Témata projektů IMS 2013/14
Okruh 1: Implementace diskrétního simulátoru pro modelování na základě událostí
Implementujte simulační jádro založené na kalendáři událostí. Implementujte programovou podporu pro modelování zařízení s frontami (jednotné zařízení se zadanou kapacitou N). Simulátor dokumentujte na zvoleném příkladu probraném na democvičeních IMS. V dokumentaci se zaměřte na popis koncepce simulátoru. Transakce v modelech SHO modelujte jako třídu, kde její metody budou obslužné bloky pro jednotlivé události.
Okruh 2: Implementace spojitého simulátoru
Implementujte simulační jádro pro spojitou simulaci. Pro integrátory implementujte numerickou integrační metodu Euler, Runge-Kutta 4. řádu a Adams-Bashforth. Dále implementujte bloky pro aritmetické operace. Kontroly rychlých smyček lze zanedbat. Způsob zadávání modelu musí být inspirován stylem z knihovny SIMLIB. Činnost simulátoru demonstrujte na alespoň dvou příkladech modelů s alespoň třemi integrátory.
Okruh 3: SHO Výrobní linka
Navrhněte a vytvořte model SHO výrobní linky, popřípadě sady výrobních linek zvoleného nebo hypotetického výrobního závodu. Výrobní proces jednoho výrobku se musí skládat z alespoň tří výrobních úkonů (operace), každý na jiném zařízení. Do systému budou přicházet objednávky na určený počet kusů výrobku. Objednávkám lze přiřazovat priority. Výrobní proces si lze představit jako zřetězení přepravních várek (várka např. 4 ks) - takže objednaný počet kusů se rozdělí do přepravních várek a ty postupují výrobním procesem. Na přepravní várky se vztahují priority objednávky, ze které pochází. Výroba jedné přepravní várky v operaci je nepřerušitelná. Experimenty zjistěte chování systému, především doby strávené v systému u objednávek - celkovou, od započetí první výrobní operace na objednávce, doby prostojů ve frontách a podobně.
Okruh 4: SHO Logistická firma
Navrhněte a vytvořte model SHO balíkové přepravní firmy působící na území jednoho státu (např. ČR). Firma bude mít alespoň 5 regionálních poboček a jednu centrální překládací stanici (rozmístění poboček a jejich vzdálenosti si navrhněte s ohledem na geografii lokality). Navrhněte proces příchodů balíků na regionální pobočky s ohledem na jejich umístění (např velikost města, přítomnost průmyslu v regionu). Každá zásilka má v okamžiku vzniku určenu cílovou pobočku. Po příchodu zásilky do pobočky probíhá její základní zpracování a je umístěna ve skladu pobočky, kde čeká na transport do centrálního překladiště. Firma vlastní N nákladních aut, každé o kapacitě K zásilek. Auta slouží pro transport zásilek mezi pobočkami a centrálou. S příjezdem auta do centrály se zásilky vyloží a rozdělí podle cílové pobočky (detaily navrhněte). Auto se v pobočce nebo centrále zdrží pouze na dobu vyložení a naložení zásilek (tj. nečeká na naplnění kapacity).
V experimentech ukažte chování systému, vytíženost aut, optimální počet aut a efektivitu provozu.
Okruh 5: Modelování stochastického procesu
Zvolte tři reálné jevy se stochastickým charakterem (proces příchodů někam, počet výskytů něčeho za jednotku času). Proveďte měření jevu vedoucí k získání dostatečného počtu vzorků (počet vzorků 100-200). O měření proveďte protokol s vyznačením měřených okamžiků příchodů. Soubor dat vyneste do histogramu a aproximujte vhodným rozložením s vhodně zvolenými parametry (pozor - existují i jiná rozložení než normální, exponenciální a rovnoměrné). Není vyžadována exaktní metoda zjištění aproximace, spíše studium dalších pravděpodobnostních rozložení (generátory v SIMLIB) a experimentování s jejich parametry. Podle aproximace vytvořte s použitím SIMLIB program generující soubory dat modelovaných jevů a na úrovni histogramů soubory porovnejte. Hodnocena bude zejména věrohodnost modelu jevu.
Okruh 6: Model dopravního uzlu (železniční uzel nebo námořní přístav)
Prostudujte strukturu a způsob provozování dopravního a překladního uzlu. Zvolte existující železniční uzel, kde probíhá přepojování vagónů a směrování zásilek. Alternativně zvolte námořní překladiště s podobným významem. Modelujte zatížení zdrojů (jeřáby, posouvací stroje, kolejnice, mola, apod.). Modelujte poruchovost zařízení. Na experimentech ukažte slabá místa v systému, která při poruše mohou ohrozit chod systému.
Okruh 7: Model cloudového centra
Modelujte počítačové centrum služeb vzdáleně připojeným uživatelům (cloud). Systém můžete navrhnout jako hypotetický, dobré je však alespoň trochu převzít inspiraci z existujících systémů světových nebo domácích provozovatelů služeb (iCloud, Microsoft, Google, Dropbox, ...). Model musí obsahovat alespoň tři služby centra (např. uložení souborů, streamování hudby a videa, mail, chat, ...). Modelujte vytížení centra. Předpokládejte časově proměnlivé procesy příchodů požadavků.
Okruh 8: Model dopravy na dálnici D1
Prostudujte aktuální stav rozpracovaných staveb na tuzemské dálnici D1. Prostudujte časově proměnlivý proces zatížení komunikace řidiči (denní doba, pracovní den a svátek, apod.) a model tras řidičů (nástupní místo a cílové místo). V případě nedostatků informací o systému parametry modelu vhodně navrhněte a svou volbu zdůvodněte. Modelujte systém v jednou ze dvou variant: 1) dálnici D1 jako celek s menším zaměřením na detail nebo 2) jeden úsek opravy se zaměřením na dynamiku pohybu vozidel (vede na celulární automat). Variantu 1 lze modelovat diskretizací dálnice na úseky po 1 km typu obslužná linka s různou kapacitou. Variantu 2 je nutno modelovat celulárním automatem - CA (prostudujte CA zaměřené na modelování silniční dopravy).
Okruh 9: Model státní volební infrastruktury
Státní volební infrastruktura nechť se skládá z volebního informačního centra a sítě volebních okrsků. Centrum přijímá zprávy od volebních okrsků a prezentuje výsledky v jednotlivých krajích (nutno modelovat server centra jako obslužnou linku). Volební okrsky jsou SHO obsahující obslužné linky: komise a místo pro provedení volby do obálky ("za plentou"). Modelujte proces příchodů voličů v průběhu doby voleb. Volební komise skončí práci buď po odvolení všech občanů v okrsku nebo okamžikem konce volebního víkendu. Potom sčítá hlasy (doba je závislá na počtu obálek v urně) a odesílá výsledky do centra. Prostudujte systém voleb v ČR a síť volebních okrsků. Konkrétní síť okrsků generujte náhodně s následujícím omezením: sumární počet voličů v krajích musí odpovídat realitě a počet voličů v krajských městech musí odpovídat realitě. Okrsky nějak vhodně agregujte tak, aby jejich celkový počet byl cca 200. Náhodně generovanou síť okrsků uložte do souboru a experimenty provádějte stále nad stejným modelem sítě okrsků. Zdokumentujte model sítě okrsků. Na experimentech ukažte propustnost centra, doby čekání okrsků na připojení do centra, celkovou dobu práce lidí okrskových komisích.