Создание концептуальной модели

Концептуальная модель – это описание в словесной или графической форме элементов оригинала (моделируемой системы), связей между ними (элементами), процессов протекающих в оригинале, влияние внешней среды.

При разработке концептуальной модели производится статическое и динамическое описание системы. Определяются границы системы, производится описание внешней среды, выделяют существенные элементы и даются их описания, формируют переменные, параметры, функциональные зависимости как для отдельных элементов, так и для всей системы, ограничения, целевые функции (критерии). На данном этапе выдвигаются гипотезы и фиксируют все допущения (предположения), необходимые для построения имитационной модели. Обсуждают уровень детализа­ции моделируемых процессов.

В концептуальное описание системы должны быть включены критерии эффективности функционирования системы и оценивае­мые альтернативные решения, которые рассматриваются как вхо­ды модели. Здесь же уточняются основные переменные модели, участвующие в ее описании.

При создании концептуальной модели производят исключе­ние второстепенных элементов, группировку оставшихся элемен­тов в блоки по функциональному признаку, окончательно при­нимают предположения и гипотезы о законах распределения пе­ременных (если они заданы).

Основная проблема при этом заключается в нахождении ком­промисса между простотой модели и ее адекватностью исследуе­мой системе. Четко установленных правил концептуального опи­сания модели не существует. Основным требованием на этом эта­пе является четкое и ясное отражение моделируемой системы. Поэтому данный раздел проекта выполняется в произвольной форме. Если моделируемый процесс представляет собой систему массового обслуживания (СМО), то концептуальная модель должна быть описана графически в общепринятых терминах и обозначениях СМО.

Итак, концептуальная модель включает следующие подпункты: подробная постановка задачи (обоснование целесообраз­ности построения модели, формулировка цели моделирования, описание реальной системы или проблемной ситуации); содержательное описание объекта моделирования (пере­числение основных гипотез, выдвинутых при построении модели); функциональная схема объекта моделирования; список параметров и переменных модели; Перечень искомых выходных данных модели (статисти­ка); функциональные зависимости, используемые в концеп­туальном описании.

Рассмотрим заполнение этих подпунктов.

2.1. Подробная постановка задачи (обоснование целесообраз­ности построения модели, формулировка цели моделирования, описание реальной системы или проблемной ситуации).

Процедура заправки автомобилей является одной из состав­ляющих единого производственного процесса на автотранспорт­ном предприятии. Поэтому оптимизация процесса заправки ав­томобилей позволит сократить до минимума время пребывания автомобиля на АЗС и повысит эффективность его работы. Оп­тимизация обслуживания на АЗС выражается в сокращении вре­мени простоя в очереди на заправку. Так как процесс заправки яв­ляется динамическим и производится параллельно функциони­рующими устройствами, необходимо для моделирования произ­водственного процесса использовать метод имитационного моде­лирования.

Особенности функционирования АЗС состоят в том, что ее деятельность полностью зависит от входящего потока автомо­билей. Таким образом, чем больше автомобилей будет поступать на заправку, тем больше будут очереди на обслуживание, и выше уровень загрузки колонок. Поэтому очень многое зависит от зако­на поступления автомобилей на заправку.

Очень важным моментом является общее время пребывания автомобиля на АЗС, которое зависит от длины очереди и време­ни обслуживания на конкретной колонке. Колонки имеют неоди­наковую производительность работы, и, следовательно, будут иметь разный коэффициент загрузки, определение которого тем более важно, что поставлен вопрос о замене одной из колонок на более производительную.

Целью моделирования работы АЗС является создание адек­ватной модели динамического процесса и проведение эксперимен­тов с моделью для оптимизации процесса обслуживания автомо­билей, что увеличит экономическую эффективность функциони­рования предприятия.

Представим процесс функционирования в общем виде (рис. 1 и 2).

Рис. 1. Общая схема работы АЗС

Рис. 2. Структурная схема процесса заправки автомобилей

Автомобили подъезжают к автозаправочной станции каж­дые 5 ±2мин.

Дисциплина обслуживания - «первый поступил - первый об­служен».

Время обслуживания в колонке №1 составляет 10 ±2,5 мин, а в колонке № 2 - 13 ±4 мин.

Критерием эффективности в системе является минимум времени на обслуживание.

Сокращение времени пребывания автомобиля на АЗС воз­можно за счет сокращения очереди вследствие введения допол­нительных колонок или их замены на более производительные. Это связано с дополнительными денежными расходами, в то же время, сокращение времени пребывания в очереди за счет нововве­дений может быть несущественным. Поэтому необходимо ста­тистически оценить значимость нововведений. Это делается с помощью применения известного алгоритма статистического анализа ANOVA, процедура которого является встроенной в GPSS World. Процедура требует выдвижения первоначальной (нулевой) гипотезы, которая может быть отвергнута или принята в ре­зультате анализа.

Гипотеза. Если ввести автоматическое обслуживание на одной из колонок, что приведет к сокращению времени обслужи­вания с 10 до 8 минут, существенно ли это уменьшит длину оче­реди? Стоит ли принимать такое управленческое решение?