Ссылка на файл: >>>>>> http://file-portal.ru/Задача системы обслуживания/
Задачи массового обслуживания
Задачи систем массового обслуживания (СМО)
14. Модели систем массового обслуживания
Теоретические аспекты теории массового обслуживания. Математическое моделирование систем массового обслуживания. Имитационное моделирование систем массового обслуживания. Перечень задач исследования операций. Исследование системы массового обслуживания. Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск. Список использованной литературы … Необходимость принимать решения - это проблема, которая стоит перед человеком с незапамятных времен, и до сих пор управление производством требует ежедневного принятия решения в той или иной ситуации. Как правило, решения принимаются на основе жизненного опыта. В процессе управления сложными техническими, социальными, экономическими системами человек должен принимать решения на основе информации о процессе производства. Если в недалеком прошлом для принятия решения руководитель руководствовался своей интуицией, здравым смыслом и житейской логикой, то в настоящее время этих его способностей недостаточно для принятия эффективного, верного решения. Принятие неверного решения приводит к нерациональному использованию ресурсов, несогласованности в работе отдельных звеньев и т. Емеличев же говорит о том, что "очереди являются бедствием нашей эпохи, бедствием неизбежным, если мы не устраним всякую свободу выбора и не будем планировать каждую мелочь, касающуюся людей и продуктов производства, - a это нетерпимо для цивилизованного общества и, как правило, неосуществимо. Но, если ожидание неизбежно, его можно в какой-то степени контролировать: Очереди возникают практически во всех системах массового обслуживания СМО и теория массового обслуживания теория очередей занимается оценкой функционирования системы при заданных параметрах и поиском параметров, оптимальных по некоторым критериям. Таким образом, актуальность данной темы обусловлена тем, что при грамотном подходе и глубоких знаниях теории очередей, можно задать такие параметры функционирования системы, которые сведут затраты на содержание СМО к минимуму. Работа вносит определенный вклад в обобщение знаний о теории массового обслуживания, что подтверждает теоретическую значимость. Практическая значимость состоит в возможности применения результатов исследования в курсе теории массового обслуживания при создании пособий, написании курсовых работ и т. Анализ задач систем массового обслуживания. Основные задачи дипломной работы: Объектом изучения данной дипломной работы является применение теории массового обслуживания в исследовании рынка. Предметом исследования являются системы массового обслуживания их моделирование на языке GPSS. Цель и задачи исследования определили конкретную структуру дипломной работы. Работа состоит из введения, двух разделов, заключения и списка использованной литературы. Элементы теории массового обслуживания. При исследовании операций часто приходится сталкиваться с системами, предназначенными для многоразового использования при решении однотипных задач. Возникающие при этом процессы получили название процессов обслуживания, а системы - систем массового обслуживания [4, ]. Матусевичу, под системой массового обслуживания понимают объект предприятие, организация и др. Требованием или заявкой называется объект, который необходимо обслужить: Как видно, объект является носителем запроса. Поэтому в дальнейшем под требованием понимается и сам запрос на обслуживание. Например, запрос на ремонт станка, запрос на продажу товара покупателю и т. С позиции моделирования процесса массового обслуживания ситуации, когда образуются очереди заявок требований на обслуживание, возникают следующим образом. Поступив в обслуживающую систему, требование присоединится к очереди других требований ранее поступивших требований. Канал обслуживания выбирает требование, из находящихся в очереди, с тем, чтобы приступить к его обслуживанию. После завершения процедуры обслуживания очередного требования канал обслуживания приступает к обслуживанию следующего требования, если таковое имеется в блоке ожидания. Цикл функционирования системы массового обслуживания подобного рода повторяется многократно в течение всего периода работы обслуживающей системы. При этом предполагается, что переход системы на обслуживание очередного требования после завершения обслуживания предыдущего требования происходит мгновенно, в случайные моменты времени. Примерами систем массового обслуживания могут служить: Каждая СМО в соответствии с рисунком 1 включает в свою структуру некоторое число обслуживающих устройств, называемых каналами обслуживания к их числу можно отнести лиц, выполняющих те или иные операции, - кассиров, операторов, менеджеров и т. Обслуживание заявок происходит за неизвестное, обычно случайное время и зависит от множества самых разнообразных факторов. После обслуживания заявки канал освобождается и готов к приему следующей заявки. Случайный характер потока заявок и времени их обслуживания приводит к неравномерности загрузки СМО - перегрузке с образованием очередей заявок или недогрузке - с простаиванием каналов. Таким образом, в СМО имеются: Раскроем содержание каждого из указанных выше компонентов. Для описания входного потока требуется задать вероятностный закон, определяющий последовательность моментов поступления требований на обслуживание и указать количество таких требований в каждом очередном поступлении. При этом, как правило, оперируют понятием "вероятностное распределение моментов поступления требований". Здесь могут поступать как единичные, так и групповые требования требования поступают группами в систему. В последнем случае обычно речь идет о системе облуживания с параллельно-групповым обслуживанием. Дисциплина очереди - это важный компонент системы массового обслуживания, он определяет принцип, в соответствии с которым поступающие на вход обслуживающей системы требования подключаются из очереди к процедуре обслуживания. Чаще всего используются дисциплины очереди, определяемые следующими правилами: Механизм обслуживания определяется характеристиками самой процедуры обслуживания и структурой обслуживающей системы. К характеристикам процедуры обслуживания относятся: Для аналитического описания характеристик процедуры обслуживания оперируют понятием "вероятностное распределение времени обслуживания требований". Следует отметить, что время обслуживания заявки зависит от характера самой заявки или требований клиента и от состояния и возможностей обсуживающей системы. В ряде случаев приходится также учитывать вероятность выхода обслуживающего прибора по истечении некоторого ограниченного интервала времени. Структура обслуживающей системы определяется количеством и взаимным расположением каналов обслуживания механизмов, приборов и т. Прежде всего, следует подчеркнуть, что система обслуживания может иметь не один канал обслуживания, а несколько; система подобного рода способна обслуживать сразу несколько требований. В этом случае все каналы обслуживания предлагают одни и те же услуги, и, следовательно, можно утверждать, что имеет место параллельное обслуживание. Система обслуживания может состоять из нескольких разнотипных каналов обслуживания, через которые должно пройти каждое обслуживаемое требование, то есть в обслуживающей системе процедура обслуживания требований реализуется последовательно. Механизм обслуживания определяет характеристики выходящего обслуженного потока требований. Рассмотрев основные компоненты систем обслуживания, можно констатировать, что функциональные возможности любой системы массового обслуживания определяются следующими основными факторами: В качестве основных критериев эффективности функционирования систем массового обслуживания в зависимости от характера решаемой задачи могут выступать: Итак, предметом теории массового обслуживания является установление зависимости между факторами, определяющими функциональные возможности системы, и эффективностью ее функционирования. В большинстве случаев все параметры, описывающие систему массового обслуживания, являются случайными величинами или функциями, поэтому эти системы относятся к стохастическим системам [2, 82 - 85]. Классификация систем массового обслуживания. Согласно общей классификации система массового обслуживания разделяется на три подсистемы. Первая подсистема - это система массового обслуживания без потерь. Под термином система без потерь с полным ожиданием понимают систему, в которой, если все приборы заняты, требование становится в очередь и не покидает ее до тех пор, пока не будет обслужено. Вторая подсистема - это система с частичными потерями. Подобная подсистема характеризуется тем, что требование либо не становится в очередь, если эта очередь превышает по длине некоторую величину система с ограниченной длиной очереди , либо становится в очередь, но покидает ее, если время пребывания в ней превышает определенную величину система с ограниченным временем пребывания , или, если время ожидания в очереди начала обслуживания превышает определенную величину система с ограниченным временем ожидания начала обслуживания. Третья подсистема - это система без очередей. Под этим термином понимают систему, в которой требование покидает систему, если все обслуживающие устройства приборы заняты. В такой системе, очевидно, очереди не может быть. Системы, имеющие очередь, подразделяются на системы с одной очередью и системы с несколькими очередями. Все системы массового обслуживания делятся на системы с одним каналом и системы с конечным числом каналов обслуживания. Под термином канал понимают обслуживающее устройство в цехе, пропускающее через себя требование. В тех случаях, когда приборов много удобно математически более просто считать, что их бесконечное число. Все системы массового обслуживания можно разделить на системы с бесконечным числом требований например, запросы на телефонные переговоры, на обслуживание покупателей, автомашины на бензозаправках и т. Представленная классификация, конечно, не исчерпывает все множество различных систем массового обслуживания. Эти системы могут классифицироваться и по другим признакам. Так, весьма важной характеристикой является дисциплина обслуживания, под которой понимают порядок выбора требований из очереди. В соответствии с этим системы подразделяются на четыре вида. СМО с типом дисциплины "первый пришел - первый обслуживается" - дисциплина "живой очереди";. СМО с типом дисциплины "последний пришел - первый обслуживается" - примером такой системы является склад, заполненный изделиями, из которого на доработку удобно брать изделия, поступившие последними;. СМО с типом дисциплины выбора требований случайным способом;. СМО с типом дисциплины выбора требований в соответствии с присвоенными приоритетами. Другими вариантами классификаций могут быть следующие. Поступление требований может быть единичным и групповым. Требования могут обслуживаться параллельно работающими приборами, но может быть и система, в которой приборы расположены последовательно так, что как только будет обслужено требование первым прибором, то начнет обслуживаться и другое и т. Интенсивность обслуживания прибором может быть постоянной или зависеть от длины очереди, приоритетов или каких-либо других факторов. Наконец, системы массового обслуживания различают по характеру входного потока и по характеру обслуживающих устройств. По характеру входной поток требований разделяется на детерминированный поток требований и стохастический в соответствии с рисунком 2. Детерминированный входной поток может быть двух видов. В первом случае требования поступают через равные промежутки времени. Другим видом детерминированного потока является поток, в котором требования поступают по известной программе - расписанию, когда моменты поступления новых требований известны заранее. Если промежутки времени между поступлениями требований случайны, то это будет стохастический процесс. Стохастический поток требований подразделяется на три вида: Произвольный поток требований характеризуется тем, что на него не накладывается никаких ограничений на стохастическую независимость интервалов между поступлениями требований, а также на характер вероятностных законов, описывающих интервалы между требованиями. Входной поток называется рекуррентным, если он характеризуется следующими свойствами: Входной поток называется совершенно случайным или простейшим, если для него характерно: Таким образом, простейший поток требований или совершенно случайный поток - это поток, определяющейся свойствами стационарности, ординарности и отсутствием последствия одновременно. Предположения о совершенно случайном входном потоке требований эквивалентно тому, что плотность распределения интервалов времени между последовательными поступлениями требований описывается экспоненциальным законом: Если интервалы распределены по экспоненциальному закону, то процесс пуассоновский. Такие процессы называются М-процессами Марковскими. Кроме закона Пуассона часто применяется закон распределения Эрланга. Обозначения Кендалла систем массового обслуживания. Аналогично входному потоку процесс обслуживания требований может быть детерминированным и стохастическим. Детерминированный процесс обслуживания характеризуется постоянной величиной времени обслуживания. Стохастический процесс обслуживания может быть произвольным, рекуррентным или совершенно случайным, как и при описании входного потока требований [15]. При рассмотрении систем массового обслуживания часто используются обозначения предложенные Кендаллом. Они позволяют описать СМО с помощью следующих трех элементов: M - пуассоновское или экспоненциальное распределение;. D - постоянная величина;. E k - распределение Эрланга;. G - общий вид распределения;. GI - рекуррентный входной поток. Общий вид, характеризующий систему массового обслуживания, представляет собой следующую последовательность: Тогда время обслуживания каналом одной заявки Т об распределено по показательному закону и записывается в виде: Состояние СМО характеризуется простаиванием или занятостью ее канала, то есть двумя состояниями: S 0 - канал свободен и простаивает, S 1 - канал занят. Переход системы из состояния S 0 в состояние S 1 осуществляется под воздействием входящего потока заявок П вх , а из состояния S 1 в состояние S 0 систему переводит поток обслуживании П об: Граф состояний подобной СМО с двумя возможными состояниями приведен на рисунок 3. Граф состояний одноканальной СМО с отказами. Граф состояний многоканальной СМО с отказами. При этом имеет место а. Пользуясь общим правилом составления дифференциальных уравнений Колмогорова, можно для приведенных на рисунке 2 и рисунке 3 графов состояний составить системы дифференциальных уравнений: Решив первую систему уравнений, можно найти значения p 0 t и p 1 t для одноканальной СМО и построить графики при трех случаях: Можно также определить предельную пропускную способность СМО. Решение второй системы уравнений для многоканальной СМО в аналитическом виде получить вручную сложно, и его обычно получают с помощью ЭВМ в численном виде. Рисунок 5 а, б, в, г. В целом, характеристики одноканальной СМО с отказами приведены ниже и особых пояснений не требуют [17]. Характеристики одноканальной СМО с отказами. Характеристика в момент времени t. Вероятность того, что канал свободен. Вероятность того, что поступившая заявка будет принята к обслуживанию. Относительная пропускная способность СМО средняя доля обслуженных заявок среди поступивших. Абсолютная пропускная способность СМО среднее число обслуженных заявок. Среднее время обслуживания заявок. Среднее время пребывания заявки в системе. Вероятность того, что поступившая заявка будет принята к обслуживания. Относительная пропускная способность СМО. Абсолютная пропускная способность СМО. Интенсивность выходящего потока П вых обслуженных заявок. Система массового обслуживания имеет один канал. Длительность обслуживания - случайная величина, подчиненная показательному закону распределения. Поток обслуживаний является простейшим пуассоновским потоком событий. Заявка, поступившая в момент, когда канал занят, становится в очередь и ожидает обслуживания. Наконец, источник, порождающий заявки на обслуживание, имеет неограниченную бесконечно большую емкость. Граф состояний СМО в этом случае имеет вид, показанный на рисунке 6. Граф состояний одноканальной СМО с ожиданием. Состояния СМО имеют следующую интерпретацию: S 0 - канал свободен;. S 1 - канал занят очереди нет ;. S 2 - канал занят одна заявка стоит в очереди ;. S n - канал занят n -1 заявок стоит в очереди ;. S N - канал занят N -1 заявок стоит в очереди. Стационарный процесс в данной системе будет описываться следующей системой алгебраических уравнений: Решение приведенной выше системы уравнений 1. Определим характеристики одноканальной СМО с ожиданием и ограниченной длиной очереди, равной N Теперь рассмотрим более подробно СМО, имеющую n -каналов с неограниченной очередью. Необходимо найти предельные вероятности состояний СМО и показатели ей эффективности. Система может находиться в одном состоянии S 0 , S 1 , S 2 ,…, S k ,…, S n ,…, нумеруемых по числу заявок, находящихся в СМО: Граф состояний показан на рисунке 7. Граф состояний многоканальной СМО с ожиданием. Обратим внимание, что по мере увеличения в СМО от 0 до n увеличивается число каналов обслуживания. Формулы для предельных состояний СМО с ожиданием выглядят следующим образом: Вероятность того, что заявка окажется в очереди равна: Для n -канальной СМО с ожиданием, используя прежние формулы, можно найти: Несмотря на то, что математическое программирование и стохастическое моделирование имеют широкий диапазон применения, при рассмотрении многих важных задач организационного управления возникает необходимость обращаться к совершенно иным методам анализа. Методы математического моделирования пока не смогут обеспечить исчерпывающего анализа таких задач организационного управления, как: Формирование инвестиционной политики при перспективном планировании. Инвестиционная политика крупных фирма должна, в частности, учитывать финансовое обеспечение научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ при создании новых видов продукции, возможности расширения рынка сбыта, критериальные оценки основных проектов, оценку степени риска при планировании тех или иных комплексов работ, источники финансирования кредит, привлечение капитала продажей акций и т. Полноценная операционная модель, с помощью которой можно было бы анализировать различные варианты инвестиционной политики, должна учитывать стохастическую природу и динамический характер инвестирования, а также предусматривать способ просеивания огромного количества стоящих перед фирмой альтернатив. Выбор средств обслуживания или оборудования при текущем планировании. При этом рассматривались задачи определения количества контрольных прилавков в большом торговом центре, количества бензоколонок на бензозаправочной станции и количества лифтов в строящемся здании. Можно привести много других примеров, в которых рассматриваются вопросы распределения кадров, планировка заводских помещений, выбор мощности оборудования и т. Типичными вопросами, возникающими в связи с решением задачи выбора средств обслуживания или оборудования, являются вопросы, начинающиеся словами: Разработка планов с обратной информационной связью и операционных предписаний. Примеры такого рода задач также многочисленны, хотя они не сразу могут прийти на ум тем, кто не имеет достаточного профессионального опыта. К важным задачам данного класса относится, например, задача выработки правил составления календарных планов на предприятиях с мелкосерийным производством, комбинатах по ремонту различных изделий, вычислительных центрах и т. Эти предписания, или операционные алгоритмы, должны учитывать гарантийные сроки выполнения заказов, потребности в обслуживании, наличные ресурсы, производственные мощности, темпы повышения квалификации рабочих или приток дополнительной квалифицированной рабочей силы , уровень снабжения сырьем. По мере поступления информации о новых уже выполненных заказах предприятие сталкивается с задачей уточнения или полного пересмотра своих планов-графиков. Почему описанные выше классы задач с трудом поддаются анализу? Причина заключается в необходимости одновременного учета факторов неопределенности, динамической взаимной обусловленности текущих решений и последующих событий, в комплексной взаимозависимости между управляемыми переменными исследуемой операционной системы, а в ряде случаев также и в том, что требуется рассматривать строго дискретную и четко определенную последовательность интервалов времени. Такого рода "глобальные" системные задачи обладают слишком большой размерностью и наличием слишком большого количества внутренних взаимосвязей, в силу чего их не удается решить методами математического программирования. Наиболее эффективным из существующих в настоящее время операционных методов, выходящих за рамки обычного математического программирования, является метод имитационного моделирования на ЭВМ. При имитационном моделировании, прежде всего, строится экспериментальная модель системы. Затем производится сравнительная оценка конкретных вариантов функционирования системы путем "проигрывания" различных ситуаций на рассматриваемой модели. При этом факторы неопределенности, динамические характеристики и весь комплекс взаимосвязей между элементами исследуемой системы представляют в виде формул, хранящихся в памяти быстродействующей ЭВМ. Имитирование системы начинают с некоторого вполне конкретного исходного состояния. В результате принимаемых решений, а также вследствие ряда контролируемых и неконтролируемых событий, среди которых могут быть и события случайного характера, система переходит в последующие моменты времени в другие состояния. Эволюционный процесс, таким образом, продолжается до тех пор, пока не наступит конечный момент планового периода. Отрезки времени внутри планового периода нередко оказываются четко определенными и образуют упорядоченную последовательность на достаточно большом периоде имитирования. Изложенные выше соображения позволяют понять, почему метод имитационного моделирования удается реализовать только с помощью ЭВМ. Для получения статистической надежности, достаточной для обоснования управляющих решений, как правило, требуется многократное повторение имитационных тестов. Каждый сеанс имитирования настолько сложен, что попытка осуществить имитирование вручную при разумных затратах времени скорее всего потерпела бы полный крах. Поэтому неудивительно, что имитационное моделирование на ЭВМ обычно представляет собой весьма дорогостоящий способ исследования больших систем [11, - ]. Построение имитационной модел и. Структуру имитационной модели в большинстве случаев удобно описывать, определяя содержание фигурирующих в ней динамических процессов и результатов функционирования имитируемой системы. Обычно динамические процессы протекают в соответствии с определенными правилами принятия решений. Результаты функционирования реальной системы, как правило, атрибутированы то есть имеют вполне определенный физический смысл. Кроме того, наблюдаются атрибутивные связи, устанавливающие способ суммирования результатов функционирования системы. В любой момент времени имитационная модель находится в некотором вполне определенном состоянии. Состояние системы характеризуется не только результатами, полученными к текущему моменту времени, но нередко включает в себя и некоторые ретроспективные данные. Зная состояние системы и ее динамику, можно определить "действия" и состояния системы во все последующие моменты времени. Имитационные модели, обладающие эволюционной структурой, часто называют каузальными. Построив модель, операционист обязательно задается вопросом: Определив цель имитационного эксперимента, операционист строит каждый элемент модели с надлежащей степенью детализации и точности. Здесь необходимо сделать предостережение. Опытные специалисты по имитационному моделированию утверждают, что даже для начинающего операциониста не представит труда построить модель из отдельных компонентов, каждый из которых будет соответствовать действительности, однако после "сшивания" отдельных частей получаемая в результате модель может вести себя не так, как имитируемая реальная ситуация. Поэтому не следует слепо предполагать, что имитационная модель как единое целое является в достаточной степени точной только потому, что каждая из составляющих ее частей, рассматриваемая изолированно от других, представляется вполне адекватной описываемому процессу. Это предостережение особенно важно по той причине, что цель имитационного моделирования заключается в воспроизведении поведения всей функциональной системы в целом, а не отдельных ее частей [11, - ]. При построении имитационной модели, предназначенной для углубленного анализа проблем организационного управления, преследуют, по крайней мере, одну из следующих целей: Рассмотрим промышленную фирму, которая недавно зарегистрировала увеличение числа заказов на свою продукцию и отметила, затем заметное ухудшение качества обслуживания своих клиентов в части соблюдения сроков выполнения этих заказов. У этой фирмы может появиться желание построить имитационную модель, с помощью которой можно было бы изучить, каким образом существующие процедуры определения сроков выполнения принимаемых заказов, календарного планирования производства и оформления заявок на поставку сырья порождают наблюдаемые задержки. Обратимся к больнице, руководство которой рассматривает вопрос внедрения новой системы управления запасами медицинских препаратов. Руководство больницей может изъявить желание построить с использованием ретроспективных данных имитационную модель, чтобы проверить, каким будет средний уровень средств, связанных в запасах, и как часто будут возникать нехватки различных видов препаратов в случае, если будет реализован предлагаемый план. Рассмотрим предприятие с мелкосерийным производством, в котором станочные мощности распределены в соответствии с приоритетами, присвоенными выполняемым работам. У фирмы может появиться желание построить имитационную модель для нахождения эффективного способа определения системы приоритетов с тем, чтобы все работы могли выполняться без больших задержек и чтобы при этом коэффициент использования оборудования предприятия был достаточно высок. Перейдем теперь к описанию этапов построения и использования имитационной модели. Содержание данного этапа почти не отличается от содержания этапа построения операционной модели любого другого типа. Опасность при этом заключается в излишней детализации модели, которая может привести к слишком большим затратам машинного времени при выполнении соответствующего эксперимента. Лучший способ уберечься от такого рода опасности заключается в том, чтобы постоянно помнить о конкретной цели исследования. Например, если модель должна помочь в выборе одного из двух вариантов размещения нового складского помещения, то, по-видимому, нет необходимости при построении имитационной модели делить плановый период на часы или дни: Однако если с помощью модели нужно решить, сколько в новом складе должно быть погрузочно-разгрузочных платформ например, одна или две , то, возможно, возникнет необходимость имитировать процесс функционирования упомянутого складского помещения, ориентируясь на отрезки времени продолжительностью от 5 до 15 мин. Операционист сможет уменьшить вероятность той или иной ошибки и, таким образом, потери времени, если он подробно разработает сопровождающие эксперимент процедуры до того, как модель будет "приведена в действие". Это означает, что операционисту необходимо тщательно продумать, какие функциональные характеристики имитируемой системы планируется измерять. Кроме того, следует определить, с помощью какого метода математической статистики будут учитываться флуктуации экспериментальных данных, полученных в результате этих измерений. Весь имитационный эксперимент проводится на быстродействующей ЭВМ. Другими словами, все стадии эволюционного развития модели, так же как и генерирование случайных событий, протекают в ЭВМ. Однако представляется более вероятным, что предпочтение будет отдано одному из языков моделирования, такому, как Симскрипт или GPSS, трансляторы с которых имеются для многих больших ЭВМ. В процессе практического применения метода имитационного моделирования операционист убедится, что перечисленные выше этапы не являются полностью независимыми и не выполняются в строго установленной последовательности. Так, например, если специалист по исследованию операций уже владеет языком моделирования, скажем GPSS, то он, возможно, захочет "сформулировать" имитационную модель сразу на этом языке. Операционисту, не являющемуся одновременно специалистом в области программирования для ЭВМ, транслировать выбранную им имитационную модель в соответствующую машинную программу никогда не придется. Тем не менее знать содержание основных этапов отображения модели на машинные программы представляется совершенно необходимым. Для проигрывания простых типовых моделей можно использовать так называемые специальные стандартные программы, которые требуют от операциониста лишь задания определенного количества входной информации. Наиболее показательными примерами таких программ являются моделирующие программы управления запасами. Существует несколько специальных стандартных программ, проверяющих стратегию управления запасами с точки зрения их эффективности. Чтобы использовать такого рода программы, необходимо задать конкретные предписания которые формулируются, например, следующим образом: При этом в качестве входной информации необходимо представить также либо ретроспективные данные относительно спроса, либо распределение вероятностей для уровней спроса. При наличии всей указанной выше информации машинная программа обеспечивает имитирование функциональной системы для любого заданного операционистом числа интервалов времени, а также вычисляет такие статистические характеристики системы, как средний уровень запасов, количество оформляемых заказов и т. Однако гораздо чаще модель требует специального программного обеспечения. Эти языки хорошо известны всем программистам, занимающимся программированием, связанным с решением научных проблем; при этом программисту для выполнения трансляции на машинный язык требуется знать лишь подробное описание исследуемой модели. Программист, использующий один из таких языков, вынужден заново составлять подпрограммы для ряда вычислительных процедур, которые используются почти во всех имитационных процессах. Другими словами, программисту, как говорится, вновь приходится изобретать велосипед. Так, например, во многих случаях имитационная модель предполагает генерирование случайных переменных, и, следовательно, для каждой такой переменной требуется своя подпрограмма. Кроме того, поскольку представляется желательным накапливать статистические данные по ряду характеристик операционной системы, необходимо составить подпрограммы, реализующие соответствующие вычислительные процедуры. Наконец, значительные трудозатраты возникают в связи с разработкой компактного способа представления выходных имитационных данных. Даже в случае не очень сложных моделей требуется тщательная проработка вопросов размещения информации внутри машинной памяти, составления основной программы, обеспечивающей правильное следование событий и продвижение имитационного процесса по оси времени. Чтобы облегчить задачу программного обеспечения имитационного моделирования, разработан ряд специализированных машинных языков. При использовании специализированных программ требуется лишь задать функции распределения вероятностей, после чего генерация случайных событий по заданному закону распределения осуществляется автоматически. Некоторые из программ обеспечивают сбор статистических данных по тем или иным исследуемым характеристикам операционной системы и выдачу результатов имитирования в определенной, заранее установленной форме. С помощью тех же программ осуществляется упорядочение событий и регистрация во времени каждого перехода системы из одного состояния в другое. Почему же программы, обладающие такими преимуществами, не используются во всех случаях имитационного моделирования? Имеется несколько весьма веских причин, не позволяющих пока ориентироваться только на специализированные программы. Одним из наиболее эффективных моделирующих языков является Симскрипт. Чтобы овладеть этим языком, необходимо знать Фортран. Симскрипт, обладая значительной гибкостью, весьма сложен в обращении. К числу языков примитивного типа относится универсальный язык моделирования GPSS. Это совершенно автономный замкнутый язык, легко поддающийся изучению, но, естественно, обладающий ограниченными возможностями. Его мы рассмотрим более подробно. Универсальный язык моделирования GPSS. В мире, в котором мы живем, нас окружают различные объекты. Этих объектов великое множество. Одни из них имеют определенную форму и состоят из того или иного вещества материала. Другие не имеют определенной формы. Одни - одушевленные, другие - неодушевленные. Объектом является также и то, что создается в результате умственной деятельности человека. Объектами наблюдения и изучения являются различные природные явления. Понятие "объект" связано с практической и познавательной деятельностью человека. Все, что человек использует, производит, изучает, является объектом. Объект - это некоторая часть окружающего мира, рассматриваемая человеком как единое целое. Каждый объект обязательно как-то называется. Имя - это основная характеристика, которая позволяет отличить один объект от другого. Если же имя объекта вам не знакомо, тогда понадобятся дополнительные характеристики, которые позволят отличить данный объект от других, например, форма, цвет, область использования, назначение и т. Чем более точно и подробно составлено описание объекта, тем легче его узнать. Объект может характеризоваться некоторыми неизменными параметрами например, дата рождения, длина, ширина и высота комнат в доме , а некоторые параметры могут меняться со временем например, физические характеристики человека, скорость автомобиля, размер клубка шерсти. В окружающем мире все объекты связаны друг с другом, они сосуществуют в тесном взаимодействии. При определенных обстоятельствах либо сами объекты, либо под воздействием других объектов могут выполнять какие-то действия. Путем перечисления действий можно довольно точно описать объект. Например, птиц характеризует то, что они могут летать. Однако если вы увидите птицу, которая парит в небе, а потом камнем падает вниз, то можно предположить, что это орел или сокол, поскольку именно для этих птиц свойственны такие действия. Объекты окружающего нас мира, даже те, которые кажутся самыми простыми, на самом деле необычайно сложны. Чтобы понять, как действует тот или иной объект, иногда приходится вместо реальных объектов рассматривать их упрощенные представления - модели. При построении модели сам объект часто называют оригиналом или прототипом. Модель - это аналог заместитель оригинала, отражающий некоторые его характеристики. Все разнообразие моделей определяется разнообразием целей, поставленных при их создании. От выбранной цели зависит, какие характеристики исследуемого объекта считать существенными, а какие отбросить. В соответствии с поставленной целью может быть подобран инструментарий, определены методы решения задачи, формы отображения результатов. Определение цели моделирования позволяет четко установить, какие данные являются исходными, какие - несущественны в процессе моделирования и что требуется получить на выходе. Разрабатываются модели в следствии нескольких причин: Моделирование является одним из ключевых видов деятельности человека и всегда в той или иной форме предшествует другим ее видам. Прежде чем браться за любую работу, нужно четко представлять себе отправной и конечный пункты деятельности, а также ее примерные этапы. То же можно сказать о моделировании. Построение модели позволяет обоснованно принимать решения по усовершенствованию имеющихся объектов и созданию новых, изменению процессов управления ими и, в конечном счете, изменению окружающего нас мира в лучшую сторону. Моделирование - творческий процесс, и поэтому заключить его в формальные рамки очень трудно. Но все же выделяют несколько этапов процесса моделирования: Постановка задачи описание задачи, выделение цели моделирования, формализация задачи. Разработка модели построение информационной и компьютерной модели. Компьютерный эксперимент составление плана эксперимента и проведение исследования. Если результаты не соответствуют цели, то возможно возвращение ко всем этапам заново. Каждый раз при решении конкретной задачи эта схема может подвергаться некоторым изменениям: Все этапы определяются поставленной задачей и целями моделирования. Имитационное моделирование применяется для исследования и проектирования таких сложных систем и процессов, как предприятия, информационные сети, мировое развитие процессов в экономике или экологии и т. То есть, имитационное моделирование применяется для имитирования какой-либо реальности, процессов, происходящих в действительности с какими-либо системами. Имитационная модель системы - это программа, в которой определяются все наиболее существенные элементы и связи в системе и задаются начальные значения параметров, соответствующие некоторому "нулевому" моменту времени, а все последующие изменения, происходящие в системе, вычисляются на ЭВМ автоматически при выполнении программы. Для того чтобы построить имитационную модель какой-либо системы, необходимо написать программу. Для этого нужно задать начальные значения параметров системы на момент начала моделирования "нулевой" момент времени , а также описать все наиболее существенные элементы системы и связи между ними. В соответствии с этой программой компьютер сам вычислит все изменения параметров системы и выдаст результат. Такой метод моделирования не требует составления уравнений и, тем более, не требует их решения. При этом он позволяет отображать и исследовать поведение системы с любой точностью. Причем все это делается автоматически программой. Выполнение имитационной модели называется имитационным экспериментом. В ходе имитационного эксперимента компьютер имитирует функционирование системы и вычисляет все необходимые характеристики свойств, проявляемых системой. В отличие от натурного эксперимента другими словами - настоящего, реального имитационный эксперимент позволяет экспериментировать с системами, которых еще или уже нет, позволяет предсказывать поведение существующих систем в будущем, изучать их поведение в чрезвычайных условиях. Он дешевле и быстрее натурных экспериментов. По характеру возможных изменений переменных величин модели подразделяются на непрерывные и дискретные. В непрерывных моделях величины представляют собой непрерывные функции времени, а в дискретных моделях любые изменения происходят мгновенно, скачкообразно, и между моментами изменений состояний элементов остаются постоянными. Реальные системы не бывают непрерывными или дискретными. Просто для одних систем удобнее применять непрерывные модели, для других - дискретные. Представления о дискретности и непрерывности выработаны в рамках математики. Значит, когда мы говорим, что некоторая модель является дискретной, то тем самым уже имеем в виду не реальную систему, существующую в физическом мире, а некую математическую модель. Но в то же время любой физический объект или процесс мы можем описывать и моделировать как непрерывный или как дискретный. И какой вариант мы бы ни избрали, мы можем достичь любой точности описания. Например, речь человека можно описать в виде текста, то есть дискретной моделью. Можно записать речь как непрерывную звуковую волну, то есть как непрерывную функцию времени. Затем можно эту же звуковую волну оцифровать, то есть вновь представить дискретной моделью, и такая модель будет не менее точной, чем непрерывная. Рассмотрим теперь, как соотносятся модели математические и компьютерные. При моделировании реальных систем мы вначале составляем некоторое представление о реальной системе, достаточно точное. Это значит, что мы формируем математическую модель системы. Затем эту математическую модель мы превращаем в модель компьютерную. Следовательно, математические представления играют при моделировании роль своеобразного связующего звена между компьютерными моделями и реальными системами. Но мы должны понимать, что объекты, реализованные в компьютерной программе, только лишь похожи на соответствующие математические объекты, но не идентичны им. Например, прямая линия на экране дисплея не есть то же самое, что прямая линия в математике. В математике прямая не имеет толщины. А на экране компьютера прямая не может не иметь определенную толщину, иначе она не была бы видна. Это обычная компьютерная практика - моделировать математические объекты с известными свойствами посредством физических компьютерных объектов, которые сами этими свойствами не обладают. При этом, хотя точность моделирования математических объектов компьютерными может быть очень высокой, это все-таки не избавляет нас от необходимости понимания замаскированных различий между исходными математическими объектами и их компьютерными образами. Язык система имитационного моделирования дискретных систем GPSS позволяет автоматизировать при моделировании систем процесс программирования моделей. В настоящее время он является одним из наиболее эффективных и распространенных программных средств моделирования сложных дискретных систем на ЭВМ и успешно используется для моделирования систем, формализуемых в виде схем массового обслуживания, с помощью которых описываются многие объекты. С помощью языка имитационного моделирования GPSS очень удобно моделировать работу систем массового обслуживания парикмахерская, заводской цех и др. Язык GPSS построен в предположении, что моделью сложной дискретной системы является описание ее элементов и логических правил их взаимодействия в процессе функционирования моделируемой системы. Требуется определить среднюю длину очереди клиентов и среднее время ожидания клиентами начала обслуживания. Эту задачу можно изобразить схематически следующим образом: Схема работы парикмахерской число обслуживающих каналов равно 1. В соответствии со схематическим изображением парикмахерской ее модель на языке GPSS может быть написана следующим образом: Здесь левая колонка - это номера строк модели: Удобнее всего нумеровать их так, как показано: Это позволяет легко вставлять новую строку между любыми двумя уже введенными строками и присваивать ей номер, например 15, 25, 26 и т. В системе GPSS World можно не нумеровать строки. Следующие две колонки - названия операторов и поле переменных. Рассмотрим, какие же операторы входят в модель, и для чего они предназначены. Число 20 в первом операнде в поле A указывает интервал модельного времени, через который генерируются транзакты. Таким образом, первый блок модели выдает через случайные интервалы времени транзакты, которые изображают приходящих в парикмахерскую клиентов. Блок SEIZE 1, в который поступают транзакты из блока GENERATE, выполняет операцию занятия транзактами устройства номер 1. В нашей модели устройство соответствует креслу парикмахера или самому парикмахеру. Транзакты, появляющиеся в блоке GENERATE в моменты, когда устройство занято, остаются в этом блоке в очереди к устройству. По истечении этого времени транзакт переходит в блок RELEASE 1, в котором выполняется освобождение устройства номер 1, и далее поступает в блок TERMINATE, в котором транзакты уничтожаются. Конечно, это не означает, что клиенты после стрижки тоже уничтожаются, просто клиент уходит из системы, значит, транзакт, моделирующий его, больше нам не нужен. Мы уничтожаем транзакт, чтобы не нужно было описывать его дальнейшее движение и чтобы освободить занимаемую им память компьютера. В тот момент, когда один транзакт освобождает устройство, другой транзакт, стоящий в очереди, занимает это устройство. Оба действия выполняются в один и тот же момент модельного времени. Когда один транзакт находится в блоке ADVANCE, другие транзакты время от времени появляются в блоке GENERATE и становятся в очередь к устройству. Следовательно, в модели одновременно в разных ее местах движутся несколько транзактов, выполняя те или иные операции, и могут влиять друг на друга и на другие объекты модели. Здесь мы наблюдаем, параллельное выполнение нескольких процессов в одной программе, в которой и заключается существенное отличие языка GPSS от обычных алгоритмических языков, языков программирования. Это отличие делает язык имитационного моделирования GPSS мощным средством описания реальных систем, так как в реальных системах разные процессы в разных частях системы развиваются одновременно и при этом взаимодействуют между собой. Но нам нужно не просто составить программу, моделирующую работу парикмахерской. Необходимо еще, чтобы при выполнении модели GPSS собирал статистику об очереди транзактов клиентов. Для этого нужно включить в модель еще два блока - QUEUE точка входа в очередь и DEPART точка выхода. Мы можем расставлять эти точки в своих моделях в принципе произвольным образом. Это зависит от того, о каком участке системы нам нужна статистика по движению через него потока транзактов. В данной модели парикмахерской эти точки следует выбирать так: При такой расстановке блоков QUEUE и DEPART получается, что транзакт входит в очередь в момент появления его в системе, а выходит из очереди в момент, когда ему удалось занять устройство, то есть пройти блок SEIZE. Следовательно, очередь 1 будет собирать статистику именно об очереди клиентов к парикмахеру, как она изображена на нашей схеме. И в результате выполнения модели мы узнаем ответ на вопрос, поставленный в задаче: Но можно расставить блоки QUEUE и DEPART иначе: В этом случае статистика по очереди номер 1 будет соответствовать числу всех клиентов в парикмахерской вообще, включая клиента, обслуживаемого парикмахером. Таким образом, очереди, по которым мы можем собирать статистику, не обязательно должны совпадать с теми очередями, которые создаются транзактами, ожидающими освобождения устройств и памятей. Ввести модель необходимо следующим образом. START TIME END TIME BLOCKS FACILITIES STORAGES. LABEL LOC BLOCK TYPE ENTRY COUNT CURRENT COUNT RETRY. OWNER PEND INTER RETRY DELAY. ENTRY ENTRY 0 AVE. Статистика по очередям содержит таблицу, в которой по каждой очереди в модели приводятся следующие основные данные. В колонке QUEUE очередь содержится номер или имя очереди. В колонке MAX максимум - максимальная длина очереди, которая достигалась за все время моделирования. В нашей модели длина очереди максимальная длина равна 3. В колонке CONT содержимое приводится текущая длина очереди в момент останова модели. Колонка ENTRIES входы содержит число транзактов, вошедших в очередь. Видно, что это число совпадает с числом транзактов, вошедших в блок QUEUE, показанное в трассировке. Колонка ENTRIES 0 содержит число транзактов, прошедших очередь без задержки с нулевой задержкой. Таим образом, 6 клиентов в момент прихода в парикмахерскую заставали свободного парикмахера, в очереди не стояли. CONT среднее содержимое выводится средняя длина очереди. Столбец с заголовком AVE. TIME содержит среднее время прохождения транзакта через очередь. Мы можем теперь ответить на вопрос, поставленный в задаче моделирования, следующим образом: Статистика по устройствам FACILITY. Требует пояснения UTIL - коэффициент использования устройства. Исследование операций, как наука, предназначенная для количественного обоснования принимаемых решений, имеет определенный инструментарий для описания реальных ситуаций и построения адекватных моделей. Задачи распределения и назначения весьма разнообразны как по содержанию, так и по методам решения. Часто эти задачи носят специальные названия, например, задача о ранце. Задачи оптимальной загрузки взаимозаменяемого оборудованияЗадача расстановки и загрузки оборудования. Отличительной особенностью данного вида задач является то, что для выполнения всех работ используется взаимозаменяемое оборудование, имеющее различную производительность и требующее разных затрат на обслуживание. Следует выбрать такой способ загрузки оборудования, который обеспечит максимальную эффективность операции. В качестве управляемых переменных в задачах загрузки взаимозаменяемого оборудования выбирается, как правило, время, в течение которого та или иная группа оборудования выполняет определенный вид работ. Задача решается симплекс-методом или с применением современных программных средств. Сущность данного вида задач состоит в том, чтобы закрепить потребителей за поставщиками и составить план перевозки грузов от поставщиков к потребителям. Цель задач данного класса - оптимизация маршрута движения по критерию времени или критерию стоимости последовательности работ. Отличительная особенность этого программного продукта в том, что с его помощью можно рассчитать оптимальное время выполнения проекта, построить сетевой график и представить результат расчета в виде файла графического формата. Данный программный продукт может использоваться, как самостоятельный пакет для расчета сетевых графиков реальных проектов, так и для обучения процессу расчета. Задача распределения и назначения. В задачах данного класса требуется назначить имеющееся оборудование людей на определенные виды работ, с тем, что бы оптимизировать конечный результат. При решении задачи раскроя материалов существует, по крайней мере, два варианта постановки задачи: В зависимости от выбранного варианта постановки задачи меняются управляемые переменные и критерий эффективности. Задачи об износе и замене оборудования. Данный класс задач предназначен для расчета сроков замены оборудования с оптимизацией расходов на замену. Исходными данными для этого типа задач являются начальная стоимость оборудования, затраты, которые несет предприятие при отказе оборудования из-за простоев, затраты на ремонт восстановление оборудования, размеры амортизационных отчислений при длительной эксплуатации оборудования. В этих задачах речь идет о выборе такой последовательности выполнения работ, которая приведет к оптимальным значениям критерия эффективности. К задачам этого типа относятся многие задачи организации производства и календарного планирования. Обычный перебор вариантов невозможен, так как даже с применением ЭВМ этот перебор вариантов займет длительное время; для решения задач такого типа используют методы дискретного программирования и комбинат о рики. Такой подход к планированию объясняется очень просто: Преимущества данного метода перед стандартными методами линейного программирования состоит в том, что пошаговая оптимизация позволяет учитывать влияние каждого решения принятого на отдельном этапе на общий результат. Критерием оптимальности являются суммарные минимальные затраты на приобретение, доставку и хранение запаса с учетом возможных потерь от дефицита, оптовых скидок при покупке больших партий товара и т. Рассматриваются различные варианты оптимизации размеров запаса предприятия: Эти задачи решаются различными математическими методами с использованием теории вероятности, матричной алгебры и вариационного исчисления. Задачи массового обслуживания Решение данного класса задач базируется на теории массового обслуживания ТМО. В задачах массового обслуживания рассчитывается средняя длина очереди, среднее число заявок, обслуженных за единицу времени, среднее время пребывания заявки в канале обслуживания, а также даются рекомендации по способам оптимизации системы массового обслуживания. Таким образом, данный раздел исследования операций рассматривает так называемые состязательные задачи. Состязательные задачи рассматривают такие производственные ситуации, в которых участники стороны имеют или несовпадающие или антагонистические интересы. Например, при разработке месторождений, проектировании карьеров состязательные задачи зачастую сводятся к так называемой игре одного игрока или игре с природой. Для всех этих задач характерна сложность, многомерность и большой объем вычислений. При определении цели следует учитывать, что существует деление целей, правда, весьма условное и относительное, на экономические, к примеру, максимизация прибыли в производственной сфере и неэкономические. В любом случае, цель должна быть сформулирована таким образом, что бы при анализе результатов была возможность количественно оценить полноту достижения цели. Этот этап осуществляется руководителем, лицом, ответственным за принятие решения. Определяется критерий эффективности целевая функция , определяются параметры решения, то есть управляемые переменные, формулируется система ограничений, которая накладывается на реальную ситуацию. Этот этап осуществляют специалисты по исследованию операций и прикладной математике. Работа на данном этапе должна вестись совместно с лицом, ответственным за принятие решения. Хорошие результаты дает применение игрового социального имитационного моделирования, так как этот методологический подход более эффективен по сравнению с традиционными приемами [7, 8]. Говоря об оптимальности полученного решения, следует понимать, что это оптимум в рамках построенной модели. Существуют такие рекомендации на этот счет: Определяется алгоритм решения задачи. Задача программируется для ЭВМ. Если не удается найти алгоритм решения всей задачи, то задачу оптимизации решают по частям. Хороший результат можно получить, применяя для исследования параллельно несколько типов моделей, например, математические и имитационные. Полученные решения анализируются, затем проводится вариантный и структурный анализ, а также сравнение с ожидаемым результатом. Результаты решения представляются в виде соответствующей программы действий или календарного плана выполнения работ. Исследуемое предприятие представляет собой двухканальную систему массового обслуживания с ограниченной очередью. Время обслуживания заявок имеет эмпирическое распределение, указанное ниже и имеет среднее значение. Мной были проведены контрольные замеры времени обработки заявок, поступающих в данную СМО. Чтобы приступить к исследованию, необходимо установить по этим замерам закон распределения времени обработки заявок. Группировка заявок по времени обработки. Выдвигается гипотеза о показательном распределении генеральной совокупности. Группировка заявок по времени обработки с усредненным временным интервалом. Результаты вычислений заносим в таблицу. Для этого вычислим разности , их квадраты, затем отношения. Суммируя значения последнего столбца, находим наблюдаемое значение критерия Пирсона. Другими словами, данные наблюдений согласуются с этой гипотезой. Данная система представляет собой частный случай системы гибели и размножения. Поскольку все состояния являются сообщающимися и существенными, то существует предельное распределение вероятностей состояний. В стационарных условиях поток, входящий в данное состояние должен быть равен потоку, выходящему из данного состояния. Для состояния S 0: Для состояния S 1: С учетом того, что: Аналогично получаем уравнения для остальных состояний системы. В результате получим систему уравнений: Решение этой системы будет иметь вид: Или, с учетом С учетом этого предельные вероятности перепишем в виде: Отказ в обслуживании заявки происходит, когда все m мест в очереди заняты, т. Относительная пропускная способность равна: Вероятность того, что вновь поступившая заявка будет обслужена, равна 0, СМО обслуживает в среднем 0, заявок в минуту. Среднее число заявок, находящихся в очереди: Среднее число заявок в очереди близко к максимальной длине очереди. Среднее число заявок, обслуживаемых в СМО, может быть записано в виде: В среднем все каналы СМО постоянно заняты. Среднее число заявок, находящихся в СМО: Для открытых СМО справедливы формулы Литтла: Среднее время пребывания заявки с СМО: Среднее время пребывания заявки в очереди: Средняя продолжительность обслуживания контролером-кассиром одного покупателя об. Рабочее время 8 часов 1 час обеденный перерыв. Кассовый аппарат стоит тенге. Стоимость канцтоваров бумага, кассовая лента, ручки и т. Арендная плата в месяц составляет тенге. Коммунальные услуги составляют тенге. Налоги составляют тенге. Средний размер покупки - тенге. Задача представляет собой яркий пример СМО с ожиданием. Находим среднее число занятых каналов по формуле 1. Очередь не будет расти до бесконечности при условии, что среднее число занятых каналов будет меньше, чем реальное количество кассиров. На числовой оси наименьшее натуральное целое число, большее, чем 2,7, есть число 3. Вероятность того, что заявка окажется в очереди, рассчитаем по формуле 1. Среднее число заявок в очереди. Среднее время ожидания в очереди. Среднее число заявок в системе. Рассчитаем прибыль фирмы при этих условиях. На себестоимость продукции отнесем заработную плату 3х кассиров, амортизационные отчисления от использования основных средств кассовые аппараты , материальные затраты на канцелярию, арендную плату, затраты на коммунальные услуги, а также начисленные предприятию налоги. При расчете заработной платы будем считать, что фирма работает без выходных, а отчетный период равен 30 дням. Начислена амортизация основных средств: Рассчитаем выручку с учетом данных задачи об интенсивности обслуживания. Если человек в час, то можем посчитать, сколько людей обслуживается одним кассиром за месяц: Теперь можем определить размер выручки: Оптимальное количество n опт. Среднее время ожидания в очереди T och. Из таблицы видно, что характеристики системы с шестью каналами обслуживания заметно уменьшились: Это говорит о несомненном росте эффективности функционирования СМО при увеличении обслуживающих каналов с 3х до 6ти. Прибыль предприятия, не смотря на рост себестоимости, возросла в два раза. Рассмотрим логику выполнения этой модели. Блок QUEUE , в который поступают транзакты из блока GENERATE , выполняет функцию входа транзакта в очередь. Затем транзакт занимает одну ячейку памяти, что описывается блоком ENTER. В момент обслуживания, транзакт задерживается в очереди на 2 минуты ADVANCE 2;. Выходит из очереди DEPART 1;. Уходит из магазина TERMINATE 1;. Отчет программы выглядит следующим образом: GPSS World Simulation Report - Thursday, April 08, 2 Коэффициент использования, доля времени моделирования, в течение которого устройство было занято UTIL равен 0, Более того, можно говорить о том, что предприятие работает себе в убыток. Необходимо сократить число кассиров. Текст программы выглядит следующим образом, и, думаю, не нуждается в пояснении: Сократив число кассиров до двух, получаем следующий отчет: Коэффициент использования, доля времени моделирования, в течение которого устройство было занято UTIL равен 0,, т. Но, не смотря на это, можно говорить о несомненном росте эффективности функционирования СМО. Приблизительно половина всех поступающих заявок покидают СМО необслуженными. Оба канала постоянно заняты. Все это говорит о том, что в целом данная схема СМО неудовлетворительна. Чтобы снизить загрузку каналов, сократить время ожидания в очереди и снизить вероятность отказа необходимо увеличить число каналов и ввести систему приоритетов для заявок. Число каналов целесообразно увеличить до 4. Также необходимо сменить дисциплину обслуживания с FIFO на систему с приоритетами. Все заявки теперь будут иметь принадлежность к одному из двух приоритетных классов. Заявки I класса имеют относительный приоритет по отношению к заявкам II класса. Для расчета основных показателей этой видоизмененной СМО целесообразно применить какой-либо из методов имитационного моделирования. Пользователю при работе с программой необходимо задать основные параметры СМО, такие как интенсивности потоков, количество каналов, приоритетных классов, мест в очереди если количество мест в очереди равно нулю, то СМО с отказами , а также временной интервал модуляции и количество испытаний. Программа преобразовывает сгенерированные случайные числа по формуле 34 , таким образом, пользователь получает последовательность временных интервалов , распределенных показательно. Затем отбирается заявка с минимальным , и ставится в очередь, согласно ее приоритету. Затем эта операция повторяется до окончания времени модуляции, задаваемого изначально. В теле программы присутствуют счетчики, на основании показаний которых и формируются основные показатели СМО. Если для увеличения точности было задано несколько испытаний, то в качестве конечных результатов принимается оценка за серию опытов. Программа получилась достаточно универсальной, с ее помощью могут быть исследованы СМО с любым количеством приоритетных классов, либо вообще без приоритетов. Для проверки корректности работы алгоритма, в него были введены исходные данные классической СМО, исследуемой в разделе 7. Программа смоделировала результат близкий к тому, который был получен с помощью методов теории массового обслуживания см. Погрешность, возникшая в ходе имитационного моделирования, может быть объяснена тем, что проведено недостаточное количество испытаний. Результаты, полученные с помощью программы для СМО с двумя приоритетными классами и увеличенным числом каналов, показывают целесообразность этих изменений см. Сокращается средняя длина очереди в системе, а соответственно минимизируется средство для организации очереди. Введенные приоритеты могут быть переназначены после оценки полезности того или иного типа заявок для СМО. Сравнивая решение практической задачи в данной работе математическими методами и методом имитационного моделирования на языке GPSS, можно говорить о том, что, несомненно, компьютерное моделирование заметно облегчает процесс принятия решения по конкретному вопросу. Хотя, с другой стороны, решение математическими методами более полно охватывает все характеристики интересующего вопроса, и отражают картину функционирования системы с разных точек зрения. Метод же имитационного моделирования приводит к выводу о том, что даже минимального количества кассиров, которое рассчитано математическими методами и равно трем, более, чем достаточно для эффективного функционирования системы. Здесь следует иметь ввиду, что при моделировании на языке GPSS, не предусмотрен расчет промежуточных характеристик СМО как то, например, среднее время ожидания в очереди, среднее число заявок в системе, да и само выражение величины себестоимости. Компьютерное моделирование пока не может полно отразить положение вещей и учесть все характеристики системы, и уж тем более облегчить принятие оптимального экономического решения, хотя заметно помогает в выполнении рутинных расчетов при решении задач математическими методами. С постоянными интервалами между требованиями. Произвольный поток требований G. Рекуррентный поток требований GI. Пуассоновский совершенно случайный поток требований M. Главная Новости Регистрация Контакты. Поделитесь работой в социальных сетях Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Провести практический анализ эффективности функционирования СМО. Классификация систем массового обслуживания Согласно общей классификации система массового обслуживания разделяется на три подсистемы. СМО с типом дисциплины "первый пришел - первый обслуживается" - дисциплина "живой очереди"; СМО с типом дисциплины "последний пришел - первый обслуживается" - примером такой системы является склад, заполненный изделиями, из которого на доработку удобно брать изделия, поступившие последними; СМО с типом дисциплины выбора требований случайным способом; СМО с типом дисциплины выбора требований в соответствии с присвоенными приоритетами. Классификация входных потоков По характеру входной поток требований разделяется на детерминированный поток требований и стохастический в соответствии с рисунком 2. M - пуассоновское или экспоненциальное распределение; D - постоянная величина; E k - распределение Эрланга; G - общий вид распределения; GI - рекуррентный входной поток. Классификация систем массового обслуживания По характеру обслуживания. При этом имеет место а Пользуясь общим правилом составления дифференциальных уравнений Колмогорова, можно для приведенных на рисунке 2 и рисунке 3 графов состояний составить системы дифференциальных уравнений: S 0 - канал свободен; S 1 - канал занят очереди нет ; S 2 - канал занят одна заявка стоит в очереди ; S n - канал занят n -1 заявок стоит в очереди ; S N - канал занят N -1 заявок стоит в очереди. Построение имитационной модел и Структуру имитационной модели в большинстве случаев удобно описывать, определяя содержание фигурирующих в ней динамических процессов и результатов функционирования имитируемой системы. Языки имитационного моделирования Операционисту, не являющемуся одновременно специалистом в области программирования для ЭВМ, транслировать выбранную им имитационную модель в соответствующую машинную программу никогда не придется. Универсальный язык моделирования GPSS В мире, в котором мы живем, нас окружают различные объекты. И какой вариант мы бы ни избрали, мы можем достичь любой точности описания Например, речь человека можно описать в виде текста, то есть дискретной моделью. START TIME END TIME BLOCKS FACILITIES STORAGES 0. OWNER PEND INTER RETRY DELAY 1 22 0. Задача распределения и назначения В задачах данного класса требуется назначить имеющееся оборудование людей на определенные виды работ, с тем, что бы оптимизировать конечный результат. Задача раскроя материалов При решении задачи раскроя материалов существует, по крайней мере, два варианта постановки задачи: Задачи упорядочения В этих задачах речь идет о выборе такой последовательности выполнения работ, которая приведет к оптимальным значениям критерия эффективности. На данном этапе проводится формализация выбранных показателей качества операции. Решение поставленной задачи с помощью построенной модели: На данном этапе требуется определить, обеспечивает ли построенная модель точный прогноз поведения системы. Таблица 3 Группировка заявок по времени обработки с усредненным временным интервалом Количество заявок 22 25 23 16 14 10 8 4 Время обработки, мин 2,5 7,5 12,5 17,5 22,5 27,5 32,5 37,5 Найдем выборочную среднюю:
Intel pentium n3710 характеристики
Черно белый струйный принтер
Описание фильма ледяной
Примеры решения задач систем массового обслуживания
Где самая большая луна на земле
Зуд и прыщи на коже головы
Рут права на пк
Теория массового обслуживания
Перевод сотрудников овд
Магазин дивизион пенза каталог
Системы массового обслуживания. Решение типичных задач
Оперативно служебная деятельность понятие
Инновации в воспитании
Проблема воспитания детей в современном обществе
Задачи теории массового обслуживания. Классификация систем массового обслуживания
Можно ли колоть уколы диклофенак