем моделирования. GPSS является способом алгоритмизации дискретных динамических систем. Примеры моделируемых объектов: транспортные объекты, склады, производственные системы, магазины, торговые объекты, сети ЭВМ, системы передачи сообщений. Алгоритмическая схема может быть использована для оформления сложных формальных схем [3, стр.46].

2. ПОНЯТИЕ СЕТЕВОГО ПЛАНИРОВАНИЯ

Сетевое планирование – метод управления, который основывается на использовании математического аппарата теории графов и системного подхода для отображения и алгоритмизации комплексов взаимосвязанных работ, действий или мероприятий для достижения четко поставленной цели.

Сетевое планирование основываются на разработанных практически одновременно и независимо методе критического пути МКП (СРМ – Critical Path Method) и методе оценки и пересмотра планов ПЕРТ (PERT – Program Evaluation and Review Technique).

Методы сетевого планирования применяются для оптимизации планирования и управления сложными разветвленными комплексами работ, требующими участия большого числа исполнителей и затрат ограниченных ресурсов.

Основная цель сетевого планирования - сокращение до минимума продолжительности проекта.

Задача сетевого планирования состоит в том, чтобы графически, наглядно и системно отобразить и оптимизировать последовательность и взаимозависимость работ, действий или мероприятий, обеспечивающих своевременное и планомерное достижение конечных целей. Для отображения и алгоритмизации тех или иных действий или ситуаций используются экономико-математические модели, которые принято называть сетевыми моделями, простейшие из них - сетевые графики. С помощью сетевой модели руководитель работ или операции имеет возможность системно и масштабно представлять весь ход работ или оперативных мероприятий, управлять процессом их осуществления, а также маневрировать ресурсами [7].

2. Метод оценки и пересмотра планов (PERT)

Метод оценки и пересмотра планов PERT представляет собой разновидность анализа по методу критического пути с более критичной оценкой продолжительности каждого этапа проекта. При использовании этого метода необходимо оценить наименьшую возможную продолжительность выполнения каждой работы, наиболее вероятную продолжительность и наибольшую продолжительность на тот случай, если продолжительность выполнения этой работы будет больше ожидаемой. Метод PERT допускает неопределенность продолжительности операций и анализирует влияние этой неопределенности на продолжительность работ по проекту в целом.

Этот метод используется, когда для операции сложно задать и определить точную длительность.

Особенность метода PERT заключается в возможности учета вероятностного характера продолжительностей всех или некоторых работ при расчете параметров времени на сетевой модели. Он позволяет определять вероятности окончания проекта в заданные периоды времени и к заданным срокам [6].

2. МОДЕЛИРОВАНИЕ В СИСТЕМЕ GPSS

1. Постановка задачи

Собранные телевизоры на заключительной стадии их производства проходят ряд пунктов технического контроля. В последнем из этих пунктов осуществляется проверка настройки телевизоров. Если при проверке обнаружилось, что телевизор работает некачественно, он направляется в пункт настройки, где настраивается заново. После перенастройки телевизор снова направляется в последний пункт контроля для проверки качества настройки. Телевизоры, которые сразу или после нескольких возвратов в пункт настройки прошли фазу заключительной проверки, направляются в цех упаковки.

1. Описание модели

Схема моделируемой системы показана на рисунке 1. Кружками обозначены телевизоры, причем пустыми кружками – телевизоры, которые ожидают заключительной проверки, а перечеркнутыми – телевизоры, которые не прошли еще настройки и либо настраиваются, либо стоят в очереди к пункту настройки.

Рис. 1. Схема моделируемой системы

Время между поступлениями телевизоров в пункт контроля для заключительной проверки распределено равномерно на интервале 3.5–7.5 мин. В пункте заключительной проверки параллельно работают два контролера. Время, необходимое на проверку одного телевизора, распределено равномерно на интервале 6–12 мин. В среднем 85% телевизоров проходят проверку успешно с первого предъявления и направляются на упаковку. Остальные 15% возвращаются в пункт настройки, обслуживаемый одним рабочим. Время настройки распределено равномерно на интервале 20–40 мин.

Необходимо проимитировать работу пунктов контроля и настройки в течение 480 мин для оценки времени, затрачиваемого на обслуживание каждого телевизора на последнем этапе.

1. Реализация на языке программирования

Табличка времени затрачиваемого на обслуживание каждого телевизора на последнем этапе (заключительная проверка) (по оси Y – количество телевизоров ):

Математическое ожидание (Mean) равно 8.960

Среднее отклонение (S.D.) равно 1.661

Реализация на языке программирования

GPSS World Simulation Report - Teh_kontr (var.1).3.1

Friday, January 21, 2011 11:28:08

START TIME END TIME BLOCKS FACILITIES STORAGES

0.000 480.000 19 1 1

NAME VALUE

KONTR 10001.000

NASTROYKA 10002.000

PROVERKA 2.000

T_PROVER 10000.000

UPAKOVKA 17.000