Разработка имитационной модели работы склада готовой продукции

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное  учреждение

высшего профессионального  образования 

«Саратовский  государственный университет имени  Н.Г.Чернышевского»

Балашовский институт (филиал)

 

Факультет математики, экономики и информатики

Кафедра прикладной информатики

 

 

 

 

Разработка  имитационной модели работы склада готовой  продукции

Курсовая  работа

 

 

 

 

Студента 131 группы,

обучающегося  по специальности  «Прикладная информатика (в экономике)»,

Заломанина  Александра Михайловича.

Научный руководитель – кандидат физико-математических наук,

доцент кафедры  прикладной информатики 

Насонова Екатерина Дмитриевна

______________(подпись,  дата).

Зав. кафедрой – кандидат физико-математических наук, кандидат педагогических наук

Талагаев  Юрий Викторович

______________(подпись,  дата).

 

 

 

 

 

 

Балашов - 2013

Содержание

Введение……………………………………………………………………... …..3

Глава 1. Особенности функционирования склада готовой продукции и его имитационное моделирование……………………………………………..……5

1.   Сущность имитационного моделирования ……………………………5
2.   Имитационное моделирование работы склада готовой продукции …7

Глава 2. Разработка имитационной модели……………………………...….....10

3.   Построение концептуальной модели системы……………………….10
2. Q – схема системы и её описание……………………………………...11
3. Описание имитационной модели……………………………………...13
4.   Описаний возможных улучшений в работе системы………………..15

Заключение……………………………………………………………………….18

Список использованных источников...………………………………………....20

Приложение……………………………………………………………………....21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Актуальность. В настоящее время имитационное моделирование остается общепризнанным методом для исследований в различных областях науки, производства, бизнеса и т.д. Сложные по внутренним связям и большие по числу элементов системы трудно поддаются прямым способам моделирования и зачастую для их построения и изучения переходят к имитационным методам. Появление новейших информационных технологий не только расширяет возможности моделирующих систем, но и позволяет применять большее многообразие моделей и способов их реализации. Совершенствование вычислительной и телекоммуникационной техники привело к дальнейшему развитию методов имитационного моделирования, без которых невозможно изучение процессов и явлений, а также построение больших и сложных систем.

В условиях развивающейся рыночной экономики  задача разработки модели склада готовой продукции является актуальной, поскольку требования, предъявляемые к подобным СМО, достаточно высокие. Подобные задачи позволяют проанализировать работу системы и принять соответствующие меры по её улучшению.

Целью данной курсовой работы является построение модели работы склада готовой продукции.

В данной курсовой работе стоят следующие задачи:

– рассмотреть  сущность имитационного моделирования;

– изучить  особенности функционирования склада готовой продукции;

– построить  концептуальною модель системы;

– смоделировать  данную задачу на компьютере;

– провести анализ модели и описать возможные улучшения в работе системы;

 В качестве объекта исследований был выбран склад готовой продукции.

В качестве предмета исследования выбрана имитационная модель работы склада готовой продукции.

Практическая значимость исследования. Имитационная модель может использоваться для проведения анализа и нахождения эффективного варианта решения той или иной задачи. В данном случае улучшить эффективность погрузки машин на складе.

Структура работы. Курсовая работа состоит из введения, двух глав, заключения, списка использованной литературы и приложений, включающих в себя текст программы (до и после модернизации модели), отчеты, блок-схему. Общий объем работы составляет 25 страниц.

 

Глава 1. Особенности функционирования склада готовой продукции и его имитационное моделирование

1. Сущность имитационного моделирования

 

Имитационное  моделирование – это разновидность аналогового моделирования, реализуемого с помощью набора математических инструментальных средств, специальных имитирующих компьютерных программ и технологий программирования, позволяющих посредством процессов-аналогов провести целенаправленное исследование структуры и функций реального сложного процесса в памяти компьютера в режиме «имитации», выполнить оптимизацию некоторых его параметров. Методы имитационного моделирования позволяют собрать необходимую информацию о поведении системы путем создания ее компьютерной модели при заданных производственных мощностях, планировочных решениях и иных параметрах. Эта информация используется затем для проектирования реальной системы.

В основе имитационного моделирования лежит  статистический эксперимент (метод  Монте-Карло), реализация которого практически  невозможна без применения средств  вычислительной техники. Поэтому любая  имитационная модель представляет собой, в конечном счете, более или менее  сложный программный продукт.

Имитационной моделью  называется специальный программный  комплекс, который позволяет имитировать  деятельность какого-либо сложного объекта. Он запускает в компьютере параллельные взаимодействующие вычислительные процессы, которые являются по своим  временным параметрам (с точностью  до масштабов времени и пространства) аналогами исследуемых процессов.

Имитационная модель должна отражать большое число параметров, логику и закономерности поведения  моделируемого объекта во времени  (временная динамика) и в пространстве (пространственная динамика). Моделирование объектов экономики связано с понятием финансовой динамики объекта.

Конечно, как и любая другая программа, имитационная модель может быть разработана  на любом универсальном языке  программирования, даже на языке Ассемблера. Однако на пути разработчика в этом случае возникают следующие проблемы:

– требуется знание не только той предметной области, к которой относится исследуемая система, но и языка программирования, причем на достаточно высоком уровне;

– на разработку специфических процедур обеспечения статистического эксперимента (генерация случайных воздействий, планирование эксперимента, обработка результатов) может уйти времени и сил не меньше, чем на разработку собственно модели системы.

И, наконец, еще одна, пожалуй, важнейшая проблема. Во многих практических задачах интерес  представляет не только (и не столько) количественная оценка эффективности  системы, сколько ее поведение в  той или иной ситуации. Для такого наблюдения исследователь должен располагать  соответствующими «смотровыми окнами», которые можно было бы при необходимости  закрыть, перенести на другое место, изменить масштаб и форму представления  наблюдаемых характеристик и  т.д., причем не дожидаясь окончания  текущего модельного эксперимента. Имитационная модель в этом случае выступает как  источник ответа на вопрос: «что будет, если…».

Реализация  таких возможностей на универсальном  языке программирования – дело очень  непростое. В настоящее время  существует довольно много программных  продуктов, позволяющих моделировать процессы. К таким пакетам относятся: Pilgrim, GPSS, Simplex и ряд других.

Данная курсовая работа выполнена с помощью программного пакета GPSS World, который позволяет создавать динамические модели процессов реального времени в различных прикладных областях.

1.2 Имитационное моделирование работы склада готовой продукции

 

Современный склад — сложная система, во время слаженной работы которой осуществляется прием, хранение, переработка и распределение грузов между потребителями. Чтобы добиться слаженной работы, можно воспользоваться инструментами имитационного моделирования. Имитация работы склада в различных условиях позволяет предусмотреть возникновение возможных проблем и проверить работоспособность идей по их решению до непосредственного изменения работы склада.

Склад –  помещение (также их комплекс), предназначенное  для хранения материальных ценностей  и оказания складских услуг. В  логистике склад выполняет функцию  накопления резервов материальных ресурсов, необходимых для предотвращения колебаний объемов поставок и  спроса, а также синхронизации  скоростей потоков товаров в  системах продвижения от изготовителей  к потребителям или потоков материалов в технологических производственных системах.

По назначению различают следующие виды складов:

– производственные;

– транзитно-перевалочные;

– таможенные;

– досрочного завоза;

– сезонного  хранения;

– резервные;

– оптовые  распределительные;

– коммерческие общего пользования;

– розничные;

– военные.

По условиям хранения различают склады общего назначения, резервуары, сейфы для опасных  веществ, специализированные склады-хранилища. На складах создают необходимые  условия для хранения с учетом физико-химических свойств товаров. В ряде случаев на складах имеются  мощности по расфасовке, упаковке, тестированию и другим операциям.

Любой склад  имеет собственную достаточно развитую внутреннюю структуру, в которую  входит множество специализированных зон. В классической схеме, таких зон шесть:

1. Рампа (участок погрузки/разгрузки);
2. Участок приемки;
3. Участок хранения;
4. Участок сортировки и комплектации грузов;
5. Участок отгрузочной экспедиции;
6. Административные и бытовые помещения.

Склад готовой  продукции можно рассматривать как систему массового обслуживания (СМО), с показателями эффективности, описывающими его способность справляться с потоком заявок. К показателям эффективности СМО относятся:

– среднее  число заявок, обслуживаемых в  единицу времени (для склада это среднее число заказов на приемку и размещение, отбор, упаковку и отгрузку);

– среднее  число заявок в очереди;

– среднее  время ожидания обслуживания (время  нахождения в очереди);

– вероятность  того, что число заявок в очереди  превысит определенное значение.

Проектирование  склада — сложный многоступенчатый процесс. Он ведется с учетом множества  параметров во взаимодействии. Принять  товар, определить его на хранение, затем передать его потребителю — регулировка этих процессов может отнять много времени и средств. Узнать заранее, при каких условиях работа склада будет наиболее эффективна, помогает имитационное моделирование.  
             От того, насколько хорошо организована технология работы склада, зависит успех его работы. Строительство и оснащение современных складских комплексов необходимым оборудованием и техникой требует значительных инвестиций. Поэтому очень важно еще до начала строительства правильно провести проектирование склада. Таким образом, цель проектирования склада — разработка оптимальной технологической схемы работы склада на основе планируемых грузопотоков. 

Вывод: Имитационное моделирование является необходим методом для исследования работы склада готовой продукции. Он позволяет проанализировать эффективность функционирования склада, произвести улучшение работы системы, составить экономический прогноз на долгое время вперед, а также поможет избежать ошибки в будущем.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 2. Разработка имитационной модели

 

2.1. Построение концептуальной модели системы

 

На склад  готовой продукции каждые 5±2 мин  поступают изделия А партиями по 500 штук, а каждые 20±5 мин – изделия  В партиями по 200 штук. С интервалом 10±5 мин к cкладу подъезжают машины, в каждую из которых нужно погрузить по 100 штук изделий А и В. Погрузка начинается, если на складе имеются изделия в требуемом количестве и продолжается 10±2 мин. При нехватке изделий машина уезжает без груза.

Смоделировать загрузку 50 машин. Подсчитать число  машин, уехавших без груза. Оценить  возможность образования очереди  на погрузку.

Данную  задачу нельзя решить аналитическим  способом, потому что:

– такой эксперимент будет слишком затратным для организации;

– натуральный эксперимент может нарушить ход производственного процесса или порядок работы фирмы;

– составной частью системы являются люди, в ходе эксперимента которые могут изменить свое поведение.

– оказывается сложным поддержание одних и тех же рабочих условий при каждом повторном эксперименте или в течении всего времени проведения серии экспериментов;

– при экспериментировании с реальными системами может оказаться невозможным исследование многих альтернативных вариантов.

На основании задания, прежде всего, строим структурную схему данной СМО (Рисунок 1). Анализ условия задачи и структурной схемы позволяет сделать вывод, что в процессе перевозки изделий со склада возможны следующие ситуации:

1. Нехватка изделий A или B. При этом прибывшая машина сразу уезжает без груза.
2. Погрузка изделий. При этом вновь прибывающие машины ожидают своей очереди на погрузку и уезжают по завершении погрузки.

Рисунок 1 – Структурная схема процесса функционирования склада

 

2.2. Q-схема системы и её описание

 

Так как  описанные процессы являются процессами массового обслуживания, то для формализации задачи используем символику Q-схем. В соответствии с построенной концептуальной моделью и символикой Q-схем структурную схему данной СМО можно представить в виде, показанном на рисунке 2.