Типовые блоки имитационной модели

Блок	Входы	Выходы	Описание функций
Генератор заявок (Generator)		1-n	Используется для генерации заявок, поступающих в систему.
Задача (Task)	1-n	1-n	Используется для представления любой активности. Блок задачи можно подвергать декомпозиции без ограничений.
Точка останова (Stop)	1-n		Служит для отметки завершения конкретной последовательности выполнения задач (уничтожение заявки).
Точка синхронизации (Sync)	1-n	1-n	Используется для объединения различных потоков заявок в один и собирания копий заявок.
Точка сбора (Assemble)	1-n	1-n	Блок служит для объединения поступающих на него заявок в одну группу.
Сохранение (Save)	1-n		Блок используется для сохранения заявки в буферном объекте – накопителе.
Извлечение (Retrieve)		1-n	Блок используется для извлечения заявки из накопителя.

2. Описание и параметризация модели

Для каждого элемента структуры модели вводится соответствующее ему стандартное множество данных.

Для генераторов заявок задаются следующие параметры: временные и количественные характеристики процесса генерации, режим работы генератора, параметры генерируемой заявки, режим выбора направления моделирования (при наличии нескольких выходов).

Для задач (рис. 2.4) задаются следующие параметры: временные характеристики процесса обслуживания, ресурсы и исполнители задачи, режим функционирования очереди, условия синхронизации входов блока, режим выбора направления моделирования (копировать всем, первому свободному, устройству с самой короткой очередью, случайно) и др.

Рис. 2.4. Окно ввода параметров блока задачи

В случае, если какие либо параметры модели необходимо задавать с помощью вероятностного распределения используется диалоговое окно, приведенное на рис. 2.5.

Рис. 2.5. Окно для ввода вероятностных распределений параметров

Для точки сбора задаются следующие параметры: режим работы, возможные изменения в параметры приходящих заявок, условия выбора следующего блока.

Для точки синхронизации задаются следующие параметры: режим работы, число заявок необходимых для синхронизации, условия выбора следующего блока.

Каждая связь между блоками модели характеризуется своим весом. Когда направление движения заявки (следующий узел) выбирается случайно, то вес используется для вычисления вероятности. Если заявка посылается всем последующим блокам, то вес определяет количество копий данной заявки.

В случае, когда следующий блок является точкой сбора, то по параметрам линии связи определяется, сколько приходов заявок необходимо для начала процесса сборки. Кроме того, линия связи в процессе сборки может иметь статус основной (несущая заявка, которая продолжит движение после операции сборки) или управляющей (в случае если точка сбора работает в режиме вентиля).

При задании планового периода работы системы выбирается единица времени, задающая единицу измерения времени в модели. Все время моделирования разбивается на интервалы, которые называются блоками. Блок характеризуется числом единиц времени. Соответственно произведение числа блоков на число единиц времени в блоке дает общее время моделирования. Число циклов запуска определяет, сколько раз будет повторяться заданный интервал моделирования. В процессе параметризации программой осуществляется автоматическое приведение всех параметров, используемых для генерации временных задержек, к одной условной единице времени.

Система имеет возможность задания плановых ремонтов или периодов блокировки работы структурных элементов модели на всем временном интервале моделирования.

3. Отладка модели.

После задания структуры модели, описания всех характеристик и времени моделирования производится запись модели в базу данных, а затем осуществляется запуск ее на выполнение. Процесс преобразования сформированного графического образа в программную имитационную модель производится автоматически и состоит из нескольких этапов:

- верификация логики сформированной структуры;

- поиск противоречивых данных среди параметров модели;

- формирование внутренней знаниеориентированной структуры имитационной модели:

- инициализация моделирования.

На всех этапах, кроме инициализации модели, осуществляется поиск ошибок. При их обнаружении переход к выполнению следующего этапа не производится. В специальное окно автоматически выдаются сообщения об ошибках, препятствующих запуску процесса моделирования, и предполагающих внесение соответствующих изменений. Для обеспечения большей гибкости системы весь перечень конфликтных ситуаций ранжируется по степени их важности: ошибки, сообщения, рекомендации. Серьезные ошибки препятствуют запуску до внесения в модель корректив, в то время как текущие сообщения могут временно игнорироваться.

4. Проведение имитационного эксперимента.

Когда пройден этап отладки модели можно, приступать непосредственно к моделированию динамики функционирования системы.

Рис. 2.6 показывает, как выглядит многооконная компьютерная система в процессе моделирования. Каждое из основных окон программы динамически обновляется на каждом шаге моделирования, позволяя наблюдать состояние структурных элементов модели и изменения основных характеристик.

Рис. 2.6. Интегрированная среда в процессе моделирования

Для эффективного проведения эксперимента необходимо настроить систему для наблюдения за изменением основных параметров модели. Система предлагает широкий набор инструментальных средств для наблюдения за ходом моделирования, вплоть до анимации движения отдельных заявок.

Средства управления ходом моделирования позволяют приостанавливать и возобновлять моделирование, выполнять эксперимент в пошаговом режиме моделирования.

5. Сбор, обработка и интерпретация результатов моделирования.

Процедура сбора результатов моделирования предполагает запись их в БД, как в процессе, так и по завершению прогона модели.

Окно результатов моделирования разбито на две секции (см. рис. 2.7). Одна секция отображает результаты в графической форме, а другая в табличной форме.

Рис. 2.7. Окно основных результатов моделирования

В первой секции отображаются:

- количественные параметры по обработке заявок (по каждому устройству и по системе в целом);

- время нахождения заявок в системе;

- длины очередей (максимальные и средние);

- время, проведенное заявками в очереди (общее и среднее);

- занятость устройств;

- временные диаграммы работы структурных элементов;

- временные параметры задач.

Во второй секции отражены те же параметры, но в табличной форме. В отдельные окна выводится информация о динамике загрузки устройств и накопителей.

Процедура обработки результатов моделирования предполагает построение и исследование зависимости влияния одного или нескольких факторов на значения локальных и интегральных оценок. Обработка результатов может заключаться также в нахождении доверительных интервалов для локальных и интегральных оценок путем выполнения нескольких прогонов модели с различными параметрами.

Процедура интерпретации результатов моделирования заключается в формулировке выводов о поведении системы при различных сочетаниях входных параметров и их уровней, а также в оценке влияния ее структуры или отдельных аспектов функционирования на значения контролируемых характеристик.