Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра автоматизированных систем обработки информации и управления

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту (работе) по Моделированию систем

^{наименование учебной дисциплины}

на тему: Моделирование работы СТО

Автор проекта (работы)

И. Г. Анацкий

^{подпись, дата, инициалы, фамилия}

Специальность

Руководитель проекта Е.Г.Степанова

^{подпись, дата, инициалы, фамилия}

Проект (работа) защищен(а) Оценка

^дата

Члены комиссии Сорокин А. А.

^{подпись, дата, инициалы, фамилия}

Жубреев С. В.

^{подпись, дата, инициалы, фамилия}

Яковлев С. В.

^{подпись, дата, инициалы, фамилия}

Ставрополь, 2011

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра автоматизированных систем обработки и управления информации

ЗАДАНИЕ

по курсовому проектированию (курсовой работе)

Студентке 3 курса, группы АСОУ-081, Анацкого Игоря Геннадьевича

1. Тема

Моделирование работы СТО

2. Исходные данные к проекту

СТО автомобилей состоит из четырех однотипных участков. На осмотр и мелкий ремонт одной автомашины затрачивается 30 мин. В среднем за сутки на станцию прибывает 180 машин. Если очередная машина застает все четыре участка занятыми, она покидает СТО не обслуженной. Все временные характеристики экспоненциальные. Смоделировать работу СТО в течение 8ч. Определить вероятность отказав обслуживании и коэффициент загрузки.

3. Содержание расчетно-пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов)

4. Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей)

Структурная схема модели, Временная диаграмма, Q-схема, Укрупненная схема, Блок-диаграмма GPSS модели

5.Литература, пособия

Советов Б.Я. Моделирование систем. Практикум: Учеб. Пособие для вузов/Б.Я.Советов, С.А. Явовлев. - 2-е изд., перераб. И доп - М.: Высш. шк., 2003.- 295 с.

6. Дата выдачи задания

7. Срок сдачи студентом законченного проекта

Руководитель проекта Е.Г.Степанова

Задание принял к исполнению

^{дата и подпись студента}

АННОТАЦИЯ

В курсовой работе моделируется работа сервиса технического обслуживания. Система состоит из четырех однотипных участков, работающих параллельно.

В данной курсовой работе производится исследование моделируемого объекта с целью выделения основных составляющих процесса его функционирования, строится обобщенная схема модели, и проводится анализ результатов моделирования системы.

Курсовая работа состоит из пояснительной записки и инструментально-программного комплекса, позволяющего исследовать загруженность участков и коэффициент отказов системы.

Содержание

• Введение ………………………………………………………………………..6
• 1 Основная часть 7
• 1.1 Описание моделируемой системы 7
• 1.2 Структурная схема модели системы и ее описание 7
• 1.3 Временная диаграмма и ее описание 8
• 1.4 Q-схема системы и ее описание 9
• 1.5 Укрупненная схема моделирующего алгоритма 10
• 1.6 Математическая модель 11
• 1.7 Описание машинной программы решения задачи 12
• 1.8 Результаты моделирования и их анализ 13
• 1.9 Сравнение результатов имитационного моделирования и аналитического расчета характеристик 14
• 1.10 Описание возможных улучшений в работе системы 15
• 1.11 Окончательный результат модели с результатами 15
• Заключение 17
• Список используемых источников 18
• Приложение 1. Блок-диаграмма GPSS модели 19
• Приложение 2. Машинная программа объекта исследования 20
• Приложение 3. Машинная программа окончательной модели 21

ВВЕДЕНИЕ

Целью курсовой работы является моделирование работы сервиса технического обслуживания в течение 8 ч.

Задача заключается в составлении и исследовании модели сервиса технического обслуживания и определении основных характеристик моделируемой системы:

ь число обслуженных машин;

ь число отказов обслуживания;

ь число машин, оставшихся на обслуживании;

ь коэффициент загрузки участков;

ь вероятность отказа обслуживания.

Данная задача решена с помощью пакета программ имитационного моделирования GPSS. Текст программы приведен в приложении.

сервис автомобиль моделирование диаграмма

1. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1.1 Описание моделируемой системы

Станция технического обслуживания состоит из четырех однотипных участков. Через каждые 8 минут на станцию приезжает машина, занимает свободный участок и обслуживается в течение 30 минут. Если машина застает все участки занятыми, она получает отказ и покидает сервис технического обслуживания.

Смоделировать процесс работы сервиса технического обслуживания в течение 8 часов. Определить вероятность отказа и коэффициенты загрузки участков.

1.2 Структурная схема модели системы и ее описание

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1.2 - Структурная схема модели

На структурной схеме (рисунок 1.2) изображены следующие элементы моделируемой системы:

· Поток машин

· Участки обслуживания

Опишем каждый блок структурной схемы модели. Поступление машин на вход системы происходит в среднем каждые 8 минут. Поступившие машины занимают участок и обслуживаются в течение 30 минут, после чего покидают сервис технического обслуживания.

1.3 Временная диаграмма и ее описание

Анализ условия задачи и структурной схемы позволяет сказать, что в процессе работы сервиса технического обслуживания возможны следующие ситуации:

- безотказная работа всех четырех участков

Более детально процесс функционирования СТО можно представить на временной диаграмме (рисунок 1.3).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1.3 - Временная диаграмма

На временной диаграмме:

· К₁ - обслуживание на первом участке

· К₂ - обслуживание на втором участке

· К₃ - обслуживание на третьем участке

· K₄ - обслуживание на четвертом участке

С помощью временной диаграммы можно выявить все особые состояния системы, которые необходимо будет учесть при построении детального моделирующего алгоритма.

Рассмотрим приведенную на рисунке 1.3 временную диаграмму. Моменту времени t₁ = 8 минут соответствует появление первой машины на СТО. Первая машина поступает на первый участок и обслуживается в течение t_обс1=30 минут, а по окончанию выполнения покидает сервис. В момент времени t₂ = 16 минут, приходит вторая машина, которая поступает на второй участок, обслуживается t_обс2=30 минут и покидает сервис. В момент времени t₃=24 минуты, приходит третья машина, которая занимает третий участок, обслуживается t_осл3=30 минут и покидает систему. В момент времени t₄=32 минуты, приходит четвертая машина, которая занимает четвертый участок, обслуживается t_обс4=30 минут и покидает сервис. В момент времени t₅=40 минут, приходит пятая машина, которая застает первый участок в режиме простоя, занимает его, обслуживается и покидает сервис. Начиная с момента времени t₅, машины, приезжающие в сервис будут заставать участки в режиме двухминутного простоя до конца моделирования работы сервиса. Отказов не происходит.

1.4 Q-схема системы и ее описание

Так как описанные процессы являются процессами массового обслуживания, то для формализации задачи используем символику Q-схем. В соответствии с построенной концептуальной моделью и символикой Q-схем структурную схему данной СМО (рисунок 1.2) можно представить в виде, показанном на рисунке 1.4, где И - источник, К - канал.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1.4 - Q-схема

Источник И имитирует процесс поступления машин, которые поступают в течение 480 минут. Канал К₁ - работа первого процессора, К₂ - работа второго участка, К₃ - работа третьего участка, К₄ - работа четвертого участка. Клапаны регулирует работу участков, т.е. когда участок занят, машина отправляется на следующий, пока не получит отказ.

1.5 Укрупненная схема моделирующего алгоритма

На рисунке 1.5 приведена обобщённая (укрупнённая) схема, описывающая работу сервиса технического обслуживания.

Рассмотрим работу модели. Первый блок - начало работы системы, далее происходит поступление машин - ввод параметров моделирования. Далее проверяется условие - прошел ли рабочий день, если да, то машины покидают СТО, если нет, то машины поступают на участки. Далее проверяется занятость каждого из участков. Если какой-то из них свободен, то машина поступает на обслуживание, а после покидает сервис. Если все участки оказываются занятыми, то машина получает отказ и покидает сервис. После обслуживания мы получаем блок - обслуженные машины. В конце следует блок - конец, который завершает схему.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1.5 - Укрупненная схема

1.6 Математическая модель

По заданию требуется определить вероятность отказа и коэффициенты загрузки участков.

Определим переменные и уравнения математической модели:

К_заг - средний коэффициент загрузки всех участков

P - вероятность отказа в обслуживании;

Т - общее имитируемое время работы;

µ - пропускная способность канала;

n - количество каналов;

л - количество обслуженных машин в единицу времени.

1.7 Описание машинной программы решения задачи

Блок-диаграмма GPSS модели приведена в приложении 1. Машинная программа, имитирующая работу объекта исследования, приведена в приложении 2. Рассмотрим работу данной программы.

Оператор SIMULATE (моделировать) устанавливает предел реального времени, отводимого на прогон модели.

Далее объявляется экспоненциальная функция

В строке 20 объявляется количество участков СТО. Для создания транзактов, в нашем случае под транзактами будем подразумевать машины, входящие в модель, служит блок GENERATE (генерировать) - (строка 30) .

GATE - вспомогательный блок, проверяющий состояния устройств, памятей, логических ключей. Блок GATE проверяет, если все участки заняты, то транзакт отправляется в блок TERMINATE (строка 80), если нет, то проходит к строке 50 - занимает свободный участок. Строка 60 - осмотр и мелкий ремонт - указывается время пребывания транзакта на участке. Строка 70 - освобождение участка - транзакт покидает участок после полученного обслуживания.

Строка 90 - работа СТО в течение 8 часов - блок GENERATE 480 - генерация транзактов в течение 8 часов.

1.8 Результаты моделирования и их анализ

Статистика получена при проведении имитационного моделирования с использованием исходной модели, приведенной в приложении 2.

Friday, June 10, 2011 21:47:51

START TIME END TIME BLOCKS FACILITIES STORAGES

0.000 480.000 8 0 1

NAME VALUE

BYE 6.000

EXPON 10000.000

STO 10001.000

LABEL LOC BLOCK TYPE ENTRY COUNT CURRENT COUNT RETRY

1 GENERATE 58 0 0

2 GATE 58 0 0

3 ENTER 41 0 0

4 ADVANCE 41 2 0

5 LEAVE 39 0 0

BYE 6 TERMINATE 56 0 0

7 GENERATE 1 0 0

8 TERMINATE 1 0 0

STORAGE CAP. REM. MIN. MAX. ENTRIES AVL. AVE.C. UTIL. RETRY DELAY

STO 4 2 0 4 41 1 2.536 0.634 0 0

FEC XN PRI BDT ASSEM CURRENT NEXT PARAMETER VALUE

60 0 480.941 60 0 1

58 0 482.541 58 4 5

59 0 490.066 59 4 5

61 0 960.000 61 0 7

Проанализируем полученную статистику. Из отчета следует: значение системного времени изменялось от 0 до 480, что соответствует работе системы в течении 8 часов (по условию задачи моделирования), в процессе моделирования были задействованы 8 блоков.

За время моделирования моделью было сгенерировано 58 транзактов (машин), 39 из них были обслужены, 17 - получили отказ, 2 - остались на обслуживании.

1.9 Сравнение результатов имитационного моделирования и аналитического расчета характеристик

Считая аналитически мы получили:

К_заг=0,9375

P=28,6%

Из результатов моделирования получаем:

К_заг=0,634

Разница между результатами коэффициентов загрузки участков объясняется тем, что при аналитическом расчете среднее время прибытия транзакта (машины) на СТО было принято за 8 минут и не был учтен экспоненциальный закон, т.е. система работала безотказно.

1.10 Описание возможных улучшений в работе системы

Так как в процессе моделирования было получено много отказов (17 отказов), то рекомендуется добавить участки в СТО, для увеличения эффективности работы сервиса, провести процедуру повышение квалификации сотрудников и модернизировать сервис для сокращения времени обслуживания машин.

1.11 Окончательный результат модели с результатами

Добавив еще один участок и проведя модернизацию и процедуру повышения квалификации персонала получим:

Friday, June 17, 2011 09:42:47

START TIME END TIME BLOCKS FACILITIES STORAGES

0.000 480.000 8 0 1

NAME VALUE

BYE 6.000

EXPON 10000.000

STO 10001.000

LABEL LOC BLOCK TYPE ENTRY COUNT CURRENT COUNT RETRY

1 GENERATE 58 0 0

2 GATE 58 0 0

3 ENTER 52 0 0

4 ADVANCE 52 1 0

5 LEAVE 51 0 0

BYE 6 TERMINATE 57 0 0

7 GENERATE 1 0 0

8 TERMINATE 1 0 0

STORAGE CAP. REM. MIN. MAX. ENTRIES AVL. AVE.C. UTIL. RETRY DELAY

STO 5 4 0 5 52 1 2.698 0.540 0 0

FEC XN PRI BDT ASSEM CURRENT NEXT PARAMETER VALUE

60 0 480.941 60 0 1

59 0 485.066 59 4 5

61 0 960.000 61 0 7

Из результатов видно, что 51 машина была обслужена, количество отказов сократилось с 17 до 6, одна машина осталась на обслуживании.

Машинная программа окончательной модели сервиса технического обслуживания приведена в приложении 3

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При моделировании системы были решены все поставленные задачи и получены результаты.

В ходе проектирования были определены характеристики сервиса технического обслуживания, разработана его модель, проведен ряд экспериментов с моделью, в ходе которых установлены зависимости выходных данных от входных параметров, а также даны рекомендации, позволяющие повысить эффективность функционирования данной системы. Были сделаны выводы о качестве системы и возможном её улучшении. Была приведена задача, позволяющая существенно увеличить количество обслуженных машин.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Советов Б.Я. Моделирование систем. Практикум: Учеб. Пособие для вузов/Б.Я.Советов, С.А. Явовлев. - 2-е изд., перераб. И доп - М.: Высш. шк., 2003.- 295 с.

2. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем: Учеб. Для вузов - 3-е изд., перераб. И доп. - М.: Высш. шк., 2001.- 343 с.

3. Томашевский В., Жданова E. Имитационное моделирование в среде GPSS. - М.:Бестселлер, 2003. - 416 c.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. БЛОК-ДИАГРАММА GPSS МОДЕЛИ

Рисунок 2.1 - Блок-диаграмма

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. МАШИННАЯ ПРОГРАММА ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ

10 SIMULATE

EXPON FUNCTION RN1,C24

0,0/.1,.104/.2,.222/.3,.355/.4,.509/.5,.69/.6,.915/.7,1.2

.75,1.38/.8,1.6/.84,1.83/.88,2.12/.9,2.3/.92,2.52/.94,2.81

.95,2.99/.96,3.2/.97,3.5/.98,3.9/.99,4.6/.995,5.3/.998,6.2

.999,7/.9998,8

20 STO STORAGE 4;СТО автомобилей состоит из 4 однотипных участка

30GENERATE 8,FN$EXPON;машины поступают по экспоненциальному закону

40GATE SNF STO,BYE;если все участки заняты, то машина покидает СТО

50ENTER STO;занятие участка

60ADVANCE30;осмотр и мелкий ремонт

70LEAVE STO;освобождение участка

80 BYETERMINATE

90GENERATE480;работа СТО в течении 8 ч

100TERMINATE 1

110START 1

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. МАШИННАЯ ПРОГРАММА ОКОНЧАТЕЛЬНОЙ МОДЕЛИ

EXPON FUNCTION RN1,C24

0,0/.1,.104/.2,.222/.3,.355/.4,.509/.5,.69/.6,.915/.7,1.2

.75,1.38/.8,1.6/.84,1.83/.88,2.12/.9,2.3/.92,2.52/.94,2.81

.95,2.99/.96,3.2/.97,3.5/.98,3.9/.99,4.6/.995,5.3/.998,6.2

.999,7/.9998,8

20 STO STORAGE 5;СТО автомобилей состоит из 5 однотипных участка

30GENERATE 8,FN$EXPON;машины поступают по экспоненциальному закону

40GATE SNF STO,BYE;если все участки заняты, то машина покидает СТО

50ENTER STO;занятие участка

60ADVANCE25;осмотр и мелкий ремонт

70LEAVE STO;освобождение участка

80 BYETERMINATE

90GENERATE480;работа СТО в течении 8 ч

100TERMINATE 1

110START 1

Размещено на Allbest.ru