УДК 004.8

ПРИМЕНЕИЕ СРЕДСТВА ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ SIMIO ДЛЯ ОПИСАНИЯ РАБОТЫ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СИСТЕМЫ

Шелеметьева Виктория Алексеевна1, Гусева Елена Николаевна1
1Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова

Аннотация
В статье рассмотрены особенности реализации методологии имитационного моделирования в программе Simio, обоснована целесообразность его применения для анализа функционирования сложных систем. Основное внимание уделено системе имитационного моделирования Simio, рассмотрены некоторые аспекты ее применения. В статье описан пример создания имитационной модели для производственной системы с использованием данного программного средства.

Ключевые слова: имитационная модель, имитационное моделирование, система Simio


THE USE OF SIMIO AS SIMULATION MODRLING TOOL FOR DESCRIPTION OF WORK PRODUCTION SYSTEM

Shelemeteva Victoria Alekseevna1, Guseva Elena Nikolaevna1
1Nosov Magnitogorsk State Technical University

Abstract
In the article the essence of simulation method, the expediency of its application for the analysis of the system under study, defined concepts such as the simulation model and simulation system. The focus is on simulation system Simio, some aspects of its application. This article provides how to create a simulation model of a production system using this software tool.

Keywords: Simio system, simulation model, simulation modeling


Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Шелеметьева В.А., Гусева Е.Н. Применеие средства имитационного моделирования Simio для описания работы производственной системы // Современные научные исследования и инновации. 2016. № 12 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2016/12/76029 (дата обращения: 29.09.2017).

Имитационное моделирование является одной из наиболее перспективных методологий моделирования, которая реализуется посредством специальных имитирующих программных средств и технологий программирования, которые позволяют исследовать сложную систему, оптимизировать управление материальными и финансовыми ресурсами, а также осуществлять прогнозирование динамики развития этой системы.

В настоящее время наблюдается активное развитие объектно-ориентированных визуальных инструментальных средств, современные персональные компьютеры стали высокопроизводительными, обладающими мощным системным и прикладным программным обеспечением. Данные факторы способствуют эффективному взаимодействию человека и ЭВМ, поэтому имитационное моделирование постепенно становится одним из самых распространенных инструментов для разработчиков ИТ-проектов экономических систем. Стоит отметить, что данный вид моделирования применяется в различных областях, таких как транспортное обеспечение, промышленность, медицина, военное дело, социология, маркетинг, логистика и т.д. Такая популярность имитационного моделирования по сравнению с другими видами математического моделирования объясняется тем, что этот метод можно использовать при наличии в системе случайных факторов и величин, кроме того, методология позволяет отражать динамику системы, и применение имитационных моделей целесообразно в тех случаях, когда проведение натурного эксперимента затратно, опасно или невозможно.

Под имитационной моделью понимают специальный программный комплекс, позволяющий имитировать деятельность какого-либо сложного объекта, при этом имитация элементарных явлений, составляющих исследуемый процесс, происходит с сохранением их логической структуры, последовательности протекания во времени. Имитационная модель должна отражать большое число параметров, структуру, устойчивость, целостность и закономерности поведения моделируемого объекта во времени. Она позволяет получать подробную статистику о функционировании моделируемой системы в зависимости от входных данных.

Для создания имитационной модели необходима специальная система моделирования, имеющая набор языковых средств, сервисные подпрограммы, приёмы и технологии программирования. В настоящее время можно утверждать, что на рынке информационных технологий присутствует более сотни коммерческих симуляторов от различных производителей программного обеспечения для имитационного моделирования.

Особое внимание стоит уделить системе моделирования Simio, которая разработана компанией Simio LLC. Основой данной системы являются интеллектуальные объекты. Пользователи могут использовать стандартные объекты из встроенных библиотек программы и создавать свои собственные. Объектами моделирования могут быть станки, автомобили, люди и другие элементы сложных систем. Достоинствами Simio является возможность представления модели в 2D или 3D ито, кроме того данная система позволяет моделировать как дискретные, так и непрерывные объекты.

В Simio существует 6 классов интеллектуальных объектов (IntelligentObject):

1)  стационарные объекты (Fixed), которые используются для представления всей моделируемой системы или компонентов этой системы, которые не передвигаются при запуске модели (Source, Server и Sink).

2)  линии связи (Link)определяют пути движения для Сущностей или Транспортёров, передают Сущности между двумя Узлами (Connector, Path, TimePath и Conveyor).

3)  узлы (Node) – точки пересечения между линиями связи и входами – выходами стационарных объектов (BasicNode и TransferNode).

4)  агенты (Agent) используются для моделирования поведения объектов моделирования, которые могут динамически создаваться и уничтожаться, способны перемещаться в пространстве, могут распознавать, преследовать и захватывать другие объекты.

5)  сущности (Entity) предназначены для моделирования поведения объектов моделирования, которые могут следовать за рабочим потоком в системе, (ModelEntity).

6)  транспортёры (Transporter) служат для перемещения сущностей по линиям связи.

В стандартной библиотеке эти классы представлены 17 графическими элементами.

Цель данного исследования -изучение возможностей разработки имитационных моделей с использованием системы Simioпри исследовании производственных процессов в области экономики. В процессе достижения цели необходимо решить ряд задач:

a)       описать выбранный для моделирования производственный процесс;

b)       определить его состав т.е. основный объекты, участвующие в процессе;

c)        определить логику взаимодействия объектов;

d)       создать имитационную модель посредством Simio;

e)        запустить модель и проанализировать результаты, отражающие показатели ее работы.

Предметной областью, выбранной для исследования в нашем случае является обслуживающий процесс на предприятии по дополнительной упаковке и маркировке продукта. Суть процесса состоит в следующем: продукт в первичной упаковке поступает с производственного цеха, затем на электропогрузчике происходит его транспортировка к специальной машине для вторичной упаковки и маркировки с последующим перемещением на склад. Для более наглядного представления рассматриваемого процесса на Рис.1 представлена его общая схема.

Рис. 1–Общая схема производственного процесса

В модели для описания процессов применялись следующие интеллектуальные объекты: Сущности (Box), которые формировались по некоторому закону с помощью объектаSource (Workshop), обрабатывались в Server (Machine) по определенному закону распределения и уничтожались в объектеSink (Warehouse).Между узлами сущности перемещались посредством транспортного средства Vehicle (Forklift) по путям (Path).

Следующим этапом стало создание имитационной модели непосредственно в системе моделирования Simio, которая представлена на Рис.2.

Рис. 2 – Модель упаковочной линии в системе Simio

Одним из достоинств данной системы моделирования является возможность выбрать 3Dсимволы, обозначающие каждый объект в модели, тем самым максимально приблизив ее к реальной и отразив специфику предметной области. Для того, чтобы задать символ для объекта достаточно щёлкнуть на него и в тут же открывшейся вкладке Symbolsвыбрать подходящий с помощью пункта ApplySymbol. Стоит отметить, что Simio предоставляет достаточно большую библиотеку символов, разделенных по категориям (Рис.3), кроме того пользователь может загрузить дополнительные символы из Интернета, импортировать их и в некоторых версиях программы создать самостоятельно. Поиск нужных символов удобно осуществлять посредством специальных фильтров: Domain (сфера жизни, например, медицина), Type (тип символа: здания, контейнеры, люди и т.д.), Action (статистические или анимированные символы).

Рис.3–Библиотека символов Simio

Созданная модель с заданными для объектов символами, которые соответствуют выбранной предметной области представлена на Рис.4.

Рис. 4 – Модель производственного процесса в системе Simio

Другой особенностью имитационной системы моделирования Simio является то, что пользователь может выбирать режим просмотра во вкладке View. Система позволяет выбрать два режима: 2D или 3D. Режим 3Dдает возможность изменять ракурс просмотра, заставить камеру непрерывно вращаться вокруг модели, выбирать цвет поверхности, на которой находятся объекты, задавать время суток и многое другое. Стоит отметить, что в данном режиме сохраняется возможность редактировать объекты модели. Модель выбранной предметной области в режиме просмотра 3D изображена на Рис.5.

Рис. 5– Модель производственного процесса в режиме 3D просмотра

Как и большинство других систем моделирования, Simioпредоставляет возможность просматривать результаты работы модели. Данная система может предоставлять результаты в виде сводной таблицы PivotGrid (Рис.6) или отчета Reports (Рис.7), в зависимости от того, какой тип выбран в панели. В режиме сводной таблицы показатели можно группировать, сортировать, фильтровать по различным признакам, также они могут быть экспортированы в .csv файл.

Рис.6 –Сводная таблица результатов работы транспортного средства

Вкладка Reports отражает результаты в форме традиционного отчета, который удобно включать в документы для последующей печати и предоставления отчетности компетентным лицам.

Рис.7 –Отчет о результатах работы модели

Стоит отдельно отметить, что для обучения работе с этим программным продуктом компанией-производителем целенаправленно создан ряд видео-уроков и презентаций, кроме того, есть масса обучающей литературы, а доступ к этим материалам можно осуществить непосредственно через программу во вкладке Supportлибо через официальный сайт Simio. Однако все перечисленные ресурсы представлены только на английском языке, что для многих русскоязычных пользователей представляет существенное неудобство.

Подводя итоги, можно с уверенностью утверждать, что Simio – современная, постоянно совершенствующаяся система, обладающая рядом неоспоримых достоинств, что делает ее одним из самых перспективных продуктов на рынке систем имитационного моделирования.


Библиографический список
  1. Имитационное моделирование экономических процессов: учебное пособие для студентов, обучающихся по направлению подготовки 080500.62 «Бизнес-информатика» / авт.-сост. Е.П. Бочаров, О.Н. Алексенцева / Саратовский социально-экономический институт (филиал) ФГБОУ ВПО «РЭУ им. Г.В. Плеханова». – Саратов, 2014. – 160 с.
  2. Имитационное моделирование: конспект лекций / Н.Л. Леонова; СПбГТУРП. – СПб., 2015. − 94 с.
  3. Варфоломеева Т.Н. Применение имитационных моделей для решения экономических задач оптимизации/Гусева Е.Н., Т.Н. Варфоломеева //Современные проблемы науки и образования. 2014. № 6. С. 200.
  4. Гусева Е. Н. Теория вероятностей и математическая статистика: учеб. пособие – 5-е изд., доп. и перераб.: [электронный ресурс]/ Е. Н. Гусева. –М.: Флинта, 2011.– 220 с. – Режим доступа: http://www.knigafund.ru/books/116083/read
  5. ГусеваЕ. Н. Экономико-математическое моделирование: учеб. пособ.: /  Е. Н. Гусева. – Москва: МПСИ, 2011.–216 с.
  6. Гусева Е.Н. Имитационное моделирование разработки рудника по добыче  меди// Научные труды SWorld. 2013. Т. 11. № 4. С. 73-76.
  7. Гусева Е.Н. Имитационное моделирование социально-экономических процессов. – Магнитогорск: изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2015. – 25с.
  8. Гусева Е.Н. Имитационное моделирование экономических процессов в среде «Arena»: учеб. пособие: [электронный ресурс]. М.: Флинта, 2011. – 132 с. – Режим доступа: http://www.knigafund.ru/books/114189
  9. Гусева Е.Н. Основы имитационного моделирования экономических процессов: лаб. практикум / Е.Н. Гусева. – Магнитогорск: МаГУ, 2007. – 140с.
  10. Ермакова Т.А., Гусева Е.Н. Использование компьютерного моделирования в преподавании геометрии // Современные научные исследования и инновации. 2016. № 6 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2016/06/68886 (дата обращения: 24.06.2016).
  11. Полушкин Д.П., Гусева Е.Н. Применение имитационного моделирования для оптимизации работы ИТ-подразделения // Современные научные исследования и инновации. 2016. № 6 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2016/06/68365 (дата обращения: 23.06.2016).
  12. Татарникова В.В., Гусева Е.Н. Использование компьютерного моделирования в решении задач о системах массового обслуживания // Современные научные исследования и инновации. 2016. № 6 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2016/06/69373 (дата обращения: 07.07.2016).


Все статьи автора «Шелеметьева Виктория Алексеевна»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: