Построение имитационной модели

Основу любой ИМ составляет описание динамики системы, т. е. её поведения. Динамика системы может быть представлена на основе событий, процессов и транзактов.

При моделировании дискретных систем ведущим понятием является событие. Событие представляет собой мгновенное изменение некоторого элемента системы или состояния системы в целом. Событие характеризуется:

- условиями (или законом) возникновения;

- типом, который определяет порядок обработки (дисциплину обслуживания) данного события;

- нулевой длительностью.

События подразделяют на две категории:

- события следования, которые управляют инициализацией процессов (или отдельных работ внутри процессов);

- события изменения состояний (элементов системы или системы в целом).

События могут служить основой для представления в модели работ, процессов и транзактов.

Каждая из работ характеризуется временем выполнения и потребляемыми ресурсами.

Под процессом понимают логически связанный набор работ. Любой процесс характеризуется совокупностью статических и динамических характеристик. К статическим характеристикам процесса относятся:

- длительность;

- результат;

- потребляемые ресурсы;

- условия запуска (активизация);

- условия останова (прерывания).

В общем случае статические характеристики процесса не изменяются в ходе его реализации, однако при необходимости любая из них может быть представлена в модели как случайная величина, распределённая по заданному закону.

Динамической характеристикой процесса является его состояние (активен или находится в состоянии ожидания).

При описании моделируемой системы в терминах работ и процессов используются два вида событий:

- события следования – для отражения временных параметров системы;

- события изменения состояний – для представления логики взаимодействия протекающих в системе процессов (или выполняемых работ).

Ещё один способ имитационного моделирования основан на понятии транзакта. Транзакт – это некоторое сообщение (заявка на обслуживание), которое поступает извне на вход системы и подлежит обработке. В рамках одной ИМ могут рассматриваться транзакты разных типов. Каждый транзакт характеризуется соответствующим алгоритмом обработки и необходимыми для его реализации ресурсами системы. Учитывая это, прохождение транзакта по системе можно иногда рассматривать как последовательную активизацию процессов, реализующих его обработку («обслуживание заявки»). При разработке и исследовании ИМ на основе транзактов целесообразно использовать методику и показатели теории массового обслуживания.

Для того, чтобы построить ИМ, необходимо формализовать технологический процесс, т. е. представить его структуру и характеристики таким образом, чтобы их можно было описать на формальном математическом языке. Для этого прежде всего необходимо указать, что в последующем под любым технологическим процессом понимается процесс последовательного изменения состояния и положения предмета труда, приводящий к тому, что исходное сырье в конечном итоге превращается на завершающей стадии в готовую конечную продукцию. При этом изменение состояния предмета труда происходит в ходе выполнения технологических операций, а изменение положения – в ходе переместительных, в результате которых предмет труда передаётся от одной технологической операции к другой.

Описание технологического процесса включает в себя описание трёх основных элементов:

– последовательности и взаимной связи технологических и переместительных операций (макроструктура процесса);

– структуры каждой технологической операции, рабочих мест и оборудования этих операций (микроструктура процесса);

– описания дисциплины функционирования технологических и переместительных операций.

Макроструктура процесса. Технологический процесс представляет собой упорядоченную совокупность технологических и переместительных операций, связанных между собой в той последовательности, в которой осуществляется обработка исходного сырья и промежуточной продукции. На уровне операций этот процесс может быть представлен в виде ориентированного графа, вершины которого представляют технологические операции, а дуги – переместительные.

Микроструктура процесса. Каждая технологическая операция может быть представлена как некоторая совокупность рабочих мест.

Дисциплина функционирования технологических операций. Под этим понимается порядок остановок и возобновления работы на каждой технологической и переместительной операции. Эта дисциплина зависит от объёмов межоперационных запасов промежуточной продукции.

Учёт особенностей технологических процессов

Имитационное моделирование широко используется как применительно к отдельным технологическим операциям, так и к общим технологическим процессам. Это накладывает необходимость учёта особенностей технологических процессов при разработке имитационных моделей.