Создание имитационной модели

Федеральное агентство по образованию  (Рособразование)

Архангельский государственный технический университет

Кафедра информационных технологий

(наименование кафедры)

(фамилия, имя, отчество студента)

Факультет

ИИТ

курс

IV

группа

5

КУРСОВАЯ  РАБОТА

По дисциплине

Моделирование систем

На тему

Создание имитационной модели

(наименование темы)

Работа допущена к защите

(подпись руководителя)

(дата)

Признать, что работа

выполнена и защищена с оценкой

Руководитель

(должность)

(подпись)

(и.,о., фамилия)

(дата)

Архангельск

2009г.

 

 

Федеральное агентство по образованию  (Рособразование)

Архангельский государственный технический университет

Кафедра информационных технологий

(наименование кафедры)

ЗАДАНИЕ  НА  КУРСОВУЮ  РАБОТУ

по

Моделирование систем

(наименование дисциплины)

студенту

ИИТ

факультета

IV

курса

5

группы

(фамилия, имя, отчество студента)

ТЕМА:

Создание имитационной модели (вариант №8)

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:

Транспортный цех объединения обслуживает три филиала А, В и С. Грузовики перевозят изделия из А в В и из B в С, возвращаясь затем в А без груза. Погрузка в А занимает 20 мин, переезд из А в В длится 30 мин, разрузка и погрузка в В— 40 мин, переезд в С— 30 мин, разгрузка в С— 20 мин и переезд в А— 20 мин. Если к моменту погрузки в А и В отсутствуют изделия, грузовики уходят дальше по маршруту. Изделия в А выпускаются партиями по 1000 шт. через 20 ± 3 мин, в В — такими же партиями через 20 ± 5 мин. На линии работает 8 грузовиков, каждый перевозит 1000 изделий. В начальный момент все грузовики находятся в А.                                                                                                                         а                  Смоделировать работу транспортного цеха объединения в течение 1000 ч. Определить частоту пустых перегонов грузовиков между А и В, В и С.

Срок проектирования с

«

»

2009   г. по

«

»

2009г.

Руководитель проекта

ассистент

(должность)

(подпись)

(и.,о., фамилия)

 

 

 

ЛИСТ ЗАМЕЧАНИЙ

 

 СОДЕРЖАНИЕ

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

 В настоящее время актуальность  моделирования различных процессов  возрастает. Это связано с тем, что в современном мире с бурным развитием техники и технологий идет усложнение механизмов и самих процессов. Именно поэтому при разработке этих механизмов и процессов, а также при их усовершенствовании возрастает необходимость создания модели.

 Ранее для создания или усовершенствования некого механизма сначала создавалась проектная документация, затем создавалась экспериментальный образец. Далее производили опытную партию. На каждом из этих этапов могло оказаться, что механизм не отвечает поставленным требованиям. Это приводит к увеличению времени для производства, а также к увеличению стоимости товара.

 При создании какого-либо  процесса необходимо провести  такие же этапы. Причем анализ  эффективности использования можно  было провести только после  внедрения этого процесса на некоторый экспериментальный участок производства. Это достаточно трудоемкий и ресурсозатратный способ создания процесса.

В настоящее время в большинстве случаев избегают данного подхода. На практике применяют метод имитационного моделирования. Метод заключается в построении имитационной модели процесса или механизма. Затем эта модель изучается при разных условиях эксплуатации и выбирается оптимальные условия. Если модель не удовлетворяет предъявленным требованиям, модель переделывается заново. Такой метод менее затратный, так как не требуется физической реализации процесса или фактического изготовления изделия.

В данной работе необходимо создать модель участка термической обработки, на котором выполняются цементация и закаливание шестерен. Результаты моделирования позволят определить места, где образуются очереди, что даст возможность рассмотреть варианты их избежание.

 

1 АНАЛИЗ ПОСТАВЛЕНННОЙ  ЗАДАЧ. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА.

 

В данной работе надо смоделировать работу транспортного цеха филиалов А, В и С. В филиале А идет погрузка 1000 изделий через 20+-3 минут, которая занимает 20 минут. Из филиала А выезжают 8 грузовиков вместимостью 1000 изделий в филиал В, где разгружаются и загружаются 40 минут. Путь из А в В занимает 30 минут. Погрузка в филиале В идет также, только через 20+-5 минут. Потом грузовики едут в филиал С, где только разгружаются. Путь из В в С занимает 30 минут. Грузовики и С в А едут пустыми в течении 20 минут. Если к моменту погрузки в А и В отсутствуют изделия, грузовики уходят дальше по маршруту.

Исходя из этой информации, можно построить структурную схему, которая представлена на рисунке 1.

 

   t=20+-3

      Филиал А   1                   Филиал B    2                 Филиал C      3 

                                                                                                               

 

                                                   t=20+-5

                                

 

Рисунок 1 – Структурная схема

 

Теперь необходимо описать получившуюся схему, представить в объектах и понятиях Q- схем. Так блок «Филиале А» в терминологии Q- схем будет обозначаться как источник заявок (транзактов). Объект «Накопитель» будет называться накопитель. У данного объекта есть параметр Емкость, по которому определяется, может ли вновь прибывший пакет встать в очередь. Грузовики едут по линиям 1,2 и 3 называется «Канал обслуживания». Следовательно, в терминологии Q – схем структурная схема работы будет выглядеть следующим образом(рисунок 2):

 

 

 

 

Рисунок 2 – Q – схема модели

 

 

 

 

 

 

 

2 АЛГОРИТМ РАБОТЫ  МОДЕЛИ

 

Теперь, когда определены объекты модели и их взаимосвязи, необходимо описать алгоритм, по которому должна работать модель. Для простоты описания и формализации модели будем называть поступающие пакеты заявками, линии – каналами.

Исходя из достаточно условно описанных данных трудно представить, как работает схема, поэтому лучше построить блок-схему алгоритма работы модели. Блок-схема представлена на рисунке 3:

 

 

 

Рисунок 3 – Блок-схема алгоритма работы модели

 

 

 

 

 

 

 

 3 ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ МОДЕЛИ В СЕТЯХ ПЕТРИ

 

В предыдущем разделе был описан алгоритм работы модели. Однако для полного описания нашей модели этого недостаточно. Необходимо также описать функционирование модели с помощью сетей Петри. Это необходимо для определения взаимосвязей элементов модели при прохождении заявки. Эти взаимосвязи помогут четче понять принцип функционирования модели и помогут выявить зависимые друг от друга элементы.

 

 

 

Рисунок 4 – Функционирование модели в сети Петри

 

Здесь множество P – множество позиций, множество G – множество переходов. Опишем их конкретные значения:

P1 – генерация партии грузовиков

P2 – обработчик погрузки в А

P3 – обработчик переезда из А в В

P4 – обработчик разгрузки в В

P5 – обработчик погрузки в В

P6 – обработчик переезда из В в С

P7 – обработчик разгрузки в С

P8 – обработчик переезда из С в А

P9 – генерация партии изделий

P10 – переход из очереди

P11 – уничтожение обработанных заявок

P12 – переход из очереди

d1 – переход заявки на погрузку в А или переезд из А в В

d2 – переход заявки на переезд из А в В

d3 – переход заявки на погрузки в В или на заявку разгрузки

d4 – переход на выборку завершения

d5 – переход заявки на погрузки в В

d6 – переход заявки на переезд из В в С или погрузке в В

d7 – переход заявки на разгрузку в С или переезд из С в А

d8 – переход заявки на переезд из В в С

d9 – переход заявки на переезд из С в А

d10 – переход заявки в очередь

d11 – переход заявки на уничтожение либо в очередь

 

 

 

 

 

 

4 РЕАЛИЗАЦИЯ  МОДЕЛИ

 

Для реализации разработанной модели была выбрана система имитационного моделирования AnyLogic 5.4, конкретнее библиотека Enterprise LiPrary.

Библиотека объектов Enterprise LiPrary позволяет создавать гибкие модели с наглядной визуализацией моделируемого процесса и возможностью сбора необходимой статистики, можно быстро создавать сложные дискретно-событийные модели, такие как:

- модели производственных процессов;

- модели систем обслуживания (банки, аэропорты, и т.д.);

- модели бизнес-процессов с оценкой  затрат операций;

- модели логистики и цепочек  доставки.

AnyLogicTM – уникальный инструмент  имитационного моделирования, поддерживающий на единой платформе абсолютно все существующие подходы дискретно-событийного и непрерывного моделирования. AnyLogicTM имеет исключительно развитый базовый язык дискретного и смешанного дискретно-непрерывного моделирования, на основе которого и построена библиотека Enterprise LiPrary.

Библиотека AnyLogicTM Enterprise LiPrary предоставляет высокоуровневый интерфейс для быстрого создания дискретно-событийных моделей с помощью блок-схем. Графическое представление систем с помощью блок-схем широко используется во многих важных сферах деятельности: производстве, логистике, системах обслуживания, бизнес-процессах, моделировании компьютерных и телекоммуникационных сетей, и т.д. AnyLogicTM позволяет моделировать при помощи визуальных, гибких, расширяемых, повторно-используемых объектов, как стандартных, так и разработанных Вами. Библиотека Enterprise LiPrary содержит традиционные объекты: очереди, задержки, конвейеры, ресурсы, и т.п., так что модель быстро строится в стиле «перетащить и оставить» (drag-and-drop) и очень гибко параметризуется.