Файл: Конспект лекций Для студентов специальности 080801. 65 - приклад.doc

Федеральное агентство по образованию

Московский государственный университет

экономики, статистики и информатики (МЭСИ)

Красноярский филиал

Имитационное моделирование экономических процессов

Конспект лекций

Для студентов специальности 080801.65 — Прикладная информатика в экономике

Красноярск – 2008

УДК 681.32

ББК65в6

Составитель, преподаватель кафедры ЭИС и ИТ Тынченко В.С.

Оглавление

Оглавление 3

ПРЕДИСЛОВИЕ 7

ВВЕДЕНИЕ 9

ГЛАВА 1. МОДЕЛИ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ 12

1.1. Системы массового обслуживания и их характеристики 13

1.2. Системы с одним устройством обслуживания 19

1.3. Основы дискретно-событийного моделирования СМО 24

1.4. Многоканальные системы массового обслуживания 34

ГЛАВА 2. ВЕРОЯТНОСТНЫЕ СЕТИ СИСТЕМ МАССОВОГО 41

ОБСЛУЖИВАНИЯ 41

2.1. Общие сведения о сетях 41

2.2. Операционный анализ вероятностных сетей 44

2.3. Операционные зависимости 47

2.4. Анализ узких мест в сети 55

ГЛАВА 3. ВЕРОЯТНОСТНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ 63

3.1. Метод статистических испытаний 63

3.2. Моделирование дискретных случайных величин 66

3.3. Моделирование непрерывных случайных величин 68

Таблица 3.3 73

3.4. Сбор статистических данных для получения оценок характе­ристик случайных величин 74

3.5. Определение количества реализаций при моделировании 76

случайных величин 76

Задачи для самостоятельной работы 79

Таблица 3.4 82

Таблица 3.5 83

Таблица 3.6 84

ГЛАВА 4. СИСТЕМА МОДЕЛИРОВАНИЯ GPSS 84

4.1. Объекты 84

Таблица 4.1 86

4.2. ЧАСЫ модельного времени 90

4.3. Типы операторов 91

4.4. Внесение транзактов в модель. Блок GENERATE 93

Таблица 4.2 94

Задание для самостоятельной работы: 95

4.5. Удаление транзактов из модели. Блок TERMINATE 96

4.6. Элементы, отображающие одноканальные обслуживающие 99

устройства 99

Таблица 4.5 101

4.7. Реализация задержки во времени. Блок ADVANCE 102

Таблица 4.6 102

Задания для самостоятельной работы: 104

4.8. Сбор статистики об ожидании. Блоки QUEUE, DEPART 104

4.9. Переход транзакта в блок, отличный от последующего. 108

Блок TRANSFER 108

Таблица 4.8 108

Таблица 4.9 109

Задания для самостоятельной работы: 110

4.10. Моделирование многоканальных устройств 111

Таблица 4.11 114

4.11. Примеры построения GPSS-моделей 116

4.12. Переменные 125

Таблица 4.20 131

4.13. Определение функции в GPSS 133

Таблица 4.21 135

Таблица 4.22 137

Таблица 4.23 139

Таблица 4.24 141

Таблица 4.25 159

4.14. Стандартные числовые атрибуты, параметры транзактов. Блоки ASSIGN, MARK, LOOP 160

4.15. Изменение приоритета транзактов. Блок PRIORITY 176

4.16. Организация обслуживания с прерыванием. Блоки PRE­EMPT и RETURN 177

Задание для самостоятельной работы: 185

4.17. Сохраняемые величины 185

Таблица 4.39 187

Таблица 4.40 188

Таблица 4.41 189

Таблица 4.42 189

4.18. Проверка числовых выражений. Блок TEST 190

Задание для самостоятельной работы: 192

4.19. Определение и использование таблиц 192

Таблица 4.44 193

Таблица 4.45 194

Таблица 4.46 195

Задания для самостоятельной работы: 196

4.20. Косвенная адресация 197

4.21. Обработка транзактов, принадлежащих одному семейству 203

Таблица 4.47 204

4.22. Управление процессом моделирования в системе GPSS 211

4.23. Списки пользователей 215

4.24. Блоки управления потоками транзактов LOGIC, GATE LR, GATE LS и GATE 227

4.25. Организация вывода временных рядов из GPSS-модели 234

4.26. Краткая характеристика языка PLUS 236

Таблица 4.48 239

4.27. Команды GPSS World 245

Таблица 4.49 251

4.28. Диалоговые возможности GPSS World 272

4.29. Отличия между GPSS World и GPSS/PC 285

Глава 5. Моделирование вычислительных и операционных систем 289

5.1. Операционные системы компьютеров 290

5.2. Сети и системы передачи данных 294

5.3. Проблемы моделирования компьютеров и сетей 302

Глава 6. Основы моделирования процессов 305

6.1. Производственные процессы 305

6.2. Распределительные процессы 308

6.3. Процессы обслуживания клиентов 308

6.4. Процессы управления разработками проектов 309

Глава 7. Задания для самостоятельной работы 311

Задание 1. Моделирование разливной линии 311

Таблица 7.5 318

Таблица 7.6 318

Таблица 7.7 319

Таблица 7.8 319

Таблица 7.9 319

Таблица 7.10 320

Таблица 7.11 320

Таблица 7.12 320

Таблица 7.13 321

Таблица 7.14 321

Таблица 7.15 327

Таблица 7.16 328

Таблица 7.17 330

Таблица 7.18 331

Таблица 7.20 332

Глава 8. Проектирование имитационных моделей 335

С ПОМОЩЬЮ ИНТЕРАКТИВНОЙ СИСТЕМЫ 335

ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ 335

8.1. Структура интерактивной системы имитационного модели­рования 335

8.2. Построение концептуальной схемы модели 337

8.3. Параметрическая настройка модели 338

8.4. Генератор формул 341

8.5. Управление экспериментом 342

8.6. Запуск эксперимента и обработка результатов моделирования 343

8.7. Управление проектами и общей настройкой системы 344

8.8. Пример построения модели средствами ISS 2000 344

Таблица 8.1 347

Глава 9. Технология имитационного моделирования 361

9.1. Имитационные проекты 361

9.2. Организация экспериментов 366

9.3. Проблемы организации имитационных экспериментов 368

9.4. Оценка точности результатов моделирования 370

9.5. Факторный план 378

9.6. Дисперсионный анализ ANOVA в планировании экспериментов 381

9.7. Библиотечная процедура ANOVA 382

9.8. Технология проведение дисперсионного анализа в системе GPSS World 387

9.9. Особенности планирования экспериментов 395

9.10. Нахождение экстремальных значений на поверхности 397

отклика 397

9.11. Организация экспериментов в GPSS World 400

9.12. Выбор наилучшего варианта структуры системы 430

Глава 10. Примеры принятия решений с помощью имитационного моделирования 433

10.1. Моделирование производственного участка 433

10.2. Моделирование технологического процесса ремонта и заме­ны оборудования 445

Глава 11. Задания для имитационных проектов 451

ПРИЛОЖЕНИЕ 482

Системные СЧА 482

СЧА транзактов 483

СЧА блоков: 483

СЧА МКУ 483

СЧА одноканальных устройств: 484

СЧА очередей 484

СЧА таблиц 485

СЧА ячеек и матриц ячеек сохраняемых величин: 485

СЧА вычислительных объектов 485

СЧА списков и групп 485

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 487

Предисловие

В книге рассматриваются основы дискретно-событийного моде­лирования систем и технология имитационного моделирования. Ав­торами обобщен опыт преподавания дисциплин, связанных с имита­ционным моделированием, и предыдущих двух книг [1,2]. Приве­денный материал имеет практическую направленность и позволяет самостоятельно освоить средства имитационного моделирования для решения практических задач. Большое количество приведенных при­меров, пояснений и задач способствует этому. Основное назначение этой книги - научить принимать решение по результатам экспери­ментов с имитационными моделями.

Первая и вторая главы охватывают проблемы систем и сетей массового обслуживания, на которых основываются имитационные модели технических, технологических, информационных, экономи­ческих и других систем. Рассматриваются принципы построения мо­делирующих алгоритмов. В отличие от математических методов тео­рии массового обслуживания используется операционный анализ, ко­торый позволяет анализировать эти системы, основываясь на логике их работы. Операционный анализ дает возможность во многих случа­ях провести предварительные расчеты модели без применения метода имитационного моделирования.

В третьей главе рассматриваются методы вероятностного моде­лирования дискретных и случайных непрерывных величин, которые позволяют учитывать при моделировании случайные воздействия на систему.

Четвертая глава знакомит с языком GPSS и конкретно с его реа­лизацией GPSS World для построения имитационных моделей. Прин­цип изложения материала - от простого к сложному. Возможности языка иллюстрируются конкретными примерами с пояснениями. Приведены также основные средства языка для моделирования раз­ных задач.