51268

Построение имитационной и аналитической моделей системы

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

Два наладчика обслуживают 6 станков. Станок требует наладки в среднем через каждые 0,5 часа. Наладка занимает у рабочего в среднем 10 минут. Все потоки событий – простейшие. Определить, как изменятся следующие показатели:

Русский

2014-02-08

91 KB

17 чел.

Белорусский Государственный Университет

Информатики и Радиоэлектроники

Кафедра ПОИТ

Отчёт

по лабораторной работе № 4

по курсу САиММ

«Построение имитационной и аналитической моделей системы»

Вариант 16

Выполнил:

                               Проверил:

                                      Мельник Н. И.

Минск 2006


1.
Постановка задачи

      Два наладчика обслуживают 6 станков. Станок требует наладки в среднем через каждые 0,5 часа. Наладка занимает у рабочего в среднем 10 минут. Все потоки событий – простейшие. Определить, как изменятся следующие показатели:

- среднее число занятых рабочих;

-абсолютная пропускная способность;

- среднее число неисправных станков,

если рабочие будут налаживать станки совместно, затрачивая при этом на наладку одного станка в среднем 5 минут.

2. Аналитическая модель системы

         Общий вид системы:

                                                      

              …

              N=6                 K=2

Состояния СМО определяются количеством заявок, поступивших в систему: 

        S0 – СМО свободна;

        S1 – занят  один   канал;                                           

         …;                                                  очереди   нет

        Sk – занято  k   каналов   ();                                  

         …;                       

        Sn – заняты   все   п   каналов;

        Sn+1 – заняты все п  каналов,  1 заявка стоит в очереди;

         …;

        Sn+r – заняты все п каналов, r  заявок стоят в очереди ();       очередь

         …;

        Sn+m – заняты все п  каналов и все m мест в очереди;

Диаграмма интенсивности переходов для нашей системы  при  K=2 и  N=6:

                                     

 

Система уравнений имеет следующий вид:     

λ – интенсивность входного потока = 1/Твх = 1/(1/2) = 2

μ – интенсивность выходного потока = 1/Твых = 1/(1/6) = 6

N = 6 – количество подсистем (станков)

К = 2 – количество каналов обслуживания (рабочих)

ω = λ/μ = 1/3

Вероятность нахождения системы в состоянии S0 и S1:

P0 = [ 1 + 6*1/3 + [(6*5)/(1*2)]*(1/3)2 + ... + [(6*5*4*3*2*1)/(1*2*24)]*(1/3)6 ]-1 = 0.153

P1 = 6/1 * 1/3 * P0 = 0.306

Отсюда и получим результаты работы нашей системы:

  •  среднее число занятых рабочих:

                  k = 1*P1 + 2*(1 - P0 - P1) = 1.235

  •  абсолютная пропускная способность системы:

                  A = k*μ = 7.41

  •  среднее число неисправных станков:

                              ω = N – A/λ = 6 – 7.41/2 = 2.30

      Рассмотрим также случай, когда рабочие работают совместно, при этом Твых  

      уменьшится в 2 раза. Тогда входные параметры системы будут следующими:

               λ = 2

               μ = 12

               N = 6

               К = 1

               ω = 1/6

      Тогда, вероятность нахождения системы в состоянии S0:

                   P0 = [1+1 + (6*5)/62 + (6*5*4)/63 + ... + (6*5*4*3*2*1)/66] = 0.264                  

       Следовательно результаты работы системы:

  •  среднее число занятых рабочих:

                     k = 1 – P0 = 0.736

  •  абсолютная пропускная способность системы:

                     A = k*μ = 0.736*12 = 8.8

  •  среднее число неисправных станков:

                                 ω = N – A/λ = 6 – 8.8/2 = 1.6

Сравнив полученные результаты, очевидно, что показатели системы при совместной работе каналов улучшились.

3. Имитационная модель системы

  Листинг программы, реализующей имитационную модель СМО:

unit U_SAiMM_Lab4;

interface

uses

 Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms,

 Dialogs, StdCtrls, Buttons, Qt;

type

 TForm1 = class(TForm)

   Label1: TLabel;

   TimeWorkingSystem: TEdit;

   Label4: TLabel;

   Label5: TLabel;

   Label6: TLabel;

   Label7: TLabel;

   Label8: TLabel;

   SredneeCountNotWorkSystems: TEdit;

   Label9: TLabel;

   Label10: TLabel;

   AbsoluteOutputPS: TEdit;

   SredneeCountCanals: TEdit;

   StartSystemWork: TBitBtn;

   CountOutputCanals: TComboBox;

   Label11: TLabel;

   Memo1: TMemo;

   Memo2: TMemo;

   Label2: TLabel;

   Label3: TLabel;

   TimeToInterval: TEdit;

   TimeToProcess: TEdit;

   procedure StartSystemWorkClick(Sender: TObject);

 private

   { Private declarations }

 public

   { Public declarations }

 end;

const

 CountSystems = 6;

var

 Form1: TForm1;

implementation

{$R *.dfm}

function CountTackt(Param: Real): Integer;

begin

 result:=Round(-(1/Param) * ln(Random)*575) ;

end;

procedure TForm1.StartSystemWorkClick(Sender: TObject);

type

 Element = record

   Time: Integer;

   InQue: Boolean;

 end;   

var

 MasSystems: array [1..CountSystems] of Element;

 IsWorkCanal, TimeWorkCanal: array [1..2] of Integer;

 I, J, Queque, CurrentTime: Integer;

 FullWorkTime, ProcessTime, IntervalTime, CCanals: Integer;

 R_CountCanals, R_CountSystems, R_AbsolutePS: real;

 L, M: Real;

 Canal1, Canal2: Integer;

 CountWorkCanals, SumQueque: Integer;

begin

 Memo1.Clear; Memo2.Clear;

 CountWorkCanals := 0;

 SumQueque := 0;

 Queque := 0;

 FullWorkTime := StrToInt(TimeWorkingSystem.Text);

 CCanals := StrToInt(CountOutputCanals.Text);

   L := 2;

   if CCanals = 1 then M := 6

   else M := 12;

 for I:=1 to CountSystems do

 begin

   MasSystems[I].Time := CountTackt(L);

   MasSystems[I].InQue := False;

   Memo2.Lines.Add(IntToStr(MasSystems[I].Time));

 end;

 for I:=1 to CCanals do IsWorkCanal[I] := 0;

 Memo2.Lines.Add('');

 

 for CurrentTime:=1 to FullWorkTime do

 begin

   for I:=1 to CountSystems do

   begin

     if (MasSystems[I].Time <= CurrentTime) then

     begin

       // если у нас только 1 канал

       if CCanals = 1 then

       begin

         if IsWorkCanal[1] = 0 then

         begin

           if (Queque > 0) then Dec(Queque);

           TimeWorkCanal[1] := CountTackt(M);

           Memo2.Lines.Add('1: '+IntToStr(CurrentTime)+'  '+IntToStr(TimeWorkCanal[1]));

           MasSystems[I].Time := I + TimeWorkCanal[1] + CountTackt(L);

           MasSystems[I].InQue := False;

           IsWorkCanal[1] := 1;

         end

         else

           if (MasSystems[I].InQue = False)and(Queque < 4) then

           begin

             Inc(Queque);

             MasSystems[I].InQue := True;

           end;

       end;

       // если у нас 2 канала

       if CCanals = 2 then

       begin

         if IsWorkCanal[1] = 0 then

         begin

           if (Queque > 0) then Dec(Queque);

           TimeWorkCanal[1] := CountTackt(M);

           Memo2.Lines.Add('1: '+IntToStr(CurrentTime)+'  '+IntToStr(TimeWorkCanal[1]));

           MasSystems[I].Time := I + TimeWorkCanal[1] + CountTackt(L);

           MasSystems[I].InQue := False;

           IsWorkCanal[1] := 1;

         end

         else

           if IsWorkCanal[2] = 0 then

           begin

             if (Queque > 0) then Dec(Queque);

             TimeWorkCanal[2] := CountTackt(M);

             Memo2.Lines.Add('2: '+IntToStr(CurrentTime)+'  '+IntToStr(TimeWorkCanal[2]));

             MasSystems[I].Time := I + TimeWorkCanal[2] + CountTackt(L);

             MasSystems[I].InQue := False;

             IsWorkCanal[2] := 1;

           end

           else if (MasSystems[I].InQue = False)and(Queque < 4) then

           begin

             Inc(Queque);

             MasSystems[I].InQue := True;

           end;

       end;

     end;

   end;

   if CCanals = 2 then

     Memo1.Lines.Add(IntToStr(CurrentTime)+'  '+IntToStr(Queque)+

                     '   '+IntToStr(IsWorkCanal[1])+' '+IntToStr(IsWorkCanal[2]))

   else

     Memo1.Lines.Add(IntToStr(CurrentTime)+'  '+IntToStr(Queque)+

                     '   '+IntToStr(IsWorkCanal[1]));

   SumQueque := SumQueque + Queque;

   if (IsWorkCanal[1] = 1) and (IsWorkCanal[2] = 1) then

   begin

     CountWorkCanals := CountWorkCanals + 2;

     SumQueque := SumQueque + 2;

   end

   else

     if (IsWorkCanal[1] <> IsWorkCanal[2]) then

     begin

       Inc(CountWorkCanals);

       Inc(SumQueque);

     end;

   for J:=1 to CCanals do

     if IsWorkCanal[J] = 1 then

     begin

       Dec(TimeWorkCanal[J]);

       if TimeWorkCanal[J] <= 0 then

         IsWorkCanal[J] := 0;

     end;

 end;

 R_CountCanals := CountWorkCanals/FullWorkTime;

 R_CountSystems := SumQueque/FullWorkTime;

 R_AbsolutePS := R_CountCanals*M;

 SredneeCountCanals.Text := FloatToStrF(R_CountCanals, ffFixed, 3, 14);

 SredneeCountNotWorkSystems.Text := FloatToStrF(R_CountSystems, ffFixed, 3, 14);

 AbsoluteOutputPS.Text := FloatToStrF(R_AbsolutePS, ffFixed, 3, 14);

end;

end.

Результаты работы имитационной модели СМО:

    Время работы системы = 1000 тактов

    Интервал выдачи заявки = 30

    Время обслуживания заявки = 10

Кол-во каналов в системе

Среднее число занятых каналов

Среднее число неисправных подсистем

Абс. пропускная способность

2

1.12

1.95

6.73

(*)

1.23

2.13

7.36

1.30

2.20

7.82

1.38

2.61

8.26

1.56

2.59

9.34

1

0.554

1.77

6.65

(*)

0.734

2.22

8.81

(*)

0.782

1.67

9.38

0.82

2.47

9.84

0.928

2.49

11.1

(*) – помечены результаты, наиболее близко соответствующие аналитической модели СМО.

4. Выводы

Имитационное моделирование процессов работы СМО можно рассматривать лишь как частный случай работы реальной системы, т.к. невозможно предсказать заранее, как будет вести себя система в конкретных реальных условиях. Однако оно позволяет получить возможные, вероятные результаты работы системы и оценить ее поведение в критических условиях работы, что бывает полезно при изменении и внедрении новых технологий в СМО.

2m

2m

   Очередь

m

S3

Нет очереди

S2

.......

S1

2m

2m

S6

S0

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

44581. Беспроводные ЛВС с радиопередачей данных 42 KB
  Переключение всех компьютеров в сети происходит синхронно. Есть сети построенные по данной технологии работающие со скоростью до 2 Мбит с на расстояние до 32 км на открытом пространстве и до 120 м внутри здания. Если компьютеры оснастить сетевыми адаптерами Xircom CreditCrd Netwre и ОС Windows 95 98 или Windows NT то они могут без кабеля функционировать как одноранговые сети. Беспроводные ЛВС с радиопередачей данных Если уже работает сеть на основе Windows NT Server то к ней можно подключить сегмент беспроводной сети если к одному...
44583. Мобильные сети 83.5 KB
  Скорость передачи от 8 до 34 Кбит с. Они передают данные по существующим для передачи речи сетям в те моменты когда эти сети не заняты. Это очень быстрая технология связи с задержкой в доли секунды что делает ее вполне приемлемой для передачи в реальном масштабе времени.
44584. Базовая эталонная модель архитектуры сети 82 KB
  Сверху вниз от прикладного уровня к физическому; в рамках физического уровня горизонтально по сетевому кабелю к компьютеру приемнику данных; полученные данные затем двигаются вверх по уровням сетевой модели Сетевая модель ISO OSI определяет сеть в терминах нескольких функциональных уровней. Каждый сетевой уровень включает строго определенные функции и применяет для этого один или несколько протоколов: физический уровень передает данные по сетевым каналам и включает в себя аппаратные...
44585. Основные функции уровней модели OSI 145 KB
  С точки зрения верхних уровней канальный и физический обеспечивают безошибочную передачу пакетов данных. а также алгоритмы переспроса и повторения пакетов. Пример передачи пакетов данных 3. Маршрутизация существенная функция при работе в глобальных сетях с коммутацией пакетов когда необходимо определить маршрут передачи пакета выполнить перевод логических адресов узлов сети в физические.
44586. Назначение протоколов 37.5 KB
  Отметим три основных момента касающихся протоколов: Существует множество протоколов. В общем случае каждому уровню присущ свой набор правил Уровень Набор правил протокол Прикладной Инициация или прием запроса Представительский Добавление в сообщение форматирующей отображающей и шифрующей информации Сеансовый Добавление информации о трафике с указанием момента отправки пакета Транспортный Добавление информации для обработки ошибок Сетевой Добавление адресов и информации о месте пакета в последовательности передаваемых пакетов Канальный...
44587. Основные типы протоколов 39.5 KB
  Протоколы этих стеков выполняют работу специальную для своего уровня. Однако коммуникационные задачи которые возложены на сеть приводят к разделению протоколов на три типа: прикладные протоколы; транспортные протоколы и сетевые протоколы. Уровни модели OSI и соответствующие им типы протоколов Прикладные протоколы работают на верхнем уровне модели OSI и обеспечивают взаимодействие приложений и обмен данными между ними. Транспортные протоколы поддерживают сеансы связи между компьютерами и гарантируют надежный обмен данными между ними.
44588. Наиболее распространенные стеки протоколов 32.5 KB
  Стек TCP IP включает в себя два основных протокола: TCP Trnsmission Control Protocol протокол для гарантированной доставки данных разбитых на последовательность фрагментов. IP Internet Protocol протокол для передачи пакетов относится к разряду сетевых протоколов. Стек TCP IP является промышленным стандартным набором протоколов которые обеспечивают связь в неоднородной среде т.
44589. Передача данных по сети 53.5 KB
  Пример передачи данных 1 Компьютер-отправитель устанавливает соединение с принтсервером. Если бы использовался более сложный протокол и соответствующие ему сетевые службы то время передачи увеличилось бы но зато повысилась бы достоверность передачи. Указанный в пакете адрес отправителя в этом случае использовался бы сетевой службой для формирования подтверждения и передачи его соответствующему приемнику.