УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ Российский патент 2011 года по МПК G06N7/08 G06F17/50 

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и может быть использовано при моделировании многорежимных систем массового обслуживания (СМО) для оценки показателей их функционирования.

Известно устройство для моделирования системы массового обслуживания (СМО), содержащее генератор случайного потока импульсов, три счетчика, три элемента ЗАПРЕТ, пять элементов И, триггер, два элемента ИЛИ, реверсивный счетчик и группу блоков моделирования выполнения работ, каждый из которых представляет собой линию случайной временной задержки. Устройство позволяет моделировать СМО с учетом работы нескольких исполнителей - авт. свид. СССР № 1305701, G06F 15/20, 1985 г.

Недостатком этого устройства является то, что оно не позволяет моделировать обслуживание заявок в трехрежимных СМО с учетом отказов и восстановлений ее элементов, повторного обслуживания заявок, невыполненных из-за отказов ее элементов, выполнения требуемого количества элементарных операций и ограниченными возможностями каждого исполнителя по количеству выполняемых операций.

Прототипом изобретения является устройство для решения задачи анализа работы систем массового обслуживания, содержащее генератор случайного потока импульсов, выход которого соединен со входами первых счетчика импульсов, элемента И и элемента запрета, выход которого соединен со входами вторых элемента запрета и элемента И, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, выходы которого соединены со входами первого элемента ИЛИ и третьего элемента И, выход которого соединен со входами первого элемента запрета и первого элемента И, выход которого соединен со входом второго счетчика импульсов, выход первого элемента ИЛИ соединен со входами четвертого и пятого элементов И и третьего элемента запрета, выход которого соединен со вторым входом триггера, выход которого соединен со входами второго элемента И и второго элемента запрета, выход которого соединен с первым входом триггера и первым входом первого элемента ИЛИ, третий счетчик импульсов, выход которого соединен со входами третьего элемента запрета, четвертого и пятого элементов И, выходы которых соединены соответственно со входом второго элемента ИЛИ и вычитающим входом реверсивного счетчика, группу генераторов случайных импульсов, группу элементов задержки и группу элементов И, третий элемент ИЛИ, выход которого соединен со входом третьего счетчика импульсов, генератор тактовых импульсов и группу формирователей импульсов, причем выходы второго элемента ИЛИ и третьего счетчика соединены со входами запуска и установки генераторов случайных импульсов группы соответственно, выходы которых через соответствующие формирователи импульсов группы, соединены со входами элементов И группы, выходы которых соединены со входами третьего элемента ИЛИ, выход генератора тактовых импульсов соединен через соответствующие элементы задержки группы со входами соответствующих элементов И группы - патент РФ № 2043655, G06F 7/08, 1995 г.

Недостатком этого устройства является то, что оно не позволяет моделировать обслуживание заявок в трехрежимных СМО с учетом отказов и восстановлений ее элементов, повторное обслуживание заявок, прекращенное из-за отказов ее элементов, а также не позволяет определять времена наработки, восстановления и количество отказов элементов и другие показатели функционирования СМО при различных программах функционирования.

Техническая задача, решаемая изобретением, - расширение функциональных возможностей устройства за счет моделирования обслуживания заявок в трехрежимных системах массового обслуживания, включая технологический режим, при различных программах функционирования с учетом длины очереди заявок, отказов и восстановлений ее элементов, повторного обслуживания заявок, прерванных из-за отказов ее элементов, в соответствующих режимах сбора, регистрации статистических данных о временах наработки и восстановления, отказах ее элементов и потерянных заявок из-за них и повторно обслуженных, а также о длине очереди и количестве потерянных заявок из-за ее превышения.

Эта задача решена в устройстве для моделирования систем массового обслуживания, содержащем генератор случайного потока импульсов, выход которого соединен со входами первого счетчика импульсов, первого элемента И, а через первый элемент запрета - с первым входом второго элемента И и первым входом второго элемента запрета, выход которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, первому входу первого триггера, выход которого подключен ко вторым входам второго элемента запрета и второго элемента И, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, выходы которого подключены ко входам второго элемента ИЛИ и третьего элемента И, выход которого соединен со вторыми входами первых элементов запрета и элемента И, выход которого соединен со входом второго счетчика импульсов, выход второго элемента ИЛИ подключен к первым входам четвертого, пятого элементов И и третьего элемента запрета, выход которого соединен со вторым входом первого триггера, второй вход четвертого элемента И соединен со вторыми входами третьего элемента запрета и пятого элемента И, выход четвертого элемента И подключен ко второму входу первого элемента ИЛИ, а выход пятого элемента И соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика, группу блоков моделирования выполнения работ, каждый из которых включает первый элемент задержки, шестой элемент И, первый формирователь импульсов и первый генератор случайных импульсов, выход которого подключен ко входу запуска первого формирователя импульсов, выход которого соединен с первым входом шестого элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого элемента задержки, в соответствии с изобретением, дополнительно введены блок формирования программы функционирования СМО, второй триггер, третий элемент ИЛИ, блоки моделирования первого и второго рабочих режимов СМО, каждый из которых содержит седьмой элемент И, блок моделирования технологического режима, группу блоков моделирования выполнения работ, генератор тактовых импульсов, четвертый элемент ИЛИ, третий счетчик импульсов, причем выход генератора тактовых импульсов соединен со входом каждого первого элемента задержки в группе блоков моделирования выполнения работ, а выходы каждого из шестых элементов И группы блоков моделирования выполнения работ подключены к соответствующим входам четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен со входом третьего счетчика импульсов, выход которого подключен к соответствующему входу третьего элемента ИЛИ устройства, выход которого соединен со вторыми входами четвертого, пятого элементов И и третьего элемента запрета, причем каждый блок моделирования выполнения работ дополнительно включает восьмой, девятый элементы И, пятый, шестой и седьмой элементы ИЛИ, третий триггер, второй генератор случайных импульсов, блок генераторов случайных импульсов, первые счетчики времени наработки, отказов и времени восстановления и второй элемент задержки, причем выход блока формирования программы функционирования СМО соединен со входом второго триггера, первый выход которого соединен с первыми входами восьмых элементов И группы блоков моделирования выполнения работ и с первым входом седьмого элемента И блока моделирования первого рабочего режима СМО, а второй выход второго триггера подключен к первым входам восьмых элементов И группы блоков моделирования выполнения работ и к первому входу седьмого элемента И блока моделирования второго рабочего режима СМО, вторые входы седьмых элементов И блоков моделирования первого и второго рабочих режимов СМО соединены с выходом первого элемента ИЛИ, а выходы седьмых элементов И блоков моделирования первого и второго рабочих режимов подключены к первым входам девятых элементов И соответствующих блоков моделирования выполнения работ, второй вход девятого элемента И соединен с первым выходом третьего триггера, а выход девятого элемента И подключен к первому входу пятого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу второго генератора случайных импульсов, ко входам останова первых счетчиков отказов и времени восстановления и к первому входу третьего триггера, второй вход которого соединен с первым входом седьмого элемента ИЛИ, входом запуска первого счетчика отказов, с первым входом шестого элемента ИЛИ и с выходом восьмого элемента И, второй вход которого подключен к выходу блока генераторов случайных импульсов, а через второй элемент задержки - ко входу запуска первого счетчика времени восстановления и ко входу запуска второго генератора случайных импульсов, выход пятого элемента ИЛИ соединен со входом запуска блока генераторов случайных импульсов, со входом запуска первого генератора случайных импульсов, со входом запуска первого счетчика времени наработки, вход останова которого подключен к выходу седьмого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого формирователя импульсов, выход шестого элемента ИЛИ соединен с входом останова первого генератора случайных импульсов, выходы третьих счетчиков блоков моделирования первого и второго рабочих режимов СМО подключены ко вторым входам шестых элементов ИЛИ блоков моделирования выполнения работы соответственно, каждый блок моделирования технологического режима содержит первый дифференцирующий элемент, третий элемент задержки и группу блоков моделирования выполнения технологического режима, каждый из которых содержит десятый и одиннадцатый элементы И, второй и третий дифференцирующие элементы, восьмой, девятый и десятый элементы ИЛИ, блок технологического режима, третий и четвертый генераторы случайных импульсов, второй формирователь импульсов, вторые счетчики времени наработки, восстановления и отказов, причем выход блока формирования программы функционирования СМО соединен со входами первых дифференцирующих элементов блоков моделирования технологического режима блоков моделирования первого и второго рабочих режимов, выходы первых дифференцирующих элементов подключены через третьи элементы задержки ко входам запуска вторых формирователей импульсов группы блоков моделирования выполнения технологического режима, выходы которых в каждом блоке моделирования выполнения технологического режима соединены со входами второго и третьего дифференцирующих элементов, выход второго дифференцирующего элемента подключен к первому входу восьмого элемента ИЛИ и третьему входу шестых элементов ИЛИ блоков моделирования выполнения работ, выход третьего дифференцирующего элемента соединен с первыми входами девятого элемента ИЛИ и десятого элемента И, второй вход десятого элемента И подключен ко второму выходу третьего триггера блока моделирования выполнения работ, а выход десятого элемента И соединен с третьим входом пятого элемента ИЛИ блока моделирования выполнения работ, второй вход восьмого элемента ИЛИ подключен к выходу третьего генератора случайных импульсов и ко входу останова вторых счетчиков времени восстановления и отказов, вход запуска второго счетчика отказов соединен со входом запуска третьего генератора случайных импульсов, выходом четвертого генератора случайных импульсов, входом запуска второго счетчика времени восстановления и вторым входом девятого элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу десятого элемента ИЛИ и входу останова блока технологического режима, выход которого соединен со вторым входом десятого элемента ИЛИ, выход которого подключен ко входу останова второго счетчика времени наработки, вход запуска которого соединен со входами запуска четвертого генератора случайных импульсов и блоком технологического режима, а также с выходом одиннадцатого элемента И, первый вход которого подключен к выходу второго формирователя импульсов, а второй вход - к выходу восьмого элемента ИЛИ.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 - структурная схема блока моделирования технологического режима при функционировании СМО в первом (втором) рабочем режиме; на фиг.3 - форма импульсов на выходе блока формирования программы функционирования СМО; на фиг.4 и 5 - формы импульсов на выходе формирователей импульсов блоков моделирования технологического режима СМО в первом и втором рабочих режимах соответственно.

Устройство содержит генератор 1 случайного потока импульсов, первый счетчик 2 импульсов, второй счетчик 3 импульсов, первый 4, второй 5 и третий 6 элементы запрета, первый 7, второй 8 третий 9, четвертый 10, пятый 11 элементы И. первый 12, второй 13 (управляющие триггеры) триггеры, второй 14, первый 15, третий 16 элементы ИЛИ, реверсивный счетчик 17, блок 18 формирования программы функционирования системы массового обслуживания (СМО), блок 19 моделирования первого рабочего режима СМО, блок 20 моделирования второго рабочего режима СМО.

Каждый из блоков 19 и 20 содержит генератор 21 тактовых импульсов, четвертый элемент ИЛИ 22, третий счетчик импульсов 23, седьмой элемент И 24 и группу блоков 25 моделирования выполнения работ (обслуживания заявок), каждый из которых содержит третий 26 триггер, шестой 27, восьмой 28, девятый 29 элементы И, пятый 30, шестой 31, седьмой 32 элементы ИЛИ, первый счетчик 33 времени наработки, первый счетчик 34 отказов, первый счетчик 35 времени восстановления, первый генератор 36 случайных импульсов, первый 37 формирователь импульсов, первый элемент 38 задержки, блок 39 генераторов случайных импульсов (моделирует возникновение отказов СМО при выполнении работ), второй генератор 40 случайных импульсов (моделирует случайный момент восстановления работоспособности СМО при выполнении работ), второй 41 элемент задержки, блок 42 (43) моделирования технологического режима при функционировании СМО в первом (втором) рабочем режиме, каждый из которых содержит первый 44 дифференцирующий элементы (в блоке 42 дифференцирование по переднему, а в блоке 43 по заднему фронту импульса, поступающего с выхода блока 18 устройства), третий 45 элементы задержки (t₃₁, t₃₂ - длительность задержки импульса для блока 42, 43 соответственно), группу блоков 46 моделирования выполнения технологического режима, каждый из которых содержит: десятый 47 элемент И, второй 48 и третий 49 дифференцирующие элементы (48 элемент дифференцирует по переднему фронту импульса, 49 - по заднему), второй 50 формирователь импульсов, который задает продолжительность технологического режима, восьмой 51, девятый 52 элементы ИЛИ, третий 53, четвертый 54 генераторы случайных импульсов (генератор 53 моделирует восстановление СМО после возникновения отказов при нахождении в технологическом режиме, генератор 54 моделирует возникновение отказов при нахождении СМО в технологическом режиме), блок 55 технологического режима СМО, второй 56 счетчик времени наработки для подсчета в технологическом режиме, второй 57 счетчик отказов в технологическом режиме, десятый 58 элемент ИЛИ, одиннадцатый 59 элемент И, второй счетчик 60 времени восстановления в технологическом режиме.

Выход генератора 1 случайного потока импульсов соединен со входом первого счетчика импульсов 2, первыми входами первого элемента запрета 4 и первого элемента И 7, выход которого подключен ко входу второго счетчика импульсов 3, вторые входы элемента И 7 и элемента запрета 4 соединены с выходом третьего элемента И 8. Выход элемента запрета 4 подключен к первым входам второго элемента И 11 и второго элемента запрета 6, вторые входы которых соединены с выходом первого триггера 12, выход элемента И 11 подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика 17, выходы которого соединены со входами элемента И 8 и входами второго элемента ИЛИ 14, выход которого подключен к первым входам пятого элемента И 10, третьего элемента запрета 5 и четвертого элемента И 9, выход которого соединен со вторым входом первого элемента ИЛИ 15, первый вход которого подключен к выходу элемента запрета 6 и первому входу триггера 12. Выход третьего элемента ИЛИ 16 соединен со вторыми входами элемента И 9, пятого элемента И 10 и третьего элемента запрета 5, выход которого подключен ко второму входу триггера 12, а выход пятого элемента И 10 соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика 17.

Выход блока 18 формирования (задания) программы функционирования многорежимной СМО соединен с первыми входами (а) блоков 42, 43 моделирования технологического режима, входящих в блоки 19 и 20 соответственно (первым входом блоков 42, 43 являются входы первых дифференцирующих элементов 44), со входом второго (управляющего) триггера 13, первый выход которого подключен к первому входу седьмого элемента И 24 блока 19 моделирования первого рабочего режима СМО и первым входом восьмого элемента И 28 в каждой группе блоков 25 моделирования выполнения работ, входящих в блок 19. Второй выход триггера 13 соединен с первым входом элемента И 24 блока 20 моделирования второго рабочего режима СМО и первым входом восьмого элемента И 28 в каждой группе блоков 25 моделирования выполнения работ, входящих в блок 20.

Выход элемента ИЛИ 15 соединен со вторыми входами элементов И 24 в блоках 19 и 20. В каждом блоке 19 и 20 выходы элементов И 24 подключены к первым входам девятых элементов И 29 блоков 25. В каждом блоке 25 выход элемента И 29 соединен с первым входом пятого элемента ИЛИ 30, выход которого подключен ко входу запуска первого счетчика 33 времени наработки, входу запуска первого генератора 36 случайных импульсов, входу запуска блока 39 генераторов случайных импульсов. Выход генератора 36 соединен с входом запуска первого формирователя импульсов 37.

Вход останова счетчика 33 соединен с выходом седьмого элемента ИЛИ 32, второй вход которого подключен к выходу первого 37 формирователя импульсов и первому входу элемента И 27.

Первый вход седьмого элемента ИЛИ 32 соединен со входом запуска первого счетчика 34 отказов, с выходом восьмого элемента И 28 и со вторым входом третьего триггера 26, первый выход которого соединен со вторым входом девятого элемента И 29, второй выход триггера 26 подключен к второму входу (b) блока 42, которым является второй вход десятого элемента И 47 блока 46, первый выход блока 42 (с), который соединен с третьим входом пятого элемента ИЛИ 30 блока 25. Второй выход блока 42 (d), которым является выход второго дифференцирующего элемента 48 блока 46, подключен к третьему входу шестого элемента ИЛИ 31 блока 25. Выход третьего элемента задержки 45 блока 42 (е) соединен с входом запуска второго 50 формирователя имульсов группы блоков 46, входящих в блоки 42.

Выход второго генератора 40 случайных импульсов соединен со входом останова первого счетчика 35 времени восстановления, вход запуска которого подключен ко входу запуска генератора 40 и к выходу второго элемента задержки 41, вход которого соединен со вторым входом восьмого элемента И 28 и выходом блока 39 генераторов случайных импульсов. Выход генератора 40 также подключен ко второму входу пятого элемента ИЛИ 30, входу останова первого счетчика 34 отказов и к первому входу триггера 26. Второй вход шестого элемента И 27 соединен с выходом первого элемента задержки 38.

Выходы каждого из шестых элементов И 27 блоков 25, входящих в блоки 19 и 20, соединены со входами четвертого элемента ИЛИ 22, выход которого подключен ко входу третьего счетчика 23 в блоках 19 и 20, выходы счетчиков 23 блоков 19 и 20 подключены ко вторым входам шестых элементов ИЛИ 31 блоков 25, входящих в блоки 19 и 20, и ко входам третьего элемента ИЛИ 16 устройства.

В каждом блоке 25 вход установки первого генератора 36 соединен с выходом шестого элемента ИЛИ 31, первый вход которого соединен с выходом элемента И 28, вторым входом триггера 26 и входом запуска счетчика 34.

Выход каждого генератора 21 тактовых импульсов в каждом из блоков 19 и 20 подключен ко входу первого элемента задержки 38 в каждом из блоков 25.

В каждом блоке 46 входящих в блоки 42 (43) выход первого дифференцирующего элемента 44 подключен через третий элемент задержки 45 к входу запуска вторых 50 формирователей импульсов, выход которого соединен с вторым 48 и третьим 49 дифференцирующими элементами и первым входом одиннадцатого элемента И 59. Выход дифференцирующего элемента 48 подключен к третьему входу элемента ИЛИ 31 блока 25 и к первому входу восьмого элемента ИЛИ 51, второй вход которого соединен с выходом третьего генератора случайных импульсов 53, входом останова второго счетчика 60 времени восстановления и входом останова второго 57 счетчиков отказов, а выход элемента ИЛИ 51 подключен к второму входу одиннадцатого элемента И 59, выход которого соединен с входами запуска второго счетчика 56 времени наработки, блока 55 технологического режима и четвертого 54 генератора случайных импульсов, выход которого подключен к входам запуска второго счетчика отказов 57, второго 60 счетчика времени восстановления, генератора случайных импульсов 53 и второму входу девятого элемента ИЛИ 52, выход которого соединен с первым входом десятого элемента ИЛИ 58 и входом останова блока технологического режима 55, выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ 58, выход которого соединен с входом останова счетчика времени наработки 56. Выход третьего 49 дифференцирующего элемента соединен с первыми входами элементов ИЛИ 52 и И 47.

Устройство работает следующим образом.

В случае, когда нет очереди и все каналы обслуживания свободны, триггер 12 находится в состоянии, когда элемент запрета 6 открыт и на управляющем входе этого элемента сигнал отсутствует. Импульс от генератора 1, имитирующий поступление заявок, поступает на счетчик 2 поступивших заявок, а также через открытые элементы запрета 4 и 6 - на первый вход триггера 12, а также через элемент ИЛИ 15 поступает на второй (информационный) вход элемента И 24 всех блоков 25, входящих в блок 19, открытый по управляющему первому входу сигналом с первого выхода управляющего триггера 13.

Триггер 12 переключается, закрывая тем самым элемент запрета 6 и открывая элемент И 11. До окончания обслуживания следующие импульсы от генератора 1, имитирующие заявки, поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 17, имитируя образование очереди заявок на обслуживание. Время нахождения триггера 13 определяется блоком 18. На выходе блока 18 формируются импульсы, форма которых представлена на фиг.3, где t_p1 - продолжительность нахождения системы в первом рабочем режиме, a t_p2 - во втором рабочем режиме.

По переднему фронту импульса с выхода блока 18 управляющий триггер 13 срабатывает, и на его первом выходе появляется сигнал, который открывает по управляющим входам элементы И 24, И 28 всех блоков 25, входящих в блок 19 (тем самым моделируется нахождение СМО в первом рабочем режиме). По заднему фронту импульса с выхода блока 18 сигнал появляется на втором выходе управляющего триггера 13, который открывает по управляющим входам элементы И 24, И 28 всех блоков 25, входящих в блок 20 (тем самым моделируется переход СМО из первого во второй рабочий режим и последующее нахождение СМО в нем), одновременно закрываются по управляющим входам элементы И 24, И 28 всех блоков 25, входящих в блок 19.

В каждом блоке 25 моделирования выполнения работ (обслуживания заявок) блока 19 импульс с выхода элемента И 24 поступает на первый (информационный) вход элемента И 29, открытого по второму (управляющему) входу сигналом с выхода триггера 26, проходит через элемент ИЛИ 30 и запускает счетчик времени наработки 33 и первый генератор 36 случайных импульсов, через промежуток времени, моделирующий время выполнения работ исполнителем, на его выходе появляется импульс, который запускает формирователь импульсов 37 блока 25, входящего в блок 19, на выходе которого формируется импульс длительности, пропорциональный количеству элементарных операций, которые выполняет исполнитель. Импульс с выхода формирователя 37 поступает через элемент ИЛИ 32 на вход останова счетчика 33.

Этот же импульс поступает на первый вход элемента И 27 и открывает его для прохождения импульсов от генератора 21 тактовых импульсов через элемент 38 задержки на выход блока 25 и далее через элемент ИЛИ 22 - на вход счетчика 23 импульсов блока 19. Элемент 38 задержки обеспечивает сдвиг по фазе импульсов, поступающих на вход счетчика 23 от различных блоков 25 моделирования выполнения работ (обслуживания заявок).

При достижении числом подсчитанных импульсов заданного значения, соответствующего требуемому количеству выполненных работ, на выходе счетчика 23 блока 19 появляется импульс переполнения, который поступает через элементы ИЛИ 31 на установочные входы генераторов 36, возвращая их в исходное состояние, а также через элемент ИЛИ 16 и И 10 на вычитающий вход реверсивного счетчика 17, уменьшая очередь заявок на единицу, и через элементы И 9, ИЛИ 15, И 24, И 29, ИЛИ 30 на запуск генераторов 36 блоков 25, входящих в блок 19.

Если в очереди нет заявок, то элемент И 9 закрыт, сигнал с выхода счетчика 23 блока 19 через элемент ИЛИ 16 и элемент запрета 5 переключает триггер 12, который открывает элемент запрета 6 и закрывает элемент И 11. Тем самым устройство приводится в исходное состояние и готово для обслуживания заявки в первом рабочем режиме (если триггер 13 не изменил своего состояния) или во втором рабочем режиме (если триггер 13 изменил свое состояние под воздействием сигнала от блока 18).

При заполнении всей очереди на выходе элемента И 8 появляется сигнал, который закрывает элемент запрета 4 и открывает элемент И 7. При этом новые заявки поступают на вход счетчика 3 потерянных заявок из-за превышения длины очереди.

Моделирование возникновения отказов при нахождении СМО в первом и втором рабочих режимах и случайных моментов восстановления ее работоспособности, повторное обслуживание заявок, находящихся на обслуживании при наступлении отказов и их устранения, сбор и регистрация статистических данных о времени наработки, отказах и времени восстановления элементов СМО при различных программах (режимах) функционирования реализуется следующим образом.

Рассмотрим, например, когда СМО находится в первом рабочем режиме. Импульс, поступивший с выхода генератора 1 и прошедший элементы запрета 4, 6, элемент ИЛИ 15, элементы И 24, И 29, ИЛИ 30, запускает генераторы 36 блоков 25. Этот же импульс с выхода элемента ИЛИ 30 одновременно запускает счетчики 33 времени наработки и блок 39 генераторов случайных импульсов. В случайный момент времени на выходе блока генераторов 39 появляется сигнал, имитирующий возникновение отказа в каждом блоке 25 блока 19, который поступает через второй (информационный) вход элемента И 28, открытый по первому (управляющему) входу триггером 13, и через элемент ИЛИ 31 на установочный вход первого 36 генератора случайных импульсов, тем самым прерывая выполнение работ (обслуживание заявок), запускает счетчик 34 отказов и через элемент ИЛИ 32 останавливает счетчик 33 времени наработки и переводит триггер 26 в состояние, при котором элемент И 29 закрывается.

Одновременно импульс с выхода блока 39 генераторов через второй элемент задержки 41 запускает второй генератор 40 случайных импульсов и счетчик 35 времени восстановления. В случайный момент времени на выходе генератора 40 появляется сигнал, имитирующий момент восстановления. Этот сигнал подается на входы останова счетчика 34, 35, на первый вход триггера 26, переводя его в исходное состояние, и через элемент ИЛИ 30 на вход запуска генератора 36, имитируя тем самым повторное обслуживание заявки, потерянной из-за отказа.

Сбор и регистрация статистических данных о времени наработки, отказах и времени восстановления элементов СМО при различных программах функционирования в рабочих режимах осуществляется счетчиками импульсов 33, 34 и 35 блоков 19 и 20 соответственно.

Далее устройство работает аналогично изложенному выше.

Работа устройства во втором рабочем режиме аналогична работе в первом режиме. Перевод из первого во второй рабочий режим и наоборот осуществляется блоком 18 формирования программы функционирования, на выходе которого формируются импульсы, форма которых приведена на фиг.3.

При моделировании технологического режима многорежимной СМО устройство работает следующим образом. На выходе блока 18 формируется импульс, форма которых представлена на фиг.3, где t_p1, t_p2 - продолжительности нахождения СМО в первом и втором рабочих режимах соответственно.

По переднему фронту импульса длительности t_p1 срабатывает управляющий триггер 13, и на его первом входе появляется сигнал, который открывает по первому входу (управляющему) элемент И 24 блока 19 и по вторым входам элемента И 28 группы блоков 25, входящих в блок 19, и переводит устройство в режим моделирования первого рабочего режима СМО.

Одновременно импульс с выхода блока 18 длительности t_p1 поступает на дифференцирующий элемент 44 блока 42, на выходе которого появляется импульс, соответствующий переднему фронту импульса, поступившего на его вход. Этот импульс с выхода дифференцирующего элемента 44 блока 42 поступает на вход элемента задержки 45 блока 42 (время задержки равно t₃₁), который через время t₃₁ появляется на его выходе, и запускает формирователь импульсов 50 блока 42, который формирует импульсы длительностью t_Tp1 (задает продолжительность технологического режима моделируемой СМО, функционирующей в первом рабочем режиме), форма которых представлена на фиг.4. При этом целесообразно выбирать длительность этих импульсов так, чтобы выполнялось условие t₃₁+t_Tp1=t_p1.

От дифференцирования переднего фронта импульса, поступившего с выхода формирователя импульсов 50, на выходе дифференцирующего элемента 48 появляется импульс, который через элементы ИЛИ 31 блоков 25 поступает на вход останова генераторов 36 блоков (если проводилось обслуживание заявки, то оно прерывается), входящих в блок 19, а через элементы ИЛИ 51 и открытые по управляющему входу сигналом с выхода формирователя 50 элементы И 59 поступает на вход запуска счетчика времени наработки 56 блока 46, на вход запуска блока 55 технологического режима и на вход запуска генератора 54 случайных импульсов (имитирующий возникновение отказов во время проведения технологического режима в первом рабочем режиме).

Импульс с выхода генератора 54 поступает на вход запуска счетчика отказов 57, а через элемент ИЛИ 52 на вход останова блока 55, останавливая его, и далее через элемент ИЛИ 58 на вход останова счетчика 56.

Работа устройства в процессе моделирования восстановления (устранения возникшего отказа при проведении технологического режима) поясняется ниже.

Импульс с выхода генератора 54 также запускает генератор 53 (имитирует случайное время восстановления (устранения) отказа, возникшего в период технологического режима), через случайный интервал времени, соответствующий времени восстановления. На выходе генератора 53 появляется импульс, который поступает на вход останова счетчика отказов 57, а через элемент ИЛИ 51, И 59 на вход блока 55, имитируя тем самым продолжение технологического режима, и на вход запуска счетчика 56.

Если проводилось обслуживание заявки, то оно прерывается, а после выполнения технологического режима обслуживание прерванной заявки будет проведено заново. Работа устройства, моделирующего эту ситуацию, излагается ниже.

По истечении времени, равного t_Tp1, на выходе дифференцирующего элемента 49 (от заднего фронта импульса с выход формирователя 50) появляется импульс (соответствующий окончанию продолжительности технологического режима в первом рабочем режиме t_p1), который через элемент ИЛИ 52 поступает на вход останова блока 55. Этот же импульс с выхода дифференцирующего элемента 49 поступает через открытый сигналом с выхода триггера 26 блоков 25 элемент И 47 блока 46 входящих в блок 42 (если до этого в первом рабочем режиме проводилось обслуживание заявки и оно было прервано из-за проведения технологического режима) и элементы ИЛИ 30 блоков 25 и запускает генераторы 36 блоков 25, входящих в блок 19, имитируя тем самым повторное обслуживание прерванной заявки за счет проведения технологического режима в первом рабочем режиме.

По заднему фронту импульса с выхода блока 18 длительности t_p1 срабатывает управляющий триггер 13, и на его втором выходе появляется сигнал, который открывает по первому входу элемент И 24 блока 20, и по вторым входам элементы И 28 группы блоков 25, входящих в блок 20 и переводит устройство в режим моделирования второго рабочего режима СМО.

Одновременно импульс с выхода блока 18 длительности t_p1 поступает на дифференцирующий элемент 44 блока 43, на выходе которого появляется импульс, соответствующий заднему фронту импульса, поступившего на его вход. Импульс с выхода дифференцирующего элемента 44 блока 43 поступает на вход элемента задержки 45 (время задержки t₃₂); который через время t₃₂ появляется на его выходе, и запускает формирователь импульсов 50 блока 43, который формирует импульсы длительностью t_Tр2 (задает продолжительность технологического режима моделируемой СМО, функционирующей во втором рабочем режиме), форма которых представлена на фиг.5.

При этом целесообразно выбирать длительность импульсов так, чтобы выполнялось условие t₃₂+t_Tp2<t_p2.

Далее устройство (блок 43) работает аналогично описанному выше (блок 42).

Блок 18 формирования программы функционирования может быть реализован, например, в виде задающего генератора, формирователя импульсов, блок технологического режима 55 может быть выполнен на элементах И, ИЛИ, НЕ или триггере, счетчики 33, 34, 35, 56, 57, 60 - в виде счетчиков временных интервалов.

Таким образом, устройство позволяет моделировать обслуживание заявок в трехрежимных СМО с учетом отказов и восстановлений ее элементов, выполнения требуемого количества элементарных операций и ограниченными возможностями каждого исполнителя по количеству выполняемых операций, а также повторного обслуживания заявок, потерянных при отказах ее элементов.

Кроме того, устройство позволяет по показаниям счетчиков 2 и 3 определить такие характеристики СМО, как вероятность обслуживания и вероятность отказа в обслуживании из-за занятости (ограничения очереди), по показаниям счетчиков 32, 33, 34 - получить время наработки, количество отказов, время восстановления ее элементов при нахождении СМО в рабочих режимах, по показаниям счетчиков 56, 57, 60 - время наработки, число отказов и восстановления СМО при нахождении в технологическом режиме и другие показатели функционирования, например коэффициенты простоя и готовности СМО и т.д. По показаниям реверсивного счетчика 17, задействованного в процессе моделирования, может быть определена длина очереди заявок в системе, а также другие показатели функционирования СМО.

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей за счет моделирования обслуживания заявок в трехрежимных СМО при различных программах функционирования с учетом отказов и восстановлений ее элементов. Устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее генератор случайного потока импульсов, счетчики импульсов, элементы запрета, элементы И, триггеры, элементы ИЛИ, реверсивный счетчик, блок формирования программы функционирования СМО, блоки моделирования первого и второго рабочих режимов СМО. Каждый из блоков моделирования первого и второго рабочих режимов СМО содержит генератор тактовых импульсов, элемент ИЛИ, счетчик импульсов, элемент И и группу блоков моделирования выполнения работ (обслуживания заявок), каждый из которых содержит триггер, элементы И, элементы ИЛИ, счетчик времени наработки, отказов, времени восстановления, первый генератор случайных импульсов, первый формирователь импульсов, элементы задержки, блок генераторов случайных импульсов, который моделирует возникновение отказов СМО при выполнении работ, второй генератор случайных импульсов, моделирующий случайный момент восстановления работоспособности СМО при выполнении работ. 5 ил.

Устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее генератор случайного потока импульсов, выход которого соединен со входами первого счетчика импульсов, первого элемента И, а через первый элемент запрета - с первым входом второго элемента И и первым входом второго элемента запрета, выход которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, первому входу первого триггера, выход которого подключен ко вторым входам второго элемента запрета и второго элемента И, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, выходы которого подключены ко входам второго элемента ИЛИ и третьего элемента И, выход которого соединен со вторыми входами первых элементов запрета и элемента И, выход которого соединен со входом второго счетчика импульсов, выход второго элемента ИЛИ подключен к первым входам четвертого, пятого элементов И и третьего элемента запрета, выход которого соединен со вторым входом первого триггера, второй вход четвертого элемента И соединен со вторыми входами третьего элемента запрета и пятого элемента И, выход четвертого элемента И подключен ко второму входу первого элемента ИЛИ, а выход пятого элемента И соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика, группу блоков моделирования выполнения работ, каждый из которых включает первый элемент задержки, шестой элемент И, первый формирователь импульсов и первый генератор случайных импульсов, выход которого подключен ко входу запуска первого формирователя импульсов, выход которого соединен с первым входом шестого элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого элемента задержки, отличающееся тем, что дополнительно введены блок формирования программы функционирования системы массового обслуживания (СМО), второй триггер, третий элемент ИЛИ, блоки моделирования первого и второго рабочих режимов СМО, каждый из которых содержит седьмой элемент И, блок моделирования технологического режима, группу блоков моделирования выполнения работ, генератор тактовых импульсов, четвертый элемент ИЛИ, третий счетчик импульсов, причем выход генератора тактовых импульсов соединен со входом каждого первого элемента задержки в группе блоков моделирования выполнения работ, а выходы каждого из шестых элементов И группы блоков моделирования выполнения работ подключены к соответствующим входам четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен со входом третьего счетчика импульсов, выход которого подключен к соответствующему входу третьего элемента ИЛИ устройства, выход которого соединен со вторыми входами четвертого, пятого элементов И и третьего элемента запрета, причем каждый блок моделирования выполнения работ дополнительно включает восьмой, девятый элементы И, пятый, шестой и седьмой элементы ИЛИ, третий триггер, второй генератор случайных импульсов, блок генераторов случайных импульсов, первые счетчики времени наработки, отказов и времени восстановления и второй элемент задержки, причем выход блока формирования программы функционирования СМО соединен со входом второго триггера, первый выход которого соединен с первыми входами восьмых элементов И группы блоков моделирования выполнения работ и с первым входом седьмого элемента И блока моделирования первого рабочего режима СМО, а второй выход второго триггера подключен к первым входам восьмых элементов И группы блоков моделирования выполнения работ и к первому входу седьмого элемента И блока моделирования второго рабочего режима СМО, вторые входы седьмых элементов И блоков моделирования первого и второго рабочих режимов СМО соединены с выходом первого элемента ИЛИ, а выходы седьмых элементов И блоков моделирования первого и второго рабочих режимов подключены к первым входам девятых элементов И соответствующих блоков моделирования выполнения работ, второй вход девятого элемента И соединен с первым выходом третьего триггера, а выход девятого элемента И подключен к первому входу пятого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу второго генератора случайных импульсов, ко входам останова первых счетчиков отказов и времени восстановления и к первому входу третьего триггера, второй вход которого соединен с первым входом седьмого элемента ИЛИ, входом запуска первого счетчика отказов, с первым входом шестого элемента ИЛИ и с выходом восьмого элемента И, второй вход которого подключен к выходу блока генераторов случайных импульсов, а через второй элемент задержки - ко входу запуска первого счетчика времени восстановления и ко входу запуска второго генератора случайных импульсов, выход пятого элемента ИЛИ соединен со входом запуска блока генераторов случайных импульсов, со входом запуска первого генератора случайных импульсов, со входом запуска первого счетчика времени наработки, вход останова которого подключен к выходу седьмого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого формирователя импульсов, выход шестого элемента ИЛИ соединен со входом останова первого генератора случайных импульсов, выходы третьих счетчиков блоков моделирования первого и второго рабочих режимов СМО подключены ко вторым входам шестых элементов ИЛИ блоков моделирования выполнения работы, соответственно, каждый блок моделирования технологического режима содержит первый дифференцирующий элемент, третий элемент задержки и группу блоков моделирования выполнения технологического режима, каждый из которых содержит десятый и одиннадцатый элементы И, второй и третий дифференцирующие элементы, восьмой, девятый и десятый элементы ИЛИ, блок технологического режима, третий и четвертый генераторы случайных импульсов, второй формирователь импульсов, вторые счетчики времени наработки, восстановления и отказов, причем выход блока формирования программы функционирования СМО соединен со входами первых дифференцирующих элементов блоков моделирования технологического режима блоков моделирования первого и второго рабочих режимов, выходы первых дифференцирующих элементов подключены через третьи элементы задержки ко входам запуска вторых формирователей импульсов группы блоков моделирования выполнения технологического режима, выходы которых в каждом блоке моделирования выполнения технологического режима соединены со входами второго и третьего дифференцирующих элементов, выход второго дифференцирующего элемента подключен к первому входу восьмого элемента ИЛИ и третьему входу шестых элементов ИЛИ блоков моделирования выполнения работ, выход третьего дифференцирующего элемента соединен с первыми входами девятого элемента ИЛИ и десятого элемента И, второй вход десятого элемента И подключен ко второму выходу третьего триггера блока моделирования выполнения работ, а выход десятого элемента И соединен с третьим входом пятого элемента ИЛИ блока моделирования выполнения работ, второй вход восьмого элемента ИЛИ подключен к выходу третьего генератора случайных импульсов и ко входу останова вторых счетчиков времени восстановления и отказов, вход запуска второго счетчика отказов соединен со входом запуска третьего генератора случайных импульсов, выходом четвертого генератора случайных импульсов, входом запуска второго счетчика времени восстановления и вторым входом девятого элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу десятого элемента ИЛИ и входу останова блока технологического режима, выход которого соединен со вторым входом десятого элемента ИЛИ, выход которого подключен ко входу останова второго счетчика времени наработки, вход запуска которого соединен со входами запуска четвертого генератора случайных импульсов и блоком технологического режима, а также с выходом одиннадцатого элемента И, первый вход которого подключен к выходу второго формирователя импульсов, а второй вход - к выходу восьмого элемента ИЛИ.