Файл: Метод. указания к ЛР (часть 2).docx

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Брянский государственный технический университет

УТВЕРЖДАЮ          

Ректор университета

__________О.Н. Федонин

“____”___________2014 г.

ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

Методические указания к выполнению

лабораторных работ для студентов

очной формы обучения направлений

080500 «Бизнес-информатика»

и 230700 «Прикладная информатика»

Часть 2

Брянск 2014

УДК 330.45:004.9

Имитационное моделирование [Текст]+[Электронный ресурс]: методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов очной формы обучения направлений 080500 «Бизнес-информатика» и 230700 «Прикладная информатика». Часть 2. − Брянск: БГТУ, 2014. – 39с.

Разработал:    А. П. Мысютин, к.т.н., доц.

Рекомендовано кафедрой “Высшая математика” БГТУ

(протокол №3 от 19.11.13)

Научный редактор Л.А. Гусакова

Редактор издательства Л.И. Захарова

Компьютерный набор А.П. Левкина

Темплан 2014 г., п.

Подписано в печать __.__.14Формат 60х84х 1/16 Бумага офсетная

Офсетная печать Печ. л. 2,2 Уч.-изд. л. 2,2 Т. 30 экз.Заказ Бесплатно

Издательство Брянского государственного технического университета

Брянск, бульвар 50-летия Октября, 7

Лаборатория оперативной печати БГТУ, ул. Харьковская, 9

1. Введение

Имитационное моделирование является эффективным средством исследования экономических систем в тех часто встречающихся случаях, когда аналитическое решение задачи практически невозможно в силу значительных математических трудностей, а проведение натурных испытаний требует больших затрат времени и средств или неосуществимо. В настоящее время этот важнейший раздел исследования операций переживает второе рождение. В первую очередь это связано с появлением в 2000 году мощного программного продукта фирмы MinutemanSoftware – GPSSWorld. При этом ощущается дефицит учебно-методической литературы, предназначенной для освоения студентами современной технологии имитационных исследований и приобретения навыков разработки имитационных моделей на базе системы моделирования GPSSWorld.

Цикл лабораторныхработ по дисциплине «Имитационное моделирование» предназначен для студентов очной формы обучения направлений 080500 «Бизнес-информатика» и 230700 «Прикладная информатика». Лабораторные работы проводятся с целью закрепления теоретических основ дисциплины «Имитационное моделирование», освоения студентами технологии имитационного моделирования и выработки навыков принятия решений по результатам экспериментов с имитационными моделями. Лабораторный практикум состоит из восьми лабораторных работ, четыре из которых (№5-№8) описаны в данном пособии.

В лабораторной работе № 5 изучается методика изменения маршрутов движения транзактов в модели в зависимости от условий функционирования модели и состояния объектов аппаратной категории.

Лабораторная работа № 6 посвящена применению технологии имитационного моделирования для расчета разомкнутых систем массового обслуживания (СМО), допускающих аналитическое решение: одноканальной СМО с простейшими потоками и с неограниченной или ограниченной длиной очереди, одноканальной СМО с произвольным потоком обслуживания и с неограниченной длиной очереди, многоканальной СМО с простейшими потоками и с неограниченной или ограниченной длиной очереди.

Лабораторная работа № 7 посвящена применению технологии имитационного моделирования для расчета замкнутых систем массового обслуживания (СМО), допускающих аналитическое решение: одноканальной и многоканальной СМО с простейшими потоками.

В лабораторной работе № 8 изучается методикаприменения в моделях блоков создания копий транзактов и организации их синхронного движения. Рассматриваются блок SPLIT(расщепить), генерирующий заданное число копий входящего в него транзакта, и блоки ASSEMBLE, GATHER, MATCH, управляющие процессом движения транзактов в зависимости от их принадлежности к одному семейству.

В конце пособия имеются три приложения,содержащие описание системных числовых атрибутов (переменных состояния процесса моделирования, доступных для использования в течение всего процесса моделирования), блоков и команд системы имитационного моделирования GPSSWorld.

При выполнении работ следует ознакомиться с лекционным материалом, учебной литературой из списка [1-8] и методическими указаниями к каждой лабораторной работе. Студент выполняет лабораторные работы, используя указания, в которых приводятся краткие теоретические сведения, задания к работе, пример выполнения задания и содержание отчета. При выполнении работ студент получает индивидуальное задание, знакомится с основными командами и блоками системы моделирования GPSSWorld, приемами использования их в процессе создания имитационной модели и проверки ее достоверности, при выводе отчета и обработке результатов имитационного эксперимента. Исходные данные для выполнения работ содержатся в табл. 1–15. Студент выбирает вариант задания в соответствии с номером в деканатском журнале.

Общая продолжительность лабораторных работ составляет 17 учебных часов и рассчитана на проведение всего практикума в течение одного семестра из расчета по 1 часу в неделю.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5

ПЕРЕХОД ТРАНЗАКТОВ В БЛОК, ОТЛИЧНЫЙ ОТ ПОСЛЕДУЮЩЕГО. БЛОКИ TRANSFER, TEST И GATE

Цель работы: изучение блоков передачи управления, то есть блоков, изменяющих последовательность передвижения транзактов в модели.

Краткие теоретические сведения

Блок TRANSFER (передать) служит для передачи входящих в него транзактов в блоки, отличные от следующего. Блок имеет девять режимов работы, из которых рассмотрим здесь лишь три наиболее часто используемых. В этих трех режимах блок имеет следующий формат:

TRANSFER A,B,C

Смысл операндов в полях A, B и C зависит от режима работы блока.

В режиме безусловной передачи поля A и C пусты, а в поле B указывается имя блока, к которому безусловным образом направляется транзакт, вошедший в блок TRANSFER. Например:

TRANSFER ,METKA

В режиме статистической передачи операнд A определяет вероятность, с которой транзакт направляется в блок, указанный в поле C. С вероятностью (1-A) транзакт направляется в блок, указанный в поле B (в следующий, если поле B пусто). Вероятность в поле A может быть задана непосредственно десятичной дробью, начинающейся с точки и содержащей не более трех цифр. Например, блок
  TRANSFER .625,MET1,MET2

с вероятностью 0,625 направляет транзакты в блок с именем MET2, а с вероятностью 0,375 —в блок с именем MET1.

В режиме логической передачи в поле A записывается ключевое слово BOTH (оба). Транзакт, поступающий в блок TRANSFER, сначала пытается войти в блок, указанный в поле B (или в следующий блок, если поле B пусто), а если это не удается, т.е. блок B отказывает транзакту во входе, то в блок, указанный в поле C. Если и эта попытка неудачна, то транзакт задерживается в блоке TRANSFER до изменения условий в модели, делающего возможным вход в один из блоков B или C, причем при одновременно возникшей возможности предпочтение отдается блоку B. Например:

TRANSFER BOTH,MET1,MET2

Блок TEST (проверить) служит для задержки или изменения маршрутов транзактов в зависимости от соотношения двух СЧА. Он имеет следующий формат:

TEST X A,B,C

Вспомогательный операнд X содержит условие проверки соотношения между СЧА и может принимать следующие значения: L (меньше); LE (меньше или равно); E (равно); NE (не равно); GE (больше или равно); G (больше). Поле A содержит первый, а поле B - второй из сравниваемых СЧА. Если проверяемое условие A X B выполняется, то блок TEST пропускает транзакт в следующий блок. Если же это условие не выполняется, то транзакт переходит к блоку, указанному в поле C, а если оно пусто, то задерживается перед блоком TEST. Например, блок

TEST LE Q1,Q3

не впускает транзакты до тех пор, пока длина первой очереди не станет меньше или равна длине третьей очереди. Блок

TEST LP$ROST,7,FIN

направляет транзакт в блок с именем FIN, если значение его параметра с именем ROST больше либо равно 7.

Для задержки или изменения маршрута транзактов в зависимости от состояния аппаратных объектов модели служит блок GATE (впустить), имеющий следующий формат:

GATE X A,B

Вспомогательный операнд X содержит код состояния проверяемого аппаратного объекта, а в поле A указывается имя или номер этого объекта. Если проверяемый объект находится в заданном состоянии, то блок GATE пропускает транзакт к следующему блоку. Если же заданное в блоке условие не выполняется, то транзакт переходит к блоку, указанному в поле B, а если это поле пусто, то задерживается перед блоком GATE.

Операнд X может принимать следующие значения: FV (устройство доступно), FNV (устройство не доступно), U (устройство занято); NU (устройство свободно); I (устройство захвачено); NI (устройство не захвачено); SE (память пуста); SNE (память не пуста); SF (память заполнена); SNF (память не заполнена); LS (логический ключ включен), LR (логический ключ выключен).

Например, блок

GATE SNFSTOR

отказывает во входе транзактам, поступающим в моменты, когда в памяти с именем STOR все каналы обслуживания заняты. Блок  

GATE NUPROD,LAB

направляет транзакты в блок с именем LAB, если в момент их
поступления устройство с именем PROD занято.

Задание к работе

1.В парикмахерской работают М мастеров и имеются только N кресел для ожидающих клиентов. Клиенты приходят в парикмахерскую каждые t₁±t₂ мин, но остаются только в том случае, если есть хотя бы одно свободное кресло для ожидания. В противном случае они уходят. Обслуживание клиента занимает t₃±t₄ мин. Постройте модель. Моделирование проведите дляТ часов модельного времени. Оценить число необслуженных клиентов.

Варианты заданий приведены в табл. 1.

Таблица 1

2.В расчетно-кассовом центре по оплате ЖКУ работают М кассиров. Клиенты приходят в центр каждые t₁±t₂ мин, но N % из них остаются в центре только в том случае, если их сразу могут обслужить. Остальные присоединяются к имеющейся очереди. Обслуживание клиента занимает t₃±t₄ мин. Постройте модель. Моделирование проведите дляТ часов модельного времени. Оценить число необслуженных клиентов.

Варианты заданий приведены в табл. 2.

Таблица 2

3.Телефонная система имеет М внешних линий. Внешние звонки поступают каждые t₁±t₂ секунд. Если линия занята, то звонок повторяется через t₃±t₄ мин, но попытка дозвониться не может превышать по времениN мин. Звонок длитсяt₅±t₆ мин. Постройте модель. Моделирование проведите дляТ часов модельного времени. Оценить число потерянных заявок.

Варианты заданий приведены в табл. 3.

Таблица 3

4.В турагентстве работают М менеджеров и имеются только N кресел для ожидающих клиентов. Клиенты приходят в агентство каждые t₁±t₂ мин, но остаются только в том случае, если есть хотя бы одно свободное кресло для ожидания. В противном случае они уходят. При этом Р% клиентов, ушедших из агентства ввиду нехватки мест в очереди, через t₃±t₄мин возвращаются. Если и на этот раз приход безуспешен, они уходят окончательно. Обслуживание клиента занимает t₅±t₆ мин. Постройте модель. Моделирование проведите для 12 часов модельного времени. Оценить число необслуженных клиентов.

Варианты заданий приведены в табл. 4.

Таблица 4

5.В отделении банка имеются только N кресел для ожидающих клиентов и работают 2 операциониста, один из которых обслуживает клиента за t₁±t₂мин, второй – заt₃±t₄минут. Клиенты приходят в отделение банка каждые t₅±t₆ мин, но остаются только в том случае, если есть хотя бы одно свободное кресло для ожидания.У каждого операциониста своя очередь и клиент встает в ту очередь, которая меньше.Постройте модель. Моделирование проведите дляТ часов модельного времени. Оценить число необслуженных клиентов.

Варианты заданий приведены в табл. 5.

Таблица 5

Пример использованияблоков TRANSFER, TEST и GATE

Автоматическая телефонная станция обслуживает абонентов, используя 4 канала. Поток заявок экспоненциальный со средним интервалом 7 секунд. Время обработки заявок распределено по равномерному закону со средним значением 30 секунд и полуразмахом 9 секунд. С вероятностью 0,8 заявка, которая не может быть обслужена сразу после прибытия, через 35 секунд делает попытку снова занять канал. Промоделировать работу АТС в течение 8 часов.

Модель 1 (с использованием блоков TRANSFER)
Ats STORAGE 4

 GENERATE (Exponential(1,0,7))
Aga   TRANSFER BOTH,,Try
ENTER Ats
  ADVANCE 30,9
LEAVE Ats
  TERMINATE
 Try TRANSFER .200,,Ref
ADVANCE 35
TRANSFER ,Aga
 Ref TERMINATE  

* Сегменттаймера

GENERATE 28800

TERMINATE  1

START 1

Модель 2 (с использованием блоков TRANSFER и TEST)

Ats   STORAGE 4

  GENERATE (Exponential(1,0,7))
Aga   TEST L S$Ats,4,Try
ENTER Ats
  ADVANCE 30,9
LEAVE Ats
  TERMINATE
 Try TRANSFER .200,,Ref
ADVANCE 35
TRANSFER ,Aga
 Ref TERMINATE  

* Сегменттаймера

GENERATE 28800

TERMINATE  1

START 1

Модель 3 (с использованием блоков TRANSFER и GATE)

Ats   STORAGE 4

  GENERATE (Exponential(1,0,7))
Aga   GATE SNF Ats,Try
ENTER Ats
  ADVANCE 30,9
LEAVE Ats
  TERMINATE
 Try TRANSFER .200,,Ref
ADVANCE 35
TRANSFER ,Aga
 Ref TERMINATE  

* Сегменттаймера

GENERATE 28800

TERMINATE  1

START 1

Отчет о работе

Отчет должен содержать:

1. задание и исходные данные для выполнения работы;

2. тексты программ с комментариями;

3. распечатку стандартного отчета (объекта «Отчет»);

4. оценку количества потерянных заявок и среднего времени пребывания заявок в модели;

5. выводы по проведенной работе.

ЛАБОРАТОРНАЯРАБОТА №6