В статье рассмотрена проблематика определения эффективности функционирования системы обработки заявок с мобильными сотрудниками. Такого рода системы сложно изучаются аналитическим способом, но хорошо изучаются с помощью методов статического моделирования. Такой класс систем относится к системам массового обслуживания (СМО). В статье представлено применение принципа объектного моделирования для построения имитационного алгоритма системы обслуживания заявок с мобильными сотрудниками. Указаны преимущества и недостатки такого подхода.
Ключевые слова: имитационное моделирование, СМО, объектный принцип моделирования.
СМО описывается несколькими абстрактными понятиями: поток требований, каналы обслуживания. Через поток требований в каналы обслуживания поступают требования для обработки. Каналы могут быть разными по назначению, характеристикам, они могут сочетаться в разных комбинациях; требования могут находиться в очередях и ожидать обслуживания. Часть требований может быть обслужена каналами, а части могут отказать в этом. Требования могут приходить неравномерно, каналы могут обслуживать разные требования за разное время, количество требований часто весьма велико. Все это делает такие системы сложными для изучения и управления, и проследить все причинно-следственные связи в них не представляется возможным. Поэтому обычно говорят, что обслуживание в сложных системах носит стохастический (случайный) характер. [1]
Системы обработки заявок с мобильными сотрудниками представляют собой именно такой класс систем. В них поток требований представляет собой очередь заказов, а каналы обслуживания — это мобильные сотрудники. Появление заказов в системе носит случайных характер, так же заказам может быть отказано в обслуживания из-за высокой загруженности мобильных сотрудников или неэффективного алгоритма распределения заказов между ними. Поэтому для определения эффективности функционирования таких систем применяется метод статического моделирования на ЭВМ.
При статическом моделировании системы строится специальный имитационный алгоритм, в соответствии с которым вырабатывается информация, описывающая элементарные явления исследуемой системы. Получаемая таким образом информация о состояниях системы используется для определения ее результирующих характеристик. Одним из принципов построения имитационных алгоритмов является объектный принцип моделирования.
Основная идея объектного принципа моделирования — разделение сложного имитационного алгоритма на несколько независимых компонентов, которые выполняют определенную роль в моделируемой системе. Так как система обработки заявок с мобильными сотрудниками имеет сложную структуру, то ее можно разделить на отдельные компоненты и моделировать их независимо друг от друга. Представим системy обработки заявок с мобильными сотрудниками как СМО с конфигурацией M/M/n/m в нотации Кендалла и со смешанной дисциплиной обслуживания. На Рисунке 1 изображена структурная схема имитационного алгоритма.
Рис. 1. Структурная схема имитационной модели, построенной на принципе объектного моделирования
Структурная схема содержит следующие узлы:
- Источник заявок — имитирует поток заявок с определенным законом распределения;
- Модуль расчета приоритета заявки — вычисляет приоритет заявки по заданной дисциплине обслуживания;
- Очередь заявок — имитирует очередь заявок, которые ожидают обработки;
- Модуль обслуживания — включает в себя множество каналов обслуживания с заданными характеристиками времени обслуживания, вероятность отказа;
- Модуль статистики — осуществляет подсчет характеристик системы во время имитационного моделирования. Служит для определения эффективности функционирования моделируемой системы.
Из структурной схемы видно, что отдельные компоненты СМО независимы и взаимодействуют между собой с помощью сообщений. При таком подходе, можно изменять характеристики отдельных компонентов СМО не затрагивая другие компоненты, например, менять дисциплину обслуживания, по которой работает очередь или изменять характеристики источника заявок. Так же такой подход позволяет иметь в системе каналы обслуживания с различными характеристиками, что имеет особую важность для систем с мобильными сотрудниками. Так же из структурной схемы видно, что каждый модуль имеет свои статистические данные, которые в итоге могут попадать в модуль сбора статистики, это позволяет собрать больше данных при моделировании и соответственно получить более точную оценку эффективности алгоритма обработки заявок.
В целом, данный подход упрощает модификацию всего имитационного алгоритма при изменении параметров модулируемой системы.
Недостатком данного подхода является сложность программирования. Каждый компонент представляет собой независимую программу, но для проведения имитационного алгоритма, требуется что бы компоненты взаимодействовали между собой, поэтому нужно проектировать общие программные интерфейсы для взаимодействия. Данную проблему помогают решить объектно-ориентированные языки программирования.
Подводя итог данной статьи, был рассмотрен принцип объектного моделирования и его применение к построению имитирующего алгоритма для сложных СМО, таких как системы обслуживания заявок с мобильными сотрудниками. В целом это очень гибкий подход, который легко обобщить для применения в моделировании СМО с различными конфигурациями.
Литература:
- http://stratum.ac.ru/education/textbooks/modelir/contents.html — учебник «Моделирование систем», Лекция 32 «Общие принципы построения моделирующих алгоритмов».
- «MATHEMATICAL DESCRIPTION OF THE SHIFT TASK». Журнал «EASTERN EUROPEAN SCIENTIFIC JOURNAL», г. 2013, с. 64
