Файл: Курсовой проект по дисциплине Моделирование процессов и систем Тема Моделирование процессов обработки информации.docx

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ 2

ВВЕДЕНИЕ 6

1 Теоретическая часть 7

1.1 Arena - система имитационного моделирования 7

Arena, разработанное компанией Systems Modeling Corporation программное обеспечение для имитационного моделирования, позволяет создавать подвижные компьютерные модели, используя которые можно адекватно представить очень многие реальные системы. Самая первая версия этой системы увидела свет в 1993 г. Arena снабжена удобным объектно-ориентированным интерфейсом и обладает удивительными возможностями по адаптации ко всевозможным предметным областям. В целом система исключительно проста в использовании. 7

Последняя версия системы - Arena 12.0. В ней удачно соединены интерфейсные возможности среды Windows и присущая Arena легкость иерархического построения модели и ее последовательного приближения к реальному объекту. 7

1.2 Архитектура Arena 8

Основа технологий Arena - язык моделирования SIMAN и система Cinema Animation. SIMAN, впервые реализованный в 1982г. - чрезвычайно гибкий и выразительный язык моделирования. Он постоянно совершенствуется путем добавления в него новых возможностей. Для отображения результатов моделирования используется анимационная система Cinema animation, известная на рынке с 1984 г. Процесс моделирования организован следующим образом. Сначала пользователь шаг за шагом строит в визуальном редакторе системы Arena модель. Затем система генерирует по ней соответствующий код на SIMAN, после чего автоматически запускается Cinema animation. 8

Интерфейс Arena включает в себя всевозможные средства для работы с данными, в том числе электронные таблицы, базы данных, ODBC, OLE, поддержку формата DXF. 8

Какие преимущества дает использование для моделирования языка SIMAN? 8

Новая политика, управляющие процедуры, правила принятия решений, организационная структура, потоки информации и т.д. могут быть исследованы без вмешательства в работу реальной системы. Новые технические средства, планы размещения, программное обеспечение, транспортные системы и т. п. могут быть опробованы до того, как деньги, время и другие ресурсы будут потрачены на их приобретение и/или создание. Имитационное моделирование позволяет проверять гипотезы о причинах возникновения тех или иных наблюдаемых феноменов. SIMAN позволяет рассматривать процессы в различных масштабах времени. SIMAN позволяет выделить переменные, наиболее важные для успешного функционирования моделируемой системы, и проанализировать имеющиеся между ними связи. SIMAN позволяет выявлять "узкие места" в материальных, информационных и других потоках. Моделирование дает возможность изучать объекты, о поведении которых имеется недостаточно информации. Одно из основных преимуществ имитационного моделирования заключается в том, что оно помогает получить ответ на вопрос "что, если...". 8

1.3 Шаблоны решений 9

2 Практическая часть 9

2.1 Постановка задачи 9

Самолеты прибывают для посадки в район аэропорта каждые 10±5 мин. Если полоса свободна, прибывший самолет получает разрешение на посадку, если занята - самолет выполняет полет по кругу и возвращается к аэропорту через каждые 4 мин. В аэропорту через каждые 10±2 мин к полосе выруливают готовые к взлету самолеты и, если полоса свободна, то получают разрешение на взлет. Для взлета и посадки самолеты занимают полосу ровно на 2 мин. При одновременном прибытии самолетов на посадку и на взлет полоса предоставляется самолету, совершающему посадку. 9

Смоделировать работу аэропорта в течение суток. Определить количество самолетов, отправленных по кругу, общее количество приземлившихся и взлетевших самолетов, а также коэффициент загрузки полосы. 9

2.2 Спецификации задачи 9

Важность моделирования в данной ситуации объясняется тем, что обычно модели строятся для объектов, которые ещё только проектируются и реально не существуют, либо предполагается модернизация или изменение режима функционирования уже существующего объекта. Аэропорт является очень дорогостоящей системой, проведение экспериментов с которым в реальности приведёт к большим затратам материальных ресурсов. Кроме того, необходимо учитывать, что функционирование аэропорта обычно связано с обслуживанием людей, что накладывает дополнительные ограничения на проведение натурных экспериментов. Поэтому проведение экспериментов на модели и получение на ней экспериментальных данных оправдано. 9

Моделируемым объектом в нашем случае является взлётно-посадочная полоса аэропорта с позиции приёма на посадку и разрешения взлёта самолётам. 10

Данная полоса может быть рассмотрена как обслуживающий прибор в системе массового обслуживания , а самолёты – как требования на обслуживание. При этом самолёты имеют разные приоритеты на обслуживание: отлетающие более приоритетны по сравнению с прилетающими. 10

2.3 Обзор подходов 10

Решение поставленных задач возможно различными способами. Наиболее распространёнными являются: натурный эксперимент, построение и анализ математической модели, работа с имитационной моделью. 10

Первый способ (натурный эксперимент) в описанной задаче является труднореализуемым. Для этого необходимо иметь аэропорт с указанными в задании характеристиками и обеспечить требуемый поток самолётов на взлёт и посадку. Кроме того, сам процесс получения такого идеального (для анализа проблемы) объекта сопряжён с большими финансовыми затратами и моральными издержками, поскольку затрагивает интересы большого числа людей (пассажиров). 10

Второй способ предполагает использование некоторой математической модели системы массового обслуживания. Для описанного процесса функционирования аэропорта имеющиеся ныне модели не могут быть непосредственно применены, поскольку не учитывают изменения характера потока требований во времени. Это изменение связано с наличием повторного захода самолёта на посадку при первичном отказе. Поэтому здесь требуется строить новую математическую модель. Но наличие обратной связи (повторные заходы самолёта на посадку) приводит к сложным математическим построениям, требующим больших временных и интеллектуальных затрат. 10

При создании имитационной модели проблемы, связанные с получением аналитического вида законов распределения при повторных заходах самолёта на посадку решаются имитацией указанного процесса. Этим обходятся проблемы сложности математических выкладок, присущих математическому моделированию. А, поскольку исследование проводится на компьютере, то исчезают расходы на натурные эксперименты с реальным аэропортом. 11

2.4 Структурная схема модели системы и её описание 11

2.5 Логика реализации модели 12

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 20

В работе была построена имитационная модель работы аэропорта, касающаяся использования взлётно-посадочной полосы в условиях заданных параметров распределения времени прибытия и убытия самолётов. Были исследованы значения количества прилетающих и севших самолётов, а также взлетевших самолётов. 20

При рассмотрении задачи моделирования было выявлено, что наиболее эффективным является построение именно имитационной модели системы вследствие её низкой стоимости реализации. 20

Имитационное моделирование было выполнено в среде Arena и имеет в общем случае преимущество над аналитическим способом, как более универсальное, наглядное и приближенное к реальности. Модель решения поставленной задачи с интенсивностью поступления самолётов 10,5 и 10,2 и обслуживанием 2 мин. не является оптимальным, так как коэффициент загрузки равен 0.399. Наиболее оптимальным, по моему мнению, выбран вариант с интенсивностью поступления самолетов на взлетно-посадочную полосу 6,1 и 6,1 и обслуживанием самолетов 2 мин. - коэффициент загрузки увеличился на 0.265. Выбор того или иного варианта в реальном мире оправдывается имеющимися средствами, возможностями или целями, а потому он зависит от ситуации. Но актуальность моделирования или расчета не снижается, поскольку это существенно помогает прогнозировать результат, что удешевляет производство или другие разработки. 20

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 21

1.Карташевский В. Г. Основы теории массового обслуживания. Учебник для вузов. – М.: Горячая линия–Телеком, 2013. – 130 с. 21

2.Кудрявцев Е. М. GPSS World. Основы имитационного моделирования различных систем. –М.: ДМК Пресс., 2008. - 317 с. 21

3.Хомоненко А.Д., Цыганков В.М., Мальцев М.Г. Базы данных. - Спб.: КОРОНА принт, 2002 - 672 с. 21

4.Информатика. Учебное пособие /Ломтадзе В.В., Шишкина Л.П. – Иркутск: ИрГТУ, 1999. – 116с. 21

5.Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем. - М.: Высш. шк., 1995. 21

ПРИЛОЖЕНИЕ А 22

(обязательное) 22

Отчёт программы 22