Моделирование производственных процессов в AnyLogic 8.1

Министерство науки и высшего образования 
Российской Федерации
Уральский федеральный университет
имени первого Президента России Б. Н. Ельцина

О. В. Лимановская, Т. И. Алферьева

Моделирование 
производственных процессов
в AnyLogic 8.1

Лабораторный практикум

Рекомендовано методическим советом
Уральского федерального университета
для студентов вуза, обучающихся 
по направлению подготовки
09.03.04 — Программная инженерия

Екатеринбург
Издательство Уральского университета
2019

УДК 004.94(076.5)
ББК 32.972в6я73-5
          Л58
Рецензенты:
д-р пед. наук, проф. Л. И. Долинер (завкафедрой информационных систем 
и технологий Уральского технического института связи и информатики 
(филиал СибГУТИ));
канд. физ.-мат. наук, науч. сотр. Института высокотемпературной электрохимии А. Н. Езин

Научный редактор доц., канд. хим. наук Н. А. Хлебников

Лимановская, О. В.
Л58    Моделирование производственных процессов в AnyLogic 8.1 : лабораторный практикум / О. В. Лимановская, Т. И. Алферьева. — Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2019. — 136 с.

ISBN 978-5-7996-2680-8

Издание представляет собой лабораторный практикум, позволяющий освоить работу в среде AnyLogic с потоками и со сложными моделями, включающий 
в себя несколько подходов моделирования. Предназначено для студентов-бакалавров, магистров и аспирантов всех форм обучения, обучающихся по техническим специальностям.

Рис. 202.

УДК 004.94(076.5)
ББК 32.972в6я73-5

ISBN 978-5-7996-2680-8 
© Уральский федеральный
     университет, 2019

Введение

В 

настоящее время практически любой новый проект начинается с моделирования его процессов и поиска оптимального 
решения во время эксперимента с моделью. Моделирование 
широко применяется как в бизнесе, так и в научных исследованиях. 
Но если в научных исследованиях, как правило, используется аналитическое моделирование, основу которого составляют системы уравнений различного вида, то при моделировании бизнес-процессов или 
производств часто невозможно описать систему набором систем уравнений. Тогда на помощь приходит имитационное моделирование.
Имитационное моделирование основывается на наборе состояний 
системы, переходы между которыми задаются событиями системы, 
т. е. переход из текущего состояния в последующее заранее не известен и зависит от того события, которое может произойти. Для примера рассмотрим модель работы отделения банка. Допустим, изначально 
система находится в состоянии ожидания. Далее, если пришел клиент и выбрал услугу получения кредита, то система перейдет в состояние оценки кредитоспособности клиента. Если клиент выберет услугу 
оплаты государственной пошлины, то система перейдет в состояние 
оказания услуги оплаты государственной пошлины. Если клиент вообще не придет, то система остается в состоянии ожидания.
Традиционно имитационное моделирование представляется тремя подходами:
1) дискретно-событийным;
2) агентным;
3) системной динамикой.
В дискретно-событийном подходе выделяется пассивный объект моделирования — заявка и активный субъект — сервис. В качестве заявки могут быть рассмотрены клиенты банка, посетители кафе, детали 
на производстве и т. д. Сервисом служат операции, которые выпол

Введение

няются над заявками — обслуживание клиентов, посетителей, обработка деталей и т. д. Сервисы используют ресурсы для своей работы. 
Под ресурсами понимаются как служащий персонал, так и оборудование, необходимое для процесса, в том числе и помещение, если его 
необходимо учитывать в модели. Такой подход применим для моделирования процессов с большой детализацией, когда важно поведение каждой заявки. Например, этот подход хорошо работает для моделирования логистики склада.
Системная динамика основана на построении причинно-следственных связей и напрямую не является разделом имитационного моделирования. В настоящее время системная динамика получила широкое распространение для моделирования маркетинговых компаний, 
политики банка, страховых стратегий. В ней выделяется накопитель 
(уровень) и поток. Уровень отображает как причину, так и следствие, 
но переход причины в следствие задается потоком. Поток представляет собой фактически производную по времени уровня причины. Например, причиной может быть уровень удовлетворенности клиентов 
банка, а следствием — количество обращений в банк.
Агентный подход является универсальным инструментом и основан на понятии агента. Агент — это элемент системы, который имеет 
свои параметры, методы и поведение. Параметры агента задаются переменными и представляют собой некие характеристики агента. Методы агента представляют собой действия агента и задаются функциями. 
Поведение агента представляет собой набор состояний агента, связанных переходами между собой, реализуется как конечный автомат.
При моделировании можно использовать любой из перечисленных 
подходов, но условия задачи, как правило, делают удобным какой- 
либо конкретный из них. В то же время реальные системы содержат 
множество задач и не могут укладываться в применение одного подхода, поэтому большинство моделей реальных систем (производств, 
логистических цепочек и т. д.) представляют собой сложные модели, 
в которых использованы несколько подходов.
Настоящее пособие посвящено изучению построения многоподходных моделей в среде имитационного моделирования AnyLogic.

Лабораторная работа № 1

Разработка модели  
технологической сборки изделия

Задача
П

ромоделировать работу технологической цепочки по сборке 
изделия, состоящего из двух деталей. Первая деталь изделия 
подвергается двум технологическим операциям до сборки, 
вторая деталь изделия подвергается одной технологической операции до сборки. Первая технологическая операция над первой деталью 
длится от 3 до 5 минут и выполняется 1 роботом. Вторая технологическая операция с первой деталью длится от 4 до 8 минут и выполняется 
1 рабочим, который работает согласно расписанию (с 8 до 17 по рабочим дням с перерывом на обед с 12 до 13). Технологическая операция 
по обработке второй детали длится от 6 до 10 минут и выполняется рабочим. Сборка изделия выполняется роботом и длится от 6 до 12 минут. Изделие после сборки упаковывается по 5 штук. Упаковка изделий осуществляется рабочим и длится от 10 до 16 минут. Первая деталь 
для сборки поставляется со склада1 в количестве 1 штуки в час. Вторая 
деталь для сборки поставляется со склада2 в количестве 2 штуки в час.

Решение

Для решения поставленной задачи будет использоваться дискретно-событийный подход. В этом подходе рассматривается заявка-агент, 
которую обслуживают на различных операциях. В качестве заявкиагента в данной задаче рассматриваются детали и само изделие. Технологические операции, выполняемые над деталями, рассматриваются как обслуживание заявки-агента различными сервисами.

Лабораторная работа № 1

После запуска программы AnyLogic откроется окно с начальной 
страницей, на которой содержится справочная информация по программе (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Начальная страница

Это окно в дальнейшей работе не нужно, поэтому его можно закрыть. В рабочем окне программы выберите из строки меню Файл → 
Создать → Модель (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Создание модели

Разработка модели технологической сборки изделия 

В открывшемся окне мастера создания модели задайте имя модели 
и единицы модельного времени — минуты (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Задание параметров модели

Откроется рабочее окно модели (рис. 1.4), которое разделено на три 
части. В левой части находятся закладки Проекты и Палитра. 

Рис. 1.4. Рабочее окно модели

Лабораторная работа № 1

В закладке Проекты представлены все открытые проекты и их содержимое. В закладке Палитра находятся все инструменты моделирования, которые разделены на разные библиотеки. Все необходимые 
инструменты для дискретно-событийного моделирования находятся 
в Библиотеке моделирования процессов, которая будет автоматически 
открываться. Средняя зона представляет собой рабочее поле, в котором будет собираться модель. В правой части отображаются свойства 
выделенного в данный момент элемента модели.

Этап 1. Моделирование агентов — деталей и изделия

Детали, из которых будет производиться сборка и само изделие, 
будут представлены в модели как Тип агентов. Перетащите ярлык Тип 
агента из библиотеки на рабочее поле. Откроется окно мастера создания агента (рис. 1.5).

Рис. 1.5. Окно мастера создания агента

Разработка модели технологической сборки изделия 

Задайте в нем имя агента и нажмите Готово. После этого автоматически откроется окно агента. Закройте его. Повторите операцию для 
каждой детали и изделия. Имена агентов — для детали1 — Detal1, для 
детали2 — Detal2, для изделия — Isdelie. После всех операций на вкладке Проекты должен быть список из 4 агентов: Detal1, Detal2, Isdelie, Main 
(рис. 1.6).

Рис. 1.6. Список агентов модели

Этап 2. Моделирование поставок деталей

Для того чтобы моделировать появление заявок-агентов в модели, 
необходимо использовать блок Source (рис. 1.7)

Рис. 1.7. Блок Source

Лабораторная работа № 1

Для моделирования поставок деталей1 перетащите блок Source 
на рабочее поле модели. Задайте в свойствах блока имя склада, интенсивность поставки 1 в час и в разделе Новый агент — тип агента 
Detal1 (рис. 1.8).

Рис. 1.8. Задание свойств склада деталей1

Повторите те же операции для деталей2, задав интенсивность 
прибытия 2 в час и выбрав в разделе Новый агент тип агента Detal2 
(рис. 1.9).

Рис. 1.9. Задание свойств склада деталей2