86396

Разработка модели электронной библиотеки

Курсовая

Экономическая теория и математическое моделирование

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. Имитационное моделирование позволяет имитировать поведение системы во времени.

Русский

2015-04-07

44.75 KB

2 чел.

ЧОУ ВПО «Курский институт менеджмента, экономики и бизнеса»

Факультет экономический

Курсовая по дисциплине “Имитационное моделирование”

Тема: Разработка модели электронной библиотеки.

                                           

 Выполнил студент группы э-991:Шидловский И.С.

Курск 2012 год

Содержание.

Введение 3

1. Программы и методы моделирования экономических систем 4

1.1 Краткие сведения из теории 4

1.2 Метод имитационного моделирования 6

1.3 Основные понятия GPSS 7

2. Реализация модели в среде GPSS 10

2.1 Постановка задачи  разрабатываемой модели 10

2.2 Листинг полученной имитационной модели в программе GPSS: 11

3. Анализ результатов моделирования 12

3.1. Результаты  и анализ моделирования 13

3.2  Графическое представление основных статистических данных  14

3.3. Анализ моделирования……………………………………………………………………………………………..….14

Вывод 16

Список литературы 17

Введение

Процессы функционирования различных систем могут быть представлены той или иной совокупностью систем массового обслуживания (СМО) - стохастических, динамических, дискретно-непрерывных математических моделей. Исследование характеристик таких моделей может проводиться либо аналитическими методами, либо путем имитационного моделирования. Имитационная модель отображает стохастический процесс смены дискретных состояний СМО в непрерывном времени в форме моделирующего алгоритма. При его реализации на ЭВМ производится накопление статистических данных по тем атрибутам модели, характеристики которых являются предметом исследований. По окончании моделирования накопленная статистика обрабатывается, и результаты моделирования получаются в виде выборочных распределений исследуемых величин или их выборочных моментов. Таким образом, при имитационном моделировании систем массового обслуживания речь всегда идет о статистическом имитационном моделировании.

1. Программы и методы моделирования экономических систем

1.1 Краткие сведения из теории

 В математических моделях (ММ) сложных объектов , представленных в виде систем массового обслуживания (СМО), фигурируют средства обслуживания, называемые обслуживающими аппаратами (ОА), и обслуживаемые заявки, называемые транзактами. Так, в модели производственной линии ОА отображают рабочие места, а транзакты - поступающие на обработку датали, 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 производствееных 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. характерезуют 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.

1.2 Метод имитационного моделирования

Цель имитационного моделирования состоит в воспроизведении поведения исследуемой системы на основе результатов анализа наиболее существенных взаимосвязей между ее элементами или другими словами — разработке симулятора исследуемой предметной области для проведения различных экспериментов.

К имитационному моделированию прибегают, когда :

  1.  дорого или невозможно экспериментировать на реальном объекте;
  2.  невозможно построить аналитическую модель: в системе есть время, причинные связи, последствие, нелинейности, стохастические (случайные) переменные;
  3.  необходимо сымитировать поведение системы во времени.

Имитационное моделирование позволяет имитировать поведение системы во времени. Причём плюсом является то, что временем в модели можно управлять: замедлять в случае с быстропротекающими процессами и ускорять для моделирования систем с медленной изменчивостью. Можно имитировать поведение тех объектов, реальные эксперименты с которыми дороги, невозможны или опасны. С наступлением эпохи персональных компьютеров производство сложных и уникальных изделий, как правило, сопровождается компьютерным трёхмерным имитационным моделированием. Эта точная и относительно быстрая технология позволяет накопить все необходимые знания, оборудование и полуфабрикаты для будущего изделия до начала производства .Компьютерное 3D моделирование теперь не редкость даже для небольших компаний.

Основные возможности разработки: Изучение языка GPSS и создание имитационной модели для системы передачи цифровой информации, позволяющая определить параметры ее функционирования.

1.3 Основные понятия GPSS

Блоки в GPSS подразделяются на три типа:

·       выполняемые, через которые проходят транзакты;

·       описательные, на этапе выполнения отсутствуют;

·       управляющие работой системы GPSS;

Комментарий записывается через пробел за операндами или целой строкой со звездочкой в первой позиции. В качестве операндов могут быть использованы стандартные числовые и логические атрибуты.

1. Породить Транзакт

GENERATE

Среднее_значение_времени_между_транзактами[,Отклонение_от_среднего][,Время_до_первого_транзакта],Количество_порождаемых_транзактов][,Приоритет_транзактов][,Количество_параметров_транзакта][,F|H]. Среднее значение времени по умолчанию

1. Отклонение по умолчанию

0.Время до первого транзакта вычисляется на основании первых двух аргументов. Если оно равно 0, то приравнивается

1. Значение приоритета в интервале от 0 до 127. По умолчанию 0. Значение количества параметров в интервале от 0 до 100. По умолчанию 12. По смыслу блока транзакты не должны входить в GENERATE.

2. Присвоить начальное значение

Описательный блок

INITIAL XНомер_хранимого_значения,

Значениеконстанта

INITIAL XHНомер_хранимого_значения,

Значениеконстанта

INITIAL X$Имя_хранимого_значения,

Значениеконстанта

Пример: INITIAL X4,17

INITIAL X$RATE,19

3.         Отметить транзакт в очереди

[Метка] QUEUE Имя_очереди[,Число_прибавляемое_

к_длине_очереди]

4.         Освободить устройство

[Метка] RELEASE Устройство

Пример: RELEASE IBM5

5.         Сохранить значение

[Метка] SAVEVALUE Номер_хранимого_значения[+|],

Значение

Пример: SAVEVALUE 3+,P2

6.   Занять без приоритета устройство

[Метка] SEIZE Устройство

Пример: SEIZE IBM5

7.         Сравнить значения

[Метка] TEST Операция Первый_операнд,Второй_операнд,

[Метка_передачи_транзакта]

Операция > E|NE|GE|LE|G|L

Пример: TEST E P1,3,BRAK

8.         Уничтожить транзакт

[Метка] TERMINATE [Значение_вычитаемое_из_

счетчика_в_START]

Пример: TERMINATE 1

9.         Задержать транзакт

[Метка] ADVANCE Среднее_значение_задержки

[,Отклонение_от_среднего]

Пример: ADVANCE 37,7

10.      Присвоение параметру транзакта значения

[Метка] ASSIGN Номер_параметра_транзакта,Значение

Пример: ASSIGN 3,1

11.      Описать булевскую переменную

Имя_переменной BVARIABLE Логическое_выражение

Пример: BOOL1 BVARIABLE SE3 + LR7

12.      Покинуть очередь

[Метка] DEPART

Имя_очереди[,Количество_единиц]

Пример: DEPART QTOWRK

13.      Направить транзакт на другую часть модели [Метка] TRANSFER|BOTH| Вероятность Метка1[,Метка2]

Пример: TRANSFER ,LABL2

14.      Начать моделирование

Описательный блок.

START Значение_счетчика

Пример: START 200

2.Реализация модели в среде GPSS

2.1 Постановка задачи  разрабатываемой модели

Обслуживание посетителей в библиотеке ведется на протяжении 8 часов, ЭВМ и человеком, за каждого обслуженного посетителя идет оплата в размере 50 денежных единиц. По умолчанию ЭВМ выполняет работу в 2 раза больше чем человек.

Смоделируем 7 дней работы библиотеки в таком режиме функционирования. Выясним, кто обслуживает больше посетителей и является наиболее рентабельным.

2.2 Листинг модели

TIMEZAPROS1 TABLE M1,1,30,48; таблица распределения обработанных запросов(комп.) по времени

TIMEZAPROS2 TABLE M1,1,30,48; таблица распределения обработанных запросов(чел.) по времени

INITIAL X$KOLVO1,0; кол-во обр.запросов комп.

INITIAL X$KOLVO2,0; кол-во обр.запросов чел.

INITIAL X$VIRUCHKA1,0; выручка комп.

INITIAL X$VIRUCHKA2,0; выручка чел.

T1 QTABLE T1,1,30,48

T2 QTABLE T1,1,30,48

GENERATE 2,1;           ВРЕМЯ ПРИХОДА ЧЕЛОВЕКА

QUEUE T1;               ОЧЕРЕДЬ Т1

SEIZE COMP1;            ЗАНИМАЕТ КОМП 1

DEPART T1;              ВЫХОД ИЗ ОЧЕРЕДИ

ADVANCE 5,1;            ОБАБОТКА ДЕЙСТВИЯ

RELEASE COMP1;          ОСВОБОЖДАЕТ КОМП1

SAVEVALUE KOLVO1+,1;    УВЕЛИЧЕНИЕ КОЛИЧЕСТВО ОБРАБОТАННЫХ ЗАПРОСОВ НА 1

TABULATE TIMEZAPROS1;   ДЕЛАЕМ ТАБЛИЦУ 

TERMINATE;

GENERATE 2,1;                        ВРЕМЯ ПРИХОДА КОМПЬЮТЕРА

QUEUE T2;                               ОЧЕРЕДЬ Т2

SEIZE CHELOVEK;              ЗАНИМАЕТ ЧЕЛОВЕКА

DEPART T2;                   ВЫХОД ИЗ ОЧЕРЕДИ

ADVANCE 10,1;                ОБРАБОТКА ДЕЙСТВИЯ

RELEASE CHELOVEK;            ОСВОБОЖДЕНИЕ ЧЕЛОВЕКА

SAVEVALUE KOLVO2+,1;         УВЕЛИЧЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ОБРАБОТАННЫХ ЗАПРОСОВ НА 1

TABULATE TIMEZAPROS2;        ДЕЛАЕМ ТАБЛИЦУ

TERMINATE

GENERATE 480; 8 ЧАСОВ РАБОТЫ

SAVEVALUE VIRUCHKA1,(X$KOLVO1#50); расчет выручки от работы комп.

SAVEVALUE VIRUCHKA2,(X$KOLVO2#50); расчет выручки от работы человека

START 1

TERMINATE 1

3. Результаты и анализ моделирования

3.1 Результаты моделирования

1 день 

KOLVO1                      97.000                            

KOLVO2                      47.000                            

VIRUCHKA1                   4850.000                            

VIRUCHKA2                   2350.000   

2 день 

KOLVO1                      194.000                            

KOLVO2                      95.000                            

VIRUCHKA1                   9700.000                            

VIRUCHKA2                   4750.000  

3 день 

KOLVO1                      291.000                            

KOLVO2                      143.000                            

VIRUCHKA1                   14550.000                            

VIRUCHKA2                   7150.000          

4 день 

KOLVO1                      387.000                            

KOLVO2                      191.000                            

VIRUCHKA1                   19350.000                            

VIRUCHKA2                   9550.000         

5 день 

KOLVO1                      485.000                            

KOLVO2                      239.000                            

VIRUCHKA1                   24250.000                            

VIRUCHKA2                   11950.000       

6 день 

KOLVO1                      581.000                            

KOLVO2                      287.000                            

VIRUCHKA1                   29050.000                            

VIRUCHKA2                   14350.000     

7 день 

KOLVO1                      678.000                            

KOLVO2                      335.000                            

VIRUCHKA1                   33900.000                            

VIRUCHKA2                   16750.000   

3.2 Графическое представление основных статистических данных.

Рис 1. Количество обслуженных посетителей ЭВМ и Человеком за 1 день.

Рис 2. Выручка ЭВМ и человека за 1 день.

Рис 3.Количество обслуженных посетителей ЭВМ и Человеком за 7 дней.

Рис 4. Выручка ЭВМ и человека за 7 дней.

3.3 Анализ результатов

Проанализировав 7 дней работы электронной библиотеки, можно сделать следующие выводы:

1.ЭВМ справляется с поставленной задачей быстрее, чем человек за 1 и тот же период времени (см рис.3)

2.Соотвественно ЭВМ приносит прибыль в большем размере по сравнению с человеком (см. рис.4)

3.При всех выше перечисленных достоинствах ЭВМ, есть и недостаток:

Ошибка в работе ЭВМ может привести к временному прекращению функционирования электронной библиотеки.

4.Исправление ошибки ЭВМ может потребовать вмешательства специалиста. Однако ошибку в работе человека легче выявить и в оперативном порядке исправить.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что за исключением редких ситуаций сбоев компьютера, ЭВМ более рентабелен, чем человек.


Вывод

Средства GPSS позволяют смоделировать и проанализировать работу, результаты деятельности любой организации, даже еще не созданной, что очень важно. Это позволяет спрогнозировать результаты деятельности создаваемой организации, дает анализ рентабельности данного проекта. Также позволяет проанализировать устойчивость модели при корректировках вносимых данных.

Все это поможет избежать бесполезных затрат на реализацию не перспективных проектов, дают возможность выбрать оптимальный вариант работы СМО в зависимости от количества имеющихся каналов на входе и каналов обслуживания. Но для правильного выбора оптимальной работы модели руководителю нужно уметь выбрать из множества данной информации ту, которая заслуживает наибольшего внимания, т.е. которая является наиболее правильной и экономичной по времени, средствам и т.д. с точки зрения данного предприятия.

В данной курсовой работе описывается моделирование, анализ и исследование характеристик системы электронной библиотеки. Задача моделирования состояла в сравнении работы классической и электронной библиотеки. Смоделировав и проанализировав  графики, был сделан вывод о повышенной эффективности работы электронной библиотеки по сравнению  обычной. Так, например за 7 дней работы электронная библиотека обслужила 678 клиентов, а классическая библиотека всего 335 клиентов. Выручка за тот же период электронной библиотеки 33900 руб., а обычной библиотеки 16750 руб., что в 2 раза меньше чем ЭВМ. Таким образом, можно сделать вывод, что работа электронной библиотеки гораздо выгоднее и менее затратные, чем работа обычной библиотеки.

Список литературы

  1.  А.А. Емельянов, Е.А. Власова, Р.В. Дума Имитационное моделирование экономических процессов/ Учеб. пособие. – М.: Финансы и статистика, 2002. -368 с.
  2.  Томашевский В.Н., Жданова Е.Г. Имитационное моделирование в среде GPSS. –М.: Бестселлер, 2003. –412 с.
  3.  Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем. Учебник для ВУЗов. - М.: Высшая школа, 2001.-344 с.
  4.  Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем. Практикум: Учеб. пособие. - М.: Высшая школа, 1999.-224 с.
  5.  Армстронг Дж. Р. Моделирование цифровых систем. - М.: Мир, 1992.- 174 с.
  6.  Бендат Дж., Пирсол А. Прикладной анализ случайных данных. - М.: Мир, 1989.- 540 с.
  7.  Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. - М.: Наука, 1978.- 400 с.
  8.  Варфоломеев В.И. Алгоритмическое моделирование элементов экономических систем. – М.: Финансы и статистика, 2000. – 208 с.
  9.  Гультяев А.К. Имитационное моделирование в среде Windows. – СПб.: КОРОНА принт, 2001. – 400 с.
  10.  Емельянов А.А. Имитационное моделирование в управлении рисками. СПб.: Инжэкон, 2000. – 376 с.
  11.  Математическое моделирование: Методы, описания и исследования сложных систем / Под ред. А.А. Самарского. - М.: Наука, 1989.- 128 с.
  12.  Марков А.А. Моделирование информационно-вычислительных процессов. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1999.-360 с.
  13.  Рыжиков Ю.И. Имитационное моделирование. Теория и технологии. – СПб.: КОРОНА принт; М.: Альтекс-А, 2004. – 384 с.
  14.  Шеннон Р. Имитационное моделирование систем - Искусство и наука. - М.: Мир, 1978.- 418 с.
  15.  Шрайбер Т.Дж. Моделирование на GPSS. - М.: Машиностроение, 1980.- 592 с.
  16.  Н.Н. Яненко, В.И. Карначук, А.И. Коновалов. "Проблемы математической технологии"/ Численные методы механики сплошной среды. Новосибирск, ВЦ СО АН СССР, 8, 3, 1977.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

7803. Советская школа в период с 1930 по 1940гг 26 KB
  Советская школа в период с 1930 по 1940 гг. Советское правительство принимает ряд постановлений о школе, которые определили ход ее дальнейшего развития, направления в перестройке ее учебно-воспитательной работы, а также новые теоретические достижения...
7804. Советская школа и педагогика в 1945-1964 27 KB
  Советская школа и педагогика в 1945-1964 Реформы коснулись и народного образования. Получили развитие школы рабочей молодежи. Были увеличены масштабы подготовки рабочих через школы фабрично-заводского обучения, ремесленные и железнодорожные уч...
7805. Советская школа и педагогика в сер. 60-х - н. 90х годов 25.5 KB
  Советская школа и педагогика в сер. 60-х - н. 90х годов Советская школа в период с 1958 по 1992г. В 1958г. был принят закон об укреплении связи школы с жизнью и о дальнейшем развитии системы народного образования, который установил в нашей ст...
7806. Становление коммунистической системы воспитания и образования в России после Октябрьской революции 33.5 KB
  Становление коммунистической системы воспитания и образования в России после Октябрьской революции Революционная перестройка школы. Первые декреты Советской власти по народному образованию и проведение их в жизнь. Великая Октябрьская социалистическа...
7807. Сухомлинский и Корчак и их педагогические идеи 30 KB
  Сухомлинский и Корчак и их педагогические идеи Сухомлинский создал оригинальную педагогическую систему, основывающуюся на принципах гуманизма, на признании личности ребёнка высшей ценностью, на которую должны быть ориентированы процессы воспитания и...
7808. Тенденции развития образования в современном мире 39.5 KB
  Тенденции развития образования в современном мире Состояние образования в современном мире сложно и противоречиво. С одной стороны, образование в 20-м веке стало одной из самых важных сфер человеческой деятельности огромные достижения в этой област...
7809. Школа в России в первой половине 19 века 39.5 KB
  Школа в России в первой половине 19 века. Развитие культуры России в первой половине XIX века проходило в противоречивых условиях. С одной стороны, экономическое развитие вызывало потребность в грамотных людях, стимулировало развитие науки и техники...
7810. Философия эпохи Возрождения (ренесанса) 58.5 KB
  Философия эпохи Возрождения В развитых странах Европы в период 12-13 век происходит развитие торговли и ремесел. Происходит рост производительности труда. Развиваются города. Они становятся центрами экономической и культурной жизни. Это была вершина...
7811. Немецкая идеалистическая философия. Философия Гегеля 38.5 KB
  Немецкая идеалистическая философия. Философия Гегеля Развитие немецкой классической философии достигает вершин в творчестве Георга Гегеля (1770-1831). Феноменология духа, Наука логика, Энциклопедия философских наук...