Организация лабораторного практикума по имитационному моделированию

выражения, которые состоят  из операций над СЧА объектов. В  выражениях

могут быть использованы функции (библиотечные или пользовательские).

Булевы переменные позволяют  разработчику модели одновременно

проверять несколько условий, исходя из состояния объектов или  значений

СЧА.

Используя функции, пользователь может задавать непрерывную или

дискретную функциональную зависимость между аргументом функции  и ее

значением. Функции в GPSS задаются табличным способом с помощью

операторов описания функций.

Ячейки сохраняемых величин  и матрицы сохраняемых величин

используются для хранения некоторой пользовательской числовой

информации; запись в эти  объекты выполняют транзакты. Записанную в этих

объектах информацию может  считывать любой транзакт. Таким  образом, эти

объекты являются глобальными  и доступны из любой части модели.

18

Объект "таблица" предназначен для сбора статистики о случайных

величинах, заданных разработчиком  модели. Таблица состоит из частотных

классов, в которые заносится  число попаданий конкретной величины

(некоторого СЧА). Для каждой  таблицы вычисляется математическое

ожидание и среднеквадратическое отклонение.

Разные события реальных систем происходят в течение некоторого

периода времени. Например, покупатели приходят в магазин, когда  подходит

их очередь, они попадают на обслуживание. Когда покупки сделаны,

покупатели покидают магазин. Если все эти события представить  в модели,

то их возникновение должно происходить на фоне модельного времени.

GPSS автоматически обслуживает  ЧАСЫ модельного времени.

В момент начала моделирования  интерпретатор планирует появление

первого транзакта. После  этого ЧАСЫ модельного времени устанавливаются

на значение времени, которое  соответствует моменту появления  первого

транзакта в модели. Этот транзакт (и другие, если они приходят в этот же

момент времени) входит в  модель. Далее он передвигается через  все

возможные блоки модели, которые ему встречаются. События, которые

возникают вследствие перемещения  транзакта через блоки, планируются  на

дальнейшие моменты времени. Естественно, что в этот первый отмеченный

момент времени ничего больше в системе не происходит. Интерпретатор

GPSS продвигает дальше  значения ЧАСОВ к тому значению  времени, на

которое запланировано следующее  ближайшее событие. Если во второй,

отмеченный ЧАСАМИ момент времени, нет транзактов, которые  нужно

перемещать, ЧАСЫ снова продвигаются вперед и т.д. Именно так, от

события к событию, и происходит смена модельного времени.

Таким образом, система GPSS является интерпретатором "следующего

события". Иначе говоря, после того, как модель полностью  скорректирована

в данный момент дискретно  изменяющегося времени, ЧАСЫ перемещаются

к следующему моменту времени, на который запланировано следующее

19

событие. Таким образом, ЧАСЫ модельного времени продвигаются от

одного события к другому.

Единица модельного времени  определяется разработчиком. Эту

единицу времени интерпретатору не сообщают. Значение принятой единицы

модельного времени выражают в неявном виде в форме временных  данных

модели. Так, если все данные выражены в минутах, то единицей времени

будет минута, то есть масштаб  времени в модели будет такой: одна единица

модельного времени равна  одной минуте реального времени. Если все

данные выражены в миллисекундах, то единицей модельного времени будет

миллисекунда. Разработчик  может задавать такую единицу  времени, которая

ему удобна для того, чтобы  правильно отобразить события реальной системы

в модели.

Приведенные сведения о моделировании  в среде системы GPSS World

позволяют сделать вывод  о том, что эта система весьма удобна для

моделирования социально-экономических  систем, изучению которых

уделяется особое внимание в нашем вузе. Язык GPSS World довольно прост и

интуитивно понятен, поэтому  данная система весьма удобна для  организации

лабораторного практикума.

20

ТЕМАТИКА ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Тематика лабораторных работ  определяется таким образом, чтобы

охватить возможно большее  число тем, изучаемых в рамках рассматриваемой

дисциплины, и вместе с  тем уделить достаточно учебного времени изучению

основ моделирования в  среде GPSS World. Особое внимание мы стараемся

уделять вопросам практического  использования имитационного

моделирования в управлении, поэтому в лабораторном практикуме

предусмотрено изучение основ  планирования имитационных экспериментов,

реализации экспериментов, а также анализу экспериментальных  данных и

выработке практических рекомендаций. С этой целью в постановке задач

моделирования, как правило, предусматривается необходимость

оптимизации некоторых параметров моделируемой системы на основе

результатов имитационных экспериментов. Приведем в качестве примера

формулировку одной из задач моделирования системы  массового

обслуживания.

На обработку ЭВМ поступают  три класса заданий: A, B и C. Исходя из

наличия оперативной памяти ЭВМ, задания классов A и B могут

выполняться одновременно. То есть задание класса A (B) может  выполняться

параллельно с заданием своего класса или с заданием класса B (A). Задания

класса C монополизируют ЭВМ. Интервалы времени между поступлением

заданий определенного класса являются экспоненциально распределенными

случайными величинами. Продолжительности  выполнения заданий

определенного класса являются нормально распределенными случайными

величинами.

Дисциплина обслуживания определяется комбинацией приоритетов

заданий. Заданиям любого из трех классов (A, B и C) может быть назначен

один из трех возможных  уровней приоритетов: низкий, средний  и высокий.

21

Допускается использование  любых комбинаций приоритетов, назначаемых

заданиям разных классов.

Требуется разработать план многофакторного эксперимента,

реализация которого позволит определить такое сочетание приоритетов,

назначаемых заданиям разных классов, при котором средняя  длина очереди

заданий, выполняемых ЭВМ, будет минимальной.

В среде GPSS World создайте имитационную модель работы ЭВМ и

найдите оптимальные решения  задачи при разных значениях временных

параметров задачи, численные  значения которых могут быть выбраны

произвольно.

При выполнении каждой лабораторной работы студентам выдаются

индивидуальные задания, содержащие краткие теоретические  сведения по

теме лабораторной работы, методические указания по ее выполнению, а

также контрольные вопросы  и задания.

Использование системы GPSS World позволяет легко анализировать

результаты моделирования, так как система выдает подробную  статистику по

всем устройствам и  очередям, используемым в имитационной модели.

Все лабораторные работы разделены  на несколько блоков. Первый

блок содержит лабораторные работы, направленные на изучение темы

«Языки и системы имитационного  моделирования». В него входят

следующие лабораторные работы.

Лабораторная работа 1. Разработка и эксплуатация моделей в среде

GPSS World.

Цель лабораторной работы: практическое изучение на конкретных

примерах основных приемов  разработки и эксплуатации имитационных

моделей в среде GPSS World.

Лабораторная работа 2. Разработка моделей с одноканальными

устройствами, функционирующими в режиме занятия и освобождения

устройства.

22

Цель лабораторной работы: практическое изучение на конкретных

примерах методики построения моделей систем с использованием блоков

одноканальных устройств  и регистраторов очередей.

Лабораторная работа 3. Моделирование  случайных факторов в среде

GPSS World.

Цель лабораторной работы: практическое изучение на конкретных

примерах основных приемов  моделирования случайных величин  и

случайных событий в GPSS-моделях  с использованием функций GPSS и

блоков, изменяющих направление  продвижения транзактов.

Лабораторная работа 4. Разработка моделей систем с многоканальными

устройствами в среде GPSS World.

Цель лабораторной работы: практическое изучение на конкретных

примерах методики построения моделей систем с использованием блоков

многоканальных устройств.

Второй блок содержит лабораторные работы, направленные на

изучение темы «Моделирование систем массового обслуживания в  среде

GPSS World». В него входят  следующие лабораторные работы.

Лабораторная работа 5. Имитационное моделирование систем

массового обслуживания замкнутого типа.

Цель лабораторной работы: изучение на конкретных примерах приемов

моделирования систем массового  обслуживания замкнутого типа и

исследование имитационных моделей практически значимых систем этого

типа.

Лабораторная работа 6. Имитационное моделирование сложных систем

массового обслуживания.

Цель лабораторной работы: формирование навыков разработки и

использования имитационных моделей систем массового обслуживания со

сложной структурой каналов  обслуживания, с различными дисциплинами

23

обслуживания, с устройствами, функционирующими в режимах прерывания

и недоступности.

Третий блок содержит лабораторные работы, направленные на

изучение тем «Планирование  модельных экспериментов», «Реализация  плана

модельных экспериментов» и  «Обработка и анализ результатов

моделирования». В него входят следующие лабораторные работы.

Лабораторная работа 7. Планирование и реализация однофакторных

модельных экспериментов.

Цель лабораторной работы: формирование навыков разработки и

практической реализации плана экспериментов на имитационных моделях.

Лабораторная работа 8. Планирование и реализация многофакторных

модельных экспериментов.

Цель лабораторной работы: формирование навыков разработки и

практической реализации плана многофакторных экспериментов  на

имитационных моделях.

Лабораторная работа 9. Реализация плана модельных экспериментов  в

среде GPSS World.

Цель лабораторной работы: формирование практических навыков

реализации в среде GPSS World отсеивающих и оптимизирующих

экспериментов, а также  экспериментов, заданных пользователем.

На каждую лабораторную работу можно отвести по четыре часа

аудиторных занятий. При  использовании кредитно-модульной  системы

деление материала дисциплины на модули может быть осуществлено с

учетом разделения лабораторных работ на означенные выше блоки: один

блок – один модуль. Еще  один модуль может включать в себя теоретические

сведения, рассматриваемые  в рамках тем «Место и роль моделирования  в

теории и практике управления», «Этапы процесса имитационного

моделирования», «Основы  технологии имитационного моделирования».

Лабораторные работы в  этом модуле не предусмотрены.

24

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполнения описанного выше лабораторного практикума

в рамках изучения дисциплины «Имитационное моделирование

управленческих процессов» студент получает практические навыки

проведения работ, выполняемых  на каждом из этапов имитационного

моделирования, учится работать в среде современной системы

моделирования GPSS World, изучает  на практике методы планирования,

реализации и анализа  результатов имитационных экспериментов.

Выбор в качестве основного  инструментального средства

моделирования системы GPSS World позволяет с приемлемыми затратами

времени и сил студентов  решать разнообразные задачи моделирования,

актуальные в практике современного менеджмента. Кроме того,

использование GPSS World позволяет  организовать эффективную

самостоятельную работу студентов, поскольку студенческая версия системы

может быть использованы ими  в домашних условиях. Наряду с системой

GPSS World на этапе концептуального  проектирования модели могут  быть

использованы и другие системы, например Microsoft Visio.

Объединение лабораторных работ  в несколько блоков облегчает

переход к использованию  кредитно-модульной системы обучения, которая

обеспечивает стимулирование систематической самостоятельной  работы

студентов на протяжении семестра и повышение объективности оценки

знаний студентов.

В заключение можно отметить, что организация лаболаторного

практикума по дисциплине "Имитационное моделирование управленческих

процессов" в описанной  выше форме обеспечивает достижение цели

изучения данной дисциплины, а именно: обеспечивает ознакомление

студентов с новейшими  достижениями в теории и практике имитационного

моделирования, применяемыми в управлении, методами описания и  анализа

25

процессов управления, с  особенностями различных типов  задач принятия

решений как в условиях определенности, так и в условиях неопределенности;

с методами построения компьютерных моделей экономических и

социальных систем, планирования машинных экспериментов и анализа

полученных результатов.

26

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Власов С. А., Девятков В. В. Имитационное моделирование в России: