Імітаційне моделювання з Arena, CASE-засоби (моделювання), Програмування, статті

Перед сучасними підприємствами часто постає завдання оптимізації технологічних процесів. Широко відомий метод функціонального моделювання (інструментальний засіб функціонального моделювання – BPwin було розглянуто в статтях автора “Інструментальні засоби створення корпоративних інформаційних систем” Частина 1. КомпьютерПресс # 7, 1998 і “Нові можливості BPwin 4.0“КомпьютерПресс # 1, 2001) дозволяє обстежити існуючі бізнес-процеси, виявити їх недоліки і побудувати ідеальну модель діяльності підприємства. Побудова функціональної моделі здійснюється від загального до окремого – спочатку описується загальна схема діяльності підприємства, потім крок за кроком все більш і більш детально описуються конкретні технологічні процеси. Такий підхід дуже ефективний, проте на рівні найбільшої деталізації, коли розглядаються конкретні технологічні операції, для оптимізації цих операцій функціональної моделі може виявитися недостатньо. У цьому випадку доцільно використовувати імітаційне моделювання.


Імітаційне моделювання – це метод, що дозволяє будувати моделі, що враховують час виконання функцій. Отриману модель можна “програти” у часі і отримати статистику процесів, що відбуваються так, як це було б в реальності. У імітаційної моделі зміни процесів і даних асоціюються з подіями. “Програвання” моделі полягає в послідовному переході від однієї події до іншої. Зазвичай імітаційні моделі будуються для пошуку оптимального рішення в умовах обмеження за ресурсами, коли інші математичні моделі виявляються занадто складними.


Одним з найбільш ефективних інструментів імітаційного моделювання є система Arena компанії Systems Modeling Arena дозволяє будувати імітаційні моделі, програвати їх і аналізувати результати такого програвання. Імітаційне моделювання – це універсальний засіб для оптимізації процесів, тому моделі за допомогою Arena можуть бути побудовані для самих різних сфер діяльності – виробничих технологічних операцій, складського обліку, банківської діяльності, обслуговування клієнтів в ресторані і т.д. і т.п. У цій статті описана версія Arena BE 3.6.1.


Імітаційна модель компанії Systems Modeling включає такі основні елементи: джерела та стоки (Create і Dispose), процеси (Process) і черги (Queue). Джерела – це елементи, від яких в модель поступає інформація або об’єкти. Швидкість надходження даних або об’єктів від джерела зазвичай задається статистичної функцією. Сток – це пристрій для прийому інформації або об’єктів. Поняття черги близьке до поняття сховища даних – це місце, де об’єкти очікують обробки. Часи обробки об’єктів (продуктивність) в різних процесах можуть бути різними. В результаті перед деякими процесами можуть накопичуватися об’єкти, які очікують своєї черзі. Часто метою імітаційного моделювання є мінімізація кількості об’єктів в чергах. Тип черги в імітаційній моделі може бути конкретизований. Черга може бути схожа на стек – прийшли останніми в чергу об’єкти першими вирушають на подальшу обробку (LIFO: last-in-first-out). Альтернативою стеку може бути послідовна обробка, коли першими на подальшу обробку відправляються об’єкти, що прийшли першими (FIFO: first-in-first-out). Можуть бути задані і більш складні алгоритми обробки черги. Процеси – це аналог робіт у функціональній моделі. У імітаційної моделі може бути задана продуктивність процесів.


Найпростіша імітаційна модель, створена в Arena показана на рис. 1.


Рис. 1.
Найпростіша імітаційна модель.


Для побудови моделей Arena має набір засобів, які включають палітру інструментів, набір гідів та ін Для створення моделі спочатку потрібно клацнути по кнопці New на панелі інструментів. Зліва з’являється палітра інструментів (рис. 2), яка містить два типи модулів.


Рис. 2.
Найпростіша імітаційна модель.


Модулі типу “Flowchart” (у тому числі Create, Dispose і Process) служать для відображення потоків об’єктів і можуть бути перенесені на робочий простір моделі drag & drop. Модулі типу “Data” (наприклад Queue) не можуть бути розміщені в робочий простір моделі і служать для налаштування параметрів моделі. Вікно редагування параметрів з’являється в нижній частині моделі, коли фокус встановлений на модулі типу “Data”.


Перенесемо з панелі інструментів у робочий простір моделі по одному модулю Create, Dispose і Process. Зв’язки між модулями встановлюються автоматично (хоча можуть бути і перевизначені вручну). Модуль Create є джерелом сутностей в системі. Так, наприклад, якщо описується виготовлення виробів, то модуль Create може описувати надходження заготовок на конвеєр. Модуль Process відповідає за обробку сутностей. Наприклад, він може імітувати верстат, що обробляє заготовки. Модуль Dispose є стоком сутностей із системи. Він може моделювати зняття готових виробів з конвеєра.


Для завдання властивостей модулю типу “Flowchart” необхідно двічі клацнути по ньому і в діалозі задати значення параметрів. Для завдання властивостей модулю Resourse (типу “Data”) необхідно клацнути по нього один раз на панелі інструментів і в нижньому вікні внести значення параметрів (наприклад Busy / Hour = 15, Idle / Hour = 15 і Per Use = 2.5). Для контролю програвання моделі необхідно внести в модель модуль Simulate і задати параметри цього модуля (наприклад, Run Length = 40, Hours / Day = 8).


Для програвання моделі необхідно перейти в меню Run / Go. Після програвання моделі автоматично генеруються звіти у форматі Crystal Reports (рис.3).


Рис. 3.
Звіт за результатами програвання моделі.


Модель в Arena може бути набагато складнішою, ніж представлена ​​на рис 1. Вона може включати сотні модулів різних типів. Модулі, обробні сутності (подібні модулю Server з прикладу) можуть мати різні стани, наприклад “очікування” або “робота”. Кожному стану можна поставити у відповідність певне зображення і, тим самим, анімувати імітаційну модель. В поставку Arena входить набір прикладів. Один із прикладів (файл Mortgage Extention 1.doe) наведено на рис. 4.


Рис. 4. Модель обробки документа.


Модель показує систему обробки документа (заставної). Спочатку документ реєструє секретарка (іконка зліва в нижній частині малюнка, потім переглядає клерк (іконка справа). Потім клерк або приймає документ, або повертає. Черга документів показується у вигляді набору ікон зверху від процесу Review Application і у вигляді графіка в правій нижній частині малюнка. Іконки, які відображатимуть секретаря і клерка можуть бути різними в залежності від стану (зайнятий – очікує), отже, модель може бути анімована.


Створювати імітаційні моделі без попереднього аналізу бізнес-процесів не завжди представляється можливим. Дійсно, не зрозумівши суті бізнес-процесів підприємства безглуздо намагатися оптимізувати конкретні технологічні процеси. Тому функціональні моделі та імітаційні моделі не замінюють, а доповнюють один одного, при цьому вони можуть бути тісно взаємопов’язані. Імітаційна модель дає більше інформації для аналізу системи, в свою чергу результати такого аналізу можуть стати причиною модифікації моделі процесів. Найбільш доцільно спочатку створити функціональну модель, а потім на її основі будувати модель імітаційну. Для підтримки такої технології інструментальний засіб функціонального моделювання BPwin 4.0 має можливість перетворення діаграм IDEF3 в імітаційну модель Arena (Версії 3.6 і вище). Для перетворення діаграми IDEF3 в модель Arena необхідно, щоб BPwin 4.0 і Arena одночасно були запущені. У BPwin 4.0 слід відкрити Діаграма IDEF3 і, потім вибрати меню File / Export / Arena. Далі експорт проводиться автоматично.


Оскільки імітаційна модель має набагато більше параметрів, ніж діаграма IDEF3, в BPwin 4.0 є можливість задати ці параметри за допомогою властивостей, що визначаються користувачем (UDP). В поставку BPwin 4.0 входять приклади моделей з попередньо внесеними UDP для експорту в Arena (Program Files / Computer Associates / BPwin 4.0/Samples/Arena /) і модель ArenaBEUDPs.bp1, в якій визначені всі необхідні для експорту UDP і яку можна використовувати як шаблон для створення нових моделей.


Рис. 5. Діаграма IDEF3 – приклад для ілюстрації експорту в Arena.


Рис. 6.
Імітаційна модель Arena – результат імпорту з BPwin.


На рис 5. Показаний приклад функціональної моделі і результат експорту цієї моделі в Arena.


Спільне використання CASE-інструменту побудови функціональної моделі BPwin та системи імітаційного моделювання Arena дозволяє найбільш ефективно оптимізувати технологічні процеси практично в будь-якій сфері діяльності.

Схожі статті:


Сподобалася стаття? Ви можете залишити відгук або підписатися на RSS , щоб автоматично отримувати інформацію про нові статтях.

Коментарів поки що немає.

Ваш отзыв

Поділ на параграфи відбувається автоматично, адреса електронної пошти ніколи не буде опублікований, допустимий HTML: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

*

*