Основы дискретно-событийного моделирования CMO

Дискретно-событийное моделирование – моделирование сис­темы в дискретные моменты времени, когда происходят события, от­ражающие последовательность изменения состояний системы во времени. В дальнейшем такое моделирование будем называть ими­тационным. Рассматриваемые здесь системы динамические, то есть изменяются во времени. Поэтому состояние системы, свойства объ­екта и число активных объектов, параметров, действий и задержек – все они функции времени и постоянно изменяются в процессе моде­лирования.

Определим основные понятия и термины, используемые в имитационном моде­лировании СМО.

Система – множество объектов (например, людей и машин), которые взаимодействуют одновременно для достижения одной или большего количества целей.

Модель – абстрактное представление системы, обычно содержит структурные, логические или математические отношения, которые описывают систему в терминах состояний, объектов и их свойств, множеств, процессов, событий, действий и задержек.

Состояние системы – множество переменных, которые содер­жат всю информацию, необходимую для описания свойств системы в любое время.

Объект – любой элемент или компонент в системе, который должен быть представлен в модели в явном виде (например, обслу­живающее устройство, клиент, машина).

Свойство или атрибут – свойства данного объекта (например, приоритет ожидающего клиента, маршрут процесса выполнения ра­бот в цеху).

Список множество (постоянное или временное) связанных объектов, упорядоченное некоторым логическим способом (напри­мер, все клиенты, находящиеся в настоящее время в очереди ожида­ния, упорядочены по принципу «раньше прибыл, раньше обслужился» или по приоритету).

Событие – мгновенно возникающее изменение состояние сис­темы (например, прибытие нового требования).

Уведомление о событии – запись события, которое произойдет в потоке событий или в некотором будущем времени наряду c любы­ми связанными данными, необходимыми для обработки события (запись всегда включает тип события и время события).

Список событий – список намеченных будущих событий, упо­рядоченных по времени возникновения, известный также как список будущих событий (СБС).

Действие – продолжительность времени указанного промежут­ка (например, время обслуживания или время между поступлениями заявок), для которого известно, когда оно начинается и заканчивается (хотя оно может быть определено в терминах статистического рас­пределения).

Задержка – продолжительность времени неопределенного про­межутка, для которого неизвестно заранее, когда он заканчивается (например, задержка клиента в очереди по правилу «последний при­шел – первый обслужился», так как начало обслуживания зависит от будущих поступлений).

Модельное время неотрицательная возрастающая величина, отражающая течение времени в имитационной модели.

Часы – переменная, отражающая протекание времени модели­рования, называется в примерах ЧАСЫ (CLOCK).

Для CMO c одним устройством обслуживания событиями будут поступление требования и конец его обслуживания устройством. На­чало обслуживания – это условное событие, которое зависит от состояния прибора (занят или свободен) и числа требований, находя­щихся в очереди. Задержку иногда называют условным ожиданием, в то время как действие называют безусловным ожиданием. Действиями будут время между поступлениями требований и время обслу­живания прибором. Завершение действия – событие, часто называе­мое первичным событием, для управления которым в СБС помеща­ется уведомление о событии. Напротив, управление задержками свя­зано c помещением объекта в другой список, возможно представляющий очередь ожидания до такого времени, когда системные усло­вия разрешат обработку требования. Окончание задержки иногда на­зывают условным или вторичным событием, но такие события не представлены в соответствующих уведомлениях о событиях и не по­являются в СБС.

Пример. Представим себе, что есть магазин, в котором один продавец и он же кассир. Если пришедший покупатель застает про­давца свободным, то продавец немедленно приступает к его обслуживанию. Продавец переходит в состояние «занятый». Если продавец занят обслуживанием покупателя и в это время приходит другой (другие) покупатели, то они становятся в конец очереди к продавцу. Когда продавец закончил обслуживание, то он переходит в состояние свободный.

Если в очереди есть покупатели, то продавец «выбирает» для обслуживания первого покупателя из очереди. Очередь уменьшается на единицу. Все остальные покупатели в очереди, если они есть, продвигаются на одну позицию вперед.