Сборник материалов пятой всеукраинской научнотехнической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Компьютерний моніторінг та інформаційні технології (КМІТ - 2009)".
ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСУ ДИСКРЕТНОГО МОДЕЛЮВАННЯ ЗА ДОПОМОГОЮ СИСТЕМИ ARENA
Назаренко К.С, Святний В.А.
Донецький національний технічний університет

Моделювання за допомогою комп’ютерних систем на сьогоднішній день є важливим ланцюгом на етапі проектування систем на виробництві. Воно займає місце між теоретичними та експериментальними дослідами, та має свої переваги перед ними. У зрівнянні з теорією комп’ютерне моделювання дозволяє оперувати більшою кількістю ступенів свободи, а у зрівнянні з експериментом має більш широкий вибір умов досліду. Наявність досить якісної моделі дає можливість зменшити вартість експерименту. Представником системи моделювання 5-го покоління, тобто коли моделювання має ціль не тільки моделювати процес, а також зробити оптимізацію через стандартний відчинений інтерфейс є ARENA. Ця система охоплює весь світ, понад 6000 областей практичного застосування, для яких є стандарти для дискретного моделювання.

Архітектура Arena

Основою технології Arena [1] є мова моделювання SIMAN і система Cinema Animation. SIMAN, вперше реалізований в 1982г. - надзвичайно гнучка і виразна мова моделювання. Вона постійно удосконалюється шляхом додавання до неї нових можливостей. Для відображення результатів моделювання використовується анімаційна система Cinema animation, відома на ринку з 1984 р. Процес моделювання організований таким чином. Спочатку користувач крок за кроком будує у візуальному редакторові системи Arena модель. Потім система генерує по ній відповідний код на SIMAN, після чого автоматично запускається Cinema animation.

Інтерфейс Arena включає всілякі засоби для роботи з даними, зокрема електронні таблиці, бази даних, ODBC, OLE, підтримку формату DXF.

Особливості створення імітаційних моделей

В цій системі моделювання інтуїтивно зрозумілий редактор блок-схем [2] для опису процесів, мається додаткова можливість зручного введення даних в електронні таблиці, досить потужні засоби моделювання дорогих і критично значимих обмежень і ресурсів, таких як персонал та устаткування. За допомогою ієрархічної агрегації й декомпозиції, можливо скомбінувати або розширити системні компоненти. Освоїти систему допомагає безкоштовна бібліотека з більш ніж двохсот навчальних моделей.

Основні переваги Arena

1. Природна й цілісна методика моделювання. Багато пакетів моделюючого ПЗ вимагають від користувачів вивчення й застосування різних непростих методик, що залежать від складності конкретної прикладкої програми. Arena використовує для побудови моделі знайому технологію блок-схем – поза залежністю від складності прикладної програми.

2. Можливості розширення й настроювання. Стандартна відкрита архітектура дозволяє Arena дозволяє створювати власні інтерфейси й додатки. По мірі розвитку використання моделювання на підприємстві професійний випуск Arena здатний забезпечити йому платформу розробки для створення власних комплектів адаптованих інструментів моделювання.

3. Масштабована архітектура. Arena пропонує потужні засоби моделювання із природним графічним інтерфейсом. Спроектована під потреби початківців, але досить потужна, щоб задовольнити вимоги найбільш досвідчених користувачів, система Arena адаптується під прикладну програму, що моделюється, та рівень досвідченості користувача.

4. Відкрита архітектура. Для посилання значимості моделювання й використання в ньому існуючих корпоративних інформаційних активів продукти Arena надають вбудовані гнучкі інтерфейси з розповсюдженими додатками, а також вбудовані засоби для створення власних інтерфейсів (VBA). Наприклад, за допомогою вбудованого в Arena шаблона Visio можна перенести логіку й дані моделі щ рисунків Visio. Крім того, дані в моделі модна внести безпосередньо з Microsoft Excel або за допомогою зручного інтерфейсу даних у вигляді електронної таблиці.

5. Повна підтримка проекту моделювання. Arena надає повний набір інструментів для підтримки операцій проекту моделювання протягом усього його життєвого циклу, до числа яких належать:

- статистичний аналіз вхідних даних;

- велика бібліотека шаблонів і конструкцій моделювання;

- засоби анімації для візуалізації роботи процесу й обміну інформацією про проводження системи з іншими співробітниками;

- інструменти аналізу вихідних даних для статичного порівняння результатів прогонів моделі й ухвалення рішення;

- засоби оптимізації для автоматичного визначення оптимальних рішень по обраних сценаріях

- можливості поширення моделі в процесі виконання для її перегляду або дослідження іншими співробітниками.

Arena також має можливість побудови паралельних моделей. Модель в системі Arena будується у ідеографічному режимі у вигляді блок-схем процесу, що моделюється, Ці блок-схеми інтерпретуються у набір конструкцій язика SIMAN. Процес моделювання відбувається у послідовній формі. Генерується об’єкт, який проходить крізь всі блоки моделі послідовно. У загальному випадку цей процес не може бути розпаралелений, бо це є порушенням природної послідовності процесу. Однак, окремі частини моделі можуть бути розпаралелені.

В моделюючому середовищі також мається інтегрована система оптимізації [3] Issop/arena. Вона була розроблена на базі досвіду в моделюванні і оптимізації; вона здатна знаходити складні вирішення проблем оптимізації за допомогою могутніх математичних стратегій оптимізації. Можливості Issop/arena дозволяють застосовувати ЕОМ будь-якого класу. Реалізація може бути здійснена на кластері або на зосередженій паралельній ЕОМ.

Таким чином, оптимізація складних процесів з великим набором параметрів пред'являє високі вимоги до обчислювальної потужності, такі, що може бути вирішено технічно за допомогою застосування паралельних ЕОМ та спеціальних моделюючих середовищ таких як Issop/arena.

Література

[1] Стаття Імітаційне моделювання з Arena: http://www.interface.ru

[2] W. Krug Intelligentes Simulations – und Optimierungssystem fur Prozesse der Fertigung/ Organisation und Logistik ARENA/ISSOP, 1997, 204c

[3] W. Krug Modelling, Simulation and Optimisation, 2002, 266c.