Устройство для моделирования сис-TEM МАССОВОгО ОбСлужиВАНия Советский патент 1981 года по МПК G06N1/00 

. . ...Изобретение относится к вьиислительной технике и предназначается д статического моделирования процессов функционирования систем массово го обслуживания с учетом надежности и качества работы обслуживаювдих при боров (каналов). . . Известно устройство для моделиро вания систем массового обслужнаания содержащее генератор входного.потока заявок, модель обслуживающего пр бора, реверсивный счетчик, логические элементы ИЛИ, И, управляемый ре гистр сдвига, причем реверсивный счетчик через элемент ИЛИ с Дйнен с моделью обслуживающего прибора, выход которс)го подключен ко входу управляемого регистра сдвига, генератор случайных импульсов, триггер, входы элементов И присоединены к выходу генератора случайных импульсов, а выходы - ко входём элемента ИЛИ, второй вход которого соединен со вторым входом управляемого регистра сдвига. Устройство позволяет моделировать системы, в которых время пребывания заявок в очереди на обслуживание является случайной ве.личиной 13 . Недостатком устройства является то, что с его помощью нельзя йсбле довать системы, в KOTOtftot учитываются из « нения в работе обслуживгюших элементов, т.е. обслуживание осуществляется с переменной интенсивностью. Известно также устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее логические элементы И, ИЛИ, НЕ, регистр, блок дифФеренш1рования, вход которого соединен с входом регистра, .а выход подключен ко входу первого элемента ИЛИ, {регистры настройки, триггер, блок ПШЯЯТ8,линии задержки и блок сравнения Ъжод которого соединен и выход « первого регистра, выход подключен к первому входу блока сравнения и через лямию задержки - к первому входу элемента ИЖ1 и входу триггера. Данное устройство позволяет моделировать системз со сложными дисциплинами обслуживания с учетом неоднородности потоков и различных приоритетов, находящихся в очереди заявок 21. Одиако с помощью такого устройства невозможно моделировать отказы обслуживающих приборов, а также учитывать изменение их производительности из-за возникающих дефектов в процессе функционирования - ухудшение качества обслуживания. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для моделирования системы массового обслуживания, содержащее два генератора случайных импульсов, логические элементы И, ИЛИ, Запрет два реверсивных счетчика, линию задержки, дешифратор, выходы генераторов случайных импульсов через элемен ты ИЛИ подключены ко входам реверсив ных счетчиков, выходы которых соединены со входами вторых логических элементов ИЛИ, входы первой и второй линий задержек через элементы Запрет подключены к выходам генераторов потоков заявок и отказов каналов обслуживания соответственно, вхо ды счетчиков общего числа заявок и числа необслуженных заявок присоединены через элементы И и ИЛИ к выходам реверсивных счетчиков. Устройство позволяет исследовать системы с потерями заявок из-за случайных внезапных отказов обслуживающих приборов при постоянных интенсивностях отказов, в реальных условиях эксплуатации СМО ийтенсивности отказов об: служивающих приборов представляют .собой нестационарные функции времени з. Однако данное устройство характеризуется отсутствием возможности. моделирования систем с близкими к действительным характерам изменения интенсивностей отказов обслуживающих приборов, и, как следствие этого, низкой точностью получаенклх результатов моделирования. Цель изобретения - повьваение точности устройства для моделирования процессов функционирования системы, заключающееся в учете реальных законов изменения интенсивности отказов обслуживающих приборов (каналов). Поставленная цель достигается тем, что в устройство для моделирования систем массового обслуживания содержащее генератор случайных напряжений, первый выход которого соединен со входе первого блока нелинейных элементов, первый и второй выходы которого подключены соответственно ко входам блока формирования времени обслуживания и генерато ра потока заявок, выход которого подключен к первому входу накопител очереди, второй вход которого через последовательно соединенные первый дешифратор и первый счетчик подключ н к выходу первого блока элементо Запрет, блок триггеров, первый вы ход которого соединен со входом вто рого счетчика, введены блок переклю чателей, второй блок элементов Запрет, второй блок элементов И, вто рой дешифратор, третий счетчик, ген ратор потока отказов и второй блок нелинейных элементов, вход которого подключен ко второму выходу генератора случайных напряжений, а выход второго блока нелинейных элементов через генератор потока отказов соединен со входом первого блока элементов Запрет и с первыми входами второго блока элементов Запрет и блока элементов И, выход которого через последовательно соединенные третий счетчик и второй дешифратор подключен к третьему входу накопи- ; теля очереди, выход которогб соединен со вторым входом второго блока элементов Запрет, выход которого соединен с первым входом блока переключателей, второй вход которого подключен к выходу блока формирования времени обслуживания, а выходы блока переключателей соединены соответственно с группами входов первого блока элементов Запрет и блока триггеров, второй выход которого соединен со вторым входом блока элементов И. На чертеже приведена блок-схема устройства. Устройство содержит генератор 1 случайных напряжений, блоки 2 и 3 нелинейных элементов, генератор 4 потоков заявок, блок 5 формирования времени обслуживания, генератор 6 потока отказов, накопитель 7 очереди, блоки 8 и 9 элементов Запрет, блок 10 переключателей, блок 11 триггеров, блок 12 элементов И, третий счетчик 13, первый счетчик 14, дешифраторы 15 и 16 и второй счетчик 17. Первый выход генератора 1 случайных напрягжений соединен со входом блока 2 нелинейных элементов. Блоки 2 и 3 состоят из типовых диодных нелинейных элементов и электрических фильтров. Предназначающихся для трансформирования нормального закона распределения случайных амплитудных значений генератора 1 в иные законы (несимметричные, многомодельные и др.) с требуемыми статическими характеристиками. Первый выход блока 2 через генератор 4 формирования потока заявок подключен к первому входу накопителя 7 очереди. Генератор 4 потока заявок содержит типовью схемы квантования для получения выборок амплитудных значений непрерывно изменяющихся во времени случайных напряжений, поступающих с выхода блока 2 нелинейных элементов. Второй выход блока 2 подключен ко входу блока 5 формирования интегралов времени .обслуживания заявок. Блок 5 подобно генератору 4 содержит квантователи напряжений, а также схемы для интегрирования (или развертывания) зафиксированных значений напряжений в интервалы времени, пропорциональные длительностям обслуживания . заявок. Вход блока 3 нелинейных элементов подключен ко входу генератора 6 потока отказов, который состоит из типовых квантователей непрерывных случайных напряжений, запоминающих и интегрирующих блоков, а также релейт но-контактных или полупроводниковых интегральных и оптоэлектронных аналого вых и ключевых элементов. С помощью ключевых элементов имитируются внеза ные отказы, а для моделирования пост пенных отказов, характеризуеьвах нест ционарными монотонно меняющимися во времени интенсивностями, служат инте грирующие узлы. Восстановления обслу живающих приборов имитируются коммутацией (замыканием или размыканием) цепей, с помощью кот.орых моделирлются отказы обслуживающих приборов. Сигналы, соответствующие исправной работе приборов, появляются в ви де перепадов напряжений на выходах генератора 6J отсутствие.сигналов означает возникновение отказов о6слу живающих приборов и пребывание их в состоянии восстановления (ремонта). Накопитель 7 очереди представляет собой суммирующий трехвходовый счетчик с двоичнь® или десятичным кодированием.. Блоки 8 и 9 логических элементов содержат наборы из и п - равно числу обслуживающих приборов) схем реализации операции Запрет. При отсутствии сигналов на входах эашрета сигналу на выходах каждого логического элемента появляются одйовременно с сигналами на разрешакядих входах Входы блока 8 логических элементов Запрет и блока 5 формирования подключены к первому и второму входа блока 10 переключателей соответствен но. Блок 10 состоит из переклночатель .ных элементов в виде-бесконтактных транзисторных коммутационных элементов, с помощью которых производится .одновременное составление связей меж ду входами блока 11 триггеров, выходами накопителя 7 очереди заявок и выходом блока 5 формирования времени обслуживания. Структурная схема блока 10 переключателей составляется ис ходя из конфигурации системы и дисци плины Обслуживания. Входы блока 11 триггеров, число которых равно п , соединены с -п выходами блока 10 переключателей. Блок 11 представляет собой набор типовых узлов запоминания, построенных на базе RS-триггеров с раздельными входами. Состояния RS-триггеров и значения хранимых двоичных цифр определяются на прямом и инверс ном выходах, используемых для формирования импульсов ухода заявок из обслуживающих приборов. . Счетчики 13 и 14 необслуженных заявок, а также счетчик 17 времени простоя обслуживающих приборов из-за их отказов являются серийньми приборами с позиционным кодированием поступающих на входы импульсов. Входы счетчиков 13 и 14 соединены со вхо-. дами дешифраторов 15 и 16, Дешифраторы 15 и 16 содержат многоразрядные триггерные регистры паP i n bHoro действия на потеициальноимпульсных элементах и универссшьные логические схемы совпадения. Дешифраторы 15 и 16 служат для преобразования кодовой информации, содержащейся в счетчиках 13 и 14, в сигналы записи заявок а иикопитель 7 очереди. Устройство работает следукяцим образом. В генераторе 1 вырабатываются случайные напряжения с нормальньм распределением мгновенных амплитудных значе(и1й. Поступсшадие на входы блоков 2 и 3 случайные напряжения с помощью диодных нелинейных элементов или электричесЛих фильтров по извест «® правилам преобразуются в случайные величины с требуемыми для моделирования входных потоков заявок, временем обслуживания и наработки обслуживаккцих узлов на отказ законами распределения вероятностей. б генераторе 4 потоков заявок непре{Яз9Вные случайные напряжения подверггиотся квантованию, промежуточному запоглинанию и преобразованию во временные интервалы. Импульсы, ограничивающие получаемые временные интервеиты, имитируют поток заявок на обслуживание. Виды законов распределений верюятностей поступления заявок, а также их характеристики устанавливаются постояннь 4и или измеНШ014ИМИСЯ по определенным зависимост тшл в блоке 2 нелинейных элементов. В бЛоке 5 формирования времени обслуживания выборочные значения слу эйного напряжения, поступающего из блока 2, развертываются во времени с помощью цифровых интеграторов или генераторов линейно изменяющегося напряжения. Заявки, подаваемые на второй вход накопителя 7 от генератора 4 потока заявок, при занятыхобслуживающих приборах образуют очередь.К входному потоку заявок на обслуживание прибавляются необслуженные и недообслуенные заявки из-за отказов приборов в блоке 11. Указанные заявки поступат с выходов дешифраторов 15 и 16 на торой и третий входы накопителя 7. На базе блока 8 логических элеменов Запрет, блока 10 переключателей блока 11 триггеров могут быть оргаизованы структуры моделей системы шрокого класса с различными дисципинами обслуживания. С выхода блока импульсы, моделирующие заявки,распределяются переключателями блока 10 по уходам обслуживгшицих приборов триггеров блока 11. Поступление импульсов-заявок может быть запрещено из-за отказов обслуживающих приборов .при Нсшичии сигналов на втором входе блока элементов Запрет. Запрв цавщие сигналы формируются в генераторе 6 (имитаторов отказов). Отказы обслуживакяцих приборов и их восстановления представляют собой потоки случайных событий, которые Моделир5 тся следующими функциональншви узлами: управляеш мй квантователякш случайных напряжений, интегра торами и формирователями импульсов (можно производить инте нсивность потоков отказов и восстановлений в виде защанных нестационарных монотонных функций времени). Сигналы, ими- тирующие отсутствие отказов обслуживающих приборов, с выхода гёйератора 6 подайте я н а ра зрешающий {2 п 1} -ый вход второго блока 9 элементов Запрет, а также на второй вход блока 12 элементов И. При занятых обслужи: вающих приборах и отсутствии отказов на выхо блока 9 появляются импульсы, моделирующие неёбслуженные заявки, которые учитываются счетчиком 14 В тех случаях, когда происходят отказы обслужйваккцнх приборов н они переходят в состояние восстановления со второго шьшсша ока 11 через блок 12 логн 1еских элементов сигналы поступают в счетчик 13 недообслуженншс из-за, отказов приборов заявок. Статические . характеристики процессов функшю ироаа«ия сисгеА1ы с учётом яестаидаонарйьвЕ характеров из к неяия интенсквяс)стей отказов и вос станоалений обслуживающих приборов вычисляются известньмн способами по показаниям счетчикор 13,14 и 17, а также общего числа поступс( заявок .. . Таким о&разом,устройство для статячес.кого моделирования процессов функцнонирования систекк облещает повышенной точностью благодаря более полному учету особенностей реальных потоков отказов и восстановлений обслуживающих приборов. Это приводит к улу сиению технико-экономических показателей устройства, а именно к повышению достоверности прогнозирования количественных оценок качества и надежности системы, а также к сокрао нию материальных и трудовых затрат на эксплуатацию проектируемых исследуемых систем. Формула изобретения Устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее генератор случайных напряжений, первый выход которого соединен со входом первого блока нелинейных элементов, первый и второй выходы которого подключены соответственно ко входам блока формирования времени обслуживания и генератора потока заявок, выход которого подключен к перBcwy входу Накопителя очереди, второй вход которого через последовательно соединенные первый дешифратор и первый счетчик подключен к выходу первого блока элементов Запрет, блок триггеров, первый выход которого соединен со входом второго счетчика, отличающееся тем, что,, с целью повьаиения точности устройства, оно содержит блок переключателей, второй блок элементов Запрет, второй блок элементов И, второй дешифратор, третий счетчик, генератор потока отказов и второй блок нелинейных элементов, вход которого подключен ко второму выходу генератора случайных напряжений , а выход второго блока нелинейных элементов через генератор потока отказов соединен со дходом первого блока элементов Запрет и с первыми входа ш второго блока элементов Запрет и блока элементов И, выход которого через последовательно соединенные третий счетчик и второй дешифратор подключен к третьему входу накопителя очереди, выход которого соединен со BTopbovi входом второго блока элементов Запрет, выход которого соединен с первым входом блока переключателей, второй вход которого подключен к выходу блока формирования времени обслуживания , а выхода блока переключателей соединены соответственно с группами входов первого блока элементов Запрет и блока триггеров, втррой выход которого соединен со вторым входбМ блока элементов И. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 498622, кл. 6 06 F 15/36, 1974. 2.Авторскоесвидетельство СССР 537348, кл. G06 F 15/20, 1973. 3.Авторскоесвидетельство СССР Ю 517896, кл. G06 F 15/36, 1973 (прототип).