Черненький В.М., Михеев А.В., Черненький М.В. - Имитационное моделирование

ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕпроф. Черненький В.М.доц. Михеев А.В.доц. Черненький М.В.Учебно-методическое издание «Имитационное моделирование» представляетсобой методические указания к лабораторным работам по курсу «Имитационноемоделирование». Целью лабораторных работ является изучение построенияимитационных моделей в среде GPSS. Изучаются действия операторов иописателей языка. Изучаются методы и особенности структур моделей.Выполняются практические работы по применению навыков построения моделей,анализарезультатовмоделированияипроведенияматематическихэкспериментов. Все работы должны быть выполнены на занятиях в лабораторномзале. В конце занятия студенты должны продемонстрировать преподавателюрабочую модель и все основные результаты в соответствии с заданием.Задачи, решаемые в лабораторных работахВ процессе выполнения лабораторных работ студенты индивидуальнодолжны выполнить поставленные задачи.Основные требования к лабораторной работе:- открыть в GPSS World модель;- изучить алгоритм модели;- провести несколько вариантов моделирования с изменениемпараметров модели;- отобразить графически результаты моделирования.Все действия студенты выполняют в интерактивном режиме в среде GPSSWorld и/или редакторе gpss-ee.

После выполнения задания студентыдемонстрируют работу модели, полученные отчеты, графические результаты изащищают работу, отвечая на контрольные вопросы преподавателя. Отчетподготавливается в текстовом процессоре (типа Word) с включениемнеобходимых иллюстраций.Основные требованияПри разработке моделей важную роль играет отладчик, который встроен всреду моделирования (Blocks window). В режиме отладки можно проверитьработоспособность модели и выполнить поиск ошибок самого разного характера.Отладчик позволяет проследить ход (по шагам) выполнения модели иодновременно получить текущие значения всех переменных (Expression window)и объектов модели (Facility window, Storage window), что позволяет установитьмоменты времени и операторы, в которых происходят коллизии, логическиеошибки, зацикливания и предпринять меры их устранения.Все работы должны быть выполнены студентом на занятиях влабораторном зале.

В конце занятия студенты должны продемонстрироватьрабочую модель, содержащую все основные результаты.Для выполнения лабораторных работ потребуется использованиеследующих учебных и методических материалов: конспекты лекций по курсу «Имитационное моделирование»; методическое пособие по «Моделирование в среде GPSS World»; электронный справочник по языку GPSS.Темы и задания лабораторных работЗадания сгруппированы по сходным тематикам. На каждое заданиеотводится определенное время, в которое студент должен выполнить работу.Также ограничено общее время проведения всех заданий по одной тематике.Лабораторная работа «Функции, многоканальные обработчики»(Общее время выполнения — 4 часа)Задание 1(Время выполнения — 20 мин)Изучите пример модели SCHR4A.GPS, где приведена типовая модельобслуживания потока транзактов.Mean FUNCTIONQ$Wait,D4;Мат.ожидание времени обработки0,330/2,300/5,270/6,240*GENERATE(Exponential(1,0,300));Приход клиентовQUEUEWait;Вход в очередьSEIZESurvu;Начало обслуживания в сервереDEPARTWait;Выход из очередиADVANCEFN$Mean,(Exponential(1,0,1));Время обслуживанияRELEASESurvu;Освобождение сервераTERMINATE1В этом примере среднее время обслуживания устройством Survu зависит отдлины очереди ожидания обслуживания (например, ситуация обслуживания вбуфете).

Эта зависимость в модели задана функцией MEAN. Необходимопостроить график функции MEAN и график изменения длины очереди WAIT.Задание 2(Время выполнения — 25 мин)Изучите пример модели SCHR4B.GPS, где приведена модель магазинасамообслуживания.CartsAyl1STORAGEFUNCTION1000RN1,C2;количество покупок в отделе 10,2/1,5Ayl2FUNCTIONRN1,C2;количество покупок в отделе 20,3/1,6Ayl3FUNCTIONRN1,C2;количество покупок в отделе 30,4/1,7CotymFUNCTIONP1,C2;время обслуживания у кассира0,3/18,54ImpulFUNCTIONRN1,C2;количество покупок перед кассой0,1/1,4*модельный сегмент 1GENERATE (Exponential(1,0,75)) ;Shoppers arriveENTERCarts;Take a cartTRANSFER .25,,Try2;Want to shop aisle 1?ADVANCE120,60;Time in aisle 1ASSIGN1,FN$Ayl1;Set P1 = Total items selectedTry2TRANSFER .45,,Try3;Want to shop aisle 2?ADVANCE150,30;Time in aisle 2ASSIGN1+,FN$Ayl2;Set P1 = Total items selectedTry3TRANSFER .18,,Out;Want to shop aisle 3?ADVANCE120,45;Time in aisle 3ASSIGN1+,FN$Ayl3;Set P1 = Total items selectedOutQUEUEChecker;Queue for checkoutASSIGN1+,FN$Impul;Add to P1 items taken on impulseSEIZEChecker;Capture the checkerDEPARTChecker;Leave the checkout queueADVANCEFN$Cotym;Checkout timeRELEASEChecker;Free the checkerLEAVECarts;Return the cartTERMINATE;Leave the store*модельный сегмент 2GENERATE 28800;Timer arrives at end of 8-hoursTERMINATE 1;Shut off runВ магазине 3 отдела (aisle).

С некоторой вероятностью покупатели делаютпокупки в некоторых отделах. Типовое количество покупок для каждого отделазадано через функции (Ayl1, Ayl2, Ayl3, Impul) и накапливается у транзактов впараметре локальной среды P1.Время обслуживания в кассе (устройство checker) зависит от количествапокупок и задано функцией Cotym. Необходимо построить график количествапокупок на одного покупателя за 8 часов модельного времени.Задание 3(Время выполнения — 25 мин)Изучите пример модели ORDERPNT.GPS, где приведена типовая модельработы склада.INITIALX$EOQ,500INITIALX$Point,600INITIALX$Stock,700Inventory TABLEX$Stock,0,50,20SalesTABLEP$Demand,38,2,20Var2VARIABLERN1@24+40*модельный сегмент 1GENERATE,,,1AgainTEST LX$Stock,X$PointADVANCE5SAVEVALUE Stock+,X$EOQ;Economic order qty.;Order point;Set initial stock=700;Table of stock levels;Table of sales levels;Order placed on successful test;Lead time = 1 week;Economic order*TRANSFER,Againмодельный сегмент 2GENERATE1ASSIGNDemand,V$Var2TABULATEInventoryTEST GEX$Stock,P$DemandSAVEVALUE Stock-,P$DemandSAVEVALUE Sold,P$DemandTABULATESalesTERMINATE 1;Cycle transaction again;Daily demand xact;Assign daily demand;Record inventory;Make sure order can be filled;Remove demand from stock;X$Sold=Daily demand;Record daily sales;Daily timerНеобходимо построить график изменения количества товара на складе за 90дней модельного времени.Задание 4(Время выполнения — 30 мин)Изучите пример модели MANUFACT.GPS, где приведена модельпроизводственного участка со складом.Sizeorder FUNCTIONRN1,D7;Order size.10,6/.35,12/.65,18/.80,24/.92,30/.97,36/1.0,48TransitTABLEM1,.015,.015,20;Transit timeNumberTABLEX1,100,100,20;No.

packed each dayPtimeVARIABLE.0028#P1+0.0334;Packing timeAmountEQU1000;Initial stock amountStockSTORAGE4000;Warehouse holds 4000 units*модельный сегмент 1GENERATE(Exponential(1,0,0.25)) ;Order arrivesASSIGN1,1,Sizeorder;P1=order sizeTEST GES$Stock,P1,Stockout;Is stock sufficient?LEAVEStock,P1;Remove P1 from stockQUEUEPackingSEIZEMachine;Get a machineDEPARTPackingADVANCEV$Ptime;Packing timeRELEASEMachine;Free the machineSAVEVALUE 1+,P1;Accumulate no. packedTABULATETransit;Record transit timeTERMINATEStockout TERMINATE*модельный сегмент 2GENERATE0.75,0.08334,1;Xact every 40+/-5 minsENTERStock,60;Make 60, Stock*increased by 60TERMINATE*модельный сегмент 3GENERATE8;Xact every dayTABULATENumberSAVEVALUE 1,0TERMINATE 1*модельный сегмент 4GENERATE,,,1,10;Initial stock xactENTERStock,Amount;Set initial stockTERMINATEНеобходимо построить график изменения количества товара на складе играфик времени изготовления деталей за 40 часов модельного времени.Задание 5(Время выполнения — 30 мин)Изучите пример модели STOCKCTL.GPS, где приведена модельфункционирования складов дистрибутора.INITIALX1,3400;Fact warehouse inventoryINITIALX2,2100;Fact warehouse order pntINITIALX3,2300;Fact warehouse order qtyINITIALX$Stock1,430;Dist 1 stock initialINITIALX$Stock2,600;Dist 2 stock initialINITIALX$Stock3,1000;Dist 3 stock initialINITIALX$EOQ1,115;Economic order qty 1INITIALX$EOQ2,165;Economic order qty 2INITIALX$EOQ3,200;Economic order qty 3INITIALX$Point1,240;Order point 1INITIALX$Point2,430;Order point 2INITIALX$Point3,630;Order point 3Demand1 VARIABLE (Normal(2,64,24))Demand2 VARIABLE (Normal(3,128,32))Demand3 VARIABLE (Normal(4,192,48))TotalVARIABLE P1+P2+P3SalesTABLEX5,200,200,20Region_1 TABLEX$Stock1,0,40,20Region_2 TABLEX$Stock2,0,40,20Region_3 TABLEX$Stock3,0,40,20Factory TABLEX1,0,200,20*модельный сегмент 1GENERATE ,,,1,2;Order point xactBackhere TEST LEX1,X2;Factory order point?ADVANCE4;Lead time is 4 weeksSAVEVALUE 1+,X3;Inv increase by order qtyTRANSFER ,Backhere;Cycle xact around*модельный сегмент 2GENERATE 1,,,1;First distributorDistr1TEST LX$Stock1,X$Point1 ;Order point reached?ADVANCE1;Lead time = 1 weekSAVEVALUE 1-,X$EOQ1;Warehouse suppliesSAVEVALUE Stock1+,X$EOQ1;Distr invent increasedTRANSFER ,Distr1;Xact finished*модельный сегмент 3GENERATE 1,,,1;Second distributorDistr2TEST LX$Stock2,X$Point2 ;Order point reachedADVANCE1;Lead time = 1 weekSAVEVALUE 1-,X$EOQ2;Warehouse suppliesSAVEVALUE Stock2+,X$EOQ2;Inventory increasedTRANSFER ,Distr2;Cycle xact around*модельный сегмент 4GENERATE 1,,,1;Third distributorDistr3TEST LX$Stock3,X$Point3 ;Order point reached?ADVANCE1;Lead time = 1 weekSAVEVALUE 1-,X$EOQ3;Warehouse supplies EOQSAVEVALUE Stock3+,X$EOQ3;Distr invent increasedTRANSFER ,Distr3;Cycle xact around*модельный сегмент 5GENERATE 1,,,,3;Priority weekly demandASSIGN1,V$Demand1;P1 = Demand distr oneASSIGN2,V$Demand2;P2 = Demand distr twoASSIGN3,V$Demand3;P3 = Demand distr threeSAVEVALUE Stock1-,P1;Distr 1 Weeklly demandSAVEVALUE Stock2-,P2;Distr 2 Weekly demand*SAVEVALUE Stock3-,P3SAVEVALUE 5+,V$TotalTABULATE Region_1TABULATE Region_2TABULATE Region_3TABULATE FactoryTERMINATE 1модельный сегмент 6GENERATE 4,,,,1TABULATE SalesSAVEVALUE 5,0TERMINATE;Distr 3 Weekly demand;Accumulate total demand;Record invent distr 1;Record invent distr 2;Record invent distr 3;Factory warehouse invent;Low priority xact monthly;Reset sales=0 each month;Xact finishedНеобходимо построить график изменения количества товара на складах за 50недель модельного времени.Задание 6(Время выполнения — 45 мин)Постановка задачи самостоятельной работыСделать модель обслуживания заказов клиентов дистрибутора в егофилиалах (с применением объектов типа storage) по данным складского процессаиз задания 5.

Построить графики изменения складских запасов для всех 4-хскладов за 90 дней модельного времени.Лабораторная работа «Логические ключи, порождение процессов»(Общее время выполнения — 4 часа)Задание 1(Время выполнения — 30 мин)Изучите пример модели LOCKSIMN.GPS, где приведена модель работы шлюза.UpbargeFUNCTION X$Upcount,D61,.967/2,.767/3,.767/4,.767/5,.767/6,.767Downbarge FUNCTION X$Downcount,D61,.967/2,.767/3,.767/4,.767/5,.767/6,.767UpqQTABLEUpq,.25,.25,20DownqQTABLEDnq,.25,.25,20UpcountTABLEX$Upcount,2,2,20DncountTABLEX$Downcount,2,2,20INITIALX$Uplimit,6;No.

of barges to go upINITIALX$Downlimit,6;No. of barges to go down*модельный сегмент 1GENERATE 1.67,.5,.67;Up barge arrivesQUEUEUPQ;Join queueGATE LRLock;Gate for the lockSEIZELock;Get the lockSAVEVALUE Upcount+,1;Accumulate up numberDEPARTUpq;Depart the queueADVANCEFN$Upbarge;Time to service bargeTEST GEX$Uplimit,X$Upcount,Swh1 ;Have enough passed?TEST NEQ$Upq,0,Swh1;Check if Upq is zeroRELEASELock;Free the lockTERMINATE*ветвь переключения шлюза 1Swh1LOGIC SLock;Set lock the other wayRELEASELock;Free the lockTABULATE Upcount;Record no. passed upSAVEVALUE Upcount,0;Set count to zeroTERMINATE*модельный сегмент 2GENERATE 1.67,.5,1;Arrival of down bargeQUEUEDnq;Enter queueGATE LSLock;Is lock set?SEIZELock;Get the lockSAVEVALUE Downcount+,1;Accumulate down countDEPARTDnq;Depart the queueADVANCEFN$Downbarge;Time for down bargeTEST GEX$Downlimit,X$Downcount,Swh2 ;Down count reached?TEST NEQ$Dnq,0,Swh2;Any down barges left?RELEASELock;Free the lockTERMINATE*ветвь переключения шлюза 2Swh2LOGIC RLock;Set lock for other wayRELEASELock;Free the lockTABULATE Dncount;Record down countSAVEVALUE Downcount,0;Reset down count to zeroTERMINATE*модельный сегмент 3GENERATE 24;One xact per dayTERMINATE 1;One day has passedШлюз соединяет два уровня речного канала.