Моделирование и оптимизация процессов изготовления и монтажа вентиляционного и сантехнического оборудования

курсовая работа

2.1 Краткая характеристика ППП, отобранных для моделирования и оптимизации

В прошлом множество дорогостоящих проектов потерпело неудачу из-за того, что конечный результат не был должным образом исследован. Всё, от максимальной производительности до эксплуатационных расходов, имеет существенное значение при получении достоверной информации о поведении проектируемой системы и должно быть определено так скоро, как это возможно. Хотя чисто математические модели являются чрезвычайно ценными и должны использоваться везде, где это возможно, сложность большинства систем реального мира для получения необходимых результатов требует использования компьютерного имитационного моделирования. В этом случае оказывается полезным язык моделирования GPSS World.

Данный специализированный язык разработан для оперативного получения достоверных результатов с наименьшими усилиями. Очень удобная и прозрачная программа, с проработанной визуализацией процесса моделирования, не оставила меня равнодушной еще при первом изучении в рамках учебного курса. Также достоинство этого языка в том, что есть бесплатная студенческая версия, на сайте - www.minutemansoftware.com.

В 2012 году GPSS исполнился 51 год. В 1961 году фирма IBM выпустила первую версию моделирующей системы под названием GPSS, разработанную Джеффри Гордоном (Geoffrey Gordon). С тех пор система активно развивалась и дорабатывалась. Первоначально программа называлась GPS, но потом была переименована в GPSS, что расшифровывается как «General Purpose Simulation System».В 1972 GPSS занял десятую позицию среди 13 наиболее важных языков программирования.

GPSS является одним из наиболее популярных языков моделирования, изучается в большинстве учебных курсов, достаточно полно представлен в литературе.

GPSS является процессно-ориентированным языком, поэтому моделирующая программа представляется в форме совокупности сегментов изолированных описаний параллельных процессов, задающих алгоритм функционирования моделируемого объекта. GPSS принадлежит семейству языков моделирования транзактного типа. Транзакт исполняет роль динамического объекта (сообщения), продвигающегося по блокам моделирующей программы и инициирующего действия, обусловленные смысловым содержанием блоков. В состав системы моделирования входит интерпретатор, обеспечивающий правильную временную последовательность выполнения действий, связанных с продвижением транзактов. В состав системы GPSS включены программные генераторы случайных величин, средства обработки статистики и создания отчетов.

Система предназначена для работы с DOS, требования к оперативной памяти и платформе весьма умеренные и соответствуют возможностям своего времени. Последние версии не ограничивают числа присутствующих в модели транзактов. Имеется пошаговый режим отладки программы, в том числе и с использованием простейшей анимации.

GPSS/World - это последняя разработка фирмы Minuteman Software, призванная расширить возможности GPSS/PC и повысить удобство работы с системой. GPSS/World предназначена для работы в ОС Windows. Требования к аппаратной части - процессор Pentium III, минимальный объем оперативной памяти - 32 Mb.

В GPSS/W имеется два специализированных языка:

- язык высокого уровня, предназначенный для описания объектов моделирования, это операторы GPSS/W;

- язык низкого уровня - это PLUS-операторы, ориентированные на вычисления и управление экспериментом.

Система моделирования GPSS World создана для прогнозирования поведения сложных систем реального мира.

GPSS World - это прямое развитие языка моделирования GPSS/РС, одной из первых реализаций GPSS для персональных компьютеров. После своего появления в 1984 году GPSS/РС и его последующие версии сохранили тысячам пользователей миллионы долларов. В настоящее время версия GPSS World для ОС Windows имеет расширенные возможности, включая пользовательскую среду с интегрированными функциями работы с Интернет.

GPSS World разработан для оперативного получения достоверных результатов с наименьшими усилиями. В соответствии с этими целями в GPSS World хорошо проработана визуализация процесса моделирования, а также встроены элементы статистической обработки данных. Это означает, что создание анимации не требует никаких дополнительных усилий, хотя она и не являются «фотореалистичной». Сильная сторона GPSS World - это его прозрачность для пользователя, а не фотореализм. Для создания красочной анимации на основе данных GPSS World в настоящее время доступны анимационные системы сторонних фирм-разработчиков.

Прозрачность для пользователя ценна по трем причинам. Во-первых, опасно полагаться на непрозрачное моделирование типа «Черный ящик», внутренние механизмы функционирования которого скрыты от пользователя. Мало того, что в этом случае нельзя быть уверенным, подходит ли оно для какого-либо конкретного случая, но и невозможно гарантировать, что оно работает как задумано. Во-вторых, удачные имитационные модели являются очень ценными и пригодны в течение длительного периода времени. Возможно, потребуется, чтобы новые сотрудники ознакомились с внутренними процессами модели, а это почти невозможная задача, если модель не имеет высокого уровня прозрачности. В-третьих, одним из наиболее эффективных, но наименее известных преимуществ компьютерного имитационного моделирования является возможность проникновения в самую суть поведения системы, когда опытный профессионал в области моделирования может видеть внутреннюю динамику в наиболее важные моменты времени процесса моделирования. GPSS World был разработан с целью решить все эти проблемы. Его возможности визуального представления информации позволяют наблюдать и фиксировать внутренние механизмы функционирования моделей. Его интерактивность позволяет одновременно исследовать и управлять процессами моделирования. С помощью встроенных средств анализа данных можно легко вычислить доверительные интервалы и провести дисперсионный анализ. Кроме того, теперь есть возможность автоматически создавать и выполнять сложные отсеивающие и оптимизирующие эксперименты.

Система моделирования GPSS/H выпущена фирмой Wolverine Software Corporation в 1996 году. От старых версий GPSS ее отличает множество новых положительных свойств и возможностей. Перечислим некоторые из них:

- Отсутствие собственной оболочки, что позволяет сократить время ознакомления с программой и упрощает работу во всех средах, в том числе и в среде Windows.

- Возможность кодирования модели в свободном формате с комментариями на русском языке.

- Разработка новых способов ввода и вывода данных с помощью внешних файлов.

- Наличие так называемого отладчика программ, или дебаггера, что позволяет сократить и сделать более эффективным этап отладки программ.

- Наличие фортраноподобных переменных (амперсант-переменных), которые могут значительно упростить многие операции и сделать модель более информативной для наблюдателя и удобной в работе.

- Возможность управления форматом и количеством информации в файле отчета, содержащем результаты моделирования.

Фактически, написанная программа является алгоритмом, записанным на специализированном языке. Каждому блоку ставится в соответствие один или несколько блоков языка GPSS. Листинг программы приведен в Приложении А. Для отладки программы составлена система тестов, которая позволяет оценить работоспособность модели в различных режимах работы. Результаты моделирования оценивались с помощью программы Statistica 8.0. Расчеты формул и составление таблиц проводилось в Excel 2010.

Statistica 8.0 - это универсальная интегрированная система, предназначенная для статистического анализа и визуализации данных, управления базами данных и разработки пользовательских приложений, содержащая широкий набор процедур статистического анализа для применения в научных исследованиях, технике, бизнесе, а также специальные методы обработки данных.

Пакет Statistica 8.0 представляет собой мощный аппарат статистического анализа. Пакет Excel 2010 имеет встроенный аппарат статистического анализа, но по сравнению с пакетом Statistica 8.0 он несколько проигрывает, но его достоинство в более широком круге пользователей и более удобном выводе результатов в графическом виде.

Статистический анализ данных в системе Statistica 8.0 разбивается на следующие основные этапы:

- ввод данных в электронную таблицу с исходными данными и их предварительное преобразование перед анализом (структурирование, построение необходимых выборок, ранжирование и т.д.);

- визуализация данных при помощи того или иного графиков;

- применение конкретной процедуры статистической обработки;

- вывод результатов анализа в виде электронных таблиц и графиков с численной и текстовой информацией.

Делись добром ;)