Исследование имитационной модели

 

Второй раздел «Исследование имитационной модели» должен содержать описание принципа создания выбранной модели. Включает подразделы:

1) «Анализ предметной области». Если модель создается на основе известных математических зависимостей, то в данном пункте они должны быть приведены. Если в процессе исследования используются статистические данные – их также необходимо описать.

2) «Структурный анализ» должен содержать описание всех элементов, приведенных в окне «проект». Их назначение, используемые параметры, уравнения и назначение дополнительного кода класса, если таковой имеется. Если для элементов модели создается описание его поведения (statechart), необходимо привести их в записке и описать условия перехода из одного состояния в другое

3) «Алгоритмы работы элементов модели» содержит описание или блок схемы алгоритмов, заданных в дополнительном коде класса

 

Проведение эксперимента

 

Раздел должен содержать серию экспериментов (минимально – 3). По каждому эксперименту описание значений входных параметров, рисунки с анимацией работы модели и результаты в виде графиков, значений параметров либо словесного описания. По каждому эксперименту сделать вывод, в котором показать количественную оценку модели.

Защита домашней работы - публичная. Т.е. демонстрируете эксперименты аудитории с объяснением входных настроек и полученных результатов

Варианты заданий

3.1. Модель "Производство минеральной воды и тоника";

 

Модель, имитирующая технологическую линию по производству минеральной воды и тоника, включая складирование и вывоз готовой продукции. Ссылка на работающую версию этой модели находится на странице http://www.xjtek.com/anylogic/demo_models/manufacturing_logistics/ под названием Beverage Production (здесь же дано описание как запустить модель). Полный исходный код данной модели включен в дистрибутив AnyLogic 5 (находится в разделе "Примеры" в подразделе "Manufacturing and Logistics").

В работающем виде данная модель содержит следующие основные элементы:

• анимированное представление всех элементов технологического процесса производства минеральной воды и тоника, включая индикаторы текущего состояния каждого элемента;
• меню модели, включающее семь изменяемых параметров в виде ползунка, позволяющее в процессе работы модели менять некоторые условия работы данного технологического процесса (рецептуру минеральной воды и тоника, количество моющих машин для бутылок, количество подъемно-разгрузочных машин и количество контейнеров, которые они могут перевозить);
• текстовые пояснения к выводимой информации, а также описание как переключать анимированное представление работы данного производства на технологическую линию или на склад готовой продукции.

При запуске модели анимированная схема технологического процесса приходит в движение слева направо. Пустые бутылки поступают из двух источников: новые и уже ранее использованные. Ранее использованные бутылки сначала попадают в мойку (можно задать количество моющих машин). Затем бутылки из обоих источников проходят проверку и раздваиваются на линию подготовки минеральной воды и тоника. Напитки готовятся из ингредиентов, запасы которых заданы в модели: вода, углекислый газ, спирт и ромовая эссенция, смешиваемых в заданных пропорциях (пропорции можно менять параметрами "рецептура"). Заполненные бутылки проходят через два аппарата по наклеиванию этикеток, затем складываются в ящики. Как только на выходе технологической линии скапливается 5 ящиков напитков, за ними приходит автомобиль, который доставляет их контейнером на склад. На складе автомобили разгружаются слева на анимированной схеме склада 2-мя подъемно-разгрузочными машинами. Контейнеры с минеральной водой накапливаются в нижней части склада, а с тоником – в верхней. Еще одна подъемно-разгрузочная машина доставляет контейнеры на правую сторону склада, где они забираются автомобилями покупателей. Количество ежедневно закупаемых бутылок напитка также задается в модели.

Модель является прекрасной анимированной презентацией соответствующего производства. Она дает его руководителям простую для понимания и компактную информацию о состоянии всех процессов/элементов технологической цепочки в заданные моменты времени. Чтобы создать аналогичный уровень информированности традиционными таблицами и графиками потребовалось бы гораздо больше усилий как от руководителей, так и от аналитиков. Настраиваемы параметры модели (выполненные в виде ползунков) позволяют прямо по ходу ее работы анализировать последствия от изменения некоторых факторов. Например, выход из строя подъемно-разгрузочных машин, изменения в рецептуре напитков и т.п. Количество подобных настраиваемых параметров модели может быть при необходимости увеличено.

3.2. Модель "Отделение скорой помощи";

Модель, имитирующая функционирование отделения скорой помощи при крупной больнице, включая детальную статистику об использовании ресурсов отделения. Ссылка на работающую версию этой модели находится на странице http://www.xjtek.com/anylogic/demo_models/healthcare/ под названием Emergency Department. Полный исходный код данной модели включен в дистрибутив AnyLogic 5 (находится в разделе "Примеры" в подразделе "Healthcare").

В работающем виде данная модель содержит те же основные элементы, что и в предыдущей модели. Однако здесь предусмотрено только два настраиваемых параметра (два ползунка): 1)количество больных, поступающих в отделение в единицу модельного времени; 2)процент ходячих больных в их общем потоке.

Модель отделения скорой помощи имитирует обслуживание входного потока больных со случайным распределением у них видов травм и заболеваний имеющимися ресурсами отделения. Ресурсы отделения состоят из заданного количества специалистов разного вида, количества специализированных кабинетов и рабочего времени специалистов.

Дополнительным ограничением является организация пространства отделения, перемещение по которому больных и персонала требует времени, вызывая задержки в обслуживании больных, создавая дополнительные очереди и т.п. Для каждого поступающего больного в зависимости от вида его заболевания в модели назначается определенная схема обслуживания, реализация которой визуализируется на анимированной презентации в виде перемещения больного из кабинета в кабинет, в том числе в сопровождении персонала отделения, ожидания в очередях, когда освободится требуемый специалист или кабинет и т.п.

Сводная статистика, в том числе, демонстрирует текущие показатели использования всех ресурсов отделения, среднее время нахождения больных в очередях, общее время, проведенное больными в отделении, включая время, проведенное в кабинетах и т.п.

Подобная компьютерная имитационная модель наглядно демонстрирует функционирование больших/сложных организационных систем, которое практически невозможно представить традиционными способами. Сложный организационный механизм предстает здесь в виде реалистичной картины изменения состояния элементов системы и связей между ними. Руководитель подобной организации может с помощью модели проанализировать фактические и/или возможные причины возникновения очередей в обслуживании и проимитировать доступные ему варианты улучшения ситуации. Возможен анализ различных сценариев развития событий и поиск наилучших решений (включая решение оптимизационных задач).

Подобная модель может быть полезным информационно справочным ресурсом для пациентов, если она соединена с информационной системой организации и регулярно актуализируется на основе получаемых из нее реальных данных (занятость специалистов, длина очереди пациентов и др.). С помощь такой модели пациенты могут получать прогноз времени ожидания в очереди, оценки общего времени и требуемой им схемы обслуживания и т.п. Родственники больных могут просматривать аналогичную информацию через Интернет.

3.3. Модель "Глобальная конкуренция компаний по производству пульпы";

 

Модель, имитирующая функционирование шести транснациональных компаний по производству древесной пульпы (компании имеют по нескольку предприятий, расположенных, в том числе, на разных материках). Модель имитирует конкуренции компаний на глобальном рынке пульпы, где преимущество имеют компании с меньшей себестоимостью продукции, зависящей от стоимости древесины на континентах, где располагаются их заводы. Полный исходный код данной модели включен в дистрибутив AnyLogic 5 (находится в разделе "Примеры" в подразделе "Marketplace and competition").

Настраиваемые параметры модели включают:

• мировой спрос на пульпу, меняется ползунком внизу справа под гистограммой Demand and Price for Pulp;
• стоимость древесины на каждом континенте, текущий уровень которой отражает цветной/цифровой индикатор, расположенным рядом с каждым континентом (см. Cost of wood in …); цвет континента соответствует текущей стоимости древесины, установленной на индикаторе, цветной индикатор превращается в ползунок и позволяет изменить стоимость древесины соответствующего континента, если снять чек-бокс у соответствующего индикатора (см. пример для индикатора евроазиатского континента);
• период времени, через который компания оценивает результаты своей работы и по итогам принимает решение об изменении статуса своих заводов (остановка, реконструкция или закрытие), значение меняется ползунком в окне соответствующей компании (см. Strategy review period), расположенным в левой части анимированной презентации модели.

Каждый отдельный завод представлен в модели параметрами мощности и технологического уровня. Себестоимость производимой заводом пульпы зависит от стоимости древесины на континенте, где завод расположен, и технологического уровня завода. Относительно текущей мировой цены пульпы завод может оказаться прибыльным или нет.

Мировая цена пульпы устанавливается в модели на уровне себестоимости пульпы замыкающего завода (заводы упорядочены по возрастанию себестоимости), продукция которого еще требуется для удовлетворения мирового спроса на пульпу. Замыкающий завод имеет нулевую прибыльность. На гистограмме Demand and Price for Pulp слева от красной линии, обозначающей установленный уровень мирового спроса на пульпу, находятся прибыльные заводы, а справа – убыточные.

По умолчанию в модели параметры мировой спрос на пульпу и стоимость древесины на континентах меняется по синусоиде, при условии, что эти параметры не меняются вручную через соответствующие ползунки.

Все шесть компаний реализуют в модели одинаковую стратегию:

• если работающий завод становится неприбыльным, то он останавливается;
• если остановленный завод может стать прибыльным, он возобновляет работу, иначе он реконструируется;
• несколько раз реконструированные заводы, если они не стали прибыльными, закрываются;
• если мировой спрос на пульпу не покрывается, а компания не слишком велика (ее количество заводов меньше установленного в модели лимита), то она создает новые заводы в регионах с самой дешевой древесиной.

Подобная имитационная модель является примером описания поведения независимых участников с конфликтом интересов (выигрыш одних означает проигрыш других). В случае равенства возможностей участников оптимальной стратегией их поведения становится необходимость договариваться и согласовывать свои действия. Модель создает условия для координации действий между участниками и может быть инструментом, облегчающим поддержание данной системы независимых действующих лиц в скоординированном состоянии.

3.4. Модель «Пример V-образного двигателя внутреннего сгорания»

Модель, имитирующая геометрический и кинетостатический анализ плоских рычажных механизмов Gas Engine. Полный исходный код данной модели включен в дистрибутив AnyLogic 5 (находится в разделе "Примеры" в подразделе " Dynamic Systems").

Большинство плоских рычажных механизмов с низшими кинематическими парами (КП) (прессы, насосы, компрессоры и т. п.) состоят из кривошипа и одной или нескольких диад (двухзвенных групп Ассура). В модели показана кинематическая схема насоса двигателя внутреннего сгорания. Этот механизм состоит из кривошипа (однозвенной одноподвижной структурной группы) и двух диад.

С помощью построенной модели пользователь имеет возможность:

— наблюдать механизм в движении,

— изменять все параметры механизма,

— получать графики функций х_Е(t) и y_E(t) произвольно выбранной точки наблюдения Е;

— исследовать влияние параметров механизма на его работоспособность;

— наблюдать особые (сингулярные) положения.

Можно также изменять масштаб изображения, скорость вращения кривошипа, положение механизма в окне анимации.

3.5 Модель «Пример CALL CENTERS»

Модель, имитирующая работу нескольких CALL центров. Полный исходный код данной модели включен в дистрибутив AnyLogic 5 (находится в разделе "Примеры" в подразделе "Business Processes").

Звонки осуществляются в каждом из нескольких взаимосвязанных региональных центров обработки вызовов. Если ни один оператор не может ответить на вызов, он помещается в очередь. Если очередь заполнена, центр пытается маршрутизировать вызов в другой центр. Если есть еще один центр, который способен принять вызов, то он передается туда. В противном случае вызов сбрасывается.

Заявки, в данном случае звонки, представляют собой некие пассивные объекты, которые перемещаются, захватывают и освобождают ресурсы согласно потоковым диаграммам – схемам, описывающим изучаемый процесс