1. ميرعماد سليمانيان
محمدرضا صمدي
ميلاد ظفرنژاد

2. تعريف شبيه سازي
شبيه سازي(Simulating) در يک تعريف خيلي کلي مجموعه اي از روشها وابزارها براي مشابه سازي سيستمهاي واقعي مي باشد که عموما به وسيله کامپيوتر و نرم افزار انجام مي شود.
شبيه سازي عبارت است از طراحي مدل از سيستم و انجام آزمايش هايي روي مدل به منظور تحقق دست کم يکي از اهداف زير:
- کسب شناخت از عملکرد سيستم
- مقايسه عملکرد سيستم تحت شرايط مختلف

3. چه زماني از شبيه سازي استفاده مي کنيم؟
اغلب اوقات مطالعه فيزيکي سيستم ها، بسيار مشکل و هزينه بر است و يا حتي ناممکن مي باشد.
در اين شرايط بايد از يک مدل بدلي براي مطالعه سيستم استفاده کرد.
در صورت سادگي مدل، براي حل مسأله مي توان از روشهاي تحليلي استفاده نمود.
در صورت بي نتيجه بودن روش هاي تحليلي به علت پيچيدگي مساله از شبيه سازي استفاده مي کنيم.

4. مزاياي شبيه سازي
دستيابي به داده هاي شبيه سازي در مقايسه با سيستم هاي حقيقي معمولا بسيار کم هزينه تر است.
به کار بردن روشهاي شبيه سازي معمولا آسان تر از روشهاي تحليلي است.
مدل هاي شبيه سازي محدوديت استفاده از مفروضات ساده کننده را ندارند.
در برخي موارد شبيه سازي تنها وسيله يافتن راه حل مسأله است.
شبيه سازي اجازه مدل سازي شرايط احتمالي و متغير را مي دهد.

5. ايستا در مقابل پويا(Static vs. Dynamic)
انواع شبيه سازي
ايستا در مقابل پويا(Static vs. Dynamic)
- آيا زمان نقشي در مدل ايفا مي کند؟
پيوسته در مقابل گسسته(continuous vs. Discrete change)
- آيا حالت سيستم مي تواند به طور مداوم تغيير کند يا فقط در برهه مجزايي از زمان تغيير مي کند؟
قطعي در مقابل احتمالي(Deterministic vs. Stochastic)
- آيا همه چيز با اطمينان است يا حالت عدم اطمينان هم وجود دارد؟

6. شبيه سازي با کامپيوتر زبانهاي برنامه نويسي عمومي:
Fortran , C , VB و...
زبانهاي شبيه سازي:
SLAM , GPSS , SIMAN و...
شبيه سازي سطح بالا
ARENA , ED و...

7. اجزاي يک مدل شبيه سازي
Entities(نهادها): بازيگراني که شرايط را تغيير مي دهند، روي نهادهاي ديگر اثر مي گذارند و از آنها نيز تاثير مي پذيرند.
)Attributesخصيصه(: ويژگيهايي است که يک Entity مي تواند داشته باشد.
)Variablesمتغير حالت(: وضعيت سيستم را در هر لحظه نشان مي دهند.
Resources: منابعي که نهادها آنها را اشغال مي کنند و به مصرف مي رسانند.

8. اجزاي يک مدل شبيه سازي(ادامه)
Queue(صف): جاييست که نهادها براي آزاد شدن يک منبع و اشغال آن منتظر مي مانند.
Statistical accumulators: متغيرهاي نظارتي که در پايان براي ارزيابي عملکرد سيستم استفاده مي شوند.
Event(پيشامد): رخدادي در يک لحظه که وضعيت سيستم را تحت تاثير قرار مي دهد

9. معرفي نرم افزار Arena

10. معرفي نرم افزار Arena محصول شرکت Rockwell Software
داراي ويرايشهاي مختلف مثل Basic, Professional و ...
ويرايشهاي جديد داراي امکان نمايش 3بعدي هستند.
نرم افزار مورد استفاده: ARENA 7.01 Academic
Arena نرم افزاري تحت Microsoft Windows مي باشد.

11. آشنايي با پنجره Arena
در بالا، سمت چپ منوهاي File، View، Tools و Help را مي بينيد.
اگر يک فايل مدل سازي باز شود، ديگر منوها فعال مي شوند.

12. پنجره مدل پنجره مدل (معمولا در طرف راست پنجره Arena وجود دارد)
جايي است که مدل ساخته مي شود.
شما مي توانيد همزمان پنجره هاي چند مدل را همزمان باز داشته باشيد.
براي هر فايل مدل سازي که باز مي کنيد، يک پنجره مدل مجزا وجود دارد.

13. پنجره مدل از لحاظ رويت قسمت فلوچارت (Flowchart view):
حاوي نمودار هاي مدل مي باشد.
در بردارنده عناصر طراحي، انيميشن و فلوچارت هاي پردازش مي باشد.
عمل ويرايش کردن هر شي از طريق دوبار کليک کردن روي آن و رفتن به پنجره مکالمه (Dialog) ميسر است.
قسمت صفحه گستر (Spreadsheet view):
داده هاي مدل را نشان مي دهد مثل زمان و ديگر پارامترها
مي توان در اين ديد، داده ها را وارد، حذف و ويرايش کرد.

14. پنجره مدل از لحاظ رويت
بيشتر پارامترهاي مدل مي تواند در هر دو قسمت ويرايش شوند.
خط جدا کننده دو قسمت را مي توان گرفته و بالا و پائين برد.
براي پنهان کردن و فعال کردن قسمت صفحه گستر: View/Split Screen

15. نوار پروژه (Project Bar)
نوار پروژه در قسمت چپ پنجره Arena واقع شده است.
اين نوار شامل پانلهايي است که در آن بلوکهاي سازنده مدلها قرار مي گيرند.
در هر لحظه يک پانل نشان داده مي شود.
از طريق دکمه هاي افقي به پانل هاي مختلفي سوئيچ مي شود.

16. ماژول ها (Modules) بلوکهاي اصلي سازنده مدلهاي Arena هستند.
دو نوع اصلي آن عبارتند از:
ماژول هاي فلوچارت (Flowchart Modules)
ماژول هاي داده (Data Modules)

17. ماژول هاي فلوچارت (Flowchart Modules)
براي افزودن ماژول فلوچارت (Flowchart Modules) به مدلتان، آن را از نوار پروژه (Project Bar) به قسمت فلوچارت بکشيد.
شما مي توانيد نمونه هاي زيادي از يک نوع ماژول فلوچارت در مدلتان داشته باشيد.
ماژولهاي توصيف کننده فرآيندهاي پويا
نقاط/مکان هايي که موجوديت ها در بين آن ها حرکت مي کنند.
نوعاً به يکديگر متصل و مربوط هستند.

18. انواع ماژولهاي فلوچارت پانلBasic Process
Create، Dispose، Process، Decide، Batch، Separate، Assign، Record
پانلهاي ديگر انواع بسياري از ماژولها را دارند.
شکل ماژولها شبيه به اشکال فلوچارتها هستند (همچنين استفاده از رنگ ها براي نشانه گذاري)
2 روش براي ويرايش کردن :
براي دسترسي به آن 2 بار کليک کنيد، سپس پنجره مکالمه (Dialog) را پر کنيد.
انتخاب يک نوع ماژول در مدل يا در نوار پروژه (يک بار کليک)، ديدن تمام ماژول ها از همان نوع در قسمت صفحه گستر و سپس ويرايش کردن آن

19. ماژول هاي داده (Data Modules)
تعيين مقادير، شرايط و ... براي کل مدل
انواع ماژولهاي داده در پانل Basic Process عبارتند از:
Entity، Queue، Resource، Variable، Schedule، Set
پانلهاي ديگر حاوي ديگر ماژول ها داده اي مي باشند.
آيکون ماژول هاي داده در نوار پروژه شبيه يک صفحه گسترها کوچک شده است.
براي استفاده از ماژول داده، آن را در نوار پروژه انتخاب کنيد. (يک کليک) و در قسمت صفحه گستر ويرايش کنيد.
کليک راست کردن روي سطرها و ستون ها به منظور انجام کارهاي مختلف
فقط يک نمونه از هر نوع ماژول داده در يک مدل وجود دارد امّا هر يک مي تواند ورودي زيادي داشته باشد. (رديف ها)

20. کار با Arena
براي استفاده از ماژول داده، آن را در نوار پروژه انتخاب کنيد. (يک کليک) و در قسمت صفحه گستر ويرايش کنيد.
کليک راست کردن روي سطرها و ستون ها به منظور انجام کارهاي مختلف
فقط يک نمونه از هر نوع ماژول داده در يک مدل وجود دارد امّا هر يک مي تواند ورودي زيادي داشته باشد. (رديف ها)

21. توضيحات بيشتر در مورد Project Bar

22. پانل هاي نوار پروژه
پانل هاي Basic & Advanced Process : شامل بلوکهاي اصلي سازنده مدلهاست که ماژول (module) نام دارند.
گزارشات – Reports (پس از اجرا)
بررسي کردن – Navigate (به ديدهاي مختلف در يک مدل)
معمولا پانل هاي نوار پروژه در گوشه چپ واقع شده اند اما مي توانند جابجا شوند.
مي توان آن را پنهان کرد از طريق View/Project Bar و يا کوچک کرد

23. ماژول فلوچارت Create نقطه بوجود آمدن موجوديتهاست.
فاصله زماني بين ورودي ها
تعيين زمان ورودي هاي متوالي
نوع - Type - پايين آوردن ليست با گزينه هاي متعدد، Random (Expo) متغيري تصادفي از توزيع نمايي مي باشد.
مقدار- Value- بستگي به Type دارد، مثلا براي Random (Expo) بايد ميانگين (mean) آن وارد شود.
واحدها- Units - از واحد هاي زماني استفاده مي شود.

24. ماژول فلوچارت Create تعداد موجوديت ها در هر ورودEntities per arrival
حداکثر ورود – Max arrivals: بيشترين تعداد ورودي ها، پس از آن اجراي مدل متوقف مي شود. Infinite – بدون محدوديت.
اولين ايجاد: زمان اولين ورودي (در لحظه صفر)

25. ماژول فلوچارت Decide
اين ماژول براي تصميم گيري در مدل به کار مي رود.اين تصميم گيري مي تواند به صورت احتمالي يا به صورت تعيين شرايط باشد.
Name : در اين قسمت نام سرويس را انتخاب مي کنيم.
Type:
در قسمت type نوع تصميم گيري مشخص مي شود که مي تواند يکي از 4 مورد زير باشد:
2-way by chance: 2 انتخاب با احتمال مشخص اتفاق مي افتد.
2-way by condition: 2 انتخاب بر حسب برقرار بودن يک عبارت شرطي اتفاق مي افتد.
N-way by chance: n انتخاب با احتمال مشخص اتفاق مي افتد.
N-way by condition:n انتخاب بر حسب برقرار بودن عبارات شرطي اتفاق مي افتد.

26. ماژول فلوچارت Decide Percentages:
در قسمت percentages که در صورت انتخاب نوع N-way by chance ظاهر مي شود، در صد بروز هر حالت وارد مي شود. دقت شود که اگر n حالت داريم n-1 درصد وارد مي کنيم و درصد n ام برابر با در صد کل باقي مانده تعريف مي شود.

27. ماژول فلوچارت Process
دستگاه را نمايش مي دهد که شامل منبع، صف و زمان تاخير موجوديت مي باشد.
اسم را وارد کنيد.
Type را براي تعريف منطق موجود در ماژول پردازش انتخاب کنيد.
چک باکس Report Statistics را براي تهيه گزارش آماري در انتها اجراي مدل را انتخاب کنيد.

28. ماژول فلوچارت Process
ناحيه Logic – چه اتفاقي براي موجوديت ها در اين ماژول مي افتد
Action
Seize Delay Release: زماني که موجوديت، تعدادي از واحد هاي يک منبع را اشغال مي کند، (ممکن است پس از انتظار در صف باشد) و براي مدت زمان پردازش تاخير داشته، سپس واحدهاي منبعي را که اشغال کرده بود را آزاد مي کند.
Delay: موجوديت توقف دارد. (چراغ قرمز راهنمايي) – هيچ گونه منبع و يا صفي وجود ندارد.
Seize Delay: اشغال منابع و سپس تاخير (بدون آزاد سازي)
Delay Release : تاخير و سپس آزاد سازي منابع

29. ماژول فلوچارت Process
Priority - اولويت موجوديت ها براي بدست آوردن منابع است، شماره هاي پايين تر اولويت بيشتري دارند.
Resources– تعريف منابع براي اشغال و يا آزاد شدن توسط موجوديتها.
نام منابع و نيز تعداد واحدهايي که بايد اشغال و يا آزاد شوند تعريف مي شود.
موجوديت ها بايد ابتدا تعداد مشخصي از هر منبع را اشغال كنند - البته قبل از آن که روي آنها پردازشي صورت گيرد، مثل يک ماشين و دو اپراتور- و در ادامه تعداد مشخصي از منابع آزاد خواهند شد.
زمان تاخير يا پردازش - انتخاب توزيع هاي احتمالي (نرمال، مثلثي و يکنواخت)، عبارت هاي ثابت و يا عمومي
Units– استفاده از واحد هاي زماني براي زمان تاخير
Allocation– چگونه مي توان تاخير را در هزينه محاسبه کرد؟

30. ماژول فلوچارت Process
در خط بعد بايد پارامترها وارد شوند. تغييرات بستگي به انتخاب نوع تاخير دارد. پارامترهاي عددي که درگير شده اند را مشخص مي کند.
همچنين مي تواند در ديد صفحه گستر ويرايش شود.
کليد Ok براي ذخيره کردن و دکمه Cancel را براي کنسل كردن هر گونه تغييري انتخاب کنيد.

31. ماژول فلوچارت Dispose محل خروج موجوديت ها از سيستم را نمايش مي دهد.
ماژول نامگذاري مي شود.
گزينه Record Entity Statistics را انتخاب شده است. (بيشترين زمان و ميانگين زماني كه موجوديت ها در سيستم هستند و نيز اطلاعات در مورد هزينه ها در گزارشات ارائه مي شود.)

32. اتصال ماژول هاي فلوچارت
جريان حرکت موجوديت ها را روي ماژول هاي فلوچارت نشان مي دهد.
براي ايجاد ارتباط
روي دکمه Connect کليک کنيد (يا Object/Connect)
مکان نما به حالت بعلاوه تغيير ميكند.
روي محل خروج ماژول اصلي کليک کنيد و سپس روي محل ورود درماژل مقصد.
دكمه هاي منوي Object
Auto-Connect - بطور خودکار ماژول جديد وارد شده را به محل خروج ماژول انتخاب شده متصل مي کند.
Smart Connect – اتصالات را به صورت خطوط افقي/عمودي درمياورد.
مي توان روي Connection موجود کليک کرده و آن را Smart ساخت.
Animate Connectors: موجوديت هايي را که دربين اتصالات جابجا مي شوند را نشان مي دهد. (زمان صفر براي جمع آوري آمار)

33. ماژول داده Entity يک ماژول داده فقط در قسمت صفحه گستر ويرايش مي شود.
انواع موجوديت در مدل خود را مي توانيد رويت و ويرايش کنيد.
هنگامي که شما فيلدهاي اطلاعاتي را انتخاب مي کنيد، فهرستهاي pull-down فعال مي شوند.
يک Check Box در انتها به شما اين امکان را مي دهد تا تهيه Report Statistics را انتخاب کنيد كه شامل گزارش ميانگين و بيشترين زمان موجود در سيستم مي باشد.

34. ماژول داده اي Resource
با تعريف نام پردازش در ماژول پردازش، به طور خودکار يك ورودي براي آن در ماژول داده اي منبع ساخته مي شود.
نوع Type - : به جاي داشتن يك ظرفيت ثابت، مي تواند از طريق يک جدول زمان بندي ظرفيت را تغيير دهد.
اين کار از طريق ماژول داده اي Schedule انجام مي شود
خرابي ها - Failures : مي تواند باعث از کار افتادن منبع بر اساس يک الگو خاص شود.
اين الگو از طريق ماژول داده اي Failure تعريف مي شود (در پانل Advanced Process )

35. ماژول داده اي Queue مشخص کردن جنبه هاي مختلف صف ها در مدل
نوع - Type- نظم و ترتيب صف (queue discipline) يا قانون رتبه بندي را مشخص مي کند.
اگر گزينه هاي Lowest or Highest Attribute Value را انتخاب کنيد، فيلد اطلاعاتي ديگري ظاهر مي شود که از شما مي خواهد مشخصه (Attribute) مورد نظر را مشخص کنيد.
به اشتراک گذاري -Shared : اگر قرار است اين صف براي منابع مختلف مورد استفاده قرار گيرد.
گزارش آماري -Report Statistics : مشخص مي کند گزارشگيري در مورد صف انجام شود يا خير (طول صف و زمان در صف بودن به)

36. تنظيمات اجرا از منوي Run گزينه Setup را انتخاب مي کنيم.
به قسمت Replication parameters مي رويم.
حال مي توانيم تنظيماتي مثل تعداد دفعات اجرا يا طول زمان شبيه سازي را اعمال کنيم.

37. بررسي مدل طراحي شده

38. با تشکر از توجه شما