3.14. Типовая схема имитационной модели с продвижением времени по событиям

Уточним понятие события.

Под событием будем понимать смену состояния системы.

Виды событий:

• выход из строя технических средств;

• восстановление работоспособности техники;

• поступление сообщения на узел связи;

• начало передачи сообщения;

• конец передачи сообщения;

• уничтожение цели и т. п.

Вид события связан с типом элемента, сменяющего свои состояния. Смена состояний системой есть объединение смен состояний ее элементов.

Будем считать, что событие совершается в конкретный момент времени мгновенно.

Вообще-то событие - смена состояния - совершается за некоторый отрезок времени. Но в интересующих нас процессах длительность смены состояний много меньше времени нахождения системы в каком-либо состоянии, поэтому длительностью события можно пренебречь.

Каждому событию соответствует пространственно-временная точка  , где  - момент свершения события;  - тип элемента системы, сменившего состояние;  - вид или номер события этого элемента.

Различают события активные и пассивные.

Активное событие - это смена состояния элемента под воздействием присущих ему внутренних причин.

Например, отказ техники - активное событие, так как оно определяется износом или скрытыми дефектами. Конец передачи сообщения по каналу связи - активное событие, так как при прочих равных условиях оно определяется быстродействием передающей аппаратуры.

Пассивное событие - событие, возникшее под воздействием активного события.

Например:

• начало передачи сообщения по каналу связи, так как оно зависит от другого активного состояния - поступления сообщения на узел связи;

• изменение числа устройств, ожидающих ремонта. Увеличение численности зависит от поступления неисправных устройств в мастерскую; уменьшение - от освобождения мастерской; и др.

В одном и том же элементе системы могут происходить активные и пассивные события. Например:

• начало решения задачи на компьютере - событие пассивное, так как оно происходит от другого события: поступления запроса на решение;

• завершение решения - событие активное, так как оно зависит от внутренних свойств компьютера (производительности);

• поступление заявок на обслуживание в очередь и покидание очереди - события пассивные, но уход из очереди "нетерпеливых" заявок - события активные.

Обычно элемент, в котором происходит активное событие, называют активным, пассивное событие - пассивным.

Основу имитационной модели системы с продвижением модельного времени по событиям составляют модели активных событий. Пассивные события моделируются просто, если выявлены их причинно-следственные отношения с активными событиями.

Множество точек  представляет собой поведение системы во времени. Множество точек  активных событий называется списком событий.

Список событий может быть сформирован либо перед началом моделирования, либо формироваться в ходе моделирования. На рис. 3.20 список событий представлен диаграммой ж.

Имитационная модель с продвижением времени по событиям любой системы состоит из следующих функциональных модулей:

• модуль установки начальных условий;

• модуль продвижения модельного времени;

• модули реакции;

• модуль обеспечения заданной точности и достоверности;

• модуль формирования результата моделирования.

Модуль установки начальных условий.

Модуль устанавливает значения разного рода констант, например, заданное число  реализаций модели, критерий завершения интервала моделирования  и др., а также элементы списка событий  - все или только начальные для каждого вида события.

Если в предыдущем способе продвижения модельного времени на фиксированные промежутки  модуль состоял из трех блоков установки начальных условий, то здесь достаточно двух: установка начальных условий на весь процесс моделирования ( ) и установка начальных условий на каждую реализацию ( ).

Модуль продвижения модельного времени. Его функции: выбор в списке событий момента времени свершения очередного,

ближайшего события  , и фиксация очередного момента модельного времени:

Модули реакции. Представляют собой программы, имитирующие действия соответствующих активных событий и связанных с ними пассивных событий. Модулей реакции столько, сколько возможно в системе активных событий. Подключение того или иного модуля реакции происходит в соответствии с значениями   и  .

Помимо имитации событий в модулях реакции могут выполняться следующие действия:

• фиксация текущих значений параметров, интересующих исследователя, так называемых числовых атрибутов, и, возможно, их текущая статистическая обработка;

• подсчет числа свершившихся событий данного вида;

• прогноз времени свершения  , очередного события данного вида и занесение этого времени в список событий (если список событий формируется в ходе моделирования). Прогноз осуществляется с помощью соответствующего датчика случайных чисел, адекватно имитирующего временные интервалы между событиями.

Модуль обеспечения заданной точности и достоверности ведет подсчет числа реализаций модели  . При достижении  моделирование заканчивается.

Модуль формирования результата. Выполняет окончательную статистическую обработку данных моделирования и обеспечивает отображение результата в данном виде.

Взаимодействие модулей показано на рис. 3.28.

Переход на соответствующий модуль реакции  ,   и т. д. происходит по значению индекса   текущего значения  .

Рис. 3.28.  Блок-схема модели с продвижением времени по событиям

Безусловный выход из любого модуля реакции - в блок выбора очередного значения   модуля продвижения времени.

В общий цикл предлагаемой структуры моделирующего алгоритма удобно вписывается определение конца интервала исследования  и момента конца моделирования ( ) . Для этого вся система интерпретируется как один обобщенный активный элемент, имеющий два состояния: включен и выключен.

В списке событий этому обобщенному элементу соответствует одна пространственно-временная точка  . Здесь   - начальная точка отсчета интервала исследования, обычно  . Когда в процессе работы моделирующего алгоритма окажется, что  , управление будет передано специальному модулю реакции  , который зафиксирует конец текущей реализации 

Этот модуль также в случае  передаст управление блоку ( ) на выполнение очередной реализации, а в случае выполнения  - модулю формирования результатов.

Ранее было отмечено, что некоторые элементы в зависимости от состояния могут быть активными либо пассивными.

В случае перехода такого элемента в пассивное состояние надо

исключить возможность выбора его блоком "Выбор  ". Для этого в список событий записывается время   его переключения на свой модуль реакции. В этом случае модуль продвижения времени никогда не найдет этой временной точки, так как интервал исследования будет заканчиваться раньше.

Но когда этот элемент вновь станет активным, время его активного события  , должно быть занесено в список событий.