Сравнение систем имитационного моделирования: gpss world и gpss editor на примере модели сборки персональных компьютеров костюхина Галина Викторовна, Скрябнева Екатерина Владимировна Чумарин Руслан Ленарович

COMPARISON OF SIMULATION MODELING SYSTEMS: GPSS WORLD AND GPSS EDITOR ON AN EXAMPLE OF ASSEMBLY MODEL OF PERSONAL COMPUTERS Kostyukhina Galina V., Skryabneva Ekaterina V., Chumarin Ruslan L. Kazan Research National Technical University named A.N Tupolev galechka-92@mail.ru, kotenok9206@mail.ru, ruska92@mail.ru The comparative analysis of possibilities of GPSS World and GPSS Editor systems on an example of computer technology of assembly simulation of personal computers (PC) is offered. Simulation modeling is performed using GPSS Editor programs. Simulation modeling, GPSS World system, GPSS Editor system, personal computers assembling СРАВНЕНИЕ СИСТЕМ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ: GPSS World И GPSS Editor НА ПРИМЕРЕ МОДЕЛИ СБОРКИ ПЕРСОНАЛЬНЫХ КОМПЬЮТЕРОВ Костюхина Галина Викторовна, Скрябнева Екатерина Владимировна Чумарин Руслан Ленарович Казанский национальный исследовательский технический университет КАИ имени А.Н. Туполева, galechka-92@mail.ru, kotenok9206@mail.ru, ruska92@mail.ru Предлагается сравнительный анализ возможностей систем GPSS World и GPSS Editor на примере компьютерной технологии моделирования сборки персональных компьютеров (ПК). Имитационное моделирование проведено в системах GPSS Editor и GPSS World. Имитационное моделирование, система GPSS World, система GPSS Editor, сборка персональных компьютеров. Предложенный более 40 лет назад специализированный язык имитационного моделирования (ИМ) GPSS, благодаря своим замечательным свойствам и в первую очередь блочному построению модели, при которой все действия в модели совершаются при входе в блоки динамических объектов, названных транзактами, широко используется до сих пор, тогда как другие специализированные языки, созданные примерно в то же время уже давно забыты. Более того, применяемые в нём принципы, успешно используются в современных системах имитационного моделирования с визуальным вводом структур моделируемых систем. В настоящее время специалисты, занимающиеся разработкой имитационных моделей на языке GPSS World, используют, стандартный редактор, предлагаемый разработчиком компании Minuteman Software. Он имеет неплохие инструменты отладки и отслеживания состояния объектов моделирования, однако средства создания и редактирования моделей оставляют желать лучшего. Например, в нём отсутствуют возможности по управлению моделями и экспериментами, текстовый редактор примитивен, отсутствуют иерархическое и графическое представления модели, нет средств документирования результатов моделирования и т.д. Данный редактор был хорош 10 лет назад, но современные информационные технологии ушли далеко вперед. Для устранения этих проблем и расширения возможностей пользователя при проведении имитационных исследований, компанией «Элина-Компьютер» создан расширенный редактор имитационных моделей. Этот редактор рассчитан на профессиональных разработчиков имитационных моделей на языке GPSS World. С его помощью возможно: Организовать ваши модели, эксперименты и результаты исследований в библиотеке в соответствии со структурой, которая вам привычна и удобна. Написать модель в текстовом редакторе, который поддерживает: автовыравнивание, подсветку синтаксиса, контекстную подсказку, обнаружение ошибок в операторах, группировку и ряд других средств автоматизации ввода. Сконструировать модель, с помощью графического редактора схем. Определить логически независимые участки кода (типовые элементы) и сохранить их в библиотеке, чтобы в будущем не переписывать код. Объединить их в схему, или даже создать многоуровневую схему, если этого требует ваша задача. И поручить программе сборку модели. Выполнить одиночную модель или определить изменяемые факторы, чтобы программа сформировала серию экспериментов и показала работу модели в динамике. Сохранить данные экспериментов и полученные результаты. Сформировать и распечатать отчет об исследовании в формате Microsoft Word, который будет содержать все данные и описания моделей, схем, экспериментов и результаты моделирования. Создать авто-формы ввода исходных данных ввода в модель и вывода результатов моделирования, и превратить вашу обособленную модель в полноценное Windows приложение (EXE модуль), исполняемое независимо от расширенного редактора. Необходимо отметить, что новые возможности никоим образом не изменяют спецификацию модели. Тексты моделей GPSS World, написанные ранее, будут полностью совместимы с новым редактором, и наоборот. Другим важным моментом является тот факт, что расширенный редактор использует для запуска моделирования средства стандартного редактора GPSS World, а потому его наличие обязательно (в сети или на локальном компьютере), если вы собираетесь не только писать, но и выполнять модели. Рассмотрим 5 типов элементов, которые могут быть размещены на схеме: ТЭБ является логически независимым элементом. Он имеет интерфейс, то есть набор входов и выходов, с помощью которых связывается с другими элементами. ТЭБ содержит модель на языке GPSS World, которая определяет логику его работы. Каждый вход ТЭБа представляет собой метку в тексте модели. На схеме ТЭБ представляется синим прямоугольником. Схема представляет уровень декомпозиции. Она, также как и ТЭБ, имеет интерфейс, то есть набор входов и выходов, с помощью которых связывается с другими элементами. Схема не имеет модели на языке GPSS World, и не имеет собственной логики. Она используется для объединения нескольких ТЭБов и схем, для того, чтобы отделить их. Это особенно удобно в больших схемах, когда количество элементов – велико. Каждый вход или выход схемы передаёт приходящий транзакт на вход ТЭБа, связанного с этой клеммой. Схема представляется серым прямоугольником. Связи служат для соединения выходов и входов ТЭБов и схем. С точки зрения GPSS модели связь представляет собой перемещение транзакта из одного блока модели в другой блок. Связь на схеме представляется линией. По умолчанию линия имеет зелёный цвет. Но можно из предлагаемой в меню палитры выбирать различные цвета для различных типов используемых связей. 4. Надпись служит для документирования схемы и придания ей более читабельного вида. Надпись представляется на схеме в виде текста. 5. Изображение служит для документирования схемы и придания ей более наглядного приятного вида. Изображение представляется на схеме в виде прямоугольника - с картинкой или без неё. Для большей наглядности сравним возможности этих двух систем на конкретном примере – модели сборки персональных компьютеров (ПК), по так называемой отвёрточной технологии. Генератор комплектующих имитирует поставку всех комплектующих со склада на производственный участок единовременно для сборки 150 персональных компьютеров. Время функционирования всех элементов модели распределено по равномерному закону. Время выполнения первой операции по подготовке комплектующих производится за время от 25 до 30 минут; операции со второй по пятую по установке компонентов ПК производятся за время от 5 до 10 минут; шестая операция по инсталляции операционной системы; седьмая операция по инсталляции дополнительных программных продуктов. Рабочий на шестой и седьмой операциях устанавливает ПК на инсталляцию за время от 8 до 12 минут и снимает ПК со стенда за время от 4 до 6 минут; инсталляция на стенде производится без его участия за время 75 минут на шестой операции и за время 45 минут на седьмой операции. Перед блоками, изображёнными на рис.1 могут образоваться очереди. Количество рабочих на первой операции – 3; на 2-5 операциях – 3; на 6-7 операциях – 3, вместимость стенда - 12. Останов после сборки 150 ПК. Укрупнённая структурная схема производственного процесса сборки ПК и детализация её операций представлена на рис.1 – рис.4. Ген. комп. Опер. №2-5 Таб- лица Опер. №6-7 Опер. №1 Рис.1. Укрупнённая структурная схема сборки ПК Раб №1 Пам №1 Очер №1 Раб №2 . . . Раб № х1 Рис.2. Детализация первой операции сборки ПК Операция 2 Операция 3 Операция 4 Операция 5 Раб №11 Раб №11 Раб №11 Раб №11 Раб №12 Пам №2 Очер№2 Раб №12 Раб №12 Раб №12 . . . Раб 11+х2 Раб 11+х2 Раб 11+х2 Раб 11+х2 Рис. 3. Детализация операций со 2 по 5 сборки ПК Операция 6 Инсталляция ОС и СПО Операция 7 Раб №21 Стенд №41 Стенд №41 Раб №21 Стенд №42 Раб №22 Пам №3 Стенд №42 Раб №22 Очер №3 Очер №3 Очер №4 Пам №4 Пам №3 . . . Раб№ 21+х3 Стенд 41+х4 Стенд 41+х4 Раб № 21+х3 . Рис.4. Детализация операции 6, инсталляции ОС, инсталляции ПО и операции 7 сборки ПК Рассмотрим данную задачу с использованием расширенного редактора GPSS Editor. На рис.2 изображена имитационная модель сборки персональных компьютеров. Рис.2. Имитационная модель сборки персональных компьютеров в системе GPSS Editor Также представляется стандартный отчет в удобной для восприятия форме на русском языке, в котором есть возможность выбрать необходимую вкладку для изучения соответствующей информации. Примеры приведены на рис. 3-4. Рис.3. Стандартный отчет GPSS World в системе GPSS Editor. Общая информация Рис.4. Стандартный отчет GPSS World в системе GPSS Editor. Устройства Приведем часть программы, отображающую выполнение первой операции: …………… GENERATE ,,1,150 QUEUE OPER1 GATE SNF RAB1 DEPART OPER1 ENTER RAB1 SELECT NU VIB1,1,X1 SEIZE P$VIB1 ASSIGN NACH,C1 ADVANCE (UNIFORM(1,X11,X12)) RELEASE P$VIB1 LEAVE RAB1 ……………. Сравнив полученные отчеты, можно отметить, что в обоих случаях время изготовления партии в 150 ПК составило 1674,240 минут, т.е. приблизительно 28 часов, или 3.5 смены. Среднее время пребывания в производственном процессе одного ПК – 261,865 минут, или приблизительно 4 часа и 20 минут, или чуть меньше половины смены; стандартное отклонение времени составило 36,671 минуты. Выход со сборки первого ПК произошёл на 195,692 минуте, или через 3 часа 15 минут. Вслед за первым ПК остальные выходили со сборки в среднем через 9,923 минуты со стандартным отклонением 6,584 минуты. Коэффициент занятости рабочих на первой операции составил от 0,814 до 0,828; на второй-пятой от 0,882 до 0,893; на шестой-седьмой 0,263; 0,453; 0,627. Коэффициент занятости стендов составил от 0,860 до 0,932. То есть полученные результаты полностью совпадают. Это обосновывается тем, что в основу расширенного редактора GPSS Editor положен стандартный редактор GPSS World. Для проверки корректности полученных данных сократим время сборки ПК, увеличив количество рабочих до 4 на первой операции и на второй - пятой операциях и количество стендов до 16. По отчёту можно отметить, что увеличение людских ресурсов и количества используемой стендовой аппаратуры привело к ожидаемому улучшению показателей производственного процесса сборки компьютеров. Так время изготовления партии в 150 ПК составило 1301,938 минут, т.е. приблизительно 22 часа, или 2 смены и 6 часов (уменьшилось на 6 часов). Среднее время пребывания в производственном процессе одного ПК – 234,680 минут, или приблизительно 3 часа и 55 минут или половина смены; стандартное отклонение времени составило 26,690 минут. Выход со сборки первого ПК произошёл на 189,604 минуте, или через 3 часа и 9 минут. Вслед за первым ПК остальные выходили со сборки в среднем через 7,465 минуты со стандартным отклонением 6,874 минуты. Коэффициент занятости рабочих на первой операции составил от 0,784 до 0,804; на второй-пятой от 0,848 до 0,851; на шестой-седьмой 0,448; 0,584; 0,695. Коэффициент занятости стендов составил от 0,830 до 0,922. Для полноты представления решения задачи приведем график ожидания в очереди для второй операции – рис.5 и гистограммы таблиц времени пребывания ПК в производственном процессе и времени их выхода со сборки – рис.6-7. Рис.5. Ожидание ПК в очереди для второй операции. Рис.6. Время пребывания ПК в производственном процессе. Рис.7. Время выхода ПК со сборки. Таким образом, можно сделать вывод о том, что использование системы GPSS Editor даёт более наглядное представление о моделируемом процессе, не требующее понимания самой программы. Нельзя не отметить, что отчет представляется в более удобной для понимания и ориентирования форме, так как все данные отображаются по категориям. Также созданная модель может использоваться без самого редактора, а в качестве полноценного Windows-приложения, что расширяет возможности использования созданных в данной среде моделей и возможности их прикладного применения. Для перехода к данной системе не требуется длительного обучения, также пользователь может сам освоить её, если когда-либо работал в системе GPSS World.

Похожие:

	Моделирование процесса сборки персональных компьютеров в системах... Моделирование процесса сборки персональных компьютеров в системах ibm rational rose и bpwin/arena		Инновационные парадигмы и технологии имитационного моделирования... В докладе рассматриваются методологические, инструментальные, практические аспекты применения имитационного моделирования, его инновационных...
	Овместное использование функционального и имитационного моделирования... Ого моделирования, обеспечивающая повышение результативности разработки различных этапов жизненного цикла сложной технической системы....		Михеева Галина Ивановна «Педагогическая история будущего. Разработка прогностической модели Программы развития гимназии», «Метод сценарного моделирования...
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Основным содержанием данного курса являются постепенное усложнение занятий от технического моделирования до сборки и программирования...		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Задача учебного курса – освоение различных методов имитационного моделирования систем разного типа
	Национальное Общество Имитационного Моделирования Санкт-Петербургский... Современные среды визуального моделирования являются базисом таких технологий и используются в научных исследованиях, промышленном...		Вильсон А. Дж. Энтропийные методы моделирования сложных систем Полученные модели относятся к классу поведенческих и могут использоваться при решении задач управления, диагностирования качественных...
	Математика компьютерные науки Кафедра систем телекоммуникаций Конец 80-х годов ознаменован широким распространением персональных компьютеров во всех сферах человеческой деятельности. Не удивительно,...		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Основные цели: Познакомить учащихся 6-7-х классов с основными событиями, открытиями, изобретениями, связанными с развитием компьютеров...
	Методические рекомендации по курсу имитационное моделирование подготовки... Цели освоения дисциплины изучение методов и моделей имитационного моделирования и развитие практических навыков решения задач по...		Реферат на тему «История развития вычислительной техники» Санта-Клара (шт. Калифорния), выпустила первый микропроцессор. Именно ему мы обязаны появлением нового класса вычислительных систем...
	«Работа с текстом в редакторе Word» Разумеется, эти документы можно подготовить и без персонального компьютера, например на пишущей машинке. Однако с появлением персональных...		Проекта Проект о проблеме человеко-машинного интерфейса и его влиянии на архитектуру персональных компьютеров
	Темы рефератов и требования к их оформлению Обзор возможных заболеваний пользователя персональных компьютеров (ноутбуков, кпк)		Темы вашего учебного проекта В данном проекте обозначена актуальность использования прикладных программ для персональных компьютеров