Использование переменных для моделирования временных и логических связей между экземплярами объектов

Помимо моделирования временных связей между экземплярами операций с помощью диаграммы процесса перед аналитиком часто встают задачи моделирования более сложных логических или временных связей между экземплярами операций, например:

• приостановка выполнения экземпляра процесса до момента, пока не появятся в наличии необходимые материальные ресурсы или экземпляры временных ресурсов;
• регулирование частоты запуска экземпляров операций в зависимости от выполнения условия.

Для моделирования таких связей метод имитационного моделирования предлагает следующие способы:

1. Моделирование конкуренции за ограниченное количество экземпляров временных ресурсов;
2. Моделирование конкуренции за ограниченное количество материальных ресурсов;
3. Использование переменных для управления траекторией выполнения экземпляров имитирующих процессов.

Первый способ реализован путем задания значений параметров на вкладке Смены (см. главу Параметры вкладки "Смены") и в Окне свойств объекта справочника "Процессы" (вкладка Параметры ФСА → вкладка Ресурсы, см. главу Моделирование использования / потребления ресурсов при выполнении экземпляра операции).

Для реализации двух оставшихся способов используется следующий механизм: аналитик объявляет переменную у объекта справочника, а затем во время имитации движок имитации по заданным аналитиком данным создает экземпляр(ы) переменной.
Переменные делятся на два типа: глобальные и локальные. При проведении имитации глобальная переменная создается в единственном экземпляре для всех экземпляров имитирующих процессов и существует в течение всей имитации. В случае с локальными переменными, во время имитации создается множество экземпляров локальной переменной - по одному для каждого экземпляра имитирующего процесса, и экземпляр локальной переменной существует, пока существует экземпляр соответствующего имитирующего процесса.
Изменение значений экземпляра переменной происходит по правилам, заданным аналитиком на вкладке Действия с переменными объектов справочника "Процессы" (см. главу Действия с переменными).

Далее рассмотрим различные способы объявления переменных.

Для объектов справочников "Субъекты" и "Объекты деятельности" переменные объявляются аналитиком на вкладке Переменные (Окно свойств объекта справочника "Субъекты" или "Объекты деятельности" → вкладка Параметры ФСА) (Рис.1).

Рисунок 1. Объявление переменной для объекта справочника "Субъекты" или "Объекты деятельности"

Описание параметров вкладки Переменные приведено в Табл.1.

Стартовое значение переменной может быть задано в виде константы, случайной величины или значения другой переменной (Рис.2).

Рисунок 2. Задание стартового значения переменной

Если стартовое значение переменной должно быть представлено в виде константы, оно задается в параметре "Значение" (Рис.2).

Если стартовое значение переменной должно быть представлено в виде закона распределения, оно задается в параметре "Случайная величина" (Рис.2). В открывшемся окне выбирается закон распределения и заполняются необходимые параметры этого закона. На Рис.3 представлен пример задания закона распределения стартового значения переменной.

Рисунок 3. Задание стартового значения переменной в виде закона распределения

Если в качестве стартового значения переменной необходимо подставить значение другой переменной, используется параметр "Переменная" (Рис.2). При нажатии на кнопку открывается Окно справочника "Переменные ФСА" (Рис.4).

Рисунок 4. Окно справочника "Переменные ФСА"

Параметр "Тип ресурса" группы параметров Материальный ресурс (Рис.1) определяет количество и область видимости экземпляров переменных, создаваемых во время имитации (Табл.2).

На основании этих данных во время имитации движок имитации создает экземпляр глобальной или экземпляры локальной переменной.

Для модели материального ресурса может быть объявлена системная переменная "Количество". Переменная "Количество" объявляется на вкладке Переменные (Окно свойств объекта справочника "Объекты деятельности" или "Субъекты" → вкладка Параметры ФСА) путем нажатия на гиперссылку Создать системные переменные материального ресурса. Значения параметров "Стартовое значение" и "Нижняя граница" для этой переменной по умолчанию устанавливаются равными 0, при необходимости, эти значения можно изменить.

Для системной переменной "Количество", объявленной у объекта справочника "Субъекты" или "Объекты деятельности", во время имитации уменьшение и увеличение значения экземпляра (значений экземпляров) происходит автоматически. Изменение значения (значений) происходит при выполнении экземпляров имитирующих операций, в рамках которых используются имитирующие материальные ресурсы или производятся имитирующие продукты на заданное в параметре "Количество" значение (см. главы Моделирование использования / потребления ресурсов при выполнении экземпляра операции и Моделирование производства продуктов при выполнении экземпляра операции).
Дополнительные действия по изменению значения экземпляра (значений экземпляров) этой переменной также могут совершаться в соответствии с правилами, заданными аналитиком на вкладке Действия с переменными объекта справочника "Процессы" (Рис.6).
Параметр "Тип ресурса" группы параметров Материальный ресурс (Рис.1) определяет количество и область видимости экземпляров переменной "Количество", создаваемых во время имитации (Табл.3).

Вне зависимости от того, объявил или нет аналитик системную переменную "Количество" для объекта справочника "Субъекты" или "Объекты деятельности" на вкладке Переменные (Рис.1), во время имитации для соответствующего имитирующего материального ресурса и/или продукта экземпляр(ы) переменной с наименованием "Количество" будет создан (будут созданы) автоматически. Это делается для обеспечения возможности наблюдать за изменением динамики потребления имитирующих ресурсов и производства имитирующих продуктов. При этом экземпляр(ы) переменной "Количество" создается (создаются) со стартовым значением, равным нулю, и не имеет (не имеют) ограничений на принимаемые значения. Это значит, что в процессе имитации не будет производиться проверка на ограничения значений данного экземпляра (экземпляров) переменной. Если необходимо, чтобы стартовое значение экземпляра (экземпляров) переменной было отличным от нуля, или же необходимо задать ограничения на принимаемые значения, аналитик должен явно объявить системную переменную "Количество" на вкладке Переменные объекта справочника "Субъекты" или "Объекты деятельности" (Рис.1).

Для модели временного ресурса могут быть объявлены системные переменные "Количество экземпляров", "Количество свободных экземпляров", "Количество занятых экземпляров". Переменные объявляются на вкладке Переменные (Окно свойств объекта справочника "Объекты деятельности" или "Субъекты" → вкладка Параметры ФСА) путем нажатия на гиперссылку Создать системные переменные временного ресурса.

Рассматриваемые переменные всегда являются глобальными вне зависимости от значения параметра "Тип ресурса" (Окно свойств объекта справочника "Объекты деятельности" или "Субъекты" → вкладка Параметры ФСА → группа параметров Материальный ресурс).

Значения параметра "Стартовое значение" для этих переменных устанавливаются равными 0. Во время имитации изменение стартовых значений экземпляров переменных "Количество экземпляров", "Количество свободных экземпляров" и "Количество занятых экземпляров" происходит автоматически. Изменение значений происходит в соответствии с графиком работы экземпляров имитирующего ресурса, а также при старте и окончании выполнения экземпляров имитирующих операций, в рамках которых участвуют экземпляры имитирующего временного ресурса, на заданное в параметре "Количество" значение (см. главу Моделирование использования / потребления ресурсов при выполнении экземпляра операции).

Системные переменные, объявленные для моделей временных ресурсов, используются для управления траекторией выполнения экземпляров имитирующих процессов: объявленные переменные используются для задания логических условий в точках ветвлений (см. главу Задание условий).

Для объектов справочника "Процессы" переменные объявляются аналитиком на вкладке Переменные (Рис.5). На основании этих данных во время имитации движок имитации создает экземпляры локальной переменной. Область видимости экземпляра переменной - экземпляр процесса и экземпляры всех имитирующих подпроцессов всех уровней.

Рисунок 5. Задание переменной для объекта справочника "Процессы"

В отличие от переменных, объявляемых для объектов справочников "Объекты деятельности" и "Субъекты", для переменных, объявляемых для объектов справочника "Процессы", не задаются верхняя и нижняя границы.

В разделе "Переменные глобальные и системные" справочника "Переменные ФСА" (Главное меню → Анализ процессов → Переменные ФСА) по умолчанию объявлены системные переменные. Дополнительно здесь также могут быть объявлены пользовательские глобальные переменные. Все они могут быть использованы для управления ходом выполнения экземпляров имитирующих процессов.

• Системные переменные Текущее время и Текущая дата являются глобальными. Переменные не могут быть модифицированы аналитиком.

• Системные переменные Текущая длительность процесса и Текущая стоимость процесса являются локальными. Область видимости экземпляра такой переменной - экземпляр имитирующего процесса. Переменные не могут быть модифицированы аналитиком.

• Любые другие переменные, объявляемые аналитиком в этом разделе, считаются глобальными и доступными как для чтения, так и для модификации в любом месте имитации. Для этих переменных не задаются верхняя и нижняя границы.

Ниже приведена сводная таблица по способам объявления глобальных и локальных переменных (Табл.4).

Во время выполнения экземпляров имитирующих операций с экземпляром переменной совершаются действия, в результате которых его стартовое значение изменяется. Действия, которые необходимо совершить с экземпляром переменной во время имитации, задаются аналитиком на вкладке Действия с переменными (Окно свойств объекта справочника "Процессы" → вкладка Параметры ФСА) (Рис.6).

Рисунок 6. Вкладка Действия с переменными

Описание параметров вкладки Действия с переменными приведено в Табл.5.

Тип переменной определяет перечень операторов, которыми можно воспользоваться для совершения действия с экземпляром переменной (Табл.6).

Моделируется деятельность по обработке партии деталей. Каждый день в 9 утра поступает партия деталей на обработку (количество деталей в партии: 10-15 шт.). При обработке детали с вероятность 20% может возникнуть брак, и деталь будет отправлена на повторную обработку. Количество экземпляров операции "Обработка детали", таким образом, носит случайный характер и, в общем случае, больше, чем количество деталей в партии. После обработки всех деталей задание закрывается (Рис.7).

Рисунок 7. Диаграмма процесса «Обработка партии деталей»

1. Зададим правила возникновения экземпляров имитирующего стартового события "Поступила партия деталей" (Рис.8 и Рис.9).

Рисунок 8. Настройки правил возникновения экземпляров стартового события

Рисунок 9. Настройки интервала возникновения экземпляров стартового события

2. Создадим объект в справочнике "Объекты деятельности" с наименованием "Партия деталей". Для данного объекта справочника объявим переменную "Количество деталей" (Рис.10).

Рисунок 10. Объявление переменной у объекта "Партия деталей"

Обратите внимание, что значение параметра "Тип ресурса" в группе параметров Материальный ресурс - "Локальный". Это значит, что для каждого экземпляра имитирующего процесса будет создана своя партия деталей.

3. Зададим параметры вкладки Действия с переменными объекта "Обработка детали" справочника "Процессы" (Рис.11).

Рисунок 11. Параметры вкладки Действия с переменными объекта "Обработка детали" справочника "Процессы"

4. Зададим параметры вкладки Действия с переменными объекта "Оформление брака" справочника "Процессы" (Рис.12).

Рисунок 12. Параметры вкладки Действия с переменными объекта "Оформление брака" справочника "Процессы"

5. Зададим вероятность возникновения брака (Рис.13).

Рисунок 13. Параметры стрелки "Брак"

6. Зададим вероятность того, что брак не возникнет (Рис.14).

Рисунок 14. Параметры стрелки "Не брак"

7. Зададим условия возникновения экземпляра события "Обработаны все детали". Для этого зададим параметры стрелки, ведущей к фигуре события "Обработаны все детали" на диаграмме процесса (Рис.15).

Рисунок 15. Параметры стрелки, ведущей к фигуре события "Обработаны все детали"

Таким образом, мы смоделировали управление ходом выполнения экземпляра имитирующего процесса "Обработка партии деталей" в зависимости от значения переменной "Количество деталей".