του φοιτητή του Τµήµατος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστηµίου Πατρών

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΑΥΤΟΜΑΤΟΥ ΕΛΕΓΧΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ : ΓΕΝΙΚΗΣ ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑΣ ιπλωµατική Εργασία του φοιτητή του Τµήµατος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστηµίου Πατρών ηµητρίου ιαµαντίδη του Ιωάννη-Γεώργιου Αριθµός Μητρώου: 5624 Θέµα «Τρισδιάστατη εξοµοίωση σε περιβάλλον SIMIO της κινητής γέφυρας και της ναυσιπλοΐας στον πορθµό του Ευρίπου» Επιβλέπων Σταµάτιος Μάνεσης Καθηγητής Αριθµός ιπλωµατικής Εργασίας: Πάτρα 2013

2 2

3 ΠΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ Πιστοποιείται ότι η ιπλωµατική Εργασία µε θέµα «Τρισδιάστατη εξοµοίωση σε περιβάλλον SIMIO της κινητής γέφυρας και της ναυσιπλοΐας στον πορθµό του Ευρίπου» Του φοιτητή του Τµήµατος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών ηµητρίου ιαµαντίδη του Ιωάννη-Γεώργιου Αριθµός Μητρώου: 5624 Παρουσιάστηκε δηµόσια και εξετάστηκε στο Τµήµα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών στις.../../ Ο Επιβλέπων Σταµάτιος Μάνεσης Καθηγητής Ο ιευθυντής του Τοµέα Νικόλαος Κούσουλας Καθηγητής 3

4 4

5 Αριθµός ιπλωµατικής Εργασίας: Θέµα: «Τρισδιάστατη εξοµοίωση σε περιβάλλον SIMIO της κινητής γέφυρας και της ναυσιπλοΐας στον πορθµό του Ευρίπου» Φοιτητής: Επιβλέπων: ηµήτριος ιαµαντίδης Σταµάτιος Μάνεσης Περίληψη Στην παρούσα διπλωµατική εργασία γίνεται εξοµοίωση της λειτουργίας της κινητής γέφυρας του πορθµού του Ευρίπου και της αντίστοιχης ναυσιπλοΐας. Για να επιτευχθεί η τρισδιάστατη εξοµοίωση της γέφυρας χρησιµοποιείται το πρόγραµµα SIMIO. Στην όλη λειτουργία της γέφυρας έχει συµπεριληφθεί η κίνηση πεζών, η κίνηση αυτοκινήτων, η σηµατοδότηση για αυτοκίνητα και πλοία, καθώς επίσης και ο διάπλους του πορθµού από πλοία κινούµενα και προς τις δύο κατευθύνσεις, δηλαδή προς το βόρειο Ευβοϊκό και το νότιο Ευβοϊκό κόλπο. Για την εκπόνηση της διπλωµατικής εργασίας ήταν αναγκαία η επί τόπου επίσκεψη και παρακολούθηση της λειτουργίας της γέφυρας προκειµένου να αποκτηθεί όλη η απαραίτητη γνώση για τον τρόπο, τους κανόνες και τον έλεγχο λειτουργίας της γέφυρας και γενικά του συστήµατος γέφυρα-ναυσιπλοΐα του πορθµού του Ευρίπου. Στη διαδικασία απόκτησης της απαιτούµενης γνώσης περιλαµβάνονται και οι πραγµατοποιηθείσες επαφές-συνοµιλίες µε τους τεχνικούς λειτουργίας της γέφυρας, τους λιµενικούς που είναι υπεύθυνοι κυρίως για τα θέµατα ναυσιπλοΐας καθώς και µε τις τοπικές αρχές για την προµήθεια των απαιτούµενων τεχνικών σχεδίων από τα οποία ελήφθησαν οι διαστάσεις του όλου περιβάλλοντος χώρου του Πορθµού. Η εργασία περιλαµβάνει µία αναδροµή στα υπάρχοντα λογισµικά εργαλεία εξοµοίωσης συστηµάτων, την παρουσίαση των βασικών στοιχείων του λογισµικού SIMIO, την περιγραφή του τρόπου λειτουργίας της γέφυρας, την αναπτυχθείσα τρισδιάστατη εξοµοίωση της κινητής γέφυρας και της ναυσιπλοΐας και τέλος την εξοµοίωση πραγµατικών εναλλακτικών σεναρίων λειτουργίας της γέφυρας που δεν είναι εύκολο να εφαρµοστούν στο πραγµατικό σύστηµα λόγω διαφόρων περιορισµών, γεγονός που αναδεικνύει την χρησιµότητα της εξοµοίωσης ως διαδικασία µελέτης ενός συστήµατος. 5

6 6

7 Ευχαριστίες Θέλω να ευχαριστήσω τον επιβλέποντα καθηγητή κ. Σταµάτη Μάνεση για τη βοήθεια που µου προσέφερε στην εκπόνηση αυτής της διπλωµατικής εργασίας. Επίσης, θέλω να ευχαριστήσω την οικογένειά µου για την αµέριστη υποστήριξη που µου προσέφερε σε όλη τη διάρκεια των σπουδών µου. 7

8 8

9 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Κεφάλαιο 1 13 Εισαγωγή 13 Αναδρομή Προηγούμενες Γέφυρες 13 Η συρταρωτή γέφυρα του Ευρίπου 16 οµή εργασίας Προηγούµενες εφαρµογές SIMIO 18 Η δομή της εργασίας 19 Κεφάλαιο 2 21 Λογισµικά Εξοµοίωσης 21 Τύποι λογισμικών εξομοίωσης 21 Εξομοιωτές διακριτών γεγονότων 21 Εξομοιωτές βασισμένοι σε πράκτορες 21 Συνεχείς εξομοιωτές 21 Υβριδικοί εξομοιωτές 21 Το λογισμικό Arena 22 Χρήση του Arena 22 Εμπορικές εκδόσεις του λογισμικού 23 Ακαδημαϊκές εκδόσεις του λογισμικού 23 Το ExtendSim 24 Ιστορικά στοιχεία 24 Κατασκευή μοντέλου 24 Εφαρμογές 25 Το FlexSim 25 Ιστορικά στοιχεία 26 Κύρια Χαρακτηριστικά 26 Δομή Προγράμματος 26 Επιπλέον χαρακτηριστικά ExpertFit 27 Εφαρμογές και Χρήση 27 Λίστα προγραµµάτων εξοµοίωσης 28 Ανοιχτού κώδικα 28 Εμπορικά 28 Κεφάλαιο 3 31 SIMIO : Το λογισµικό που χρησιµοποιήθηκε για τη µοντελοποίηση 31 Αναφορά στην εξομοίωση διεργασιών 31 Τι είναι η εξομοίωση 31 Σε τι είδους συστήματα αποδεικνύεται ιδιαίτερα χρήσιμη 31 SIMIO : Εισαγωγή, βασικές έννοιες, παραδείγματα 32 Εισαγωγή 32 Τι είδους συστήματα μοντελοποιούνται με το SIMIO 33 Βασικές έννοιες 33 Ο κρίσιμος ρόλος της τυχαιότητας 33 Ένα απλό μοντέλο SIMIO 35 Περιβάλλον χρήστη 36 Βασική βιβλιοθήκη 37 9

10 10

11 Όνομα Περιγραφή 38 Application button 39 Ribbon 39 Η καρτέλα Project Home 40 Η καρτέλα Run 40 Η καρτέλα ζωγραφικής (Drawing) 40 Η καρτέλα αναπαράστασης (animation) 41 Η καρτέλα προβολής (view) 41 Navigation window 42 Αρχική σελίδα 42 Εξοµοίωση συστηµάτων: Η SIMIO οπτική 45 Έξυπνα αντικείμενα 45 Αντικειμενοστραφής αντιμετώπιση 46 Σχεδιάζοντας σε SIMIO 47 Κατηγορίες αντικειμένων (Object classes) 48 Ιδιαιτερότητες του SIMIO 50 Κεφάλαιο 4 51 Περιγραφή του µοντέλου σε περιβάλλον Simio 51 Λειτουργικές απαιτήσεις 53 Σχεδίαση 55 Κεφάλαιο 5 59 H εξοµοίωση της λειτουργίας της γέφυρας 59 Κεφάλαιο 6 67 Η υλοποίηση της λειτουργίας σε περιβάλλον Simio 67 Αντικείμενα 67 Πηγές (Sources) 67 Καταβόθρες (Sinks) 67 Μονοπάτια (Paths) 68 Διακομιστές (Servers) 68 Γεγονότα (events) 69 Κουμπιά (buttons) 69 Γεγονότα (events) 69 Διεργασίες (Processes) 70 Ετικέτες 76 Κουμπιά 78 Ορολογία 79 Κεφάλαιο 7 81 Παραδείγµατα Σενάρια 81 Κεφάλαιο 8 84 Συµπεράσµατα 84 Βιβλιογραφία 85 11

12 12

13 Κεφάλαιο 1 Εισαγωγή Αναδροµή Προηγούµενες Γέφυρες Η γέφυρα του Ευρίπου βρίσκεται στο στενότερο µέρος του πορθµού του Ευρίπου ενώνοντας τη Βοιωτική µε την Ευβοϊκή ακτή. Είναι ίσως το αρχαιότερο σηµείο σταθερής γεφυροποιίας του κόσµου. Τα πρώτα έργα για τη γεφύρωση έγιναν τον 5 ο π.χ. αιώνα κατά τη διάρκεια του Πελοποννησιακού πολέµου, όταν οι Ευβοείς και οι Βοιωτοί φοβούµενοι τους Αθηναίους έχτισαν ψηλούς πύργους και στις δυο ακτές του πορθµού που επικοινωνούσαν µε ξύλινη γέφυρα. Στη γέφυρα αυτή τοποθέτησαν µια κλειστή σήραγγα για να µπορούν οι πολεµιστές να κινούνται ακίνδυνα από τον έναν πύργο στον άλλο. Ο Μέγας Αλέξανδρος ενίσχυσε τα τείχη και αύξησε τους πύργους που προστάτευαν την γέφυρα, η οποία διατήρησε αυτή τη µορφή µέχρι και τον 12 ο αιώνα. Συναντούµε περιγραφές της σε κείµενα του Στράβωνα και του Τίτου Λίβιου επί Ρωµαϊκής εποχής και του Προκόπιου στη Βυζαντινή περίοδο. Μετά τις σταυροφορίες, η Εύβοια κατακτάται από τους Ενετούς και η γέφυρα αποκτά µεγάλη εµπορική και στρατηγική σηµασία. Ξεµπαζώνεται µέρος του στενού και φανερώνεται η υφαλονησίδα στο µέσον αυτού. Όπως διαπιστώνουµε από τις χαλκογραφίες της εποχής υπάρχουν τώρα δύο γέφυρες δεξιά και αριστερά του φρουρίου της νησίδας. Η γέφυρα προς την Βοιωτία είναι πέτρινη και τοξωτή µε καµάρες. Η γέφυρα προς την Χαλκίδα είναι και αυτή πέτρινη και τοξωτή, περιέχει όµως ένα ξύλινο ζεύγµα που εξυπηρετεί τη ναυσιπλοΐα. Μετά την Τουρκοκρατία το 1854 αποφασίζεται η εµβάθυνση του πορθµού στα 6 µέτρα και η διαπλάτυνση του στα 20 µέτρα σε βάρος της Ευβοϊκής ακτής. Το 1857 κατεδαφίζονται όλες οι οχυρώσεις στην υφαλονησίδα του πορθµού και επιχωµατώνεται η πλευρά προς την Βοιωτική ακτή αφού δεν παρουσίαζε πλέον στρατιωτικό ενδιαφέρον. Με αυτόν τον τρόπο άλλαξε τελείως η διαµόρφωση και η αισθητική του χαρακτηριστικού αυτού σηµείου της πόλης. Η Χαλκίδα χάνει το διπλό βενετσιάνικο πύργο ο οποίος ήταν σύµβολο για την πόλη και την καθιστούσε µοναδική παγκοσµίως. Επειδή η τότε υπάρχουσα κινητή ξύλινη γέφυρα παρουσίαζε σοβαρά λειτουργικά προβλήµατα αποφασίζεται η κατασκευή νέας γέφυρας (επί Όθωνος) ένα έργο εξαιρετικής τεχνικής και εθνικής σηµασίας για την τότε εποχή. Από το έργο «Οι κινητές γέφυρες του Ευρίπου» του Θ.Π. Τάσιου, διαβάζουµε χαρακτηριστικά για τη χρηµατοδότηση του έργου το κείµενο που ακολουθεί, 13

14 Η Οθωνική γέφυρα κλειστή (1857) [10] Η Οθωνική γέφυρα ανοικτή (1857) [10] 14

15 Λόγω της έκθεσης πολλών ευαίσθητων σιδηρών µελών της γέφυρας στην ανεµπόδιστη θαλάσσια διάβρωση, επήλθε γρήγορα η διάβρωση και αποσάθρωση βασικών τµηµάτων της γέφυρας. Έτσι, το 1890 η γέφυρα κατεδαφίζεται, µετά από µόλις 33 χρόνια λειτουργίας. Τότε αποφασίζεται και κατασκευάζεται καινούργια περιστρεφόµενη γέφυρα η οποία για τις ανάγκες της ναυσιπλοΐας χωριζόταν σε δύο βραχίονες οι οποίοι κατά την περιστροφή τους ακουµπούσαν στα κρηπιδώµατα της βοιωτικής και ευβοϊκής ακτής ο καθένας τους. Η χειροκίνητη λειτουργία της και η µεγάλη έκταση που καταλάµβαναν οι δύο διαχωρισµένοι και ανοιγµένοι βραχίονες ( 40 x 10 m ) ήταν τα δύο σπουδαιότερα µειονεκτήµατα αυτής της, ιταλικής κατασκευής, γέφυρας. Ακολουθούν εικόνες της γέφυρας αυτής. Η Ιταλικής κατασκευής περιστρεφόµενη γέφυρα ανοίγοντας (1896) [10] 15

16 Η Ιταλικής κατασκευής γέφυρα πλήρως ανοιγµένη (1896) [10] Η συρταρωτή γέφυρα του Ευρίπου Η σηµερινή γέφυρα του πορθµού Ευρίπου στην πόλη της Χαλκίδας είναι µια πρωτότυπη ιδιοκατασκευή που κλείνει φέτος τα 51 χρόνια λειτουργίας της. Είναι µία γέφυρα απλή και εύχρηστη η οποία πληροί όλες τις προδιαγραφές κατασκευής γεφυρών: λειτουργική και οικονοµική σαν δηµόσια επένδυση, ανθεκτική και σχεδιασµένη µε σεβασµό στο ιστορικό και αστικό περιβάλλον της Χαλκίδας. Ο διαγωνισµός µελέτης και κατασκευής της έγινε στα τέλη του Έλαβαν µέρος µεγάλες εταιρίες του εξωτερικού όπως η Krupp, αλλά η ανάθεση έγινε σε αµιγώς ελληνική εταιρία αφού οι δύο Μακεδόνες Μηχανικοί Μαλάκης Ευθύµιος που για το έργο του αυτό τιµήθηκε µε τον Χρυσό Φοίνικα και Τάσιος Θεοδόσιος πρότειναν µια ευφυή λύση. Συγκεκριµένα, πρότειναν µία συρταρωτή γέφυρα η οποία µε τον όγκο της δεν επηρέαζε την όψη της πόλης, είχε απλούστερες διαδικασίες συντήρησης και φθηνότερη κατασκευή. Το έργο της γέφυρας ανέλαβε η κοινοπραξία ΒΙΟ Ε ΟΚ. Η ιδέα της συρταρωτής γέφυρας προέκυψε όταν θέλησαν να σκεπάσουν τις δύο ανοιχτές τάφρους και έτσι δηµιουργήθηκαν κλειστές σήραγγες από οπλισµένο σκυρόδεµα, χρήσιµες για το συρτάρωµα-υποδοχή των βραχιόνων της νέας γέφυρας. Σύµφωνα µε τη σχεδίασή τους, οι δύο βραχίονες κατεβαίνουν µε γρύλους, σύρονται µέσα στον χώρο αυτό της τεχνητής σήραγγας που είναι κατάλληλα µελετηµένη ώστε να αντέχει το φορτίο της 16

17 γέφυρας αλλά και της οδικής κυκλοφορίας ενώ συγχρόνως η πλάκα-σκέπαστρο να έχει το µικρότερο δυνατό πάχος. Κάθε βραχίονας στηρίζεται πάνω σε δύο γρύλους οπότε η θεµελίωση της έγινε µόνο σε δύο σηµεία στήριξης για κάθε βραχίονα χρησιµοποιώντας φρεατοπασσάλους που περνούν τον πυθµένα της θάλασσας µέχρι να βρουν πολύ σκληρά εδαφικά πετρώµατα. Το άνοιγµα της γέφυρας για τη ναυσιπλοΐα σε γενικές γραµµές έχει ως εξής: Όταν πρόκειται να ανοίξει η γέφυρα ο µπροστινός γρύλος ανεβαίνει και εφάπτεται µε την κύρια δοκό της γέφυρας οπότε αφαιρούνται προς τα έξω οι πλάκες στήριξης της γέφυρας. Τότε, ο γρύλος κατεβαίνει, διπλώνουν τα κιγκλιδώµατα και συγχρόνως η γέφυρα κατεβαίνει κατά 63 cm. Οι τροχοί της γέφυρας ακουµπούν σε ράγες και οι βραχίονες υποχωρούν στο εσωτερικό της κάθε σήραγγας. Η οριζοντιότητα της γέφυρας όταν σύρεται προς τα µέσα επιτυγχάνεται µέσω των οπίσθιων γρύλων. Αξίζει να σηµειωθεί ότι καθ όλη τη διάρκεια της κατασκευής της γέφυρας αυτής τόσο η οδική όσο και η θαλάσσια κυκλοφορία στον πορθµό δεν εµποδίστηκε διότι η νέα γέφυρα κατασκευάστηκε παράλληλα µε την παλιά ιταλική, η οποία λειτουργούσε µέχρι το τέλος των εργασιών. Εξ άλλου, οι εργασίες συναρµολόγησης ξεκίνησαν πρώτα µέσα από τις σήραγγες. Η συρταρωτή γέφυρα του Πορθµού του Ευρίπου δόθηκε στην κυκλοφορία το Από τότε µέχρι σήµερα λειτουργεί για 51 συνεχή χρόνια. Η συρταρωτή γέφυρα όταν παραδόθηκε στην κυκλοφορία (1962) 17

18 οµή εργασίας- Προηγούµενες εφαρµογές SIMIO Στην παρούσα διπλωµατική εργασία γίνεται εξοµοίωση της λειτουργίας της κινητής γέφυρας του πορθµού του Ευρίπου. Για να επιτευχθεί η τρισδιάστατη εξοµοίωση της γέφυρας χρησιµοποιείται το πρόγραµµα SIMIO. Στην λειτουργία της γέφυρας έχει προστεθεί η κίνηση πεζών, αυτοκινήτων αλλά και ο διάπλους του πορθµού από πλοία και προς τις δύο κατευθύνσεις, δηλαδή προς το βόρειο Ευβοϊκό και το νότιο Ευβοϊκό κόλπο. Πρέπει να αναφερθεί ότι στα πλαίσια διερεύνησης των δυνατοτήτων του λογισµικού εργαλείου εξοµοίωσης SIMIO σε βιοµηχανικά και άλλα συστήµατα, έχουν προηγηθεί δύο ακόµη διπλωµατικές εργασίες που εκπονήθηκαν στο Εργαστήριο Γενικής Ηλεκτροτεχνίας. Η πρώτη εργασία, που εκπονήθηκε από τον κ. Τσαούσογλου Γεώργιο, έχει τίτλο «Τρισδιάστατη εξοµοίωση λειτουργίας βιοµηχανικού φούρνου κεραµοποιίας µεγάλης κλίµακας σε περιβάλλον SIMIO» και σαν θέµα µελετάται, εξοµοιώνεται και παρουσιάζεται µία µεγάλη βιοµηχανική µονάδα παραγωγής κεραµιδιών. Ειδική µελέτηεξοµοίωση αναπτύχθηκε για το βιοµηχανικό φούρνο µεγάλης κλίµακας (µήκους 100 µέτρων περίπου), για τον οποίο παρουσιάζονται και µαθηµατικά µοντέλα βάσει των οποίων εξοµοιώνεται η λειτουργία του. Ολόκληρη η υπόλοιπη παραγωγική διαδικασία εξοµοιώνεται επίσης σε ένα τρισδιάστατο µοντέλο σε περιβάλλον SIMIO. Στη συνέχεια µελετάται η συµπεριφορά του µοντέλου σε διάφορες καταστάσεις λειτουργίας, εξάγονται συµπεράσµατα από αυτό και δίνονται παραδείγµατα της χρηστικότητας της συγκεκριµένης εξοµοίωσης για βελτίωση σε θέµατα που αφορούν στην οργάνωση της παραγωγής. Τµήµα της κεραµοποιίας που εξοµοιώθηκε (µεταφορικές ταινίες κεραµιδιών) 18

19 Η δεύτερη εργασία, που εκπονήθηκε από την κ. Μανδαλάκη Γεωργία, έχει τίτλο «Τρισδιάστατη εξοµοίωση της λειτουργίας του νέου λιµανιού της Πάτρας» και παρουσιάζει την τρισδιάστατη µοντελοποίηση του νέου λιµανιού της Πάτρας σε περιβάλλον Simio και συγκεκριµένα την εξοµοίωση της χερσαίας και θαλάσσιας κίνησης σε αυτό. Το λογισµικό Simio είναι ένα πρωτότυπο πρόγραµµα εξοµοίωσης µε γραφικά ανώτερου επιπέδου, που οδηγούν σε πιστή σχεδίαση του εκάστοτε συστήµατος, και επιπλέον µέσω της σύγχρονης τεχνολογίας του επιτυγχάνεται η λειτουργία της εξοµοίωσης σε πραγµατικό χρόνο. Η εξοµοίωση γίνεται σε τρισδιάστατο περιβάλλον και ο τρόπος λειτουργίας του λογισµικού είναι αντικειµενοστραφής. Με τη βοήθεια των απαραίτητων σχεδίων AutoCAD που παραχωρήθηκαν από τις αρµόδιες υπηρεσίες του λιµανιού, σχεδιάστηκε ο εξωτερικός χώρος του νέου λιµανιού της Πάτρας και πάνω σε αυτόν προγραµµατίστηκε η εξοµοίωση της κίνησης των οχηµάτων και των πλοίων, καθώς και των ανθρώπινων δραστηριοτήτων που πραγµατοποιούνται καθηµερινά σε αυτό. Ο προγραµµατισµός των λειτουργιών του προσοµοιωµένου συστήµατος δεν απαιτεί κάποια εκ των προτέρων γνώση µίας γλώσσας προγραµµατισµού αλλά επιτυγχάνεται µέσω της δηµιουργίας διαγραµµάτων ροής, µαθηµατικών συναρτήσεων, εµπειρικών κανόνων και ορισµού των ιδιοτήτων του κάθε αντικειµένου που εισάγεται. Κατ αυτόν τρόπο, δηµιουργήθηκε ένα µοντέλο εξοµοίωσης του νέου λιµανιού της Πάτρας όπου περιγράφεται η κίνηση των πλοίων η οποία βασίζεται στο πρόγραµµα δροµολογίων του έτους Σκοπός της εξοµοίωσης του νέου λιµανιού είναι η δυνατότητα που παρέχει στον χρήστη να αναζητήσει αποτελεσµατικότερη λειτουργία αυτού, να µελετήσει µεταβολές στη λειτουργία του πριν την εφαρµογή τους, και γενικά να δοκιµάσει διάφορα σενάρια λειτουργίας του. Τµήµα του λιµανιού της Πάτρας που εξοµοιώθηκε 19

20 Η δοµή της εργασίας Η εισαγωγή της εργασίας είναι στο κεφάλαιο 1. Στη συνέχεια παρουσιάζεται µια σύντοµη αναφορά σε άλλα προγράµµατα που χρησιµοποιούνται για εξοµοίωση (κεφάλαιο 2). Τα βασικά στοιχεία-χαρακτηριστικά του λογισµικού Simio που χρησιµοποιήθηκε για την υλοποίηση της εργασίας παρουσιάζονται στο κεφάλαιο 3. Στο κεφάλαιο 4 παρατίθεται η περιγραφή του µοντέλου σε περιβάλλον Simio ενώ η εξοµοίωση της λειτουργίας της γέφυρας περιγράφεται στο κεφάλαιο 5. Στη συνέχεια παρουσιάζονται η υλοποίηση της λειτουργίας σε περιβάλλον Simio (κεφάλαιο 6), τα πειράµατα ή δοκιµαστικά σενάρια (κεφάλαιο 7), τα συµπεράσµατα (κεφάλαιο 8) και τέλος η σχετική βιβλιογραφία. 20

21 Κεφάλαιο 2 Λογισµικά Εξοµοίωσης Τύποι λογισµικών εξοµοίωσης Εξοµοιωτές διακριτών γεγονότων Στην εξοµοίωση συστηµάτων διακριτών γεγονότων, η λειτουργία ενός τέτοιου συστήµατος αντιπροσωπεύεται ως µια χρονολογική ακολουθία γεγονότων. Κάθε γεγονός εµφανίζεται σε µία συγκεκριµένη στιγµή στην πάροδο του χρόνου και επιφέρει κάποια αλλαγή στην συµπεριφορά του συστήµατος. Εξοµοιωτές βασισµένοι σε πράκτορες Αυτή η κατηγορία εργαλείων εξοµοίωσης είναι µια πρόσθετη κατηγορία διακριτών προσοµοιωτών στους οποίους οι κινητές οντότητες είναι γνωστές ως πράκτορες. Εκτιµώντας ότι σε ένα παραδοσιακό ιδιαίτερο πρότυπο εξοµοίωσης, οι οντότητες έχουν µόνο ιδιότητες (ιδιότητες που µπορούν να ελέγξουν πώς αλληλεπιδρούν µε τους διάφορους πόρους ή να ελέγξουν τα στοιχεία του συστήµατος), οι πράκτορες έχουν και τις ιδιότητες και τις µεθόδους για τον έλεγχο της κίνησης (π.χ. κανόνες αλληλεπίδρασης µε άλλους πράκτορες). Ένα πράκτορας βασισµένος στον αντίστοιχο πρότυπο θα µπορούσε, παραδείγµατος χάριν, να µιµηθεί τη συµπεριφορά ενός πληθυσµού ζώων που αλληλεπιδρούν το ένα µε το άλλο. Συνεχείς εξοµοιωτές Αυτή η κατηγορία εργαλείων εξοµοίωσης λύνει τις διαφορικές εξισώσεις που περιγράφουν την εξέλιξη ενός συστήµατος χρησιµοποιώντας συνεχείς εξισώσεις. Αυτοί οι τύποι προσοµοιωτών είναι πιο κατάλληλοι εάν το υλικό ή οι πληροφορίες που µιµούνται µπορούν να περιγραφούν ως µία συνεχής διαδικασία. Παραδείγµατος χάριν, η εξοµοίωση της µετακίνησης του νερού µέσω µιας σειράς δεξαµενών και σωλήνων µπορεί καταλληλότερα να αντιπροσωπευθεί χρησιµοποιώντας έναν συνεχή προσοµοιωτή. Οι συνεχείς εξοµοιωτές µπορούν επίσης να χρησιµοποιηθούν για να µιµηθούν τα συστήµατα που αποτελούνται από διακριτές οντότητες εάν ο αριθµός οντοτήτων είναι µεγάλος έτσι ώστε η µετακίνηση να µπορεί να αντιµετωπιστεί ως ροή. Υβριδικοί εξοµοιωτές Αυτά τα εργαλεία συνδυάζουν τα χαρακτηριστικά γνωρίσµατα των συνεχών και των διακριτών προσοµοιωτών. ηλαδή, λύνουν τις διαφορικές εξισώσεις αλλά µπορούν να επιβάλουν τα διακριτά γεγονότα στο συνεχές σύστηµα. Στη συνέχεια παρουσιάζουµε µερικά ενδιαφέροντα λογισµικά εξοµοίωσης 21

22 Το λογισµικό Arena Το Arena είναι ένα λογισµικό εξοµοίωσης διακριτού χρόνου που αναπτύχθηκε από την εταιρία «Systems Modeling» και στη συνέχεια αποκτήθηκε από την Rockwell Automation το Χρησιµοποιεί τη γλώσσα εξοµοίωσης Siman. Από τον Ιούνιο του 2012 βρίσκεται στην έκδοση 14 (πρώτη έκδοση µε on-line εργαλείο 3D απεικόνισης). Έχει προταθεί ότι το Arena µπορεί να ενταχθεί µαζί µε άλλα πακέτα λογισµικού της Rockwell στο πλαίσιο του "FactoryTalk". Στο Αρένα, ο χρήστης χτίζει ένα πειραµατικό µοντέλο µε την τοποθέτηση µονάδων (κουτιά διαφόρων σχηµάτων) που αντιπροσωπεύουν τις διαδικασίες ή τη λογική αυτών. Γραµµές σύνδεσης χρησιµοποιούνται για να συνδέσουν αυτές τις µονάδες µεταξύ τους και να καθορίσουν τη ροή των οντοτήτων. Ενώ οι µονάδες έχουν συγκεκριµένες δράσεις σε σχέση µε τις οντότητες, τη ροή και το χρονοδιάγραµµα, η ακριβής αναπαράσταση της κάθε µονάδας και οντότητας σε σχέση µε την πραγµατική ζωή είναι αντικείµενα που υπόκεινται στη µοντελοποίηση. Στατιστικά δεδοµένα, όπως είναι ο χρόνος κύκλου και επίπεδα εργασιών σε εξέλιξη (Work In Progress), µπορούν να καταγραφούν και να εξαχθούν σαν αναφορές. Το Arena µπορεί να ενσωµατωθεί µε τεχνολογίες της Microsoft. Περιλαµβάνει τη Visual Basic for Applications, ώστε τα µοντέλα να µπορούν να είναι περισσότερο αυτοµατοποιηµένα αν χρειάζονται ειδικούς αλγορίθµους. Υποστηρίζει επίσης την εισαγωγή διαγραµµάτων Microsoft Visio, καθώς και την ανάγνωση ή την έξοδο σε υπολογιστικά φύλλα του Excel και βάσεις δεδοµένων της Access. Υποστηρίζεται επίσης η τεχνολογία ActiveX. Χρήση του Arena Το Arena χρησιµοποιείται από πολλές µεγάλες εταιρίες που ασχολούνται µε την εξοµοίωση επιχειρηµατικών διαδικασιών. Ορισµένες από τις επιχειρήσεις αυτές είναι η General Motors, η UPS, η IBM, η Nike, η Xerox, η Lufthansa, η Ford Motor Company, και άλλες. Έχει παρατηρηθεί ότι η δηµιουργία µιας εξοµοίωσης µπορεί να απαιτήσει περισσότερο χρόνο στην αρχή του έργου από τη µια πλευρά, αλλά και ταχύτερες εγκαταστάσεις και βελτιστοποιήσεις προϊόντων που µπορεί να µειώσουν το συνολικό χρόνο ενός έργου από την άλλη. Το Arena µπορεί να προσοµοιώσει διάφορα είδη λειτουργίας, π.χ. τηλεφωνικά κέντρα, επεξεργασία τροφίµων, σχεδιασµό ενός ορυχείου κ.α. Το αρχικό λογισµικό Arena αναπτύχθηκε στο Cambridge UK από εντελώς διαφορετικά άτοµα ως σύστηµα κοστολόγησης εργασιών και ως λογιστικό σύστηµα. Αρχικά, είχε προγραµµατιστεί µέσω Silicon Office, στη συνέχεια µέσω Modula-2, και τέλος µέσω Microsoft Visual Basic. Πωλήθηκε στην BP, στη BAE Systems και στη John Lewis, καθώς και σε πολλά αρχιτεκτονικά γραφεία. Η εταιρεία Arena software έκλεισε το

23 Εµπορικές εκδόσεις του λογισµικού Professional Edition - Η ναυαρχίδα των προϊόντων, παρέχει την απόλυτη λειτουργικότητα και την ευελιξία για να καλύψει τις ανάγκες κάθε προβλήµατος εξοµοίωσης. Συστήµατα, ανεξάρτητα από την πολυπλοκότητα, µπορούν να µοντελοποιηθούν και προσαρµοσµένες µετρήσεις απόδοσης µπορούν να πραγµατοποιούνται και να παρακολουθούνται. Περιλαµβάνεται η λειτουργικότητα του «OptQuest» για τη βελτιστοποίηση των συστηµάτων καθώς και την ανάπτυξη πρότυπων. Enterprise Suite - Προσφέρει την πλήρη ισχύ της Professional Edition µε τα πρόσθετα εργαλεία 3D animation και των ειδικών πρότυπων που είναι αποτελεσµατικά για υψηλής ταχύτητας λειτουργίες συσκευασίας (Packaging), και επίσης το πρότυπο κέντρου επιχειρήσεων (Contact Center). Standard Edition - Αυτό το µέσου επιπέδου πακέτο έχει την ευελιξία για την επίλυση των προβληµάτων εξοµοίωσης που υπάρχουν σε µια σειρά από συστήµατα. Αυτή η έκδοση περιλαµβάνει τα βασικά πρότυπα Arena. Basic Edition Plus - Περιλαµβάνει τις λειτουργίες της Basic Edition µε την πρόσθετη λειτουργικότητα του χειρισµού των κινουµένων σχεδίων και υλικών. Basic Edition - Έκδοση εισαγωγικού επιπέδου που χρησιµοποιείται για την επίλυση των υψηλού επιπέδου επιχειρηµατικών προβληµάτων. Ακαδηµαϊκές εκδόσεις του λογισµικού Academic Lab Package- Ακαδηµαϊκή έκδοση του εµπορικά διαθέσιµου Suite Enterprise. Αυτό δίνει 30 ή περισσότερες άδειες για την ακαδηµαϊκή, µη-εµπορική χρήση. Πανεπιστήµια που υιοθετούν την εξοµοίωση µε βάση το βιβλίο Arena textbook είναι επιλέξιµα για προσφορές και οφέλη. Research Edition- Αυτή είναι η ίδια έκδοση µε το Ακαδηµαϊκό πακέτο Lab. Η διαφορά είναι ότι αυτή η έκδοση αφορά επιµέρους ερευνητές. Πρέπει να τηρούνται οι ίδιες ακαδηµαϊκές κατευθυντήριες γραµµές. Student Edition - ωρεάν έκδοση που προορίζεται για τους φοιτητές που µαθαίνουν το λογισµικό. Περιλαµβάνεται για χρήση σε πολλά βιβλία εξοµοίωσης. Αυτή η έκδοση είναι αόριστης διάρκειας αλλά δηµιουργεί περιορισµένα σε µέγεθος µοντέλα. Η έκδοση αυτή προορίζεται για ακαδηµαϊκή, µη-εµπορική χρήση. Πανεπιστήµια που χρησιµοποιούν το λογισµικό είναι επιλέξιµα για να κάνουν αντίγραφα του λογισµικού και να το διανείµουν στους φοιτητές για εγκατάσταση σε προσωπικούς υπολογιστές τους. 23

24 Το ExtendSim Το ExtendSim (παλαιότερα γνωστό ως Extend) είναι ένα πρόγραµµα εξοµοίωσης για τη µοντελοποίηση συστηµάτων διακριτών γεγονότων, συνεχών, ελεγχόµενων από πράκτορες, και διακριτού ρυθµού διαδικασιών. Υπάρχουν τέσσερα ExtendSim πακέτα: Το CP για συνεχή λειτουργία, το OR (Επιχειρησιακή Έρευνα) το οποίο προσθέτει διακριτά γεγονότα, το AT (προηγµένης τεχνολογίας) το οποίο προσθέτει διακριτό ρυθµό και µια σειρά από προηγµένα χαρακτηριστικά µοντελοποίησης, το Stat Fit για στατιστικές κατανοµές και επίσης το πακέτο Suite το οποίο προσθέτει 3D κίνηση. Ιστορικά στοιχεία Έτος Χαρακτηριστικά 1987 Αρχική έκδοση για συνεχή µοντελοποίηση στον Macintosh 1990 υνατότητες διαχείρισης διακριτών γεγονότων 1995 Έκδοση για Microsoft Windows 2008 υνατότητες διακριτού ρυθµού και τρισδιάστατης απεικόνισης Κατασκευή µοντέλου Τα µοντέλα δηµιουργούνται σύροντας τετράγωνα από µια βιβλιοθήκη σε ένα φύλλο εργασίας. Τα Μπλοκ συνδέονται µεταξύ τους για να δηµιουργήσουν τη λογική ροή του µοντέλου. Τα δεδοµένα για το µοντέλο υπάρχουν στις παραµέτρους των µπλοκ και σε µια βάση δεδοµένων. Ένα νέο µπλοκ µπορεί να δηµιουργηθεί από το συνδυασµό των υφιστάµενων τµηµάτων σε ένα ενιαίο ιεραρχικό µπλοκ ή µε τον προγραµµατισµό ενός µπλοκ στη c-based γλώσσα του ExtendSim, MODL. Παράδειγµα µοντέλου σε περιβάλλον ExtendSim 24

25 Οι µεγάλες βιβλιοθήκες του ExtendSim είναι: Όνοµα βιβλιοθήκης Value Item Στόχος Μαθηµατικοί υπολογισµοί, αποµακρυσµένη πρόσβαση δεδοµένων και στατιστικές συλλογές Μοντελοποιεί διεργασίες διακριτών γεγονότων είγµατα µπλοκ Math, Read, Write, Mean & Variance Queue, Activity, Resource Pool, Item Rate Μοντελοποιεί διεργασίες διακριτού ρυθµού Tank, Valve, Interchange Plotter Εµφανίζει διαγράµµατα και Plotter I/O, Histogram Animation 2D, 3D Utilities ίνει κίνηση στο µοντέλο ιεπαφή µε το µοντέλο, εκσφαλµάτωση και πληροφορίες Animate Value, Animate 3D Buttons, Record Message, Memory Usage Εφαρµογές Το ExtendSim χρησιµοποιείται για την κατασκευή µοντέλων, υγειονοµικής περίθαλψης, εφοδιαστικής αλυσίδας, στις επικοινωνίες, στην άµυνα, στο περιβάλλον, στη γεωργία, στη βιολογία, στην ενέργεια, σε εφαρµογές αξιοπιστίας και εξυπηρέτησης, στη ροή πληροφοριών, και σε ψυχαγωγικά συστήµατα. Παραδείγµατα εφαρµογών περιλαµβάνουν τη βελτιστοποίηση των πόρων για την εφοδιαστική αλυσίδα τροφίµων, διαδικασίες βελτίωσης για ένα τµήµα επειγόντων περιστατικών νοσοκοµείου, συστήµατα επικοινωνίας, και το σχεδιασµό εγκαταστάσεων παραγωγής. Το FlexSim Το FlexSim είναι λογισµικό εξοµοίωσης διακριτών γεγονότων που αναπτύχθηκε από την FlexSim Products Software, Inc. Η οικογένεια FlexSim περιλαµβάνει σήµερα το βασικό λογισµικό εξοµοίωσης FlexSim και τον προσοµοιωτή µοντέλων υγείας (FlexSim HC). Χρησιµοποιεί ένα OpenGL περιβάλλον για να πραγµατοποιήσει σε πραγµατικό χρόνο 3D προσοµοιώσεις. Είναι το µόνο λογισµικό εξοµοίωσης που ενσωµατώνει έναν C ++ compiler IDE (Ιntegrated Development Environment) και στο γραφικό περιβάλλον µοντελοποίησης. 25

26 Ιστορικά στοιχεία Η εταιρεία FlexSim ιδρύθηκε το 1993 από τον Bill Nordgren (συνιδρυτής της Promodel Corporation, 1988), τον Roger Hullinger και τον Cliff King, αρχικά µε το όνοµα F&H Simulations Inc. Η F&H Simulations Inc. πωλήθηκε και υποστήριξ το λογισµικό εξοµοίωσης Taylor II - που αναπτύχθηκε και ανήκει στην Ολλανδική F&H Simulation B.V (F&H Holland)). Το 1998, η F&H Simulation B.V (F&H Holland) ανέπτυξε την πρώτη γενιά 3D αντικειµενοστραφούς εξοµοίωσης του κινητήρα Taylor της ED (Enterprise Dynamics). Η F&H Simulation B.V (F&H Holland) ανάπτυξε ισχυρά αντικείµενα για χρήση σε Taylor ED. Το 2000, η F&H Simulation B.V (F&H Holland) έγινε ανεξάρτητη και συνεχίστηκε από τον Eamonn Lavery και τον Anthony Johnson. Η F&H Simulation B.V (F&H Holland) άλλαξε το όνοµά της σε FlexSim Software Products, Inc. και άρχισε να αναπτύσσει το δικό της 3D λογισµικό εξοµοίωσης, γνωστό σήµερα ως FlexSim. Το FlexSim 1.0 κυκλοφόρησε τον Φεβρουάριο του 2003 και το λογισµικό ήταν σε συνεχή ανάπτυξη από τότε. Η πιο πρόσφατη έκδοση FlexSim είναι η έκδοση 6.0.2, που κυκλοφόρησε στις 3 Αυγούστου του Το FlexSim HC αναπτύχθηκε αργότερα για την εξοµοίωση της υγειονοµικής περίθαλψης. Κύρια Χαρακτηριστικά οµή Προγράµµατος Το FlexSim χρησιµοποιεί αντικειµενοστραφή σχεδιασµό για τη δοµή των µοντέλων του. Τα FlexSim αντικείµενα σε µία εφαρµογή καθορίζονται και προγραµµατίζονται σε τέσσερις κλάσεις: σταθερή κλάση πόρων, κλάση εκτέλεσης, κλάση κόµβου και οπτική κλάση αντικειµένου. Σταθερή κλάση πόρων: Ανήκουν τα βασικά αντικείµενα της εξοµοίωσης που καθορίζουν τη ροή του µοντέλου εξοµοίωσης (τα αντικείµενα αυτά περιλαµβάνουν την πηγή, την ουρά, τον επεξεργαστή, τον αποδέκτη κλπ). Κλάση εκτέλεσης: Ανήκουν αντικείµενα όπως ο χειριστής, ο µεταφορέας, κλπ. Κλάση κόµβου: τα αντικείµενα αυτής της κατηγορίας χρησιµοποιούνται για το σχεδιασµό της εργασίας (αντικείµενα περιλαµβάνουν κόµβους του δικτύου και τον έλεγχο της κυκλοφορίας) Οπτική κλάση αντικειµένων: τα αντικείµενα αυτής της κατηγορίας χρησιµοποιούνται για την εµφάνιση και για να συλλέγουν τα µηνύµατα εισόδου-εξόδου (εικόνες, διαγράµµατα και πίνακες). 26

27 Χειριστήρια Drag and Drop Οι χρήστες µπορούν να οικοδοµήσουν το µοντέλο µε το σύρσιµο και τη ρίψη αντικειµένων σε προκαθορισµένες 3D θέσεις από διαφορετικές τάξεις για τη διάταξη, σύνδεση και την ενεργοποίηση του µοντέλου. Για τους έµπειρους χρήστες, το σύνολο των διαδικασιών µεταφοράς και απόθεσης µπορεί να υλοποιηθεί χρησιµοποιώντας τόσο FlexScript όσο και C ++ γλώσσες προγραµµατισµού. Επιπλέον χαρακτηριστικά ExpertFit Το "ExpertFit" είναι λογισµικό ιανοµής που αναπτύχθηκε από τον Dr. Averill M. Law, ο οποίος αναγνωρίζεται ευρέως ως ένας από τους σηµαντικότερους εµπειρογνώµονες του κόσµου για την εξοµοίωση και την εξοπλισµό διανοµών. Το ExpertFit έχει το πιο ολοκληρωµένο σύνολο χαρακτηριστικών: Επιτρέπει να χρησιµοποιηθούν 40 διαφορετικές διανοµές, παρέχει πάνω από 30 υψηλής ποιότητας γραφικές παραστάσεις, επιτρέπει πολλαπλές διανοµές σε ένα σχέδιο, ενώ παρέχει και Batch-mode λειτουργία για την ανάλυση ενός µεγάλου αριθµού συνόλων δεδοµένων. Το Expertfit περιλαµβάνεται δωρεάν µε κάθε πλήρη άδεια Flexsim. Εφαρµογές και Χρήση Το λογισµικό εξοµοίωσης, FlexSim χρησιµοποιείται ευρέως σε πολλούς τοµείς: Βιοµηχανία: Σε γραµµές παραγωγής, συναρµολόγηση. Logistics: Σε τερµατικούς σταθµούς εµπορευµατοκιβωτίων, προµήθεια και σχεδιασµό της αλυσίδας διανοµής, κέντρο ροών εργασίας, υπηρεσίες και διατάξεις αποθήκευσης, κλπ. Μεταφορές: Σε σύστηµα ροής της κυκλοφορίας, διέλευση και ροή των πεζών, σταθµό συντονισµού θαλάσσιων σκαφών, µοντελοποίηση κυκλοφοριακής συµφόρησης, κλπ. Άλλες εφαρµογές: Σε κοιτάσµατα πετρελαίου, διαδικασίες εξόρυξης, δικτύωση της ροής δεδοµένων, κλπ. Το FlexSim χρησιµοποιείται από πολλές µεγάλες εταιρείες που ασχολούνται µε την εξοµοίωση σε διαφορετικές εφαρµογές. Αυτές περιλαµβάνουν παραγωγικές εταιρείες, όπως η Coca-Cola, η Volkswagen, η Boeing, η Michelin, κλπ. Εταιρείες διαχείρισης υλικών, όπως η FedEx, DHL, APM Terminals, κλπ. Εταιρείες µεταφορών, όπως η Norfolk Southern, κλπ. 27

28 Λίστα προγραµµάτων εξοµοίωσης Ανοιχτού κώδικα ASCEND Περιβάλλον εξοµοίωσης βασισµένο σε λογισµικό ανοιχτού κώδικα DWSIM Εξοµοίωση χηµικών διεργασιών. Elmer Λογισµικό εξοµοίωσης για Windows/Mac/Linux. Facsimile Βιβλιοθήκη εξοµοίωσης. Galatea Πλατφόρµα εξοµοίωσης για πολλές γλώσσες προγραµµατισµού. GNU Octave Λογισµικό µε πολλές οµοιότητες µε το MATLAB. ns-3 ηµοφιλής προσοµοιωτής δικτύων. Physics Abstraction Layer Προσοµοιωτής φυσικής. Sage Σύστηµα για πειραµατισµούς σε άλγεβρα και γεωµετρία SimPy - Πακέτο εξοµοίωσης διακριτών γεγονότων. Tortuga - Πλαίσιο εξοµοίωσης χρησιµοποιώντας Java. Εµπορικά ACSL and acslx Γλώσσα για συνεχή εξοµοίωση AMESim Πλατφόρµα για ανάλυση πολλαπλών συστηµάτων AnyLogic Εργαλεία εξοµοίωσης για επιχειρήσεις και επιστήµες Arena - simulation and automation Λογισµικό εξοµοίωσης AutoCAST Λογισµικό εξοµοίωσης από την Advanced Reasoning Technologies Chemical WorkBench Εργαλείο εξοµοίωσης χηµικών διεργασιών από την Kintech Lab CircuitLogix Λογισµικό εξοµοίωσης για ηλεκτρονικά by Logic Design Inc. COMSOL Multiphysics Εργαλείο εξοµοίωσης πεπερασµένης ανάλυσης DX Studio Πακέτο εργαλείων για εξοµοίωση και ανάλυση. Dymola Λογισµικό µοντελοποίησης βασισµένο στη γλώσσα Modelica. GoldSim Συνδυάζει δυναµικά συστήµατα και εξοµοίωση διακριτών γεγονότων χρησιµοποιώντας το πλαίσιο Monte Carlo Ecolego Εργαλείο εξοµοίωσης για πιθανοτικά συστήµατα. Enterprise Dynamics Πλατφόρµα εξοµοίωσης για δισδιάστατα και τρισδιάστατα µοντέλα. ExtendSim Πρόγραµµα εξοµοίωσης για διακριτά γεγονότα, συνεχούς και διακριτού ρυθµού βασισµένο σε πράκτορες. Flexsim Πρόγραµµα εξοµοίωσης για διακριτά γεγονότα HyperWorks ιεπιστηµονικό λογισµικό εξοµοίωσης Khimera Εργαλείο εξοµοίωσης χηµικών διεργασιών από Kintech Lab Lanner Πλατφόρµα για εξοµοίωση και µοντελοποίηση. Lanner Java µηχανή εξοµοίωσης για BPMN2.0 µοντέλα. Maple Λογισµικό εξοµοίωσης γενικού σκοπού από Waterloo Maple Inc. MapleSim Εργαλείο εξοµοίωσης από Waterloo Maple Inc. 28

29 MATLAB Εργαλείο εξοµοίωσης και µοντελοποίησης από τη MathWorks Mathematica Wolfram SystemModeler Λογισµικό εξοµοίωσης βασισµένο στη γλώσσα Modelica Modelica Πρότυπο για λογισµικά µοντελοποίησης NEi Nastran Λογισµικό εξοµοίωσης για µηχανικούς. NetSim ηµοφιλές λογισµικό για εξοµοίωση δικτύων NI Multisim Plant Simulation Πρόγραµµα εξοµοίωσης διεργασιών από τη Siemens PLM Software. PRO/II Πρόγραµµα εξοµοίωσης χηµικών διεργασιών. Project Team Builder Εξοµοιωτής για διαχείριση έργου PSF Lab Εξοµοιωτής για διανυσµατικά µοντέλα. RoboLogix Ροµποτικός εξοµοιωτής από τη by Logic Design Inc. Ship Simulator Εξοµοιωτής κίνησης οχηµάτων. Simcad Pro Λογισµικό εξοµοίωσης για δυναµικά διακριτά και συνεχή γεγονότα. SimEvents of MathWorks προσθέτει εξοµοίωση διακριτών γεγονότων στο περιβάλλον MATLAB/Simulink. Simio - Πρόγραµµα εξοµοίωσης διακριτών και συνεχών γεγονότων και διεργασιών SIMUL8 - Πρόγραµµα εξοµοίωσης διακριτών και συνεχών γεγονότων και διεργασιών Simulations Plus Εξοµοιωτής που χρησιµοποιείται στη φαρµακευτική έρευνα. SimulationX Πρόγραµµα εξοµοίωσης και µοντελοποίησης που βασίζεται στη γλώσσα Modelica Simulink από τη MathWorks µπλοκ διάγραµµα και µηχανικά συστήµατα VisSim - Εξοµοίωση συστηµάτων και παραγωγή κώδικα c για συστήµατα UML State Chart 29

30 30

31 Κεφάλαιο 3 SIMIO: Το λογισµικό που χρησιµοποιήθηκε για τη µοντελοποίηση Αναφορά στην εξοµοίωση διεργασιών Τι είναι η εξοµοίωση Εξοµοίωση είναι η διαδικασία δηµιουργίας µιας σύντοµης αναπαράστασης (ενός µοντέλου) που αντιπροσωπεύει σηµαντικά στοιχεία του πραγµατικού κόσµου. Ακριβώς όπως οι εξοµοιωτές πτήσης χρησιµοποιούνται εδώ και πολύ καιρό για να βοηθήσουν τους πιλότους και τους σχεδιαστές στην έκθεση σε περιστάσεις τόσο ρουτίνας όσο και απρόσµενες, τα µοντέλα εξοµοίωσης µπορούν να βοηθήσουν να εξερευνηθεί η συµπεριφορά ενός συστήµατός κάτω από συγκεκριµένες προϋποθέσεις και καταστάσεις. Το µοντέλο εξοµοίωσης µπορεί να χρησιµοποιηθεί για να διερευνήσει κανείς πιθανές αλλαγές και εναλλακτικές λύσεις σε ένα περιβάλλον χαµηλού κινδύνου. Η εξοµοίωση έχει εφαρµοστεί µε επιτυχία σε πολλές εφαρµογές. Η εξοικονόµηση κόστους και η αποφυγή του κόστους που προέρχεται από ένα τυπικό πρόγραµµα εξοµοίωσης είναι συχνά 10 µε 20 φορές µεγαλύτερο της αρχικής επένδυσης και µέσα σε τέσσερις έως έξι µήνες από την αρχική χρήση. Σε τι είδους συστήµατα αποδεικνύεται ιδιαίτερα χρήσιµη 1. Συστήµατα στα οποία είναι πάρα πολύ ακριβό ή επικίνδυνο να γίνουν ζωντανές δοκιµές. Η εξοµοίωση παρέχει ένα φθηνό και ακίνδυνο τρόπο για να ελέγξουµε τις αλλαγές που µπορεί να είναι από µια απλή αναθεώρηση σε µια υπάρχουσα γραµµή παραγωγής µέχρι την εξοµοίωση ενός νέου συστήµατος ελέγχου ή ανασχεδιασµό µιας ολόκληρης εφοδιαστικής αλυσίδας. 2. Μεγάλα ή πολύπλοκα συστήµατα για τα οποία εξετάζεται κάποια αλλαγή. Η "καλύτερη εικασία" είναι συνήθως ένα φτωχό υποκατάστατο για µια αντικειµενική ανάλυση. Η εξοµοίωση µπορεί να προβλέψει µε ακρίβεια τη συµπεριφορά του συστήµατος κάτω από διαφορετικές συνθήκες και να µειώσει τον κίνδυνο µιας κακής απόφασης. 31

32 3. Συστήµατα όπου η πρόβλεψη της µεταβλητότητας της διαδικασίας είναι σηµαντική. Μια γρήγορη ανάλυση δεν µπορεί να συλλάβει τις δυναµικές πτυχές ενός συστήµατος καθώς και θέµατα που µπορεί να έχουν σηµαντικό αντίκτυπο στις επιδόσεις του συστήµατος. Η εξοµοίωση µπορεί να βοηθήσει στην κατανόηση του πώς διάφορα µέρη αλληλεπιδρούν µεταξύ τους και πώς µπορούν να επηρεάσουν τη συνολική απόδοση του συστήµατος. 4. Συστήµατα για τα οποία έχουµε ελλιπή δεδοµένα. Η εξοµοίωση δεν µπορεί να εφεύρει δεδοµένα, όπου δεν υπάρχουν, αλλά βοηθάει στον καθορισµό της ευαισθησίας σε άγνωστους παράγοντες. Ένα υψηλού επιπέδου µοντέλο µπορεί να βοηθήσει στη διερεύνηση εναλλακτικών λύσεων. Ένα πιο λεπτοµερές µοντέλο µπορεί να βοηθήσει στον εντοπισµό των πιο σηµαντικών στοιχείων που λείπουν. 5. Συστήµατα για τα οποία θα πρέπει να κοινωνούνται ιδέες. Η ανάπτυξη µιας εξοµοίωσης βοηθά τους συµµετέχοντες να κατανοήσουν καλύτερα το σύστηµα. Η σύγχρονη 3D εξοµοίωση και άλλα εργαλεία προωθούν την επικοινωνία και την κατανόηση από ένα ευρύ κοινό. SIMIO : Εισαγωγή, βασικές έννοιες, παραδείγµατα Εισαγωγή Το SIMIO είναι ένα εργαλείο για τη δηµιουργία και την εκτέλεση δυναµικών µοντέλων των συστηµάτων, έτσι ώστε να µπορούµε να δούµε πώς συµπεριφέρονται. Το λογισµικό πρωτοτυπεί και εµφανίζει µία τρισδιάστατη απεικόνιση της συµπεριφοράς του συστήµατος µε την πάροδο του χρόνου. Μας επιτρέπει να δούµε εν δυνάµει συστήµατα σε λειτουργία πριν τα κατασκευάσουµε ή τα αλλάξουµε. Παρά το γεγονός ότι εργαλεία εξοµοίωσης και απεικόνισης υπάρχουν εδώ και πολλά χρόνια, το SIMIO κάνει τη µοντελοποίηση εξαιρετικά πιο εύκολη µε την παροχή µιας νέας αντικειµενοστραφούς προσέγγισης. Μπορεί κανείς να επιλέξει αντικείµενα από βιβλιοθήκες και να τα τοποθετήσει γραφικά στο µοντέλο. Τα αντικείµενα αντιπροσωπεύουν τα φυσικά µέρη του συστήµατος, όπως σταθµοί εργασίας, µεταφορείς, περονοφόρα ανυψωτικά οχήµατα σε µια µονάδα παραγωγής, ή το φορείο ασθενών στο τµήµα επειγόντων περιστατικών ενός νοσοκοµείου. Η αντικειµενοστραφής προσέγγιση στη µοντελοποίηση είναι πολύ φυσική και απλή. Τέλος, η απεικόνιση που δίνει το SIMIO είναι τρισδιάστατη. 32

33 Τι είδους συστήµατα µοντελοποιούνται µε το SIMIO Το SIMIO µπορεί να χρησιµοποιηθεί για τη µοντελοποίηση µιας µεγάλης ποικιλίας συστηµάτων, όπως συστήµατα παραγωγής, νοσοκοµεία, εφοδιαστικές αλυσίδες, µεταφορές, ορυχεία κ.α. Παρ ότι το κάθε ένα από αυτά τα συστήµατα είναι µοναδικό στον τρόπο που λειτουργεί, από άποψη µοντελοποίησης έχουν πολλά κοινά χαρακτηριστικά. Σε όλα αυτά τα συστήµατα έχουµε οντότητες (entities) (εξαρτήµατα εργασίας, φορτηγά, επιβάτες, ασθενείς, κλπ.) που διακινούνται µέσω ενός συστήµατος που ελέγχεται από τους πόρους (µηχανήµατα, διαδροµές, σηµεία ελέγχου ασφαλείας, γιατροί, κλπ.). Για να µοντελοποιήσουµε τα συστήµατα αυτά µοντελοποιούµε τη ροή των οντοτήτων µέσω του συστήµατος και των πόρων που καθορίζουν τη ροή αυτή. Τα συστήµατα προς µοντελοποίηση µπορεί να είναι προτεινόµενα συστήµατα που δεν έχουν ακόµη κατασκευαστεί, ή µπορούν να είναι υπάρχοντα συστήµατα για τα οποία εξετάζουµε πιθανές αλλαγές. Σε κάθε περίπτωση η διαδικασία µοντελοποίησης µπορεί να παράσχει σηµαντικά οφέλη. Το µοντέλο χρησιµοποιείται για να βεβαιωθούµε ότι το σύστηµα θα συµπεριφερθεί όπως αναµενόταν. Παρά το γεγονός ότι πολλοί άνθρωποι δέχονται τον κρίσιµο ρόλο που παίζει η εξοµοίωση στην ανάλυση των επενδύσεων σε νέα συστήµατα, όπως νέες εγκαταστάσεις παραγωγής, δωµάτια έκτακτης ανάγκης κλπ., η εξοµοίωση παίζει επίσης σηµαντικό ρόλο στις εφαρµογές για βελτίωση της λειτουργικής διαδικασίας. Πολλοί οργανισµοί εφαρµόζουν τεχνικές, όπως η Six Sigma και Lean για την ανάλυση και βελτίωση των υπαρχόντων συστηµάτων τους. Η εξοµοίωση είναι ένα φυσικό συµπλήρωµα για τις δραστηριότητες αυτές, παρέχοντας έναν τρόπο για να αναλυθούν και να δοκιµαστούν προτεινόµενες βελτιώσεις του συστήµατος. Βασικές έννοιες Ο κρίσιµος ρόλος της τυχαιότητας Μία από τις πτυχές που συχνά παραβλέπεται στην ανάλυση της απόδοσης των συστηµάτων είναι ο ρόλος που παίζει η τυχαιότητα στον καθορισµό της συµπεριφοράς του συστήµατος. Τυχαιότητα εννοούµε την ιδέα ότι πράγµατα που συµβαίνουν µέσα στο σύστηµά µας, συµβαίνουν µε κάποιες διαφορές το ένα από το άλλο. Κλασικά παραδείγµατα τυχαιότητας είναι: α) ο χρόνος που µεσολαβεί από την άφιξη ενός πελάτη έως την άφιξη του επόµενου, β) ο χρόνος µεταξύ βλαβών του εξοπλισµού ή γ) ο χρόνος που χρειάζεται για να ολοκληρωθεί κάποια δραστηριότητα. Ας θεωρήσουµε ένα πολύ απλό παράδειγµα, όπου έχουµε οντότητες να φτάνουν σε έναν µόνο εξυπηρετητή για επεξεργασία/εξυπηρέτηση. Εµείς θα υποθέσουµε ότι οι οντότητες φθάνουν µε διαφορά κατά µέσο όρο 10 λεπτών µεταξύ τους, και έχουν ένα µέσο χρόνο εξυπηρέτησης 9 λεπτά. Οι οντότητες µπορεί να είναι πελάτες που φθάνουν σε µια τράπεζα, εξαρτήµατα που 33

34 φθάνουν σε µηχάνηµα, ή ασθενείς που φθάνουν στο γραφείο ενός γιατρού. Από την άποψη της µοντελοποίησης το βασικό σύστηµα µπορεί να απεικονίζεται όπως παρουσιάζεται παρακάτω. Ουρά αναµονής Εξυπηρετητής Θα θέλαµε να µελετήσουµε αυτό το σύστηµα και να απαντήσουµε στις ακόλουθες δύο βασικές ερωτήσεις σχετικά µε την απόδοσή του επί µακρό χρονικό διάστηµα. 1. Ποια είναι η χρήση του εξυπηρετητή; 2. Ποιος είναι ο µέσος χρόνος αναµονής µιας οντότητας πριν από την έναρξη εξυπηρέτησής της; Επειδή γνωρίζουµε πως ο µέσος χρόνος µεταξύ των αφίξεων είναι 10 λεπτά και ο µέσος χρόνος εξυπηρέτησης είναι 9 λεπτά, µπορούµε να απαντήσουµε εύκολα το πρώτο ερώτηµα. Ο εξυπηρετητής θα είναι απασχοληµένος το 90% του χρόνου, και σε αδράνεια το 10% του χρόνου. Ωστόσο, το να απαντήσουµε στην ερώτηση 2 δεν είναι τόσο απλό και εξαρτάται από την υπάρχουσα µεταβολή στο σύστηµα. Αν δεν έχουµε καµία µεταβολή (δηλαδή οι οντότητες πάντα φθάνουν σε χρόνο ακριβώς 10 λεπτών µεταξύ τους, καθώς και ο χρόνος υπηρεσίας είναι πάντα 9 λεπτά), τότε δεν θα υπάρξει ποτέ οντότητα που να περιµένει για την εξυπηρέτηση. Ωστόσο, όταν προσθέσουµε µια τυχαιότητα στο σύστηµα (π.χ. µεµονωµένες οντότητες χρειάζονται περισσότερο ή λιγότερο από 9 λεπτά για την εξυπηρέτηση, αλλά ακόµα µέσο όρο 9 λεπτά) θα αρχίσουµε να συναντάµε χρόνους αναµονής. Αν κάνουµε τις αφίξεις µας τυχαίες (εκθετική κατανοµή), µε µέσο χρόνο µεταξύ των αφίξεων 10 λεπτά και κρατώντας το χρόνο εξυπηρέτησης σταθερό στα 9 λεπτά, ο µέσος χρόνος αναµονής µας πριν από την έναρξη της εξυπηρέτησης θα είναι 40,5 λεπτά. Αν επίσης κάνουµε το χρόνο εξυπηρέτησης τυχαίο (εκθετικά κατανεµηµένο), τότε ο µέσος χρόνος αναµονής µας διπλασιάζεται και γίνεται 81 λεπτά. Εάν ο στόχος µας είναι να αυξήσουµε τη χρησιµοποίηση του εξυπηρετητή, µπορούµε να το κάνουµε µε κόστος στο µέσο χρόνο αναµονής για τις οντότητες. Για παράδειγµα, αν έχουµε τυχαιότητα τόσο στην άφιξη όσο και στην εξυπηρέτηση και µειώσουµε το χρόνο µεταξύ των πελατών σε 9,5 λεπτά (9,46% χρήση), ο χρόνος αναµονής σχεδόν θα διπλασιαστεί σε 158 λεπτά. Η αύξηση της χρήσης κατ αυτό το µικρό ποσό, έχει ένα τεράστιο αρνητικό αντίκτυπο για το χρόνου αναµονής του πελάτη. Ωστόσο, αν µπορούµε να βρούµε έναν τρόπο για να εξαλειφθεί η µεταβλητότητα στο σύστηµα (π.χ. αφίξεις από προγραµµατισµό, την εξάλειψη τυχαιότητας στο χρόνο εξυπηρέτησης, κλπ.) αυτός ο µεγάλος χρόνος αναµονής µπορεί να µειωθεί στο µηδέν. 34

35 Αυτό το απλό παράδειγµα δείχνει το σηµαντικό ρόλο που παίζει η τυχαιότητα στα συστήµατά µας. Αν θέλουµε να κατανοήσουµε και να βελτιώσουµε το σύστηµά µας θα πρέπει να µοντελοποιήσουµε µε ακρίβεια τις διακυµάνσεις που είναι συνυφασµένες µε την τυχαιότητα στο σύστηµα. Στατικά εργαλεία όπως τα spreadsheets δεν µπορούν να εξηγήσουν την επίδραση της τυχαιότητας σε αυτούς τους τύπους των συστηµάτων. Αν προσπαθήσουµε να βελτιώσουµε το σύστηµα, ό,τι µπορούµε να κάνουµε για να µειώσουµε την τυχαιότητα (π.χ. µείωση της διακύµανσης στο χρόνο επεξεργασίας, ή προγραµµατισµένες αφίξεις) θα έχει σηµαντική επίπτωση στην απόδοση του συστήµατος. Η µοντελοποίηση τυχαίων διαδικασιών, όπως ο χρόνος µεταξύ άφιξης και εξυπηρέτησης είναι ένα θέµα για το οποίο έχουν γραφτεί ολόκληρα βιβλία (βλ. π.χ. M. Law και W. Kelton, Simulation Modeling and Analysis, McGraw Hill, Νέα Υόρκη, ΝΥ). Όλα τα προϊόντα εξοµοίωσης έχουν έναν τρόπο να δηµιουργούν αυτόµατα τυχαία δείγµατα από µία ποικιλία κατανοµών όπως εκθετική, κανονική, οµοιόµορφη, τριγωνική, γάµµα, βήτα κ.α.. Μπορούµε να δηµιουργήσουµε τυχαίους χρόνους στο µοντέλο µας εισάγοντας το όνοµα της κατανοµής και τις σχετικές παραµέτρους της. Οι ακριβείς παράµετροι εξαρτώνται από την κατανοµή και µπορεί να περιλαµβάνουν στοιχεία όπως µέση τιµή, τυπική απόκλιση, και την ελάχιστη / µέγιστη τιµή. Πολλά µοντέλα µπορούν να κατασκευαστούν χρησιµοποιώντας µόνο την εκθετική και την τριγωνική κατανοµή. Στις περισσότερες περιπτώσεις, οι ενδιάµεσοι χρόνοι άφιξης απεικονίζονται χρησιµοποιώντας την εκθετική κατανοµή, η οποία έχει σαν παράµετρο που πρέπει να καθοριστεί µόνο το µέσο χρόνο άφιξης. Αυτή η κατανοµή έχει αποδειχθεί ότι αντιπροσωπεύει σωστά διαδικασίες άφιξης που είναι καθαρά τυχαίες και ανεξάρτητες. Η τυχαιότητα υπάρχει σε όλα σχεδόν τα συστήµατα του πραγµατικού κόσµου και είναι η κύρια αιτία της αναποτελεσµατικότητας στην απόδοση του συνολικού συστήµατος. Η εξοµοίωση είναι ένα πολύτιµο εργαλείο για τη µοντελοποίηση των συστηµάτων αυτών, καθώς και για την κατανόηση των συνεπειών που προκαλεί µια αλλαγή. Ένα απλό µοντέλο SIMIO Ας εξετάσουµε ένα µοντέλο SIMIO σε ένα πολύ απλό σύστηµα, στο οποίο φθάνουν οντότητες, υποβάλλονται σε επεξεργασία από έναν εξυπηρετητή, και στη συνέχεια αναχωρούν από το σύστηµα. Αυτό θα µπορούσε να αποτελεί µοντέλο ενός συστήµατος εξαρτηµάτων που υποβάλλονται σε επεξεργασία σε µια µηχανή, ή επιβάτες σε ένα σηµείο check-in ενός αεροδροµίου. Παρά το γεγονός ότι SIMIO παρέχει ένα περιβάλλον για την οικοδόµηση εξειδικευµένων αντικειµένων, περιλαµβάνει και µία βιβλιοθήκη πρότυπων αντικειµένων που επιτρέπει να ξεκινήσουµε αµέσως τη µοντελοποίηση µε αντικείµενα από τη βιβλιοθήκη. Αυτή η βιβλιοθήκη µπορεί να χρησιµοποιηθεί για να κατασκευάσουµε γρήγορα τα µοντέλα για ένα ευρύ φάσµα συστηµάτων. Για αυτό το απλό σύστηµα που κάνει χρήση µιας πηγής, ενός εξυπηρετητή, ενός βυθού (Sink) και µιας διαδροµής, το SIMIO µοντέλο δείχνεται στην επόµενη εικόνα. Οι οντότητες που εισέρχονται στο σύστηµα από την Πηγή, µετακινούνται στον Eξυπηρετητή 35

36 όπου επεξεργάζονται µία-µία και µετά προχωρούν προς το βυθό από όπου αποχωρούν από το σύστηµα. Ο ρυθµός µε τον οποίο η πηγή δηµιουργεί οντότητες καθώς και ο χρόνος επεξεργασίας στον εξυπηρετητή ρυθµίζονται από το χρήστη στις ιδιότητες του αντίστοιχου αντικειµένου όπου µπορεί να ενσωµατωθεί και ο προαναφερθείς παράγοντας τυχαιότητας. Περιβάλλον χρήστη Το παραπάνω µοντέλο, στην πραγµατική οθόνη που βλέπει ο χρήστης του SIMIO έχει την παρακάτω µορφή. 36

37 Στη συνέχεια θα ρίξουµε µια µατιά στην αρχική οθόνη του SIMIO για να παρουσιάσουµε τα εργαλεία του βασικού menu. Βασική βιβλιοθήκη Ξεκινάµε από το toolbar της βασικής βιβλιοθήκης, καθέτως αριστερά. Η βιβλιοθήκη παρουσιάζεται συνοπτικά στην ακόλουθη λίστα. 37

38 Όνοµα Πηγή (Source) Απορρόφηση (Sink) Περιγραφή ηµιουργεί οντότητες που µπαίνουν στο σύστηµα. Καταστρέφει οντότητες και καταγράφει στατιστικά Εξυπηρετητής (Server) Μοντελοποιεί µια διαδικασία επεξεργασίας πολλαπλών καναλιών εξυπηρέτησης µε ουρές εισόδου / εξόδου. Συνδυαστής (Combiner) Συνδυάζει οντότητες σε παρτίδες. ιαχωριστής (Separator) ιαχωρίζει οντότητες από παρτίδες. Σταθµός εργασίας Μοντελοποιεί ένα σταθµό εργασίας τριών φάσεων µε (Workstation) έναρξη, επεξεργασία, και απελευθέρωση. Πόρος (Resource) Μοντελοποιεί έναν πόρο που µπορεί να χρησιµοποιηθεί από άλλα αντικείµενα. Όχηµα (Vehicle) Μεταφέρει οντότητες µεταξύ των σταθερών αντικειµένων. Απλός σύνδεσµος Μια απλή διασταύρωση διαδροµών. (BasicNode) Σύνδεσµος µεταφοράς Μια διασταύρωση όπου ανατίθεται στις οντότητες (TransferNode) προορισµός και περιµένουν για τους µεταφορείς. ιασύνδεσµος (Connector) Μία σύνδεση µηδενικού χρόνου µεταξύ δύο κόµβων. Μονοπάτι (Path) Ένα µονοπάτι µεταξύ δύο κόµβων όπου οντότητες ταξιδεύουν µε προκαθορισµένη ταχύτητα. Μονοπάτι χρόνου Ένα µονοπάτι µε προκαθορισµένο χρόνο ταξιδιού (TimePath). 38

39 Μεταφορική ταινία Μία µεταφορική ταινία (Conveyor) Όπως παρατηρούµε, περιέχει και τα αντικείµενα που χρησιµοποιήθηκαν παραπάνω για την κατασκευή του απλού SIMIO µοντέλου. Application button Πρόκειται για το κουµπί πάνω αριστερά το οποίο ανοίγει ένα menu µε τις βασικές ενέργειες χειρισµού του αρχείου του SIMIO µοντέλου µας. ηλαδή από εδώ πραγµατοποιούµε άνοιγµα νέου αρχείου, αποθήκευση, κλείσιµο και δηµιουργία καινούργιου project. Ribbon Η οριζόντια γραµµή εργαλείων στο πάνω µέρος της οθόνης που φαίνεται στην εικόνα ονοµάζεται Ribbon και εµπεριέχει πέντε διαφορετικές καρτέλες από τις οποίες φαίνεται µία µόνο κάθε φορά. Ο χρήστης επιλέγει την καρτέλα που θέλει να εµφανιστεί αναλόγως µε τις ενέργειες που θέλει να κάνει. Παρακάτω παρουσιάζουµε τις πέντε καρτέλες του βασικού µενού. 39

40 Η καρτέλα Project Home Αυτή η καρτέλα επιτρέπει στο χρήστη να δηµιουργήσει ένα νέο µοντέλο, ένα νέο πείραµα, να προσθέσει ένα νέο σύµβολο, να εισάγει µια νέα υφή για την εµφάνιση επιφανειών, να µπει στο περιβάλλον σχεδιασµού των αναφορών που θα δίνει το µοντέλο και να φορτώσει µια καινούργια βιβλιοθήκη στο τρέχον project. Εδώ είναι επίσης το µέρος όπου ο χρήστης µπορεί να έχει πρόσβαση στα εικονίδια αποκοπής, αντιγραφής και επικόλλησης, καθώς και σε εικονίδια επιλογής για να εµφανίζεται ή να αποκρύπτεται το παράθυρο σφάλµατος. Η καρτέλα Run Είναι η καρτέλα που εµφανίζεται στο χρήστη όταν ανοίγει το µοντέλο (από προεπιλογή). Από εδώ ο χρήστης µπορεί να έχει πρόσβαση σε εικονίδια που του επιτρέπουν να τρέξει την εξοµοίωση, να την διακόψει, να την αρχικοποιήσει, να την τρέξει γρήγορα (fast forward) και να την τρέξει βήµα-βήµα. Η βήµα προς βήµα εξοµοίωση βοηθά το χρήστησχεδιαστή να καταλάβει σε ποιο ακριβώς σηµείο προκύπτουν µη αναµενόµενα σφάλµατα, ώστε να ξέρει που να ψάξει για να διόρθωση τυχόν προγραµµατιστικά λάθη. Επίσης, από αυτή την καρτέλα, ο χρήστης ορίζει τη διάρκεια της εξοµοίωσης (π.χ. θα προσοµοιωθεί λειτουργία του πραγµατικού συστήµατος από τις 18 Σεπτεµβρίου 12.00, µέχρι τις 19 Σεπτεµβρίου ), καθώς και την ταχύτητα µε την οποία η εξοµοίωση εκτελείται (αν θέλουµε να βλέπουµε καθαρά και ρεαλιστικά τα γραφικά µέρη του µοντέλου πρέπει να επιλέξουµε αργή ταχύτητα). Η καρτέλα ζωγραφικής (Drawing) 40

41 Από εδώ ο χρήστης µπορεί να εισάγει στο µοντέλο διακοσµητικά στοιχεία και σύµβολα (στοιχεία που δεν έχουν κάποια λειτουργική χρησιµότητα στο µοντέλο). ηλαδή αντικείµενα που δεν έχουν ευφυΐα. Τέτοια είναι οι τοίχοι, διάφορα γεωµετρικά σχήµατα, ταµπέλες ενδείξεων καθώς και χρώµατα πάνω σε ήδη υπάρχουσες επιφάνειες. Επίσης, από εδώ ο χρήστης µπορεί να ζωγραφίσει κάποιο σύµβολο από την αρχή, ή να επεξεργαστεί χρωµατικά κάποιο υπάρχον σύµβολο. Το σύµβολο που φτιάχνει, µπορεί στη συνέχεια να το χρησιµοποιήσει για να απεικονίσει κάποιο ευφυές αντικείµενο. Π.χ. για µία πηγή (ευφυές αντικείµενο), µπορεί να σχεδιαστεί µια πόρτα (σύµβολο) και στη συνέχεια να συνδεθεί µε την πηγή που θέλουµε. Καρτέλα αναπαράστασης (animation) Από εδώ ο χρήστης µπορεί να εισάγει στο σύστηµα στοιχεία που αναπαριστούν διάφορες τιµές µεταβλητών, γραφικά. Τέτοια είναι οι ουρές αναµονής σε κάποιο αντικείµενο, οι αριθµητικές τιµές µεγεθών (π.χ. πόσοι πελάτες έχουν εξυπηρετηθεί), µπάρες ενδείξεων (π.χ. για θερµοκρασία, πίεση κτλ.) καθώς και button. Τα button είναι στοιχεία που προσφέρουν στο χρήστη τη δυνατότητα παρέµβασης στο σύστηµα σε κατάσταση run time. Με το πάτηµα του button ο χρήστης κάνει µία παρέµβαση στο σύστηµα (π.χ. απενεργοποιεί ένα σταθµό εξυπηρέτησης). Η καρτέλα προβολής (view) Από εδώ ο χρήστης επιλέγει τον τρόπο που θέλει να βλέπει το µοντέλο. Μπορεί να επιλέξει να το βλέπει σε δύο ή τρεις διαστάσεις, να επιλέξει αν θέλει το µοντέλο να στρέφεται σταθερά και αυτόµατα καθώς και να επιλέξει το µοτίβο που θα φαίνεται στο βάθος (έξω από το καθεαυτό µοντέλο, π.χ. ουρανός, βουνά κλπ.). Ακόµη ο χρήστης επιλέγει αν θέλει 41

42 να αποκρύψει κάποια στοιχεία από το να φαίνονται στο µοντέλο. Μπορεί να αποκρύψει τους άξονες σχεδίασης, τις ταµπέλες ενδείξεων, τα µονοπάτια διαδροµών, τους συνδέσµους, τις ουρές αναµονής, τις αναπαραστάσεις τιµών µεταβλητών και τα µπουτόν. Navigation window Πρόκειται για το παράθυρο πλοήγησης, το οποίο βρίσκεται καθέτως δεξιά στην οθόνη. Εδώ απεικονίζεται ιεραρχικά η δοµή πάνω στην οποία µπορούµε να πλοηγηθούµε. Μία τυπική περίπτωση είναι αυτή της παραπάνω εικόνας όπου φαίνονται οι εξής επιλογές : Αρχική σελίδα Παραδείγµατα λύσεων σε σχεδιαστικά προβλήµατα (για γρήγορη πρόσβαση) 42

43 Αρχική σελίδα Simbits Ένα SIMIO Project (Μπορεί να περιλαµβάνει πολλά µοντέλα) Αντικείµενα (Περιλαµβάνονται οι τάξεις αντικειµένων που δηµιουργεί ο χρήστης όπως η οντότητα του µοντέλου, καινούργια εξειδικευµένα αντικείµενα καθώς και το µοντέλο ολόκληρο που όπως θα δούµε παρακάτω, είναι και αυτό ένα αντικείµενο) 43

44 Σύµβολα (Μη ευφυή αντικείµενα που χρησιµοποιούνται µόνο για αναπαράσταση) Πίνακας Ιδιοτήτων (Properties) Στην παραπάνω εικόνα παρατηρούµε άλλο ένα στοιχείο, που βρίσκεται καθέτως δεξιά και κάτω από το Navigation window. Πρόκειται για τον πίνακα ιδιοτήτων. Αυτός ο πίνακας εµφανίζεται µόνο όταν επιλέγουµε κάποιο αντικείµενο. Αναλόγως της κλάσης του κάθε αντικειµένου, όταν το επιλέγουµε, ο πίνακας ιδιοτήτων που εµφανίζεται, περιέχει και διαφορετικές ιδιότητες. Παρακάτω φαίνονται οι ιδιότητες ενός εξυπηρετητή (server). Περιλαµβάνονται ιδιότητες όπως η χωρητικότητα του, ο τρόπος που επιλέγει ποια οντότητα θα εξυπηρετήσει πρώτα, πόση ώρα θα κάνει να εξυπηρετήσει µία οντότητα κτλ. Σε αυτές τις ιδιότητες µπορεί φυσικά να εισαχθεί και παράγοντας τυχαιότητας. 44

45 Εξοµοίωση συστηµάτων : Η SIMIO οπτική Έξυπνα αντικείµενα Το SIMIO είναι ένα περιβάλλον εξοµοίωσης που βασίζεται στα ευφυή αντικείµενα (intelligent objects). Τα έξυπνα αντικείµενα υλοποιούνται από σχεδιαστές και στη συνέχεια µπορούν να επαναχρησιµοποιηθούν σε διάφορα έργα µοντελοποίησης. Τα αντικείµενα µπορούν να αποθηκεύονται σε βιβλιοθήκες και να κοινοποιούνται εύκολα σε άλλους χρήστες. Ένας αρχάριος σχεδιαστής µπορεί να προτιµά να χρησιµοποιήσει έτοιµα αντικείµενα από βιβλιοθήκες, όµως το σύστηµα έχει σχεδιαστεί για να είναι εύκολο ακόµη και για άπειρους σχεδιαστές να αρχίζουν να κατασκευάζουν δικά τους έξυπνα αντικείµενα για χρήση στην κατασκευή ιεραρχικών µοντέλων. Ένα αντικείµενο µπορεί να είναι ένα µηχάνηµα, ροµπότ, αεροπλάνο, πελάτης, γιατρός, δεξαµενή, λεωφορείο, πλοίο, ή οποιοδήποτε άλλο πράγµα που ενδέχεται να υπάρχει στο σύστηµά µας. Ένα µοντέλο χτίζεται συνδυάζοντας αντικείµενα που αντιπροσωπεύουν τα πραγµατικά µέρη του συστήµατος. Ένα µοντέλο SIMIO απεικονίζει το πραγµατικό σύστηµα στις τρεις διαστάσεις. Η λογική του µοντέλου και η απεικόνιση της κινητικής του συµπεριφοράς κατασκευάζονται σε ένα και µοναδικό στάδιο. Ένα αντικείµενο µπορεί να κινείται σε τρεις διαστάσεις για να αντικατοπτρίσει την µεταβαλλόµενη κατάστασή του. Για παράδειγµα, ένα περονοφόρο όχηµα ανεβάζει και κατεβάζει τις περόνες, ένα ροµπότ ανοίγει και κλείνει το βραχίονά του, ένα άρµα µάχης στρέφει την κάνη του κλπ. Το απεικονιζόµενο µοντέλο παρέχει µια κινούµενη εικόνα του συστήµατος σε λειτουργία. Τα αντικείµενα κατασκευάζονται χρησιµοποιώντας τις έννοιες του αντικειµενοστραφούς προγραµµατισµού. Ωστόσο, σε αντίθεση µε άλλες αντικειµενοστραφείς προσοµοιώσεις συστηµάτων, η διαδικασία της οικοδόµησης ενός 45

46 αντικειµένου είναι πολύ απλή και εντελώς γραφιστική. εν υπάρχει καµία ανάγκη να γραφεί κώδικας προγραµµατισµού για τη δηµιουργία νέων αντικειµένων. Η οικοδόµηση ενός αντικειµένου στο SIMIO είναι πανοµοιότυπη µε την οικοδόµηση ενός µοντέλου. Στην πραγµατικότητα δεν υπάρχει διαφορά µεταξύ ενός αντικειµένου και ενός µοντέλου. Αυτή η ιδέα αναφέρεται ως αρχή της ισοδυναµίας και είναι κεντρικής σηµασίας στο σχεδιασµό του SIMIO. Κάθε φορά που δηµιουργείται ένα µοντέλο είναι εξ ορισµού ένα αντικείµενο που µπορεί να ενσωµατωθεί σε άλλο, µεγαλύτερο µοντέλο. Για παράδειγµα, αν έχουµε συνδυάσει δύο µηχανές και ένα ροµπότ σε ένα µοντέλο ενός κυττάρου εργασίας, το µοντέλο του κυττάρου εργασίας είναι ολόκληρο ένα αντικείµενο που µπορεί στη συνέχεια να ενσωµατωθεί οσεσδήποτε φορές σε άλλα µοντέλα. Το κύτταρο εργασίας είναι ένα αντικείµενο ακριβώς όπως τα µηχανήµατα και τα ροµπότ είναι αντικείµενα. Στο SIMIO δεν υπάρχει τρόπος να διαχωριστεί η ιδέα της οικοδόµησης ενός µοντέλου από την ιδέα της οικοδόµησης ενός αντικειµένου. Κάθε µοντέλο που χτίζεται στο SIMIO είναι αυτόµατα ένα δοµικό στοιχείο που µπορεί να χρησιµοποιηθεί στην οικοδόµηση µοντέλων υψηλότερου επίπεδου. Αντικειµενοστραφής αντιµετώπιση Το περιβάλλον του αντικειµένου στο SIMIO είναι χτισµένο στις ίδιες βασικές αρχές όπως και οι αντικειµενοστραφείς γλώσσες προγραµµατισµού. Ωστόσο, αυτές οι αρχές εφαρµόζονται µέσα σε ένα περιβάλλον µοντέλου και όχι σε ένα περιβάλλον προγραµµατισµού. Για παράδειγµα η οµάδα της Microsoft που έχει σχεδιάσει τη C# εφάρµοσε αυτές τις βασικές αρχές στο σχεδιασµό της γλώσσας προγραµµατισµού. Αν και είναι αυτές οι ίδιες αρχές που οδήγησαν στο σχεδιασµό του SIMIO, το αποτέλεσµα δεν είναι µία γλώσσα προγραµµατισµού αλλά µάλλον ένα σύστηµα γραφικής µοντελοποίησης. Αυτή η διάκριση είναι σηµαντική στην κατανόηση του σχεδιασµού του SIMIO. Το SIMIO δεν είναι απλά ένα εργαλείο µοντελοποίησης-εξοµοίωσης που έχει προγραµµατιστεί σε µια γλώσσα Object Oriented Programming (OOP), αν και είναι προγραµµατισµένο σε C#. Οµοίως, δεν είναι απλά ένα σύνολο τάξεων (classes) διαθέσιµων σε µια γλώσσα OOP όπως η Java ή η C ++ που να είναι χρήσιµα για την ανάπτυξη µοντέλων εξοµοίωσης. Είναι ένα περιβάλλον γραφικής µοντελοποίησης για την υποστήριξη της κατασκευής µοντέλων εξοµοίωσης που σχεδιάζονται µε βάση τις βασικές αρχές του αντικειµενοστραφούς προγραµµατισµού. Για παράδειγµα, όταν δηµιουργούµε ένα αντικείµενο όπως µία «µηχανή» στο SIMIO, η αρχή της κληρονοµικότητας µας επιτρέπει να δηµιουργήσουµε µια νέα κατηγορία µηχανών που κληρονοµεί τη βασική συµπεριφορά της "µηχανής", αλλά αυτή η συµπεριφορά µπορεί να τροποποιηθεί, να αντικατασταθεί και να επεκταθεί. Ενώ, σε µια γλώσσα προγραµµατισµού επεκτείνουµε ή αντικαθιστούµε µια συµπεριφορά µε το γράψιµο µεθόδων σε γλώσσα προγραµµατισµού, στο SIMIO επεκτείνουµε ή αντικαθιστούµε τη συµπεριφορά µε την προσθήκη διαδικαστικών 46

47 µοντέλων που ορίζονται γραφικά. Η διάκριση αυτή µεταξύ της αντικειµενοστραφούς µοντελοποίησης και του αντικειµενοστραφούς προγραµµατισµού είναι ζωτικής σηµασίας. Στο SIMIO οι δεξιότητες που απαιτούνται για τον σχεδιασµό και την προσθήκη νέων αντικειµένων στο σύστηµα, είναι δεξιότητες µοντελοποίησης και όχι δεξιότητες προγραµµατισµού. Σχεδιάζοντας σε SIMIO Όταν δηµιουργούµε ένα µοντέλο στο SIMIO, δηµιουργούµε µια κατηγορία αντικειµένων από την οποία µπορούν να δηµιουργηθούν πολλαπλές υποστάσεις. Αυτή η διαδικασία αναφέρεται ως δηµιουργία υποστάσεων. Όταν ενσωµατώσουµε ένα αντικείµενο σε ένα µοντέλο, µπορούµε να καθορίσουµε τις ιδιότητες του (properties), που διέπουν τη συµπεριφορά αυτής της συγκεκριµένης υπόστασης αυτού του αντικειµένου. Για παράδειγµα, οι ιδιότητες για µια µηχανή θα µπορούσαν να περιλαµβάνουν τη ρύθµιση του χρόνου επεξεργασίας και του χρόνου παύσης, µαζί µε ένα κατάλογο υλικών και έναν χειριστή που απαιτούνται κατά τη διάρκεια της έναρξης λειτουργίας. Ο δηµιουργός του αντικειµένου αποφασίζει για τον αριθµό και το νόηµα των ιδιοτήτων. Οι τιµές των ιδιοτήτων στο SIMIO ανατίθενται από το σχεδιαστή και µπορεί να είναι αριθµητικές τιµές, Boolean τιµές, πίνακες, αναφορές σε άλλες τιµές, ηµεροµηνίες και ώρες, κλπ. Επειδή κάθε µοντέλο που χτίζεται είναι εξ ορισµού ένα αντικείµενο, έχουµε τη δυνατότητα να παραµετροποιήσουµε και ολόκληρο το µοντέλο µέσα από τις ιδιότητες. Θα πρέπει να σηµειωθεί ότι ένα ενσωµατωµένο µοντέλο δεν είναι το ίδιο όπως η αντιγραφή ή η κλωνοποίηση του µοντέλου. Όταν ένα µοντέλο χρησιµοποιείται ως δοµικό στοιχείο για την κατασκευή άλλων µοντέλων µπορεί να ενσωµατωθεί πολλές φορές σε πολλά διαφορετικά µοντέλα. Η κάθε υπόσταση του µοντέλου κρατά απλά µια αναφορά στον ορισµό του µοντέλου το οποίο χρησιµοποιείται ξανά και ξανά. Η κάθε υπόσταση φέρει επίσης τις τιµές των ιδιοτήτων που είναι µοναδικές για κάθε υπόσταση. Ωστόσο, η λογική του µοντέλου είναι κοινή για όλες τις υποστάσεις του. Ανεξάρτητα από το πόσο πολλές υποστάσεις δηµιουργούνται, υπάρχει µόνο ένας ορισµός της τάξης του αντικειµένου, και κάθε υπόσταση παραπέµπει σε αυτό τον ενιαίο ορισµό. Έτσι, κάθε υπόσταση έχει τις ιδιότητες που είναι µοναδικές για την κάθε µία, αλλά κοιτάζει πίσω στον ορισµό για τη γενική συµπεριφορά της. Εάν η συµπεριφορά στον ορισµό αλλάξει, τότε αυτόµατα όλες οι υποστάσεις κάνουν χρήση αυτής της νέας συµπεριφοράς. Εκτός από τις ιδιότητες, τα αντικείµενα έχουν επίσης καταστάσεις (states). Οι καταστάσεις επίσης εισάγονται από το σχεδιαστή, αλλά πάντα αναφέρονται σε κάποια αριθµητική τιµή. Για παράδειγµα, οι Boolean true και false αναφέρονται στα 1 και 0 αντίστοιχα. Σε αντίθεση µε τις ιδιότητες, η τιµή µιας κατάστασης µπορεί να αλλάξει ως αποτέλεσµα της εκτέλεσης της λογικής στο εσωτερικό του αντικειµένου. Οι ιδιότητες µπορούν να θεωρηθούν ως είσοδοι σε ένα αντικείµενο και οι καταστάσεις µπορούν να 47

48 θεωρηθούν ως αποκρίσεις εξόδου που αλλάζουν κατά την εκτέλεση της λογικής του αντικειµένου. Μία κατάσταση µπορεί να απεικονίζει τον αριθµό των έτοιµων εξαρτηµάτων, την κατάσταση µιας µηχανής που επιλέγεται από µία λίστα καταστάσεων, τη θερµοκρασία της θέρµανσης ενός κεραµιδιού σε φούρνο, το επίπεδο του πετρελαίου σε ένα πλοίο που γεµίζει καύσιµα, ή το επίπεδο συσσώρευσης σε έναν µεταφορικό ιµάντα. Υπάρχουν δύο βασικοί τύποι καταστάσεων: οι διακριτές και οι συνεχείς. Μια διακριτή κατάσταση είναι µια τιµή που αλλάζει µόνο σε ενεργοποίηση κάποιου συµβάντος (event) (π.χ. άφιξη πελάτη, διακοπή λειτουργίας µηχανής, κλπ.) Μια συνεχής κατάσταση (π.χ. στάθµη της δεξαµενής, η θέση ενός καροτσιού, κλπ.) έχει τιµή η οποία αλλάζει συνεχώς µε την πάροδο του χρόνου. Κατηγορίες αντικειµένων (Object classes) Υπάρχουν έξι βασικές κατηγορίες αντικειµένων στο SIMIO. Αυτές οι έξι κατηγορίες παρέχουν ένα σηµείο εκκίνησης για τη δηµιουργία έξυπνων αντικειµένων. Από προεπιλογή, και οι έξι κατηγορίες αντικειµένων έχουν πολύ µικρή εγγενή νοηµοσύνη, αλλά όλες έχουν τη δυνατότητα να αποκτήσουν σχετική νοηµοσύνη. Οικοδοµούµε έξυπνες εκδόσεις αυτών των αντικειµένων µοντελοποιώντας τη συµπεριφορά τους ως ένα σύνολο από διαδικασίες που καθοδηγούνται από συµβάντα (events). 1. Η πρώτη κατηγορία είναι το σταθερό αντικείµενο (fixed object). Αυτό το αντικείµενο έχει σταθερή θέση στο µοντέλο και χρησιµοποιείται για να αντιπροσωπεύει πράγµατα στο σύστηµά µας που δεν µετακινούνται από το ένα σηµείο στο άλλο. Τα σταθερά αντικείµενα χρησιµοποιούνται για να αντιπροσωπεύσουν σταθερό εξοπλισµό, όπως µηχανήµατα, σταθµούς ανεφοδιασµού κλπ. 2. Οι πράκτορες (agents) είναι η δεύτερη κατηγορία και είναι αντικείµενα που µπορούν να κινούνται ελεύθερα µέσα στον τρισδιάστατο χώρο. Αυτή η οπτική είναι χρήσιµη για τη µελέτη των συστηµάτων που αποτελούνται από πολλά ανεξάρτητα έξυπνα αντικείµενα που δρουν ανεξάρτητα και αλληλεπιδρούν µεταξύ τους µε τρόπο που διαµορφώνει τη συνολική συµπεριφορά του συστήµατος. Παραδείγµατα εφαρµογών περιλαµβάνουν την αποδοχή από την αγορά ενός νέου προϊόντος ή υπηρεσίας, καθώς και την ανάπτυξη του πληθυσµού των ανταγωνιστικών ειδών µέσα σε ένα περιβάλλον. 48

49 3. Μια οντότητα (entity) είναι υποκατηγορία από την κατηγορία Agent και έχει µία σηµαντική επιπρόσθετη συµπεριφορά. Οντότητες µπορούν να κινηθούν µέσα στο σύστηµα από το ένα αντικείµενο στο άλλο πάνω σε ένα δίκτυο συνδέσµων και κόµβων. Παραδείγµατα από οντότητες περιλαµβάνουν πελάτες σε ένα σύστηµα παροχής υπηρεσιών (κατάστηµα), εξαρτήµατα σε ένα σύστηµα παραγωγής, πλοία σε ένα σύστηµα µεταφοράς, τεθωρακισµένα οχήµατα σε ένα σύστηµα µάχης, και γιατρούς, νοσηλευτές ή ασθενείς σε ένα νοσοκοµείο. Να σηµειώσουµε πως οι οντότητες στο SIMIO δεν είναι παθητικές αλλά µπορούν να έχουν νοηµοσύνη και να ελέγχουν τη συµπεριφορά τους. 4. Τα αντικείµενα διαδροµών (links) και κόµβων (nodes) είναι αντικείµενα που χρησιµοποιούνται για την κατασκευή των δικτύων επί των οποίων µπορούν να κινούνται οι οντότητες. Ένα link ορίζει µια διαδροµή για την κίνηση της οντότητας µεταξύ των αντικειµένων. Ένας κόµβος καθορίζει ένα σηµείο έναρξης ή τερµατισµού µιας διαδροµής. ιαδροµές και κόµβοι µπορούν να συνδυάζονται µεταξύ τους σε πολύπλοκα δίκτυα. Αν και η βασική διαδροµή έχει µικρή νοηµοσύνη µπορούµε να προσθέσουµε συµπεριφορά που της επιτρέπει να διαµορφώσει αβίαστη ροή, κυκλοφοριακή συµφόρηση, ή περίπλοκα συστήµατα χειρισµού υλικών. 5. Η τελευταία κατηγορία αντικειµένου είναι ο µεταφορέας (transporter) και είναι υποκατηγορία από την κατηγορία οντότητας. Ένας µεταφορέας είναι µια οντότητα που έχει την πρόσθετη ικανότητα να παραλαµβάνει, µεταφέρει, και να αποβιβάζει µία ή περισσότερες άλλες οντότητες. Οι µεταφορείς δεν έχουν αυτή τη συµπεριφορά από προεπιλογή, αλλά µε την προσθήκη λογικής σε αυτήν την κατηγορία, µπορούµε να δηµιουργήσουµε ένα ευρύ φάσµα συµπεριφορών των µεταφορέων. Ένας µεταφορέας µπορεί να µοντελοποιήσει ένα ταξί, λεωφορείο, µετρό, αυτοκίνητο, περονοφόρο όχηµα, ή οποιοδήποτε άλλο αντικείµενο που έχει την ικανότητα να µεταφέρει και άλλες οντότητες από τη µία τοποθεσία στην άλλη. Ένα βασικό χαρακτηριστικό του SIMIO είναι η δυνατότητα να δηµιουργηθεί ένα ευρύ φάσµα συµπεριφορών αντικειµένου από αυτές τις έξι βασικές κατηγορίες. Το περιβάλλον µοντελοποίησης είναι ένα ουδέτερο πεδίο εφαρµογής, δηλαδή οι έξι βασικές κατηγορίες δεν είναι ειδικά για συστήµατα παραγωγής, παροχής υπηρεσιών, υγειονοµικής περίθαλψης, στρατιωτικών, κλπ. Ωστόσο, είναι εύκολο να χτίσει κανείς εξειδικευµένες βιβλιοθήκες για συγκεκριµένη εφαρµογή, αποτελούµενες από έξυπνα αντικείµενα σχεδιασµένα µε βάση αυτές τις έξι κατηγορίες. Για παράδειγµα, είναι 49

50 σχετικά απλό να κατασκευαστεί ένα αντικείµενο (χρησιµοποιώντας ένα αντικείµενο διαδροµής) που να αντιπροσωπεύει ένα σύνθετο ακολουθιακό µεταφορέα για χρήση σε βιοµηχανικές εφαρµογές. Η σχεδιαστική φιλοσοφία του SIMIO υπαγορεύει ότι αυτό το είδος της εξειδικευµένης λογικής υλοποιείται και ανήκει στα αντικείµενα που έχουν κατασκευαστεί από τους χρήστες, και δεν προγραµµατίζεται στο κεντρικό σύστηµα. Ιδιαιτερότητες του SIMIO Σε αυτήν την παράγραφο θα συνοψίσουµε τα χαρακτηριστικά σηµεία λόγω των οποίων το SIMIO φαίνεται να είναι διαφορετικό από προηγούµενα λογισµικά πακέτα συναφούς αντικειµένου. Το περιβάλλον του SIMIO είναι ένα γραφικό αντικειµενοστραφές περιβάλλον µοντελοποίησης σε αντίθεση µε ένα απλό σύνολο κατηγοριών (classes) µιας αντικειµενοστραφούς γλώσσας προγραµµατισµού που χρησιµεύουν για τη σχεδίαση εξοµοίωσης. Το γραφικό περιβάλλον µοντελοποίησης του SIMIO υποστηρίζει πλήρως τις βασικές αρχές της αντικειµενοστραφούς µοντελοποίησης χωρίς να απαιτούνται δεξιότητες προγραµµατισµού για να προστεθούν νέα αντικείµενα στο σύστηµα. Το περιβάλλον του SIMIO είναι ουδέτερο πράγµα που σηµαίνει ότι επιτρέπει να κατασκευαστούν αντικείµενα που να υποστηρίζουν πολλούς διαφορετικούς τοµείς εφαρµογής. Οι δυνατότητες που προσφέρουν τα εργαλεία της µοντελοποίησης, καθιστούν δυνατή τη δηµιουργία νέων αντικειµένων µε πολύπλοκη συµπεριφορά. Το περιβάλλον SIMIO υποστηρίζει διάφορες περιπτώσεις µοντέλων, όπως τη µοντελοποίηση και διακριτών και συνεχών συστηµάτων, καθώς και διαφορετικούς τρόπους προσέγγισης της µοντελοποίησης, όπως για παράδειγµα µέσω γεγονότων, διαδικασιών, αντικειµένων και πρακτόρων. Τέλος, παρέχει και εξειδικευµένες δυνατότητες που υποστηρίζουν άµεσα τις εφαρµογές στην εξοµοίωση και τον προγραµµατισµό πεπερασµένης δυναµικότητας (finite capacity scheduling) αξιοποιώντας πλήρως τις γενικές δυνατότητες µοντελοποίησης του SIMIO. 50

51 Κεφάλαιο 4 Περιγραφή του µοντέλου σε περιβάλλον Simio Η λογική λειτουργία του µοντέλου για τη γέφυρα του πορθµού του Ευρίπου. Η λογική λειτουργία της γέφυρας του Ευρίπου υποθέτει την ύπαρξη δύο κινητών ίσων τµηµάτων-µελών. Σε κάθε κινητό µέλος της γέφυρας µπορούν να κινούνται και προς τις δύο κατευθύνσεις αυτοκίνητα και πεζοί. Τα αυτοκίνητα και οι πεζοί µπορεί να είναι διαφορετικών ειδών π.χ. άνδρες, γυναίκες παιδιά, επιβατηγά αυτοκίνητα και ελαφρά ή βαρέα φορτηγά. Στη µέση υπάρχει διαχωριστική λωρίδα έτσι ώστε να δηµιουργούνται δύο ρεύµατα κίνησης για τα αυτοκίνητα ένα για κάθε κατεύθυνση. 51

52 Τα δύο κινητά µέρη της γέφυρας µπορούν να κατεβαίνουν από την αρχική τους θέση κατά 63 cm και στη συνέχεια να µπαίνουν συρταρωτά µέσα σε αντίστοιχα φατνία. Ένα προς την πλευρά της Βοιωτικής ακτής και ένα προς την πλευρά του νησιού της Εύβοιας. 52

53 Προκειµένου να γίνει αυτή η κίνηση πρέπει να σταµατήσει η κίνηση τόσο των πεζών όσο και των αυτοκινήτων. Αυτό επιτυγχάνεται µε συρόµενα κάγκελα τα οποία φράσουν τις δύο κατευθύνσεις κίνησης και τα οποία εξασφαλίζουν ότι κανένα αυτοκίνητο ή πεζός δε θα διέλθει ούτε κατά την κίνηση των µελών της γέφυρας ούτε για όσο διάστηµα µένει η γέφυρα ανοιχτή. Όταν η γέφυρα ανοίξει και µετά από σχετικά µικρό χρονικό διάστηµα αρχίζει η διέλευση των πλοίων. Η διέλευση των πλοίων γίνεται πρώτα από τη µία πλευρά και µετά από την άλλη. ηλαδή, τα πλοία που θέλουν να περάσουν περιµένουν αρχικά και σε απόσταση από τη γέφυρα µέχρι αυτή να ανοίξει. Όταν η γέφυρα ανοίξει τότε η κίνηση των πλοίων γίνεται από τη µία πλευρά αρχικά µέχρι να εξαντληθούν τα πλοία που περιµένουν τη σειρά τους και µετά από την άλλη πλευρά µέχρι επίσης να εξαντληθούν τα πλοία που αναµένουν να περάσουν. Το ποια πλευρά πλοίων θα ξεκινήσει πρώτη τη διέλευση είναι θέµα της Λιµενικής αρχής που εποπτεύει την όλη λειτουργία και ρυθµίζει-ενεργοποιεί την υπάρχουσα αυτόµατη σηµατοδότηση. Σηµειώνουµε ότι µπορεί να υπάρχει ποικιλία πλοίων όσον αφορά το είδος και το µέγεθος των πλοίων που αναµένουν να περάσουν τον πορθµό. Στα σταθερά άκρα της γέφυρας ο δρόµος συνεχίζεται τόσο προς τη νησιωτική πλευρά όσο και από την πλευρά της Βοιωτικής ακτής. Όταν περάσει και το τελευταίο πλοίο. Τότε τα κινητά µέρη της γέφυρας βγαίνουν από τα φατνία τους και ανεβαίνουν στο επίπεδο κίνησης πεζών και οχηµάτων. Όταν σταθεροποιηθούν τα κινητά µέρη της γέφυρας τότε ανοίγουν τα συρόµενα κάγκελα. Στη συνέχεια επιτρέπεται η κίνηση των πεζών και των οχηµάτων. Ο κύκλος αυτός επαναλαµβάνεται όποτε υπάρχει η απαίτηση να ανοίξει η γέφυρα προκειµένου να κινηθούν πλοία από τη µία προς την άλλη πλευρά του ευβοϊκού κόλπου. Λειτουργικές απαιτήσεις Σύµφωνα λοιπόν µε την παραπάνω περιγραφή έχουµε καταλήξει στις παρακάτω λειτουργικές απαιτήσεις του µοντέλου που πρόκειται να υλοποιηθεί µε το πρόγραµµα SIMIO. Συγκεκριµένα απαιτούνται: Ένα σήµα (ναυτικά σινιάλο) το οποίο θα σηµατοδοτεί την έναρξη του ανοίγµατος της γέφυρας Ένα σήµα (σινιάλο) το οποίο θα σηµατοδοτεί την έναρξη του κλεισίµατος της γέφυρας. ύο σταθερά σηµεία µε φατνία: Ένα θα αντιστοιχεί στη Βοιωτική και ένα στην Ευβοϊκή ακτή. ύο κινητά µέρη τα οποία θα αντιστοιχούν στα κινητά µέλη της γέφυρας Ένας δρόµος διπλής κατεύθυνσης πάνω στον οποίο θα κινούνται αυτοκίνητα και πεζοί. Προφανώς οι πεζοί θα κινούνται πάνω στα υπάρχοντα πεζοδρόµια του δρόµου. 53

54 Στα σηµεία που ακουµπούν τα κινητά µέρη µε τις σταθερές ακτές και πάνω στις σταθερές ακτές υπάρχουν προστατευτικά κάγκελα. Τα κάγκελα αυτά όταν η γέφυρα είναι κλειστή (δηλαδή µπορούν να περνούν αυτοκίνητα και πεζοί) είναι ανοικτά δηλαδή όρθια. Αντιστρόφως, τα κάγκελα αυτά όταν η γέφυρα είναι ανοικτή (δηλαδή µπορούν να περνούν πλοία αλλά όχι αυτοκίνητα και πεζοί) είναι κλειστά δηλαδή πέφτουν και οριζοντιώνονται. Τα κινητά µέρη θα φωλιάζουν στα φατνία των σταθερών µερών όταν ανοίγει η γέφυρα και θα επιστρέφουν στην αρχική τους θέση όταν κλείνει η γέφυρα. Κάτω από τη γέφυρα θα υπάρχει θάλασσα. Όταν ανοίγει η γέφυρα θα µπορούν να περνάνε πλοία και κατά την εξοµοίωση θα πρέπει να είναι ορατή η πλεύση αυτών. Τα πλοία θα κινούνται προς µία κατεύθυνση κάθε φορά. Αρχικά θα γίνεται η κίνηση όλων των πλοίων προς µία κατεύθυνση και µετά η κίνηση όλων των πλοίων της άλλης πλευράς προς την αντίθετη κατεύθυνση. Όταν η γέφυρα είναι κλειστή ή γίνεται κίνηση προς την µια κατεύθυνση τότε τα πλοία που θέλουν να κινηθούν προς την άλλη κατεύθυνση συγκεντρώνονται σε µια ουρά αναµονής. Ο δρόµος θα είναι υπερυψωµένος ώστε να δηµιουργείται η φυσική όψη του πορθµού. Περιγράφουµε στη συνέχεια τις µεταβάσεις των καταστάσεων για τη λειτουργία της γέφυρας. Όταν δοθεί το σήµα ανοίγµατος της γέφυρας τότε: Σταµατά η κίνηση οχηµάτων και πεζών και προς τις δύο κατευθύνσεις. Τα συρόµενα κάγκελα ασφαλείας που εµποδίζουν την πρόσβαση πεζών και αυτοκινήτων στη γέφυρα κλείνουν. Τα προστατευτικά κάγκελα πάνω στην γέφυρα οριζοντιώνονται επίσης. Τα κινητά µέρη της γέφυρας αρχίζουν να κινούνται και καταλήγουν στην τελική θέση τους φωλιασµένα στα φατνία τους. Μετά από λίγο χρονικό διάστηµα ξεκινά η κίνηση των πλοίων πρώτα προς τη µία κατεύθυνση. Μόλις περάσει και αποµακρυνθεί επαρκώς το τελευταίο πλοίο της µιας πλευράς, µε αντίστοιχη σηµατοδότηση ορατή από τα πλοία, αρχίζει η κίνηση των πλοίων της άλλης πλευράς προς την αντίθετη κατεύθυνση. Όταν σταµατήσει η κίνηση των πλοίων δίνεται το σήµα για να κλείσει η γέφυρα. Μετά από λίγο χρόνο τα κινητά µέρη της γέφυρας βγαίνουν από τα φατνία τους και κινούνται προς τα έξω ώστε να κλείσουν, δηλαδή να κουµπώσουν οι δύο πρόβολοι, και το ενιαίο σύνολο της γέφυρας να ανέβει πλέον στο επίπεδο της ξηράς. Στη συνέχεια ανεβαίνουν τα προστατευτικά κάγκελα της γέφυρας και ανοίγουν τα κάγκελα ασφαλείας. Η κίνηση των 54

55 πεζών και των οχηµάτων ξεκινά µε µεγάλη πυκνότητα καθώς έχουν συγκεντρωθεί στις αντίστοιχες ουρές αναµονής πολλοί πεζοί και πολλά αυτοκίνητα. Επίσης, σηµειώνουµε ότι το µοντέλο µας έχει δύο δυνατότητες λειτουργίας. Η µία είναι αυτόµατη, δηλαδή λειτουργεί χωρίς εξωτερική παρέµβαση του χρήστη. Η δεύτερη λειτουργία όµως επιτρέπει την αλληλεπίδραση µε το χρήστη. Έτσι, είναι δυνατόν να ορίζει ο χρήστης πότε θα ανοίξει η γέφυρα, ποιά κατεύθυνση θα έχουν τα πλοία που θα κινηθούν πρώτα αλλά και πότε θα περνάει το κάθε πλοίο. Επιπλέον, υπάρχουν ετικέτες που καταγράφουν το χρόνο που έκανε το κάθε πλοίο να περάσει τον πορθµό αλλά και το συνολικό χρόνο που έκαναν όλα τα πλοία να περάσουν. Επίσης, υπάρχει ετικέτα στην οποία φαίνεται αν έχει προκληθεί κυκλοφοριακή συµφόρηση. Κυκλοφοριακή συµφόρηση προκαλείται όταν ο αριθµός των αυτοκινήτων που περιµένουν να περάσουν έχει ξεπεράσει ένα όριο που έχουµε ορίσει. Επίσης, στο µοντέλο µας φαίνεται πόσα πλοία περιµένουν να περάσουν τον πορθµό ανά κατεύθυνση. Ακόµη, πόσα έχουν ήδη περάσει τον πορθµό και πάλι ανά κατεύθυνση. Επιπλέον, υπάρχουν γραφικά τα οποία έχουν δυναµική συµπεριφορά π.χ. φανάρια και κάγκελα τα οποία κλείνουν. Επίσης, υπάρχουν και αρκετά γραφικά µε στατική συµπεριφορά π.χ. κτίρια, δέντρα, παγκάκια-καθίσµατα κλπ. Σχεδίαση Κατά τη φάση της σχεδίασης του µοντέλου ακολουθήσαµε µία bottom up προσέγγιση. ηλαδή, σχεδιάσαµε τη λειτουργία κάθε µιας κατάστασης ξεχωριστά, κάναµε την υλοποίησή της ως ξεχωριστό µοντέλο SIMIO και στη συνέχεια ενσωµατώσαµε το µικρό µοντέλο στο µεγαλύτερο τελικό µοντέλο της γέφυρας. Έτσι, η σχεδίαση έγινε τµηµατικά. Αυτό είχε το πλεονέκτηµα να έχουµε απλούστερη και πιο κατανοητή σχεδίαση και πιο εύκολη υλοποίηση. Επίσης, µπορούν να αλλάξουν τµήµατα του τελικού µοντέλου χωρίς να επηρεαστεί η σχεδίαση και η υλοποίηση των άλλων µερών. Σχεδίαση κίνησης των δύο τµηµάτων της γέφυρας Κίνηση µέλους Α. Έχει τοποθετηθεί στην πάνω πλευρά ένας server οποίος έχει το όνοµα gefyra_panw. Αυτός είναι υπεύθυνος για την κίνηση του µέλους Α από πάνω προς τα κάτω και στη συνέχεια µεταφορά µέσα στο φατνίο Α. Η κίνηση του µέρους θα γίνει πάνω σε προκαθορισµένο µονοπάτι Path2_2 που θα ορίζει την αρχή και το τέλος αλλά και την πορεία της κίνησης. Το µονοπάτι αυτό είναι διπλής κατεύθυνσης γιατί η κίνηση του ανοίγµατος όσο και η κίνηση του κλεισίµατος θα γίνει πάνω στην ίδια διαδροµή. Η κίνηση 55

56 λοιπόν ξεκινά από τον server µε όνοµα gefira_panw και καταλήγει στον server µε όνοµα gefira_katw. Κίνηση µέλους B. Έχει τοποθετηθεί στην πάνω πλευρά ένας server οποίος έχει το όνοµα Gefyra_panw_B. Αυτός είναι υπεύθυνος για την κίνηση του µέlους B από πάνω προς τα κάτω και στη συνέχεια µεταφορά µέσα στο φατνίο B. Η κίνηση του µέρους θα γίνει πάνω σε προκαθορισµένο µονοπάτι Path2_2_1 που θα ορίζει την αρχή και το τέλος αλλά και την πορεία της κίνησης. Το µονοπάτι αυτό είναι διπλής κατεύθυνσης γιατί η κίνηση του ανοίγµατος όσο και η κίνηση του κλεισίµατος θα γίνει πάνω στην ίδια διαδροµή. Η κίνηση λοιπόν ξεκινά από τον server µε όνοµα Gefira_panw_B και καταλήγει στον server µε όνοµα gefira_katw_b. Πάνω στο µονοπάτι Path2_2_1 θα κινηθεί µια οντότητα µε ονοµασία Fillo_Gefiras. Σχεδίαση κίνησης πλοίων Στη µία πλευρά (στο βόρειο Ευβοϊκό κόλπο) υπάρχει ένας server µε το όνοµα Anamoni. Αυτός ο server ελέγχει την κίνηση των πλοίων από βορά προς νότο. Επίσης, υπάρχει η πηγή Ploia_B από την οποία παράγονται µε τυχαίο τρόπο τα πλοία που πρόκειται να διαπλεύσουν τον πορθµό από βορά προς νότο. Η πηγή αυτή συνδέεται µε έναν κόµβο µεταφοράς τον Output@Ploia_B. Στη συνέχεια ο κόµβος µεταφοράς Output@Ploia_B συνδέεται µε τον κόµβο εισόδου Input@Anamoni του server Anamoni. Τα πλοία που φτάνουν τελικά στον κόµβο Anamoni πυροδοτούν τη διεργασία bridgepass. Η διεργασία αυτή είναι υπεύθυνη για την κίνηση των πλοίων από βορρά προς νότο. Υπάρχει επίσης µια καταβόθρα η Ploia_A_end. Εκεί είναι το σηµείο τερµατισµού για το µοντέλο µας των πλοίων που κινούνται από νότο προς βορά. Υπάρχει πιο πριν ένας βασικός κόµβος ο Input@Ploia_A_end και ακόµα πιο πριν ο BasicNode2_1 που είναι τύπος βασικού κόµβου. Αυτός παίζει το ρόλο µιας διακλάδωσης και συµβολής τριών µονοπατιών. Το ένα µονοπάτι είναι µονής κατεύθυνσης και βγαίνει από τον κόµβο Output@Anamoni προς τον κόµβο BasicNode2_1. Το άλλο µονοπάτι είναι επίσης µονής κατεύθυνσης και συνδέει τον κόµβο BasicNode2_1 µε τον κόµβο Input@Ploia_A_end ενώ το τρίτο µονοπάτι ονοµάζεται Ploia_Path_1 είναι διπλής κατεύθυνσης και συνδέει τον κόµβο BasicNode2_1 µε τον κόµβο BasicNode2_1 ο οποίος βρίσκεται στην πλευρά του νότιου Eυβοϊκού κόλπου. Στην άλλη πλευρά (στο νότιο Ευβοϊκό κόλπο) υπάρχει ένας server µε το όνοµα anamoni_b. Αυτός ο server ελέγχει την κίνηση των πλοίων από νότο προς βορά. Επίσης, υπάρχει η πηγή Ploia_A από την οποία παράγονται µε τυχαίο τρόπο τα πλοία που πρόκειται να διαπλεύσουν τον πορθµό από το νότο προς το βορά. Η πηγή αυτή συνδέεται µε έναν κόµβο µεταφοράς τον Output@Ploia_Α. Στη συνέχεια, ο κόµβος µεταφοράς Output@Ploia_Α συνδέεται µε τον κόµβο εισόδου Input@anamoni_B του server 56

57 anamoni_b. Τα πλοία που φτάνουν τελικά στον κόµβο Anamoni πυροδοτούν τη διεργασία bridgepass. Η διεργασία αυτή είναι υπεύθυνη για την κίνηση των πλοίων από το νότο προς το βορρά. Σχεδίαση κίνησης πεζών Η κίνηση των πεζών µπορεί να γίνει στα δύο πεζοδρόµια τα οποία υπάρχουν εκατέρωθεν του δρόµου που κινούνται τα αυτοκίνητα. ηλαδή, πάνω στη γέφυρα υπάρχουν δύο πεζοδρόµια αντικριστά. Οι πεζοί µπορούν να κινούνται σε κάθε πεζοδρόµιο προς οποιαδήποτε κατεύθυνση επιθυµούν (δηλαδή είτε από την Εύβοια προς τη Στερεά Ελλάδα είτε από τη Στερεά Ελλάδα προς την Εύβοια). Ας δούµε τώρα πως έχει υλοποιηθεί η κίνηση των πεζών. Στο ένα πεζοδρόµιο (πεζοδρόµιο Α) έχουν υλοποιηθεί δύο µονοπάτια τα Pezodromio_A1 και Pezodromio_A2. Τόσο στο Pezodromio_A1 όσο και στο Pezodromio_A2 η κίνηση γίνεται προς µία και µόνο µία κατεύθυνση. Πιο συγκεκριµένα, για το πρώτο πεζοδρόµιο Α στο Pezodromio_A1 η κίνηση γίνεται από τη Στερεά Ελλάδα προς την Εύβοια ενώ στο Pezodromio_A2 η κίνηση γίνεται από την Εύβοια προς τη Στερεά Ελλάδα. Προκειµένου να δηµιουργηθούν πεζοί στο Pezodromio_A1 υπάρχει η πηγή Pezoi_B2 η οποία παράγει πεζούς οι οποίοι κατευθύνονται στο server elegxos1. Ο elegxos1 ελέγχει την κίνηση των πεζών µε εφαρµογή της διαδικασίας StopProcess. Από την άλλη πλευρά υπάρχει η καταβόθρα telos1 όπου καταλήγουν οι πεζοί που κινούνται στο µονοπάτι Pezodromio_A1. Όµοια προκειµένου να δηµιουργηθούν πεζοί στο µονοπάτι Pezodromio_A2 υπάρχει η πηγή Pezoi_Α2 η οποία παράγει πεζούς οι οποίοι κατευθύνονται στο server elegxos3. Ο elegxos3 ελέγχει την κίνηση των πεζών µε εφαρµογή της διαδικασίας StopProcess. Από την άλλη πλευρά υπάρχει η καταβόθρα telos3 όπου καταλήγουν οι πεζοί που κινούνται στο µονοπάτι Pezodromio_A2. Αντίστοιχη είναι η κίνηση που γίνεται στο άλλο πεζοδρόµιο (πεζοδρόµιο Β). ηλαδή, έχουν υλοποιηθεί δύο µονοπάτια τα Pezodromio_B1 και Path4_2. Τόσο στο Pezodromio_B1 όσο και στο Path4_2 η κίνηση γίνεται προς µία και µόνο µία κατεύθυνση. Πιο συγκεκριµένα, για το δεύτερο πεζοδρόµιο B στο Pezodromio_B1 η κίνηση γίνεται από τη Στερεά Ελλάδα προς την Εύβοια ενώ στο Path4_2 η κίνηση γίνεται από την Εύβοια προς τη Στερεά Ελλάδα. Προκειµένου να δηµιουργηθούν πεζοί στο Pezodromio_B1 υπάρχει η πηγή Pezoi_B1 η οποία παράγει πεζούς οι οποίοι κατευθύνονται στο server elegxos. Ο elegxos ελέγχει την κίνηση των πεζών µε εφαρµογή της διαδικασίας StopProcess. Από την άλλη πλευρά υπάρχει η καταβόθρα telos όπου καταλήγουν οι πεζοί που κινούνται στο µονοπάτι Pezodromio_B1. Όµοια προκειµένου να δηµιουργηθούν πεζοί στο µονοπάτι Path4_2 υπάρχει η πηγή Pezoi_Α1 η οποία παράγει πεζούς οι οποίοι κατευθύνονται στο server elegxos3_1. Ο elegxos3_1 ελέγχει την κίνηση των πεζών µε εφαρµογή της διαδικασίας StopProcess. Από την άλλη πλευρά υπάρχει η καταβόθρα telos3_1 όπου καταλήγουν οι πεζοί που κινούνται στο µονοπάτι Pezodromio_A2. 57

58 Σχεδίαση κίνησης αυτοκινήτων H κίνηση των αυτοκινήτων γίνεται πάνω σε δύο µονοπάτια τα Dromos_A και Dromos_B. Η κίνηση στα δύο αυτά µονοπάτια είναι µονής κατεύθυνσης. Tα αυτοκίνητα παράγονται από την πηγή Cars_A και καταλήγουν στον server elegxos3_2. Το µονοπάτι Dromos_A ξεκινά από τη Ευβοϊκή ακτή και πιο συγκεκριµένα από τον server elegxos3_2. Η κίνηση των οχηµάτων ελέγχεται από τη διαδικασία StopProcess που βρίσκεται στον server elegxos3_2. Στη συνέχεια τα αυτοκίνητα που ολοκλήρωσαν την κίνησή τους πάνω στο µονοπάτι καταλήγουν στην καταβόθρα Car_end_A. Όµοια, για την κίνηση από τη Βοιωτική ακτή προς την Εύβοια τα αυτοκίνητα παράγονται από την πηγή Cars_B και καταλήγουν στον server elegxos2. Το µονοπάτι Dromos_B ξεκινά από τη Bοιωτική ακτή και πιο συγκεκριµένα από τον server elegxo2. Η κίνηση των οχηµάτων ελέγχεται από τη διαδικασία StopProcess που βρίσκεται στον server elegxo2. Στη συνέχεια τα αυτοκίνητα που ολοκλήρωσαν την κίνησή τους πάνω στο µονοπάτι καταλήγουν στην καταβόθρα Car_end_Β. Σχεδίαση κίνησης κιγκλιδωµάτων ασφαλείας Σε κάθε πλευρά της γέφυρας υπάρχει ένα ζεύγος από κιγκλιδώµατα (δύο φύλλα) τα οποία όταν δοθεί το σήµα για να ανοίξει η γέφυρα κλείνουν αφού πρώτα διέλθουν όλοι οι πεζοί και τα αυτοκίνητα που εκείνη τη στιγµή βρίσκονται πάνω στη γέφυρα. Ας εξετάσουµε την κίνηση αρχικά από την Βοιωτική πλευρά. Το ένα φύλλο παράγεται από την πηγή Banister_A. Η κίνησή του ελέγχεται από το server Banister_check_A. H κίνηση γίνεται πάνω στο µονοπάτι TimePath3. Το δεύτερο φύλλο παράγεται από την πηγή Banister_A2. Η κίνησή του ελέγχεται από το server Banister_check_A2. H κίνηση γίνεται πάνω στο µονοπάτι TimePath1_1. Στη συνέχεια ας εξετάσουµε την κίνηση στην Ευβοϊκή πλευρά. Το ένα φύλλο παράγεται από την πηγή Banister_Β. Η κίνησή του ελέγχεται από το server Banister_check_Β. H κίνηση γίνεται πάνω στο µονοπάτι TimePath3_2. Το δεύτερο φύλλο παράγεται από την πηγή Banister_Β2. Η κίνησή του ελέγχεται από το server Banister_check_Β2. H κίνηση γίνεται πάνω στο µονοπάτι TimePath3_1_1. 58

59 Κεφάλαιο 5 H εξοµοίωση της λειτουργίας της γέφυρας Στη συνέχεια παρατίθενται οι βασικές εικόνες των αντικειµένων που χρησιµοποιήθηκαν στην ανάπτυξη του µοντέλου και συνεπώς τα αντικείµενα που θα παρατηρεί ο χρήστης κατά την εξοµοίωση της λειτουργίας της γέφυρας: Πεζοί που διασχίζουν τη γέφυρα ή αναµένουν το άνοιγµά της. Αυτοκίνητα διαφόρων ειδών και µεγεθών. 59

60 Οι πεζοί βεβαίως επηρεάζουν σε µικρό βαθµό τη λειτουργία της γέφυρας και έχουν συµπληρωµατικό ρόλο στην όσο το δυνατόν πιστή αναπαράσταση της πραγµατικότητας κατά την εξοµοίωση. Όταν η γέφυρα πρόκειται να ανοίξει, οι πεζοί συσσωρεύονται σε κάθε πλευρά αυτής χωρίς να επηρεάζουν περαιτέρω τη λειτουργία της. Ακόµη και ακραίες περιπτώσεις όπως το γεγονός να παρεισφρήσει ένας πεζός πάνω στην γέφυρα παραβιάζοντας τα απαγορευτικά κιγκλιδώµατα δεν εισάγει καθυστέρηση στην λειτουργία της. Στην πραγµατικότητα ο επιβλέπων Λιµενικός αντιµετωπίζει το συµβάν κατά το δοκούν. Σε αντίθεση, τα αυτοκίνητα επηρεάζουν σε µεγαλύτερο σχετικά βαθµό τη λειτουργία του συστήµατος γέφυρα-πόλις γενικότερα. Για παράδειγµα, το άνοιγµα της γέφυρα επί πολύ ώρα και η ταυτόχρονη συσσώρευση πολλών οχηµάτων είναι δυνατόν να προκαλέσει κυκλοφοριακή συµφόρηση κυρίως στην πλευρά της πόλης της Χαλκίδας. Αυτή η ενδεχόµενη κατάσταση είναι δυνατόν να εξοµοιωθεί στο µοντέλο που αναπτύχθηκε και συνεπώς να εξαχθούν χρήσιµα συµπεράσµατα. Γραφικά πλοίων διαφόρων ειδών και µεγεθών. Τα πλοία είναι προφανώς τα κύρια από πλευράς ενδιαφέροντος αντικείµενα που συµµετέχουν στην εξοµοίωση της λειτουργίας της γέφυρας και συγκεκριµένα κατά το άνοιγµα αυτής. Η ταχύτητα πλεύσης αυτών, το πλήθος αυτών σε κάθε πλευρά του πορθµού και το µέγεθος αυτών είναι παράµετροι που επηρεάζουν σηµαντικά τον συνολικό χρόνο που η γέφυρα παραµένει ανοικτή και συνεπώς µέσω της εξοµοίωσης µπορούν να δοκιµαστούν διάφορα σενάρια. 60

61 Το γραφικό αντικείµενο που κατασκευάστηκε για τα κινητά µέρη της γέφυρας. Πολλά από τα αντικείµενα του µοντέλου έπρεπε να κατασκευαστούν εξ αρχής για τον απλούστατο λόγο ότι δεν υπήρχε κάτι παρόµοιο στην βιβλιοθήκη του Simio. Για παράδειγµα, τα δύο κινητά µέρη της γέφυρας σχεδιάστηκαν εξ αρχής και µε τρόπο που να είναι κατάλληλος για την απεικόνιση και κίνηση του αντικειµένου κατά την εξοµοίωση. Επίσης, όλα τα κιγκλιδώµατα κατασκευάστηκαν εξ αρχής όπως και άλλα στατικά αντικείµενα. ιέλευση ενός αυτοκινήτου πάνω στη γέφυρα. 61

62 Αυτοκίνητα και πεζοί πάνω στη γέφυρα. Το φανάρι προς την πλευρά των πλοίων παραµένει κόκκινο όσο η γέφυρα είναι κλειστή. Τα κιγκλιδώµατα εµποδίζουν την κίνηση πεζών και αυτοκινήτων όσο η γέφυρα είναι ανοικτή. 62

63 Γενική εικόνα της µοντελοποίησης σε άεργη κατάσταση. Τα κινητά µέρη της γέφυρας εµφανίζονται την πρώτη φορά που εκκινούµε την εξοµοίωση. ιέλευση πλοίου από νότο προς βορά. Το κόκκινο φανάρι δεν επιτρέπει τη διέλευση πλοίων από την αντίθετη κατεύθυνση (βοράς προς νότο). Το ίδιο ισχύει και για τα αυτοκίνητα και τους πεζούς που περιµένουν να περάσουν στην Εύβοια. 63

64 Τα κινητά µέρη της γέφυρας µέσα στα φατνία τους. Οι πεζοί και τα αυτοκίνητα περιµένουν να τελειώσει η διέλευση των πλοίων. Η γέφυρα ανοίγει. Τα πλαϊνά κάγκελα της γέφυρας έχουν ήδη αρχίσει να κατεβαίνουν. Τα κιγκλιδώµατα και το φανάρι δεν επιτρέπουν τη διέλευση στα αυτοκίνητα και τους πεζούς. 64

65 Πυκνή ροή αυτοκινήτων και πεζών και προς τις δύο κατευθύνσεις µετά το «κλείσιµο» της γέφυρας από «κοντινή κάµερα». Τα πράσινα φανάρια επιτρέπουν την κίνηση των αυτοκινήτων και των πεζών. 65

66 66

67 Κεφάλαιο 6 Η υλοποίηση της λειτουργίας σε περιβάλλον Simio Στη συνέχεια παρατίθενται τα αντικείµενα διαφόρων ειδών που αντιπροσωπεύουν τα φυσικά µέρη του συστήµατος και τα οποία υλοποιήθηκαν στο περιβάλλον Simio για τη µοντελοποίηση της γέφυρας. Αντικείµενα Πηγές (Sources) Ploia_Α: Πλοία Ploia_B: Πλοία Pezoi_B2: Πεζοί Pezoi_Α2: Πεζοί Pezoi_B1: Πεζοί Pezoi_Α1: Πεζοί Cars_A: Αυτοκίνητα Cars_B: Αυτοκίνητα Ploia_B: Πλοία Banister_A: Προστατευτικό Κιγκλίδωµα, Βοιωτική ακτή Banister_A2: Προστατευτικό Κιγκλίδωµα, Βοιωτική ακτή Banister_Β: Προστατευτικό Κιγκλίδωµα, Ευβοϊκή ακτή Banister_Β2: Προστατευτικό Κιγκλίδωµα, Ευβοϊκή ακτή Καταβόθρες (Sinks) telos3: Πεζοί telos3_1: Πεζοί 67

68 telos: Πεζοί Car_end_Α: Κατάληξη οχηµάτων στη Βοιωτική Ακτή Car_end_Β: Κατάληξη οχηµάτων στην Εύβοια Μονοπάτια (Paths) Ploia_Path_1: Κίνηση Πλοίων Pezodromio_A1: Κίνηση πεζών Pezodromio_A2: Κίνηση πεζών Pezodromio_B1: Κίνηση πεζών Path4_2: Κίνηση πεζών Dromos_A: Κίνηση οχηµάτων Dromos_Β: Κίνηση οχηµάτων TimePath3: Κίνηση κιγκλιδώµατος 1στη Βοιωτική ακτή TimePath1_1: Κίνηση κιγκλιδώµατος 2 στη Βοιωτική ακτή TimePath3_2: Κίνηση κιγκλιδώµατος 1στη Ευβοϊκή ακτή TimePath3_1_1: Κίνηση κιγκλιδώµατος 2 στη Ευβοϊκή ακτή ιακοµιστές (Servers) anamoni_b: Έλεγχος κίνησης πλοίων anamoni: Έλεγχος κίνησης πλοίων elegxos1: Έλεγχος κίνησης πεζών elegxos: Έλεγχος κίνησης πεζών elegxos3_2: Έλεγχος κίνησης αυτοκινήτων Banister_check_A: Έλεγχος κίνησης κιγκλιδώµατος στη Βοιωτική ακτή Banister_check_A2: Έλεγχος κίνησης κιγκλιδώµατος στη Βοιωτική ακτή Banister_check_Β: Έλεγχος κίνησης κιγκλιδώµατος στη Ευβοϊκή ακτή Banister_check_Β2: Έλεγχος κίνησης κιγκλιδώµατος στη Ευβοϊκή ακτή 68

69 Γεγονότα (events) Έχουν δηµιουργηθεί τα εξής γεγονότα: - ShipPass. Σηµατοδοτεί το γεγονός ότι επιτρέπεται να διασχίσουν τον πορθµό πλοία - και το ShipStop Κουµπιά (buttons) Υπάρχουν τα εξής κουµπιά για χειροκίνητη επέµβαση carstop: Εντολή να σταµατήσει η κίνηση των αυτοκινήτων carpass: Εντολή να ξεκινήσει η κίνηση των αυτοκινήτων direction1: Εντολή για να κινηθούν τα πλοία από βορά προς νότο direction2: Εντολή για να κινηθούν τα πλοία από νότο προς βορά Μanual_mode: Εντολή για να κινούνται τα πλοία µόνο µετά από ειδικό σήµα One_ship_pass: Εντολή για κίνηση ενός µόνο πλοίου (ειδικό σήµα κίνησης) Γεγονότα (events) Όλα τα γεγονότα µαζί φαίνονται πιο κάτω. create ShipPass ShipStop 69

70 ιεργασίες (Processes) Είναι πολύ σηµαντικό να παρουσιάσουµε τις διεργασίες που υλοποιήσαµε καθώς ο συντονισµός και η λογική σε αυτή την εργασία είναι κρίσιµοι παράγοντες. Banister_move Καθορίζει την κίνηση των φύλλων της γέφυρας Banisterreversemove Καθορίζει την αντίστροφη κίνηση των φύλλων της γέφυρας cars1exited Ελέγχει το πλήθος των αυτοκινήτων που έχουν περάσει τη γέφυρα DelayCars Εισάγει καθυστέρηση όταν κλείνει η γέφυρα και πρέπει να περάσουν τα αυτοκίνητα ώστε να µην «κολλάνε» µεταξύ τους. GreenTrafficLight Ελέγχει τη λειτουργία των φαναριών. 70

71 bridgepass Ελέγχει εάν περνάνε αυτοκίνητα δηλαδή αν ισχύει η συνθήκη carpass==1. Αν αυτό ισχύει, τότε οι οντότητες πρέπει να περιµένουν στην ουρά που έχουν φτάσει µέχρι να πυροδοτηθεί το γεγονός ShipPass. Στη συνέχεια, µετά από µία µικρή καθυστέρηση οι οντότητες πλοία που κινούνται από βορά προς νότο µπορούν να ξεκινήσουν να πλέουν προς τον πορθµό. bridgepass_b car_creating_entitties ηµιουργεί τις οντότητες αυτοκίνητα. closed Αναµένει να κλείσει η γέφυρα 71

72 closed_db licence ίνει άδεια να περάσουν τα πλοία Move_direction1_only Ελέγχει την κίνηση των πλοίων κατά την κατεύθυνση βοράς-νότος. Move_direction2_only Ελέγχει την κίνηση των πλοίων κατά την κατεύθυνση νότος-βοράς. 72

73 New_cycle Έναρξη νέου κύκλου λειτουργίας. open_db opened Σηµατοδοτεί το άνοιγµα της γέφυρας Pass Επιτρέπει στα πλοία να περάσουν 73

74 pezoi_creating_entities ηµιουργούνται οι οντότητες Πεζοί ship_creating_entities ηµιουργούνται οι οντότητες Πλοία Stop Σταµατάει την κίνηση των πλοίων StopProcess Σταµατάει τα αυτοκίνητα AddOn Ελέγχει την άφιξη πλοίου από την κατεύθυνση βοράς-νότος 74

75 AddOn Ελέγχει την άφιξη πλοίου από την κατεύθυνση νότος-βοράς. Addon Ελέγχει την είσοδο του µέλους της γέφυρας στο φατνίο Addon Ελέγχει την έξοδο του µέλους της γέφυρας από το φατνίο 75

76 Ετικέτες Παρουσιάζει το πλήθος των πλοίων που πέρασαν µε κατεύθυνση βοράς - νότος Παρουσιάζει το πλήθος των πλοίων που επιτρέπεται να περάσουν µε κατεύθυνση νότος - βοράς Συνολικός αριθµός πλοίων που περιµένουν να περάσουν τον πορθµό µε κατεύθυνση νότοςβοράς Αντίστοιχες ετικέτες υπάρχουν για την κατεύθυνση βοράς - νότος. 76

77 Μία οµάδα ετικετών που δείχνουν : Αριθµό αυτοκινήτων που περιµένουν να τους επιτραπεί η διέλευση και από τις δυο πλευρές της γέφυρας. Ενηµέρωση για την κατάσταση της οδικής κυκλοφορίας (οµαλή ή κυκλοφοριακή συµφόρηση ). Πόσο χρόνο έκανε το προηγούµενο πλοίο να περάσει τον πορθµό. Ποιός ήταν ο συνολικός χρόνος που έκαναν τα πλοία να περάσουν τον πορθµό. Η πιο πάνω ετικέτα δείχνει πόσα ειδικά σήµατα κίνησης έχουν δοθεί στα πλοία. Η αρχική τιµή είναι 1000 έτσι ώστε κατ αρχήν όλα τα πλοία να επιτρέπεται να περάσουν. Όταν όµως ενεργοποιηθεί η µη αυτόµατη κίνηση πλοίων, τότε η ετικέτα δείχνει ακριβώς τον τρέχοντα αριθµό σηµάτων. 77

78 Κουµπιά Τα δύο αυτά κουµπιά ελέγχουν το άνοιγµα και το κλείσιµο της γέφυρας. Με την ενεργοποίηση του carpass κλείνει η γέφυρα και επιτρέπεται η διέλευση των αυτοκινήτων και των πεζών, ενώ µε την ενεργοποίηση του carstop ανοίγει η γέφυρα και επιτρέπεται η διέλευση των πλοίων. Τα δύο αυτά κουµπιά ελέγχουν την κατεύθυνση της κίνησης. Με την επιλογή South to North δίνεται προτεραιότητα στα πλοία που διέρχονται από το νότιο προς το βόρειο Ευβοϊκό, ενώ αντίστοιχα µε την επιλογή North to South δίνεται προτεραιότητα στα πλοία που διέρχονται από το βόρειο προς το νότιο Ευβοϊκό. 78

79 Το Manual Mode επιτρέπει στο χρήστη να µπει στην χειροκίνητη λειτουργία µε ειδικό σήµα κίνησης. Το Direction Choice στη συνέχεια του επιτρέπει να διαλέξει προς ποια κατεύθυνση θα κινηθεί το πλοίο που θα σταλεί χειροκίνητα. Ορολογία Γέφυρα κλειστή: Μπορούν να περνούν αυτοκίνητα και πεζοί αλλά όχι πλοία Γέφυρα ανοικτή: Μπορούν να περνούν πλοία αλλά όχι αυτοκίνητα και πεζοί. 79

80 80

81 Κεφάλαιο 7 Παραδείγµατα Σενάρια Πρώτο σενάριο εξοµοίωσης Το πρώτο σενάριο εξοµοίωσης που υλοποιήθηκε είναι η αναγκαστική διακοπή της διέλευσης των πλοίων λόγω ενός εκτάκτου ιατρικού συµβάντος. Πιο συγκεκριµένα, ενώ η γέφυρα είναι ανοιχτή και τα πλοία έχουν αρχίσει να διέρχονται, ένα ασθενοφόρο καταφθάνει από την πλευρά της Ευβοίας και χρειάζεται επειγόντως να µεταφέρει έναν ασθενή στην Αθήνα. Ο υπεύθυνος του λιµενικού σώµατος για την λειτουργιά της γέφυρας εκείνη τη χρονική στιγµή, µόλις ενηµερωθεί για το γεγονός αυτό, περιµένει να περάσει το πλοίο που ήδη διέρχεται από τον πορθµό και στη συνέχεια εκτάκτως διακόπτει την κυκλοφορία των πλοίων. Στη συνέχεια, και αφού τα κινητά µέρη της γέφυρας και τα κιγκλιδώµατα επανέλθουν στην κατάσταση όπου η γέφυρα είναι κλειστή, επιτρέπεται η διέλευση των οχηµάτων που περιµένουν µέχρις ότου να καταφέρει το ασθενοφόρο να διέλθει από την πλευρά της Εύβοιας σε αυτήν της Βοιωτίας και να µπορέσει να συνεχίσει τη διαδροµή του προς την Αθήνα. Επειδή υπάρχει µόνο µια λωρίδα ανά κατεύθυνση το ασθενοφόρο θα χρειαστεί να περιµένει να περάσουν τα αυτοκίνητα που προπορεύονται προτού περάσει στην απέναντι πλευρά. Όταν επιτευχθεί η διέλευση του ασθενοφόρου, ο υπεύθυνος του λιµενικού σώµατος µπορεί να επιλέξει εάν θα διακόψει και πάλι την κυκλοφορία των αυτοκινήτων και θα επιτρέψει την διέλευση των πλοίων κάνοντας την αντίστροφη διαδικασία ή εάν θα περιµένει έως ότου πάψει να υπάρχει κυκλοφοριακή συµφόρηση. Στο συγκεκριµένο παράδειγµα που υλοποιήσαµε παρατηρείται ότι το έκτακτο άνοιγµα της γέφυρας και ο χρόνος που χρειάζεται για να περάσουν τα προπορευόµενα αυτοκίνητα και το ασθενοφόρο προσδίδουν 20 λεπτά καθυστέρηση στην ολοκλήρωση της διαδικασίας διέλευσης των πλοίων. Σηµειώνεται ότι εκτός από την περίπτωση του ασθενοφόρου, το ίδιο σενάριο µπορεί να χρησιµοποιηθεί και σε άλλες παρόµοιες περιπτώσεις εκτάκτου ανάγκης (επείγουσα διέλευση πυροσβεστικών οχηµάτων κατά την εκδήλωση πυρκαγιών). εύτερο σενάριο εξοµοίωσης Το δεύτερο σενάριο εξοµοίωσης που υλοποιήθηκε είναι η αλλαγή προτεραιότητας στην διέλευση των πλοίων. Τη στιγµή που η γέφυρα ανοίγει, περιµένουν τρία πλοία από τον νότο και µόνο ένα από τον βορά. Ο υπεύθυνος του λιµενικού σώµατος δίνει προτεραιότητα στα πλοία που περιµένουν νότια, καθώς είναι τα περισσότερα. Παρόλα αυτά, µέχρι να περάσει το πρώτο πλοίο, στον βορά έχουν καταφθάσει πλέον τέσσερα συνολικά πλοία. Για να µην δηµιουργηθεί πρόβληµα στην κυκλοφορία, ο υπεύθυνος του λιµενικού σώµατος 81

82 µόλις περάσει το πλοίο που ήδη διέρχεται από τον πορθµό, αλλάζει την προτεραιότητα και στη συνέχεια διέρχονται τα τέσσερα πλοία που περιµένουν στον βορά. Όταν ολοκληρώσουν την κίνηση τους και αφού δεν έχουν έλθει καινούρια πλοία ούτε στον βορά ούτε στον νότο, ο υπεύθυνος επιτρέπει την κίνηση των δυο εναποµενόντων πλοίων που περιµένουν στον νότο. Για την υλοποίηση αυτού του σεναρίου χρησιµοποιήθηκε η χειροκίνητη επιλογή του προγράµµατος ώστε αρχικά να σταλεί ένα πλοίο από τον νότο, στη συνέχεια τέσσερα από τον βορά και τέλος δυο από τον νότο. Ο συνολικός χρόνος αυτής της κίνησης µε βάση το Label Total Passing Time ανήλθε στα 55,8 λεπτά. Αποτελέσµατα εξοµοίωσης Τα αποτελέσµατα µιας εξοµοίωσης στο Simio µπορούν να ληφθούν είτε από διάφορα Labels τα οποία ο χρήστης µπορεί να ενσωµατώσει στο πρόγραµµα του, τα οποία θα είναι συνδεδεµένα µε όσες τιµές µεταβλητών (χρόνος, απόσταση, µέγεθος κτλ.) ενδιαφέρεται να γνωρίζει, είτε από την καρτέλα Results του λογισµικού. Η καρτέλα Results χωρίζεται σε δύο µέρη: 1. Pivot Grid (Στατιστικά εδοµένα). Πρόκειται για έναν πίνακα ο οποίος δείχνει τα στατιστικά δεδοµένα που δηµιουργούνται κατά τη διάρκεια της εκτέλεσης. 82

83 2. Reports (Έκθεση). Πρόκειται για µία έκθεση η οποία παράγεται από τα στατιστικά δεδοµένα που δηµιουργήθηκαν κατά τη διάρκεια της εκτέλεσης της προσοµοίωσης. 3. Το εργαλείο Trace απευθύνεται περισσότερο στον προγραµµατιστή παρά στον χρήστη του προγράµµατος και παρουσιάζει ανά πάσα χρονική στιγµή τι ακριβώς γίνεται κατά την εξοµοίωση ( ποια αντικείµενα δηµιουργούνται, ποια καταστρέφονται, σε ποιο σηµείο ακριβώς παρουσιάζεται προγραµµατιστικό σφάλµα κτλ. ) 83