Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине “Имитационное моделирование информационных процессов и систем” (2010г поток С4) (стр. 1 )

Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине “Имитационное моделирование информационных процессов и систем”

(2010г поток С4)

Темы курсовых работ

Тема	Фамилия студента
1.  Модель управления запасами с фиксированным размером заказа.
2.  Моделирование обслуживания клиентов на автозаправочной станции.
3.  Исследование работы морского порта методом имитационного моделирования.
4.  Модель автобусной остановки.
5.  Моделирование процесса выдачи книг в библиотеке.
6.  Оценка параметров управления светофором методом имитационного моделирования
7.  Моделирование работы станции технического контроля производственной линии
8.  Оценка влияния численности рабочей силы на срок выполнения проекта, заданного стохастическим сетевым графиком
9.  Модель гаража
10.  Определение числа запасных деталей для станка на участке производства

Задания для курсовых работ

Шрайбер, стр 265. Шрайбер, стр.297. Шрайбер, стр. 315. Шрайбер, стр.303 Шрайбер, стр.325. Кудрявцев, стр.109-121 Шрайбер, стр.133-137 Шрайбер, стр.445-452 Шрайбер, стр. 414-423 Шрайбер, стр.336-342

Литература

1.  Лоу, А. Имитационное моделирование /  А. Лоу, В. Кельтон. -  СПб. :  Питер,  2004. 

2.  Рыжиков, моделирование. Теория и технологии /  . -  СПб :  Корона принт,  2004.

3.  Советов, систем :  практикум /  , . -  М. :  Высш. шк.,  2005. 

4.  Шрайбер, Т. Дж. Моделирование на GPSS/ Т. Дж. Шрайбер. – М.: Машиностроение, 1980.

5.  Харин имитационного и статистического моделирования. Учебное пособие/ , , и др. – Мн.:Дизайн ПРО, 1997.

6.  GPSS World. Основы имитационного моделирования различных систем/ . – М.: ДМК, 2004.

7.  Максимей моделирование на ЭВМ/ . – М.: Радио и связь, 1988.

8.  Методические требования к содержанию и оформлению курсовых работ/ , . – Гомель, БТЭУ, 2004. (мет. № 000)

9.  Имитационное моделирование экономических процессов. Практикум. Ч.1 и Ч.2. / – размноженные материалы.

Порядок выполнения и оформления курсовой работы

Для выполнения курсовой работы необходимо:

1) изучить литературу по имитационному моделированию [1]-[7], [9].

2) написать на языке GPSS программу модели, которая соответствует варианту задания;

3) исследовать модель в системе GPSS World;

4) на основе полученных отчетов, графиков, таблиц и гистограмм дать оценку показателей исследуемой системы и ответить на вопросы, приводимые в задании;

5) оформить работу в соответствие с требованиями [8].

Курсовая работа должна содержать следующие разделы:

1.  Титульный лист.

2.  Оглавление.

3.  Введение

Во введении следует обосновать актуальность применения метода имитационного моделирования, раскрыть цель и задачи курсовой работы (см. [8], стр. 7). В конце введения нужно отразить структуру работы (количество разделов, рисунков, таблиц, приложений)

4.  Постановка задачи.

5.  Описание возможностей языка GPSS.

Следует описать в целом возможности GPSS. Раскрыть в общем виде назначение и синтаксис блоков, которые используются в программе. Особенно блоков, которые не изучались на лабораторных работах.

6.  Описание модели.

Описать назначение отдельных сегментов, смысл переменных и имен объектов, текстом описать суть процесса имитации. Привести блок - схему модели и текст программы на языке GPSS (можно их оформить как рисунки или вынести в приложение).

7.  Автоматизация имитационного эксперимента.

Этот раздел будет, если есть программа эксперимента на языке PLUS.

8.  Результаты моделирования и их анализ.

Привести распечатку отчета или нескольких отчетов по результатам моделирования (их также оформлять рисунками или выносить в приложение). Если имеются, то распечатки таблиц, графиков и гистограмм. Описать смысла полученных результатов, привести ответы на вопросы, приведенные в задании.

9.  Заключение.

10.  Список литературы.

11.  Приложения (если имеются).

Постановки задач и материалы к их решению

Модель управления запасами с фиксированным размером заказа.

1. Постановка задачи. В магазине ежедневная потребность в некоторой продукции распределена нормально с математическим ожиданием и стандартным отклонением соответственно равными 10 и 2 единицам. Как только запас магазина падает до (или ниже) уровня заранее определенной величины, называемой точкой восстановления, поставщику посылают заказ на пополнение запаса. Величина пополнения, называемая количеством восстановления, всегда равна 100 единицам. Пополнение приходит в магазин где-то между шестым и десятым днем после подачи заказа. Это случайное время между подачей заказа на пополнение и прибытием пополнения в магазин называется приведенным временем. Распределение приведенного времени показано в таблице. Требование, возникающее в момент, когда магазин не имеет запаса, теряется; это означает, что поку­патель, чье требование невозможно удовлетворить немедленно, тут же уходит.

Таблица. Распределение приведенного времени

Приведенное время, дни	Относительная частота	Приведенное время, Дни	Относительная частота
6	0,05	9	0,22
7	0,25	10	0,18
8	0,30

Владельцу магазина нужно знать, как установить точку восстановления. Из таблицы ему известно, что приведенное время в среднем составляет 8 дней. Поскольку в среднем запрашивается 10 единиц товара в день, он полагает, что точка восстановления не должна быть ниже 80; в противном случае у него не найдется достаточного количества товара для удовлетворения требований, ожидаемых в период приведенного времени. Владелец полагает, что установление точки восстановления на более высоком уровне, таком как 90 или 100, уменьшает возможность потерь при продаже в период ожидания прибытия пополнения. С другой стороны, более высокий уровень точки восстановления означает, что в среднем запас больше; это увеличивает величину вложенного в запас капитала.

Требуется построить GPSS-модель для описанной ситуации. В модели следует предусмотреть возможность измерения характеристик распределений двух случайных переменных: «ежедневные потери от несделанных покупок» и «число единиц, имеющихся в наличии». Необходимо выполнить прогон модели для оценки этих двух распределений, если количество восстановления равно 100, а точка восстановления равна 80, 90 или 100. Для каждой конфигурации провести моделирование работы магазина в течение 1000 дней.

Предположим для простоты, что владелец проверяет уровень товара только в конце рабочего дня, а затем либо делает, либо не делает заказ на пополнение. Предположим также, что пополнение прибывает только после закрытия магазина; это означает, что ни одна единица товара из пополнения не может быть использована для удовлетворения требования, возникающего в день прибытия пополнения. Пренебрежем также «проблемами выходных». Такие вопросы возникают потому, что на практике владелец может не открывать магазин в субботу и (или) воскресенье; тем не менее в субботу и воскресенье пополнение продолжает поступать к месту назначения. Отказ от проблемы выходных равносилен тому, что владелец держит магазин открытым семь дней в неделю.

2. Метод построения модели. Модель составлена из двух отдельных сегментов. Сегмент запроса имитирует дневной спрос на товар, проверяет, какое количество из этого запроса может быть удовлетворено, и вводит величину потерь продажи и наличного запаса в GPSS-таблицы в конце каждого дня. Сегмент инвентаризации производит наблюдение за наличным запасом и вызывает заказ на пополнение, если наличный запас находится на уровне или ниже точки восстановления и не ожидается поступления ранее заказанного товара. Эти два отдельных сегмента сообщаются через единственную сохраняемую величину STOCK, которая равна текущему наличному запасу.

В сегменте запроса вместо удовлетворения многих запросов в течение дня определяется общий запрос на день с помощью транзакта, вводимого в модель ежедневно. Этот общий запрос, помещаемый в первый параметр транзакта, сравнивается затем в режиме условного перехода с сохраняемой величиной STOCK для того, чтобы определить, можно ли удовлетворить все дневные требования. Если можно, то меняется значение STOCK, в таблицы заносятся требуемые данные, и транзакт выходит из модели. Если дневной запрос превышает STOCK, то транзакт из блока TEST переходит не в следующий блок, а идет на вычисление потерь покупок и устанавливает STOCK, равным нулю. Затем он заносит данные в таблицы, и выходит из модели.

В сегменте инвентаризации впереди блока TEST, работающего в режиме отказа, находится единственный транзакт-учетчик, ожидающий когда величина STOCK опустится до уровня (или ниже) точки восстановления. Сама точка восстановления занесена в сохраняемую величину ROP. Когда блок TEST разрешает вход, указывая на необходимость подачи заказа на пополнение, транзакт проходит в ADVANCE, где имитируется приведенное время. По истечении приведенного времени транзакт-учетчик выходит из блока ADVANCE изменяет STOCK добавлением к нему количества восстановления, содержащегося в сохраняемой величине ROQ. После этого учетчик возвращается назад для продолжения наблюдения за наличным запасом.

У транзакта, находящегося в сегменте инвентаризации, более низкий приоритет, чем у транзакта, находящегося в сегменте запроса. Это различие в приоритетах сделано для того, чтобы удовлетворить условию, состоящему в том, что пополнение прибывает всегда после закрытия магазина. Предположим, например, что прибытие заказа запланировано на 51-й день моделирования. Транзакт-учетчик, обеспечивающий заказ, был помещен в цепь будущих событий не позднее, чем в конце 45-го дня (минимальное приведенное время равно шести дням). Транзакт же сегмента запроса не был помещен в цепь будущих событий до начала 50-го дня (запланировано ввести его в модель на 51-й день). Последовательность помещений в цепь будущих событий означает, что после перехода в цепь текущих событий учетчик был бы впереди транзакта сегмента запроса, если бы они имели равный приоритет. Это, в свою очередь, привело бы к тому, что пополнение прибыло перед тем, как будет определен дневной запрос, что является нарушением условий задачи. Введение различий в приоритетах изменяет эту ситуацию.

3. Таблица определений. Единица времени: 1 день.

Элемент GPSS	Интерпретация
транзакты:
1-й сегмент модели	Продавец: Р1 — общий запрос в рассматриваемый день Р2 — потери покупок за рассматриваемый день
2-й сегмент модели	Учетчик
Функции:
LTIME	Функция, описывающая распределение приведенного времени
SNORM	Функция, описывающая нормированное нормальное распределение (в GPSS World не нужна – используется функция NORMAL())
Сохраняемые величины:
ROP		Точка восстановления
ROQ		Число восстановлений
STOCK		Наличный запас
Таблицы:
LOSES		Таблица, используемая для оценки распределения дневных потерь покупок
STOCK		Таблица, используемая для оценки распределения наличного запаса
Переменные:
DMND		Переменная, величина которой равна общему запросу в рассматриваемый день
LOST		Переменная, величина которой равна количеству по­терь покупок за рассматриваемый день

4. Блок-схема

7. Обсуждение. Логика моделирования. На блок-схеме (рис. 5В.1) видно, что в модели используется один блок TEST в режиме условной передачи, а другой блок TEST — в режиме отказа. Заметим также, что оба сегмента модели взаимодействуют друг с другом с помощью сохраняемой величины STOCK.

Модель существенно зависит от внешних условий. Двумя источниками случайностей являются дневной запрос и приведенное время. Каждое соответствующее распределение представлено функцией, и у каждой функции в качестве аргумента свой датчик случайных чисел. Для каждого случая точки восстановления перед началом моделирования эти датчики устанавливаются или сбрасываются к некоторой начальной точке с помощью оператора RMULT (строки 5, 59 и 63 на рис. 5В.2).

Распечатка результатов. (Общее время моделирования на ЭВМ IBM 360/67 составило 4,3 с.) На рис. 5В. З показаны таблицы дневных потерь и наличного запаса, полученные при моделировании, для точки восстановления, равной 80. Число входов в каждую таблицу равно 1000, по одному на каждый день. В среднем каждый день терялось 0,516 покупок (средне значение таблицы LOSES). За 1000 имитируемых дней эта величина составит 516 потерь. В 92% дней потерь не было (процент от общего числа для верхнего предела, равного нулю, в таблице STOCK). Бывают случаи 14 потерь за один день.

Из таблицы STOCK на рис. 5В. З видно, что наличный запас распределен равномерно между 0 и 100. Средний наличный запас составил 47,8 единиц. Примерно в 8% случаев наличный запас в конце дня был нулевым, не считая возможности прибытия пополнения в конце этого дня (процент от общего числа для верхнего предела, равного нулю, в таблице STOCK). В течение 23 дней наличный запас превышал 100 единиц.

В табл. 5В. З приведены данные, полученные при исследовании всех трех случаев точек восстановления. Из таблицы видно, что средняя дневная потеря уменьшается с возрастанием уровня точки восстановления. В то же время средний наличный запас увеличивается при повышении уровня точки восстановления.

Таблица 5В.3 Итог результатов моделирования мера 5В

Точка восстановления	Среднее число дневных потерь покупок	Процент дней, в которые происходила нехватка запаса	Средний наличный запас
80	0,516	7,7	47,8
90	0,173	3,2	55,0
100	0,005	0,4	65,0

Моделирование обслуживания клиентов на автозаправочной станции

1. Постановка задачи. В табл. 5D. 1 приведено распределение интервала времени между прибытиями автомашин на заправочную станцию. Время обслуживания автомашин подчиняется распределению, приведенному в табл.5D.2. Машина останавливается на обслуживание лишь в том случае, если число ожидающих обслуживания автомашин меньше или равно числу обслуживаемых машин (это означает, что машина останавливается, если водитель видит, что в состоянии ожидания находится не более одной машины на колонку). Машины, которые не останавливаются, уезжают на другую заправочную станцию и, таким образом, уменьшают прибыль.

Таблица 5D. 1 Распределение интервалов между прибытиями автомашин в примере моделирования 5D

Интервалы между прибытиями, с	Суммарная частота	Интервалы между прибытиями, с	Суммарная частота
Меньше 0	0,0	400	0,81
100	0,25	500	0,90
200	0,48
300	0,69	600	1,0

Таблица 5D. 2 Распределение времени обслуживания автомашин в примере моделирования 5D

Время обслуживания, с	Суммарная частота	Время обслуживания, с	Суммарная частота
Меньше 100	0,0	500	0,77
200	0,06	600	0,83
300	0,21	700	1,0
400	0,48

Заправочная станция открыта с 7 ч до 19 ч. В 19 ч выключают свет, что означает, что машины, поступившие позднее 19 ч, не обслуживаются. Тем не менее, все машины, попавшие в очередь до 19 ч, должны быть обслужены.