ВВЕДЕНИЕ 3
1 Системы массового обслуживания (СМО) 7
1.1 Основные понятия теории систем массового обслуживания 7
1.1.1 Поток событий 8
1.1.2 Уравнения Колмогорова. Предельные вероятности состояний 10
1.1.3 Процессы гибели и размножения 12
1.2 Классификация систем массового обслуживания 14
1.3 Характеристики работы систем массового обслуживания 15
2 Компьютерное моделирование 25
2.1 Компьютерное моделирование систем массового обслуживания 25
2.1.1 Общие положения компьютерного моделирования СМО 27
2.1.2 Программы компьютерного моделирования СМО 30
2.2 Моделирование работы продуктового супермаркета 32
2.2.1 Постановка задачи 32
2.2.2 Построение и исследование математической модели 33
2.2.3 Логическая схема компьютерной модели 36
2.2.4 Программная реализация компьютерной модели супермаркета 37
3 Анализ результатов работы компьютерной модели 44
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 55
ПРИЛОЖЕНИЕ A 59
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 65
В современных условиях рыночной экономики эффективная организация торговых процессов в розничной торговле имеет критически важное значение для успешного ведения бизнеса. Супермаркеты, как один из основных форматов розничной торговли, представляют собой сложные системы массового обслуживания, в которых потоки покупателей образуют очереди на различных этапах торгового процесса. Оптимизация работы таких систем путем повышения качества обслуживания клиентов и снижения времени ожидания в очередях является актуальной задачей, напрямую влияющей на экономические показатели, конкурентоспособность и удовлетворенность потребителей.
Теория систем массового обслуживания, основанная на математических методах и теориях, таких как теория вероятностей и математическая статистика, предоставляет аналитические методы для исследования характеристик подобных систем. Эти методы включают расчеты средней длины очереди, среднего времени ожидания в очереди и коэффициента использования обслуживающих устройств. Однако аналитические методы имеют ограничения по применимости к сложным реальным системам из-за упрощающих допущений исходных моделей.
В этой связи значительный интерес представляет компьютерное моделирование, которое позволяет исследовать поведение систем массового обслуживания с учетом их специфических особенностей и деталей без существенных упрощений. Компьютерные модели дают возможность проводить многовариантные расчеты, варьируя исходные параметры для поиска оптимальных решений по организации обслуживания.
Актуальность темы исследования обусловлена несколькими факторами:
- Экономический фактор: Супермаркеты являются важным звеном в экономической системе, обеспечивая занятость населения, формируя налоговые поступления и стимулируя развитие смежных отраслей.
Оптимизация работы супермаркетов способствует повышению их эффективности, что положительно сказывается на экономике в целом.
- Социальный фактор: Супермаркеты играют важную роль в жизни общества, предоставляя доступ к широкому ассортименту товаров и услуг. Улучшение качества обслуживания, сокращение времени ожидания в очередях и оптимизация планировки магазина повышают комфорт покупателей и способствуют формированию положительного имиджа супермаркета.
- Технологический фактор: Внедрение современных технологий, таких как системы самообслуживания, электронные ценники, мобильные приложения и аналитические инструменты, открывает новые возможности для оптимизации работы супермаркетов. Однако эффективное использование этих технологий требует разработки новых подходов и моделей управления.
- Научный фактор: Основные методы исследования и оптимизации работы супермаркетов базируются на теории вероятностей, математической статистике и методах системного анализа. Компьютерное моделирование и симуляция обеспечивают более глубокий и точный анализ сложных систем, позволяя учитывать множество факторов и взаимодействий.
Современные супермаркеты сталкиваются с множеством сложных задач, таких как управление запасами, логистика, обслуживание клиентов, производительность сотрудников и анализ потребительского поведения. Традиционные аналитические методы, такие как теория массового обслуживания, предоставляют полезные инструменты для изучения отдельных аспектов этих задач, но часто имеют ограничения при применении к реальным, сложным системам.
В последние годы широкое распространение получили методы компьютерного моделирования и симуляции, которые предоставляют более гибкие и точные инструменты для анализа сложных систем. Компьютерные модели позволяют учитывать множество факторов и взаимодействий, проводить сценарный анализ, визуализировать процессы и экономить время и ресурсы. Это открывает новые возможности для оптимизации и улучшения работы супермаркетов.
Основой для разработки компьютерной модели работы супермаркета являются данные о функционировании реальных супермаркетов, а также методы и подходы теории систем массового обслуживания и компьютерного моделирования. В качестве исходных данных используются статистические данные о продажах, уровне запасов, времени обслуживания клиентов, логистическая информация, данные о потребителях и технические характеристики используемых систем.
Таким образом, разработка компьютерной модели работы супермаркета является важной и актуальной задачей, которая способствует улучшению работы супермаркетов и повышению их конкурентоспособности. Это позволяет не только оптимизировать внутренние процессы и повысить эффективность управления, но и лучше понять потребности и предпочтения клиентов, что является ключевым фактором успеха в современном бизнесе. В рамках данного исследования будет проведен анализ существующих методов и подходов к моделированию работы супермаркетов, разработана компьютерная модель, а также проведены эксперименты для проверки и оптимизации различных аспектов работы системы. Это позволит получить новые знания и практические рекомендации, которые могут быть использованы для улучшения работы супермаркетов в реальных условиях.
Цель выпускной квалификационной работы — построение компьютерной модели продуктового супермаркета как системы массового обслуживания. Для достижения поставленной цели планируется решить следующие задачи:
а) Изучить основные понятия и положения теории систем массового обслуживания.
б) Провести анализ существующих классификаций систем массового обслуживания и их характеристик.
в) Рассмотреть общие подходы к компьютерному моделированию систем массового обслуживания.
г) Исследовать программные средства для компьютерного моделирования.
д) Построить концептуальную модель супермаркета как системы массового обслуживания.
е) Реализовать компьютерную модель супермаркета с помощью выбранного программного обеспечения.
ж) Провести серию компьютерных экспериментов и проанализировать результаты моделирования.
В работе будут использованы методы системного анализа, теории вероятностей, математической статистики, теории массового обслуживания, а также средства имитационного моделирования систем.
В условиях современной рыночной экономики супермаркеты играют ключевую роль в обеспечении населения товарами первой необходимости, а также являются важным звеном экономической системы, способствующим занятости и развитию смежных отраслей. Эффективная организация торговых процессов в супермаркетах напрямую влияет на их экономическую эффективность, конкурентоспособность и удовлетворенность потребителей. В этой связи оптимизация работы супермаркетов, направленная на повышение качества обслуживания и сокращение времени ожидания в очередях, является актуальной и значимой задачей.
Теория систем массового обслуживания, основанная на фундаментальных принципах теории вероятностей и математической статистики, предоставляет мощные аналитические инструменты для изучения характеристик сложных систем обслуживания. Однако традиционные аналитические методы часто сталкиваются с ограничениями при попытке применения к реальным супермаркетам из-за упрощенных предпосылок и моделей.
Компьютерное моделирование и имитация предлагают более гибкий и точный подход к анализу сложных систем. Использование компьютерных моделей позволяет учитывать множество факторов и взаимодействий, которые невозможно полноценно охватить традиционными методами. Это открывает новые возможности для всестороннего анализа, сценарного тестирования и оптимизации различных аспектов работы супермаркета.
Целью данной дипломной работы было создание компьютерной модели продуктового супермаркета как системы массового обслуживания. В рамках исследования были решены следующие задачи:
а) Изучены основные понятия и положения теории систем массового обслуживания.
б) Проведен анализ существующих классификаций систем массового обслуживания и их характеристик.
в) Рассмотрены общие подходы к компьютерному моделированию систем массового обслуживания.
г) Исследованы программные средства для компьютерного моделирования.
д) Построена концептуальная модель супермаркета как системы массового обслуживания.
е) Реализована компьютерная модель супермаркета с помощью выбранного программного обеспечения.
ж) Проведена серия компьютерных экспериментов и проанализированы результаты моделирования.
В ходе работы использовались методы системного анализа, теории вероятностей, математической статистики и средства имитационного моделирования. Разработанная компьютерная модель супермаркета продемонстрировала свою эффективность в анализе и оптимизации торговых процессов, что позволяет:
- Улучшить качество обслуживания покупателей.
- Сократить время ожидания в очередях.
- Оптимизировать внутренние процессы и управление запасами.
- Повысить общую эффективность и конкурентоспособность супермаркета.
Результаты данного исследования имеют практическое значение и могут быть использованы для улучшения работы супермаркетов в реальных условиях. Разработанная модель предоставляет новые знания и рекомендации, которые могут быть внедрены для повышения удовлетворенности клиентов и улучшения экономических показателей супермаркетов.
Таким образом, данное исследование подтвердило, что использование компьютерного моделирования для анализа и оптимизации работы супермаркетов является важной и перспективной задачей, способной принести значительные улучшения в их функционирование и управление.
1. Боровков А.А. Вероятностные процессы в теории массового обслуживания. М.: Наука, 1972. 357с.
2. Вентцель Е.С. Теория вероятностей: Учеб. для вузов. 6-е изд. стер. М.: Высш. шк., 1999. 576 c.
3. Вентцель, Е.С. Исследование операций. Задачи, принципы, методология: учебное пособие для вузов / Е.С. Вентцель. - М.: Дрофа, 2006. - 206 с.
4. Гнеденко Б.В., Коваленко И.Н. Введение в теорию массового обслуживания. Изд. 5-е, испр. М.: Издательство ЛКИ, 2011. 400с.
5. Н. И. Головко, В. О. Каретник, В. Е. Танин, И. И. Сафонюк, Исследование моделей систем массового обслуживания в информационных сетях, Сиб. журн. индустр. матем., 2008, том 11, номер 2, 50-64
6. Горбаченко В.И. Вычислительная линейная алгебра с примерами на MATLAB. СПб.: БХВ-Петербург, 2011. 318 с.
7. Дьяконов В.П. MATLAB 6.0/6.1/6.5/6.5 + SP1 + Simulink 4/5. Обработка сигналов и изображений. М.: СОЛОН-Пресс, 2004. 592 с.
8. В. Б. Ивановский, О дискретных приоритетных системах обслуживания, Автомат. и телемех., 1987, выпуск 4, 37- 44
9. Ивченко Г.И., Каштанов В.А., Коваленко И.Н. Теория массового обслуживания. М.: ЛИБРОКОМ, 2012. 304 с.
10. Карташевский, В.Г. Основы теории массового обслуживания: учебное пособие для вузов. - М.: Горячая линия-Телеком, 2013. - 130 с. 17
11. Кемени Д. Дж., Снелл Дж. Л. Конечные цепи Маркова. М.: Наука, 1970. 271 с.
12. Киреева Н.В. Исследование методов аппроксимации функции распределения вероятностей в системах массового обслуживания [Электронный ресурс]: методические указания по выполнению курсовых работ / Н.В. Киреева, Л.Р. Чупахина. Электрон. текстовые данные. - Самара: Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики, 2015. - 27 с.
13. Ослин, Б.Г. Моделирование. Имитационное моделирование СМО: учебное пособие / Б.Г. Ослин; Томский политехнический университет. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2010. - 128 с. [Электронный ресурс]: практикум / Г.А. Самусевич. - Электрон. Текстовые данные. Екатеринбург: Уральский федеральный университет, ЭБС АСВ, 2014. - 44 с.
14. Перепелкин Евгений Александрович РОБАСТНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ДИСКРЕТНОЙ СИСТЕМОЙ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ // Вестн. Том. гос. ун-та. Управление, вычислительная техника и информатика. 2020. №51
15. Самусевич, Г.А. Основы теории массового обслуживания
16. Солнышкина, И.В. Теория систем массового обслуживания: учебное пособие / И.В. Солнышкина. - Комсомольск-на-Амуре: ФГБОУ ВПО «КнАГТУ», 2015. - 76 с.
17. Таташев, А.Г. Системы массового обслуживания со специальными дисциплинами: автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук: 05.13.01 / А.Г. Таташев. - М.: Российская академия наук, 2000. - 33 с.
18. Хинчин А. Я. Работы по математической теории массового обслуживания / Под редакцией Б. В. Гнеденко. М.: Физматгиз, 1963. 236 с.
19. Шемахин Евгений Юрьевич Моделирование СМО открытого типа. Алгоритм // International scientific review. 2015. №2 (3).
20. Штерцер В.Д., Мацула В.Ф. РАЗРАБОТКА ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ РАБОТЫ МАГАЗИНА // Вестник молодежной науки. 2023. №1 (38