Модель функционирования системы воздушных перевозок

Ввод исходных данных

Организуйте ввод исходных данных для модели в одном месте. Для удобства пользования, например, при модификации исходных данных, все их целесообразно разделить на две группы по признаку принадлежности к аэропорту 1 и аэропорту 2.

Вывод результатов моделирования

Организуйте вывод результатов моделирования. Их также, как и исходные данные, следует разбить на две группы по признаку принадлежности к соответствующему аэропорту, выделить итоговые показатели. На этой области просмотра можно поместить и вспомогательные переменные, предназначенные для накопления необходимых для расчёта показателей статистических данных.

Перетащите элемент Скруглённый прямоугольник на элемент Область просмотра с именем Результаты.

На странице Местоположение и размер панели Свойства введите в поля X: 25, Y: 2610, Ширина: 510, Высота: 450.

Перетащите элемент text и на сранице Текст: введите Результаты моделирования.

Из библиотеки Основная перетащите элементы Переменная и поместите их так, как на Рис. 9.3. Для всех переменных сохраните предлагаемый тип double, значение по умолчанию - 0. (рис 9.3) Элементы Переменная для вывода результатов моделирования

Перетащите ещё элементы text и введите пояснения к результатам моделирования как на Рис. 9.3.

Перетащите элемент text и в поле Текст: введите Вспомогательные переменные.

Перетащите элементы Переменная и поместите их согласно Рис. 9.3. Для всех переменных оставьте предлагаемый тип double, значение по умолчанию - 0.

С целью сокращения машинного времени для вывода результатов моделирования используйте способ Событие (event). Код, который необходим для обработки статистических данных при наступлении события, вы напишите после построения событийной части модели.

Приступайте к построению событийной части модели, которая в соответствии со структурой системы воздушных перевозок включает имитацию функционирования аэропорта 1 (Рис. 9.4) и аэропорта 2 (Рис. 9.5).

Имитация функционирования аэропорта 1

Прибытие самолётов в аэропорт 1. Ожидание погрузки

Сегмент предназначен для имитации первоначального (последующего) прибытия самолётов в аэропорт 1, размещения их на стоянках, ожидания и отправки на погрузку (разгрузку) контейнеров.

При построении модели вам придётся воспользоваться Java-кодом, в котором потребуются дополнительные поля заявок. Для этого вы должны создать нестандартный тип заявки с дополнительными полями для записи и хранения параметров, о которых упоминалось ранее (см. п. 9.1.4).

Создайте тип заявок ТранспСредство.

Продолжите построение сегмента имитации Прибытие самолётов в аэропорт 1 и ожидания погрузки.

Поочередно выделите объекты этого сегмента и установите их свойства согласно Табл. 9.4.

Остановимся на замысле построения сегмента.

При запуске модели источники самолёт1 и самолёт2 генерируют число заявок, равное количеству самолётов типа А и типа Б соответственно. На этом активность источников прекращается.

Эти заявки-самолёты поступают на имитируемые объектами queue стоянки стоянкаПогр1А и стоянкаПогр1Б соответственно.

Элементы hold и hold1 изначально заблокированы, поэтому заявки-самолёты дальше не проходят.

Элементы hold и hold1 управляются сегментом Поступление и учёт контейнеров в аэропорту 1. Как только в аэропорт 1 поступит количество контейнеров, достаточное для полной загрузки самолёта типа А, и этот самолёт имеется на стоянке, а также нет самолётов типа А на погрузке, формируется команда на разблокировывание элемента hold.

Заявка-самолёт поступает на объект наПогрузку1 (объект exit) и далее на сегмент Погрузка контейнеров в аэропорту 1.

Если ожидающих погрузку самолётов типа А нет, а количество контейнеров достаточно для полной загрузки самолёта типа Б и он имеется в наличии, то аналогично формируется команда на разблокировывание элемента hold1. Заявка-самолёт также поступает на объект наПогрузку1 (объект exit) и далее на сегмент Погрузка контейнеров в аэропорту 1.

Элементы enter и enter1 увеличивают число входов объектов queue и queue1 соответственно. Через них поступают в последующем заявки-самолёты, прибывшие из аэропорта 2, разгруженные и теперь отправленные на стоянки ожидания погрузки в аэропорту 1.

Поступление и учёт контейнеров в аэропорту 1

Сегмент Поступление и учёт контейнеров в аэропорту 1 предназначен для имитации приёма поступающих от источников грузов (контейнеров), учёта их, определения необходимого количества контейнеров для загрузки соответствующего самолёта и формирования команды для отправки этого самолёта на погрузку контейнеров.

Создайте этот сегмент.

Установите свойства объектов согласно Табл. 9.5.

Объект source с именем истГрузов1 генерирует заявку-партию класса ГрузАэропорт1 поступивших контейнеров, число которых в партии распределено по равномерному закону. Заявка-партия поступает на объект selectOutput.

В условии 1 проверяется наличие числа контейнеров, достаточного для полной загрузки самолёта типа А. Если число контейнеров недостаточно, заявка-партия уничтожается. Так продолжается до тех пор, пока не выполнится условие 1.

После выполнения условия 1 проверяется условие 2: наличие самолётов типа А на стоянке ожидания погрузки и незанятость пунктов погрузки.

При выполнении условия 2 формируется команда на разблокировывание элемента hold (см. п. 9.1.8.2) и самолёт типа А отправляется на погрузку.

Если условие 2 не выполняется, например, при отсутствии свободного самолёта типа А, проверяется условие 3.

Если условие 3 не выполняется, то есть недостаточно контейнеров для полной загрузки самолёта типа Б, заявка-партия уничтожается.

Если условие 3 выполняется (поступило число контейнеров, достаточное для полной загрузки самолёта типа Б), проверяется условие 4: наличие самолётов типа Б на стоянке ожидания погрузки и незанятость пунктов погрузки.

Если условие 4 не выполняется, заявка-партия уничтожается.

При выполнении условия 4 формируется команда на разблокировывание элемента hold1 (см. п. 9.1.8.2) и самолёт типа Б отправляется на погрузку.

Описанная последовательность проверок производится каждый раз при появлении в модели очередной заявки-партии. Все заявки типа ГрузАэропорт1 выводятся из модели.

Погрузка контейнеров в аэропорту 1

Сегмент Погрузка контейнеров в аэропорту 1 предназначен для имитации погрузки в самолёты и отправки загруженных самолётов в полёт в аэропорт назначения.

Создайте сегмент Погрузка контейнеров в аэропорту 1.

Из палитры Презентация перетащите элемент Прямоугольник.

На странице Местоположение и размер панели Свойства введите в поля X: 350, Y: 50, Ширина: 460, Высота: 200. (рис 9.9) Сегмент Погрузка контейнеров в аэропорту 1

Перетащите элемент text и в поле Текст: введите Погрузка контейнеров в аэропорту 1.

Перетащите из Библиотеки моделирования процессов по два объекта enter, split, queue, delay, selectOutput и по одному объекту exit и sink. Поместите и соедините их так, как на Рис. 9.9.

Установите свойства объектов согласно Табл. 9.6.

Предположим, что из сегмента ожидания погрузки через объект enter2 поступила заявка-самолёт типа А в объект split. Объектом split заявка размножается на число заявок, равное количеству контейнеров, которые должны быть погружены в самолёт. Заявка-оригинал из модели не выводится.

Таким образом, далее каждая заявка интерпретируется как заявка-контейнер. Тем не менее, каждой копии присваиваются значения полей оригинала, так как после погрузки все заявки-контейнеры, кроме последней, будут выведены из модели.

Заявки-контейнеры занимают очередь к объекту погрузка1А, имитирующему непосредственно погрузку контейнеров в самолёт типа А в аэропорту 1. При покидании очереди выполняется код entity.разные=срВрПогрКонтСам1А, записывающий в поле с именем разные заявки-контейнера среднее время погрузки одного контейнера.

После объекта погрузка1А, на выходе которого ведётся счёт погруженных контейнеров (погрКонтА1++), заявки-контейнеры входят в объект selectOutput1.

Этот объект проверяет условие (entity.колГрузоМест ==погрКонтБ1): полная ли загрузка самолёта? При выполнении этого условия, а оно будет выполнено тогда, когда будет загружен последний контейнер, последняя заявка теперь уже в качестве заявки-самолёта поступит в объект наВзлёт (exit).

Из этого объекта заявка-самолёт типа А с полным грузом поступит в сегмент имитации полёта из аэропорта 1 в аэропорт 2.

Аналогичным образом имитируется погрузка в самолёт типа Б. Имитация начинается с поступления заявки-самолёта через объект enter3 в объект split1.

Полёт из аэропорта 1 в аэропорт 2

Сегмент Полёт из аэропорта 1 в аэропорт 2 предназначен для имитации полёта самолётов с грузом из аэропорта 1 в аэропорт 2.

Создайте сегмент.

Предположим, что поступила заявка-самолёт типа А в объект enter4 и далее в объект с именем полётА12 (delay). Идентификатор полётА12 означает, что объект имитирует непосредственно полёт из аэропорта 1 в аэропорт 2. В аэропорту 2 заявка-самолёт входит в сегмент ожидания разгрузки.

Ожидание разгрузки в аэропорту 1

Сегмент Ожидание разгрузки в аэропорту 1 предназначен для имитации ожидания разгрузки самолётов, прибывающих с грузом из аэропорта 2.

Создайте сегмент.

Предположим, что поступила заявка-самолёт из аэропорта 2 в объект enter6. Если средства разгрузки свободны, то есть выполняется условие (разгрузка1А.size()==0), разблокировывается объект hold2 и заявка-самолёт входит в объект наРазгрузку1 и далее в сегмент имитации разгрузки.

При выходе из объекта наРазгрузку1 блокируется объект hold2 кодом hold2.setBlocked(true), так как теперь средства разгрузки самолётов типа А аэропорта 1 заняты.

Если поступает заявка-самолёт типа Б, то она входит в сегмент через объект enter7. Имитация ожидания разгрузки заявкой-самолётом типа Б производится аналогично.

Разгрузка самолётов в аэропорту 1

Сегмент Разгрузка самолётов в аэропорту 1 предназначен для имитации разгрузки самолётов, прибывающих с грузом из аэропорта 2.

Создайте сегмент.

Предположим, что из сегмента ожидания разгрузки через объект enter8 поступила заявка-самолёт типа А в объект split2. Объектом split2 заявка размножается на число заявок, равное количеству контейнеров, которые должны быть выгружены из самолёта. Заявка-оригинал из модели не выводится.

Таким образом, далее каждая заявка интерпретируется как заявка-контейнер. Тем не менее, каждой копии присваиваются значения полей оригинала, так как после выгрузки все заявки-контейнеры, кроме последней, будут выведены из модели. Однако неизвестно какая из заявок будет последней - оригинал или копия. Поэтому и присваиваются копиям значения полей оригинала.

Заявки-контейнеры занимают очередь к объекту разгрузка1А, имитирующему непосредственно выгрузку контейнеров из самолёта типа А в аэропорту 1. При покидании очереди выполняется код entity.разные=срВрВыгрКонтСам1А, записывающий в поле с именем разные заявки-контейнера среднее время выгрузки одного контейнера.

После объекта разгрузка1А, на выходе которого ведётся счёт выгруженных контейнеров (выгрКонтА1++), заявки-контейнеры входят в объект selectOutput3.

Этот объект проверяет условие (entity.колГрузоМест ==выгрКонтА1): полная ли выгрузка самолёта? При выполнении этого условия, а оно будет выполнено тогда, когда будет выгружен последний контейнер, последняя заявка теперь уже в качестве заявки-самолёта поступит в объект наОжПогр1 (exit).

При выходе из объекта selectOutput3 переменной выгрКонтА1 присваивается значение 0, так она должна участвовать в очередной имитации выгрузки. Кроме того, разблокировывается объект hold2, так как теперь средства выгрузки аэропорта 1 самолётов типа А свободны

Из объекта наОжПогр1 (exit) заявка-самолёт типа А поступит в сегмент имитации ожидания погрузки самолётов типа А аэропорта 1.

Аналогичным образом имитируется выгрузка из самолёта типа Б. Имитация начинается с поступления заявки-самолёта через объект enter9 в объект split3.

Имитация функционирования аэропорта 2

Сегменты, имитирующие функционирование аэропорта 2, построены в основном также, как и сегменты аэропорта 1, поэтому будут отмечены лишь некоторые особенности.

Поступление и учёт контейнеров в аэропорту 2

Сегмент Поступление и учёт контейнеров в аэропорту 2 предназначен для имитации приёма поступающих от источников грузов (контейнеров), учёта их, определения необходимого количества контейнеров для загрузки соответствующего самолёта и формирования команды для отправки этого самолёта на погрузку контейнеров (при наличии самолёта).

Установите свойства объектов согласно Табл. 9.10.

Объект source с именем истГрузов2 генерирует заявку-партию класса ГрузАэропорт2 поступивших контейнеров. Заявка-партия поступает на объект selectOutput5.

Описанная в п. 9.1.8.2 последовательность проверок условий производится и в данном сегменте каждый раз при появлении в модели очередной заявки-партии. Все заявки класса ГрузАэропорт2 также выводятся из модели.

В данном сегменте, как и в п. 9.1.8.2, при выполнении подобных условий, только относительно аэропорта 2, формируются команды на отправку самолётов на погрузку.

Ожидание разгрузки в аэропорту 2

Сегмент Ожидание разгрузки в аэропорту 2 предназначен для имитации ожидания разгрузки самолётов, прибывших из аэропорта 1.

Создайте сегмент.

Предположим, что поступила заявка-самолёт в объект enter11. В нём проверяется условие: средства разгрузки свободны (разгрузка2Б.size()==0) и на стоянке нет ожидающих разгрузку самолётов? Если да, то разблокировывается объект hold5 и заявка-самолёт типа Б входит в объект наРазгрузку2 и далее в сегмент имитации разгрузки аэропорта 2.

Разгрузка самолётов в аэропорту 2

Сегмент Разгрузка самолётов в аэропорту 2 предназначен для имитации разгрузки самолётов, прибывающих из аэропорта 1.

Создайте сегмент.

Предположим, что из сегмента ожидания разгрузки (п. 9.1.9.2) через объект enter13 поступила заявка-самолёт типа Б в объект split5. Объектом split5 заявка размножается на число заявок, равное количеству контейнеров, которые должны быть выгружены из самолёта. Заявка-оригинал из модели не выводится. Поэтому количество копий на 1 меньше, чем количество выгружаемых контейнеров (entity.колГрузоМест-1).

Таким образом, также, как и в соответствующем сегменте аэропорта 1, далее каждая заявка интерпретируется как заявка-контейнер. Тем не менее, каждой копии присваиваются значения полей оригинала, так как после выгрузки все заявки-контейнеры, кроме последней, будут выведены из модели. Однако неизвестно какая из заявок будет последней - оригинал или копия. Поэтому также и присваиваются копиям значения полей оригинала.

Ожидание погрузки в аэропорту 2

Сегмент Ожидание погрузки в аэропорту 2 предназначен для имитации ожидания погрузки самолётов, прибывших из аэропорта 1, после разгрузки в аэропорту 2 .

Создайте сегмент.

Данный сегмент отличается от аналогичного сегмента аэропорта 1 тем, что он не предназначен в том числе и для первичного приёма самолётов. Заявки-самолёты поступают на имитируемые объектами queue стоянки стоянкаПогр2А и стоянкаПогр2Б соответственно только после разгрузки.

Элементы hold6 и hold7 также изначально заблокированы, поэтому заявки-самолёты дальше стоянок не проходят. Элементы hold6 и hold7 также управляются сегментом Поступление и учёт контейнеров в аэропорту 2.

Погрузка контейнеров в аэропорту 2

Сегмент Погрузка контейнеров в аэропорту 2 предназначен для имитации погрузки в самолёты и отправки загруженных самолётов в полёт в аэропорт назначения.

Создайте сегмент Погрузка контейнеров в аэропорту 2.

Полёт из аэропорта 2 в аэропорт 1

Сегмент Полёт из аэропорта 2 в аэропорт 1 предназначен для имитации полёта самолётов с грузом из аэропорта 2 в аэропорт 1.

Из палитры Презентация перетащите элемент Прямоугольник.

На странице Местоположение и размер панели Свойства введите в поля X: 850, Y: 1040, Ширина: 250, Высота: 220.

Перетащите элемент text и в поле Текст: введите Полёт из аэропорта 2 в аэропорт 1. (рис 9.18) Сегмент Полёт из аэропорта 2 в аэропорт 1

Перетащите из Библиотеки моделирования процессов по два объекта enter, delay и один объект exit. Поместите и соедините их так, как на Рис. 9.18.

Установите свойства объектов согласно Табл. 9.15.

Вывод результатов моделирования с использованием способа Событие

Для вывода результатов моделирования воспользуйтесь событием, происходящим по истечении таймаута.

коэфДост21=достК21/всегоПостК2;
коэфДост12=достК12/всегоПостК1;
коэфПогр1А=погрузка1А.statsUtilization.mean();
коэфПогр1Б=погрузка1Б.statsUtilization.mean();
коэфПогр2А=погрузка2А.statsUtilization.mean();
коэфПогр2Б=погрузка2Б.statsUtilization.mean();
коэфРазгр1А=разгрузка1А.statsUtilization.mean();
коэфРазгр1Б=разгрузка1Б.statsUtilization.mean();
коэфРазгр2А=разгрузка2А.statsUtilization.mean();
коэфРазгр2Б=разгрузка2Б.statsUtilization.mean();
коэфПолётА12=полётА12.statsUtilization.mean();
коэфПолётБ12=полётБ12.statsUtilization.mean();
коэфИспСам1А=коэфПогр1А+коэфРазгр1А+коэфПолётА12;
коэфИспСам1Б=коэфПогр1Б+коэфРазгр1Б+коэфПолётБ12;
коэфПолётА21=полётА21.statsUtilization.mean();
коэфПолётБ21=полётБ21.statsUtilization.mean();
коэфИспСам2А=коэфПогр2А+коэфРазгр2А+коэфПолётА21;
коэфИспСам2Б=коэфПогр2Б+коэфРазгр2Б+коэфПолётБ21;
коэфИспСамА=(коэфИспСам1А+коэфИспСам2А)/2;
коэфИспСамБ=(коэфИспСам1Б+коэфИспСам2Б)/2;
коэфДост=(достК12+достК21)/(всегоПостК1+всегоПостК2);
коэфИспСам=(коэфИспСамА+коэфИспСамБ)/2;

Запуск и отладка модели

Прежде чем запустить модель:

В окне Проекты выделите ВоздушныеПеревозки.

На странице Основные в поле Единицы модельного времени: установите часы.

В окне Проекты выделите Simulation: Main.

На странице Случайность установите Фиксированное начальное число (воспроизводимые "прогоны").

В поле Начальное число: введите 15657.

Перейдите на страницу Модельное время. В поле Остановить: выберите В заданное время.

В поле Конечное время: введите 720000. Время моделирования увеличено в 1000 раз по числу прогонов модели в GPSS World. Таким образом, моделируется функционирование системы воздушных перевозок в течение 720 часов (30-ти суток). (рис 9.19) Результаты моделирования

Запустите модель. Если появятся ошибки, исправьте их. При правильном построении модели вы получите результаты, показанные на Рис. 9.19.

Во время выполнения модели не все результаты моделирования видны, так как они рассчитываются и выводятся после окончания заданного времени моделирования.

Видно, что коэффициент доставки системы воздушных перевозок при принятых её характеристиках и потоках грузов составляет коэфДост = 0,31 при среднем коэффициенте использования самолётов обоих типов коэфИспСам = 0,638. Коэффициент использования самолёта типа Б (0,481) ниже коэфИспСамА = 0,795.

Машинное время выполнения модели 467,2 сек.