Разработка программно-методических средств для организации и проведения цикла лабораторных работ по теме: "Создание имитационных моделей и изучение их свойств и характеристик" - Дипломная работа

Пакет моделирования дискретных систем GPSS World предназначен для имитационного моделирования сложных производственных, вычислительных и информационных систем. Эксперимент при имитационном моделировании проводится с программой, которая является моделью системы. Первым шагом при анализе любой конкретной системы являются выделение элементов системы и формулирование логических правил, определяющих порядок взаимодействия этих элементов. Язык GPSS (General Purpose Simulating System - общецелевая система моделирования) относится к классу языков моделирования с транзактами, т.е. ориентирован на описание процессов прохождения заявок, моделируемых транзактами, через элементы вычислительной системы, представленной в виде системы массового обслуживания. Моделирующая система GPSS (интерпретатор) автоматически выполняет планирование событий, перевод таймера модельного времени, разрешение конфликтов между заявками на приоритетной основе, сбор статистической информации, т.е. логика моделирования в основном встроена в интерпретатор.Овладение информацией есть уровень знания, заключающийся в способности определить назначение, место информации в содержании предмета и найти нужную информацию, отвечая на вопросы о чем, с чем связано, где найти и т.п. Понимание есть уровень знания, заключающийся в способности объяснить взаимосвязи между понятиями предметной области, их свойства, отвечая на вопросы почему, откуда следует и т.п. Умение решать типовые задачи есть уровень знания, заключающийся в способности построить вычислительную схему решения типовой задачи, отвечая на вопрос как решать. Умение решать прикладные задачи предмета есть уровень знания, заключающийся в способности декомпозировать прикладную задачу на типовые, сформировав их математические постановки, и интерпретировать результаты их решения, исходя из целей исходной задачи. Умение синтезировать междисциплинарные связи есть уровень знания, заключающийся в способности использовать для решения прикладных задач предметной области знания (владение информацией, понимание, умения) различных предметов.Данная квалификационная работа посвящена разработке лабораторных работ по дисциплине «Компьютерное моделирование». Эти лабораторные работы разрабатываются в соответствии со стандартом ОПД.Ф.06, который представлен ниже. Программные средства имитационного моделирования: модели дискретных систем, модели непрерывных процессов, комплексные (дискретно-непрерывные) модели. Планирование компьютерного эксперимента; масштаб времени; датчики случайных величин; потоки, задержки, обслуживание; проверки гипотез о категориях типа событие - явление - поведение; риски и прогнозы. Различные подходы к созданию моделей: транзактно-ориентированный, объектно-ориентированный, событийный.Система GPSS World - мощная универсальная среда моделирования как дискретных, так и непрерывных процессов, предназначенная для профессионального моделирования самых разнообразных процессов и систем. Эта система явилась следующим шагом развития системы GPSS/PC (1984 год), ориентированной на DOS. Сначала система GPSS World появилась в 1994 году с ориентацией на OS/2 фирмы IBM, и только в 2000 году она была реализована под ОС Windows фирмы Microsoft. С помощью этой системы, например, можно эффективно моделировать как производственные, так и непроизводственные процессы: функционирование торговых и увеселительных заведений, портов, уличное движение, проведение военных действий, работу редакций, учреждений и сети Internet, различных систем массового обслуживания и т.д. Система имеет большой набор команд для управления процессом моделирования, которые можно как использовать в интерактивном режиме, так и включать в модель.На основе изучения языков моделирования, их особенностей, стандартов по дисциплине «Компьютерное моделирование», требований к качеству целесообразно для обучение практическим приемам использовать язык GPSS моделирования систем и процессов на лабораторных работах проводить поэтапно. Вначале следует рассмотреть отдельные задачи на примере показать процесс создания модели на языке GPSS, объяснив возможности использования отдельных операторов, их особенности, а для закрепления полученных знаний и выработки самостоятельных решений предложены конкретные варианты заданий студентам. В первой части необходимо научить студента работе с интерфейсом программы. Определить оптимальное число сборщиков, использующих одну печь, т.е. такое количество, которое дает наибольшую прибыль при моделировании в течение 40 часов модельного времени. Надо определить число деталей, обработанных каждым рабочим в течение смены, коэффициенты загрузки (использования) рабочих, максимальную и среднюю длину очередей деталей, ожидающих обработки у третьего рабочего, и среднее время пребывания детали в очереди к третьему рабочему.В данной квалификационной работе в соответствии с ее целью как описано ранее было решено разбить задание на две лабораторные работы, то методические указания и контрольные вопросы так же разобьем на две части.Оператор язы

Оглавление

Реферат

Abstract

Введение

1. Постановка задачи и технико-экономическое обоснование темы

2. Теоретическая часть

2.1 Общая характеристика учебной дисциплины “Компьютерное моделирование”

2.2 Язык моделирования GPSS World, его особенности и версии

2.3 Разработка заданий для обучения основным и специальным приемам создания имитационных моделей на языке GPSS World

2.4 Разработка и написание методических указаний, контрольных вопросов

3. Алгоритмическая и программная части

3.1 Разработка алгоритмов

3.2 Разработка программ

4. Разработка программной документации

4.1 Руководство программиста

4.2 Руководство оператора

5. Экспериментальная часть

5.1 Программа и методика испытаний

5.2 Испытания программы

5.3 Выводы по результатам испытаний

Заключение

Список использованных источников

ПРИЛОЖЕНИЕ А Лабораторные работа №1,2

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Решение всех заданий лабораторных работ

Пакет моделирования дискретных систем GPSS World предназначен для имитационного моделирования сложных производственных, вычислительных и информационных систем. Имитационное моделирование обеспечивает возможность испытания, оценки и проведения экспериментов с проектируемой системой без каких-либо воздействий на нее. Эксперимент при имитационном моделировании проводится с программой, которая является моделью системы. Длительные периоды функционирования (дни, часы) исследуемой системы могут быть промоделированы на ЭВМ за несколько минут.

Имитационное моделирование представляет собой один из видов анализа сложных технических систем. Первым шагом при анализе любой конкретной системы являются выделение элементов системы и формулирование логических правил, определяющих порядок взаимодействия этих элементов. Для GPSS World исходным является формальное описание объекта проектирования в виде системы массового обслуживания (СМО). Входным языком является язык GPSS. Необходимо отметить, что средства системы GPSS World ориентированы на построение моделей вычислительных систем и проведение машинного эксперимента с целью их анализа только на самом верхнем (системном) этапе проектирования. Транслятор языка GPSS является транслятором интерпретирующего типа.

Язык GPSS (General Purpose Simulating System - общецелевая система моделирования) относится к классу языков моделирования с транзактами, т.е. ориентирован на описание процессов прохождения заявок, моделируемых транзактами, через элементы вычислительной системы, представленной в виде системы массового обслуживания.

Моделирующая система GPSS (интерпретатор) автоматически выполняет планирование событий, перевод таймера модельного времени, разрешение конфликтов между заявками на приоритетной основе, сбор статистической информации, т.е. логика моделирования в основном встроена в интерпретатор. Модель дискретной системы в интерпретаторе представлена совокупностью абстрактных объектов (элементов) следующих категорий.

1. Динамические объекты - транзакты (сообщения) моделируют заявки. Транзакты могут создаваться, перемещаться по объектам, представляющим в модели оборудование, расщепляться, ликвидироваться. Каждый транзакт может иметь атрибуты - параметры, доступные программисту.

2. Аппаратно-ориентированные объекты представляют в модели ресурсы вычислительной системы. Это устройства, память (многоканальные устройства) и логические переключатели. Устройство может быть свободно или занято определенным транзактом. Состояние памяти характеризуется только количеством свободных и занятых ячеек (их конкретные адреса не фиксируются). Логический переключатель может быть во включенном (S) и выключенном (R) состояниях.

3. Вычислительные объекты: арифметические переменные с фиксированной или плавающей точкой, булевские переменные, случайные функции.

4. Запоминающие объекты: ячейки.

5. Статистические объекты: очереди и таблицы для сбора статистических данных.

6. Группирующие объекты: группы и списки.

Программа моделирования, разрабатываемая пользователем, состоит из операционных объектов (блоков, операторов) и управляющих операторов (карт).

Операторы служат для объявления переменных, функций, памяти, действий над транзактами (создание и ликвидация, задержка, изменение маршрута и параметров), действий над устройствами, памятью, переключателями.

Управляющие карты управляют работой интерпретатора (пуск, останов, очистка и т.д.).

Интерпретатор автоматически фиксирует для каждого объекта стандартные числовые атрибуты (СЧА). СЧА могут использоваться в качестве операндов, аргументов функций, таблиц, элементов переменных. Некоторые СЧА (параметры транзактов, значения сохраняемых ячеек памяти) можно изменять программно, основная часть СЧА доступна только для чтения, но не для записи.

Тема данной выпускной квалификационной работы является актуальной, поскольку аналогичных методических указаний для проведения лабораторных работ на языке GPSS World не существует, или они являются устаревшими так как написаны для более ранних версий языка GPSS.

Для достижения поставленных разработка программно-методических средств был выбран язык программирования - GPSS World изза его широких возможностей имитационного моделирования сложных производственных, вычислительных и информационных систем

Краткое содержание разделов пояснительной записки.

1) Постановка задачи и технико-экономическое обоснование темы. Данный раздел содержит необходимы правила которые надо соблюдать при написании того или иного учебно-информационного средства. Осуществляется постановка задачи квалификационной работы.

2) Теоретическая часть. Данный раздел содержит общую характеристику учебной дисциплины, особенности и версии языка, задания для лабораторных работ, методические указания и контрольные вопросы для лабораторных работ.

3) Алгоритмическая и программная части. В данном разделе представлен процесс разработки алгоритмов программ, а так же разработки их программной реализации.

4) Разработка программной документации. Раздел содержит описание руководства пользователя и руководства оператора по использованию разработанных программно-методических средств.

5) Экспериментальная часть. В данном разделе приведены результаты тестирования программной реализации некоторых из решенных заданий. Также приводится анализ характеристик, полученных при помощи разработанных в рамках квалификационной работы программных средств.

1.