Устройство для моделирования систем массового обслуживания Советский патент 1984 года по МПК G06N7/08 

динен G входом счетчика времени восстановления, выход первого триггера подключен к первому входу первого элемента И, выход которого соединен с входом счетчика времени работы системы, выход реверсивного счетчика подключен к входу генератора случайных интервалов времени технического обслуживания-, выход которого соединен с входом четвертой дифференцирующей цепочки, выход которой через регистр сдвига соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, выход .третьего триггера соединен с первым входом восьмого элемента И, вьгход которого подключен к входу счетчика времени технического обслуживания, выход генератора случайных потоков импульсов соединен с входом генератора импульсов, выход которого подключен к вторьм входам первого, седьмо.го и ВОСЬМОГО;.элементов И, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности моделирования, в него введены третий, четвертый и птый элементы ИЛИ, девятый и десятый элемёнты И, пятая дифференцирующая цепочка, генераторы случайных интервалов времени еженедельного, ежемесяного и полугодового технического обслуживания, счетчики календарных недель, месяцев и полугодий, причем выход генератора счетных импульсов подключен к входу счетчика календарHbpt недель, выход которого соединен с прямым входом девятого элемента И и с входом счетчика календарных месяцев, выход которого, подключен к инверсному входу девятого эле1

мента И, к прямому входу десятого элемента Ник входу счетчика полугодий, выход которого соединен с инверсным входом десятого элемента И, с входом генератора интервала времени полугодового технического обслуживания и с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу останова Генератора случайных интервалов времени работы, к единичному входу третьего триггера и к первому входу четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с нулевым входом первого триггера, выход шестого элемента И.подключен к второму входу четвертого элемента ИЛИ, выходы девятого и десятого элементов И соединены соответственно с вторым и третьим входами третьего элемента ИЛИ и подключены соответственно к входам генераторов интервалов времени еженедельного и ежемесячного технического обслуживания, выход реверсивного счетчика соединен с четвертым входом третьего элемента ИЛИ, выходы генераторов интервалов времени еженедельного, ежемесячного, полугодового технического обслуживания и генератора случайных интервалов времени технического обслуживания подключены соответственно к входам пятого элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым инверсным входом шестого элемента И, вторым входом второго элемента ИЛИ и через пятую дифференцируницую цепочку подключен к второму инверсно.му входу первого элемента ИЛИ и к нулевому входу третьего триггера.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ, содержащее генератор случайных потоков импульсов, выход которого подключён к первому входу первого элемента ИЛИ, .генератор заявок, генератор импульсов, счетчик общего количества заявок, счетчик количества неполностью обслуженных заявок, первый элемент И, выход которого соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика, второй элемент И, 1выход которого подключен к входу счетчика количества обслуженньпс заявок, второй элемент ИЛИ, выход которого соединен с первым входом третьего элемента И, генератор случайных интервалов времени работы, генератор случайных интервалов времени обслуживания заявок, генератор случайных интервалов времени восстановления, генератор случайных интервалов времени технического обслуживания, дифферёнцирукяцие цепочки, триггеры, регистр сдвига, счетчик времени восстановления, счетчик времени работы cиcтe ы, счетчик времени технического обслуживания, счетчик количества необслу женных заявок, причем ввншгд ведаератора случайных потоков ш;шул оев подключен к входу ревера«р®ра заявок, выход которого соединен с входом счетчика общего количества заявок, с первым входом четвертого элемента И и с вторым входом третьего элемента И, выход которого подключен к входу счетчика количества необслуженных заявок, выход четвертого элементй И соединен с входом генератора случайных интервалов времени обслуживания заявок, выход которого через первую дифференцирующую цепочку подключен к инверсному входу второго элемента И и к первому инверсному входу пятого элемента И, выход которого (Л С соединен с входом счетчика количеств ва неполностью обслуженных заявок, выход первого элемента ИЛИ подключен к единичному входу первого триггера г и входу запуска генератора случайных интервалов времени работы, выход которого соединен с вторыми входами второго и четвертого элементов И, О СО ел с вторым инверсным входом пятого элемента И и с входом второй дифференцирующей цепочки, выход которой подключен к первому инверсному входу 00 СП шестого элемента И, выход которого соединен с единичным входом второго, триггера и входом генератора случайных интервалов времени восстаноштения, выход которого подключен к первому входу BToporfi элемента ИЛИ и через третьи) дифференцирующую цепочку соединен с первым инверсным входом первого элемента ИЛИ и с нулевьм входом второго триггера, выход которого подключен к первому BXOJ седьмого элемента И, выход которого сое

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при моделировании систем массового обслуживания (СМО). Известно устройство для моделирования систем массового обслзтживания, содержащее управляемый генератор случайного потока импульсов, блоки генераторов случайных интервалов времени, блок случайных временных задержек. счетчики, дешифратор, элементы ИЛИ, элементы И Л . Известное устройство позволяет моделировать СМО с учетом возмож,ности возникновения отказов и устранения этих отказов, однако не предусматривает других возможных режимов функционирования СМО, характерных, для многих реальных систем, а именно режим технического обслуживания (ТО) по смешанному принципу. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее генератор случайных интервалов времени обслуживания заявок, вход которого подключен к выходу первого элемента И, а выход соединен с входом первой дифференцирующей цепочки, выход которой подключен к первым инверсным входам . второго и третьего элементов И, счетчик количества обслуженных заявок, вход которого соединен с выходом второго элемента И, счетчик количества неполностью обслуженных заявок, вход которого подключен к входу генератора заявок и к первому входу первого элемента Ш1И, счетчик общего количества заявок, вход которого подключен к выходу генератора-заявок генератор случаГшых интервалов времени работы, выход которого подключен к вторым входам первого и второго элементов И и второму инверсному входу третьего элемента И, а также к входу второй дифференцирующей цепочки, выход которой соединен с первым входом пятого элемента И, выход генератора случайных интервалов времени восстановления подключен к входу третьей дифференцирующей цепочки, выход которой соединен с нулевым входом первого триггера, выход которого подключен к первому входу четвертого элемента И, с вторым инверсным входом первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу запуска генератора случайных интервалов времени работы и к единичному входу третьего триггера, выход генератора случайных интервалов времени технического обслуживания подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, второму инверс ному входу пятого элемента И и входу четвертой дифференцирующей цепочки, выход которой соединен с нулевым входом второго триггера, входом peracTp и третьим инверсным входом первого элемента ИЛИ, выход пятого элемента И соединен с единичным входом пер вого триггера, с входом генератора случайных интервалов времени восстановления и с нулевым входом третьего триггера, выход второго элемента 1ШИ соединен с первым входом восьмого элемента И, вход генератора счетных импульсов соединен с выходом элемента запуска, а выход подключен к первым входам четвертого, шестого и седьмого элементов И, выходы которых подключены соответственно к входам счетчика времени восстановления системы, счетчика времени технического обслуживания и счетчика времени работы системы, вычитающий вход реверсивного счетчикд соединен/ с входом седьмого элемента И, установочные входы соединены с соответствующими выходами регистра, а в«лход подключен к входу генератора случайных интервалов времени технического обслуживания и единичному входу второго триггера, выход которого соединен с вторым входом шестого элемента И, и к установочному входу генератора слу- чайных интервалов времени работы, вторые входы четвертого и седьмого элементов И соединены соответственно с выходами первого и третьего триггеров, BTOpo|i вход второго элемента ИЛИ соединен с выходом генератора случайных интервалов времени восстановления, выход генератора заявок подключен к первому входу первого элемента И, второму входу восьмого элемента И, выход которого подключен к входу счетчика необслужен- ных заявок zl . Недостатком данного устройства является относительная неточность моделирования из-за отсутствия возможности модел ирования режима технического обслуживания по смешанному (комбинированному) принципу (т.е. по наработке и календарному принципу), характерного для многих реальных систем обслуживания. Такие системы имеют,- как правило, следующий цикл функционирования: система находится в режиме, работы, во время которого она обслуживает поступающие в систему заявки. В этом режиме возможно возникновение отказа, после чего система сразу же переходит в режим восстановления, по окончании которого возвращается в режим работы. В зависимости от условий эксплуатации, конструктивных особенностей аппаратуры и характера отказов обслуживающих приборов СМО при организации технического обслуживания могут быть использованы три принципа: календар51ный, наработки и смешанный (комбинированный) . Календарный принцип состоит в том что техническое обслуживание назначается и проводится по истечении определенного календарного срока (день, неделя, месяц, квартал и т.д. независимо от интенсивности использо вания СМО и ее наработки. При календарном принципе различают: еженедель ные, ежемесячные, ежеквартальные, полугодовые и годовые ТО. Принцип наработки предполагает назначение сроков проведения ТО при достижении аппаратурой обслуживающегх) прибора определенной наработки. При этом наработка может исчисляться в часах работы, количестве включений, циклах и т.д. Смешанный (комбинированный) причцип включает календарный и наработки. По истечении установленных календарных сроков или определенной наработки система периодически переходит в режим технического обслуживания, после проведения технического обслуживания система включается в рабочий режим. Целью изобретения является повышение точности моделирования. Поставленная цель достигается тем что в устройство для моделирования систем массового обслуживания, содер жащее генератор случайных потоков импульсов, выход которого подключен к первому входу первого элемента PfflH генератор заявок, генератор импульсов, счетчик общего количества зая вок, счетчик количества неполностью обслуженных заявок, первый элемент И выход которого соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика, второй элемент И, вькод которого подключен к входу счетчика количества обслужен ных заявок, второй элемент ИЛИ, выхо которого соединен с первым входом третьего элемента И, генератор случайных интервалов времени работы, ге нератор случайных интервалов времени обслуживания заявок, генератор случайных интервалов времени восстановления, .генератор случайных интервало времени технического обслуживания, дифференцирующие цепочки, триггеры, регистр сдвига, счетчик времени восстановления, счетчик времени работы системы, счетчик времени техническог 85 обслуживания, количества необслуженных заявок, причем выход генератора случайных потоков импульсов подключен к входу генератора заявок, выход которого соединен с входом счетчика общего количества заявок, с первым входом четвертого элемента И и с вторым входом третьего элемента И, выход которого подключен к входу счетчика количества необслуженных заявок, выход четвертого элемента И соединен с входом генератора случайных интервалов времени обслуживания заявок, выход которого через первую дифференцирующую цепочку подключен к инверсному входу второго элемента И и к первому инверсному входу пятого элемента И, выход которого соединен с входом счётчика количества неполностью обслуженных заявок, выход первого элемента ИЛИ подключен к единичному входу первого триггера и входу запуска генератора случайных интервалов времени работы, выход которого соединен с вторыми входами второго и четвертого элементов И, с втЬрым инверсным входом пятого элемента И и с входом второй дифференцирующей цепочки, выход которой подключен к первому инверсному входу шестого элемента И, выход которого соедицен с единичным входом второго триггера и входом генератора случайных интервалов времени восстановления, выход которого подключен к первому входу второго элемента ИЛИ и через третью дифференцирующую цепочку соединен с первым инверсным входом первого элемента ИЛИ и с нулевым входом второго триггера, выход которого подключен к первому входу седьмого элемента И, выход которого соединен с входом счетчика времени восстановления, выход первого триггера подключен к первому входу первого элемента И, выход которого соединен с входом счетчика времени работы системы, выход реверсивного счетчика подключен к входу генератора случайных интервалов времени технического обслуживания, выход которого соединен с входом четвертой дифференцирующей цепочки, выход которой через регистр сдвига соединен с суммирующим,входом реверсивного счетчика, выход третьего триггера соединен с первым входом восьмого элемента И, выход которого 7 подключен к входу счетчика времени технического обслуживания, выход генератора случайных потоков импульсов соединен с входом генератора импульсов , выход которого подключен к вторым входам первого, седьмого и восьмого элементов И, введены третий четвертый и пятый элементы ИЛИ, девя тый и десятьш элементы И, пятая дифференцирующая цепочка, генераторы случайных интервалов времени еженедельного, ежемесячного и полугодового технического обслуживания, счетчики календарных недель, месяцев и полугодий, причем выход генератора счетных импульсов подключен к входу счетчика календарных недель, выход которого соединен с прямым входом девятого элемента И и с входом счетчика календарных месяцев, выход кото рого подключен к инверсному входу девятого элемента И, к прямому входу десятого элемента И и к входу счетчи ка полугодий, выход которого соединен с инверсным входом десятого элемента И, с входом генератора интервала времени полугодового технического обслуживания и с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу останова генератора случайных интервалов В1 емёни работы, к единичному входу третьего триггера и к первому входу четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с нулевым входом первого триггера, выход шестого элемента И подключен к второму входу четвертого элемента ИЛИ, выходы девятого и деся того элементов И соединены соответст венно с вторым и третьим входами третьего элемента ИЛИ и подключены еоотзетственно к входам генераторов интервалов времени еженедельного и ежемесячного технического обслуживания, выход реверсивного счетчика сое динен с четвертым входом третьего элемента ИЛИ, выходы генераторов интервалов времени еженедельного, ежемесячного, полугодового технического обслуживания и генератора случайных интервалов времени техническо го обслуживания подключены соответственно к входам пятого элемента ИЛИ выход которого соединен с вторым иу версным входом шестого элемента И,. вторым входом второго элемента 1-ШИ и через пятую дифференцирующую цепоч ку подключен к второму инверсному 858 входу первого элемента ИЛИ и к нулевому входу третьего триггера. На чертеже схематически изображено устройство для моделирования систем массового обслуживания. Устройство содержит генератор 1 случайных потоков импульсов, генератор заявок 2, генератор импульсов 3, первый элемент ИЛИ 4, генератор случайных интервалов времени работы 5, четвертьм элемент И 6, генератор случайных интервалов времени обслуживания заявок 7, первую дифференцирующую цепочку 8, второй элемент И 9, счетчик количества обслуженных заявок 10, вторую дифференцирующую цепочку 11, шестой элемент И 12, генератор случайных интервалов времени восстановления 13, второй триггер 14, седьмой элемент И 15, счетчик времени восстановления 16, третью дифференцирующую цепочку 17, календарных недель 18, счетчик календарных месяцев 19, счетчик полугодий 20, девятый и десятый элементы И 21 и 22, третий элемент ИЛИ 23, генератор интервалов времени еженедельного технического обслуживания 24, генератор интервалов времени ежемесячного технического обслуживания 25, генератор интервалов времени полугодового технического обслуживания 26, пятый элемент ИЛИ 27, пятую дифференцирующую цепочку 28, третий триггер 29, вось- , мой элемент И 30, счетчик времени технического обслуживания 31, четвертый элемент ИЛИ 32, первый триггер 33, первый элемент И 34, реверсивный счетчик 35, генератор случайных интервалов времени технического обслуживания 36, четвертую дифференцирующую цепочку 37, регистр сдвига 38, счетчик времени работы системы 39, второй элемент ИЛИ. 40, третий элемент И 41, счетчик количества необслуженных заявок 42, счетчик общего количества заявок 43, пятый элемент И 44, счетчик количества ве-т полностью обслуженных заявок 45. Устройство моделирует работу системы массового обслуживания (CMC), имеющей следующие режимы функционирования: работа (обслуживание заявок) , восстановление и техническое обслуживание по смешанному (комбинированному) принципу. Обслуживание заявки происходит только при нахождении системы в рабочем режиме. Окончание режима работы соответствует наступлению отказа, при этом система сразу переходит в режим восстановления, после окончания которого - вуовь в рабочий режим.

По истечении установленных календарных сроков (неделя, месяц, полугодие) система переводится в режим соответствующего вида календарного техническбго обслуживания (еженедельного, ежемесячного, полугодового), после окончания которого система переходит в режим работы, при достижении определенного времени наработки система также переходит в режим технического обслуживания по наработке, после окончания которого она вновь переходит в режим работы. Заявки, поступающие во время режимов восстановления и технического обслуживания, теряются, отказы, возникшие во время обслуживания заявок, приводят к срыву заявки.

Устройство работает следующим образом.

Импульс с выхода генератора 1 запускает генератор заявок 2, генератор 3 импульсов, а .через элемент ИЛИ 4 - генератор 5 случайных интервалов времени работы. На выходе генератора 5 формируется случайный интервал времени, соответствующий продолжительности режима работы. Заявки с выхода генератора 2 через элемент И 6 запускают генератор 7 случайньпс интервалов времени, который формирует интервал времени обслуживания заявок. По окончании этого интервала импульс с выхода дифференцирукяцей цепочки 8 через элемент И 9 при наличии напряжения на выходе генератора 5 поступает на счетчик обслуженных заявок. По окончании интервала времени работы импульс, имитирующий отказ, с выхода дифференцирукмцей цепочки 11 через элемент И 12 запускает генератор 13 случайных интервалов времени. На выходе генератора 13 формируется интервал времени, соответствующий нахождению системы в режиме восстановления. Этот же импульс поступает на единичный вход триггера 14 и опрокидывает его, после чего напряжение с выхода триггера 14 поступает на вход злеме} та И 15. На второй вход элемента И 15 поступают счетные импульсы

от генератора 3, которые прох-одят на вход счетчика. 1б, подсчитывающего общее врейя восстановления системы. По окончании интервала времени восстановления импульс с выхода дифференцирующей цепочки 17 через элемент ИЛИ 4 запускает генератор 5 случайных интервалов времени, переводя вновь систему в рабочий режим. Этот же импульс поступает на нулевой вход триггера 14, после чего

счетные импульсы не поступают на счетчик 16. Импульсы с выхода элемента ИЛИ 4 поступают также на единичный вход триггера 33, напряжение с выхода триггера 33 подается на вход элемента И 34, на второй вход которого поступают сметные импульсы от генератора 3. Счетные импульсы проходят через элемент И 34 на вычитающий вход реверсивного счетчика 35. Число, записанное в счетчике 35 и соответствующее заданному времени наработки, начинает уменьшаться. Одновременц счетные импульсы поступают на вход счетчика 39, который подсчитывает время нахождения системы в режиме работы, а также на вход счетчика 18 календарных недель. По истечении интервала времени, соответствующего каждой неделе, с выхода счетчика 18 поступает импульс на вход счетчика 19. календарны месяцев и одновременно проходит через элемент И 21 при условии отсутствия импульса на выходе счетчика 19. Прошедший импульсчере3 элемент И 21 запускает генератор 24 еженедельного технического обслуживания. Этот же импульс,проходя через элемент ИЛИ 23 поступает на установочный вход генератора 5, при этом заканчивается интервал времени режима работы. Система не переходит в режим восстановления, так как напряжение с выхода генератора 24 через элемент ИЛИ 27 подано на инверсный вход элемента И 12 и запрещает прохождение импульса на генератор 13, этот же импульс через элемент ИЛИ 32 поступает на нулевой вход триггера 33, после чего счетные импульсы не проходят на счетчики 35 и 39. Одновременно этот импульр поступает на единичный вход триггера 29, опрокидывает его, после .чего напряжение с триггера 29 подается на элемент И 30 и счетные импульсы от генератора 3

1110951

проходят на счетчик 31 времени технического обслуживания.

По окончании интервала времени технического обслуживания на выходе дифференцирующей цепочки 28 появля- 5 ется импульс, который через элемент ИЛИ 4 поступает на запуск генератора 5 случайных интервалов времени работы, и система переходит в режим работы, этот же импульс поступа- 10 ет на нулевой вход триггера 29, после чего прекращается поступление счетных импульсов на счетчик 31. Таким образом, система входит в режим технического обслуживания по. календарно- js му принципу и выходит три раза в месяц еженедельное техническое обслуживание (три импульса в месяц проходят на выход элемента И 21), анашогично - 5 раз в полугодие - 20 ежемесячное техническое обслуживание (пять импульсов в полугодие проходят с выхода счетчика 19 календарных месяцев через элемент И 22 и поступают на вход генератора 25 интерва- 25 лов времени месячного ТО) и 1 раз в полугодие - полугодовое техническое обслуживание (один импульс в полугодие с выхода счетчика 20 поступает на элемент ИЛИ 23, а также за- о пускает генератор 26 интервалов времени полугодового технического рбслуживания). Работа устройства в режимах при ежемесячном.и полугодовом техническом обслуживании аналогична описанной выше работе устройства при еженедельном техническом обслужива. НИИ.

По окончании заданного времени наработки, т.е. как только в резуль- . тате вычитания показание реверсивного счетчика 35 примет нулевое значение, импульс с его выхода запускает генератор 36 случайных интервалов времени, который начинает формировать, интервал времени, соответствующий режиму технического обслуживания

по наработке. Далее процесс в устройстве протекает аналогично вьшеописанному еженедельному техническому

обслуживанию. По окончании этого интервала времени технического обслуживания на выходе дифференцирующей цепочки 37 появляется импульс, поступающий на вход регистра 38,.в котором записано число, соответствующее заданному времени наработки. Это число с приходом импульса записывается в параллельном коде в реверсивном счетчике 35.

В режимах восстановления и технического обслуживания напряжение с выходов генератора 13 и элемента ИЛИ 27 соответственно поступает через элемент ИЛИ-40 на вход элемента И 41. На второй вход элемента И 41 поступают заявки от генератора 2 заявок и проходят на счетчик 42, подсчитывающий количество необслуженных за:явок. Счетчик 43 подсчитывает общее число заявок, поступающих в систему, счетчик 45 подсчитывает количество неполностью обслуженных заявок, которые проходят в него через элемент И 44 в том случае, когда интервал времени работы заканчивается раньше, чем обслужена заявка.

Сравнивая показания счетчиков, можно оценийать различные вероятностные характеристики СМО, в том числе вероятности обслуживания заявок, неполностью обслуживания заявок, срыт ВОВ обслуживания, а также комплексные показатели надежности, в том числе коэффициент готовности, коэффициент простоя и другие показатели, характеризующие процесс обслуживания заявок и функционирования СМО.

Технико-экономический эффект изобретения выражается в том, что предлагаемое устройство позволяет моделировать процессы в системах массового обслуживания с учетом динамики функционирования и технического обслуживания по комбинированному принципу.

Таким образом, предлагаемое устройство повьшает точность моделиррвания.