ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG Lê Xuân Hiếu NGHIÊN CỨU CÔNG CỤ MÔ PHỎNG GPSS VÀ PETRI NET CHO BÀI TOÁN HỆ THỐNG HÀNG ĐỢI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH Thái Nguyên - 2013 Số hóa Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG Lê Xuân Hiếu NGHIÊN CỨU CÔNG CỤ MÔ PHỎNG GPSS VÀ PETRI NET CHO BÀI TOÁN HỆ THỐNG HÀNG ĐỢI Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số: 60 48 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS Lê Quang Minh Thái Nguyên - 2013 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn thực hoàn thành sở tìm kiếm, thu thập, nghiên cứu, tổng hợp phần lý thuyết phương pháp kĩ thuật trình bày văn nước giới Mọi tài liệu tham khảo nêu phần cuối luận văn Luận văn hoàn toàn không chép nguyên từ nguồn tài liệu khác Nếu có sai sót, xin chịu trách nhiệm./ HỌC VIÊN Lê Xuân Hiếu i MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ Chương TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG HÀNG ĐỢI 1.1 Vai trò hệ thống hàng đợi 1.2 Mô tả hệ thống hàng đợi 1.2.1 Mô hình hóa hệ thống hàng đợi 1.2.2 Công thức Little 1.2.3 Hệ thống hàng đợi theo cách viết Kendall phân phối liên quan 1.3 Các yếu tố hệ thống hàng đợi 10 1.3.1 Dòng yêu cầu đầu vào 10 1.3.2 Hàng đợi 12 1.3.3 Kênh phục vụ 12 1.3.4 Dòng yêu cầu đầu 13 1.3.5 Các quy luật hoạt động hệ thống phục vụ 13 1.4 Trạng thái hệ thống phục vụ 15 1.4.1 Định nghĩa trạng thái hệ thống phục vụ 15 1.4.2 Quá trình thay đổi trạng thái hệ thống phục vụ 15 1.4.3 Sơ đồ trạng thái 16 1.4.4 Qui tắc thiết lập hệ phương trình trạng thái 16 Chương CÁC CÔNG CỤ MÔ PHỎNG BÀI TOÁN HÀNG ĐỢI 19 2.1 Quy trình chung việc phân tích, mô hệ thống hàng đợi 19 2.2 Một số ngôn ngữ lập trình bậc cao dùng để giải toán hàng đợi 20 2.2.1 Ngôn ngữ lập trình Matlab 20 2.2.2 Ngôn ngữ lập trình Java 21 2.2.3 Ngôn ngữ lập trình C++ công cụ Visual Studio.net 22 2.3 Ngôn ngữ mô GPSS công cụ GPSS World 23 2.3.1 Giới thiệu ngôn ngữ GPSS 23 2.3.2 Sự đời ngôn ngữ GPSS 24 ii 2.3.3 Những ưu điểm ngôn ngữ GPSS 25 2.3.4 Các ứng dụng công cụ mô GPSS World 26 2.3.5 GPSS World Student Version 28 2.4 Các công cụ mô sử dụng ngôn ngữ đặc tả Petri-net 29 2.4.1 Các khái niệm Petri-net 29 2.4.2 Mô tả toán học Petri-net 31 2.4.3 Một số thuộc tính Petri-net 32 2.4.4 Một số công cụ sử dụng ngôn ngữ Petri-net 33 2.4.5 Ứng dụng mạng Petri-net 34 2.5 So sánh P/T net GPSS 34 Chương SỬ DỤNG GPSS VÀ PETRI NET 36 TRONG BÀI TOÁN MÔ PHỎNG HỆ THỐNG HÀNG ĐỢI 36 3.1 Mô toán hàng đợi không ưu tiên 36 3.1.1 Phát biểu toán 36 3.1.2 Phân tích toán 37 3.1.3 Phân tích kết toán lý thuyết hàng đợi 37 3.1.4 Mô toán công cụ GPSS WORLD 39 3.1.5 Mô toán mô hình mạng Petri 43 3.2 Mô toán hàng đợi có ưu tiên 51 3.2.1 Phát biểu toán 51 3.2.2 Phân tích toán 52 3.2.3 Phân tích kết toán lý thuyết hàng đợi 54 3.2.4 Mô toán GPSS World 55 3.2.5 Mô toán mô hình mạng Petri 59 3.3 Đánh giá kết mô 64 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu CEC GPSS GPSS/PC FEC PABX P/T net Tiếng Anh Current Event Chain General Purpose Simulation System General Purpose Simulation System/Personal Computer Future Event Chain Private Automatic Branch Exchange Place/ Transition Network Giải thích theo tiếng Việt Chuỗi kiện Ngôn ngữ mô hệ thống GPSS Môi trường lập trình cho ngôn ngữ GPSS Chuỗi kiện tương lai Tổng đài liên lạc dành cho tổ chức, đơn vị độc lập Một loại ngôn ngữ mô tả toán học, dựa lý thuyết tập hợp iv DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Các yếu tố cấu thành hàng đợi Bảng 1.2 Các tham số đặc trưng hệ thống hàng đợi Bảng 1.3 Các yếu tố theo quy tắc Kendall mô tả hàng đợi Bảng 1.4 Các phân phối xác suất liên quan đến A B mô tả Kendall Bảng 1.5 Một số phương pháp phục vụ áp dụng lý thuyết hàng đợi Bảng 2.1 So sánh Petri Net GPSS Bảng 3.1 Thời gian chờ T1 vị trí P1 Bảng 3.2 Thời gian chờ Tx-T8 vị trí P12 Bảng 3.3 Thời gian chờ T5 vị trí P7 Bảng 3.4 Thời gian chờ T5 vị trí P8 Bảng 3.5 Kết phân tích hàng chờ T Bảng 3.6 Kết phân tích vị trí đỉnh P Bảng 3.7 Thời gian chờ T1 vị trí P1 (Khi T1 thay đổi) Bảng 3.8 Thời gian chờ T5 vị trí P7 (Khi T5 thay đổi) Bảng 3.9 Thời gian chờ T6 vị trí P8 (Khi T6 thay đổi) Bảng 3.10 Kết phân tích hàng chờ T T1,T5,T6 thay đổi Bảng 3.11 Kết phân tích vị trí đỉnh P T1,T5,T6 thay đổi Bảng 3.12 So sánh kết tính toán theo lý thuyết với tính toán GPSS Petri Net Bảng 3.13 So sánh kết tính toán theo lý thuyết với tính toán GPSS vớ = 1.440 phút Bảng 3.14 Thời gian chờ T1 vị trí P1 Bảng 3.15 Thời gian chờ T2 vị trí P2 Bảng 3.16 Kết phân tích hàng chờ T Bảng 3.17 Kết phân tích vị trí đỉnh P Bảng 3.18 So sánh kết tính toán theo lý thuyết với tính toán GPSS Petri Net Bảng 3.19 So sánh kết tính toán theo lý thuyết với tính toán GPSS Petri Net theo thời gian Trang 14 34 45 45 46 46 47 47 48 49 49 50 50 51 58 60 61 62 62 63 64 v DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Trang Hình 1.1 Mô hình hệ thống hàng đợi (hay hệ thống phục vụ đám đông) Hình 1.2 Mô hình hóa yếu tố hệ thống hàng đợi Hình 1.3 Mô tả hệ thống đợi Hình 1.4 Sơ đồ trạng thái hệ thống phục vụ 16 Hình 2.1 Minh họa công cụ Netlab tích hợp tảng Matlab 21 Hình 2.2 Minh họa Applet: The Petri - Net - Simulator chạy Java 22 Hình 2.3 Minh họa công cụ YASPER phát triển công nghệ Net 23 Hình 2.4 Minh họa cửa sổ làm việc GPSS World 25 Hình 2.5 Ví dụ cửa sổ REPORT GPSS World Student Version 29 Hình 2.6 Ví dụ Petri-net 30 Hình 2.7 Minh họa tính tiếp cận Petri-net 32 Hình 2.8 Minh họa tính Petri-net 33 Hình 2.9 Minh họa tính đường bao giới hạn Petri-Net 33 Hình 2.10 Minh họa tính bảo thủ Petri-net 33 Hình 3.1 Mô điều kiện toán xe cẩu thực tế 37 Hình 3.2 Mô điều kiện toán xe cẩu theo toán học 37 Hình 3.3 Sơ đồ khối thuật toán toán xe cẩu 39 Hình 3.4 Mô hình toán xe cẩu theo mạng Petri 43 Hình 3.5 Điều kiện toán mô mô hình hệ thống điều khiển đường băng sân bay 52 Hình 3.6 Sơ đồ thuật toán toán mô mô hình hệ thống điều khiển đường băng sân bay 53 Hình 3.7 Mô hình hàng đợi theo dạng M/M/1 toán mô mô hình hệ thống điều khiển đường băng sân bay 54 Hình 3.8 Mô hình hóa mạng Petri toán mô mô hình hệ thống điều khiển đường băng sân bay 60 ĐẶT VẤN ĐỀ Trong thực tế, bắt gặp nhiều hệ thống thiết lập yêu cầu (của khách hàng), thời điểm xuất xem đại lượng ngẫu nhiên, nhu cầu đặc trưng khối lượng công việc phải làm để phục vụ, thứ tự ưu tiên trước sau, thời gian hoàn thành công việc toàn công việc Đó hệ thống như: Xếp hàng mua vé vào rạp hát, xếp hàng toán tiền quầy thu ngân siêu thị, máy bay cất cánh (hạ cánh), mạng máy tính, bãi đậu xe, phi trường… Những hệ thống gọi hệ thống hàng đợi (hay hệ thống phục vụ đám đông)[1],[3],[6],12] Nhìn chung hệ thống hàng đợi hệ thống phức tạp, việc vận hành tính toán đặc trưng hệ thống để tư vấn cho nhà quản lý vấn đề cần thiết Việc xây dựng mô hình toán học cho hệ thống cần thiết để giảm chi phí tối đa cho hoạt động đặc tả Việc đặc tả tính toán số đặc điểm hệ thống hàng đợi đem lại kết dự báo quan trọng cho hệ thống Khi tính chất đầy đủ mô hình mô cần đạt việc mô trình làm việc phần tử hệ thống với việc đảm bảo logic, quy tắc tương tác phát triển chúng không gian thời gian Để xây dựng mô hình mô cách sử dụng ngôn ngữ lập trình truyền thống phức tạp, khó khăn lập trình, phải quản lý kiện theo mô hình nhiều kiện xảy đồng thời (song song) với việc xây dựng hàm tạo ngẫu nhiên kiện (random) không đơn giản, xuất ngôn ngữ mô chuyên dụng Hiện có số phương pháp đánh giá, mô sử dụng rộng rãi có hiệu thực tế phương pháp mô hình hoá mô hình sử dụng mô hình hàng đợi, mạng Petri, General Purpose Simulation System (GPSS), đồ thị, mô hình lai ghép Trong mô hình hàng đợi mô hình đơn giản tỏ có hiệu thực tế 55 Hoặc nói cách khác, hệ số hệ số sử dụng đường băng cất cánh hạ cánh: 40% Thời gian Т = 1440, λ1 = 1/10 Bởi kỳ vọng toán học dòng phân phối Pyacon tương đương với cường độ λ, số trung bình yêu cầu phân phối thời gian T Т * λ Tức số lượng bay hạ cánh số lượng máy bay cất cánh (λ= λ1= λ2): Т * λ = 1440 * 1/10 = 144 3.2.4 Mô toán GPSS World Theo thuật toán trình bày hình 3.6, ta viết chương trình ngôn ngữ GPSS Chương trình chạy ngôn ngữ GPSS: ;Chương trình mô mô hình sân bay ;sigment – Mô tả trình máy bay hạ cánh ;DOWN ;blok GENERATE 10,5,,,1 ;Khởi tạo tham số khoảng 5'=>15' cho máy bay ;hạ cánh ASSIGN 1,0 ;Xác lập tham số cho kênh phục vụ thời điểm ;tham số tính toán ;.trong trường hợp máy bay bay nhiều vòng Again QUEUE Q_POL ;Máy bay nhận thông báo từ đường băng TEST NE F$POLOSA,1,Busy ;Nếu đường băng bận tới khối Busy PREEMPT POLOSA,PR ;Đường băng tiếp nhận máy bay theo ưu tiên ADVANCE ;Thời gian bận đường băng trình phục vụ DEPART Q_POL ;Đường băng phục vụ máy bay hạ cánh RETURN POLOSA ;Giải phóng đường băng *1,5,term ;Nếu tham số kênh phục vụ TERMINATE ;blok Busy TEST NE 56 ;thì tới khối term, tức trường hợp máy ;bay hạ cánh bay sang sân bay phụ term ADVANCE ;Thời gian bay vòng ASSIGN 1+,1 ;Tăng số vòng bay máy bay TRANSFER ,Again ;Đến lượt máy bay ASSIGN 1,0 ;Máy bay bay sang sân bay phụ TERMINATE ;sigment – Mô tả trình máy bay cất cánh ;UP GENERATE 10,2,,,2 ;Khởi tạo tham số khoảng 8'=>12' cho máy bay ;cất cánh QUEUE Q_POL ;Máy bay nhận thông báo từ đường băng PREEMPT POLOSA,PR ;Đường băng tiếp nhận máy bay theo ưu tiên ADVANCE ;Thời gian bận đường băng trình phục vụ DEPART Q_POL ;Đường băng phục vụ máy bay hạ cánh RETURN POLOSA ;Giải phóng đường băng TERMINATE ;sigment GENERATE 1440 ;1440 = 60*24: nghĩa thời gian ngày đêm tính TERMINATE ;bằng phút (kết giản lược): LABEL LOC AGAIN BUSY BLOCK TYPE GENERATE ENTRY COUNT CURRENT COUNT RETRY 146 0 ASSIGN 146 0 QUEUE 174 0 TEST 174 0 PREEMPT 146 0 ADVANCE 146 0 DEPART 146 0 RETURN 146 0 TERMINATE 146 0 28 0 10 TEST 57 TERM FACILITY ADVANCE 12 ASSIGN 13 TRANSFER 14 28 ASSIGN 0 15 TERMINATE 0 16 GENERATE 142 0 17 QUEUE 142 0 18 PREEMPT 142 0 19 ADVANCE 142 0 20 DEPART 142 0 21 RETURN 142 0 22 TERMINATE 142 0 23 GENERATE 0 24 TERMINATE 0 30 PRI 0 UTIL AVE TIME AVAIL OWNER PEND INTER RETRY DELAY 0.400 2.000 0 MAX CONT ENTRY ENTRY(0) AVE.CONT AVE.TIME Q_POL 0 288 QUEUE 28 28 ENTRIES POLOSA FEC XN 11 28 BDT 316 12.521 ASSEM CURRENT NEXT 290 1440.749 290 16 291 1445.367 291 292 2880.000 292 23 57.058 PARAMETER 0 AVE.(-0) RETRY 57.058 VALUE 58 Giải thích kết nhận [4]: 1) Số lượng máy bay hạ cánh khoảng ngày đêm : 146 2) Số lượng máy bay hạ cánh, mà phải thực chuyến bay theo đường vòng : 28 3) Số lượng máy bay hạ cánh thành công thời gian ngày đêm: 146 4) Số lượng máy bay hạ cánh không thành công khoảng ngày đêm: 5) Số lượng máy bay cất cánh khoảng ngày đêm: 142 6) Số lượng máy bay cất cánh thành công khoảng ngày đêm: 142 7) Hệ số sử dụng đường băng cho việc cất cánh- hạ cánh: 40 % Nhận xét Bảng 3.13 So sánh kết tính toán theo lý thuyết với tính toán GPSS vớ = 1.440 phút Tính toán Tính toán theo lý thuyết GPSS 144 142 144 142 144 146 144 146 Số lượng máy bay hạ cánh, mà phải thực 28 chuyến bay vòng Số lượng máy bay hạ cánh không thành công khoảng ngày đêm Hệ số sử dụng đường băng cho việc cất cánh- hạ cánh 40% 40% 59 Qua kết thực nghiệm thu cho thấy: Đây số toán hệ thống hàng đợi điển hình, việc tính toán công thức toán học không phức tạp Kết mô tính toán GPSS World phù hợp với kết tính toán theo lý thuyết Đồng thời, thời gian tăng (độ lấy mẫu lớn) độ xác kết tính toán lý thuyết kết mô theo GPSS World cao Trong thực tế, có nhiều hệ thống có mô hình phức tạp hơn; số lượng nguồn yêu cầu tăng; số lượng kênh phục vụ nhiều kênh (hệ đa kênh); quy luật phục vụ thời gian phục vụ theo quy luật phân bố khác nhau… Khi việc sử dụng công cụ tính toán toán học thông thường theo lý thuyết hàng đợi khó khăn Trong trường hợp này, việc mô hệ thống hàng đợi GPSS World giải pháp hiệu 3.2.5 Mô toán mô hình mạng Petri Theo thuật toán trình bày hình 3.6 ta tạo mạng Petri, trình bày hình 3.8 60 Hình 3.8 Mô hình hóa mạng Petri toán mô mô hình hệ thống điều khiển đường băng sân bay Các yêu cầu phục vụ từ đỉnh P1 di chuyển theo đường dẫn T1 Tham số T1 thực bảng 3.14 Bảng 3.14 Thời gian chờ T1 vị trí P1 Đầu vào Đầu Thời gian chờ đợi Р1 Р3, Р14 10 phút – với xác suất 0.200 11 phút – với xác suất 0.200 12 phút – với xác suất 0.200 phút – với xác suất 0.200 phút – với xác suất 0.200 61 Có phát sinh yêu cầu yêu cầu phục vụ theo dạng thứ nhất, tức máy bay cất cánh Các thông báo nút P2 chuyển động theo đường dẫn T2 Các tham số T2 thực bảng 3.15 Bảng 3.15 Thời gian chờ T2 vị trí P2 Đầu vào Р2 Đầu Р4, Р15 Thời gian chờ đợi 10 phút – với xác suất 0.200 11 phút – với xác suất 0.100 13 phút – với xác suất 0.100 14 phút – với xác suất 0.100 15 phút – với xác suất 0.100 phút – với xác suất 0.100 phút – với xác suất 0.100 phút – với xác suất 0.100 phút – với xác suất 0.100 Có phát sinh yêu cầu phục vụ theo dạng thứ hai, tức máy bay hạ cánh Chúng ta sử dụng P5 đỉnh điều khiển.Vì yêu cầu sau phát sinh phù hợp với chuyển động theo đường dẫn T3 T4, nên T3 có ưu tiên lớn so với T4, yêu cầu từ P3 có ưu tiên yêu cầu từ P4, vấn đề thỏa mãn yêu cầu Trên đường dẫn T3, T4, T6, T8, T10, T12 , T14 yêu cầu để lại phút, đường dẫn thực dụng cụ phục vụ, tức đường băng lên xuống Trong trường hợp T4 thực yêu cầu từ P4, chúng chuyển sang T5 Trên đường dẫn T5, T7, T9, T11, T13 yêu cầu để lại phút, đường dẫn thực trình bay theo đường vòng Đường dẫn T15 62 coi đường dẫn thời gian, mà tham số chậm lại Thiết lập tham số thời gian để làm mạng làm việc: 1440, tức số phút thời gian ngày đêm Số lượng nhãn P1 P2- 500 nhãn Bảng 3.16 Kết phân tích hàng chờ T Kết chạy chương trình: Bảng 3.17 Kết phân tích vị trí đỉnh P 63 Giải thích kết nhận từ bảng trên: Số lượng máy bay hạ cánh khoảng ngày đêm (P15): 144 Số lượng máy bay hạ cánh mà phải thực bay theo vòng: 39 Số lượng máy bay hạ cánh mà phải thực bay theo vòng: Số lượng máy bay hạ cánh thành công khoảng ngày đêm: 144 Số lượng máy bay hạ cánh không thành công khoảng ngày đêm: Số lượng máy bay cất cánh khoảng thời gian ngày đêm (P14): 145 Số lượng máy bay cất cánh thành công khoảng thời gian ngày đêm: 145 Hệ số sử dụng đường băng cho việc cất cánh hạ cánh: Có thể tính tổng hệ số sử dụng đường dẫn T3, T4, T6, T8, T10, T14 tức là: 20.12% + 14.30% + 5.41% + 0.28% = 40.11 % Dựa vào kết từ việc giải toán phương pháp kể ta có bảng kết cuối sau: Bảng 3.18 So sánh kết tính toán theo lý thuyết với tính toán GPSS Petri Net GPSS Mạng Petri Lý thuyết hàng đợi Số lượng máy bay cất cánh thành 142 145 144 К = 40 % К = 40.11 % К = 40 % công vòng ngày đêm Hệ số sử dụng đường băng cất cánh-hạ cánh 64 Giải toán theo ba phương pháp, đưa kết luận việc giải toán thông qua mô hình ngôn ngữ GPSS thành công nhất, chương trình ngắn gọn rõ ràng 3.3 Đánh giá kết mô Từ kết mô tính toán trình bày mục 3.1 3.2 (trong bảng 3.12, 3.18) nhận thấy tính toán theo lý thuyết kết mô thể chênh lệch định Theo nhận định chúng tôi, sai lệch hoàn toàn hợp lý mô hình mô sử dụng hàm phân bố ngẫu nhiên, thời gian mô chưa đủ lớn nên kết sai lệch so với lý thuyết Để làm rõ vấn đề này, mô hình toán sân bay (mô hình trình bày mục 3.2) thử nghiệm với đại lượng thời gian, kết trình bày bảng 3.19 Bảng 3.19 So sánh kết tính toán theo lý thuyết với kết mô GPSS Petri Net theo thời gian GPSS Mạng Petri Lý thuyết hàng đợi 142 145 144 146 144 144 К = 40 % К = 40.11 % К = 40 % Số lượng máy bay cất cánh thành công Số lượng máy bay hạ cánh thành công Hệ số sử dụng đường băng cất cánh-hạ cánh a Thời gian mô 24h 65 GPSS Mạng Petri Lý thuyết hàng đợi 1437 1442 1440 1442 1440 1440 К = 40 % К = 40.01 % К = 40 % Số lượng máy bay cất cánh thành công Số lượng máy bay hạ cánh thành công Hệ số sử dụng đường băng cất cánh-hạ cánh b Thời gian mô 240h Từ kết trình bày bảng 3.19, nhận thấy thời gian mô đủ lớn, kết mô đưa thông số tính toán theo mô hình toán học lý thuyết hàng đợi trùng nhau, điều khẳng định tính đắn công cụ mô Bên cạnh đó, việc công cụ mô đưa đặc tính số lượng máy bay phải bay vòng (phải bay vòng, phải bay vòng) ưu điểm vượt trội sử dụng công cụ mô so với tính toán mô hình toán học Qua việc mô thành công ví dụ trên, nhận thấy GPSS có ưu điểm mô ngắn gọn, có khó khăn phải sử dụng hàm cho trước ngôn ngữ Với Petri net cho mô hình mô trực quan, nhiên với hệ thống lớn khó kiểm soát bùng nổ trường hợp kích cỡ đồ thị Ngoài việc liệt kê bảng phân bố thời gian xác suất cách làm Petri net dẫn đến khó khăn gặp tham số có giá trị khoảng biến động lớn 66 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Từ việc nghiên cứu sở lý thuyết hàng đợi (lý thuyết phục vụ đám đông), bao gồm mô tả hệ thống phục vụ nói chung như: Các yếu tố hệ thống phục vụ (dòng vào, dòng ra, hàng chờ, kênh phục vụ)… Luận văn tập trung làm rõ việc giải toán hàng đợi qua ngôn ngữ mô GPSS Petri Net Về mặt nội dung, đạt kết sau: - Đưa Cở sở lý thuyết hệ thống hàng đợi: Mô hình, tham số, quy luật liên quan đến trạng thái hệ thống hàng đợi, hướng tiếp cận công cụ mô áp dụng vào toán cụ thể thực tế - Tìm hiểu số công cụ mô phỏng, ngôn ngữ đặc tả liên quan đến toán hàng đợi Matlab, ngôn ngữ lập trình Java, ngôn ngữ lập trình C++ công cụ Visual Studio.Net Mỗi công cụ, ngôn ngữ có ưu điểm riêng - Nghiên cứu ngôn ngữ mô GPSS: Nêu sở lí thuyết, định nghĩa, cấu trúc ngôn ngữ GPSS Đồng thời giới thiệu công cụ hỗ trợ ngôn ngữ này: GPSS World Student Version – phiên cung cấp miễn phí nhằm phục vụ mục đích học tập nghiên cứu - Nghiên cứu ngôn ngữ đặc tả công cụ mô Petri net mô tả hệ thống hàng đợi Cụ thể định nghĩa, đặc điểm mạng Petri, mô tả toán học mạng Petri… - Áp dụng ngôn ngữ GPSS Petri Net vào toán thực tiễn, xem xét 02 ví dụ hệ thống hàng đợi không ưu tiên có ưu tiên, phân tích so sánh kết mô với kết tính toán lý thuyết, từ rút học Bên cạnh nghiên cứu đạt được, hạn chế mặt thời gian kiến thức, tồn số hạn chế sau: - Luận văn chưa tìm hiểu hết tất ứng dụng ngôn ngữ mô GPSS Petri Net toán thực tiễn khác 67 - Chỉ áp dụng công cụ GPSS World dành cho sinh viên (phiên dùng thử) nên chưa tìm hiểu hết ứng dụng cho toán hàng đợi phiên khác Chưa tìm hiểu chi tiết phần mở rộng mạng Petri Kiến nghị - ẽ tiếp tục khắc phục hạn chế Hướng phát triển thời gian tới áp dụng lý thuyết toán hàng đợi, mô hình mạng Petri, ngôn ngữ GPSS vào toán mang tính thực tiễn khác 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Lê Quang Minh, Phan Đăng Khoa (2010), Báo cáo đề tài cấp ĐHQGHN QCT-09-01: Công cụ GPSS cho toán mô hệ thống phục vụ đám đông, Viện Công nghệ thông tin – Đại học Quốc Gia Hà Nội, tr -15 Lê Quyết Thắng, Phạm Nguyên Khang, Dương Văn Hiếu (2006), Bài giảng: Lý thuyết xếp hàng, Khoa CNTT & TT, Đại học Cần Thơ Phạm Văn Giáp, Nguyễn Ngọc Huệ, Quy hoạch Cảng, Chương 8: Lý thuyết xếp hàng xác định số lượng bến, NXB Xây Dựng 12/2010, ISBN: 9980000289579 Nguyễn Ngọc Thanh (2012) Nghiên cứu sử dụng công cụ General Purpose Simulation System toán mô hàng đợi Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ Khoa học máy tính, Đại học Công nghệ thông tin truyền thông, TP Thái Nguyên, Việt Nam Tiếng Anh Alan Pilkington, Royal Holloway (2005), GPSS – Getting Started, University of London Alberto Leon, Garcia (1994), Probability and Random Processes for Electricial Engineering, 2nd Edition, University of Toronto, Chapter 8, G Balbo, J Desel, K Jensen, W Reisig, G Rozenberg, M Silva (2000), Petri Nets 2000, 21th International Conference on Application and Theory of Petri Nets, Aarhus, Denmark, June, pp 26-30 Geoffrey Gordon, IBM Corporation (1978), The Development Of The General Purpose Simulation System (GPSS), ACM (1986), GPSS/PC general purpose simulation, Reference Manual–Minuteman Software P.O Box 171 Stow, Massachusetts 01775 10 G Winskel, M Nielsen Models for Concurrency, Handbook of Logic and the Foundations of Computer Science, vol 4, pp.1-148, OUP 11 Kai Furman (2011), Material Handling and Production Systems Modelling based on Queuing Models 148 p, ISBN: 3-540-31774-0 12 Mag.DI Dr Christian Dombacher (May-2010), Queueing Models for Call Centers, A-2232 Deustch–Wagram 69 13 Michael Shalmon (2011), Queueing Analysis and Packet Networks, ISBN-10: 0470454687 ISBN-13: 978-0470454688 14 M Peter Jurkat, Short Introduction to GPSS 15 M Ajmone Marsan (2007), Stochastic Petri net: An elementary Introduction, Dipartimento di Scienze dell’s Informazione, Università di Milano, Italy 16 U Narayan Bhat (2008), An Introduction to Queueing Theory, Southern Methodist University, USA 17 Vedran Kordic (2008), Petri nets, Theory and Application, I-Tech Education and Publishing, Vienna, Austria 18 Ivo Adan and Jacques Resing (2002), Queueing Theory, Departement of Mathematics and Compting Science, Eindhoven University of Technology, The Netherlands Website: 19 Bài viết Workflow Petri Net Designer http://www.woped.org 10/12/2012 20 Tool for Verification of Timed-Arc Petri Nets http://www.tapaal.net 12/12/2012 21 http://en.wikipedia.org/wiki/Kendall’s_notation, ngày 11/6/2013 22 http://www.yasper.org 15/6/2013 23 http://www.minutemansoftware.com 15/4/2013 24 http://www.minutemansoftware.com/downloads.asp 18/5/2013 [...]... GPSS, Petri Net Nghiên cứu kỹ cách áp dụng công cụ mô phỏng GPSS và Petri Net cho bài toán hàng đợi Đưa ra so sánh đặc điểm, ứng dụng giữa công cụ GPSS và Petri Net Chương 3 Sử dụng GPSS và Petri Net trong bài toán mô phỏng hệ thống hàng đợi: Áp dụng công cụ mô phỏng GPSS và Petri Net vào 2 bài toán hàng đợi cụ thể: Bài toán hàng đợi không ưu tiên (bài toán mô phỏng điều khiển xe cẩu) và bài toán hàng. .. phỏng GPSS và Petri Net cho bài toán hệ thống hàng đợi cho luận văn tốt nghiệp thạc sỹ của mình Luận văn gồm 3 chương với nội dung được mô tả tóm lược như sau: Chương 1 Tổng quan về hệ thống hàng đợi: Nội dung chương 1 đưa ra vai trò của hệ thống hàng đợi; tập trung vào cơ sở lý thuyết hàng đợi (lý thuyết phục vụ đám đông) bao gồm các mô tả về một hệ thống hàng đợi nói chung như: Các yếu tố của hệ thống. .. hàng đợi có ưu tiên (bài toán mô phỏng hệ thống điều khiển hệ thống đường băng sân bay) So sánh kết quả tính toán theo lý thuyết với kết quả mô phỏng trên GPSS và Petri Net theo thời gian Từ các kết quả mô phỏng được trình bày trong luận văn đưa ra so sánh, khuyến cáo khi sử dụng 2 công cụ mô phỏng GPSS và Petri Net khi áp dụng vào bài toán cụ thể Kết luận: Tóm lược nội dung chính của luận văn và nêu... thống hàng đợi (dòng vào, dòng ra, hàng chờ, kênh phục vụ), trạng thái của hệ thống (quá trình thay đổi trạng thái của hệ thống phục vụ, sơ đồ trạng thái, quy tắc thiết lập hệ phương trình trạng thái) Chương 2 Các công cụ mô phỏng bài toán hàng đợi: Cách tiếp cận cho việc mô phỏng bài toán hàng đợi bằng một số ngôn ngữ lập trình bậc cao như Java, Matlab, C++… và các ngôn ngữ đặc tả ,công cụ mô phỏng. .. đỗ xe ở trạm xăng và bơm xăng vào xe Hình 2.3: Minh họa công cụ YASPER phát triển trên công nghệ Net Ngoài ra, trên môi trường Unix, Linux, việc phát triển công cụ mô phỏng cho Petri- net cũng được tiến hành Tuy nhiên, các môi trường này không phổ biến như môi trường Windows, nên vấn đề nghiên cứu, ứng dụng cho Petri- net là một vấn đề lâu dài 2.3 Ngôn ngữ mô phỏng GPSS và công cụ GPSS World Giới thiệu... phải chờ để được phục vụ và đôi khi bị từ chối phục vụ, việc nghiên cứu đảm bảo sự hiệu quả, tối ưu làm việc của hệ thống hàng đợi chính là mục đích của lý thuyết hàng đợi 1.2 Mô tả hệ thống hàng đợi Chúng ta làm quen với một ví dụ về hệ thống hàng đợi [2,12,18] với mô hình được mô tả ở hình 1.1 Hình 1.1: Mô hình cơ bản của hệ thống hàng đợi (hay hệ thống phục vụ đám đông) Trong mô hình này, chúng ta... cần mô phỏng hệ thống hàng đợi, việc áp dụng cách tiệp cận cũng như công cụ mô phỏng nào là một vấn đề quan trọng do tính chất của hệ thống, quy mô của hệ thống có thể là những yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn công cụ Chính vì vậy, yêu cầu lựa chọn, so sánh, đánh giá các công cụ mô phỏng là một đề tài mang ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao Với lý do đó, tôi lựa chọn đề tài Nghiên cứu công cụ mô phỏng. .. Matlab là ngôn ngữ hàng đầu trong nghiên cứu tại các trường học Ngôn ngữ GPSS và công cụ GPSS World, Petri Net c Transaction, các Block dựa trên một giải thuật nào đó 2.1 Quy trình chung của việc phân tích, mô phỏng hệ thống hàng đợi Khảo sát, nghiên cứu một hệ thống; Qua đó đưa ra mô hình toán học cho hệ thống cần mô phỏng Ở bước này cần xác định được thông số của hệ thống như: số nguồn yêu cầu, mỗi nguồn... giới thiệu một công cụ mô phỏng mạng Petri- net được phát triển trên nền tảng công nghệ Net của bộ công cụ lập trình Visual Studio, đó là công cụ YASPER (Yet Another Smart Process EditoR), là kết quả hợp tác giữa TU Eindhoven và Deloitte [22] 23 Đây là công cụ dùng để đặc tả và chạy mô phỏng các tiến trình rời rạc, sử dụng ngôn ngữ đặc tả Petri- net để mô tả chúng Hình 2.3 giới thiệu mô phỏng hoạt động... các công cụ mô phỏng cụ thể Bước 3: Giải hệ phương trình trạng thái để tìm ra các xác suất trạng thái đối với mô hình phân tích dựa trên lý thuyết hàng đợi Từ đó thiết lập các mối quan hệ giữa các chỉ tiêu cần đánh giá Để mô phỏng cần xây dựng chương trình với công cụ mô phỏng và chạy chương trình, đưa ra kết quả mô phỏng Bước 4: Tính toán, so sánh, phân tích các kết quả tính toán và kết quả mô phỏng,