Сетевые модели систем

Размещено на http://www.allbest.ru/

Творческое эссе

Дисциплина "Моделирование систем"

Тема: Сетевые модели систем

Сетевые модели систем

Многие сферы человеческой деятельности связаны с планированием и с осуществлением огромного числа операций. Системы СПУ предназначены для управления сложными объектами получившими название комплексов взаимосвязанных работ, тем, операций, требующих четкой координации, действий множество исполнителей.

Сетевая модель (сетевой график) - графическое изображение плана выполнения комплекса работ внешне напоминающая сеть, состоящую из стрелок (работ) и узлов (событий), которые отражают логическую взаимосвязь всех операций.

Достоинства СПУ:

1. Формировать календарный план реализации некоторого комплекса работ;

2. Выявлять и мобилизовать резервы времени, трудовые, материальные и денежные ресурсы

3. Осуществлять управление комплексом работ и предупреждать возможность срывов в ходе работы;

4. Повышать эффективность управления в целом.

Для того, чтобы составить план работ состоящих из тысячи отдельных операторов необходимо описать его с помощью некоторой математической модели, таким средством является сетевая модель.

По внешнему виду сетевой график выражает собой своеобразную сеть, состоящую из линий и узлов, каждая из которых несет определенную и смысловую нагрузку.

Основными элементами сетевого графика являются работы, события и пути.

Работа - это протяженный во времени процесс, требующий затрат труда, времени и ресурсов.

Событиями называются результаты выполнения одной или нескольких работ. Они не имеют протяженности во времени и свершаются в тот момент, когда оканчивается последняя из работ, входящая в него. Событие фиксирует факт получения результата, оно не имеет продолжительности во времени. Событие имеет двойственный характер: для всех непосредственно предшествующих ему работ событие является конечным, а для всех непосредственно следующих за ним -- начальным. В сети всегда существуют, по крайней мере, одно исходное и одно завершающее события.

Кроме того, события можно охарактеризовать как простые и сложные в зависимости от числа входящих в них и выходящих из них работ.

Простым событием называется такое событие, в которое входит и из которого выходит только одна работа.

В сложное событие входят или выходят две и более работ.

На графе события изображаются кружками (вершинами), а работы -- стрелками (ориентированными дугами), показывающими связь между работами.

Путъ -- это последовательность работ, соединяющих начальную и конечную точки вершины.

Критический путь- это полный путь, имеющий наибольшую продолжительность всех работ.

Критическими называют работы и события, расположенные на критическом пути.

Сетевые графики составляются на начальном этапе планирования.

Вначале планируемый процесс разбивается на отдельные работы, составляется перечень работ и событий, продумывается последовательность выполнения, оценивается продолжительность каждой работы, затем составляется сетевой график. Далее рассчитывается параметры событий, работ, определяются резервы времени и критический путь.

Наконец проводятся анализ и оптимизация сетевого графика, который при необходимости вычерчивается заново с пересчетом параметров событий и работ.

Упорядочение сетевого графика - заключается в таком расположении событий и работ при котором для любой работы предшествующей ей события расположены левее и имеет меньший размер по сравнению с завершающим эту работу событием.

Другими словами все работы - стрелки, направлены слева направо, от событий с меньшими номерами к событиям с большими номерами.

При построении сетевого графика сначала разрабатывают перечень событий, который определяют производственную задачу. Затем предусматривают работы, в результате которых все необходимые события должны произойти.

Методы расчета параметров сетевой модели

В числе параметров сетевой модели, которые необходимо рассчитать, можно назвать продолжительность критического пути и критических работ, ранние и поздние сроки выполнения работ, ранние и поздние сроки свершения событий, резервы времени некритических работ. Следовательно, расчет сетевого графика заключается в расчете его параметров. Они могут быть получены по формулам (аналитический способ расчета), с помощью таблиц, непосредственно на графике или на базе ЭВМ.

Анализ и оптимизация сетевого графика

Анализ и оптимизация сетевого графика проводятся с целью сокращения длины критического пути, рационального использования ресурсов.

Под оптимизацией сетевого графика понимают последовательное улучшение сети для достижения наиболее выгодных результатов и доведения расчетных параметров до заданных показателей по времени и ресурсам. Процесс оптимизации включает не только корректировку для достижения заданного срока, но и равномерное распределение трудовых, материально-технических, финансовых и других ресурсов.

Основные понятия имитационного моделирования сложных систем Устройство (средство) -- элемент имитационной модели, который позволяет провести имитацию процесса обслуживания.

простые (одноканальные) -- обслуживают одновременно одну заявку

сложные (многоканальные) -- позволяют одновременно обслуживать несколько заявок.

Устройствам задаются приоритеты:

абсолютные (более приоритетная заявка прерывает обслуживание текущей заявки)

относительные (заявка большего приоритета ожидает окончания обслуживания текущей заявки).

Заявка -- инициирует начало какого-либо процесса в системе. Заявка характеризуется внутренней структурой: одиночная/групповая (группа однотипных заявок). Генератор заявок -- описывает законы поступления заявок в систему:

детерминированные (четко определяют время поступления заявки в систему)

вероятностные (можно использовать нормальное, равномерное, экспоненциальное и др.)

Задачи -- представляют собой любую активность -- элемент процесса

Очередь -- элемент модели, который отображает пассивность и производит статистическое накопление результатов. Очередь включает заявки, которые по каким либо причинам не могут быть обслужены. Очереди ставятся перед каждым устройством, на входе системы, на выходе либо в точках, которые являются потенциальными «узкими» местами в системе, либо в этой точке необходимо провести дополнительное накопление результата.

Процесс -- то, для чего описывается модель.

простые: последовательный характер выполнения; минимальное количество типов заявок и условий инициации процесса и обслуживания заявок; наличии простых устройств в обслуживании.

сложные: описываются большим количеством типов заявок; имеют сложные условия развития и инициации; используются сложные, многофазные устройства.

Для описания процесса необходимо знать:

заявки, которые с ним связаны

характер их поступления в систему (условия инициации самого процесса)

устройства, которые связаны с обслуживанием в рамках данного процесса

план-график выполнения работ или задач в рамках данного процесса

условия связи с другими процессами

критерий оценки эффективности

События -- связаны с изменением состояния системы и ее объектов. События обеспечивают прерывистость процесса. Процесс представляется из набора активностей и пассивностей. Начало каждой активности связано с возникновением события в системе

сетевой системный графический программа

Системное время

Механизмы учета системного времени:

время изменяется равномерно с определенной дискретностью (счетчик времени срабатывает при определенном количестве единиц, при каждом срабатывании возникают события, которые помещаются в специальный список будущих событий. Если время события, находящегося в списке меньше либо равно времени срабатывания счетчика, то событие запускается на выполнение). -- неэффективно для большей части систем (счетчик срабатывает вхолостую)

скачкообразное изменение времени в соответствии с возникновением событий. Список будущих событий -- каждое событие имеет характеристику времени возникновения.

Управляющая программа (монитор) просматривает список будущих событий и извлекает событие, которое находится в вершине, производит:

изменение значения счетчика времени (=времени наступления данного события)

запуск на выполнения данного события. В общем случае под термином «математическое моделирование автоматических систем» понимаются процессы отыскания их математических моделей, а также непосредственного исследования и анализа этих моделей на основе методов теории автоматического управления аналитически, границ или с использованием компьютеров. По мере развития вычислительной техники разработано достаточно много прикладных программ, обеспечивающих исследование переходных и установившихся процессов в автоматических системах любой сложности и практически в любых режимах работы при изменении их параметров и структуры. Среди них - пакеты MATLAB/SIMULINK, MATHCAD, VISSIM, LABVIEW и др.

Система MATLAB разработана фирмой The MathWorks, Inc. (США) и является системой инженерных и научных расчётов для различных областей науки и техники. Среди них:

- математика и вычисления;

- разработка алгоритмов;

- вычислительный эксперимент,

- имитационное моделирование;

- анализ данных, исследование и визуализация результатов;

- исследования в области автоматического управления;

- статистическая обработка сигналов и процессов и др.

Система MATLAB - это:

1. Интерактивная система, которая позволяет производить вычисления с помощью непосредственного ввода команд с клавиатуры;

2. Огромная библиотека готовых функций и алгоритмов, реализующих наиболее распространённые методы вычислений, которые для облегчения их поиска разбиты на специализированные разделы (Toolboxes);

3. Язык программирования, позволяющий пользователю создавать собственные функции, а также законченные программные приложения, в том числе и с использованием библиотечных функций системы.

Программа SIMULINK является расширением пакета MATLAB, достаточно самостоятельным его инструментом. При работе с SIMULINK практически не требуется знать сам MATLAB и остальные его приложения.

Размещено на Allbest.ru