Rozbor témat IMS-11/12 (!!!! ve výstavbě...)
Obecné pokyny pro zpracování projektů:
- snažte se modely navrhovat realisticky – parametry a konstrukci modelů zdůvodněte (evidentně nevalidní modely budou méně hodnoceny)
- ukažte abstraktní model (AM) a simulační model (SM) – popište návrh abstraktního modelu a zdůvodněte prvky, které jste do AM zahrnuli a které ne. Projekty bez analýzy situace a návrhu AM budou méně hodnoceny. Verifikujte korespondenci AM a SM.
- AM spojitého modelu ukažte formou diferenciálních rovnic (případně schématu s integrátory)
- AM diskrétního modelu ukažte formou Petriho sítě (P/T, barvené)
- schémata, Petriho sítě a podobně lze napsat čitelně rukou na papír a vložit jako naskenované obrázky (nemá smysl se vyčerpávat editací schémat na počítači, čas věnujte hlavně experimentům)
- v dokumentaci musí být jasný postup zpracování problematiky
- za extrémně důležité se považuje experimentovat s modelem, kdy experinty získáte nové znalosti o modelovaném systému. Pokud nevíte, co byste chtěli experimenty zjistit o modelovaném systému, pak jste asi napotřebovali model toho systému.
- kromě výjimky projektu "Simulační jazyky" jsou povoleny pouze programovací jazyky C/C++, Java, Python (v centrálním zadání projektu je zmínka o nezbytném makefile). Standardním prostředkem je SIMLIB.
- nechat schválit neznamená pouhou ohlašovací povinnost. Opravující si vyhrazuje právo nápad zamítnout bez udání důvodu.
1. Knihovna pro kombinovanou simulaci
Navrhněte a implementujte knihovnu pro kombinovanou simulaci, kde diskrétní část je řešena kalendářem událostí (řízení událostmi, není nutno implementovat přepínání procesů) a spojitá jednoduchou numerickou integrační metodou (např. Eulerovou). S použitím knihovny implementujte dva demonstrační modely:
- model pohybu míčku v uzavřeném 2D prostoru (krabice) s odrazy
- kombinovaný model, kde diskrétní část bude mít alespoň 3 vnitřní stavy
2. Knihovna pro vnořenou simulaci
Navrhněte a implementujte diskrétní simulační knihovnu řízenou kalendářem událostí (není nutno implementovat přepínání procesů), která umožňuje vnořenou simulaci, tj. možnost v kterémkoliv stavu simulace instancovat další (vnořený) simulátor, který vykoná nějakou činnost a předá výsledek nadřazené simulaci. Činnost knihovny demonstrujte na vhodně zvoleném problému, např. z oblasti řízení procesů.
3. Simulátor P/T Petriho sítí
Navrhněte a implementujte simulátor interpretující zadaný vstupní model ve formě P/T Petriho sítě, kde uvažujete možné omezení kapacity míst, kapacity hran, pravděpodobnosti přechodů, priority přechodů, časování přechodů s konstantním a generovaným časem (jedno rozložení dle výběru). Zadání modelu proveďte například programově vytvořením datových struktur (žádné specializované jazyky a překladače). Činnost simulátoru demonstrujte na příkladě, který bude obsahovat všechny zadané prvky sítě.
4. Simulátor číslicových obvodů
Navrhněte a implementujte simulátor číslicových obvodů složených z hradel AND, OR, NAND, NOR, NOT. U všech hradel jednoho typu (např. AND) předpokládejte jednotné zpoždění na blocích, které bude centrálně v programu zadané. Vstupní model zadávejte ve formátu jednoduchého NETLISTu. Výstupem simulátoru budou grafické průběhy vnitřních stavových veličin (výstupů na hradlech, globálních vstupů) v čase. Grafický výstup lze provést s použitím libovolného externího programu. Činnost simulátoru demonstrujte na sadě příkladů, kde budou zahrnuty kombinační i sekvenční obvody (lze nahradit jedním příkladem demonstrujícím aplikaci s konečným automatem).
5. Simulátor výrobního systému
Navrhněte a implementujte vlastní diskrétní simulátor výrobního systému tvořeného výrobními linkami s frontami a výrobními operacemi. Operace mohou k provedení vyžadovat skladovou zásobu zvoleného typu materiálu. Inspiraci hledejte na Internetu pod heslem Resource Constrained Project Scheduling – cílem projektu ovšem není plánování, pouze simulace průběhu nastaveného výrobního plánu. Vzorové příklady lze najít pod heslem PSPLIB. Výstupem simulátoru budou informace o průběhu výroby (starty a konce operací), vytížení linek, časovém průběhu spotřeby materiálu a celková doba výroby.
6. Aplikace celulárních automatů v biologii
Najděte a prostudujte článek o modelu bilogického systému řešeného prostředky celulárních automatů. Navrhněte a implementujte simulátor celulárních automatů. Prostředky vlastního simulátoru realizaci modelu ze zvoleného článku. Experimentálně ověřte výsledky článku, navrhněte a realizujte vlastní experimenty s modelem a srovnejte výsledky.
7. Implementace modelu založeného na metodě Monte-Carlo
http://en.wikipedia.org/wiki/Monte_Carlo_method
Najděte zajímavý problém ze sekcí Physical sciences, Engineering nebo Computational Biology, a ten implementačně realizujte. Inspirujte se články na toto téma, kde můžete provést vlastní re-implementaci modelů a jejich ověření.
8. Model prostředky jazyka Simula 67
Prostudujte jazyk Simula 67 a jeho implementaci pod názvem cim (je dostupná na merlin.fit). Implementujte netriviální model SHO. Model velmi podrobně zdokumentujte a vytvořte simulační studii problému (viz dokumentace projektu).
9. Model stochastického procesu
Zvolte si trojici různých reálných stochastických procesů (příchody transakcí, doby zpracování, doby trvání nějakého jevu v počítači s prvky stochastičnosti). Proveďte zdokumentované měření jevu (intervaly mezi příchody a podobně) do podoby souboru dat. Aproximujte soubor dat analytickým vyjádřením v podobě volby konkrétního pravděpodobnostního rozložení a jeho parametrů. Proveďte test vhodnosti (Pearsonův test dobré shody) vašeho analytického vyjádření. Inspirujte se BP J. Liptáka: http://www.fit.vutbr.cz/study/DP/rpfile.php?id=11737
10. Model zvoleného SHO
Zvolte si problém s prvky SHO k modelování a provedení simulační studie. Vyhněte se modelům veškerých stravovacích a zábavních zařízení. Model musí obsahovat alespň dva typy různých procesů, které spolu nějakým způsobem kooperují (synchronizují se). Zpracujte simulační studii.
11. Model SHO s prvky plánování a řízení
Zvolte si problém s prvky SHO k modelování a provedení simulační studie. Důležitým atributem modelu musí být v čase proměnlivý počet obslužných linek a jejich parametrů (kapacit, rozložení doby obsluhy a podobně). Inspirujte se například problémem plánování lidských zdrojů na různé činnosti, kde každý zdroj může například na omezenou dobu zvýšit svoji produktivitu za cenu zvýšených nákladů. V simulační studii se zaměřte na ekonomičnost různých strategií řízení výrobních zdrojů (linek). Vazba na reálnou situaci není vyloženě nutná, ale velmi vítaná.
12. Model fiktivní logistické firmy
Navrhněte si logistickou firmu s jednou řídicí centrálou, N pobočkami pro vstup a výstup zásilek a M vozidly pro převážení zásilek mezi pobočkami, případně z poboček do centrály a naopak. Pobočky nechť odpovídají větším městům v ČR. Navrhněte si reálně vypadající stochastické procesy příchodů zásilek na pobočky a reálně vypadající destinace zásilek. Model koncipujte jako SHO. Ve své simulační studii se zaměřte na různé strategie (ty si navrhněte) řízení firmy vedoucí, různé kritické stavy systému (např. předvánoční nákupy) a vysledné chování systému. Vazba na reálnou firmu není nutná, ale vysoce vítaná.
Link to this Page