99410

Разработка имитационной модели работы кафе

Курсовая

Информатика, кибернетика и программирование

Поток не принятых заявок. Этот поток связан с емкостью накопителя; Поток не обслуженных заявок, связан с каналом обслуживания, критичен к интервалу времени обслуживания; Поток обслуженных заявок, связан с производительностью накопителя и каналом обслуживания.

Русский

2016-09-12

159 KB

0 чел.

Содержание:

[1]
1. Анализ возможных методов решения поставленной задачи

[2] 2. Разработка концептуальной модели

[3] 3. Выбор программных средств моделирования

[4]
4. Разработка структурной схемы имитационной модели

[4.1] 4.1. Описание имитационной модели

[4.2] 4.2. Описание функционирования структурной схемы

[5] 5. Оценка адекватности модели

[6]
Заключение

[7] Список используемой литературы:

[8]
Приложение 1

[8.0.0.1] 14          ENTER       OFICIANTA ; Прием заказа официанткой А        

[9] Приложение 2

[10] U


1. Анализ возможных методов решения поставленной задачи

Задачей моей курсовой работы, является разработка имитационной модели работы кафе. Главная ценность имитационного моделирования состоит в том, что в его основу положена методология системного анализа. Она дает возможность исследовать проектируемую или анализируемую систему по технологии операционного исследования, включая такие взаимосвязанные этапы, как содержательная постановка задачи, разработка концептуальной модели, разработка и программная реализация имитационной модели, оценка адекватности модели и точности результатов моделирования, планирование экспериментов, принятие решений. Благодаря этому имитационное моделирование можно применять как универсальный подход для принятия решений в условиях неопределенности и для учета в моделях трудно формализуемых факторов.

Целью моей работы является определение времени ожидания клиента в очереди с возможностью его дальнейшей минимизации. Данная модель может быть разработана с использованием любых типовых схем моделирования. Но лучшим способом разработки данной модели является математическая            Q-схема, так как она предназначена для описания систем массового обслуживания.

Q-схема относится к непрерывно-стохастическим моделям, где непрерывность определяется реальным временем функционирования модели, а стохастичность случайными характеристиками входных потоков.

Базовой математикой является теория массового обслуживания и теория очередей, использующие аппарат теории вероятности и свойства агрегативности у моделей обработки очередей.

Элементарная Q-схема имеет 2 компонента:

  1.  Накопитель, характеризующий обработку приема потока заявок.
  2.  Канал обслуживания, описывающий обработку потока заявок в соответствии с информацией потока обслуживания.

Выходная информация определяется целями моделирования и не зависит от алгоритмов обработки входных потоков.

Цели моделирования определяют выходную информацию:

  1.  Поток не принятых заявок. Этот поток связан с емкостью накопителя;
  2.  Поток не обслуженных заявок, связан с каналом обслуживания, критичен к интервалу времени обслуживания;
  3.  Поток обслуженных заявок, связан с производительностью накопителя и каналом обслуживания.

Проблемой непрерывных моделей остается стимуляция реального времени на дискретном множестве событий. Преобразования непрерывности времени, связаны с процедурой прохождения заявки по схеме, имеет разные реализации в дискретном виде. Данные реализации связаны с объектом моделирования и целями моделирования. Данная проблема решается введением в систему дополнительных ограничений, позволяющих учитывать разность между реальным и модельным временем.

2. Разработка концептуальной модели

Как уже было сказано выше, целью данной курсовой работы является разработка имитационной модели работы кафе, с последующим определением времени ожидания в очереди и времени, которое клиент проводит за столиком кафе. Так же требуется промоделировать работу кафе на протяжении 10 часов.

Структурная схема данной модели изображена на Рис.1.

Рис. 1  Содержательная модель информационной системы

Таким образом, входным потоком будут клиенты, приходящие в кафе, а выходным - обслуженные клиенты.

Критерием эффективности данной модели будет время нахождения клиентов в очереди. Таким образом, чем меньше времени клиент будет проводить в очереди кафе, тем эффективней окажется разработанная модель системы.

3. Выбор программных средств моделирования

Одним из наиболее эффективных и распространенных языков моделирования сложных дискретных систем является язык GPSS (General Purpose Simulation System). Модели систем на GPSS могут быть записаны в виде блок-схем или представлены в виде последовательности строк программы, эквивалентных блок-схеме. В язык моделирования GPSS входят специальные средства для описания динамического поведения систем через изменение состояний в дискретные моменты времени, то есть время моделирования изменяется случайно от события к событию.

Он с наибольшим успехом может быть использован для моделирования систем, формализуемых в виде систем массового обслуживания (СМО). Такие системы полностью могут быть реализованы языком моделирования GPSS для моделирования разных типов дискретных событийных систем, так как можно задать:

  1.  Входящий поток требований или заявок, которые поступают на обслуживание;
  2.  Дисциплину постановки в очередь и выбор из нее;
  3.  Правило, по которому осуществляется обслуживание;
  4.  Выходящий поток требований;
  5.  Режимы работы.


4. Разработка структурной схемы имитационной модели

4.1. Описание имитационной модели

Процесс обслуживания клиентов кафе можно изобразить в виде Q-схемы. Иммитационая схема моделируемой системы представлена на Рис. 2.

Рис. 2  Структурная модель работы кафе (Q-схема)

4.2. Описание функционирования структурной схемы

Рассмотрим подробнее элементы Q-схемы:

  1.  U-поток посетителей кафе, представлен каналом.
  2.  H1(L1) - накопитель 1 с емкостью L1 - очередь.
  3.  H2(L2) - накопитель 2 с емкостью L2 - места, обслуживаемые официанткой А. L2 = 6 столиков × 4 места = 24 места.
  4.  H3(L3) - накопитель 3 с емкостью L3 - места, обслуживаемые официанткой В. L3 = 6 столиков × 4 места = 24 места.
  5.  K1 - прием заказа официанткой А.
  6.  K2 - прием заказа официанткой В.
  7.  K3 - обработка (выполнение) заказа обеими официантками.
  8.  К4 - получение клиентом заказа (обед).
  9.  t1 - время нахождения клиента в очереди. При наличии свободных мест t1=0.
  10.   t2 - время приема заказа официанткой А. t2 = 4510 сек.
  11.   t3 - время приема заказа официанткой В. t3 = 328 сек.
  12.   t4 - время выполнения заказа.  t4 = 21030 сек.
  13.   t5 - время, затраченное клиентом на обед. t5 = 145 мин.

Клапаны:

1)  а=0 – закрыт, если L2 = max, т.е. L2 = 24.

    а=1 – открыт, если L2 < max, т.е. L2 < 24.

2) b=0 – закрыт, если L3 = max, т.е. L3 = 24.

    b=1 – открыт, если L3 < max, т.е. L3 < 24.

3)  с=0 – закрыт, если L2 = 24 и L3 = 24.

    с=1 – открыт, если L2 < 24 или L3 < 24.

Для данной информационной системы разработан алгоритм моделирования при помощи блочной диаграммы GPSS:

Блок-схема 1  

                                                                      

GENERATE     3,1                             3,1

QUEUE        TYPE1                                            TYPE1

ENTER        OFICIANTA                       OFICIANTA

ADVANCE      45,10                             45,10                        

DEPART       TYPE1                                    TYPE1

                

ADVANCE      210,30                         210,30                   

                                                                               

LEAVE        OFICIANTA                           OFICIANTA

                                              

ENTER         KLIENT1                                   KLIENT1      

       

ADVANCE      14,5                                  14,5

LEAVE        KLIENT1                                   KLIENT1

TERMINATE

GENERATE     3,1                             3,1

 

QUEUE        TYPE1                                           TYPE1                                   

ENTER        OFICIANTB                              OFICIANTB        

ADVANCE      32,8                              32,8

DEPART       TYPE1                                     TYPE1

                

ADVANCE      210,30                          210,30                   

                                                                               

LEAVE        OFICIANTB                           OFICIANTB

                                              

ENTER         KLIENT1                                KLIENT2      

       

ADVANCE      14,5                                14,5

LEAVE        KLIENT2                                   KLIENT2

TERMINATE

GENERATE     36000                       36000

TERMINATE    1                                               1

5. Оценка адекватности модели 

Листинг программы приведен в Приложении 1. Для проверки правильности функционирования программы проводится пробный эксперимент. Прогон модели с тестовыми данными показал, что программная реализация имитационной модели проведена успешно. Опираясь на данные отчета, полученные в результате тестирования модели сделаем выводы о пригодности использования модели или ее корректировке.

  •  Максимальная длина очереди в процессе моделирования = 108
  •  Общее количество транзактов, вошедших в очередь в процессе моделирования  = 399
  •  Средняя длина очереди  = 53
  •  Среднее время ожидания в очереди = 4809 сек.

Таким образом, среднее время ожидания клиентов кафе в очереди состовляет 80 мин. Отсюда можно сделать вывод, что для эффективного использования модели следует увеличить интервал времи прихода клиентов в кафе как миминум в два раза.


Заключение

В данной курсовой работе организована модель работы кафе. Для существующей информационной системы массового обслуживания структурная модель реализована с помощью Q-схемы, алгоритм моделирования разработан при помощи блочной диаграммы, програмная реализация выполнена на языке имитационного моделирования GPSS.

Список используемой литературы:

  1.  Максимей И.В. Имитационное моделирование на ЭВМ. – М.: Радио и связь, 1988.
  2.  Шрайбер Т.Дж. Моделирование на GPSS: Пер. с англ. – М.: Машиностроение, 1980.
  3.  Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем. – М.: Высшая школа, 2001.
  4.  Аврамчук Е.Ф., Вавилов А.А., Емельянов С.В. Технология системного моделирования. – М.: Машиностроение, 1988.

                                                                    


Приложение 1

(Листинг программы):

SIMULATE

2  KLIENT1     STORAGE      1 ; Клиент официантки А        

4  KLIENT2     STORAGE      1 ; Клиент официантки В        

6  OFICIANTA  STORAGE      1 ; Официантка А        

8  OFICIANTB  STORAGE      1 ; Официантка В        

10          GENERATE    180, 60          

12          QUEUE        TYPE 1        

14          ENTER       OFICIANTA ; Прием заказа официанткой А        

16          ADVANCE      45, 10         

18          DEPART       TYPE 1        

20          ADVANCE     210, 30  ; Время выполнения заказа       

22          LEAVE         OFICIANTA ; Освобождение официантки А       

24          ENTER  KLIENT1  ; Получение заказа клиентом 1

26          ADVANCE  840 300  ; Время обеда клиента 1

28          LEAVE  KLIENT1  ; Уход клиента 1 из кафе        

30          TERMINATE            

32          GENERATE      180 60        

34          QUEUE       TYPE 1        

36          ENTER         OFICIANTB ; Прием заказа официанткой В       

38          ADVANCE       32, 8          

40          DEPART        TYPE 1        

42          ADVANCE       210, 30  ; Время выполнения заказа       

44          LEAVE         OFICIANTB ; Освобождение официантки В       

46          ENTER        KLIENT2  ; Получение заказа клиентом 2       

48          ADVANCE       840, 300  ; Время обеда клиента 2       

50          LEAVE         KLIENT2  ; Уход клиента 2 из кафе       

52          TERMINATE            

54          GENERATE      36000  ; Сгенерировать работу кафе за 10 ч.       

56          TERMINATE    1

START    1        

Приложение 2

(Отчет работы с программой):

START_TIME    END_TIME  BLOCKS    FACILITIES  STORAGES   FREE_MEMORY

      0         36000        25 0 4 17665

LINE LOC BLOCK_TYPE ENTRY_COUNT   CURRENT_COUNT   RETRY

10                      1 GENERATE 201                                  0 0

12                      2 QUEUE 201                                 59 0

14                      3 SEIZE 142                                   0 0

16                      4 ADVANCE 142                                   0 0

18                      5 DEPART 142                                   0 0

20                      6 ADVANCE 142                                   1 0

22                      7 LEAVE 141                                  98 0

24                      8 ENTER   43                                   0 0

26                      9 ADVANCE   43                                   1 0

28                     10 LEAVE   42                                   0 0

30                     11 TERMINATE   42                                   0 0

32                     12 GENERATE 198                                   0 0

34                     13 QUEUE 198                                  48 0

36                     14 ENTER 150                                   0 0

38 15 ADVANCE  150 1 0

40 16 DEPART  149 0 0

42 17 ADVANCE  149 0 0

44 18 LEAVE  149 106 0

46 19 ENTER    43 0 0

48                    20 ADVANCE                               43 1 0

50                    21 LEAVE                                      42 0 0

52                    22 TERMINATE                            42 0 0

54                    23 GENERATE                                1 0 0

56                    24 TERMINATE                              1 0 0

QUEUE   MAX    CONT.     ENTRIES     ENTRIES(0)    AVE.CONT.     AVE.TIME      AVE.(-0)     RETRY

 TYPE     108         108              399                  0                      53.31             4809.74           4809.74            0

STORAGE    CAP.   REMAIN.    MIN.    MAX.     ENTRIES    AVL.     AVE.C.    UTIL.   RETRY      DELAY

KLIENT1          1            0         0           1    43              1             0.99       0.987          0            98

KLIENT2          1     0                0           1    43              1             0.99       0.989          0           106

OFICIANTA     1            0         0           1   142             1             0.99       0.994          0            59

OFICIANTA     1            0                0           1       150             1             1.00       0.995          0            48

XACT_GROUP GROUP_SIZE RETRY

POSITION                                    0                  0

PAGE  13


Обед клиента

Очередь

Столики официантки В

Столики официантки А

Клиенты

Уход

   клиента

Выполнение заказа

Прием заказа

b

c

a

t5

t4

К4

К3

U

К2

К1

H1(L1)

t3

t2

t1

H2(L2)

H3(L3)

EMBED Flash.Movie  

EMBED Flash.Movie  

EMBED Flash.Movie  

EMBED Flash.Movie  

EMBED Flash.Movie  

EMBED Flash.Movie  

EMBED Flash.Movie  

EMBED Flash.Movie  

EMBED Flash.Movie  

EMBED Flash.Movie  

EMBED Flash.Movie  

10,3

EMBED Flash.Movie  

EMBED Flash.Movie  


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

74063. Основные положения качественного и количественного анализа 15.48 KB
  Цель аналитической химии установление качественного и количественного состава вещества или смеси веществ. Задачей качественного анализа является выяснение качественного состава вещества т е. В зависимости от задания аналитическая химия подразделяется на качественный анализ нацеленный на определение того что или какие вещества в какой форме находится в образце и количественный анализ нацеленный на определение того сколько данного вещества находится в образце. Для определения качественного состава какоголибо вещества необходимо...
74064. Количественные методы исследования химического состава соединений и продуктов 13.94 KB
  Количественный химический анализ имеет целью определение относительного количества отдельных составных частей какоголибо химического соединения или смеси. Применяемые в нём методы находятся в зависимости от качеств состава вещества и потому количественному химическому анализу должен предшествовать всегда качественный химический анализ. Для производства количественного анализа можно применять два различных метода: весовой и объемный. При объёмном анализе измеряются объёмы титрованных содержащих определенное количество реактива растворов...
74065. Аналитические группы катионов 15.03 KB
  К I аналитической группе относятся катионы щелочных металлов калия K натрия N лития Li и катион аммония NH4. Вследствие этого катионы данной группы не имеют группового реагента и открывают их только с помощью частных реакций. Перед проведением частных реакций на катионы I аналитической группы ионы других групп удаляют методом осаждения например в виде карбонатов в нейтральной или щелочной среде. Ко II аналитической группе относятся катионы дающие малорастворимые соединения при взаимодействии с соляной кислотой и ее солями.
74066. Государственно-правовое развитие Англии в Новейшее время 121 KB
  Эволюция государства и права в новейшее время. Основные тенденции развития государства и права в ХХ веке. Новейший период в истории государства и права связан с серьезными изменениями в политической системе многих стран обусловленными глубокими социально-экономическими причинами. Основное назначение современного права состоит в том чтобы сохраняя основные устои общества трансформировать его приспособить к новым общественным потребностям.
74067. Соединенные Штаты Америки в Новейшее время 137.5 KB
  Государственное развитие США в Новейшее время. Право США в Новейшее время. Право США в Новейшее время. Особенности государственного развития США в Новейшее время.
74068. Франция в Новейшее время 99 KB
  Развитие государственного устройства Франции в Новейшее время. Право Франции в Новейшее время. Развитие государственного строя в период между двумя мировыми войнами Государственный строй Франции после Первой мировой определялся Конституцией 1875 г. В 30е годы в условиях острого социального и экономического кризиса во Франции активизируется деятельность профашистских организаций...
74069. Государственное развитие Германии в ХХ веке 140.5 KB
  Государственное развитие Германии в ХХ веке. Право Германии в Новейшее время. Революция 1918 года в Германии. Поражение Германии в Первой мировой войне внутренние противоречия влияние событий в России привели к революционному взрыву в ноябре 1918 г.
74070. Государство и право Китая и Японии в Новое и Новейшее время 168 KB
  Парламент Китая под нажимом Юань Шикая совершившего государственный переворот вносит во Временную конституцию изменения целью которых было расширить права президента и ограничить права парламента. еще больше расширили права президента. Провозглашалось равенство граждан перед законом и национальное равноправие гарантировались...