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

Важным показателем является использование ресурса. Исполь­зование ресурса рассматривают как часть времени, расходуемую на обслуживание запроса (например, часть времени принтера, занятого печатью задания). Остаток от этого времени называют временем про­стоя. Для процессоров можно определить коэффициент использова­ния как отношение времени простоя ко времени занятости, для памя­ти - как часть ресурса, которая занята на текущий момент времени (использование определяется как средняя часть, используемая за ин­тервал времени).

Понятно, что коэффициент использования должен быть между 0,0 (полностью не используется) и 1,0 (всегда занят). По этому пока­зателю можно определять критические параметры в системе или ее предельные возможности. Некоторые ресурсы не могут полностью использоваться в любой момент времени (например, не вся память компьютера используется в данный момент времени). В этом случае коэффициент использования определяется как средняя часть занятого ресурса за интервал времени. Например, если память используется приблизительно на 50%, то есть половина памяти компьютера заня­тая, а половина - доступна для использования другими программами.

Другие часто используемые показатели связаны с надежностью (определяют, например, среднее время между ошибками) или с дос­тупностью, которая определяет среднее время между неудачными попытками. Моделирование часто применяется для оценки надежно­сти системы, то есть среднего времени между отказами компонента или системы.

Глава 6. Основы моделирования процессов

6.1. Производственные процессы

Производственные процессы ориентированы на выпуск разно­образной продукции или изделий, которые могут изготавливаться в дискретном или непрерывном поточном режиме. Такие операции, как разделение на группы, объединение групп, сборка, разборка, монтаж, контроль качества и устранение брака представляют собой типичные функции, реализованные дискретными производственными процес­сами. Для того, чтобы точно промоделировать эти функции, модель должна отслеживать информацию об отдельных объектах потока, а также их атрибуты. Кроме того, в процессе создания модели важно учитывать правила построения очередей, последовательность выпол­нения операций,' которые задаются маршрутными технологическими картами, а также моделирование простоя. Иногда при моделировании важно воссоздать расписание работы персонала во времени.

Примерами производственных процессов служат: выполнение заказов, работа отдела снабжения, расчеты нужных мест складирова­ния и управления запасами, определение технологического маршрута выполнения заказов, формирование счетов к оплате или обработка требований и др. Таким образом, при имитации необходимо наиболее точно воссоздавать процессы, которые наблюдаются на практике.

Имитационное моделирование производственных процессов на­целено или на определение оптимальных параметров и режимов ра­боты, или на проектирование наиболее подходящей структуры про­изводственного процесса. Используя моделирование, можно уточнять и определять вероятностные закономерности, выявлять конкретные взаимосвязи и взаимоотношения (например, между степенью загруз­ки производственного участка, средним временем простоя заготовок и необходимым средним временем технологической операции и др.).

Технологические производственные системы разделяют на от­дельные элементы: технологические агрегаты, испытательные стенды, транспортные средства, рабочие места, склады и т.п. Производст­венный процесс «движется» сквозь эти элементы и «потребляет» производственные ресурсы во времени (при выполнении операции).

Таким образом, производственный процесс отображается как некоторый материальный поток, объединяющий все без исключения продукты, которые есть в производственной системе. Все операции, которые выполняются с некоторым материальным потоком, связаны с задержками по времени выполнения операции, независимо от того, изменяется ли состояние продукта в потоке. Например, если такие операции, как транспортирование или испытание, на состояние про­дукта не влияют, то выполнение таких операций, как монтаж или де­монтаж, обработка на станках, сварка и прочие, изменяет состояние продукта.

Для моделирования ресурсов средствами языка GPSS в произ­водственном процессе обычно используют устройства обслуживания (блоки SEIZE, RELEASE), если это отдельный ресурс, или МКУ (блоки ENTER, LEAVE), если это несколько однотипных ресурсов, склад или бункер.

Продукт в потоке бывает единичный (например, заготовка) или групповой (например, поддон с несколькими заготовками, которые двигаются по конвейеру). Групповой материальный поток моделиру­ются с помощью ансамблей транзактов (транзактов, которые принад­лежат одному семейству).

Операции сборки и демонтажа воссоздают с помощью блоков MATCH, GATHER, ASSEMBLE. Для управления транзактами ис­пользуются блоки GATE М и GATE NM.

Технологические маршруты в GPSS задают с помощью функций [18] или матриц [ 10] (блок MSAVEVALUE).

Моделирование производственных процессов предусматривает создание устойчивой технологической схемы, поскольку последова­тельность выпускаемой продукции повторяется. Важной процедур­ной концепцией анализа эффективности является определение перио­да неустойчивой работы и устранение статистических данных, соб­ранных за этот период по результатам моделирования.

6.2. Распределительные процессы

Распределительные процессы включают транспортирование и доставку, которые обеспечивают перемещение продукции или людей между разными пунктами в сети распределения. Характерным отли­чием транспортирования от доставки является то, что поточные объекты при транспортировании - это люди, а не товары. Типичные процессы транспортирования можно найти в систе­мах общественного транспорта. На типичных процессах доставки построены системы сбыта изготовленной продукции, доставки почты и товаров покупателю.

При моделировании распределительных процессов необходимо наблюдение таких характеристик, как место назначения, скорость доставки или затраты, а также свойства поточных объектов. При мо­делировании перемещения иногда целесообразнее представлять ре­сурсы для транспортирования как поточные объекты. Транспортные средства могут характеризоваться количеством мест, скоростью пе­редвижения, маршрутом движения. Для синхронизации поточных объектов и транспортных средств целесообразно использовать списки пользователей (блоки LINK и UNLINK).

Большинство распределительных процессов носят переходный характер. Поэтому продолжительность моделирования должна быть достаточной, чтобы охватить весь цикл процесса. Кроме того, для анализа показателей эффективности прогон модели необходимо вы­полнить несколько раз.

6.3. Процессы обслуживания клиентов

Процессы обслуживания клиентов представляют собой одну из важнейших областей применения имитационного моделирования, по­скольку в типичном процессе обслуживания суммарное время ожи­дания может достигать 95% от общего времени обработки.

Процессами обслуживания клиентов могут быть: предоставле­ние услуг по телефону (справочные центры), работа «фабрик» услуг (рестораны, центры копирования, фотолаборатории), «магазинов» ус­луг (госпитали, ремонтные мастерские) и универмагов.

Имитационное моделирование процессов обслуживания клиен­тов считается сложной задачей, поскольку люди - это поточные объ­екты, но также могут быть ресурсами. Людям присуще сложное и не­предвиденное поведение. Проще моделировать создание продуктов, документов, работу оборудования или перемещение транспортных средств. Например, клиенты, которые стоят в очереди, могут спорить, хитрить или вообще уйти. Моделирование подобных ситуаций требу­ет незаурядной гибкости программирования.

В большинстве случаев время обслуживания клиентов и время появления клиентов являются случайными величинами. Поэтому для корректного представления необходимо использовать вероятностные распределения.

Поскольку поступление в систему носит циклический и случай­ный характер, системы обслуживания редко находятся в устойчивом состоянии. Поэтому было бы правильным моделировать осуществле­ние операций в такой системе за некоторый период времени и соот­ветствующим образом описывать работу элементов модели.

6.4. Процессы управления разработками проектов

Подобные процессы осуществляются одним человеком или группой людей. Типичными примерами являются разработка нового продукта или такие административные мероприятия, как подбор и расстановка кадров. Обычно в анализе подобных процессов задейст­вован программный инструментарий управления проектами. Тем не менее, оценки времени полного цикла процесса и требований к ре­сурсам, которые получают в результате анализа, выполненного по методике имитационного моделирования, являются более точными, поскольку временные параметры выполнения проекта очень неста­бильны, а общее использование ресурсов приводит к появлению большого количества взаимосвязей.

Создавая корректную имитационную модель проекта, в первую очередь рассматривают такие элементы, как приоритеты выполнения срочных работ, разделение на смены, простои, ненормированные ра­боты, графики обучения и т.п.

Важным моментом, на который следует обратить внимание при имитационном моделировании работ над проектом, является проце­дура повторения прогонов модели и получение результатов модели­рования. Поскольку временные параметры неустойчивы, один прогон модели даст только один вариант развития бизнес - процессов. На ос­новании множества повторных прогонов модели можно получить не­сколько вариантов сценария, которые дадут возможность получить более точные оценки и выделить наиболее уместные интервалы для определения показателей эффективности.