Образовательный процесс, рассматриваемый в данной работе, подразумевает под собой процесс прохождения группой студентов случайной величины тестирования знаний за определённый отрезок времени, используя конечное число обслуживающих устройств. Таким образом, процесс схож с классическими задачами систем массового обслуживания, однако, в отличие от последних, в рассматриваемой задаче отсутствует явный закон, описывающий вероятности прибытия заявок в определённый момент времени. Помимо имитационной части, в систему необходимо внедрить алгоритм генерирования тестов, основанный на динамических параметрах системы. Создание данного алгоритма рассмотрим в последующих главах.
Построим полную информационную модель объекта моделирования, для этого выполним декомпозицию по функциям и объектам. Таким образом, выделяются следующие объекты:
- Заявка
- Канал обслуживания
- Очередь
- Тест
Каждый из перечисленных объектов обладает уникальными для него наборами свойств и параметров. Определим границы модели, для этого зададим логико-математическое описание моделируемой системы в соответствии с формулировкой проблемы. На входе программы необходимо определить общее время течения эксперимента, определить минимальные и максимальные значения для динамических параметров:
- Минимальное время обслуживание одной заявки;
- Минимальное время задержки заявки в очереди перед поступлением на обслуживание;
- Максимальное время обслуживание одной заявки;
- Максимальное время задержки заявки в очереди перед поступлением на обслуживание;
- Минимальное количество вопросов в генерируемом тесте;
- минимальное количество заявок, которые могут поступить в ходе выполнения эксперимента;
- Максимальное количество заявок, которое может поступить в ходе выполнения эксперимента.
Также необходимо установить такой параметр модели, как число каналов обслуживания (число компьютеров в аудитории), который также является ключевым в течение эксперимента.
Таким образом, рассматриваемая система представляет собой процесс, графически представленный на рисунке 2.1.1
Рисунок 2.1.1 – Общая схема процесса
Рациональным методом исследования и демонстрации описанной выше системы является имитационное моделирование с последующим статистическим анализом экспериментов. Поскольку для составления математической модели отсутствуют необходимые значения, к примеру такие как закон распределения для входящих заявок, интенсивность потока покупателей.
Целью построения имитационной модели является оценки возможности увеличить число обрабатываемых заявок системой с использованием генерации тестов на основе динамических параметров, одновременно увеличив качество выполнения процесса тестирования. Также целью построения имитационной модели является демонстрация возможностей и потенциала модели.
Построим концептуальную модель, определяющую структуру моделируемой системы. На основании приведенной выше декомпозиции системы и общей схемы, уточним принципиальную схему.
Ввиду наличия заявок различного типа (троечники, ударники, отличники), целесообразно разбить входящий поток на составляющие. Каналы обслуживания же, напротив, как правило, имеют приближенные характеристики и несущественно влияют на прохождение тестирования. Следовательно, схема модели построенная в среде AnyLogic будет выглядеть, как показано на рисунке 2.1.2.
Рисунок 2.1.2 Уточненная модель системы в среде anylogic
Где:
- Source, source1, source2 – генераторы заявок различных типов,
- queue – очередь, образующаяся в ходе эксперимента, в случае, если все каналы обслуживания заняты;
- delay – Блок задержки, имитирует прохождение заявкой обслуживания
- sink – блок уничтожающий заявку после прохождения тестирования.
Очевидно, что построенная простая имитационная модель в системе AnyLogic не соответствует поставленным целям, задачам и не отражает свойства, описанные выше, однако диаграмма даёт представление об общем формате поведения модели.
Формализуя все вышеперечисленные свойства моделируемого объекта, представляется возможным построение алгоритма работы имитационной модели.