Разработка имитационной модели работы склада готовой продукции

Источник  И имитирует процесс поступления  изделий в накопители Н1 и Н2, то есть на склад готовой продукции. Источник И2 имитирует процесс поступления машин на загрузку, в канал К. Очередь на погрузку соответствует накопителю Н3. В ключах А и В проверяется условие задачи: если в накопителях Н1 и Н2 не достаточно элементов (изделий), то заявки (машины) из источника И2 не попадают в канал К и удаляются.

Рисунок 2 – Структурная схема склада в символике Q–схем

 

Haибoлee рacпроcтрaнeнным  мeтoдoм oпиcaния cиcтeм являeтcя  cocтaвлeниe блoк-диaгрaмм. Блок-диaгрaммa – грaфичecкoe прeдcтaвлeниe oпeрaций, прoиcxoдящиx внутри cиcтeмы. Другими cлoвaми, блoк-диaгрaммa oпиcывaeт взaимoдeйcтвиe coбытий внутри cиcтeмы. Линии, coeдиняющиe блoки, укaзывaют мaршруты пoтoкoв cooбщeний или oпиcывaют пocлeдoвaтeльнocть выпoлняeмыx coбытий. B cлучae нecкoлькиx вaриaнтoв дeйcтвий oт блoкa oтxoдят нecкoлькo линий. Ecли жe к блoку пoдxoдят нecкoлькo линий, тo этo oзнaчaeт, чтo выпoлняeмaя oпeрaция являeтcя oбщeй для двуx или бoлee пocлeдoвaтeльнocтeй блoкoв. Bыбoр лoгичecкиx путeй мoжeт ocнoвывaтьcя нa cтaтиcтичecкиx или лoгичecкиx уcлoвияx, дeйcтвующиx в мoмeнт выбoрa. Дaлee, для тoгo, чтoбы примeнить язык мoдeлирoвaния GРSS World, кaждый блoк блoк-диaгрaммы зaмeняeтcя cooтвeтcтвующим oпeрaтoрoм GРSS World. Блок-диаграмма приведена в приложении  1.

 

2.3. Описание имитационной модели

 

Для описания и моделирования поставленной задачи используется язык моделирования  GРSS, ориентированный на моделирование процессов с дискретными событиями. Перечислим основные блоки (операторы), используемые в программе. Блок Generate генерирует транзакты и запускает их в модель. Сгенерированный транзакт ставится в очередь перед обработкой блоком Queue. С помощью блока Seize транзакт занимает какое-либо устройство, а блок Advance задерживает транзакт на определенное время. Блок Deрart освобождает очередь, а блок Release освобождает устройство тем сообщением, которым оно было занято. Блок Terminate удаляет транзакт из модели. Блок Start используется для инициирования начала моделирования. Кроме того, в программе используется оператор Test, служащий для проверки наличия изделий на складе. Исходная модель представлена на рисунке 3.

 

Рисунок 3 – Текст программы

Проанализируем  выходную статистику выше смоделированной  задачи, в соответствии с результатами, представленными в отчете (приложение 2). Необходимые для исследования значения представлены в таблице 1.

 

Таблица 1 – Результаты моделирования

 

Время моделирования (мин)	538
Коэффициент загрузки	0,933
Среднее время занятости канала	9,842
Кол-во изделий типа А	53000
Кол-во изделий типа В	5200
Кол-во машин без груза	2
Кол-во машин Остались в очереди	3
Кол-во перевезенного товара	5000
Макс. Длина очереди	4
Ср. Время ожидания на погрузку	14,150

 

 

Процесс загрузки 50 машин длился 538 минут. При этом коэффициент загрузки канала погрузки равен 0,933. Среднее время занятости канала машиной равно 9,842.

За всё  время моделирования:

– на склад готовой продукции поступило 53 000 единиц изделий А и 5 200 единиц изделий В;

– к складу подъехало 55 машин, из которых 2 машины уехали без груза, 50 машин уехали гружёнными и 3 машины остались в очереди на погрузку;

– со склада было перевезено по 5 000 единиц изделий обоих типов;

– максимальная длина очереди на погрузку составила 3 машины;

– среднее время ожидания машин в очереди на погрузку –14,150.

 

4. Описание возможных улучшений в работе системы

 

Как видно  из результатов моделирования, 2 машины ушли с места погрузки без груза. Максимальная длина очереди составила 3 машины. Время ожидания машин в очереди увеличивается к концу моделирования, но в среднем оно равно 14 минутам. Таким образом, к концу моделирования (загрузки) каждая машина ждёт около 42 мин., что уже немало.

 

Рисунок 4. Текст программы

 

В качестве оптимизации работы системы (склада) можно уменьшить очередь на погрузку. Для этого нужно уменьшить значение интенсивности потока заявок или увеличить значение интенсивности потока обслуживания. Для увеличения интенсивности потока обслуживания уменьшим время погрузки до 8±2 минут. Также необходимо, чтобы все грузовики покидали канал погрузки загруженными. Для этого установим время появления первого транзакта (машины) с 24 минуты. Текст программы представлен на рисунке 4.

Теперь проанализируем отчет (приложение 3) усовершенствованной модели. Необходимые для исследования значения представлены в таблице 2.

 

Таблица 2 – Результаты усовершенствованной модели

 

Время моделирования (мин)	529
Коэффициент загрузки	0,748
Среднее время занятости канала	7,914
Кол-во изделий типа А	51000
Кол-во изделий типа В	5400
Кол-во машин без груза	0
Кол-во машин Остались в очереди	0
Кол-во перевезенного товара	5000
Макс. Длина очереди	1
Ср. Время ожидания на погрузку	0,976

 

 

В усовершенствованной модели процесс загрузки 50 машин длился 529 минут. При этом коэффициент загрузки канала погрузки равен 0,748, что на много ниже, чем в предыдущей модели. Среднее время занятости канала одной машиной равно 7,914.

 

За всё  время моделирования:

– на склад готовой продукции поступило 51 000 единиц изделий А и 5 400 единиц изделий В. Это на 2300 единиц меньше, что незначительно;

– к складу подъехало 50 машин. По полученным данным все машины были загружены;

– со склада было перевезено по 5 000 единиц изделий обоих типов;

– максимальная длина очереди на погрузку составила 1 машины;

– среднее время ожидания машин в очереди на погрузку – 0,976.

Вывод: В ходе моделирования работы склада готовой продукции выяснилось, что канал погрузки данной системы используется с достаточно высокой частотой (на 94%). Предложенные улучшения позволяют уменьшить максимальную длину очереди на погрузку до 1 машины и время ожидания до 0,9 мин. Ограничив время прибытия первой машины, мы добились того, что все машины покидают склад в загруженном состоянии. При этом количество перевезенного груза не изменилось. Для снижения нагрузки на канал погрузки данные улучшения могут применяться в сочетании с уменьшением интенсивности потока заявок. Это позволит также избежать образования очереди.

Следует заметить, что при поступлении  изделий на склад наблюдается  чрезмерное накопление изделий А  относительно изделий В. Такой дисбаланс  можно устранить, уменьшив приток и/или  увеличив отток изделий А, что  также легко сделать с применением  средств имитационного моделирования.

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

Складское хозяйство является необходимым  элементом общественного производства, оно присуще всем отраслям народного  хозяйства и имеет сложную  структуру. Основные задачи складского хозяйства заключаются в сохранении потребительских качеств продукции  производственно-технического назначения и товаров народного потребления, рациональном размещении запасов материальных ресурсов, выполнения всех необходимых  операций грузопереработки продукции  на различных этапах ее продвижения. Поэтому имитационное моделирование в этой области занимает особо важное значение. От этого зависит качество и эффективность обеспечения потребителей материальными ресурсами.

Имитационное  моделирование стало эффективным  инструментом исследования и проектирования сложных систем. Актуальность математических моделей непрерывно возрастает из-за их гибкости, адекватности реальным процессам, невысокой стоимости реализации на базе современных ЭВМ. Все большие возможности предоставляются пользователю, то есть специалисту по моделированию систем средствами вычислительной техники. Особенно эффективно применение моделирования на ранних этапах проектирования автоматизированных систем, когда цена ошибочных решений наиболее значительна.

Современные вычислительные средства позволили  существенно увеличить сложность  используемых моделей при изучении систем, появилась возможность построения комбинированных, аналитико-имитационных моделей, учитывающих все многообразие факторов, имеющих место в реальных системах, т. е. использования моделей, более адекватных исследуемым явлениям.

В данной курсовой работе были выполнены следующие  поставленные цели и задачи:

 

– построение модели работы склада готовой продукции;

–  рассмотрена сущность имитационного моделирования;

–  изучены особенности функционирования склада готовой продукции;

–  построена и смоделирована концептуальная модель системы;

–  проведен анализ модели и описаны возможные улучшения в работе системы;

Разработанная программа удовлетворяет требованиям  ограниченной программы языка GРSS World (для студентов), а потому может быть запущена на любых современных ЭВМ.

Результат, полученный в курсовой работе, является относительным, поскольку в реальном мире происходит учет технологических  факторов. Кроме того, результат  зависит от применяемых средств  расчета, в связи с чем, он отличен  от математически рассчитанного. Для  полноценного моделирования существует необходимость проведения более  углубленных исследований процессов, происходящих в системе.

Моделирование реальных процессов с помощью  ЭВМ является выгодным в стоимости  и экономии времени. Поэтому в  будущем оно должно найти более  широкое применение.

 

 

Список использованных источников:

 

1. Советов, Б.Я. Моделирование систем. Практикум: Учеб.пособие [Текст] / Б.Я. Советов, С.А. Яковлев. – М.: Высш. шк., 2003. – 262 с.
2. Боев, В.Д. Моделирование систем. Инструментальные средства GPSS World [Текст] / В.Д. Боев – СПб.: БХВ-Петербург, 2004. – 368 с.
3. Шрайбер, Т.Дж. Моделирование на GPSS [Текст] / Т.Дж. Шрайбер. – M.: Машиностроение, 1980. – 593 c.
4. Шеннон, Р. Ю. Имитационное моделирование систем – искусство и наука [Текст] / Р.Ю. Шеннон – М. : Мир, 1980. – 392 с.
5. Воробейчиков Л.А. Основы моделирование на GPSS/PC: Методические указания по моделированию систем и сетей связи на GPSS/PC для слушателей  по спец. «ФПКП» часть 1 [Текст] / Л.А. Воробейчиков,  Г.К. Сосновиков. – М.: МИС, 1995. – 58 с.
6. Томашевский B.H. Имитационное моделирование средствами системы GPSS/PC [Текст] / B.H. Томашевский, Е.Г. Жданова – М.: I3MH, НТТУ КПИ, 2000. – 148 c.
7. Кудрявцев Е.М. GPSS World. Основы имитационного моделирования различных систем [Текст] / Е. М. Кудрявцев. – М.: ДМК Пресс, 2009. – 285 с.

 

 

 

 

 

 

Приложение 1

Блок-схема

 

 
Приложение 2

Отчет для  исходной модели

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 3

 

Отчет усовершенствованной  модели