Содержание к диссертации
Введение
1. Роль логистики в функционировании фирмы (предприятия) 10
1.1. Сущность и значение логистики 10
1.2. Развитие логистических технологий 14
1.3. Логистическая система как автоматизированная распределенная производственная система 17
1.4. Методы и средства для формализованного описания и исследования логистических процессов 23
Выводы 28
2. Сети петри как формальный аппарат для описания и моделирования логистических процессов систем 30
2.1. Достоинства применения сетей петри как формального аппарата для моделирования логистических процессов 30
2.2, Общее описание сетей петри 33
2.3 Определение достижимости маркировки для одного класса сетей петри ...41
2.4. Петри-сетевые модели компонентов логистических процессов 60
2.5. Расширенные сети петри 72
Выводы 76
3. Расширенные сети петри для имитационного моделирования логистических процессов 78
3.1 Общие свойства расширенных сетей петри 78
3.2 Структуры и функции элементарных сетей в расширенных сетях петри 86
3.3 Язык моделирования логистических процессов расширенными сетями петри 94
3.4. Программный комплекс для имитационного моделирования расширенными сетями петри 105
Выводы 109
4. Модели типовых компонентов логистических систем в расширенных сетях петри 111
4.1. Модели источников запросов 111
4.2. Модели поглотителей запросов 116
4.3. Модели устройств обработки (обслуживания) запросов 120
4.4. Модели использования ресурсов 121
4.5. Модели дисциплин обслуживания запросов 128
4.6. Методология моделирования логистических систем расширенными сетями петри 134
Выводы 138
5. Имитационная модель основной логистической цепи автоматизированной распределённой производственной системы 140
5.1. Концепция построения модели и принятые допущения 140
5.2. Общая структура модели 145
5.3. Модель поставщика компонентов 149
5.4. Модель потребителя 153
5.5. Модель производственного блока фирмы со складом 155
5.6. Параметры модели, характеристики ее функционирования и имитационные эксперименты с моделью 162
Выводы 180
Заключение 182
Литература 184
Приложения 191
- Логистическая система как автоматизированная распределенная производственная система
- Определение достижимости маркировки для одного класса сетей петри
- Структуры и функции элементарных сетей в расширенных сетях петри
- Методология моделирования логистических систем расширенными сетями петри
Введение к работе
Актуальность проблемы. Логистические процессы, протекающие па современных автоматизированных производствах, включают в себя планирование, реализацию и контроль накопления материалов, соответствующей информации н услуг от точки происхождения до точки потребления с целью удовлетворения требованиям заказчика. Имея дело с операциями, осуществляемыми одновременно в разных географических точках, а также с информационными и материальными объектами, перемещающимися в разнообразных коммуникационных и транспортных системах, логическая система представляет собой в общем случае автоматизированную распределенную производственную систему. Для описания и анализа логистических процессов в таких системах необходимо применять адекватные формальные методы и средства. Традиционно для этих целен используются методы исследования операции (такие, как методы управления запасами, методы решения транспортных задач и методы линейного программирования), а также теория систем массового обслуживания. К сожалению, эти и другие традиционные методы пригодны в основном для решения частных задач логистики и, как правило, не рассматривают логистистнческие процессы как компонент единого динамического комплекса.
Поэтому, принимая по внимание усложнение задач, решаемых на современном производстве весьма актуальной является проблема создания формального аппарата адекватных методов и моделей, которые учитывая разноплановость логистических процессов, позволили бы их автоматизировать, а также их описывать и анализировать в терминах одновременно возникающих событии и параллельных развивающихся процессов.
Одной из таких формальных моделей, которая принимается в области информационных параллельных и распределенных систем, являются сети Петри. Применению сетей Петри в области логистических систем и посвящена данная работа.
Цель работы. Целью диссертационном работы является разработка математическом и имитационной моделей логистических процессов в автоматизированных распределенных производственных системах, а также методики применения для этих целей формального аппарата сетей Петри.
Поставленная цель определяет следующие основные задачи диссертационной работы:
Аналитические исследования логистических процессов, протекающих в автоматизированных распределенных производственных системах.
Разработка алгебраического алгоритма решения задачи о достижимости маркировки па основе Т-пнвариантов классических сетей Петри.
3. Разработка базового набора типовых компонентов логистических
систем для автоматизированных распределённых производств в терминах
расширенных сетей Петри.
4. Разработка методики применения формального аппарата сетей Петри
для моделирования логистических процессов в автоматизированных
распределённых производственных системах,
5. Разработка и исследование имитационной модели основной
логистической цепи автоматизированной распределенной производственной
системы.
6. Верификация результатов моделирования.
Методы исследования. Для решения поставленных задач диссертационной работы использовались методы классических сетей Петри, теории систем массового обслуживания, теории вероятностей и математической статистики, а также методы имитационного моделирования сложных систем.
Научная новизна. В диссертационной работе получены следующие новые научные результаты, выносимые па защиту:
1. На основании результатов анализа состояния проблемы выявлена необходимость создания методики исследования логистических процессов в автоматизированных распределённых производственных системах.
Обосновано применение формального аппарата сетей Петри для моделирования логистических процессов в автоматизированных распределённых производственных системах.
Разработай алгебраический алгоритм определения достижимости маркировки на основе Т-инвариаитов сетеіі Петри.
Разработан базовый набор типовых компонентов логистических процессов в терминах расширенных сетей Петри.
5.Разработана методика применения формального аппарата сетей Петри для моделирования логистических процессов в автоматизированных распределённых производственных системах
6. Создана и исследована многосегментная Петри-сетевая имитационная модель основной логистической цени автоматизированной распределённой производственной системы.
Практическая ценность работы. Разработанный базовый набор типовых компонентов логистических процессов пригоден к использованию в качестве библиотеки модулей для построения и изучения моделей требуемых логистических процессов. По результатам проведённых исследовании (лрп внедрении работы) разработана созданная на языке расширенных сетей Петри имитационная модель основной логистической цепи автоматизированной распределённой производственной системы, которая позволяет количественно оценивать динамику (поведение) логистических процессов при варьировании разнообразными параметрами, задаваемыми в виде файла с целью принятия стратегических решений о дальнейшем развитии автоматизированного производства.
Реализация и внедрение результатов работы. Основные результаты работы были апробированы на всероссийских и межвузовских научно-технических конференциях и семинарах, а также отражены в журналах, включая статью о достижимости маркировки, опубликованную в американском журнале «SIGACT News», что представлено в списке литературы, Различные аспекты содержания диссертации освещены в шести опубликованных работах. Наконец, результаты работы нашли применение в логистической практике фирмы ООО «Кедах
Электронике Инжиниринг», что подтверждено соответствующим актом внедрения.
Краткое содержание работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 86 наименовании и семи приложении.
В первой главе рассмотрена роль логистических технологии в функционировании фирмы или предприятия. Определены сущность, значение логистических тсхиологиїі и их развитие во времени. Логистическая система представлена как распределенная материально - информационная система, требующая адекватных формальных методов и средств для ее описания и исследования. В этой связи приведен обзор важнейших теоретических моделей, которые могут применяться в области распределённых систем и сделан выбор одной из таких теоретических моделей - аппарата сетей Петри - п качестве наиболее перспективного для описания, анализа и моделирования логистических систем н логистических процессов.
Вторая глава посвящена сетям Петри, выбранным в данной работе в качестве формального аппарата для описания, анализа и моделирования логистических систем. Выбор сетей Петри обоснован с учетом их важнейших достоинств применительно к распределенным системам вообще и логистическим системам в частности. Дано общее описание классических сетей Петри. Одна пз фундаментальных проблем в теории таких сетей — это определение достижимости маркировки, Важность этой проблемы состоит в том, что изменение маркировки п сети Петри отражает переход моделируемой системы их одного состояния в другое. В этой связи предложен и подробно описан новый алгоритм для определения достижимости маркировки в одном классе сетей Петри, основанный на использовании так называемых Т-инварпантов сети. В главе описан целый ряд Петри-сетевых компонентов логистических систем. Принимая во внимание недостатки классических сетей Петри для целей имитационного моделирования, сделан вывод о необходимости применения для этих целей расширенных сетей Петри.
В третьем главе дано описание аппарата расширенных сетей Петри, представляющих собой алгоритмическую систему, пригодную для использования в имитационном моделировании любых дискретных динамических систем, включая и логистические системы. Показано, что в терминах расширсппых сетей Петри модель любой такой системы может быть описана с использованием весьма ограниченного базового набора типов так называемых элементарных сетей. Определены свойства элементарных сетей, даны правила их комбинирования для построения Петри-сетевых моделей произвольной сложности. Кратко рассмотрены язык описания моделей MDL (Model Description Language) и программный комплекс Winsim, основанный на использовании расширенных сетеїі Петри и выбранный в данной работе для создания имитационных моделей и проведения имитационных экспериментов.
В четвертой глапе описаны разработанные модели типовых компонентов логистических систем в терминах расширенных сетей Петри. В состав таких моделей включены модели источников запросов, поглотителен запросов, устройств обработки (обслуживания) запросов, использования ресурсов, дисциплин обслуживания ресурсов. Каждый из этих компонентов представлен Петри-сетевоп схемой модели и сопровождается достаточно подробным описанием. Для большинства из этих моделей приведены также их описания на языке MDL. Главу завершает раздел о методологии моделирования логистических систем расширенными сетями Петрн.
Пятая глава посвящена имитационном модели логистической системы промышленной фирмы. В главе изложены, прежде всего, общая концепция построения данной модели и сформулированы принятые при этом допущения. На этой основе разработана общая структура модели, состоящая из трех типов сегментов: сегмента (модели) производственного блока фирмы со складом, сегмента поставщика компонентов для фирмы и сегмента потребителя продукта, производимого фирмой. Сегменты поставщика и потребителя представлены в общей модели многими копиями, по одной копии для каждого поставщика и каждого потребителя. Главу завершает раздел, в котором описаны среда и условия имитационного моделирования, параметры модели, характеристики ее
функционирования, результаты большого числа прогонов созданном имитационной модели и их обсуждение,
В приложениях представлены тексты описания всех типов сегментов разработанной модели логистической системы иа языке MDL, текст описания параметров модели, выходные данные имитационного моделирования для одного из прогонов модели в системе Winsim, данные о поведении запаса готового продукта фирмы по времени, а также акт внедрения результатов диссертации.
Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю профессору Л.Г. Гагариной за пеоценимую помощь в ходе работы над диссертацией. Автор признателен также сотрудникам фирмы ООО «Кедах Электронике Инжиниринг», которые содействовали автору в сборе фактических данных о функционировании логистической системы этой фирмы.
Логистическая система как автоматизированная распределенная производственная система
В компьютерных науках распределенная система определяется как система, состоящая из множества взаимосвязанных автономных процессов, которые осуществляют координированное выполнение той или иной задачи обработки данных с использованием сообщений, передаваемых через некоторую коммуникационную систему [23]. Как правило, такой коммуникационной системой является вычислительная сеть, в узлах которой и функционируют процессы. Приведенное определение распределенной информационной системы может быть обобщено на случай логистической системы следующим образом. Логистическая система - это распределенная материально-информационная система, образуемая множеством взаимосвязанных активностей, которые координирование реализуют логистические задачи с использованием материальных и информационных объектов, перемещающихся в транспортных и коммуникационных сетях, связывающих структурные компоненты основної ! логистической цепи, представленной на Рис. 1.2. Таким образом, данное определение охватывает следующие аспекты логистической системы: 1. Логистическая система - это, прежде всего, множество активностей. 2. Эти активности физически распределены в пространстве. 3. Каждая из логистических активностей реализует только часть общей большой задачи. 4. Активности логистической системы взаимодействуют друг с другом путем пересылки информационных и материальных объектов в коммуникационных и транспортных системах. 5. Взаимодействие активностей координируется тем или иным способом, обеспечивая тем самым кооператнвность активностей. 6. Имеет место истинный параллелизм активностей, так как они осуществляются в одно и то же время в разных точках физического пространства. 7. В силу физической удаленности различных активностей друг от друга, задержка информационных и материальных объектов, их возможная потеря, сбои в активностях существенно влияют на поведение логистической системы и не могут быть игнорированы в любой практической системе. Без потери общности, все активности в логистической системе можно рассматривать в терминах дискретных процессов. В самом деле, информационные объекты логистической системы - это идентифицируемые сообщения, такие как требования, запросы, заявки, уведомления и т.д. Материальные объекты - это сырые материалы, компоненты изделий, производимые товары, подвижные средства транспортных систем, ячейки складов, тара и т.д. Информационные 11 материальные объекты образуют дискретные потоки, с определенными операциями на этих объектах. Рис. 1.3. иллюстрирует таксономию основных потоков информационных и материальных объектов в логистической системе. Па верхнем уровне таксономии вес потоки делятся па потоки материальных объектов и потоки информационных объектов. Более низкие уровни таксономии разбивают оба класса на подклассы. Заметим, что материалы, компоненты и товары — это, как правило, физические объекты. Материальные объекты, необходимые для производства, хранения, доставки и распределения материалов, компонентов и товаров, являются средствами. В отличие от материалов, компонентов и товаров, средства не потребляются, а лишь применяются. Вообще, средства являются активными ресурсами, в то время как товары, материалы и компоненты представляют собой пассивные ресурсы. В модели логистической системы, которая будет разработана н описана в данной работе, средства будут представляться активными станциями, а материалы, компоненты и товары -подвижными объектами, которые подвергаются различной трансформации в активных станциях. В общем случае любую активность в логистической системе можно представить как композицию конечного набора типов элементарных процессов. Такими процессами являются: 1. Генерация и поглощение информационных и материальных объектов. 2. Условная и безусловная временная задержка объектов. 3. Размножение объектов. 4. Мультиплексирование объектов. 5. Синхронизация объектов. 6. Принятие решении о маршрутах перемещения объектов. 7. Циклическая активность. 8. Обслуживание объектов с очередью. 9. Прерывание активности.
Рассмотрим перечисленные элементарные процессы и активности более подробно. Do всякой логистической системе существуют механизмы генерации новых информационных п материальных объектов. Генерация отражает такие события, как возникновение запросов, требований и уведомлений, а также (применительно к материальным объектам) появление материалов, компонентов и произведенных товаров. Событиями, противоположными генерации, являются поглощения информационных и материальных объектов после достижения ими определенных мест в логистической системе. Например, принятое требование на партию произведенного товара служит инициатором отгрузки товара (если он имеется в данный момент на складе) или начала производства товара (возможно, после обращения к поставщикам материалов н компонентов). Само же требование перестает существовать как объект в системе и поглощается.
Определение достижимости маркировки для одного класса сетей петри
Как уже отмечалось, в данной работе в качестве формального аппарата для описания и моделирования логистических систем и их компонентов выбраны сети Петри, Прежде чем подробно рассматривать этот формализм, необходимо сначала объяснить, почему он выбран в диссертации. Этой цели и посвящен этот раздел.
Формализм сетей Петри имеет ряд достоинств в применении к дискретным событийным системам вообще и к логистическим системам в частности. В дополнение к их строгой математической основе, сети Петри имеют удобную для понимания графическую форму и простые схемы для представления фундаментальных процессов в логистических системах. Структурными элементами сети Петри являются позиции, переходы и ориентированные дуги, соединяющие позиции с переходами. Динамические элементы сети Петри - это так называемые фишки, распределение которых но позициям сети представляет некоторое состояние сети Петри, В смысловом плане, нахождение фишки в позиции соответствует некоторому условию, а срабатывание перехода - событию. Более подробно формальные аспекты сетей Петри будут изложены в следующем разделе этой главы.
Как известно, логистические системы имеют дело с перемещением и накоплением сырых материалов и компонентов изделий, управлением запасами в процессе производства изделий и распределением готовых изделии с целью их продажи. Полагая, что хранимые па складе изделия можно рассматривать как их движение с нулевой скоростью, приходим к выводу, что основная цель логистики - это контроль потока изделий. Вполне естественно трактовать изделия (или товары) как дискретные объекты. Это значит, что в терминах сетей Петри материалы, компоненты и готовые изделия могут быть представлены абстрактными объектами - фишками (tokens), перемещающимися в некоторой сети Петри.
Далее, кроме рассмотрения потоков материалов, компонентов и готовых изделий, логистическая система охватывает также информационные потоки, включающие в частности различные виды запросов и требований. Элементы информационных потоков также могут трактоваться как дискретные объекты со своими характеристиками и представляться фишками. Важный аспект функционирования любой логистической системы - это принятие решении о путях и маршрутах перемещения материалов, компонентов, изделии и информационных объектов. Такое принятие решений находит простое представление в сетях Петри. Следует помнить, что логистическая система — это распределенная в пространстве система материальных и информационных объектов, с развитым параллелизмом происходящих в ней событий и протекающих процессов. Например, поставки материалов и компонентов поставщиками, накопление материалов и готовых изделий на складах, производство изделий и требования на них от покупателей могут происходить одновременно в различных географических точках, В этой связи важно иметь средства для выражения различных схем синхронизации параллельных событий и процессов. Сети Петри дают возможность выражать такие схемы в удобной графической форме. При этом, как уже отмечалось, возникновение событий и различные фазы дискретных процессов представляются в сети Петри в форме срабатывания переходов, а распределение фишек по отдельным позициям сети Петри моделирует различные условия, возникающие в результате срабатывания переходов. Таким образом, сети Петри имеют следующие достоинства как формальный аппарат логистических систем: I.Так как сети Петри состоят из ограниченного числа типов структурных элементов (позиции, переходов и соединяющих их дуг), они представляют удобный и наглядный графический аппарат. Существует целый ряд программных пакетов, реализующих сети Петри в форме графического интерфейса с пользователем [4]. 2.Позиции сети Петри могут адекватно представлять различные ресурсы, такие как машины, накопители, склады и т.д. Наличие фишек в позиции при этом соответствует наличию соответствующего ресурса. 3.Срабатывание переходов в сети Петри моделирует появление событии, соответствующих данным переходам. При этом сложный процесс, рассматриваемый как последовательность событии, естественно представляется в сети Петри некоторой последовательностью сработавших переходов. 4. Сети Петри позволяют вполне адекватно моделировать параллелизм событий и процессов в логистических системах, а также легко рсализовывать разнообразные схемы синхронизации процессов, необходимые для функционирования логистических систем. 5.Формализм сетей Петри позволяет определить такой важный аспект системного анализа, как достижимость заданного состояния системы из некоторого другого состояния путем срабатывания последовательности переходов. Такой анализ, в частности, позволяет ответить па вопрос, может ли система перейти в такое состояние, из которого она не способна выйти без внешнего вмешательства. 6.Существуют несколько расширений классических сетей Петри, которые позволяют ассоциировать с фишками числовые и символьные атрибуты, а также управлять перемещением фишек в сети и осуществлять различные преобразования атрибутов фишек во время срабатывания переходов. Один класс таких сетей, называемый временными цветными сетями Петри, рассматривается в главе 3.
Структуры и функции элементарных сетей в расширенных сетях петри
В этом разделе рассматривается язык, используемый в данной диссертационной работе для моделирования логистических систем в терминах расширенных сетей Петри. Для краткости, будем называть этот язык MDL (Model Description Language), MDL предназначен для представления Петри-сетевых моделей и их ввода в компьютер для последующего имитационного моделирования. На MDL каждая сетевая модель выражается в форме набора взаимосвязанных сегментов. Понятие сегмента в MDL аналогично понятию модуля в обычном языке программирования.
В общем случае законченная Петри-сетевая модель, представленная на MDL, состоит из одного, двух пли более сегментов. Каждый сегмент - это единица работы компилятора MDL, Информационные связи между сегментами в сетевой модели обеспечиваются только фишками, имеющими атрибуты п перемещающимися из одного сегмента в другой через внешние позиции, выбранные для связывания сегментов. Глобальные переменные или общая память для различных сегментов в сетевой модели не предусмотрены в MDL. Это согласуется с современным взглядом па организацию открытых систем и, в частности, с принципами объектпо-ориептировашюго программирования, в соответствии с которыми коммуникация между различными частями, или объектами, системы должна только путем передачи сообщений [63].
MDL имеет средства для описания всех структурных аспектов расширенных сетей (элементарных сетей и их соединений друг с другом в сегменте, а также связен между разными сегментами) и процедурных аспектов каждого сегмента в сетевой модели (функций, ассоциированных с элементарными сетями. Кроме того, MDL позволяет использовать локальные (для сегмента) переменные и массивы и устанавливать их начальные значения на стадии компиляции. Декларированные локальные переменные и массивы могут быть использованы любой функцией в данном сегменте. Поскольку вес связи между элементарными сетями в сегменте задаются в явном виде, пет необходимости как-то упорядочивать операторы языка в сегменте, хотя упорядочение может быть желательно для упрощения понимания текста сегмента и модели в целом.
MDL реализован в системе Петри-сетевого имитационного моделирования Winsim как расширение объектной версии языка Pascal и поэтому обладает всей мощью этого языка программирования обрабатывать данные, что весьма важно при имитационном моделировании. Элементами расширения являются декларации атрибутов фишек и так называемых сетевых переменных, описання элементарных сетей (вместе с их ассоциированными функциями), а также операторы для присоединения и связывания сегментов. Следует подчеркнуть, что декларируемые атрибуты являются одними и теми же общими для всех позиций и фишек в сегменте. Это сделано для упрощения программной реализации системы моделирования.
Атрибуты фишек могут иметь целые и вещественные значения. Все атрибуты фишки логически представляют собой компоненты записи, ассоциированной с позицией, которую занимает данная фишка. Ссылка на атрибут фишки содержит идентификатор позиции и, после точки, имя желаемого атрибута. Полная ссылка начинается с символа "%11, чтобы отличить се от ссылки на обычный компонент записи языка Pascal. Например, %S52.TIM -это ссылка на атрибут ТІМ фишки в S-позпцнн S52. Перед стартом модели обычно назначаются начальные значения атрибутов фишек п некоторых позициях сегмента. Распределение фишек по позициям сегмента зависит от желаемой начальной маркировки сети и осуществляется с помощью операторов языка управления моделированием. Этот язык также реализован в системе Winsim [60]. Упомянутые выше сетевые переменные не являются переменными языка Pascal и имеют особый статус в MDL. Прежде всего, им можно присваивать начальные значения на стадии компиляции. Кроме того, имена всех сетевых переменных в сегменте запоминаются после компиляции и могут быть использованы во время прогона имитационной модели для наблюдения и, если надо, модификации значении этих переменных. В MDL определены два класса сетевых переменных - простые переменные н массивы, которые могут быть одномерными пли двумерными. Все сетевые переменные сегмента декларируются в специальном блоке DATA, не являющимся объектом языка Pascal. Ссылка па сетевую переменную начинается с префикса "%", за которым следует имя желаемой переменной (простой переменной или элемента массива). Во всем остальном сетевые переменные трактуются как обычные переменные языка Pascal и могут быть свободно использованы в функциях н процедурах того сегмента, в котором они декларированы.
В MDL есть несколько резервированных переменных для использования в сегменте. Наиболее важные из них - это %DELAY, %1N и %OUT. Переменной %DELAY присваивается значение, возвращаемое явно заданной функцией задержки d. Напомним, что эта функция вычисляет интервал активности сработавшего перехода в элементарной сети. Переменным %IN и %OUT присваиваются значения, возвращаемые явно заданными функциями входного п выходного выбора г\ и гі в элементарной сети. Из всех базовых типов элементарных сетей, используемых в MDL (Рис. 3.1), явные функции г\ и г2 могут задаваться только для элементарных сетей типов X, Y и G. В MDL предполагается, что функция гх возвращает индекс дуги, соединяющей избранную входную позицию с переходом в данной элементарной сети. Соответственно, функция гх возвращает индекс дуги, соединяющей избранную выходную позицию с переходом.
Рассмотрим теперь общее описание сегмента на MDL. Это описание начинается оператором SEGMENT и завершается оператором SEGEND. Между ними могут располагаться все другие типы операторов: ATTRIBUTES (декларирование атрибутов фишек в сегменте), DATA (декларирование сетевых переменных, если они есть), NET (описание структур элементарных сетей, вместе с входными и выходными позициями и их типами), TIME, CONTROL и TRANSFORM (определение процедур, соответствующих явно заданным функциям d, гх и/или г2, п/ для элементарных сетей), ATTACH (включение внешних сегментов в данный сегмент) и LINK (установление соединений между позициями данного сегмента и позициями включенных сегментов). Операторы CONTROL и TRANSFORM в MDL могут записываться в сокращенных формах CONTR и TRANS соответственно.
Методология моделирования логистических систем расширенными сетями петри
В общем случае, исходные данные для построения сетевой модели произвольной динамической системы получаются на основании концептуального описания системы, подлежащей моделированию. Такое описание обычно включает такие аспекты, как назначение системы, се структуру, функции структурных частей системы, типы информационных потоков (в частности, потоки запросов), точки возможных временных задержек и этих потоках, спецификации этих задержек как детерминированных и случайных величин, с теми пли иными законами распределения вероятностей для случайных величин.
Применительно к логистической системе, крайне важно определить, и се концептуальном описании, характер параллелизма процессов, протекающих в разных частях системы, а также особенности и параметры используемых коммуникационных н транспортных подсистем. Очень желательно также сформулировать, в концептуальном описании логистической системы, степень детализации событий н процессов, имея при этом в виду, что излишняя детализация усложняет модель, а представление событий в слишком абстрактной форме может не дать ответа на важные вопросы, поставленные разработчиком модели. Если возможно, концептуальная модель должна содержать аналитическое (математическое) представление, по крайней мере, некоторых компонентов модели. Такое представление дает возможность не только лучше понять систему до ее имитационного моделирования, но и в ряде случаев осуществить также верификацию созданной имитационной модели.
Следующая стадия в создании сетевой модели - это строгая спецификация основных допущений, принимаемых для данной модели. Обоснованный набор таких допущений не только фиксирует условия, при которых данная модель справедлива, но также помогает применять эту модель для сравнительных целен другими исследователями. На основе концептуального описания системы и с учетом принятых допущений, можно приступить к разработке сетевой схемы модели в терминах расширенны сетей Петри и затем реализовать ее в форме полного описания на языке MDL. С этой целью должны быть осуществлены следующие шаги: 1. Разработка сегментной структуры модели. На этом шаге следует определить состав сегментов и их функции, а также связи между сегментами. Рациональное разделение модели на ряд сегментов упрощает создание полной модели. Например, если некоторая фирма взаимодействует с несколькими ОДНОТИПНЫМИ поставщиками тех пли иных изделии, то достаточно разработать сегмент (часть модели), представляющий функциональность одного поставщика, а затем размножить этот сегмент в необходимом числе экземпляров, которые будет автоматически включены в общую модель логистической системы, соответствующей данной фирме. Кроме того, каждый сегмент модели может быть независимо компилирован и подвергнут предварительной отладке, до его включения в общую модель. 2. Разработка детальной сетевой схемы каждого сегмента модели, без его текстового описания. Это осуществляется с использованием базовых типов элементарных сетей (см. Раздел 3.1), а также сетевых схем типовых компонентов логистических систем. Сетевая схема сегмента включает все его структурные элементы - переходы, позиции и соединяющие их ориентированные дуги. Всем переходам и позициям сегмента присваиваются идентификаторы. Кроме того, на этом шаге может задаваться желаемая начальная маркировка тех пли иных позиции в сегменте. Функционально этой шаг аналогичен, например, прорисовке электрической схемы некоторого устройства с использованием стандартных электрических элементов (резисторов, конденсаторов, и т.д.). 3. Спецификация атрибутов фишек и сетевых переменных (данных) для каждого сегмента. Следует отметить, что в различных сегментах топ же самой модели атрибуты (и их числа) могут быть разными, но для любой пары связанных сегментов типы их атрибутов должны следовать в одном и том же порядке. В частном случае, для упрощения модели, вес ее сегменты могут иметь одинаковые наборы атрибутов фишек. Однако эти атрибуты могут использоваться по-разному в разных сегментах модели, в зависимости от функциональности сегментов. 4. Определение законов распределения вероятностей для всех случайных величин в каждом сегменте модели. Эти случайные величины могут представлять характер поступления запросов в логистическую систему от клиентов, характер обслуживания запросов, временные задержки при выполнении разных операций, случайный выбор адресов при рассылке сообщений и т.п. Как уже отмечалось в Разделе 3.4, в используемом языке MDL реализован набор функции для гснерацни случайных величии со многими вероятностными распределениями. 5. Определение всех элементарны сетей (в каждом сегменте), для которых необходимо явно задать функции управления (предложением CONTR) и трансформации данных (предложением TRANS). Для тех элементарных сетей, для которых это допустимо, следует ограничиться использованием функции управления и трансформации в режиме умолчания. Такие функции не нужно задавать в явной форме, а это упрощает сегмент, 6. Детальная спецификация всех функций, определенных на предыдущем шаге и задаваемых в явной форме (т.е. не по умолчанию). Эта спецификация может быть выполнена на любом языке программирования, необязательно на MDL. Целесообразно, однако, использовать язык Паскаль, поскольку именно на базе этого языка создан язык MDL системы Winstm, 7. Полное описание каждого сегмента модели на языке MDL. Частью этого описания является имя, присваиваемое сегменту. Таким образом, в результате данного шага получаются исходные текстовые файлы всех сегментов модели, готовые к MDL-компиляции. 8. Последовательная компиляция исходных файлов всех сегментов модели MDL-компилятором. Результатом такой компиляции каждого сегмента являются два новых файла. Один их этих файлов содержит структурпую информацию о компилированном сегменте (о переходах, позициях и их связях в сегменте). Второй файл представляет собой Паскаль-модуль и включает в себя все функциональные и процедурные компоненты сегмента (в частности, явно заданные функции управления, задержки и трансформации данных, ассоциированные с элементарными сетями сегмента).
