Имитационное моделирование работы системы обслуживания клиентов банка

Пензенская государственная технологическая  академия

 

Кафедра " информационные системы  и технологии"

 

Дисциплина " моделирование систем"

 

 

 

 

 

 

Курсовой проект

 

на тему "Имитационное моделирование работы

системы обслуживания клиентов банка"

Вариант 6-8-1

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила: студентка гр.08И1в Сысуева А.П.   

 

 

Принял:

доцент Щербань А.Б.

 

Оценка ________________

Дата __________________

 

 

 

Пенза  2012

 

 

Реферат

 

Пояснительная записка содержит 44 листа, 1 таблицу, 3 приложения, 15 источников использованной литературы.

Ключевые слова:  модель, моделирование, схема массового  обслуживания, экономическая теория, процесс обслуживания, язык GPSS, экономическая система, канал обслуживания, планирование эксперимента.

Объект исследования: система обслуживания клиентов банка (экономическая система).

Цель работы: разработка модели, имитирующей работу экономической  системы (система обслуживания клиентов банка) и определить вероятностные  характеристики этой системы.

Средства работы: язык моделирования GPSS - общецелевая система моделирования.

Полученные результаты: программный продукт - имитационная модель работы экономической системы (системы обслуживания клиентов банка), реализованная с помощью языка GPSS.

Для отыскания оптимального варианта использована методика планирования эксперимента.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пензенская государственная  технологическая академия

Кафедра «ИТС»

 

"Утверждаю"

Зав. кафедрой ____________

Дата: ____________________

 

ЗАДАНИЕ

на курсовое проектирование

по дисциплине  “ моделирование систем”

студенту 

Тема проекта: “Имитационное моделирование работы кассы банка”.

 

Исходные  данные (технические требования) на проектирование:

 

Необходимо смоделировать  систему обслуживания клиентов в  банке. Определить среднее время  ожидания клиента в общей очереди  и среднее число клиентов в общей очереди в зависимости от количества обслуживающих сотрудников.

Приход клиентов в  банк описывается равномерным распределением  мин. Время обслуживания клиентов описывается равномерным распределением мин. В течении всего времени работы банка клиентов обслуживают 2,4,6 сотрудников и один кассир. Клиенты становятся в общую очередь. Когда какой-нибудь сотрудник освобождается, клиент, стоящий в очереди первым, идет к окошку этого сотрудника и затем, после оформления документов - к кассиру. Кассир обслуживает в среднем в 2,5 раза быстрее сотрудника с аналогичным законом распределения времени обслуживания. Очередь ограничена длиной 10. Рабочий день в банке длится 8 часов.

 

 

 

 

Дополнительное задание к курсовому проекту:

 

Подготовить вариант  работы банка, когда клиенты распределяются между сотрудниками и очередной  клиент обслуживается сотрудником  очередь к которому наименьшая. Вводится ограничение на длину очереди  к кассиру L  Обслуживает старший кассир, который работает в 1,3 раза быстрее кассира.

Спланировать и провести компьютерный эксперимент для определения  влияния выбранных факторов на вероятностные  характеристики системы обслуживания в банке и сделать предложения  по её оптимизауции.

 

Объем работы по курсу

1. Содержание расчетной части:

Разработка структурной  модели, ее символика Q-схем, GPSS-модели и программы на языке моделирования GPSS.

2. Графическая часть

Построение структурной  модели  в символике Q-схем и блок-диаграммы GPSS-модели.

3. Экспериментальная часть

Проведение имитационного  эксперимента.

 

Срок выполнения проекта по разделам:

 

1. Анализ задачи                                                                к           

2. Разработка GPSS – модели                                            к                            

3. Разработка программы  на языке GPSS                         к         

4. Отладка программы                                                        к          

5. Получение результатов  моделирования и их анализ   к         

6. Оформление пояснительной  записки                            к           

 

                                                                                        

                                                                            Дата выдачи задания

                                                                            Дата защиты проекта            

Руководитель __________________

Задание получил        

Студент _______________________

 

Содержание

 

 

 

 

Введение

Компьютерное моделирование  — метод решения задачи анализа или синтеза сложной системы на основе использования ее компьютерной модели. Суть компьютерного моделирования заключена в получении количественных и качественных результатов по имеющейся модели. Качественные выводы, получаемые по результатам анализа, позволяют обнаружить неизвестные ранее свойства сложной системы: ее структуру, динамику развития, устойчивость, целостность и др. Количественные выводы в основном носят характер прогноза некоторых будущих или объяснения прошлых значений переменных, характеризирующих систему.

Предметом компьютерного  моделирования могут быть: экономическая  деятельность фирмы или банка, промышленное предприятие, информационно-вычислительная сеть, технологический процесс, любой реальный объект или процесс, например, процесс инфляции, и вообще любая сложная система.

Компьютерная модель сложной системы должна, по возможности, отображать все основные факторы  и взаимосвязи, характеризующие реальные ситуации, критерии и ограничения. Модель должна быть достаточно универсальной, чтобы по возможности описывать близкие по назначению объекты, и в то же время достаточно простой, чтобы позволить выполнить необходимые исследования с разумными затратами.

Компьютерное математическое моделирование связано с информатикой технологически; использование компьютеров и соответствующих технологий обработки информации стало неотъемлемой и необходимой стороной работы физика, инженера, экономиста, эколога, проектировщика ЭВМ и т.д. Неформализованные вербальные модели не имеют столь явно выраженной привязки к информатике - ни в принципиальном, ни в технологическом аспектах.

 Работа экономического  предприятия связана с необходимостью  принятия ответственных решений,  что связано с риском. Для уменьшения степени риска важно точно и правильно оценить все случайные явления. Тогда правильный выбор соотношений всех возможных факторов поможет существенно улучшить эффективность работы экономического предприятия, увеличить производство и прибыль.

Для оценки случайных  величин используются имитационные модели. Использование языка GPSS позволяет построить имитационную модель экономической системы, что поможет получить интересующие нас технические характеристики. Исследование модели позволит сделать выводы о целесообразности принятых решений, связанных с величинами параметров модели и, следовательно, с параметрами экономического предприятия.

Согласно заданию, у  нас имеется шестиканальная система, на которую поступает простейший поток заявок. Данная система была рассмотрена в приложении к работе системы обслуживания клиентов банка. Моделирование процесса работы такой системы и полученные результаты дают возможность оценить перспективность работы банка, построенного согласно принципам такой системы.

 

 

1. Постановка  задачи моделирования

Разработать программу, моделирующую систему обслуживания клиентов в банке. В банк приходят равномерно распределенное количество клиентов m_ср = 2,5±0,5 мин. Время обслуживания клиентов распределено по равномерному закону и равно в среднем 1,7±0,5 мин. В течение всего времени работы банка клиентов обслуживают k = 2 (4; 6) сотрудников, кассир и старший кассир. Клиенты становятся в общую очередь, которая ограничена длиной 10 человек. Когда какой-либо сотрудник освобождается, клиент, стоящий в очереди первым, идет к окошку этого сотрудника и затем, после оформления документов - к кассиру. Кассир обслуживает клиентов в среднем в 2,5 раза быстрее сотрудника с аналогичным законом распределения времени обслуживания.

Рабочий день в банке длится 8 часов. Время моделирования 3 дня.

Дополнительное задание:

Подготовить вариант  работы банка, когда клиенты распределяются между сотрудниками и очередной  клиент обслуживается сотрудником, очередь к которому наименьшая. Вводится ограничение на длину очереди к кассиру L=10, при превышении которой клиента обслуживает старший кассир, работающий в 1,3 раза быстрее кассира.

Спланировать и провести компьютерный эксперимент для определения  влияния выбранных факторов на вероятностные  характеристики системы обслуживания в банке и сделать предложения по его оптимизации.

 

2. Функциональная схема  моделирования системы

Прежде, чем разработать  схему модели, нужно составить  ее функциональную схему. Она приведена  на рис. 1.

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1 - Функциональная схема моделирования системы.

 

Как видно из функциональной схемы, в банке работает группа сотрудников, которые производят обслуживание клиентов, т.е. обслуживание поступивших заявок. Видно, что поток клиентов распределяется между ними. После обслуживания сотрудником происходит обслуживание у кассира и старшего кассира.

При превышении очереди пришедший  клиент покидает банк без обслуживания.

Для уточнения и детализации  будет составлена структурная схема  модели в символах Q - схем, на которой требуемые детали будут детализированы.

 

3. Структурная схема  модели в символах Q - схем

В задании требуется  рассмотреть три варианта организации  процесса обслуживания клиентов сотрудниками и кассиром, которые отличаются количеством  работающих сотрудников - 2, 4 и 6. Это значит, что имеется общая очередь на обслуживание и несколько обслуживающих приборов.

Структурная схема модели в символах Q - схем организации процесса обслуживания клиентов банка сотрудниками и кассиром без дополнения  приведена на рис. 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2 - Структурная  схема организации процесса обслуживания клиентов банка сотрудниками и кассиром в символике Q - схем

Здесь И1 (источник заданий) - имитирует приход клиентов банка;

Н₁ – Н₇ – имитируют очереди.

К₁– К₈ - имитирует процесс работы сотрудников и кассиров.

Структурная схема модели в символах Q - схем организации процесса обслуживания клиентов банка сотрудниками и кассирами с дополнением приведена на рис. 3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3 - Структурная  схема организации процесса обслуживания клиентов банка сотрудниками и кассиром в символике Q - схем

Здесь И1 (источник заданий) - имитирует приход клиентов банка;

Р – распределитель;

Н₁ – Н₇ – имитируют очереди.

К₁– К₈ - имитирует процесс работы сотрудников и кассиров.

 

4. Метод построения модели

Поставленная задача решается использованием многоканальной системы массового обслуживания. Каждый сотрудник - это отдельный  самостоятельный канал прохождения  клиентов, независимый от остальных  каналов. Следовательно, нужна шестиканальная система массового обслуживания.

Поток заявок ограничен  лишь интенсивностью потока и временем моделирования. 

Приоритеты одних заявок перед другими отсутствует.

Максимальная длина  очереди составляет 10 клиентов. Возможен отказ от обслуживания при превышении очереди.

Процесс функционирования модели можно представить в виде движения сообщений, генерируемых в  блоке GENERATE и ожидающих в общей очереди обслуживания в многоканальной системе, причем каждое сообщение проходит последовательно все блоки избранного канала. Затем заявки достигают последнего блока TERMINATE, общего для всех каналов. В этом блоке происходит уничтожение сообщений и вывод их из модели.

В задании  требуется  рассмотреть три варианта с разным количеством сотрудников. Это можно  сделать на одной модели, изменяя  количество доступных сотрудников.

 

5. Описание GPSS модели обслуживания  клиентов банка

5.1. Блок-диаграмма модели обслуживания клиентов банка

Блок-диаграмма модели обслуживания клиентов банка сотрудниками и кассиром приведена в приложении 1.

Модель состоит из двух сегментов. Первый начинается с  блока GENERATE, который генерирует входящий поток клиентов с интервалами 2.5 и разбросом 0.5 мин. Блок TRANSFER направляет клиента к каналу обслуживания (сотруднику) с меньшей очередью путем использования процедуры Sqmin.

Моделирование работы каждого  сотрудника происходит аналогично. В  блоке QUEUE происходит постановка в очередь. Блок SEIZE обеспечивает занятие соответствующего сотрудника. Блок DEPART освобождает очередь от клиента, перешедшего к сотруднику. Блок ADVANCE задерживает клиента на время обслуживания 1.7 с разбросом 0.5 минут. Блок RELEASE освобождает сотрудника. Далее клиенты проходят блок TEST для определения длины очереди к кассиру и разветвляются на кассира при длине очереди меньше ограничения, или на старшего кассира при достижении ограничения. Обслуживание у кассира аналогично обслуживанию у сотрудника за исключением меньшей в 2,5 раза задержки. Обслуживание у старшего кассира аналогично обслуживанию у кассира за исключением меньшей в 1,3 раза задержки. Блок SAEVALUE подсчитывает обслуженных клиентов. Блок TERMINATE уничтожает сообщение.