Transcript simulation 1 - گروه کامپیوتر

‫مهندس زهره زرین قلمی‬
‫موسسه آموزش عالی آزاد ایوانکی‬
‫گروه مهندس ي کامپیوتر‪ -‬نرم افزار‬
‫‪[email protected]‬‬
‫‪1‬‬
‫‪Prepared By zarringhalami‬‬
‫بخش اول‬
Prepared By zarringhalami
2
‫منابع‬
Prepared By zarringhalami
3
‫منابع‬
Prepared By zarringhalami
4
‫ازی‬
‫تقسیمبندینمرهشبیه س‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪5‬‬
‫‪-1‬تمر ی نهایکالس ی‪2.5 :‬نمره‬
‫ا ‪4‬نمره)‬
‫ات‪،‬افزای شت‬
‫ازیتمر ین‬
‫اده س‬
‫(در صورتپی‬
‫ا نترم‪3.5 :‬نمره‬
‫ان می‬
‫‪-2‬امت ح‬
‫ا نترم‪14 :‬نمره‬
‫ای‬
‫ا نپ‬
‫‪-3‬امت ح‬
‫‪-4‬پروژه‪1.5 :‬نمره‬
‫‪Prepared By zarringhalami‬‬
‫پیشگفتار‬
‫‪ ‬جامعترين و كاملترين تعريف را شانون ارائه داده است‪” :‬شبیهسازی عبارت از‪ ،‬فرآیند طراحی‬
‫مدلی از سیستم واقعی (سیستمی که وجود دارد یا قابلیت ایجاد شدن را دارد) و انجام آزمایش‬
‫هایی با این مدل است که با هدف پی بردن به رفتار سیستم‪ ،‬یا ارزیابی استراتژهای گوناگون‬
‫برای عملیات سیستم‪ ،‬صورت می گیرد‪“.‬‬
‫‪‬یک تعریف مختصر شبیه سازی‪ ،‬نمایش یک سیستم به وسیله مدل است‪.‬‬
‫‪‬مدل شبیه سازی اصول به شکل مجموعهای از فرضهای مربوط به عملکرد سیستم در چارچوب‬
‫رابطههای ریاض ی و منطقی و نمادین بین نهادها یا اهداف مورد نظر سیستم بیان می شود‪.‬‬
‫‪6‬‬
‫‪Prepared By zarringhalami‬‬
‫پیشگفتار‬
‫‪‬ایجاد مدل شبیه سازی‪ ،‬هم به منزله ابزار تحلیل برای پیش بینی تاثیر تغییرات‬
‫در سیستمهای موجود و هم به عنوان ابزار طراحی برای پیش بینی عملکرد سیستم‬
‫جدید در مجموعه های گوناگون شرایط کاربردپذیر است‪.‬‬
‫‪7‬‬
‫‪Prepared By zarringhalami‬‬
‫پیشگفتار‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪8‬‬
‫در برخی موارد می توان مدلی ساده ایجاد کرد که به راحتی با روشهای ریاض ی (‬
‫حساب دیفرانسیل‪ ،‬تئوری احتمال‪ ،‬روشهای جبری و ‪ )...‬حل شود‪.‬‬
‫اما بسیاری از سیستمهای واقعی چنان پیچیده اند که حل ریاض ی مدلهایشان در‬
‫عمل ناممکن است‪.‬در اینگونه موارد‪ ،‬به منظور تقلید رفتار سیستم با گذشت زمان‪،‬‬
‫می توان از شبیه سازی عددی کامپیوتری استفاده کرد‪.‬‬
‫با شبیه سازی چنان داده هایی فراهم می آید که گویی سیستم واقعی را مشاهد می‬
‫کرده ایم‪.‬‬
‫از داده های بوجود آمده از شبیه سازی‪ ،‬برای برآورد کردن معیارهای سنجش‬
‫عملکرد سیستم استفاده می کنند‪.‬‬
‫‪Prepared By zarringhalami‬‬
‫شبیهسازی در یک نگاه‬
‫طراحی مناسب‬
‫تجربههای‬
‫شبیهسازی‬
‫‪9‬‬
‫آزمایش و‬
‫معتبرسازی مدل‬
‫به کارگیری روش های‬
‫تحلیلی‬
‫‪Prepared By zarringhalami‬‬
‫گردآوری و تحلیل‬
‫صحیح دادهها‬
‫سیستم و محیط سیستم‬
‫‪ ‬برای مدلسازی سیستم درک مفهوم سیستم و مرز سیستم لزم است‪.‬‬
‫‪10‬‬
‫‪Prepared By zarringhalami‬‬
‫تعریف سیستم‬
‫‪‬یک سیستم مجموعه ای از اشیا یا نهادها )‪ ،(Entity‬روابط یا وابستگیهای متقابل بین‬
‫اشیا و مشخصات آنها )‪ (Attribute‬و همچنین قوانین حاکم بر اشیا و روابط است که‬
‫در راستای تحقق هدفی معین‪ ،‬به یکدیگر پیوسته هستند‪.‬‬
‫‪‬مثال‪ :‬سیستم تولیدی ساخت خودرو‬
‫‪‬ماشینها‪ ،‬قطعات و کارگران با هم در امتداد خط مونتاژ کار می کنند تا وسیله نقلیه ای با‬
‫کیفیت بال تولید کنند‪.‬‬
‫‪11‬‬
‫‪Prepared By zarringhalami‬‬
‫سیستم‬
‫‪ ‬نکته ! وقتی وارد حوزه شبیه سازی می شویم سیستم باید وجود داشته باشد و‬
‫اگروجود نداشت باید بر اساس حدس و گمان سیستم را شبیه سازی کنیم‪.‬‬
‫‪ ‬یک سیستم شبیه سازی شده به چه معناست؟‬
‫‪ ‬از نگاه یک مهندس نرم افزار تولید یک محصول نرم افزاری است و از نگاه یک‬
‫مهندس سخت افزار تولید یک قطعه سخت افزاری است‪.‬‬
‫‪ ‬شبیه سازی ساختن یک مدل از یک محیطی است که قبال برای مدتی کار کرده یا در‬
‫حال حاضر در حال کار کردن است‪.‬شبیه سازی در مورد چیزهایی که اصال وجود‬
‫نداشته یا الن وجود ندارد تحلیلی است‪.‬‬
‫‪12‬‬
‫‪Prepared By zarringhalami‬‬
‫اجزاء سیستم‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪13‬‬
‫نهاد یا موجودیت (‪ :)Entity‬عنصری مورد توجه در سیستم است‪ .‬در بررس ی بانک‪ ،‬مشتریان‬
‫مشخصه یا خصیصه (‪ :)Attribute‬ویژگی موجودیت است و آنرا توصیف میکند‪ .‬موجودی‬
‫حسابهای جاری‬
‫فعالیت )‪ :(activity‬هر فعالیت بیانگر یک دوره زمانی با طول مشخص است‪.‬‬
‫سپرده گذاری‬
‫وضعیت یا حالت سیستم (‪ :)State‬مجموعه متغیرهای لزم برای توصیف سیستم در هر لحظه‬
‫از زمان با توجه به هدف مطالعه سیستم و معمول با مقادیر عددی تخصیص ی به مشخصههای‬
‫موجودیتها تعریف میشود‪.‬‬
‫متغیرهای ممکن حالت‪ :‬تعدادتحویلداران سرگرم کار‪ ،‬تعداد مشتریان منتظر در صف یا در حال‬
‫خدمتگیری و زمان ورود مشتری بعدی‪.‬‬
‫واقعه یا پیشامد )‪ :(Event‬رویدادی لحظهای است که میتواند وضعیت سیستم را تغییر دهد‪.‬‬
‫‪Prepared By zarringhalami‬‬
‫انواع پیشامد‬
‫‪ ‬پیشامد درونزا‪:‬‬
‫به منظور تشریح فعالیتها و پیشامدهایی که در درون سیستم رخ می دهند‪.‬‬
‫مثال در بانک‪ :‬خدمتدهی به هر مشتری‬
‫‪ ‬پیشامد برونزا‪:‬‬
‫به منظور تشریح فعالیتها و پیشامدهای پیرامونی‪،‬که سیستم را تحت تاثیر قرار می دهند‪.‬‬
‫مثال در بانک‪ :‬ورود هر مشتری‬
‫‪14‬‬
‫‪Prepared By zarringhalami‬‬
?
?
Prepared By zarringhalami
15
‫مثال‬
‫‪16‬‬
‫سیستم‬
‫نهاد‬
‫خصیصه ها‬
‫فعالیت‬
‫پیشامد‬
‫متغیرهای حالت‬
‫بانک‬
‫مشتری‬
‫مانده حساب جاری‬
‫سپرده گذاری‬
‫ورود‪ ،‬ترک‬
‫تعداد خدمت دهنده‬
‫های مشغول‬
‫تعداد مشتریان‬
‫منتظر‬
‫قطارسریع‬
‫السیر‬
‫مسافر‬
‫مبدا‪ ،‬مقصد‬
‫سفر‬
‫ورود به ایستگاه‬
‫رسیدن به مقصد‬
‫تعداد مسافران‬
‫منتظر در هر ایستگاه‬
‫تعداد مسافران در‬
‫سفر‬
‫تولید‬
‫ماشین ها‬
‫سرعت‬
‫ظرفیت‬
‫آهنگ از کار ماندگی‬
‫جوشکاری‪ ،‬برش‬
‫از کارماندگی‬
‫وضعیت ماشین ها‬
‫(مشغول‪ ،‬بیکار‪ ،‬از‬
‫کار افتاده)‬
‫ارتباطات‬
‫پیام ها‬
‫طول‪ ،‬مقصد‬
‫مخابره‬
‫ورود به مقصد‬
‫تعداد پیام های در‬
‫انتظار مخابره‬
‫موجودی‬
‫انبار‬
‫ظرفیت‬
‫خارج سازی کال از انبار‬
‫تقاضا‬
‫سطوح موجودی‬
‫‪Prepared By zarringhalami‬‬
‫انواع اشیا‬
‫‪ ‬اشیا در یک سیستم شبیه سازی شده به دو شکل است‪:‬‬
‫‪)1‬دائمی‪:‬‬
‫برخی از اشیا همیشه در سیستم وجود دارند و از بین نمی روند (‪ )permanent‬هستند‪.‬‬
‫‪ )2‬موقت‪:‬‬
‫دسته دومی از اشیا که به صورت موقت )‪(temporary‬هستند و به مرور زمان ازبین می‬
‫روند‪.‬‬
‫‪17‬‬
‫‪Prepared By zarringhalami‬‬
?
?
Prepared By zarringhalami
18
‫مشخصه در خط مونتاژ‬
‫مشخصهها توصیف کننده موجودیتها هستند‬
‫موجودیتها‬
‫کارگران‬
‫مشخصهها‬
‫‪ )a‬وضعیت کاری (بیکار(‪ )0‬یا مشغول(‪))1‬‬
‫‪ )b‬ایستگاههای کاری تخصیص یافته (‪1‬و ‪2‬و ‪3‬و ‪)...‬‬
‫ماشینآلت‬
‫‪ )a‬وضعیت (بیکار(‪ ، )0‬مشغول(‪ ،)1‬منتظر تعمیر (‪ )2‬تحت تعمیر (‪ ،)3‬در حال راهاندازی(‪))4‬‬
‫‪ )b‬عمر‬
‫‪ )c‬زمان عملیات‬
‫ایستگاههای کاری‬
‫محصولت مونتاژی‬
‫‪ )a‬تعداد قطعات منتظر در صف (‪).....،2 ،1 ،0‬‬
‫‪ )a‬موعد تحویل‬
‫‪ )b‬استقرار‬
‫‪19‬‬
‫‪Prepared By zarringhalami‬‬
‫مشخصههای ثابت و متغیر‬
‫(مشخصه متغیر) مقدار یک مشخصه میتواند در طول زمان تغییرکند و یا تغییر نکند (مشخصه ثابت)‪.‬‬
‫معمول بیشتر عالقمند به مدل کردن مشخصههای متغیر هستیم‪.‬‬
‫مثال هایی از مشخصههای متغیر‪:‬‬
‫‪ ‬تعداد قطعات در خط مونتاژ‬
‫‪ ‬وضعیت یک ماشین ( که منجر به درصد استفاده از ماشین میشود)‬
‫‪ ‬زمان تکمیل مونتاژ‬
‫‪ ‬اینکه دکتر مشغول و یا بیکار است‬
‫مثال هایی از مشخصههای ثابت‪:‬‬
‫‪ ‬مسیر تولید یک محصول‬
‫‪ ‬توالی مواردی که میبایست روی یک مریض با نوع خاص ی از درمان صورت گیرد‬
‫‪20‬‬
‫‪Prepared By zarringhalami‬‬
‫وضعیت سیستم‬
‫‪ ‬به چگونگی اشیا‪ ،‬مشخصات و روابط یک سیستم در یک لحظه زمانی‪ ،‬وضعیت‬
‫سیستم در آن لحظه گویند‪.‬‬
‫‪ ‬تذکر‪ :‬در حالت کلی وضعیت یک سیستم در یک لحظه را‪ ،‬مجموعه مقادیر اشیا و‬
‫مشخصات در آن لحظه تعیین می کند‪.‬‬
‫‪21‬‬
‫‪Prepared By zarringhalami‬‬
‫تغییر وضعیت‬
‫دو مشخصه در سیستم چگونگی تغییر وضعیت را مشخص می کنند‪:‬‬
‫‪ -1‬حجم یا بزرگی تغییر‪ :‬قدر مطلق تفاضل مقادیر یک مشخصه در دو لحظه زمانی‬
‫‪ -2‬درنگ یا تاخیر‪ :‬زمان سپری شده بین اثر یا دریافت محرک به وسیله سیستم تا بروز‬
‫تغییر در آن‪.‬‬
‫‪ ‬عکس العمل سیستم‪ :‬مجموعه بزرگی تغییر و تاخیر وضعیت می باشد‪.‬‬
‫‪22‬‬
‫‪Prepared By zarringhalami‬‬
‫محیط یا پیرامون سیستم‬
‫‪‬عواملی خارج از سیستم که تحت کنترل نیستند‪ ،‬ولی میتوانند بر عملکرد سیستم‬
‫اثر بگذارند و یا از آن تاثیر پذیرند‪ ،‬محیط سیستم خوانده میشود‪.‬‬
‫‪‬یک سیستم معمول تحت تأثیر تغییراتی است که در خارج سیستم اتفاق میافتد‪.‬‬
‫این تغییرات اصطالحا در محیط یا پیرامون سیستم اتفاق میافتند‪.‬‬
‫‪23‬‬
‫‪Prepared By zarringhalami‬‬
‫مرز سیستم‬
‫‪ ‬در مدل سازی یک سیستم‪ ،‬لزم است مرز بین سیستم و محیط سیستم تعیین شود‪.‬‬
‫‪ ‬برای تمایز اشیا‪ ،‬متغیرها و فعالیتهای محیط سیستم از هم نامهایشان در درون سیستم‪،‬‬
‫آنها را به ترتیب متغیر خارجی و داخلی نامگذاری می کنند‪ ،‬مرز بین این دسته را اصطالحا‬
‫مرز سیستم می گویند‪.‬‬
‫‪ ‬چگونگی تعیین این مرز ممکن است به مقصود از مطالعه سیستم بستگی داشته باشد‪.‬‬
‫‪ ‬مثال‪ :‬سیستم بانک‪ ،‬ممکن است حدی بر بیشترین نرخ بهره پرداختی وجود داشته باشد‪.‬‬
‫‪ ‬در بررس ی یک بانک‪ ،‬این مساله به منزله محدودیتی پیرامونی یا محیطی است‪ ،‬اما در مقام‬
‫بررس ی تاثیرات قوانین پولی بر صنعت بانکداری‪ ،‬تعیین حد در زمره فعالیتهای سیستم‬
‫شمرده می شود‪.‬‬
‫‪24‬‬
‫‪Prepared By zarringhalami‬‬
‫انواع سیستم ها‬
:‫سیستمها را میتوا ندردوردهد ستهبندیکرد‬
 ‫) گ سسته‬Discrete Event System)
 ‫(پ یو سته‬Continuous System)
Prepared By zarringhalami
25
?
?
Prepared By zarringhalami
26
‫سیستم گسسته‬
‫‪ ‬سیستمی که تغییر وضعیت آن عمدتا منفصل و یا نا پیوسته است یا سیستمی که‬
‫متغیر(های) حالت در آن تنها در مجموعه ای از نقاط گسسته زمان تغییر کند‪.‬‬
‫‪ ‬مثال‪ :‬بانک‪ ،‬زیرا متغیر حالت تعداد مشتری حاضر در بانک‪ ،‬تنها وقتی تغییر می کند‬
‫که یک مشتری وارد یا خدمتدهی به یک مشتری کامل می شود‪.‬‬
‫‪27‬‬
‫‪Prepared By zarringhalami‬‬
‫حالت یا وضعیت سیستم‬
‫زمان‬
‫سیستمهای گسسته‬
‫‪28‬‬
‫‪Prepared By zarringhalami‬‬
‫سیستم پیوسته‬
‫‪ ‬سیستمی که تغییر وضعیت آن عمدتا متصل است یا سیستمی که متغیر(های) حالت‬
‫در آن به صورت پیوسته طی زمان تغییرکند‪.‬‬
‫‪ ‬مثال‪ :‬سیستم تصفیه خانه مایعات‪ ،‬منابع مایع تصفیه نشده و تصفیه شده از اشیا‬
‫سیستم اند و مقدار مایع درون هر یک از آنها مشخصه ای برای هر یک می باشد‪.‬‬
‫تغییرات این مشخصه ها نسبت به گذر زمان متصل است‪.‬‬
‫‪29‬‬
‫‪Prepared By zarringhalami‬‬
‫حالت یا وضعیت سیستم‬
‫زمان‬
‫سیستمهای پیوسته‬
‫‪30‬‬
‫‪Prepared By zarringhalami‬‬
‫‪‬سیستم های انگشت شماری در عمل به طور کامل‬
‫گسسته یا پیوسته اند‪ ،‬بنابراین اغلب سیستم ها‬
‫دارای مشخصاتی با تغییرات توام متصل و منفصل می‬
‫باشند‪.‬‬
‫‪31‬‬
‫‪Prepared By zarringhalami‬‬
‫تمرین (سری اول)‪:‬‬
‫نهادها‪ ،‬خصيصه ها‪ ،‬فعاليتها‪ ،‬پيشامدها و متغیرهای حالت یک سيستم دلخواه را با توجه به موارد زیر مشخص‬
‫كنيد‪:‬‬
‫الف) نهادهای دائم و موقت‬
‫ب) خصیصه های ثابت و متغیر‬
‫ج) پیشامدهای درونزا و برونزا‬
‫‪32‬‬
‫‪Prepared By zarringhalami‬‬