Nghiên cứu phần mềm SLAM II phục vụ cho kỹ thuật mô hình mô

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... 3
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ 4
DANH SÁCH KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ...................................................... 5
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ............................................................................. 6
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ ................................................................... 7
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 8
CHƢƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ MÔ HÌNH MÔ PHỎNG................................... 11
1.1. Đặt vấn đề .......................................................................................................... 11
1.2. Hệ thống .......................................................................................................... 11
1.3. Mô hình............................................................................................................ 13
1.3.1. Khái niệm chung........................................................................................... 13
1.3.2. Xây dựng mô hình ........................................................................................ 14
1.4. Mô phỏng......................................................................................................... 15
1.4.1. Khái niệm chung........................................................................................... 15
1.4.2. Các bƣớc nghiên cứu mô phỏng.................................................................. 16
1.5. Giới thiệu một số ứng dụng cụ thể ................................................................ 19
1.5.1. Kho chứa phôi khuôn đúc và phân tích đúc khuôn .................................. 19
1.5.2. Phân tích quy trình làm việc của hãng bảo hiểm ...................................... 20
1.5.3. Phân tích hệ thống sản xuất thuốc .............................................................. 21
CHƢƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG ..................................................... 22
PHẦN MỀM SLAM II VÀ MÔI TRƢỜNG AWESIM ...................................... 22
2.1. Tìm hiểu chung về các phần mềm mô phỏng cơ bản .................................. 22
2.1.1. Ngôn ngữ mô phỏng và môi trƣờng mô phỏng.......................................... 22
2.1.2. Ngôn ngữ lập trình đa dụng và ngôn ngữ mô phỏng ................................ 22
2.1.3. Yêu cầu đối với một phần mềm mô phỏng ................................................ 24
2.2. Các phần mềm mô phỏng .............................................................................. 24
2.2.1. Phần mềm GPSS........................................................................................... 24
2.2.2. Phần mềm SIMAN/ARENA ........................................................................ 26

1

2.2.3. Phần mềm SIMPY........................................................................................ 27
2.2.4. Phần mềm SIMCRIPT ................................................................................ 27
2.2.5. Phần mềm SIMULA .................................................................................... 28
2.2.6. Phần mềm SLAM II/AWESIM................................................................... 28
2.2.7. So sánh một số ngôn ngữ mô phỏng ........................................................... 29
2.3. Giới thiệu hệ thống phần mềm SLAM II ..................................................... 30
2.3.1. Các khái niệm cơ bản của SLAM II ........................................................... 30
2.3.2. Các lệnh trong hệ thống của SLAM II ....................................................... 32
2.3.3. Mô hình mạng SLAM II .............................................................................. 39
2.3.4. Các yếu tố mạng cơ bản ............................................................................... 43
2.3.5. Trạng thái điều khiển................................................................................... 57
CHƢƠNG III: MÔ PHỎNG D

CHU ỂN SẢN UẤT THUỐC LÁ .......... 74

3.1. Yêu cầu của bài toán ...................................................................................... 74
3.2. Xây dựng sơ đồ khối ....................................................................................... 75
3.3. Mô hình hóa bƣớc 1........................................................................................ 75
3.4. Mô hình mạng ................................................................................................. 78
3.5. Các lệnh điều khiển ........................................................................................ 80
3.6. Tính toán số lần chạy cần thiết...................................................................... 80
3.7. Kết quả đạt đƣợc ............................................................................................ 81
3.8. Thiết kế kịch bản sử dụng nguồn .................................................................. 84
KẾT LUẬN .............................................................................................................. 90
1. Các kết quả đạt đƣợc của đề tài ......................................................................... 90
2. Hƣớng kiến nghị. ................................................................................................. 90
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 93
PHỤ LỤC ................................................................................................................. 94

2


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan các số liệu và kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và
chưa từng được ai công bố trong bất kỳ một công trình nào khác. Trừ các phần tham
khảo đã được nêu rõ trong Luận văn.

3


LỜI CẢM ƠN
Tác giả xin chân thành cảm ơn GS.TS. Nguyễn Đắc Lộc và TS. Nguyễn Thành
Nhân đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ từ định hướng đề tài, tổ chức thực nghiệm
đến quá trình viết và hoàn chỉnh Luận văn.
Tác giả bày tỏ lòng biết ơn các thầy cô trong bộ môn Công nghệ Chế tạo máy,
viện Cơ khí trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. Xin cám ơn Ban lãnh đạo Viện đào
tạo Sau đại học và Viện Cơ khí trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tạo điều kiện
thuận lợi để tác giả hoàn thành bản Luận văn này.
Do năng lực bản thân còn nhiều hạn chế nên luận văn không tránh khỏi sai sót,
tác giả rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các Thầy, Cô giáo, các nhà khoa
học và các bạn đồng nghiệp.

4


DANH SÁCH KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

TT

KÝ HIỆU

1.

GPSS

2.

SIMPLE++

3.

SLAM

4.

TR

5.

GPSS

General Purpose Simulation System

6.

SimPy

Simulation in Python

7.

GPSS

Hệ thống mô phỏng, mục đích tổng quát

8.

SLAMII

Ngôn ngữ mô phỏng cho mô hình thay thế.

9.

AweSim

Một hệ thống mô phỏng hỗ trợ xây dựng mô hình.

10.

ATRIB(I)

Thuộc tính I của đối tượng hiện tại

11.

II

12.

XX(I)

Vector chung hoặc hệ thống

13.

ARRAY(I,J)

Ma trận chung hoặc hệ thống

14.

TNOW

15.

NNACT(I)

16.

NNCN(I)

17.

NNQ(I)

18.

NNRSC(RLB)

Kiểm tra phôi RLBL

19.

NRUSE(RLBL)

Phôi RLBL đang dược gia công

20.

ATRIB(I)

21.

II

22.

XX(I)

TÊN
General Purpose Simulation System
Simulation Production Logitics
Simulaion Language for Alternative Modelling
Timing Routine

Biến thường sử dụng như hằng số hoặc đối số

Biến lưu thời gian
Các bước trong nguyên công I tại thời điểm hiện tại
Số chi tiêt đã hoàn thành nguyên công I
Số chi tiết trong file I tại thời gian hiện tại

Thuộc tính I của đối tượng hiện tại
Biến thường sử dụng như hằng số hoặc đối số
Vector chung hoặc hệ thống

5


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
STT

Bảng số

Nội dung

1

2.1

Phân loại ngôn ngữ mô phỏng và môi trường mô phỏng

22

2

2.2

So sánh tính năng một số ngôn ngữ mô phỏng chính

30

2

2.3

Các biến cơ bản của SLAMII

31

3

2.4

Các biến ngẫu nhiên cơ bản của SLAMII

31

4

2.5

Các biến riêng của SLAM II

32

5

3.8

Trạng thái hệ thống của dây chuyền sản xuất thuốc lá

84

6

Trang


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ
STT

Hình số

Nội dung

Trang

1.

1.1

Mô hình hệ thống sản xuất chỉ ra các ảnh hưởng bên ngoài.

13

2.

1.2

Cách tiếp cận xây dựng mô hình để giải quyết vấn đề

15

3.

3.1

Sơ đồ khối dây chuyền sản xuất

75

4.

3.2

Mô hình hóa bước 1 của dây chuyền sản xuất

77

5.

3.3

Mô hình mạng dây chuyền sản xuất

79

6.

3.4

Hình ảnh minh họa hoạt động của dây chuyền sản xuất

79

7.

3.5

Chiều dài hàng trung bình.

82

8.

3.6

Thời gian đợi trung bình trong hàng

82

9.

3.7

Mức độ sử dụng nguồn trung bình

83

Biểu đồ năng suất với các kịch bản với số lượng máy đóng
10.

3.9

11.

3.10

12.

3.11

13.

3.12

14.

3.13

87

giấy bạc khác nhau
Biểu đồ năng suất với các kịch bản số lượng máy đóng bao
thuốc khác nhau
Biểu đồ năng suất với các kịch bản số lượng máy dán tem

khác nhau
Biểu đồ năng suất với các kịch bản số lượng máy dán
bóng kính khác nhau
Biểu đồ năng suất với các kịch bản số lượng công nhân
tăng lên.

7

87

88

88


MỞ ĐẦU
Đề tài: “Nghiên cứu phần mềm SLAM II phục vụ cho kỹ thuật mô hình
mô phỏng trong công nghiệp”
Tác giả luận văn:Đỗ Minh Hiền
Khóa: 2012B
Người hướng dẫn:
Hướng dẫn chính: GS.TS. Nguyễn Đắc Lộc
Hướng dẫn phụ: TS. Nguyễn Thành Nhân
1. Lý do chọn đề tài
Việc áp dụng công nghệ thông tin vào trong sản xuất công nghiệp đóng vai
trò quan trọng trong việc nâng cao năng suất, tăng độ tin cậy, rút ngắn thời gian và
chi phí sản xuất.
Để tiếp cận và ứng dụng công nghệ mới, tối ưu hóa dự án và giảm chi phí đầu
tư thì việc áp dụng máy tính cho quá trình mô hình mô phỏng có ý nghĩa to lớn. Mô
hình hoá và mô phỏng là một phương pháp nghiên cứu khoa học được ứng dụng rất

rộng rãi từ nghiên cứu, thiết kế, chế tạo đến vận hành các hệ thống. Với sự phát triển
không ngừng của nghành công nghệ thông tin thì phương pháp mô phỏng có sự trợ
giúp của máy tính càng được phát triển mạnh mẽ, mang lại hiệu quả to lớn trong
việc nghiên cứu và thực tiễn sản xuất. Ngoài ra việc đánh giá sử dụng có hiệu quả
các thiết bị trong dây chuyền sản xuất và có vai trò quyết định đến năng suất, hiệu
quả, tối ưu hóa bố trí sắp xếp thiết bị cũng như con người trong dây chuyền đó, tiết
kiệm chi phí đầu tư. Vậy việc phân tích đánh giá dây truyền sản xuất bằng phương
pháp mô hình mô phỏng có tính thực tiễn cao.
AweSim là một hệ thống mô phỏng hỗ trợ xây dựng mô hình, phân
tích các mô hình sử dụng mô phỏng, và trình bày các kết quả mô phỏng.
SLAMII/Awesim là ngôn ngữ mô phỏng cho mô hình thay thế. Phần mềm này mô
phỏng quá trình tiến hành của một dự án, việc này có ý nghĩa quyết định tới việc
triển khai, tối ưu hóa các dự án.
2. Lịch sử nghiên cứu

8


Đã có một số công trình nghiên cứu về lĩnh mô hình mô phỏng như:
Công trình nghiên cứu về mô phỏng về visual SlamII và Awesim : A.Alan B.
Pritsker,O‟Reilly,Jean J. JOnhn Willey &Sons Inc .1997.
-

Phác thảo mô phỏng vàSLAMII.

-

Mô phỏng được sử dụng để nghiên cứu các vấn đề lớn như hệ thống đô thị,
hệ thống kinh tế, hệ thống doanh nghiệp, …

3. Mục đính nghiên cứu của luận văn, đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu về mô hình hoá và mô phỏng hệ thống trên máy tính. Vai trò của
mô hình hoá hệ thống. Các khái niệm cơ bản về mô hình hoá hệ thống. Phương pháp
mô phỏng và mô phỏng các hệ thống sản xuất. Thu thập và phân tích dữ liệu đầu vào.
Nghiên cứu các ngôn ngữ mô phỏng đang được sử dụng, tìm hiểu cách xây
dựng mô hình, lập mạng, phân tích kết quả mô phỏng.
Triển khai ứng dụng mô hình mô phỏng vào trong sản xuất công nghiệp gióp
phần tối ưu hóa việc lập dự án mới cũng như cải tạo dây chuyền sản xuất hiện tại.
4. Tóm tắt cô đọng các luận điểm các luận điểm cơ bản và đóng góp mới của
tác giả
Để giải quyết vấn đề sử dụng mô hình mô phỏng, cần phải hiểu được hệ
thống và xác định các vấn đề liên quan đến hệ thống. Hình thức của các mô hình
cũng phụ thuộc vào cách giải quyết vấn đề và yêu cầu trong tổ chức sản
xuất. Một ngôn ngữ mô phỏng như một phương tiện để giải bài toán kỹ thuật đặt ra
trong sản xuất, cung cấp kết quả đầu ra được phân tích nhằm mục đích đưa ra quyết
định liên quan tới vấn đề cần giải quyết.
Giới thiệu các ngôn ngữ mô phỏng thông dụng đang được sử dụng. Giới
thiệu được cách sử dụng cơ bản của phần mềm SLAM II/AweSim.
Trình bày cách xây dựng, mô phỏng một dự án.
Luận văn đã tìm hiểu những vấn đề liên quan đến kỹ thuật mô hình mô phỏng
và đưa ra một số ứng dụng cụ thể của mô hình mô phỏng.
Ứng dụng sử dụng phần mềm để tiến hành mô phỏng một bài toán cụ thể.
Đưa ra phân tích, đánh giá cơ bản về dây chuyền sản xuất thuốc lá. Xây dựng dự án

9


và tiến hành so sánh với dự án ban đầu để đưa ra các giải pháp hợp lý cho quá trình
sản xuất.
5. Phƣơng pháp nghiên cứu

Những vấn đề phải đối mặt trong ngành công nghiệp, thương mại, và các
ngành kinh tế nói chung liên tục phát triển về quy mô và độ phức tạp.
Từ đó, xuất hiện nhu cầu kỹ thuật để giải quyết các vấn đề trên. Trong phần này sẽ
giới thiệu việc sử dụng mô hình và mô phỏng mô hình trong các trường hợp cụ
thể, để giải quyết các vấn đề.
Mô hình mô phỏng có thể được sử dụng theo 4 loại:
+ Thiết bị giải trình để xác định hệ thống.
+ Phương tiện phân tích để xác định các yếu tố quan trọng, thành phần và
các sự kiện liên quan.
+ Giám định thiết kế tổng hợp và đánh giá các giải pháp được đề xuất.
+ Một thiết bị dự báo và hỗ trợ trong việc lập kế hoạch phát triển trong tương
lại.

10


CHƢƠNG I:GIỚI THIỆU VỀ MÔ HÌNH MÔ PHỎNG
1.1. Đặt vấn đề
Ngày nay hầu hết tất cả các lĩnh vực hoạt động của con người đều sử dụng
phương pháp mô hình hóa và mô phỏng ở những mức độ khác nhau. Điều này đặc
biệt quan trọng đối với lĩnh vực điều khiển các hệ thống kỹ thuật và xã hội, bởi vì
điều khiển chính là quá trình thu nhận thông tin từ hệ thống, nhận dạng hệ thống
theo mô hình nào đó và đưa ra quyết định thích hợp để điều khiển hệ thống. Quá
trình này được tiếp diễn liên tục nhằm đưa hệ thống vận hành theo một mục tiêu
định trước.
Quá trình phát triển khoa học kỹ thuật đi theo các bước cơ bản sau đây: Quan
sát - thu thập dữ liệu - nghiên cứu lý thuyết - thực nghiệm - tổ chức sản xuất. Mô
hình hóa là một phương pháp khoa học trợ giúp cho các bước nói trên.
Nhờ có máy tính điện tử mà phương pháp mô hình hóa và mô phỏng phát triển
nhanh chóng và được ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khoa học kỹ thuật cũng như khoa

học xã hội khác nhau. Nhờ có phương pháp mô hình hóa và mô phỏng ta có thể phân
tích, nghiên cứu các hệ thống phức tạp, xác định các đặc tính, hành vi hoạt động của
các hệ thống. Các kết quả mô phỏng được dùng để thiết kế, chế tạo cũng như xác
định chế độ vận hành của hệ thống. Nhờ có phương pháp mô hình hóa và mô phỏng
mà có thể đưa ra nhiều kịch bản khác nhau để từ đó lựa chọn phương án tối ưu.
Mô hình mô phỏng có thể được ứng dụng theo 4 loại sau:
- Thiết bị giải trình để xác định hệ thống hoặc vấn đề.
- Phân tích để xác định các yếu tố, thành phần và các sự kiện liên quan đến hệ
thống.
- Giám định thiết kế tổng hợp và đánh giá các giải pháp được đề xuất.
- Dự báo và hỗ trợ trong việc lập kế hoạch phát triển trong tương lai.
1.2. Hệ thống
Hệ thống (system) là tập hợp các đối tượng, sự kiện (con người, máy móc) mà
giữa chúng có mối quan hệ nhất định. Định nghĩa này có thể mở rộng hơn tùy thuộc
và mục đích nghiên cứu và hệ thống cụ thể.

11


Hệ thốnglà một tập hợp từ một khu vực ngoại tiếp của thực tế, đó chính là đối
tượng nghiên cứu.Vì vậy, một hệ thống là tương đối. Trong một số trường hợp, một
số đối tượng cụ thể có thể chỉ là một phần nhỏ của một hệ thống lớn hơn, đó là một
hệ thống con, nó có thể là mối quan tâm chính và sẽ được coi như là một hệ thống.
Phạm vi của mỗi hệ thống, của mỗi mô hình được xác định bởi lý do xây dựng mô
hình. Phạm vi của mỗi mô hình mô phỏng được xác định bởi các vấn đề cụ thể, mô
hình được thiết kế để giải quyết vấn đề
Cần xem xét phạm vi của hệ thống, để ta có thể thiết kế theo giới hạn và nội dung
của nó. Giới hạn của một hệ thống có thể được xác định theo quy luật tự nhiên. Tuy
nhiên, tốt hơn nên xác định giới hạn trong mối quan hệ nguyên nhân và kết quả. Theo
định nghĩa hệ thống tạm thời thì có thể có một số yếu tố bên ngoài ảnh hưởng đến hệ

thống. Nếu chúng hoàn toàn điều chỉnh được trạng thái của mô hình, thì sẽ không có
ảnh hưởng đến thử nghiệm với hệ thống xác định. Nếu chúng phần nào ảnh hưởng đến
hệ thống thì có nhiều khả năng xảy ra như:
+Định nghĩa hệ thống có thể được mở rộng để bao gồm chúng.
+Chúng có thể được bỏ qua.
+Chúng có thể được coi như là đầu vào cho hệ thống.
Nếu được xem xét như đầu vào, thì nó được coi như là các yếu tố được chỉ
định để quy định các giá trị, bảng biểu, hoặc phương trình. Ví dụ, khi xác định mô
hình hệ thống sản xuất của công ty, nếu bộ phận bán hàng được xem như là đầu vào
của hệ thống sản xuất, thì mô hình sẽ không chứa quan hệ nguyên nhân và kết quả
bán hàng. Nó chỉ bao gồm bảng thống kê lịch sử hoặc là dự báo bán hàng.Trong mô
hình của hệ thống sản xuất, thì tổ chức bán hàng ở bên ngoài giới hạn của hệ thống
nhưng có thể ảnh hưởng đến hệ thống, tạo thành môi trường của hệ thống. Như vậy,
hệ thống tập hợp các vật tương tác với nhau và bị ảnh hưởng bởi các yếu tố bên
ngoài.Như hệ thống ở hình 1-1:

12


CÁC CHỈ SỐ
TÀI CHÍNH

NHỮNG QUY
TẮC HỢP

HỆ THỐNG
CON NGƯỜI
MÁY MÓC
TỔ CHỨC
QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT

KINH DOANH

MÔI TRƯỜNG

CUNG CẤP
NGUYÊN LIẸU

Hình 1.1.Mô hình hệ thống xản xuất chỉ ra các ảnh hưởng bên ngoài.
1.3. Mô hình
1.3.1. Khái niệm chung
Mô hình là một sơ đồ phản ánh đối tượng hoặc hệ thống. Con người dùng sơ đồ
đó để nghiên cứu, thực nghiệm nhằm tìm ra các quy luật hoạt động của đối tượng
hoặc hệ thống. Hay nói một cách khác mô hình là đối tượng thay thế của đối tượng
gốc (đối tượng thực tế) dùng để nghiên cứu về đối tượng gốc .
Mô hình là mô tả của hệ thống. Trong khoa học tự nhiên, các mô hình này
thường được phát triển dựa trên định luật và nguyên lý. Các mô hình có thể thu nhỏ
các đối tượng tự nhiên (biểu tượng mô hình), các phương trình toán học và các quan
hệ (mô hình trừu tượng), hoặc hiển thị đồ họa (hình ảnh mô hình). Tính hữu ích của
mô hình đã được chứng minh trong việc mô tả, thiết kế, và phân tích hệ thống. Xây
dựng mô hình là một quá trình phức tạp và và có thể coi như là một môn nghệ
thuật. Các mô hình của hệ thống sẽ được xây dựng dễ dàng hơn nếu:
- Là quy luật tự nhiên có sẵn, có liên quan đến hệ thống;
- Là một hiển thị hoặc đồ họa có thể được thực hiện của hệ thống;
- Tính đa dạng các yếu tố đầu vào và đầu ra có thể quản lý .

13


- Các mô hình phức tạp, hệ thống quy mô lớn thường khó hơn so với mô hình

của hệ thống tự nhiên vì những lý do sau đây:
- Chỉ có vài quy luật cơ bản là có sẵn;
- Nhiều yếu tố xản suât liên quan rất khó để mô tả và đại diện;
- Các quy định đầu vào được yêu cầu khó định lượng;
- Các thành phần ngẫu nhiên là những yếu tố quan trọng,
- Việc ra quyết định của con người là một phần của hệ thống.
Thông qua việc sử dụng phương pháp mô phỏng, chúng tôi sẽ minh họa các
phương pháp để làm giảm bớt những khó khăn này.
1.3.2. Xây dựng mô hình
Do mô hình là mô tả của một hệ thống, nó cũng là hệ thống trừu tượng .
Để giảm bớt tính trừu tượng, người xây dựng mô hình phải quyết định các yếu
tố của hệ thống liên quan đến mô hình. Để đưa ra quyết định này, mục đích của xây
dựng mô hình cần được thiết lập.Việc chỉ ra mục đích này nên được thực hiện khi
một thành phần vào hệ thống là quan trọng. Sự thành công của việc xây dựng mô
hình phụ thuộc vào cách mà họ có thể xác định các yếu tố quan trọng và các mối
quan hệ giữa các yếu tố.
Cách tiếp cận việc xây dựng mô hình được thể hiện ở hình 1-2. Một hệ thống
trình bày trong hình 1.2 được xem như là một tập các đối tượng phụ thuộc lẫn nhau
để thực hiện một chức năng cụ thể. Khái niệm hệ thống là không được xác định cụ
thể .Đối tượng của hệ thống được xác định cụ thể và chúng là chủ thể và phụ thuộc
lẫn nhau. Vì vậy, bước đầu tiên trong cách tiếp cận của chúng ta là việc xây dựng
mục tiêu cho mô hình dựa trên vấn đề đã nêu hoặc mục tiêu của dự án. Căn
cứ vào mục tiêu này, các giới hạn của hệ thống và mức độ chi tiết của mô
hình được xác lập. Đây là kết quả của một mô hình trừu tượng để giải quyết vấn đề
của một hệ thống thực tiễn. Trong mô hình còn có các biện pháp thực hiện mong
muốn và lựa chọn thiết kế để đánh giá. Đây có thể được coi như là một phần của mô
hình hoặc là đầu vào cho mô hình. Đánh giá phương án thiết kế trong các biện pháp
thực hiện cụ thể được xem như là đầu ra củamô hình .Thông thường qua quá

14

trình đánh giá yêu cầu xác định lại và thiết kế lại. Cho nên trong thực tế, cách tiếp
cận để xây dựng mô hình thường thực hiện lặp đi lặp lại. Khi đề xuất có thể dựa
trên việc đánh giá các lựa chọn thay thế, đó là giai đoạn bắt đầu. Giai đoạn này nên
thực hiện trong một môi trường xác định với một yêu cầu thiết lập rõ ràng. Các
quyết định chủ yếu nên thử nghiệm trước khi thực hiện .
Mô hình mô phỏng rất lý tưởng cho việc thực hiện , tiếp cận , giải quyết vấn
đề như minh họa trong hình 1-2. Mô phỏng cung cấp sự linh hoạt để xây dựng mô
hình tổng hợp hay chi tiết. Nó cũng hỗ trợ khái niệm về xây dựng mô hình lặp đi lặp
lại.Những khía cạnh của mô hình mô phỏng được mô tả trong phần tiếp theo.

Hình 1.2.Cách tiếp cận xây dựng mô hình để giải quyết vấn đề
1.4. Mô phỏng
1.4.1. Khái niệm chung
Theo nghĩa rộng, việc mô phỏng trên máy tính là quá trình thiết kế một mô
hình toán học và logic của một hệ thống thực và thử nghiệm mô hình này trên một

15


máy tính.Do đó mô phỏng bao gồm quá trình xây dựng mô hình cũng như thiết kế
và thực hiện một thử nghiệm thích hợp liên quan đến mô hình. Các thử nghiệm,
hoặc mô phỏng, cho phép rút ra các kết luận được rút ra về các hệ thống.
- Không xây dựng chúng nếu chúng chỉ là hệ thống đề xuất.
- Không làm gián đoạn chúng, nếu chúng là hệ thống hoạt động đắt tiền và
không an toàn để thử nghiệm.
- Không phá hủy chúng, nếu đối tượng thử nghiệm là để xác định giới hạn của
chúng.
1.4.2. Các bƣớc nghiên cứu mô phỏng

Khi tiến hành nghiên cứu mô phỏng thông thường phải thực hiện qua các bước
như sau:
Bước 1: Xây dựng mục tiêu mô phỏng và kế hoạch nghiên cứu:
Trước tiên là phải xác định rõ mục tiêu nghiên cứu mô phỏng. Mục tiêu đó
được thể hiện bằng các chỉ tiêu đánh giá, bằng hệ thống câu hỏi cần được trả lời.
Bước 2: Thu thập dữ liệu và xác định mô hình nguyên lý
Tùy theo mục tiêu mô phỏng mà ta thu thập các thông tin, các dữ liệu tương
ứng của hệ thống S và môi trường E. Trên cơ sở đó xây dựng mô hình nguyên lý
Mnl. Mô hình nguyên lý là mô hình toán học phản ánh bản chất của hệ thống S.
Bước 3: Hợp thức mô hình nguyên lý Mnl
Hợp thức mô hình nguyên lý là kiểm tra tính đúng đắn hợp lý của mô hình.
Mô hình nguyên lý phải phản ánh đúng bản chất của hệ thống S và môi trường E
nhưng đồng thời phải tiện dung, không quá phức tạp. Nếu mô hình nguyên lý Mnl
không đạt yêu cầu phải thu thập thêm thông tin và dữ liệu để tiến hành xây dựng lại
mô hình.
Bước 4: Xây dựng mô hình mô phỏng Mnl trên máy tính
Mô hình mô phỏng Mmp là những chương trình chạy trên máy tính còn được
gọi là mô hình số hay là mô hình mô phỏng. Các chương trình này được viết bằng
các ngôn ngữ thông dụng như FORTAN, PASCAL, C++ hoặc các ngôn ngữ chuyên
dụng để mô phỏng như GPRS, SIMSSCRIPT, SLAM II, SIMPLE ++

16


Bước 5: Chạy thử
Sau khi cài đặt chương trình, tiến hành chạy thử xem mô hình mô phỏng có
phản ánh đúng các đặc tính của hệ thống S và môi trường E hay không. Ở giai đoạn
này cũng tiến hành sữa chữa các lỗi về lập trình.
Bước 6: Kiểm chứng mô hình mô phỏng
Sau khi chạy thử có thể kiếm chứng và đánh giá mô hình mô phỏng có đạt yêu

cầu hay không, nếu không phải quay lại từ bước 2.
Kiểm chứng và hợp thức hóa mô hình là hai thủ tục quan trọng để xác nhận
mô hình chúng ta xây dựng nên có thể dùng được hay không. Kiểm chứng là kiểm
tra xem lập trình có đúng không, chương trình tính có thể chạy được không, dữ liệu
vào ra có thuận lợi và chính xác hay không. Hợp thức hóa mô hình là đánh giá
xemmô hình có phản ánh bản chất của hệ thực hay không, kết quả mô phỏng có đáp
ứng yêu cầu nghiên cứu hay không.
Bước 7: Lập kế hoạch thực nghiệm mô phỏng
Trước tiên phải xác định một số điều kiện cho mô phỏng. Đầu tiên là xác định
điều kiện đầu, điều kiện cuối hay còn gọi là chiều dài mô phỏng. Tiếp đến xác định
số lần thử nghiệm hay còn gọi là số lần chạy mô phỏng độc lập. Để cho các dữ liệu
mô phỏng hoàn toàn độc lập với nhau, mỗi lần chạy mô phỏng dùng một hạt giống
ngẫu nhiên khác nhau. Cuối cùng xác định thời gian mô phỏng của từng bộ phận
hoặc toàn bộ mô hình. Căn cứ vào kết quả mô phỏng (ở bước 9) mà hiệu chỉnh kế
hoạch thực nghiệm để đạt được kết quả với độ chính xác theo yêu cầu.
Bước 8: Thực nghiệm mô phỏng
Cho chương trình chạy thực nghiệm theo kế hoạch đã được lập ở bước 7. Đây
là bước thực hiện việc mô phỏng. Các kết quả lấy ra từ bước này chính là dữ liệu
đầu ra của mô phỏng.
Bước 9: Xử lý kết quả mô phỏng
Thực nghiệm mô phỏng thường cho nhiều dữ liệu có tính thống kê xác suất.
Vì vậy để có được kết quả cuối cùng với độ chính xác cao theo yêu cầu phải dùng

17


phương pháp xác suất thống kê để xử lý các dữ liệu đầu ra. Các kết quả này phải
được biểu diễn dưới dạng tường minh thuận lợi cho việc lưu trữ và sử dụng.
Bước 10: Sử dụng và lưu trữ kết quả
Sử dụng kết quả mô phỏng vào mục đích đã định và lưu trữ dưới dạng các tài

liệu để có thể sử dụng nhiều lần.
Mặc dù một số bước trong những bước trên đã được thảo luận, kết hợp với xây
dựng mô hình chúng ta muốn xác định lại xem chúng phụ thuộc tầm quan trọng của
các khái niệm (1,3,4,7,8) .
Nhiệm vụ đầu tiên trong một dự án mô phỏng là việc xây dựng nêu một định
nghĩa rõ ràng về vấn đề này và đối tượng phân tích. Xác định vấn đề là quá trình
liên tục mà thường xảy ra trong suốt thời gian ngiên cứu. Do đó hiểu biết sâu sắc
thêm về vấn đề này và câu hỏi thêm được quan tâm, định nghĩa vấn đề luôn được
sửa đổi cho phù hợp .
Chi tiết đưa vào mô hình nên được dựa trên mục đích mà mô hình này được
xây dựng. Chỉ có những yếu tố có thể gây ra sự khác biệt đáng kể trong việc ra
quyết định là cần được xem xét.
Các giai đoạn xác minh và xác nhận có liên quan với đánh giá việc thực hiện
các mô hình mô phỏng. Các nhiệm vụ thẩm tra bao gồm việc xác định rằng mô hình
dịch thực hiện trên máy tính như là xây dựng mô hình, dự định. Điều này thường
được thực hiện bằng cách kiểm tra hướng dẫn tính toán. Fishman và Kiviat mô tả
các phương pháp thống kê mà có thể trợ giúp trong quá trình xác minh. Các nhiệm
vụ xác thực bao gồm xác định rằng mô hình mô phỏng là đại diện hợp lý của hệ
thống. Xác nhận là bình thường thực hiện ở các cấp. Chúng tôi khuyên rằng một
xác nhận được thực hiện trên dữ liệu đầu vào, các yếu tố mô hình, các hệ thống con,
một điểm giao diện. Trong mô hình mô phỏng, có một sự tương ứng giữa các yếu tố
mô hình và các yếu tố hệ thống. Do đó, thử nghiệm cho hợp lý liên quan đến việc so
sánh các mô hình và cấu trúc hệ thống và so sánh số lần quyết định thành phàn của
hệ thống con được thực hiện nhiệm vụ.

18


Các giai đoạn tiếp theo trong quá trình phát triển mô phỏng được thử nghiệm
và phân tích kết quả. Những giai đoạn phát triển mô phỏng liên quan đến việc thực

hiện các mô hình mô phỏng và diễn giải của các kết quả đầu ra. Khi kết quả mô
phỏng được sử dụng để rút ra kết luận hoặc để kiểm tra giả thuyết, phương pháp
thống kê nên được sử dụng.
Các giai đoạn cuối cùng trong quá trình phát triển mô phỏng là kết quả thực
hiện và tài liệu hướng dẫn của các mô hình mô phỏng cũng như cách sử dụng của
nó. Các dự án mô phỏng cần được xem xét hoàn thành trước khi kết quả của nó
được sử dụng trong quá trình ra quyết định. Sự thành công của nhiệm vụ thực hiện
phần lớn phụ thuộc vào mức độ mà người lập mô hình đã thực hiện thành công các
hoạt động khác trong quá trình phát triển mô phỏng. Nếu người xây dựng mô hình
và người sử dụng mô hình đã làm việc chặt chẽ với nhau và cả hai đều hiểu mô hình
và kết quả đầu ra của nó, sau đó nó có khả năng là kết quả của dự án sẽ được thực
hiện hiệu quả. Mặt khác, nếu việc xây dựng mô hình và thực hiện giả định không có
hiệu quả truyền đạt, thì đó là khó khăn hơn để có khuyến nghị thực hiện.
1.5.

Giới thiệu một số ứng dụng cụ thể

1.5.1. Kho chứa phôi khuôn đúc và phân tích đúc khuôn
Tập đoàn thép Bethlehem có một lò đúc trung tâm để đúc khuôn cho tất cả nhà
máy của Bethlehem. Yêu cầu về khuôn dựa trên việc sử dụng và loại bỏ các khuôn
tồn kho tại các nhà máy. Sự đa dạng về kích thước và loại khuôn được yêu cầu khi
kích thước phôi là nhân tố chính quyết định năng suất sản xuất trên máy phay. Để
tăng được năng suất, phối lớn hơn được sử dụng. Tuy nhiên, khả năng của lò đúc để
đúc các khuôn lớn hơn được hạn chế bởi các trang bị hiện tại.
Mô hình mô phỏng đúc khuôn được sử dụng để xác định mở rộng công suất
yêu cầu cho lò đúc. Các hoạt động trong quy trình đúc khuôn như hình 4-6. Mô
phỏng sự kiện rời rạc được sử dụng bao gồm việc đưa cát vào hòm khuôn, sấy trong
lõi lò, đổ kim loại nóng chảy, làm mát, di chuyển khuôn, làm sạch bavia, phay, xuất
hàng. Thu thập dữ liệu, nguyên tắc lập lịch biểu, xác minh mô hình, phân tích đầu

19


ra được thực hiện trong liên kết với người giám sát lò đúc và người lập lịch biểu cho
kĩ sư của nhà máy.
Như phần 1 của nghiên cứu, yêu cầu cho khuôn đúc được nghiên cứu, là dữ
liệu được thu thập trên các loại khuôn trong 3 năm, giá trị dữ liệu cụ thể cho lượng
tồn kho, chất lượng sản phẩm của loại khuôn và tỉ lệ loại bỏ khuôn có. Trên cơ sở
thông tin đấy, quy trình công nghệ được đặt ra làm các yêu cầu không bị chồng
chéo cho khuôn đúc. Làm các yêu cầu không bị chồng chéo cho khuôn đúc thông
qua tất cả các nhà máy, mô phỏng lò đúc chỉ ra rằng không cần tăng khả năng của lò
đúc còn trong thực tế vượt quá khả năng có thể xảy ra khi để thỏa mãn các yêu cầu
đặc biệt cao. Trong ứng dụng này, chi phí vốn cho lò đúc mới và đồng thời hàng tồn
kho của tập đoàn giảm xuống.
1.5.2. Phân tích quy trình làm việc của hãng bảo hiểm
Quy trình làm việc của văn phòng hãng bảo hiểm bao gồm quá trình bảo hiểm
tài sản và thương vong yêu cầu hệ thống thông tin trung tâm. Các hình thức đa dạng
được đặt thông qua 14 đơn vị khác nhau hoặc các phòng trong văn phòng phục vụ
khu vực gồm hơn 150 nhân viên. Hệ thống được mô phỏng cho tình huống phức tạp
để xác định nút thắt cổ chai trong quy trình làm việc và để giúp đỡ trong việc tìm ra
ảnh hưởng của các quyết định quản lý. Mô phỏng hệ thống hỗ trợ trong việc ước tính
các ảnh hưởng của hoạt động được dự tính hoặc đoán trước vấn đề của nhà quản lý.
Các biện pháp thay đổi là :
- Thay đổi khối lượng của việc quản lý từng loại công việc bởi văn phòng
phục vụ khu vực.
- Thay đổi cấu trúc và các yêu cầu đầu vào.
- Thay đổi nguyên tắc ưu tiên cho quy trình làm việc trong cùng đơn vị hoạt
động
- Thay đổi quá trình làm việc của hệ thống.
- Phân bổ lại nhân sự trong các phòng khác nhau.

- Thay đổi thời gian khách hàng yêu cầu do chương trình huấn luyện tại các
vùng cụ thể.

20


1.5.3. Phân tích hệ thống sản xuất thuốc
Mô hình mô phỏng sự kiện rời rạc được sử dụng cho nhà máy sản xuất thuốc
bao gồm chuỗi các phản ứng, bơm, thùng chứa, và hệ thống lọc.Mô phỏng quá trình
để định hướng sự kiện rời rạc với các sự kiện đại diện cho trạng thái đầu cuối. Có
thể định hướng sự kiện rời rạc như trạng thái hệ thống không được thay đổi cho tới
khi một loạt thuốc được hoàn thành. Bao gồm quy trình đã được lập lịch biểu phức
tạp để xác định việc bố trí các loạt thuốc đã được hoàn thành và loạt tiếp theo được
bắt đầu.
Mô hình mô phỏng được sử dụng để thực hiện các phân tích tiếp theo :
- Xác định ảnh hưởng của yêu cầu khách hàng trong nhà máy sản xuất thuốc.
- Xác định ảnh hưởng của thời gian yêu cầu trên chi phí sản xuất, lượng tồn
kho, và lịch sản xuất.
- Xác định ảnh hưởng của lịch biểu sản xuất các loại thuốc khác.
- Xác định ảnh hưởng của thay đổi cấu trúc hệ thống (số lượng và dung lượng
của thùng chứa, bộ lọc, lò phản ứng, đường ống)
Khi kết quả đạt được của các mẫu từng loại thuốc từ mô hình, nó được xác
định rằng quá trình lọc là cổ chai chính. Bằng việc nhân đôi khả năng của hệ thống
lọc, số lượng sản phẩm tăng 80% được mong đợi. Tuy nhiên, tăng thêm khả năng
của hệ thống lọc chỉ duy trì được lợi nhuận. Phân tích khác nữa chỉ rằng một số
thùng chứa có thể được ước lượng mà không ảnh hưởng tới quá trình sản xuất. Nó
cũng được chứng minh tác động của lịch biểu sản xuất vào hệ thống sản xuất. Như
là một mô phỏng điển hình, các phân tích đóng góp vào cái nhìn tổng quan cho một
hệ thống phức tạp.
KẾT LUẬN

Mô phỏng là một kỹ thuật đã được sử dụng rộng rãi để giải quyết vấn đề. Mô
hình, mô phỏng là trừu tượng của hệ thống. Chúng nên được xây dựng nhanh
chóng, giải thích cho tất cả cán bộ dự án, và thay đổi khi cần thiết. Việc thực hiện
các kiến nghị để cải thiện hiệu năng hệ thống là một phần của phương pháp mô
phỏng.

21


CHƢƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG
PHẦN MỀM SLAM IIVÀ MÔI TRƢỜNG AWESIM
2.1. Tìm hiểu chung về các phần mềm mô phỏng cơ bản
2.1.1. Ngôn ngữ mô phỏng và môi trƣờng mô phỏng
Trước khi tiến hành tìm hiểu về SLAM II và AWESIM, chúng ta sẽ đi tìm
hiểu và so sánh các hệ thống và ngôn ngữ mô phỏng cơ bản đang được sử dụng.
Chúng ta phân loại các ngôn ngữ mô phỏng và môi trường mô phỏng cơ bản
như trong bảng dưới đây:
NGÔN NGỮ MÔ PHỎNG
Ngôn ngữ chương trình tổng quát

C,C++,FORTRAN, Pascal, Visual Basic

Ngôn ngữ mô phỏng tổng quát

GPSS,GPSS/H,SIMAN,SLAM,SimPy

Ngôn ngữ thiết kế mô hình tổng quát

SIMULA,SIMSCRIPT

MÔI TRƢỜNG MÔ PHỎNG
Hoạt cảnh 2-D

Arena,Extend,Awesim,Visim,Isim

Hoạt cảnh 3-D

AutoMod,Quest,Arena,Awesim
CHƢƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG

Hệ thống sản xuất

Factor,Aim

Mạng lưới máy tính

MOGUL

Chương trình sửa chữa

MEDMODEL

Viễn thông

TELECOM NETWORK

Bảng 2.1:Phân loại ngôn ngữ mô phỏng và môi trường mô phỏng.
2.1.2. Ngôn ngữ lập trình đa dụng và ngôn ngữ mô phỏng
Một trong những quyết định quan trọng nhất khi xây dựng mô hình mà người
thiết kế phải thực hiện khi nghiên cứu một mô phỏng là lựa chon ngôn ngữ mô

22


phỏng. Một lựa chọn không được coi là thành công nếu mô phỏng không thể hoàn
thành đúng thời hạn. Sau đây là một số lợi thế của việc lập trình bằng ngôn ngữ mô
phỏng so với ngôn ngữ lập trình đa dụng như FORTRAN, C, Pascal hoặc BASIC.
- Ngôn ngữ mô phỏng cung cấp hầu hết các tính năng cần thiết khi lập trình
mộ mô hình mô phỏng , kết quả giảm đảng kể thời gian lập trình.
- Xây dưng một khuôn mẫu chặt ché hơn ngôn ngữ khác.
- Mô hình mô phỏng nói chung là dễ dàng để thay đổi hơn khi được viêt bằng
một ngôn ngữ mô phỏng.
- Hầu hết các ngôn ngữ mô phỏng đều cung cấp dữ liệu được lưu trữ trong
toàn bộ quá trình thực hiện.
- Có khả năng phát hiện lỗi tốt hơn bởi đựoc kiểm tra tự động. Mặt khác với
các quy ước về mã hiệu, cơ hội cho người lập trình mắc lỗi sẽ ít hơn.
Mặt khác nhiều mô hình mô phỏng (đặc biệt đối với các ứng dụng liên quan
tới quốc phòng) đựơc viết bằng ngôn ngữ lập trình đa dụng. Một số ưu điểm của
chúng như sau:
- Hầu hết các nhà lập trình đều đã biết đến ngôn ngữ lập trình đa dụng chuyên
dùng nhưng điều này không phải đúng đối với ngôn ngữ mô phỏng.
- FORTRAN hoặc BASIC hầu như có sẵn trên máy tính, nhưng một số ngôn
ngữ mô phỏng có thể không truy cập đựoc trên máy tính mà nhà phân tích muốn sử
dụng.
- Một chương trình viết bởi FORTRAN hoặc BASIC có thể cần ít thời gian
thực hiện hơn so với chuơng trình tương ứng được viết bằng một ngôn ngữ mô
phỏng. Bởi vì một ngôn ngữ mô phỏng được thiết kế mô hình cho các loạt các hệ
thống với một tập hợp các biến xây dựng, trong đó FORTRAN chỉ có thể ứng dụng
trong từng trường hợp cụ thể.
- Ngôn ngữ lập trình đa dạng linh hoạt hơn đặc biệt trong các mô phỏng phức

tạp hơn là một ngôn ngữ mô phỏng nói chung.
- Giá của phần mềm rẻ hơn.

23


Mặc dù cả hai ngôn ngữ mô phỏng đều có những lợi thế rõ ràng. Tuy nhiên,
khi xây dựng mô hình cần xem xét thận trọng để chọn lựa một ngôn ngữ mô phỏng
thích hợp.
2.1.3. Yêu cầu đối với một phần mềm mô phỏng
- Tính linh hoạt: Đây là tính năng quan trọng nhất đối với phần mêm mô
phỏng bởi không có hai hệ thống chính xác giống nhau.
- Dễ dàng nâng cấp: Do khoảng thời gian cho phần lớn dụ án là ngắn, tính
chính xác và tốc độ quá trình mô phỏng sẽ tăng lên nếu gói mô phỏng đó có thể
đựoc viện trợ gỡ lỗi tốt. Ví dụ như một trình gỡ lỗi tương tác, kiểm tra lỗi đầu vào,
kiểm tra lỗi trong quá suốt quá trình.
- Tốc độ mô phỏng nhanh: Thực hiện mô hình mô phỏng với tốc độ mô phỏng
trên máy tính nhanh rất quan trọng khi mô phỏng những mô hình phức tạp.
- Kích thước tối đa cho phép cả gói phần mềm mô phỏng là cần thiết. Hiện tại
có một số phần mềm cho phép mô phỏng ít hơn 100 Byte. Khó khăn này có khả
năng trở nên ít quan trọng hơn do nhiều nhà cung cấp bắt đầu cung cấp các phiên
bản có kích thước mô hình mở rộng.
- Khả năng thống kê: Một gói phần mềm mô phỏng nên chứa nhiều bảng phân
phối dựa trên các dữ liệu hệ thống quan sát được và tạo điều kiện so sánh khi thay
đổi các biến số ngẫu nhiên đầu vào.
- Báo cáo đầu ra: Cung cấp một báo cáo tiêu chuẩn hiệu suất mô phỏng trong
một khoảng thời gian tối ưu nhất luôn là yếu tố quan trọng khi lựa chọn phần mềm
mô phỏng
2.2. Các phần mềm mô phỏng
2.2.1. Phần mềm GPSS

GPSS: General Purpose Simulation System (Hệ thống mô phỏng mục đích
tổng quát) được viết bởi Gordon năm 1961. “Chương trình mô phỏng GPSS bao
gồm một tập hợp các khối và các kết nối giữa chúng.”

24


Đây là ngôn ngữ hướng quá trình có các khối để biểu diễn các quá trình,các
hình ảnh mô phỏng chuyển động theo quá trình mô phỏng rất thuận tiện cho việc
theo dõi quá trình mô phỏng.
Ví dụ: Sau đây, ta sẽ lấy một ví dụ mang tên "Xin chào thế giới!" của GPSS và sẽ
minh họa cho các khái niệm chính.
Mục đích là để mô phỏng một ngày hoạt động của một cửa hàng cắt tóc với
anh thợ tóc là Joe. Khách hàng đến quán cắt tóc ngẫu nhiên và liên tục, vào cửa
hàng, xếp hàng (nếu quán cắt tóc đông khách), khách hàng được cắt mái tóc của
mình trên cơ sở ai đến trước sẽ được phục vụ trước, và sau đó rời khỏi cửa hàng.
Hãy tính thời gian chờ đợi trung bình và tối đa của khách hàng và số lượng
khách hàng?
Ta có các thông số như sau:

Kết quả đầu ra:

25