Анализ моделирования систем - Учебное пособие

1. Имитационное моделирование систем 1.1 Достоинства и недостатки имитационного моделирования систем 1.2 Математические основы ПП Arena 9.0 1.2.1 Системы массового обслуживания 1.2.2 Сети Петри 1.3 Начало работы с программным пакетом Arena 9.0 1.4 Basic Process Panel (панель основных процессов) 1.4.1 Схемные модули 1.5 Advanced Process Panel (панель усовершенствованных процессов) 1.5.1 Схемные модули 1.5.2 Модули данных 1.6 Advanced Transfer Panel (панель перемещения) 1.6.1 Схемные модули 1.6.2 Модули данных 1.7 Панель отчётов 1.8 Панель навигации 1.9 Построитель выражений 2. Практическое применение пакета Arena 2.1 Пример простейшего моделирования 2.2 Input Analyzer 2.3 Пример более сложного моделирования 2.4 Process Analyzer 2.5 Output Analyzer Заключение Библиографический список Введение Данное учебное пособие ориентировано на студентов технических и экономических специальностей, в специализацию которых входят следующие курсы: «Компьютерное моделирование», «Моделирование систем», «Моделирование экономических процессов», «Математическое моделирование систем», «Моделирование и анализ бизнес-процессов», «Реинжиниринг бизнес-процессов» и другие. Учебное пособие «Моделирование систем» ориентировано на формирование у студентов навыков и знаний в теории моделирования систем и процессов различной природы с целью последующего их анализа и оптимизации с использованием современных компьютерных технологий. Теоретическая часть пособия дает сведения об основных понятиях моделирования, о возможных методах классификации моделей. В качестве математической модели ИС часто используются системы массового обслуживания (СМО). На выходе имеем поток обслуженных заявок. В процессе обслуживания могут создаваться очереди конечной и бесконечной длины. Данное методическое пособие описывает работу пакета имитационного моделирования Arena (фирма Rockwell Software). Сущность метода имитационного моделирования заключается в разработке таких алгоритмов и программ, которые имитируют поведение системы, ее свойства и характеристики в необходимом для исследования системы составе, объеме и области изменения ее параметров [29]. При имитационном моделировании реализующий модель алгоритм воспроизводит процесс функционирования системы во времени, причем имитируются явления, составляющие процесс, с сохранением их логической структуры и последовательности протекания во времени, что позволяет по исходным данным получить сведения о состояниях процесса в определенные моменты времени, дающие возможность оценить характеристики системы [14]. Например, имитационное моделирование может использоваться при рассмотрении производственной компанией возможности постройки больших дополнительных помещений для одного из ее подразделений, если руководство компании не уверено, что потенциальный рост производительности сможет оправдать затраты на строительство. В качестве второго примера можно рассмотреть случай, когда необходимо определить загруженность ресурсов (оборудование или люди) предприятия и принять управленческое решение по закупке нового оборудования или найме/увольнении сотрудников. В настоящее время имитационное моделирование - наиболее эффективный метод исследования больших систем, а часто и единственный практически доступный метод получения информации о поведении системы, особенно на этапе ее проектирования [14]. В связи с этим - для лучшего понимания процесса имитации, модулей и их параметров в ПП Arena 9.0 - рассмотрим основы этих математических аппаратов [30]. 1.2.1 Системы массового обслуживания Теория систем массового обслуживания (СМО) появилась в конце 50-х годов наряду с линейным и динамическим программированием, теорией игр и др. из-за активного внедрения в различные сферы деятельности человека вычислительной техники и новых численных методов решения задач. Система массового обслуживания состоит из одного или более обрабатывающих устройств (сервисов), обслуживающих прибытие сущностей, ещё называемых требованиями или фишками, в систему [5]. Таблица 1.1 - основные элементы СМО Название элемента СМО Назначение элемента СМО Генераторы Генерируют поступление сущностей в систему и временные интервалы их прибытия Обрабатывающие устройства (сервисы) Количество обрабатывающих устройств в системе, количество очередей, время обработки одной сущности Очередь Правило, по которому обрабатывающее устройство выбирает сущность для обслуживания В зависимости от поведения сущности, поступившей в систему обслуживания в момент, когда все обрабатывающие устройства заняты, СМО делятся на три группы [1, 5, 12]: - системы с отказами, или системы с потерями; - системы с ожиданием, или системы без потерь; - системы смешанного типа. Таблица 1.3 - параметры модуля Create Параметры Описание Name Уникальное имя модуля, которое будет отражено в блок-схеме Entity Type Название типа сущности, который будет создаваться модулем Type Способ формирования потока прибытия. Таблица 1.15 - параметры модуля Set Параметры Описание Name Название группы Members Перечисляет ресурсы, входящи