- •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
Глава 9. Технология имитационного моделирования
9.1. Имитационные проекты
Главная ценность имитационного моделирования состоит в том, что в его основу положена методология системного анализа. Она дает возможность исследовать проектируемую или анализируемую систему по технологии операционного исследования, включая такие взаимосвязанные этапы, как содержательная постановка задачи; разработка концептуальной модели; разработка и программная реализация имитационной модели; оценка адекватности модели и точности результатов моделирования; планирование экспериментов; принятие решений. Благодаря этому имитационное моделирование можно применять как универсальный подход для принятия решений в условиях неопределенности и для учета в моделях трудно формализуемых факторов.
Имитационное исследование оформляется в виде документированного проекта, пояснительная записка которого состоит из следующих структурных элементов:
– титульный лист;
– реферат;
– содержание;
– постановка задачи;
– раздел «Анализ возможных методов решения поставленной задачи»;
– раздел «Разработка концептуальной модели»;
– раздел «Выбор программных средств моделирования»;
– раздел «Разработка структурной схемы имитационной модели и описание ее функционирования»;
– раздел «Оценка адекватности модели»;
– раздел «Организация экспериментов c моделью»;
– выводы и рекомендации относительно применения модели;
– перечень ссылок;
– приложения.
Реферат. Реферат предназначен для ознакомления c имитационным проектом. Он должен быть кратким и информативным.
Текст реферата передает полное библиографическое содержание проекта, который выполняют в соответствии c требованиями действующего стандарта относительно библиографического и издательского дела.
Реферат содержит:
– сведения об объекте исследования и количестве иллюстраций, таблиц, приложений и использованных источников (в соответствии c перечнем ссылок на них);
– текст реферата;
– перечень ключевых слов.
В тексте реферата необходимо отобразить приведенную в проекте информацию в такой последовательности:
– объект исследования;
– цель работы;
– методы исследования;
– результаты;
– основные конструктивные, технологические характеристики и показатели;
– значимость работы и выводы;
– прогнозы и предположения относительно развития объекта исследования или разработки.
Части текста реферата, в которых отсутствуют сведения, опускают.
Реферат рекомендуется выполнять в объеме не больее 500 слов.
Ключевые слова или словосочетания, которые являются определяющими для раскрытия содержания (если такие необходимы), размещают после текста реферата в именительном падеже в строку через запятую.
Постановка задачи. Приводится содержательная постановка задачи, определяются цели исследования, внешние воздействия и ограничения, которые накладываются на систему.
Анализ возможных методов решения поставленной задачи.
В данном разделе главе анализируются методы решения поставленной задачи, указываются их преимущества и недостатки, дается четкое обоснование выбора метода решения, указываются источники, по которым проводится обзор методов решения. Приводятся конкретные причины, по которым задача не может быть решена аналитическими методами.
Разработка концептуальной модели. В данном разделе необходимо:
– определить цели моделирования;
– разработать структурную схему модели;
– описать входные, выходные переменные и параметры модели;
– представить функциональные зависимости, описывающие поведение переменных и параметров;
– описать ограничения на возможные изменения величин;
– выбрать степень детализации представления модели;
– сформулировать целевые функции (критерии эффективности) моделируемой системы.
Выбор программных средств моделирования. При предварительном выборе программных средств необходимо определить:
– существует ли хорошо написанные руководство или инструкция для пользователя;
– обеспечивается ли хорошая диагностика ошибок;
– знакомо ли средство программирования модели.
При кратком описании выбранного средства необходимо указать:
– имеющиеся средства генерации случайных чисел и переменных;
– возможности отладки программной реализации модели;
– организацию сбора статистических данных о работе модели;
– возможности отображения структуры моделируемой системы;
– возможности редактирования модели;
– наличие средств автоматизации создания программ.
Разработка структурной схемы имитационной модели и описания ее функционирования.
Описание имитационной модели. В данном подразделе разрабатывается алгоритм моделирования, приводится схема имитационной модели в терминах алгоритма моделирования или выбранного средства моделирования и описывается программная реализация модели. Приводится таблица определений, содержательное значение всех используемых статических и динамических объектов c описанием их свойств.
Описание программной реализации имитационной модели. В данном подразделе дается описание каждого блока модели c комментариями к ним. Для оценки правильности программной реализации имитационной модели проводится пробный эксперимент (прогон модели c тестовыми данными) c целью проверки правильности функционирования программы. Приводятся данные по тестированию модели.
Оценка адекватности модели. В этом разделе выполняется предварительный расчет ожидаемых от модели результатов c помощью операционного анализа сетей CMO (см. главу 2) или метода средних величин. Полученные результаты сравниваются c результатами пробного прогона модели. Обосновывается правильность построения модели путем обратных преобразований (программная модель преобразуется в алгоритм моделирования или логическую схему, А затем в концептуальную модель и постановку задачи). Осуществляется подбор тестовых данных для проверки функционирования модели во всем диапазоне исходных данных. Приводятся данные трассировки модели.
Организация экспериментов c моделью.
План экспериментов. Основная цель планирования экспериментов – изучение поведения моделированной системы при наименьших затратах на экспериментирование. Для этого строится план экспериментов. Чаще всего используют такие эксперименты:
– сравнение средних значений и дисперсий разных альтернатив;
– определение важности учета или значимости влияния переменных и ограничений, которые накладываются на эти переменные;
– поиск оптимальных значений переменных на некотором множестве возможных значений.
Разрабатывается план экспериментов c моделью для достижения поставленной цели. При необходимости используют отсеивающий или оптимизирующий эксперименты. В случае оптимизации числового критерия формулируют гипотезы о выборе наилучших вариантов структур моделируемой системы или режимов ее функционирования, определяют диапазон значений параметров (режимов функционирования) модели, в границах которых осуществляется поиск оптимального решения.
Оценка точности результатов моделирования. Для оценки точности стохастических моделей строятся доверительные интервалы для получаемых выходных переменных. Если модель работает в переходном режиме, то используют метод повторений экспериментов и дисперсионный анализ. Для стационарных эргодических и регенерирующих процессов определяют длительности прогонов модели, при которых гарантирована точность полученных оценок.
В конце этого раздела указывают затраты компьютерного времени на моделирование, приводят соображения о возможных улучшениях в работе системы.
Анализ и оценка результатов. Приводятся результаты компьютерных экспериментов в виде графиков, таблиц, распечаток, А также даются качественные и количественные оценки результатов моделирования.
Поиск наилучших решений. За один прогон модели невозможно определить наилучшие показатели системы или выбрать ее структуру. Процедура поиска наилучших решений всегда оказывается итерационной и циклической. Если осуществляется поиск оптимальных значений на поверхности отклика, то используют оптимальное планирование экспериментов и численные методы оптимизации. Для выбора наилучшего решения из нескольких альтернатив обычно используют проверки гипотез и выявляют гипотезу победительницу.
Выводы и рекомендации по использованию модели. По полученным результатам формулируются выводы по проведенным исследованиям и определяются рекомендации по использованию модели. Описываются сценарии принятия решений.
Перечень ссылок. В списке литературы необходимо указывать только те источники, на которые есть ссылка в проекте.
Приложения. Приложения содержат тексты программ и другие вспомогательные материалы. Объем приложений не ограничивается.