Разработка программы моделирования СМО

Известный американский ученый Роберт Шеннон дает следующее определение [17]: «Имитационное моделирование - процесс конструирования модели реальной системы и постановки экспериментов

Разработка программы моделирования СМО

Дипломная работа

Компьютеры, программирование

Другие дипломы по предмету

Компьютеры, программирование

Сдать работу со 100% гаранией

Реферат

программа массовый обслуживание моделирование

Цель работы - изучить технологию разработки и тестирования программного обеспечения в среде Visual Studio на примере создания демонстрационной программы моделирования СМО, изучить и реализовать аналитические и имитационные методы моделирования СМО с разными дисциплинами обслуживания заявок.

В процессе работы был выполнен обзор методов моделирования разомкнутых систем массового обслуживания, программных средств их реализации. Реализована демонстрационная программа, моделирующая процесс функционирования СМО с разными дисциплинами обслуживания заявок, расчет основных характеристик эффективности работы СМО на основе применения имитационного и аналитического методов моделирования, выполнено тестирование разработки.

Основные конструктивные и технико-эксплуатационные показатели: визуализация процесса моделирования, надежность, удобство работы, интуитивно понятный интерфейс.

Программная разработка может использоваться без ограничений при обучении студентов различных технических специальностей при изучении курса «Моделирование систем массового обслуживания».

 

Введение

 

Во многих областях человеческой деятельности ставятся и решаются задачи, связанные с моделированием поведения некоторой системы в течение времени. Моделирование системы может преследовать разные цели: наблюдение за ходом процесса работы системы, оценка эффективности функционирования системы и ее оптимизация.

Примером такой системы может послужить организация работы станции технического обслуживания. Так число механиков (обработчиков требований) не является случайно взятым, а рассчитано исходя из загруженности СТО в конкретные дни и даже часы, в праздники. Руководство станции следит, чтобы очередь клиентов (требования) была минимальной, и в то же время механиков без работы не было.

Решением подобных задач занимается теория систем массового обслуживания. Под системой массового обслуживания (СМО) понимают динамическую систему, предназначенную для эффективного обслуживания потока заявок (требований на обслуживание) при ограничениях на ресурсы системы [9].

В теории систем массового обслуживания (СМО) обрабатываемую заявку называют требованием. В общем случае под требованием понимают запрос на удовлетворение некоторой потребности, например, разговор с абонентом, посадка самолета, покупка продуктов, получение материалов на складе.

Средства, обслуживающие требования, называются обслуживающими устройствами или каналами обслуживания. Например, к ним относятся каналы телефонной связи, посадочной полосы, мастера-ремонтники, билетные кассиры, погрузочно-разгрузочные точки на базах и складах.

Основной задачей теории СМО является изучение режима функционирования обслуживающей системы и исследование явлений, возникающих в процессе обслуживания. Также, в теории СМО возникают задачи оптимизации: каким образом достичь определенного уровня обслуживания (максимального сокращения очереди или потерь требований) при минимальных затратах, связанных с простоем обслуживающих устройств.

В общем, модели СМО очень распространены и применяются во многих сферах деятельности человека и реализуются при помощи вычислительных систем.

Одной из разновидностей СМО является СМО со взаимопомощью между каналами обслуживания. В ряде случаев встречаются СМО, в которых для ускорения процесса обслуживания допускается подключение нескольких каналов к работе над одной заявкой. Например, два или несколько рабочих могут одновременно ремонтировать один станок или автомашину, по одному самолету может стрелять несколько зенитных орудий, вычисления для одной задачи могут быть, распараллелены между несколькими ЭВМ. При этом возникает задача наилучшего распределения каналов обслуживания по работам, связанным с обслуживанием поступающих заявок.

В рамках бакалаврской работы разрабатывается демонстрационная программа моделирования СМО с разными дисциплинами обслуживания заявок двумя методами: аналитическим, имитационным. Оба метода реализуются в одной программе. Программа позволяет преподносить информацию в удобном для восприятия виде, обладает дружественным интерфейсом. Есть возможность сопровождения процессам моделирования наглядными графиками.

В качестве среды разработки была выбрана динамично развивающаяся на сегодняшний день технология С#. Обладая широкими возможностями для программирования, она в тоже время имеет преимущество в быстродействии при моделировании трудоемких процессов, что, несомненно, делает ее одной из лучших инструментов для разработки демонстрационных программ [7].

1. Обзор методов моделирования разомкнутых систем массового обслуживания

 

.1 Теория моделирования

 

.1.1 Основные определения и понятия

Теория моделирования - теория замещения объекта-оригинала его моделью и исследования свойств объекта на его модели [14].

Моделирование - метод исследования, основанный на замене исследуемого объекта-оригинала его моделью и на работе с ней (вместо объекта) [6, 14].

Модель (объекта - оригинала) (от лат. modus - «мера», «объем», «образ») - вспомогательный объект, отражающий наиболее существенные для исследования закономерности, суть, свойства, особенности строения и функционирования объекта-оригинала [6].

Когда говорят о моделировании, обычно имеют в виду моделирование некоторой системы.

Система - совокупность взаимосвязанных элементов, объединенных для реализации общей цели, обособленная от окружающей среды и взаимодействующая с ней как целостное целое и проявляющая при этом основные системные свойства. В [6] выделено 15 основных системных свойств, к которым относятся: эмергентность (эмерджентность); цельность; структурированность; целостность; подчиненность цели; иерархичность; бесконечность; эргатичность; открытость; необратимость; единство структурной устойчивости и неустойчивости; нелинейность; потенциальная многовариантность актуальных структур; критичность; непредсказуемость в критической области.

При моделировании систем используют два подхода: классический (индуктивный), сложившийся исторически первым, и системный, получивший развитие в последнее время [6, 14].

При классическом подходе реальный объект, подлежащий моделированию, разбивается на подсистемы, выбираются исходные данные для моделирования и ставятся цели, отражающие отдельные стороны процесса моделирования. По отдельной совокупности исходных данных ставится цель моделирования отдельной стороны функционирования системы, на базе этой цели формируется некоторая компонента будущей модели. Совокупность компонент объединяется в модель. Таким образом, происходит суммирование компонент, каждая компонента решает свои собственные задачи и изолирована от других частей модели. Применим подход только для простых систем, где можно не учитывать взаимосвязи между элементами (компонентами) системы.

Системный подход - методологическая концепция, основанная на стремлении построить целостную картину изучаемого объекта с учетом важных для решаемой задачи элементов объекта, связей между ними и внешних связей с другими объектами и окружающей средой. В основе системного подхода лежит рассмотрение системы как интегрированного целого, причем это рассмотрение при разработке начинается с главного - формулировки цели функционирования. Важным для системного подхода является определение структуры системы - совокупности связей между элементами системы, отражающих их взаимодействие.

Существуют структурные и функциональные подходы к исследованию структуры системы и ее свойств. При структурном подходе выявляются состав выделенных элементов системы и связи между ними. При функциональном подходе рассматриваются алгоритмы поведения системы (функции - свойства, приводящие к достижению цели).

 

1.1.2 Основные методы моделирования

Методы моделирования можно классифицировать на три основные группы: аналитические, численные и имитационные [7, 14, 16].

1. Аналитические методы моделирования. Аналитические методы позволяют получить характеристики системы как некоторые функции параметров ее функционирования. Таким образом, аналитическая модель представляет собой систему уравнений, при решении которой получают параметры, необходимые для расчета выходных характеристик системы (среднее время обработки задания, пропускную способность и т.д.). Аналитические методы дают точные значения характеристик системы, но применяются для решения только узкого класса задач. Причины этого заключается в следующем. Во-первых, вследствие сложности большинства реальных систем их законченное математическое описание (модель) либо не существует, либо еще не разработаны аналитические методы решения созданной математической модели. Во-вторых, при выводе формул, на которых основываются аналитические методы, принимаются определенные допущения, которые не всегда соответствуют реальной системе. В этом случае от применения аналитических методов приходится отказываться.

2. Численные методы моделирования. Численные методы предполагают преобразование модели к уравнениям, решение которых возможно методами вычислительной математики. Класс задач, решаемых этими методами, значительно шире. В результате применения численных методов получают приближенные значения (оценки) выходных характеристик системы с заданной точностью.

3. Имитационные методы моделирования. С развитием вычислительной техники широкое применение получили имитационные методы моделирования для анализа систем, преобладающими в которых являются стохастические воздействия.

Суть имитационного моделирования (ИМ) заключается в имитации процесса функционирования системы во времени, с соблюдением таких же соотношений длительности операций как в системе ориги

Похожие работы

1 2 3 4 5 > >>