Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки

Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина"

Кафедра программного обеспечения компьютерных систем

Пояснительная записка к курсовому проекту

по дисциплине "Моделирование систем"

Выполнил:

студент гр. 3-42 Кудрявцев А.Д.

Проверила:

к.т.н. Новосельцева С.С.

Иваново 2014



Содержание

Задание

1. Концептуальная модель

2. Структурная схема модели верхнего уровня

3. Описание отдельных блоков подлежащих моделированию

3.1 Сборочный цех

3.2 Стеллаж 1

3.3 Контролёр 1

3.4 Контролёр 2

3.5 Стеллаж 2

3.6 Наладчик

4. Модель СМО в среде Simulink

5. Функционирование блоков системы в среде Simulink

5.1 Генератор заявок

5.2 Стеллаж 1

5.3 Контролер 1

5.4 Контролер 2

5.5 Стеллаж 2

5.6 Наладчик

6. Серия экспериментов

Заключение

Список литературы



Задание

Модель технического контроля изделий

Условие:

Собранные телевизионные приемники после сборки проходят испытания на станции технического контроля. Если в процессе контроля оказывается, что функционирование телевизора ненормально, его переправляют на участок наладки, после которой он вновь возвращается на станцию контроля для повторной проверки. После одной или нескольких проверок телевизор попадает в цех упаковки. Описанная ситуация иллюстрируется схемой, приведенной на рисунке. Телевизионные приемники попадают на станцию контроля каждые 5±2 мин. На станции работают два контролера, каждому из них на проверку телевизора нужно 9±3 мин. Примерно 85% телевизоров проходят проверку успешно и попадают в цех упаковки, остальные 15% попадают на участок наладки, на котором работает один рабочий-наладчик. Наладка занимает 30±10 мин.

Задание:

Построить имитационную модель системы и оцените с ее помощью, сколько мест на стеллажах необходимо предусмотреть на станции технического контроля и на участке наладки. На одном месте на стеллаже может храниться один телевизор, ожидающий контроля или наладки, соответственно.



1. Концептуальная модель

Представим данные о системе в виде концептуальной модели (Рис. 1).

Рис. 1. Концептуальная модель системы тех. контроля

Для полной проверки телевизор должен пройти несколько стадий проверки: сборочный цех - стеллаж контроля - контролёр - упаковочный цех. Если телевизор неисправен, то он следует по пути: контролёр - стеллаж наладки - наладчик - стеллаж контроля, и снова попадает в первоначальный поток.

В данной модели по заданию работает 2 контролера, 2 стелажа и 1 наладчик телевизоров.

На стеллаже контроля хранится K телевизоров, на стеллаже наладки хранится N телевизоров. Значения K и N необходимо найти в хоте работы.



2. Структурная схема модели верхнего уровня

На основе исходных данных была построена модель верхнего уровня (Рис. 2.).

Рис. 2. Структурная схема модели верхнего уровня

A - событие "Поступление телевизора в систему",

B - состояние "Количество телевизоров на стеллаже контроля",

C - событие "Отправление на наладку",

D - событие "Отправление на упаковку",

E - событие "Начало проверки телевизора",

F - состояние "Передача телевизора второму контролёру",

G - состояние " Количество телевизоров на стеллаже наладки",

H - событие "Начало наладки телевизора",

I - событие "Отправление на контроль".



3. Описание отдельных блоков подлежащих моделированию

На схеме представлены следующие элементы СМО:

1. Сборочный цех - Генератор заявок,

2. Стеллаж 1 - Очередь 1,

3. Контролёр 1 - Обслуживающее устройство 1,

4. Контролёр 2 - Обслуживающее устройство 2,

5. Стеллаж 2 - Очередь 2,

6. Наладчик - Обслуживающее устройство 3

Описание отдельных блоков подлежащих моделированию

Определим блоки системы, особенности их функционирования и согласования между собой.

3.1 Сборочный цех

Рисунок 3. Генератор "Сборочный цех"

Принцип работы:

Генерирует событие Y1 каждые 5±2 единицы модельного времени.

Выходной поток:

Y1 - событие "Поступление телевизора на контроль"



Рисунок 4. Диаграмма состояний генератора заявок "Сборочный цех"

Изменение состояний:

I - В начальный момент времени задаётся время поступления следующего телевизора и Генератор переходит в состояние "Активен" (tc= tc0).

II - В момент времени заданный функцией UNIFRND(3,7) на выход поступает событие Y1, задаётся время поступления следующего телевизора и Генератор переходит в состояние "Активен" ([Tc = tc]: tc = unifrnd() + Tc: Y1^;).

3.2 Стеллаж 1

Рисунок 5. Очередь "Стеллаж 1"

Принцип работы:

Хранит заявки (телевизоры), ожидающие освобождения одного из контролёров для прохождения проверки. На стеллаж телевизоры поступают от Сборочного цеха и Наладчика.

Входной поток:

X1 - событие "Поступление телевизора на контроль"

X2 - событие "Начало обслуживания(проверки) телевизора"

Выходной поток:

Y1 - состояние "Количество телевизоров на стеллаже"

Рисунок 6. Диаграмма состояний очереди "Стеллаж 1"

Изменение состояний:

Z - Длина очереди.

I - В начальный момент времени количество телевизоров равно нулю очередь переходит в состояние "Не заполнена" (Z=0;Y1 = Z).

II - Поступление события X2 означает, что телевизор был взят на проверку, поэтому уменьшается количество на стеллаже, а очередь переходит в состояние "Не заполнена" (X2^:Z--;Y1=Z).

III - Поступление события X1 увеличивает количество хранимых на стеллаже телевизоров на единицу, очередь переходит в состояние "Не заполнена" (X1^:Z++;Y1=Z).

3.3 Контролёр 1

Рисунок 7. ОУ "Контролёр 1"

Принцип работы:

Проверяет телевизор в течение 9±3 единиц времени. По окончании проверки определятся исправен телевизор (вероятность 85%) или нет (вероятность 15%).

Входной поток:

X1 - состояние "Количество телевизоров на стеллаже"

Выходной поток:

Y1 - событие "Телевизор неисправен. Отправление на наладку"

Y2 - событие "Телевизор исправен. Отправление на упаковку"

Y3 - событие "Начало обслуживания(проверки) телевизора"

Y4 - состояние "ОУ 1 занято. Поступление телевизора на контроль"

Рисунок 8. Диаграмма состояний ОУ "Контролёр 1"

Изменение состояний:

Z - Занятость ОУ

I - В начальный момент времени ОУ переходит в состояние "Свободно"

(Z=0).

II - Если на вход поступает X1 длина очереди, а ОУ "Свободно", то телевизор берётся на проверку и определяется время его контроля с помощью UNIFRND(6,12)

([X1>0 && Z=0] Z=1;Y3^;Y4=Z;too = Tc + unifrnd();).



III - Когда на вход поступает X1 длина очереди, а ОУ "Занято", передаётся состояние Y4

([X1>0]:Y4=1).

IV - Как только телевизор проверен, то с вероятность 85 процентов он исправен и вызывается событие Y2, иначе телевизор неисправен и вызывается событие Y1

([Tc = too]: Z=0; Y4=Z; [rand(1)<0.15]:Y1^;[rand(1)>0.15]:Y2^;).

3.4 Контролёр 2

Рисунок 9. ОУ "Контролёр 2"

Принцип работы:

Проверяет телевизор в течении 9±3 единиц времени. По окончании проверки определятся исправен телевизор(вероятность 85%) или нет (вероятность 15%).

Входной поток:

X1 - состояние "ОУ 1 занято. Поступление телевизора на контроль"

Выходной поток:

Y1 - событие "Телевизор неисправен. Отправление на наладку"

Y2 - событие "Телевизор исправен. Отправление на упаковку"

Y3 - событие "Начало обслуживания(проверки) телевизора"



Рисунок 10. Диаграмма состояний ОУ "Контролёр 2"

Изменение состояний:

Z - Занятость ОУ

I - В начальный момент времени ОУ переходит в состояние "Свободно".

(Z=0)

II - Если на вход поступает X1, а ОУ "Свободно", то телевизор берётся на проверку и определяется время его контроля с помощью UNIFRND(6,12)

([X1>0 && Z=0] Z=1;Y3^;Y4=Z;too = Tc + unifrnd();).

III - Как только телевизор проверен, то с вероятность 85 процентов он исправен и вызывается событие Y2, иначе телевизор неисправен и вызывается событие Y1

([Tc = too]: Z=0; Y4=Z; [rand(1)<0.15]:Y1^;[rand(1)>0.15]:Y2^;).



3.5 Стеллаж 2

Рисунок 11. Очередь "Стеллаж 2"

Принцип работы:

Хранит телевизоры, ожидающие освобождения одного из контролёров для прохождения проверки. На стеллаж ТВ-приемники поступают от Сборочного цеха и Наладчика.

Входной поток:

X1 - событие "Телевизор неисправен. Поступление на наладку"

X2 - событие "Начало обслуживания(наладки) телевизора"

Выходной поток:

Y1 - состояние "Количество телевизоров на стеллаже 2"

Рисунок 12. Диаграмма состояний очереди "Стеллаж 2"

Изменение состояний:

Z - Длина очереди.

I - В начальный момент времени количество телевизоров равно нулю очередь переходит в состояние "Не заполнена"



(Z=0;Y1=Z).

II - Поступление события X2 означает, что телевизор был взят на наладку, поэтому уменьшается количество телевизоров на стеллаже, а очередь переходит в состояние "Не заполнена"

(X1^:Z++;Y1=Z).

III - Поступление события X1 увеличивает количество хранимых на стеллаже телевизоров на единицу, очередь переходит в состояние "Не заполнена"

(X2^:Z--;Y1=Z).

3.6 Наладчик

Рисунок 13. ОУ "Наладчик"

Принцип работы:

Про телевизор в течении 30±10 единиц времени. По окончании проверки определятся телевизор отправляется на повторный контроль.

Входной поток:

X1 - состояние "Количество телевизоров на стеллаже 2"

Выходной поток:

Y1 - событие "Начало обслуживания (наладки) телевизора"

Y2 - событие "Телевизор починен. Отправление на контроль"



Рисунок 14. Диаграмма состояний ОУ "Наладчик"

Изменение состояний:

Z - Занятость ОУ

I - В начальный момент времени ОУ переходит в состояние "Свободно"

(Z=0).

II - Если на вход поступает X1, а ОУ "Свободно", то телевизор берётся на наладку и определяется время его наладки с помощью UNIFRND(20,40)

([X1>0 && Z=0]: Z=1; Y1^; too = Tc+unifrnd()).

III - Как только телевизор налажен, он направляется на участок контроля

([Tc = too]:Z=0; Y2^;).



4. Модель СМО в среде Simulink

На основе предыдущего пункта были смоделированы блоки и система в целом. Время моделирования работы системы равно одному месяцу работы при 5-ти дневной рабочей неделе с 8-ми часовом рабочем дне, т.е. 12 480 минутам.

Рисунок 15. Общая модель СМО

На Рис. 15 представлены следующие элементы СМО:

1. Генератор заявок "Сборочный цех" -- GEN.

2. Очередь "Стеллаж 1" - Stellazh 1.

3. Обслуживающее устройство "Контролёр 1" - Kontroler 1.

4. Обслуживающее устройство "Контролёр 2" - Kontroler 2.

5. Очередь "Стеллаж 2" - Stellazh 2.

6. Обслуживающее устройство "Наладчик" - Naladchik.

Основные события происходящие в системе:

A - событие "Поступление телевизора в систему",

B - состояние "Количество телевизоров на стеллаже контроля",

D - событие "Телевизор исправен. Отправление на упаковку",

C - событие "Телевизор неисправен. Отправление на наладку",

G - состояние " Количество телевизоров на стеллаже наладки",

I - событие "Телевизор отремонтирован. Отправление на контроль".

Рисунок 16. Проверка работы модели технического контроля



5. Функционирование блоков системы в среде Simulink

5.1 Генератор заявок

Рисунок 17. Модель генератора заявок

Внутри блока random расположен блок подающий на выход функцию unifrnd(3,7).

Выходы:

Y1 - Поступление заявки в систему.

Рисунок 18.Проверка работы генератора заявок

5.2 Стеллаж 1

Рисунок 19. Модель очереди "Стеллаж 1"



Входы:

X1 - Поступление заявки в очередь.

X2 - Уход заявки из очереди - отправление на контроль.

Выходы:

Y1 - Длина очереди.

Рисунок 20. Проверка работы модели очереди "Стеллаж 1"

5.3 Контролер 1

Рисунок 21. Модель ОУ "Контролер 1"

Внутри блока random расположен блок подающий на выход функцию unifrnd(6,12).

Внутри блока percent86 расположен блок подающий на выход функцию rand(1).

Входы:

X1 - Длина очереди.

Выходы:

Y1 - Отправление телевизора на наладку

Y2 - Отправление телевизора на упаковку

Y3 - Начало обслуживания(проверки) телевизора

Y4 - ОУ 1 занято

Рисунок 22. Проверка работы модели ОУ "Контролер 1"

5.4 Контролер 2

Рисунок 23. Модель ОУ "Контролер 2"

Внутри блока random расположен блок подающий на выход функцию unifrnd(6,12).

Внутри блока percent86 расположен блок подающий на выход функцию rand(1).

Входы:

X1 - ОУ 1 занято

Выходы:

Y1 - Отправление телевизора на наладку

Y2 - Отправление телевизора на упаковку

Y3 - Начало обслуживания (проверки) телевизора

Рисунок 24. Проверка работы модели ОУ "Контролер 2"

5.5 Стеллаж 2

Рисунок 25. Модель очереди "Стеллаж 2"



Входы:

X1 - Поступление заявки в очередь.

X2 - Уход заявки из очереди - отправление на наладку.

Выходы:

Y1 - Длина очереди.

Рисунок 26. Проверка работы модели очереди "Стеллаж 2"

5.6 Наладчик

Рисунок 27. Модель ОУ "Наладчик"



Внутри блока random расположен блок подающий на выход функцию unifrnd(20,40).

Входы:

X1 - Длина очереди

Выходы:

Y1 - Отправление телевизора на участок контроля

Y2 - Начало обслуживания(наладки) телевизора

Рисунок 28. Проверка работы модели ОУ "Наладчик"



6. Серия экспериментов

моделирование стеллаж место имитационный

Для определения числа мест на стеллажах контроля и наладки проведём серию из 10 экспериментов. Время моделирования возьмём равным 12 480 минутам. Остальные данные о блоках можно найти в разделе "Описание отдельных блоков подлежащих моделированию".

Таблица 1. Серия экспериментов модели технического контроля

Номер эксперимента	Максимальная длина очереди на стеллаже 1	Максимальная длина очереди на стеллаже 2
1	7	8
2	4	6
3	5	7
4	7	15
5	4	10
6	8	4
7	6	5
8	8	10
9	4	5
10	8	8

По результатам серии экспериментов количество мест на стеллаже перед станцией контроля определим равным 8 местам, а перед станцией наладки 15 местам.



Заключение

После моделирования системы и в результате проведения серии экспериментов было определено число мест на стеллажах: 8 мест - Стеллаж 1, 15 мест - Стеллаж 2. Полученные данные можно использовать в дальнейшем, для оптимизации процессов протекающих в системе.



Список литературы

1. В.М. Кокин. Моделирование систем: Учеб. пособие.- Иваново: ИГЭУ, 2002. - 116 с.

Размещено на Allbest.ru