- •Предисловие
- •Введение
- •Глава 1. Модели массового обслуживания
- •1.1. Системы массового обслуживания и их характеристики
- •1.2. Системы c одним устройством обслуживания
- •1.3. Основы дискретно-событийного моделирования cmo
- •1.4. Многоканальные системы массового обслуживания
- •Переменная vаr1, экспоненциальное распределение
- •Глава 2. Вероятностные сети систем массового обслуживания
- •2.1. Общие сведения о сетях
- •2.2. Операционный анализ вероятностных сетей
- •2.3. Операционные зависимости
- •2.4. Анализ узких мест в сети
- •Глава 3. Вероятностное моделирование
- •3.1. Метод статистических испытаний
- •3.2. Моделирование дискретных случайных величин
- •3.3. Моделирование непрерывных случайных величин
- •3.4. Сбор статистических данных для получения оценок характеристик случайных величин
- •3.5. Определение количества реализаций при моделировании случайных величин
- •Глава 4. Система моделирования gpss
- •4.1. Объекты
- •4.2. Часы модельного времени
- •4.3. Типы операторов
- •4.4. Внесение транзактов в модель. Блок generate
- •4.5. Удаление транзактов из модели. Блок terminate
- •4.6. Элементы, отображающие одноканальные обслуживающие устройства
- •4.7. Реализация задержки во времени. Блок advance
- •4.8. Сбор статистики об ожидании. Блоки queue, depart
- •4.9. Переход транзакта в блок, отличный от последующего. Блок transfer
- •4.10. Моделирование многоканальных устройств
- •4.11. Примеры построения gpss-моделей
- •4.12. Переменные
- •4.13. Определение функции в gpss
- •4.14. Стандартные числовые атрибуты, параметры транзактов. Блоки assign, mark, loop
- •Примеры фрагментов gpss-моделей c использованием сча и параметров гранзактов
- •4.15. Изменение приоритета транзактов. Блок priority
- •4.16. Организация обслуживания c прерыванием. Блоки preempt и return
- •4.17. Сохраняемые величины
- •4.18. Проверка числовых выражений. Блок test
- •4.19. Определение и использование таблиц
- •4.20. Косвенная адресация
- •4.21. Обработка транзактов, принадлежащих одному семейству
- •4.22. Управление процессом моделирования в системе gpss
- •4.23. Списки пользователей
- •4.24. Блоки управления потоками транзактов logic, gate lr, gate ls и gate
- •4.25. Организация вывода временных рядов из gpss-модели
- •4.26. Краткая характеристика языка plus
- •4.27. Команды gpss WorId
- •4.28. Диалоговые возможности gpss World
- •4.29. Отличия между gpss World и gpss/pc
- •Глава 5. Моделирование вычислительных и операционных систем
- •5.1. Операционные системы компьютеров
- •5.2. Сети и системы передачи данных
- •5.3. Проблемы моделирования компьютеров и сетей
- •Глава 6. Основы моделирования процессов
- •6.1. Производственные процессы
- •6.2. Распределительные процессы
- •6.3. Процессы обслуживания клиентов
- •6.4. Процессы управления разработками проектов
- •Глава 7. Задания для самостоятельной работы Задание 1. Моделирование разливной линии
- •Задание 2 [10]. Моделирование контроля и настройки телевизоров
- •Задание 3. Моделирование работы кафе
- •Задание 4. Моделирование работы обрабатывающего цеха
- •Задание 5. Моделирование работы обрабатывающего цеха
- •Задание 6. Моделирование работы обрабатывающего цеха
- •Задание 7. Моделирование работы cmo
- •Задание 8. Моделирование функций
- •Задание 9 [10]. Моделирование системы обслуживания
- •Задание 10 [16]. Моделирование системы автоматизации проектирования
- •Задание 11 [16]. Моделирование работы транспортного цеха
- •Задание 12 [16]. Моделирование системы передачи разговора
- •Задание 13 [16]. Моделирование системы передачи данных
- •Задание 14 [16]. Моделирование узла коммутации сообщений
- •Задание 15 [16]. Моделирование процесса сборки
- •Задание 16 [16]. Моделирование работы цеха
- •Задание 17 [16]. Моделирование системы управления производством
- •Задание 18. Моделирование производственного процесса
- •Задание 19. Моделирование работы заправочной станции
- •Задание 20. Моделированиеработы станции технического обслуживания
- •Задание 21. Моделирование работы станции скорой помощи
- •Задание 22. Моделирование работы госпиталя
- •Задание 23. Моделирование работы маршрутных такси
- •Задание 24. Моделирование работы печатной системы
- •Задание 25. Моделирование процесса сборки пк
- •Глава8. Проектирование имитационных моделей c помощью интерактивной системы имитационного моделирования
- •8.1. Структура интерактивной системы имитационного моделирования
- •8.2. Построение концептуальной схемы модели
- •8.3. Параметрическая настройка модели
- •8.4. Генератор формул
- •8.5. Управление экспериментом
- •8.6. Запуск эксперимента и обработка результатов моделирования
- •8.7. Управление проектами и общей настройкой системы
- •8.8. Пример построения модели средствами iss 2000
- •Глава 9. Технология имитационного моделирования
- •9.1. Имитационные проекты
- •9.2. Организация экспериментов
- •9.3. Проблемы организации имитационных экспериментов
- •9.4. Оценка точности результатов моделирования
- •9.5. Факторный план
- •9.6. Дисперсионный анализ anova в планировании экспериментов
- •9.7. Библиотечная процедура anova
- •9.8. Технология проведение дисперсионного анализа в системе gpss World
- •9.9. Особенности планирования экспериментов
- •9.10. Нахождение экстремальных значений на поверхности отклика
- •9.11. Организация экспериментов в gpss WorId
- •9.L2. Выбор наилучшего варианта структуры системы
- •Глава 10. Примеры принятия решений c помощью имитационного моделирования
- •10.1. Моделирование производственного участка
- •10.2. Моделирование технологического процесса ремонта и замены оборудования
- •Приложение Системные сча
- •Сча транзактов
- •Сча блоков:
- •Сча одноканальных устройств:
- •Список литературы
- •Глава 9. Технология имитационного моделирования 167
- •Глава 10. Примеры принятия решений c помощью имитационного моделирования 203
4.14. Стандартные числовые атрибуты, параметры транзактов. Блоки assign, mark, loop
В процессе моделирования интерпретатор автоматически регистрирует и корректирует информацию, касающуюся различных элементов, используемых в модели. Большая часть информации доступна только интерпретатору и используется для сбора статистической информации о работе модели. Однако к некоторым атрибутам (свойствам) объектов может обращаться и программист, управляя процессом моделирования в зависимости от их значений.
Рассмотрим несколько примеров зависимости функционирования элементов модели от системных атрибутов, т.е. СЧА.
1. Интенсивность работы некоторого устройства зависит от длины очереди. Для определения времени обслуживания при каждом поступлении транзакта на обслуживание необходимо знать значение такого системного атрибута, как длина очереди.
2. Интенсивность обслуживания некоторого устройства зависит от общей продолжительности его функционирования (проявление усталости – интенсивность со временем уменьшается, разогрев устройства – интенсивность со временем увеличивается). Время обслуживания – функция, которая зависит от времени, прошедшего c начала работы.
3. Имеются два устройства и диспетчер, который распределяет работы между ними таким образом, чтобы загрузка устройств была равномерной. Для этого в пункте диспетчеризации необходимо иметь информацию о коэффициентах загрузки устройств и возможность выбора пути перемещения транзакта в зависимости от этих двух величин.
Условно атрибуты можно поделить на две категории:
1) атрибуты системы;
2) атрибуты транзактов.
Атрибуты системы – это параметры, которые описывают состояние объектов модели. Такие количественные показатели, как «текущая длина очереди» или «коэффициент загрузки устройства» являются типичными системными атрибутами. Стандартный набор атрибутов, подобных указанным, автоматически поддерживается интерпретатором GPSS.
Транзакты также могут иметь некоторые числовые характеристики (например, уровень приоритета). Кроме того, транзакт снабжается некоторым числом параметров.
В языке GPSS атрибуты (свойства) объектов – это СЧА. Каждый объект GPSS имеет свой набор СЧА. Доступ к СЧА осуществляется при использовании специальных обозначений этих атрибутов. Имя СЧА состоит из двух частей:
1) групповое имя – состоит из одной или двух букв, идентифицирует тип объекта и тип информации о нем;
2) имя конкретного члена группы.
Объекты могут идентифицироваться c помощью числовых и символьных имен. Если объект идентифицируется c помощью номера (числовое имя), то ссылка на его стандартный числовой атрибут записывается как CЧAj, где j – номер объекта (целое число). При символьной идентификации объекта ссылка на его стандартный числовой атрибут записывается, как СЧА$<имя объекта> (в приведенных ссылках под «СЧА» понимается групповое имя).
Стандартные числовые атрибуты. В табл. 4.26 показаны СЧА устройств, в табл. 4.27 – СЧА МКУ, в табл. 4.28 – СЧА очередей. Полный список всех СЧА приведен в Приложении А.
Таблица 4.26
Обозначение |
Значение |
Fj или F$имя |
Показатель занятости устройства (0 – если не занято, 1 – если занято) |
FCj или FС$имя |
Число занятий устройства |
FRj или FR$имя |
Нагрузка устройства, выраженная в долях тысячи |
FTj или FТ$имя |
Целая часть значения среднего времени задержки транзакта в устройстве |
FVj или FV$имя |
Флаг готовности устройства к использованию (1 – готово, 0-в противном случае) |
Таблица 4.27
Обозначение |
Значение |
Rj или R$имя |
Емкость незаполненной части МКУ |
Sj или S$имя |
Емкость заполненной части МКУ |
SAj или SA$имя |
Целая часть среднего заполнения МКУ |
SCj или SС$имя |
Счетчик числа входов в МКУ. (При каждом выполнении блока ENTER значение счетчика увеличивается на значение операнда В этого блока) |
SMj или SМ$имя |
Максимально занятая емкость МКУ. Запоминает максимальное значение Sj (S$имя) |
SRj или SRSимя |
Нагрузка МКУ, выраженная в долях тысячи |
STj или ST$имя |
Целая часть среднего времени пребывания транзактa в МКУ |
SVj или SV$имя |
Флаг готовности МКУj к использованию (1 – готово, 0 – не готово) |
Таблица 4.28
Обозначение Значение |
|||
Qj или Q$имя QAj или QA$имя |
Текущее значение длины очереди (текущее содержимое) |
||
Целая часть среднего значения длины очереди |
|||
QCj или QC$имя |
Число входов в очередь. При каждом входе в блок QUEUE очереди значение QCj (QC$имя) увеличивается на значение операнда В, при каждом входе в блок DEPART очереди значение QCj (QC$имя) уменьшается на значение операнда В |
||
QMj или QM$имя |
Максимальное значение длины очереди (максимальное значение Qj (С)$имя)) |
|
|
QTj или QT$имя |
Целая часть среднего времени пребывания в очереди всех транзактов, которые входили в очередь (включая и те, которые не ждали – нулевые входы) |
|
|
QXj или QX$имя |
Целая часть среднего времени пребывания в очереди для транзактов, которые ждали в очереди (ненулевые входы) |
|
|
QZj или QZ$имя |
Число нулевых входов в очередь |
|
СЧА блоков и системные СЧА. Блоки имеют два стандартных числовых атрибута (их подсчет ведется автоматически):
Wj (W$<меткa блока>) – счетчик текущего содержимого блока c номером j (c меткой блока);
Nj (N$<метка блока>) – счетчик входов, т.е. общее число транзактов, вошедших в блок j c момента последнего действия операторов RESET и CLEAR (от начала работы модели, если не было операторов RESET и CLEAR).
Например, W$BL1 – это число транзактов, которые находятся в блоке c меткой BL1; N$QP – число транзактов, вошедших в блок c меткой QP; W210 – значение текущего содержимого счетчика блока, который имеет 210-ю позицию в модели.
Важные системные СЧА:
C1 – текущее значение относительного модельного времени; автоматически изменяется интерпретатором и устанавливается в 0 при выполнении операторов CLEAR и RESET;
AC1 – текущее значение абсолютного модельного времени; автоматически изменяется интерпретатором и устанавливается в 0 при выполнении оператора CLEAR;
TG1 – текущее значение счетчика завершения;
PR – приоритет транзакта, обрабатываемого в данный момент;
Ml – время пребывания в модели транзакта, обрабатываемого интерпретатором в данный момент.
Пример 4.25
Использование СЧА в блоках ENTER и ADVANCE.
ENTER 3,R3
При входе транзакта в блок ENTER, он занимает R3 каналов устройства c именем 3. Поскольку R3 – число доступных каналов МКУ 3, то транзакт занимает все каналы, которые остались свободными до его входа.
ENTER HS,R$SH
Войдя в блок ENTER, транзакт занимает R$SH каналов МКУ c именем HS.
ADVANCE FC$PRIB
Задержка в этом блоке равна числу занятий устройства PRIB.
Параметры транзактов. Параметры транзактов – это свойства транзакта, определяемые пользователем. Множество параметров транзакта – набор стандартных числовых атрибутов, которые принадлежат транзакту. Параметры транзакта являются локальными переменными, которые доступны только данному транзакту.
В процессе перемещения транзакта по модели, его параметры могут задаваться и модифицироваться в соответствии c логикой работы модели.
Особенности параметров транзактов:
1. Доступ к параметрам транзактов осуществляется таким образом:
P<номер> или Р$<имя>,
где P – СЧА транзакта, определяющий его групповое имя, т.е. имя всех параметров транзакта.
2. Номера (имена) конкретных членов множества параметров задаются c помощью целых чисел 1, 2, ... или символьных имен. Например, P22 – это 22-параметр транзакта, P$COLOR – параметр c именем COLOR.
3. При входе транзакта в модель начальное значение всех его параметров устанавливается в ноль.
4. Значения параметров транзактов и их изменение определяет пользователь.
5. Значениями параметров транзактов могут быть любые числа (в системе GPSS/PC – только целые числа). Параметры могут приобретать отрицательные значения.
6. Транзакт может обращаться только к своим параметрам. Если необходимо получить доступ к параметрам других транзактов, то это можно сделать только через ячейки сохраняемых величин или используя группы транзактов.
7. Параметры можно использовать в качестве операндов блоков и в качестве аргументов функций.
8. Параметры позволяют организовать косвенную адресацию блоков. Это дает возможность агрегированного представления объектов моделирования в программе.
Пример 4.26
Выполнение подпрограммы блока ADVANCE предусматривает расчет функции AAA. Это в свою очередь требует определения значения аргумента функции, т.е. параметра P3. Пусть значение третьего параметра гранзакта, вошедшего в блок ADVANCE, равно 4. Соответствующее значение функции AAA равно 8. Таким образом, время задержки будет равномерно распределено на интервале 8±3.
Пример 4.27
Транзакт занимает устройство, номер которого задан параметром транзакта PRIB. Время обслуживания задается параметром TSERV
Изменение значений параметров. Блок ASSIGN (НАЗНАЧИТЬ). При входе транзакта в этот блок значения параметров могут задаваться или изменяться.
Формат блока:
Таблица 4.29
Операнд |
Значение |
Результат по умолчанию |
А |
Номер или имя модифицируемого или задаваемого параметра |
Ошибка |
В |
Величина, используемая для модификации (число или СЧА) |
Ошибка |
С |
Имя функции |
Не используется |
Блок ASSIGN может быть использован как в режиме замещения значения параметра (начальное значение всех параметров транзактов равно 0), так и в режиме увеличения и уменьшения. В режиме увеличения предшествующее значение параметра увеличивается на значение, стоящее в операнде В. В режиме уменьшения оно уменьшается на величину, стоящую в операнде В. Режимы увеличения и уменьшения определяются введением соответственно знаков «плюс» и «минус» перед запятой, которая разделяет операнды А и В.
При использовании операнда C значение операнда В умножается на значение функции, указанной в операнде C. Параметр, заданный в операнде А, изменяется на величину полученного произведения (в режиме увеличения и уменьшения) или приобретает значение результата (в режиме замещения).
Пример 4.28
Блок ASSIGN в режиме присваивания:
ASSIGN MEST,36
Параметру транзакта c именем MEST присваивается значение 36.
ASSIGN 3,25
Параметру P3 присваивается значение 25.
ASSIGN P4,FR$BB
Параметру транзакта c номером, записанным в параметре P4, присваивается значение величины загрузки устройства BB (оба операнда заданы косвенным образом).
Блок ASSIGN в режимах накопления и уменьшения:
ASSIGN 4+,Q5
Параметр 4 увеличивается на значение, равное текущей длин очереди 5.
ASSIGN P2-,7
От значения параметра, номер которого задан параметром P2 вычитается 7.
Отметка времени. При каждом входе транзакта в модель ин терпретатор фиксирует для него текущее значение времени. Это значение времени называется отметкой времени. Она может быть интерпретирована как время «рождения» транзакта или время входа транзакта в модель. В явном виде отметка времени недоступна. Однако существует СЧА, который тесно связан со значением времет входатранзакта в модель. Его имя M1, a значение определяется так:
Значение M1 для каждого транзакта изменяется в процессе моделирования. Сразу после входа транзакта в модель M1=0, через 10 единиц модельного времени M1=10 и т.д.
Пример 4.29
Пусть в устройстве, номер которого хранится в параметре CLR_1 транзакта, продолжительность обслуживания зависит от времени, которое прошло c момента входа транзакта в модель. Предполагается, что это время не может превышать 1000 ед. времени. Для этого в модели можно использовать такие блоки:
Транзитное время. Блок MARK (ОТМЕТИТЬ). Стандартный числовой атрибут M1 измеряет время, которое прошло c момента входа транзакта в модель. Однако очень часто требуется знать время, затраченное на перемещение транзакта между двумя произвольными точками модели. Для этого используется блок MARK.
При входе транзакта в блок MARK значение таймера абсолютного времени записывается в качестве одного из его параметров. Такую запись называют отметкой транзакта. Формат блока MARK:
MARK A
Таблица 4.30
Операнд |
Значение |
Результат по умолчанию |
А |
Номер параметра, в который записывается значение абсолютного времени (целое число, СЧА) |
При отсутствии операнда А отметка времени заменяется текущим значением абсолютного времени |
Пусть необходимо определить интервал времени, на протяжении которого транзакт проходит от точки Т1 к точке Т2. Для этого нужно выполнить два действия:
1) в точку Т1 поместить блок MARK j, где j – номер параметра, в который записывается значение абсолютного времени в момент записи;
2) в точке Т2 обратиться к СЧА c именем MPj, где j – номер параметра, в котором сделана отметка времени транзакта; СЧА MPj будет иметь такое значение:
Организация циклов. Блок LOOP (ЦИКЛ). C помощью параметров транзактов в программе можно организовать циклы. Для этого используется блок LOOP. Он управляет количеством повторных прохождений транзактом определенной последовательности блоков модели.
Формат блока:
LOOP A[,B]
Таблица 4.31
Операнд |
Значение |
Результат по умолчанию |
А |
Параметр транзакта, используемый для организации цикла (переменная цикла). Он может быть именем, положительным целым числом, СЧА, C4A*CЧA (косвенная адресация). |
Ошибка |
В |
Метка (имя блока) начального блока цикла |
Ошибка |
Когда транзакт входит в блок LOOP, параметр, указанный в операнде А, уменьшается на единицу, А затем проверяется его значение на равенство нулю. Если значение не равно нулю, то транзакт переходит в блок, указанный в операнде В. Если значение параметра равно нулю, транзакт переходит в следующий блок.
Переменная блока LOOP может только уменьшаться.
Пример 4.30
Цикл организован по первому параметру транзакта. Его начальное значение равно 3. После освобождения устройства проверяется значение первого параметра. Если оно не равно нулю, го транзакт возвращается к блоку, помеченному меткой SIS, т.е. занимает устройство c именем PC. Всего каждый транзакт будет занимать это устройство три раза.