Название: Экономика природопользования и природоохранной деятельности (Ю.А. Мезенцев,А. А. Наумов)

Жанр: Экономика

Просмотров: 1076


Лабораторная работа № 2

 

Тема: Язык имитационного моделирования GPSS

 

Цель работы: научиться использовать язык GPSS (General Purpose Simulation System) для исследования процедур имитационного моделирования сложных экономических процессов, представляемых в виде систем массового обслуживания.

 

Краткие сведения из теории

 

В математических моделях сложных объектов, представленных в виде систем массового обслуживания (СМО), фигурируют средства обслуживания, называемые обслуживающими аппаратами (ОА), и обслуживаемые заявки, называемые также сущностями и транзактами. Так, в модели производственной линии ОА отображают рабочие места, а транзакты – поступающие на обработку детали, материалы, инструмент.

Состояние СМО характеризуется состояниями ОА, транзактов и очередей к ОА. Состояние ОА описывается двоичной переменной, которая может принимать значения занят или свободен. Переменная, характеризующая состояние транзакта, может иметь значения обслуживания или ожидания. Состояние очереди характеризуется количеством находящихся в ней транзактов.

Имитационная модель СМО представляет собой алгоритм, отражающий поведение СМО, т.е. отражающий изменения состояния СМО во времени при заданных потоках заявок, поступающих на входы системы. Параметры входных потоков заявок – внешние параметры СМО. Выходными параметрами являются величины, характеризующие свойства системы – качество ее функционирования. Примеры выходных параметров:  производительность СМО – среднее число заявок, обслуживаемых в единицу времени; коэффициенты загрузки оборудования – отношение времен обслуживания к общему времени в каждом ОА; среднее время обслуживания одной заявки. Основное свойство ОА, учитываемое в модели СМО, – это затраты времени на обслуживание, поэтому внутренними параметрами в модели СМО являются величины, характеризующие это свойство ОА. Обычно время обслуживания рассматривается как случайная величина и в качестве внутренних параметров фигурируют параметры законов распределения этой величины.

Имитационное моделирование позволяет исследовать СМО при различных типах входных потоков и интенсивностях поступления заявок на входы, при вариациях параметров ОА, при различных дисциплинах обслуживания заявок. Дисциплина обслуживания – правило, по которому заявки поступают из очередей на обслуживание. Величина, характеризующее право на первоочередное обслуживание, называется приоритетом. В моделях СМО заявки, приходящие на вход занятого ОА, образуют очереди, отдельные для заявок каждого приоритета. При освобождении  ОА на обслуживание принимается заявка из непустой очереди с наиболее высоким приоритетом.

Основной тип ОА – устройства, именно в них происходит обработка транзактов с затратами времени. К ОА относятся также накопители (памяти), отображающие средства хранения обрабатываемых деталей в производственных линиях или обрабатываемых данных в вычислительных системах. Накопители характеризуются не временами обслуживания заявок, а емкостью – максимально возможным количеством одновременно находящихся в накопителе заявок.

К элементам имитационных моделей СМО, кроме ОА, относят также узлы и источники заявок. Связи ОА между собой реализуют узлы, т.е. характеризуют правила, по которым заявки направляются к тому или иному ОА.

Для описания моделей СМО при их исследовании на ЭВМ разработаны специальные языки имитационного моделирования. Существуют общецелевые языки, ориентированные на описание широкого класса СМО в различных предметных областях, и специализированные языки, предназначенные для анализа систем определенного типа. Примером общецелевых языков служит широко распространенный  язык  GPSS, примером специализированного языка – язык МПЛ/ВС моделирования вычислительных систем.

 

Основные правила и операторы языка  GPSS

 

Для описания имитационной модели на языке GPSS полезно представить ее в виде схемы, на которой отображаются элементы СМО – устройства, накопители, узлы и источники. Описание на языке GPSS есть совокупность операторов (блоков), характеризующих процессы обработки заявок. Имеются операторы и для отображения возникновения заявок, задержки их в ОА, занятия памяти, выхода из СМО, изменения параметров заявок (например, приоритетов), вывода на печать накопленной информации, характеризующей загрузку устройств, длину очередей и т.п.

Каждый транзакт, присутствующий в модели, может иметь до 12 параметров. Существуют операторы, с помощью которых можно изменять значения любых параметров транзактов, и операторы, характер исполнения которых зависит от значений того или иного параметра обслуживаемого транзакта.

Пути продвижения заявок между ОА отображаются последовательностью операторов в описании модели на языке GPSS – специальными операторами передачи управления (перехода). Для моделирования используется событийный метод. Соблюдение правильной временной последовательности имитации событий в СМО обеспечивается интерпретатором GPSSPC – программной системой, реализующей алгоритмы имитационного моделирования.

 

Структура операторов GPSS

 

В записи оператора выделяют три части: метку, название, поле переменных. Пример оператора:

110  L1    GENERATE   30,5    Первый сегмент модели        

2...6.8.................18 ..19.....................               ...70    

<метка>  <название>  <поле переменных>  <комментарии>

 

В поле переменных выделяют подполя, разделяемые при записи запятыми и служащие для указания чисел, стандартных числовых атрибутов (СЧА), символов, обозначающих метки, идентификаторов, указателей разновидностей операторов и т.п. Подполя могут быть пустыми. Возможна запись комментария после последнего непустого поля через пробел.

Стандартные числовые атрибуты служат для сокращенного указания различных величин, фигурирующих в модели.