Устройство для моделирования систем массового обслуживания Советский патент 1986 года по МПК G06N7/08 

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к специализированном средствам электронного моделирования, и может быть использовано для исследования функционирования нестационарных систем массового обслуживания (СМО) с учето м режимов и динамики функционирования.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем учета режимов и динамики функционирования нестационарных систем массового обслуживания,

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство для моделирования СМО содержит генератор 1 одиночных импульсов (распоряжений), второй триггер 2, шестой дифференцирующий элемент ,3, первый генератор 4 случайных интервалов времени транспортировки (движения) обслуживающего прибора, четвертый дифференцирующий элемент 5, генератор 6 случайных интервалов времени развертывания обслуживающего прибора (ОП), пятый дифференцирую- пщй элемент 7, первый элемент ИЛИ 8, первый триггер 9, моделирующий режим ожидания, первый генератор 10 случайного потока импульсов, моделирующий поступление распоряжений на приведение СМО в рабочее состояние (в режим готовности), первый элемент И 11, первый дифференцирующий элемент 12, г енератор 13 случайных интервалов времени подготовки, второй дифференцирующий элемент 14, генератор 15 случайных интервалов времени пребывания системы в режиме готовности , третий дифференцирующий элемент 16, второй генератор 17 случайного потока импульсов, моделирующий отказы в режиме готовности, второй элемент И 18, первый генератор 19 случайных интервахгов времени восстановления, третий элемент И 20j счетчик 21 количества пребываний системы в режиме готовности к обслуживанию заявок, четвертьй элемент И 22, счетчик 23 количества отказов.в режиме готовности, шестой элемент И 24, второй элемент ИЛИ 25, генератор 26 случайных интервалов времени .свертывания обслуживающего прибора, седьмой дифференцирующий элемент 27 второй генератор 28 случайных интервалов времени транспортировки (движения) обслуживающего прибора,восьмой дифференцирующий Элемент 29, пя297731

тый элемент И 30, третий триггер 31, девятый дифференцирующий Элемент 32, группу счетчиков 33, счетчик 34 общего количества распоряжений на пе5 ревод системы в режим готовности к обслуживанию заявок, семнадцатый 35, седьмой 36, восьмой 37, девятьш 38, десятый 39, одиннадцатый 40, двенадцатый 41, тринадцатый 42 элементы И,

fO третий 43, четвертый 44 элементы ИЛИ, третий 45, четвертый 46, пятый 47, . шестой 48 генераторы случайных потоков импульсов, второй генератор 49 случайных интервалов времени вос(3 становления, четырнадцатый элемент И 50, четвертый 51, пятый 52 триггеры, девятый 53, одиннадцатый 54 дифференцирующие элементы, первый 55, второй 36, третий 57 элементы задержки,

20 пятнадцатый 58, шестнадцатый 59 элементы И, седьмой генератор 60 случайного потока импульсов, моделирующий поступление заявок на обслуживание, двадцать третий 61, восемнадцатый

25 62, девятнадцатый 63 элементы И, генератор 64 случайных интервалов времени обслуживания заявок, двенадцатый 65 дифференцирующий элемент, счетчик 66 необслуженньгх заявок,счет..Q чик 67 обслуженных заявок, двадцатый 68, двадцать первый 69, двадцать второй 70 элементы И, счётчик 71 общего количества заявок, четвертый элемент 72 задержки.

Устройство моделирует работу СМО, обслуживающей заявки вне места своего постоянного пребывания и имеющей следуюш 1й цикл функционирования. Получив распоряжение (команду) ОП транспортируется (движется) к месту обслуживания заявок. Прибыв на место, СМО развертывается и занимает исходное состояние-ожидает поступления заявки, распоряжений на приведение ОП в рабочее состояние (в режим го- товности к обслуживанию заявок).При поступлении т&кого распоряжения СМО переходит из режима ожидания в режим подготовки, по завершению которого она переходит в режим готовности к

50 обслуживанию заявок (в рабочее состояние) . Поступившие заявки при нахождении системы в рабочем состоянии принимаются на обслуживание и система переходит в режим непосред55 ственного обслуживания. Одновременно на обслуживании может находиться не более одной заявки. По окончании пребывания системы в рабочем состоя35

40

3

НИИ прекращается и поступление заявок на обслуживание, она вновь переходит в режим ожидания и цикл функционирования повторяется.

В режимах ожидания, подготовки, готовности и обслуживания в системе возможно возникновение отказов, при этом, если проводилось обслуживание заявки, то она теряется, а система переходит в режим восстановления. Поступающие очередные заявки и распоряжения при этом теряются. По окончании восстановления система переходит в режим ожидания,

При транспортировании {движении) СМО также возможны отказы, которые устраняются, по окончании режима восстановления система переходит вновь в режим транспортировки, а далее функционирует по описанной схеме

Получив распоряжение (команду) на окончание обслуживания заявок и свертывание, система завершает обслуживание заявки, если она еще находится в СМО, осуществляется свертывание, транспортировка к месту своего постоянного пребывания или к новому месту обслуживания заявок, где повторяется описанный 1Ц1кл функционирования СМО.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал с первого выхода генератора 1 команд (распоряжений) запускает триггер 2, при зтом от дифференцирующего элемента 3 через открытый зле- мент И 58 запускается первый генератор 4 случайных интервалов времени транспортировки (движения). По окончании случайного интервала времени движения (прибытие ОП СМО на место обслуживания) от дифференцирующего элемента 5 запускается генератор 6 случайных интервалов времени развертывания ОП СМО, а по окончании случайного интервала времени развертывания ОП СМО от дифференцирующего элемента 7 через элемент РШИ 8 запускается первый триггер 9, моделирующий режим ожидания, а также запускается первый генератор 10 случайного потока импульсов, который через некоторый интервал времени начинает вырабатывать случайный поток импульсов, имитирующих поступление распоряжений на приведение СМО в рабочее состояние (режим готовности к обслуживанию заявок). Импульс, поступающий с выхода генератора 10,

297734

проходя на вход счетчика 34 и поступая от генератора 10 через элемент И 11, перебрасывает триггер 9, при этом от дифференцирующего элемента J 12 запускается через элемент И 37 генератор 13 случайных интервалов времени подготовки. По окончании интервала времени подготовки от дифференцирующего элемента 14 запуска0 ется через элемент И 50 генератор 15 случайных интервалов времени пребывания системы в режиме готовности. По окончании интервала времени пребывания системы в режиме готовности

2 от дифференцирующего элемента 16 импульс через элемент ИЛИ 8 устанавливает триггер 9 в единичное состояние и останавливает генератор 60, ОП СМО переходит в режим ожидания и заявки

Q не поступают. Цикл функционирования повторяется с приходом очередного распоряжения на приведение системы в рабочее состояние.

Одновременно импульс с выхода эле5 мента И 50 запускает генератор 60, импульсы которого имитируют поступление заявок на обслуживание. Импульс с выхода генератора 60 поступает на вход счетчика 71, а также пройдя элементы И 61 и 69, запускает генератор 64 случайных интервалов времени обслуживания заявок. По окончании интервала времени обслуживания заявки импульс от дифференцирующего элемента 65 поступает либо через эле5 мент И 62 на вход счетчика 66, либо через элемент И 63 на вход счетчика 67 в зависимости от качества обслуживания заявки. Процесс обслуживания заявок проводится до тех пор, пока

0 система не выйдет из режима готовности, т.е. пока не перейдет в режим ожидания.

Генератор 1 вырабатывает два вида команд на начало цикла функциониро5 вания и на его окончание. Р мпульс на окончание функционирования СМО с второго выхода генератор 1 команд (распоряжений) в случае отсутствия заявки в СМО поступает через элемен0 ты И 24 и ИЛИ 25 на вход запуска генератора 26 случайных интервалов времени свертывания обслуживающего прибора СМО и запускает его. По окончании интервала времени свертьгеания

5 импульс от дифференцирующего элемента 27 через элемент И 59 запускает второй генератор 28 случайных интервалов времени транспортировки (дви0

ения). По окончании интервала време- ни движени я (прибытие ОП СМО на место постоянного или нового места пребывания) импульс от дифференцирующего элемента 29 устанавливает триггер 2 в нулевое состояние, тем самым подготавливая систему к новому вьщвиже- нию на место обслуживания заявок.

При наличии заявки в СМО импульс с второго выхода генератора 1 команд (распоряжений) через элемент И 30 устанавливает триггер 31 в единичное состояние. По окончании обслуживания заявки импульс от дифференцирующего элемента 65 устанавливает триггер 31 в нулевое состояние, а нмпульс от дифференцирующего элемента 32 через элемент ИЛИ 25 запускает генератор 26 случайных интервалов времени свертывания ОП СМО, дал:ее процесс в схеме протекает аналогично описанному.

При возникновении отказа в режиме готовности.и обслуживания импульс с выхода второго генератора 17 случайного потока импульсов через элементы И 18 и ИЛИ 43 запускает генератор 19 случайных интервалов времени восстановления, а с выхода элемента И 18 поступает через элемент 72 задержки на вход останова генератора 15 случайных интервалов времени пребывания системы в режиме готовности и прерывает режим готовности к обслуживанию заявки. При этом импульс с выхода дифференцируюп его элемента 16 поступает не на счетчик 21 количества пребываний системы в режиме готовности к обслуживанию заявок через элемент И 20, а на счетчик 23 количества отказов в режиме готовности к обслуживанию заявок через элемент И 22. Одновременно напряжение с выхода генератора 19 случайных интервалов времени восстановления блокирует элементы И 11, 18, 37, 50, 61, 68 и 69, не разрешая поступать заявкам и отказам. По окончании восстановления блокировка снимается. Для возвращения системы в режим ожидания после восстановления (устранения/ отказа, возникшего в режиме готовности, импульс с выхода элемента И 18 проходит через элементы И 70 и ИЛИ 8 и поступает на единичный вход триггера 9, переводя его в состояние, соответствующее режиг 9 ожидания.

0

5

0

5

0

5

0

5

Устройство готово к функционированию.

При возникновении отказа в режиме ожидания импульс с выхода третьего генератора случайного потока импульсов через элементы И 39 и ИЛИ 43 запускает генератор 19 случайных интервалов времени восстановления. Напряжение с выхода генератора 19 случайных интервалов времени восста-, новления блокирует элементы И 11, 18, 37, 39, 40, 50, 68 и 69,.не разрешая поступать заявкам и отказам. По окончании восстановления блокировка снимается.

При возникновении отказа в режиме подготовки импульс с выхода четвертого генератора 46 случайного потока импульсов через элемент И 40 и элемент 57 задержки поступает на установочный вход генератора 13 случайных интервалов времени подготовки и прерывает подготовку. Этот же импульс, пройдя через элементы И 40 и ИЛИ 43, запускает генератор 19 случайных интервалов времени восстановления. Напряжение с выхода генератора 19 блокирует элементы И 11, 18, 37, 39, 40, 50, 68 и 69, не разрешая поступать заявкам и отказам. Для возвращения системы в режим ожидания после во.сстановления отказа в режиме подготовки импульс с выхода элемента И 40 проходит через элементы И 38 и ИЛИ 8 и поступает на единичный вход триггера 9, переводя его в состояние, соответствующее режиму ожидания. По окончании восстановления блО Кировка снимается. Устройство готово к функционированию.

При возникновении отказа в режиме транспортировки (движения) ОП СМО к месту обслуживания заявок импульс с выхода пятого генератора 47 случайного потока импульсов через элемент И 35 поступает на установочный вход первого генератора 4 случайных интервалов времени транспортировки и пре- рыва.ет движение, поступает на единичный вход триггера 51, перебрасывая его. Этот же импульс, пройдя через элементы И 35 и ИЛИ 44, запускает второй генератор 49 случайных интервсшов времени восстановления. Напряжение с выхода генератора 49 блокирует И 35 и 58, не разрешая поступать распоряжениям и отказам. Для имитации движения после

восстановления отказа работа осуществляется следующим образом. По окончании интервала времени восстановления от дифференцирующего элемента 53 импульс, лрохрдя элемент И 36, запускает первый генератор 4 случайных интервалов времени транспортировки (движения), одновременно этот же импульс, пройдя через элемент 55 задержки, перебрасывает триггер 51 в исходное состояние, далее процесс продолжается по описанной схеме.

При возникновении отказа в режиме транспортировки (движения) ОП СМО к. новому месту или постоянного пребывания импульс с выхода mecvoro генератора 48 случайного потока импульсов через элемент И 41 поступает на установленный вход второго генератора 28 случайных интервалов времени транспортировки и прерывает .движение, поступает на единичньй вход триггера 52, перебрасывая его. Этот же импульс, пройдя через элементы И 41 и ИЛИ 44, запускает второй генератор 49 случайных интервалов времени восстановления. Напряжение с выхода генератора 49 блокирует элементы И 41 и И 59, не разре шая поступать распоряжениям и отказам. По окончании интервала восстановления от дифференцирующего элемента 54 импульс, проходя эле- мент И 42, запускает второй генератор 28 случайных интервалов времени транспортировки (движения). Одновременно этот же импульс, пройдя через элемент 56 задержки, перебрасывает триггер 52 в исходное состояние, далее процесс продолжается по описанной схеме.

В счетчиках группы 33 подсчитывается время нахождения СМО в каждом режиме, число распоряжений (команд) заявок, отказов в каждом из режимов ожидания, подготовки, работы и транспортировки, общее число отказов.

Но показаниям счетчиков можно оценить различные вероятностные характеристики СМО, в том числе вероятности пребывания СМО в каждом из режимов, вероятности обслуживания заявок и срывов обслуживания, показатели надежности и готовности, а также эффективность и качество организации функционирования нестационарных СМО и обслуживания заявок.

Формула изобретения

Устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержа- щее .генератор одиночных импульсов, первый и второй элементы ИЛИ, с первого по третий триггеры, с первого по девятый-дифференцирующие элементы, генератор случайных интервалов

времени подготовки, генератор слу

- чайных интервалов времени пребывания системы в режиме готовности, первый и второй генераторы случайного потока импульсов, первый, генератор слуS чайных интервалов времени восстановления, с первого по шестой элементы И, счетчик количества обслуженных заявок, счетчик общего количества заявок, счетчик количества срывов об0 служивания заявок, первый и второй генераторы случайных интервалов времени транспортировки обслуживающего прибора, генератор случайных интервалов времени развертывания обслу5 живающего прибора, генератор случайных интервалов времени свертывания обслуживающего прибора и группу счетчиков,причем выход первого элемента ИЛИ подключен к единично му входу пер-

0 вого триггера, выход которого соединен с первым прямым входом первого, с прямым входом пятого и первым входом шестого элементов И, входом первого дифференцирующего элемента,

входом блока первого счетчика группы, выход генератора случайных интервалов времени подготовки подключен к входу второго дифференцирующего элемента, к входу- второго счетд чика группы, выход генератора случайных интервалов времени пребывания системы в режиме готовности соединен с первым прямым входом второго элемента И, а через третий дифференциJ рующий элемент - с первым входом первого элемента ИЛИ, прямым входом третьего элемента И, первым входом четвертого элемента И, выход третье- гст триггера через девятый дифференцирующий элемент подключен к первому входу второго элемента ШШ, второй вход которого соединен с выходом шестого элемента И, второй вход которого подключен к инверсному входу пятого элемента И, входу останова первого генератора случайного потока импульсов, первому выходу генератора одиночных импульсов, второй выход которого соединен с единичным входом

5

второго триггера, выход которого подключен к входу шестого дифференцирующего элемента, выход первого генератора случайных интервалов време- ни транспортировки соединен с входом третьего счетчика группы и через четвертый дифференцирующий элемент - с входом запуска генератора случайных интервалов времени разверть вания, выход которого подключен к входу четвертого счетчика группы, а через пятый дифференцирующий элемент - к второму входу первого элемента ИЛИ,входу запуска первого генератора случай ного потока импульсов, выход которог соединен с вторым прямым входом первого элемента И, выход которого подключен к нулевому входу первого триггера, выход второго генератора слу- чайного потока импульсов соединен с вторым прямым входом второго элемен-- та И, выход первого генератора случайных интервалов времени восстановления соединен с инверсными входами первого, второго, третьего и вторым входом четвертого элементов И, входом пятого счетчика группы, выход пятого элемента И подключен к единичному входу третьего триггервд выход второго элемента ИЛИ соединен с входом запуска генератора случайных интервалов времени свертывания,, выход которого подключен к входу шестого счетчика группы, входу седьмого дифференцирующего элемента, вьгсод второго генератора случайных интервалов времени транспортировки соеди«- нен с входом седьмого счетчика группы, а через восьмой дифференцирующий элемент - с нулевым входом второго триггера, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем учета режимов и динамики функционирования нестационарных систем обслуживания, в него введены с седьмого по двадцат третий элементы И, с десятого по двенадцатый дифференщфующие элементы, третий и четвертый элементы ИЛИ, с первого по четвертьй элементы задержки, четвертый и пятый триггеры,, третий, четвертьш, пятый и шестой генераторы случайного потока импульсов, второй генератор случайных интервалов времени восстановления, генера- тор случайных интервалов времени обслуживания заявок, счетчик количества пребываний системы в режиме го

. j Q :- . i

t)

5

товности, счетчик количества отказов системы массового обслужив лния в режиме 1 отовности, счетчик общего ко- личес;тва распоряжений на перевод сисг темы в режим готовности к обслуживанию заявок, причем выход второго элемента И соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ и через элемент задержки - с входом останова генератора случайных интервалов времени пребь вания системы в режиме готовности, выход третьего элемента ИЛИ подключен к входу восьмого счетчика группы, входу запуска первого генератора случайных интервалов времени восстановления, выход которого соединен с инверсными входами восьмого и четырнадцатого, двадцатого и двадцать первого элементов И, прямой 13ХОД четьфнадцатого элемента И подключен к выходу второго дифференцирующего элемента, а выход - к входу запуска генератора случайных интервалов времени пребывания системы в режиме готовности, выход, третьего генератора случайного потока импульсов соединен с первым прямым входом- девятого элемента И, второй прямой вход которого подключен к выходу первого триггера, а выход - к входу девятого счетчика группы, второму входу третьего элемента ИЛИ, инверсные входы десятого и одиннадцатого элементов И соединены с выходом первого генератора случайных интервалов времени восстановления, выход четвертого генератора случайного потока импульсов подключен к первому входу одиннадцатого элемента И, второй прямой вход которого соединён с выходом генератора случайных интервалов времени подготовки, первым входом девятого элемента И, второй вход которого подключен к выходу одиннадцатого элемента И, третьему входу третьего элемента ИЛИ, входу десятого счетчика группы,, а через третий элемент задержки -- к установочному входу генератора случайных интервалов времени подготовки, выход девятого элемента И соединен с третьим входом первого элемента ИЛИ, выход первого дифференцирующего элемента подключен к прямо1 гу входу восьмого элемента И, выход которого соединен с входом запуска генератэра случайных интервалов времени подготовки, выход пятого i генератора случайного потока импульсов подкЛочен к первому прямому вы ходу семнадцатого элемента И, второй прямой вход которого соединен с выходом пе звого генератора случайных интервалов времени транспортировки, а выход - с установочным входом первого генератора случайных интервалов времени транспортировки, единичным входом четвертого триггера, первым входом четвертого элемента ИЛИ,выход которого подключен к входу запуска второго генератора случайных интервалов времени восстановления, выход которого соединен с, инверсньми входами семнадцатого, двенадцатого,, пятнадцатого, шестнадцатого элементов И, входами десятого и одиннадцатого дифференцирующих элементов, выход одиннадцатого диф(|)еренцирую- щего элемента подключен к первому входу тринадцатого элемента И, а через второй элемент задержки - к нулевому входу пятого триггера, выход которого соединен с вторым входом тринадцатого элемента И, выход которого объединен с выходом шестнадцатого элемента И и подключен к входу запуска второго генератора случайных интервалов времени транспортировки, выход седьмого дифференцирующего элемента соединен с прямым входом шестнадцатого элемента И, выход шестого генератора случайного потока импульсов подключен к первому прямому входу двенадцатого элемента И, второй прямой вход которого соединен с выходом второго генератора случайных интервалов времени транспортировки, выход двенадцатого элемента И подключен к установочному входу второго генератора случайных интервалов времени транспортировки, единичному входу пятого триггера, второму входу четвертого элемента ИЛИ, выход второго элемента И соединен с входом одиннадцатого счетчика группы, выход шестого дифференцирующего элемента подключен к прямому входу пятнадцатого элемента И, выход которого соединен с входом запуска первого генератора случайных интервалов времени транспортировки, вьтод десятого дифференцирующего элемента подключен к первому входу седьмого элемента И, а через первый элемент

0

задержки - к нулевому входу четвертого триггера, выход которого соеди- .нен с вторым входом седьмого элемента И, выход которого подключен к входу запуска первого генератора случайных интервалов времени транспортировки, выход первого генератора случайного потока импульсов соединен с Q входом счетчика общего количества распоряжений на перевод системы в режим готовности, выход третьего элемента И подключен к входу счетчика количества пребываний системы в ре- r жиме готовности, выход четвертого элемента И соединен с входом счетчика количества отказов системы в режиме готовности, выход четьфнадцато- го элемента И подключен к входу запуска седьмого генератора случайного потока импульсов, вход останова которого соединен с выходом третьего дифференцирующего элемента, а выход - с входом счетчика общего количества

5 заявок, первым входом двадцать третв его элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора случайных интервалов времени пребывания системы в режиме готовности, первому инверсному входу восемнадцатого, прямому входу девятнадцатого, первому входу двадцать второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И, а выход - с четвертым входом первого элемента

5 ИЛИ, выход двадцать третьего элемента И подключен к прямому входу двадцать первого элемента И, выход которого соединен с входом запуска случайных интервалов времени обслуживания заявок, выход которого подключен к прямому входу двадцатого элемента И, выход которого через двенадцатый дифференцирукщий элемент соединен с нулевым входом третьего

5 триггера, вторым инверсньт входом восемнадцатого и инверсным входом девятнадцатого элементов И, выход которого подключен к входу счетчика обслуженных заявок, выход восемнад0 цатого элемента И соединен с входом счетчика необслуженных заявок,выходы двенадцатого и семнадцатого элементов И подключены соответственно к входам двенадцатого и тринадцатого счетчиков группы.

0

Составитель И.Дубинина Редактор Л.Гратилло Техред Г,Гербер Корректор М.Самборская

Заказ 2451/49 Тираж 671Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно - к специализированным средствам электронного моделирования, и может быть использовано для функционирования нестационарных систем массового обслуживания (СМО) с учетом режимов и динамики функционирования. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем учета режимов и динамики функционирования нестационарных систем массового обслуживания. Цель достигается за счет введения элементов И, дифференцирующих элементов, элементов ИЛИ, элементов задержки, триггеров, генераторов случайного потока импульсов, генераторов случайных интервалов времени восстановления и обслуживания заявок и счетчиков. Устройство моделирует работу СМО, обслуживающей заявки вне места своего постоянного пребывания, а система может работать в режимах ожидания, подготовки, готовности, обслуживания и восстановления. 1 ил. W ю to о sj со