Моделирование работы регистрации транспортных средств

Создание имитационной модели для регистрации транспортных средств. Построение Q-схемы модели. Базовый алгоритм программы в виде блок-схемы. Проектирование программы на языке GPSS. Обработка результатов работы. Планирование модельных экспериментов.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Содержание

Введение

1. Анализ технического задания

2. Разработка имитационной модели

3. Разработка алгоритмов работы программы

4. Реализация программы

5. Планирование модельных экспериментов

6. Анализ результатов моделирования

Заключение

Список литературы

Приложение А

Приложение Б



Введение

Компьютеры прочно вошли в нашу жизнь, и практически нет такой области человеческой деятельности, где они не применяются. ЭВМ сейчас широко используется в процессе создания и исследования новых машин, новых технологических процессов и поиске их оптимальных вариантов; при решении экономических задач, при решении задач планирования и управления производством на различных уровнях.

В последнее время компьютеры служат средством моделирования работы систем различной сложности. Компьютерное моделирование нашло практическое применение во всех сферах человеческой деятельности, начиная от моделей технических и организационных систем и заканчивая проблемами развития человечества [1]. Компьютерное моделирование является весьма удобным инструментом исследования протекающих внутри систем процессов.

Моделирование средствами ЭВМ позволяет оценить все объекты затрат, их влияние на общее функционирование системы, а также те элементы системы, которые «тормозят» общую работу, являются экономически невыгодными, требуют излишних затрат. Кроме того, иногда компьютерное моделирование является единственно возможным и самым безопасным средством изучения тех или иных систем.

Темой данного курсового проекта является моделирование работы регистрации транспортных средств. Цель работы -- создание имитационной модели для регистрации транспортных средств.

В ходе работы будут выполнены следующие этапы:

формулировка задачи;

построена Q-схему модели;

написана программа на языке GPSS;

построен базовый алгоритм программы в виде блок-схемы;

обработка результатов работы.

1. Анализ технического задания

Темой курсового проекта является моделирование регистрации транспортного средства. В настоящее время одним из самых распространенных видов моделирования является имитационное моделирование. Его основным преимуществом является применение методологии системного анализа. Имитационное моделирование позволяет решать ряд сложных задач и имеет преимущества:

При создании имитационной модели законы функционирования системы могут быть неизвестны, поэтому постановка задачи исследования является неполной и ИМ служит средством изучения особенностей процесса. При этом можно руководствоваться связями между компонентами и алгоритмами их поведения.

При проведении имитационного моделирования выявляется характер связей между внутренними параметрами системы и выходными характеристиками.

При проведении имитационного моделирования можно менять темп моделирования: ускорять при моделировании явлений макромира или замедлять при моделировании явлений микромира.

При проведении сравнения и выбора альтернатив.

При изучении узких мест в системе.

При подготовке специалистов, осваивающих новую технику.

Из перечисленного следует, что ИМ применяется для решения широкого спектра задач практически любой сложности в условиях неопределенности, когда аналитическое моделирование оказывается практически не применимым.

Достоинства имитационного моделирования:

Возможность объединять традиционные математические и экспериментальные компьютерные методы.

Высокая эффективность применения при исследовании экспертных систем, сложных систем управления.

Возможность исследовать объекты, физическое моделирование которых экономически нецелесообразно или невозможно.

Испытания объекта связаны с опасностью для здоровья человека.

Исследование еще не существующих объектов.

Исследование труднодоступных или не наблюдаемых объектов.

Исследование плохо формализуемых экологических, социальных или экономических систем.

Исследование объектов практически любой сложности при большой детализации и снятии ограничений на вид функций распределения случайных величин [2].

Имитационное моделирование позволяет осуществить исследование анализируемой или проектируемой системы по схеме операционного исследования, которое содержит взаимосвязанные этапы:

Содержательная постановка задачи.

Разработка концептуальной модели.

Разработка и программная реализация имитационной модели, проверка правильности.

Оценка достоверности модели и точности результатов моделирования.

Планирование и проведение экспериментов.

Принятие решений.

Это позволяет использовать моделирование как универсальный подход для принятия решений с учетом трудно формализуемых факторов, а также применять основные принципы системного подхода для решения практических задач [3].

Задание к курсовому проекту:

В ГАИ работает 5 окон (A, B, C, D и E) регистрирующих транспортные средства. Время обслуживания окна А составляет 105 минут, окон В и С 125 минут, а D и E 145 минут. Если все окошки заняты, автовладелец встаёт в очередь. Приём производится с 8:00 до 16:00.

Надо определить за время рабочей смены:

коэффициент загрузки каждого окна;

среднее время обслуживания в каждом окне;

среднее время нахождения автовладельца в каждой очереди;

максимальное, среднее и текущее число автовладельцев в очереди к каждому окну;

В процессе реализации курсового проекта необходимо разработать имитационную модель системы в виде Q-схемы, написать программу на языке имитационного моделирования GPSS.

Анализ требований к курсовому проекту:

1. Необходимо построить Q-схему модели, которая будет служить базовым алгоритмом регистрации транспортного средства для программы GPSS.

2. Написать программу на языке GPSS, которая позволит определить качественные характеристики работы системы и найти требуемые количественные характеристики.

3. Построить базовый алгоритм программы в виде блок-схемы.

Система имитационного моделирования общего применения GPSS предназначена для описания и исследования дискретных моделей систем массового обслуживания [1]. Модели систем на GPSS могут быть записаны в виде Q-схем. Q-схема - это набор фигур с характерными контурами блоков языка GPSS, соединенных между собой линиями. Блоки - это подпрограммы, реализованные средствами языка [3].

Данный алгоритм должен обеспечить работу системы в течение 8 часов.

После разработки базовых алгоритмов необходимо реализовать модель на языке моделирования GPSS.

Таким образом, анализ технического задания показал, что в курсовом проекте требуется смоделировать работу регистрации транспортных средств, в среде моделирования GPSS. Сравнительный анализ полученных результатов позволит сделать выводы о правильной организации регистрации транспортных средств и о рациональном моделировании его работы.

2 Разработка имитационной модели

Из всех типов моделирования (математическое, графическое и т.д.) было выбрано имитационное моделирование, так как именно оно дает наиболее полное представление об исследуемой системе.

Разработка имитационной модели начинается с постановки задачи. В данном случае основной задачей является моделирование работы регистрации транспортных средств на протяжении 8 часов, а также расчет времени, проводимого клиентами в очереди к окошку регистрации.

Далее следует разработка концептуальной модели. Здесь следует рассмотреть цель моделирования, средства достижения поставленной цели и объекты моделирования. К объектам моделирования следует отнести окна регистрации транспортных средств в ГАИ, которые является простым примером системы массового обслуживания. Целью моделирования является расчет времени автовладельцев в очереди. К средствам достижения цели относится компьютерное моделирование работы окон регистрации транспортных средств в ГАИ.

Затем следует разработка непосредственно имитационной модели.

Имитационная модель - это модель, предназначенная для испытания или изучения возможных путей развития и поведения системы путем варьирования некоторых или всех параметров системы [1].

Динамическими объектами в моделях являются транзакты (сообщения, заявки), это решаемые в вычислительной системе задачи, которые представляют собой единицы исследуемых потоков. Функционирование моделируемой системы представляется как процесс прохождения транзактов через фиксированную структуру объектов аппаратной и ряда других категорий [1].

Транзакт - это объект, поступающий в систему и нуждающийся в определенном обслуживании в данной системе. Входящий поток транзактов - это последовательность входящих требований, нуждающихся в обслуживании в системе и подчиняющихся определенному закону [5].

Обслуживание органи...