Имитационное моделирование

Для этой цели наиболее удобно использовать СИВС. Представленные на них материальные и информационные потоки легко анализировать для  выявления особых состояний. Такими состояниями являются отражаемые на СИВС моменты окончания обработки  изделия на каждом рабочем месте  или его транспортировки; приема и выдачи на постоянное или временное  хранение; сборки деталей в узлы, узлов в изделие и т.п. Для  дискретного производства изменение характеристик между особыми состояниями можно также считать дискретным, имея в виду переход условным скачком от исходного материала к заготовке, от заготовки к полуфабрикату, от полуфабриката к детали и т.д.

Таким образом, каждая производственная операция рассматривается  как оператор, изменяющий значение характеристик изделия. Для простых  моделей последовательность состояний  можно принимать детерминированной. Лучше отражают действительность случайные  последовательности, которые можно  формализовать в виде случайных  приращений времени, имеющих заданное распределение, либо случайного потока однородных событий, аналогично потокам  заявок в теории массового, обслуживания. Аналогичным образом можно проанализировать и выявить с помощью СИВС особые состояния при движении и обработке  информации.

На рис. 2 представлена структура обобщенной имитационной модели.

При моделировании  непрерывных производственных процессов  по принципу ∆t датчик временных интервалов выдает тактовые импульсы для работы моделирующего алгоритма. Блоки  случайных и управляющих воздействий, а также начальных условий  служат для ручного ввода условий  проведения очередного модельного эксперимента.

Рис. 2

Комплекс имитационных функциональных программ по каждому  моделируемому объекту определяет условное распределение вероятностей состояний объекта к окончанию  каждого момента ДЛ При случайном  выборе одного из возможных состояний  это осуществляется функциональной подпрограммой; при выборе экспериментатором  – программой, заложенной в блоке  управляющих воздействий, или, при  желании осуществлять этот выбор  вручную на каждом такте, вводом новых  начальных условий исходя из текущего состояния, определяемого с помощью  блока индикации.

Функциональная  программа определяет параметры  технологической установки на каждом такте в зависимости от заданных начальных условий – характеристик  сырья, заданного режима, свойств  и условий работы установки. Из модели технологической части программным  путем могут быть добавлены соотношения  весового и объемного баланса.

Координацию и взаимодействие всех блоков и программ осуществляет программа-диспетчер.

При моделировании  дискретных процессов, при котором  обычно используют принцип особых состояний, структура имитационной модели изменяется незначительно. Вместо датчика временных  интервалов вводится блок, определяющий наличие особого состояния и  выдающий команду на переход к  следующему. Функциональная программа  имитирует на каждом переходе одну операцию на каждом рабочем месте. Характеристики таких операций могут быть детерминированными во времени, например при работе станка-автомата, либо случайными с заданными распределениями. Кроме времени могут имитироваться  и другие характеристики – наличие  или отсутствие брака, отнесение  к некоторому сорту или классу и т.п. Аналогично имитируются сборочные  операции, с той разницей, что  на каждой операции изменяются не характеристики обрабатываемого материала, а вместо одних наименований – детали, узлы – появляются другие узлы, изделия – с новыми характеристиками. Однако принципиально операции сборки имитируются аналогично операциям обработки – определяются случайные или детерминированные затраты времени на операцию, значения физических и производственных характеристик.

5. Имитационные модели предприятий и производственных объединений

Для имитации сложных  производственных систем требуется  создание логико-математической модели исследуемой системы, позволяющей  проведение с нею экспериментов  на ЭВМ. Модель реализуют в виде комплекса  программ, написанных на одном из универсальных  языков программирования высокого уровня либо на специальном языке моделирования. С развитием имитационного моделирования  появились системы и языки, сочетающие возможности имитации как непрерывных, так и дискретных систем, что позволяет  моделировать сложные системы типа предприятий и производственных объединений.

При построении модели, прежде всего, следует определить ее назначение. В модели должны быть отражены все существенные с точки зрения цели ее построения функции моделируемого  объекта и в то же время в  ней не должно быть ничего лишнего, иначе она будет слишком громоздкой и мало эффективной.

Основным назначением  моделей предприятий и объединений  является их исследование с целью  совершенствования системы управления либо обучения и повышения квалификации управленческого персонала. При  этом моделируется не само производство, а отображение производственного процесса в системе управления.

Для построения модели используется укрупненная СИВС. Методом  единичной нити выявляют те функции  и задачи, в результате которых  может быть получен искомый результат  в соответствии с назначением  модели. На основании логико-функционального  анализа строят структурную схему  модели. Построение структурной схемы  позволяет выделить ряд самостоятельных  моделей, входящих в виде составных  частей в модель предприятия. На рис. 3 приведен пример построения структурной  схемы моделирования финансово-экономических  показателей предприятия. Модель учитывает  как внешние факторы – спрос  на продукцию, план поставок, так и  внутренние – затраты на производство, существующие и планируемые производственные возможности.

Рис. 3

Некоторые из моделей являются детерминированными – расчет планируемого полного дохода по номенклатуре и  количествам в соответствии с  планом производства при известных  ценах и стоимости упаковки. Модель плана производства является оптимизационной, настраиваемой на один из возможных  критериев – максимизацию дохода или использования производственных мощностей; наиболее полное удовлетворение спроса; минимизацию потерь поставляемых материалов и комплектующих изделий  и пр. В свою очередь модели спроса на продукцию, планируемых производственных мощностей и плана поставок являются вероятностными с различными законами распределения.

Взаимосвязь между моделями, координация их работы и связь  с пользователями осуществляется с  помощью специальной программы, которая на рис. 3 не показана. Эффективная  работа пользователей с моделью  достигается в режиме диалога.

Построение структурной  схемы модели не формализовано и  во многом зависит от опыта и интуиции ее разработчика. Здесь важно соблюдать  общее правило – лучше на первых этапах составления схемы включить в нее большее число элементов  с последующим их постепенным  сокращением, чем начать с некоторых, кажущихся основными, блоков, намереваясь  в последующем их дополнять и  детализировать.

После построения схемы, обсуждения ее с заказчиком и корректировки  переходят к построению отдельных  моделей. Необходимая для этого  информация содержится в системных  спецификациях перечень и характеристики задач, необходимые для их решения  исходные данные и выходные результаты и т д. Если системные спецификации не составлялись, эти сведения берут  из материалов обследования, а иногда прибегают к дополнительным обследованиям.

Важнейшими условиями  эффективного использования моделей  являются проверка их адекватности и  достоверность исходных данных. Если проверка адекватности осуществляется известными методами, то достоверность  имеет некоторые особенности. Они  заключаются в том, что во многих случаях исследование модели и работу с нею лучше проводить не с  реальными данными, а со специально подготовленным их набором. При подготовке набора данных руководствуются целью  использования модели, выделяя ту ситуацию, которую хотят промоделировать  и исследовать.

6.Заключение

В рамках данного реферата была рассмотрена тема «Имитационное моделирование».

Имитационное моделирование — это метод исследования, при котором изучаемая система заменяется моделью с достаточной точностью описывающей реальную систему и с ней проводятся эксперименты с целью получения информации об этой системе. Экспериментирование с моделью называют имитацией (имитация — это постижение сути явления, не прибегая к экспериментам на реальном объекте).

Применение имитационных моделей дает множество преимуществ по сравнению с выполнением экспериментов над реальной системой и использованием других методов.