Файл: Метод. указания к КР.doc

Утверждаю              

Ректор университета        ___________ О.Н. Федонин 

«____»___________2015 г. 

ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

Методические указания к выполнению

курсовой работы для студентов заочной

формы обучения по направлению

38.03.05 «Бизнес-информатика»

Брянск 2015

УДК 681.32

Имитационное моделирование. [Текст]+[Электронный ресурс]: методические указания к выполнению курсовой работы для студентов заочной формы обучения по направлению 38.03.05 «Бизнес-информатика». – Брянск: БГТУ, 2015. – 24 с.

Разработал:

А. П. Мысютин,

канд. техн. наук, доц.

Рекомендовано кафедрой “Высшая математика” БГТУ (протокол №11 от 03.07.2015 г.)

Научный редактор Л.А. Гусакова

Редактор издательства __________

Компьютерный набор А.П. Мысютин

Темплан 2015 г., п.___

Подписано в печать __.__.15. Формат 60х84 1/16. Бумага офсетная. Офсетная печать. Усл. печ. л. 1,39. Уч.-изд. л. 1,39. Тираж 20 экз. Бесплатно

Издательство Брянского государственного технического университета

241035, Брянск, бульвар 50-летия Октября, 7, тел. 588-249

Лаборатория оперативной полиграфии БГТУ, ул. Институтская, 16

1. Цели и задачи курсовой работы

В системе освоения знаний и практических навыков по дисциплине «Имитационное моделирование» важное место отводится выполнению курсовой работы. Курсовая работа служит для практического усвоения студентами основных разделов дисциплины, закрепления знаний по математическим и программным средствам моделирования, использования практических навыков комплексного решения задач исследования и моделирования систем на базе персональных компьютеров.

Задачи курсовой работы:

• развитие навыков научно-исследовательской работы в области моделирования экономических систем;

• постановка и проведение имитационных экспериментов с моделями;

• оценка вероятностно-временных характеристик функционирования экономических систем;

• принятие экономически обоснованных технических решений;

• работа с литературными источниками в области моделирования.

При выполнении курсовой работы студент должен руководствоваться общими указаниями по организации и методике выполнения данного вида самостоятельной работы и обращаться к преподавателю по всем возникающим вопросам.

2. Общие указания по организации и методике выполнения курсовой работы

Согласно учебному плану студенты направления подготовки 38.03.05 «Бизнес-информатика» заочной формы обучения выполняют курсовую работу. Имеется ряд требований к курсовой работе по дисциплине «Имитационное моделирование»:

• задания к курсовой работе составлены в 20 вариантах. Преподаватель, руководящий работой, распределяет задания между студентами не позднее 2-й недели с начала семестра. В качестве тем курсовых работ могут быть предложены задания, не указанные в данной методической разработке;

• расчеты и описания должны быть подробными, работа, распечатана на листах формата А4;

• объем пояснительной записки должен быть не менее 15 листов, включая приложения;

• преподаватель вправе не принимать работу, оформление которой не соответствует требованиям;

• курсовой проект должен быть защищен не позднее 17-й недели с начала семестра; если работа не прошла защиту, студент должен учесть замечания преподавателя, внести изменения в работу и снова представить работу на проверку.

3. Требования к выполнению, содержанию,

порядок сдачи курсовой работы

Для выполнения курсовой работы каждому студенту выдается задание, содержащее текстовое описание объекта моделирования, численные данные о переменных и параметрах объекта, а также информацию о характеристиках процесса, которые необходимо оценить в ходе моделирования.

Работа разделена на этапы. Студент, заканчивая очередной этап, представляет готовый материал (описания, схемы, алгоритмы, расчеты) преподавателю для проверки правильности принятых решений и промежуточных результатов.

Итоги курсовой работы:

• пояснительная записка, содержащая документацию по основным этапам моделирования;

• программа на языке GPSS с результатами машинного эксперимента с моделью.

Защита курсовой работы состоит из 2-х частей:

• защита математической и программной реализации проекта. Студент демонстрирует преподавателю программу, которая алгоритмизирует процесс функционирования объекта моделирования, a также отвечает на вопросы относительно математической схемы;

• защита пояснительной записки. Цель проверки − контроль знаний по оформлению пояснительной записки: умение отвечать на вопросы относительно построения концептуальной модели системы, результатов моделирования и их статистического анализа.

Студент защищает обе части работы, причем очередность защиты безразлична. Итоговая оценка будет выставлена только тогда, когда обе части работы будут оценены преподавателем.

4. Этапы выполнения курсовой работы

В основу методики имитационного моделирования положены общие принципы, которые могут быть сформулированы даже в том случае, когда конкретные способы моделирования отличаются друг от друга и рассматриваются различные типы моделей.

К основным этапам моделирования сложных систем относятся:

• построение концептуальной модели системы и ее формализация;

• алгоритмизация модели системы и ее машинная реализация;

• получение и интерпретация результатов моделирования системы.

На первом этапе построения концептуальной модели и ее формализации проводится исследование моделируемого объекта с целью выделения основных составляющих процесса его функционирования, строится обобщенная схема модели, которая на втором этапе преобразуется в машинную модель путем последовательной алгоритмизации. Третий этап моделирования сводится к проведению рабочих расчетов на базе результатов, полученных при моделировании.

5. Оформление пояснительной записки

Пояснительная записка является основным документов, предъявляемым студентом при защите работы. В ней отражаются этапы работы и результаты, полученные при выполнении курсового проекта.

Пояснительная записка включает в указанной последовательности следующие разделы:

• титульный лист;

• содержание (оглавление);

• постановка задачи;

• введение;

• основная часть;

• заключение;

• список литературы;

• приложения.

Содержание основных разделов пояснительной записки следующее.

1. Титульный лист должен соответствовать установленному образцу (см. приложения).

2. Содержание включает в себя наименование всех разделов, подразделов, пунктов курсовой работы с указанием номеров страниц.

3.Постановка задачи должна содержать формулировку задачи с указанием цели работы

4.Введение содержит анализ актуальности и цели моделирования, дается краткий, обобщенный анализ возможных методов реализации поставленной задачи, для каждого метода, способа, принципа указываются литературные источники. Объем этого раздела - 2 машинописных листа.

5.Основная часть состоит из разделов, рассматривающих существо проблемы, описание подходов к моделированию, программного и аппаратного обеспечения, инструкции по эксплуатации, анализ результатов − метода построения модели, таблицы определений, блок-схемы, листинга, выходных данных. Все подразделы основной части обязательно должны присутствовать в пояснительной записке.

6.Заключение должно содержать качественные и количественные оценки результатов, технико-экономических факторов, рекомендации по возможному усовершенствованию системы, выводы. Объем заключения не должен быть менее 1 листа.

7.Список литературы содержит перечень литературных источников, использованных при выполнении курсовой работы.

8.Приложения содержат вспомогательный материал (листинги программных реализаций вариантов модели, распечатки стандартных отчетов различных прогонов модели).

6. Варианты задания курсовой работы

Вариант 1. Магазин-склад

В магазине используется следующая процедура обслуживания клиентов. Клиенты, попадая в магазин, определяют по каталогу N₁ наименований товаров (N₁ равномерно распределено между 1 и 3), которые они хотели бы приобрести. После этого клиент обслуживается клерком, который идет на расположенный рядом склад и приносит необходимый товар. Каждый из клерков может обслуживать одновременно N₂ клиентов (N₂ равномерно распределено между 2 и 4). Время, которое затрачивает клерк на путь к складу, равномерно распределено на интервале от 0,5 до 1,5 мин.

Время поиска товара нужного наименования зависит от числа наименований, которое клерк должен найти на складе. Это время нормально распределено с математическим ожиданием, равным утроенному числу искомых наименований, и среднеквадратичным отклонением, равным 0,2 математического ожидания. Следовательно, если, например, со склада надо взять товар одного наименования, время на его поиск будет нормально распределено с математическим ожиданием, равным 3 мин, и среднеквадратичным отклонением, равным 0,6 мин. Время возвращения со склада равномерно распределено на интервале от 0,5 до 1,5 мин.

По возвращении со склада клерк рассчитывается со всеми клиентами, которых он обслуживает. Время расчета с клиентом равномерно распределено на интервале от 1 до 3 мин. Расчет производится в том порядке, в каком к клерку поступали заявки на товар. Интервалы между моментами поступления заявок на товары от клиентов экспоненциально распределены с математическим ожиданием, равным 2 мин. Клиентов в магазине обслуживают три клерка. Продолжительность имитационного прогона 1000 мин.

Определить загрузку клерков; время, необходимое на обслуживание одного клиента с момента подачи заявки на товар до оплаты счета за покупку; число заявок, удовлетворяемых клерком за один выход на склад.

Вариант 2. Станция технического контроля

Собранные телевизионные приемники после сборки проходят серий испытаний на станциях технического контроля. На последней из этих станций проверяют регулировку установки кадров по вертикали. Отбракованный телевизор направляют в цех наладки, где заменяют блок установки кадров по вертикали. После наладки телевизор возвращают на последнюю станцию контроля и снова проверяют. Телевизионные приемники попадают на последнюю станцию с предыдущей каждые 5,5±2 мин. На станции находятся 2 контролера. Каждому из них требуется 9±3 мин. Известно, что 85% телевизоров проходят проверку успешно и попадают в цех упаковки. Остальные попадают в цех наладки, в котором один рабочий – наладчик. Наладка, в виде замены блока регулировки по вертикали, требует 30±10мин. Требуется оценить, сколько мест на стеллажах контроля и в цехе наладки необходимо иметь. Определить убытки, связанные с наладкой телевизоров, если затраты на наладку одного телевизора составляют 5 ден. ед.

Вариант 3. Трикотажное ателье

В трикотажном ателье 50 швейных машин работают 8 ч в день, пять дней в неделю. Любая из этих машин может выйти из строя. В этом случае ее заменяют резервной машиной, причем либо сразу, либо по мере ее появления. Тем временем сломанную машину отправляют в ремонтную мастерскую, где ее чинят и возвращают в цех, но уже в качестве резервной. Руководство ателье хочет знать, сколько рабочих должно быть на производстве, сколько машин следует иметь в резерве, какую платить среднюю плату, чтобы резервными машинами можно было подменить 50 собственных. Цель − минимизировать стоимость производства. Заработная плата рабочих составляет 1,5 ден. ед. в час; за машины, находящиеся в резерве, надо платить по 30 ден. ед. в день. Почасовой убыток при использовании менее 50 машин в производстве оценивается примерно в 20 ден. ед. на машину. Этот убыток возникает из-за снижения производства. Опыт эксплуатации показывает, что на ремонт сломанной машины уходит 7±3 ч. Когда машину используют в производстве, время наработки до отказа распределено равномерно и составляет 160±25 ч.

Вариант 4. Склад готовой продукции

На склад готовой продукции предприятия каждые 5±2 мин поступают изделия. С интервалом времени 10±3 мин к складу подъезжают автомашины, в каждую из которых нужно погрузить эти изделия. Погрузка осуществляется в течение 8 часов без перерыва на обед и продолжается 10±2 мин. У склада одновременно могут находиться не более трех автомашин, включая автомашину стоящую под погрузкой. Автомашины, не нашедшие места у склада, уезжают с его территории без груза. Смоделировать работу склада в течение одного рабочего дня. Подсчитать число автомашин, уехавших без груза. Определить среднее и максимальное количество изделий, хранящихся на складе.

Вариант 5. Магазин самообслуживания

В магазин самообслуживания покупатели заходят каждые 1±0,5 мин. Если имеются свободные корзины для отбора товаров, покупатели проходят к прилавкам и начинают собирать товары для покупки. В магазине работают два кассира-контролера, расположенных в разных концах зала. Покупатели, выбравшие товары, становятся к ним в очередь. Замечено, что около 60% покупателей находятся в очереди к кассиру в левой половине зала и время оформления покупки там составляет 2±1 мин, а 34% покупателей в правой половине зала и время оформления 3±2 мин. Пройдя кассу, покупатели в течение одной минуты перекладывают товары из корзин в свои сумки. Отбор товаров покупатели производят за 5±3 мин. Около 10% покупателей покидают магазин в течение 2 мин после момента получения корзины, не сделав никаких покупок. В магазине имеется 20 корзин для отбора товаров. Смоделировать работу магазина в течение восьмичасового рабочего дни, пятидневной рабочей недели. Определить среднее время ожидания в очереди к кассам. Определить коэффициенты загрузки кассиров-контролеров.

Вариант 6. Морской порт

В морском порту имеются два причала: старый и новый. У старого причала одновременно могут швартоваться два судна. Здесь работают два портальных крана, производящих разгрузку-погрузку судна за 40±10 ч. У нового причала имеется место для пяти судов. Здесь работают три крана, производящих разгрузку-погрузку судна за 20±5 ч. Суда прибывают в акваторию порта каждые 5±3 ч, причем около 40% из них составляют суда, имеющие приоритет в обслуживании. В ожидании места у причала судно бросает якорь на рейде. Для швартовки и отхода судна от причала требуется по 1 ч времени. Судам, имеющим приоритет в обслуживании, место у причала предоставляется в первую очередь. Разгрузку-погрузку судна всегда производит один кран.

Смоделировать процесс навигации в морском порту в течение 30 суток, предполагая при этом, что работы ведутся круглосуточно, без перерывов. Подсчитать число судов, обслуженных на каждом причале, и зафиксировать максимальное количество судов на рейде. Определить среднее время ожидания места у причала для судов, имеющих и не имеющих приоритета в обслуживании, а также коэффициенты загрузки портальных кранов.