Моделирование работы регулировочного участка цеха в среде GPSS

Размещено на http://www.allbest.ru/

3

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

• Введение
• 1. Построение концептуальной модели
• 1.1 Постановка задачи
• 1.2 Анализ исходных данных
• 1.3 Разработка концептуальной модели
• 2. Алгоритмизация модели и ее машинная реализация
• 2.1 Разработка алгоритма
• 2.2 Разработка программы
• 3. Получение и интерпретация результатов
• 3.1 Планирование эксперимента
• 3.2 Анализ результатов
• Список литературы
• Приложения
• Введение
• Созданию системы, действующей в реальном мире, предшествует моделирование - создание и анализ системы-заместителя, которая повторяет основные характеристики исходной, но позволяет снизить расходы (времени или денег) требуемые для проведения экспериментов.
• Разнообразие форм моделирования требует построения их классификации. Обычно модели делят на мысленные и материальные. Методы материального моделирования подразделяют на следующие группы:
• 1) Натуральное моделирование - эксперимент на самом исследуемом объекте, который при специально подобранных условиях опыта служат моделью самого себя;
• 2) Физическое моделирование - эксперимент на специальных установках, сохраняющих природу явлений, но воспроизводящим их в количественно измененном масштабированном виде;
• 3) Математическое моделирование - использование моделей, по физической природе отличающихся от моделируемых объектов, но имеющих сходное математическое описание.
• Среди математических моделей, позволяющих адекватно описать и проводить анализ широкого класса систем, следует выделить имитационные модели. В процессе преобразования наших знаний о системе в ее математическую модель нужно определить назначение модели;
• - определить, какие компоненты должны быть включены в состав модели;
• - определить параметры и переменные, относящиеся к этим компонентам;
• Процесс проектирования модели, проверки ее адекватности, проведения экспериментов и формулирования выводов связан с конкретным назначением модели. После того, как определена цель, для которой потребовалось создание модели, наступает этап определения необходимого набора компонентов, влияющих как положительно, так и отрицательно на эффективность ее работы. Затем решается вопрос, следует ли включать тот или иной компонент в состав модели. С одной стороны стремимся сделать модель как можно проще, (упростить формулировку, повысить эффективность моделирования), с другой - получить более точную модель.
• В данной курсовой работе используется среда моделирования GPSS. GPSS - General Purpose Simulating System - общецелевая моделирующая система, предназначенная для решения задач по моделированию работы всевозможных систем массового обслуживания.
• Система массового обслуживания (СМО) - это система, в которой выполняется ряд операций (действий) по обслуживанию случайного потока заявок (требований на обслуживание). В GPSS заявку называют транзактом.
• Сущность машинного моделирования СМО состоит в проведении на ЭВМ эксперимента с моделью этой системы. Машинная модель СМО - это программа, составленная на языке GPSS, которая описывает поведение элементов системы в процессе ее работы. Результатом прогона этой программы на ПЭВМ является статистика - данные о модели, полученные в результате машинных расчетов по составленной и отлаженной программе. Анализ статистики позволяет уточнить исходную программу. Моделирование заканчивается, когда полученная машинная модель адекватна реальной системе массового обслуживания.
• 1. Построение концептуальной модели
• 1.1 Постановка задачи
• На регулировочный участок цеха через случайные интервалы времени поступают по два агрегата в среднем через каждые 30 мин. Первичная регулировка осуществляется на двух агрегатах одновременно и занимает около 30 мин. Если в моменты прихода агрегатов предыдущая партия не была обработана, поступившие агрегаты на регулировку не принимаются. Агрегаты после первичной регулировки получившие отказ, поступают в промежуточный накопитель. Из накопителя агрегаты прошедшие первичную регулировку, поступают попарно на вторичную регулировку, которая выполняется в среднем за 30 мин, а не прошедшие первичную регулировку поступают на полную, которая занимает 100 мин для одного агрегата. Все величины, заданные средними значениями, распределены экспоненциально.
• Смоделировать работу участка в течение 100 ч. Определить вероятность отказа в первичной регулировке и загрузку накопителя агрегатами, нуждающимися в полной регулировке. Определить параметры и ввести в систему накопитель, обеспечивающий безотказное обслуживание поступающих агрегатов.
• 1.2 Анализ исходных данных
• Исходя из условия задачи в данной СМО можно выделить:
• 1) входные данные:
• На регулировочный участок цеха через случайные интервалы времени поступают по два агрегата в среднем через каждые 30 мин, распределённых экспоненциально.
• 2) внутренние данные
• В системе моделирования регулировочного участка по заданию необходимо: два прибора (первичная и вторичная, которая может быть также полной), промежуточный накопитель (для агрегатов, получивших отказ в первичной обработке), накопитель для деталей, прошедших первичную обработку.
• 3) выходные данные
• Вероятность отказа в первичной регулировке и загрузку накопителя агрегатами, нуждающимися в полной регулировке, параметры и ввести в систему накопитель, обеспечивающий безотказное обслуживание поступающих агрегатов.
• 1.3 Разработка концептуальной модели
• Концептуальная модель отображает основные элементы системы массового обслуживания: источник заявок, приборы, очереди и связи между ними. Кроме того, концептуальная модель содержит основные параметры элементов системы массового обслуживания, например название прибора и время задержки транзакта в нем. Для данной задачи концептуальная модель выглядит следующим образом:
• Рис. 1.
• Описание Q-схемы:
• В системе имеется источник заявок, имитирующий поступление агрегатов. Если прибор первичной регулировки не занят, то партия поступает на регулировку, если занят - то в промежуточный накопитель. После первичной регулировки партия из 2 агрегатов поступает в накопитель, а с него на вторичную регулировку. Детали, не проходившие первичную регулировку (т.е. детали из промежуточного накопителя), поступают на прибор вторичной обработки, но регулировку проходит на нём полная. После вторичной (полной) регулировки агрегаты покидают систему. Приборы в системе используются многоканальные, накопитель используются без оговоренной размерности.
• 2. Алгоритмизация модели и ее машинная реализация
• 2.1 Разработка алгоритма
• моделирование цех агрегат алгоритмизация
• Созданию программы предшествовало составление блок-схемы представленной в приложении А и написание нижеследующего алгоритма:
• 1. функция для задания экспоненциального распределения
• EXPO FUNCTION RN1,C12 ;
• 0,0 /.2,.222 /.4,.509 /.6,.915 /.75, 1.38 /.84, 1.83
• .9, 2.3 /.94, 2.81 /.96, 3.2 /.98, 3.9 /.995, 5.3 /.998, 7
• 2. указываем, что первичная регулировка может выполняться с 2 агрегатами
• PERVREG STORAGE 2
• 3. указываем, что вторичная регулировка может выполняться с 2 агрегатами
• VTORREG STORAGE 2
• 4. переменная для определения вероятности отказов
• VER FVARIABLE X$OTK/X$OBSH
• 5. время поступления агрегатов
• GENERATE 30,FN$EXPO
• 6. в первом параметре транзакта указываем, что одновременно может обрабатываться только 1 агрегат
• ASSIGN 1,2
• 7. во втором указываем, что полная регулировка занимает 100 мин
• ASSIGN 2,100
• 8. если первичная обработка занята, то отправляем агрегаты на отказ
• TEST NE X$SLUZH,2,OTKAZ
• 9. создать копию транзакта, чтобы в поступившей партии было 2 агрегата
• SPLIT 1
• 10. в первом параметре транзакта указываем, что одновременно может обрабатываться 2 агрегата
• ASSIGN 1,1
• 11. во втором указываем, что вторичная регулировка занимает 30 мин
• ASSIGN 2,30
• 12. занять прибор первичной регулировки
• ENTER PERVREG,1
• 13. указать в ячейке памяти, что 2 агрегата заняли прибор
• SAVEVALUE SLUZH,2
• 14. время первичной регулировки
• ADVANCE 30,FN$EXPO
• 15. освободить прибор первичной регулировки
• LEAVE PERVREG,1
• 16. указать в ячейке памяти, что 2 агрегата покинули прибор
• SAVEVALUE SLUZH,0
• 17. занять накопитель перед вторичной регулировкой
• QUEUE NAK
• 18. занять прибор вторичной регулировки
• ENTER VTORREG,P1
• 19. покинуть накопитель перед вторичной регулировкой
• DEPART NAK
• 20. время вторичной (или полной) регулировки агрегата
• REGUL ADVANCE P2,FN$EXPO
• 21. освободить прибор вторичной регулировки
• LEAVE VTORREG,P1
• 22. подсчитать общее количество отрегулированных агрегатов
• SAVEVALUE OBSH+,1
• 23. поместить в ячейку памяти значение вероятности
• SAVEVALUE VEROYAT,V$VER
• 24. удалить транзакт
• TERMINATE
• 25. указать, что на отказ поступила партия из 2 агрегатов
• OTKAZ SAVEVALUE OTK+,2
• 26. создать копию транзакта, чтобы в поступившей партии было 2 агрегата
• SPLIT 1
• 27. занять промежуточный накопитель, для агрегатов, получивших отказ в первичной обработке
• QUEUE PROMNAK
• 28. занять прибор вторичной регулировки
• ENTER VTORREG,P1
• 29. покинуть промежуточный накопитель
• DEPART PROMNAK
• 30. отправить на полную (вторичную) регулировку
• TRANSFER,REGUL
• 31. время работы участка - 100 часов
• GENERATE 6000
• 32. конец программы
• TERMINATE 1
• 2.2 Разработка программы
• Для описания имитационной модели на языке GPSS полезно представить ее в виде схемы, на которой отображаются элементы СМО - устройства, накопители, узлы и источники. В данной работе блок-схема алгоритма представлена в приложении А. Описание на языке GPSS есть совокупность операторов (блоков), характеризующих процессы обработки заявок. Имеются операторы и для отображения возникновения заявок, задержки их в объектах модели, занятия памяти, выхода из СМО, изменения параметров заявок (например, приоритетов), вывода на печать накопленной информации, характеризующей загрузку устройств, заполненность очередей и т.п.
• Каждый транзакт, присутствующий в модели, может иметь до 12 параметров. Существуют операторы, с помощью которых можно изменять значения любых параметров транзактов, и операторы, характер исполнения которых зависит от значений того или иного параметра обслуживаемого транзакта.
• Пути продвижения заявок между блоками модели отображаются последовательностью операторов в описании модели на языке GPSS специальными операторами передачи управления (перехода). Для моделирования используется событийный метод. Соблюдение правильной временной последовательности имитации событий в СМО обеспечивается интерпретатором GPSS World - программной системой, реализующей алгоритмы имитационного моделирования.
• 3. Получение и интерпретация результатов
• 3.1 Планирование эксперимента
• План экспериментального моделирования на ЭВМ представляет собой метод получения с помощью эксперимента необходимой информации.
• Экспериментальное моделирование на ЭВМ требует затрат труда и времени экспериментатора, а также затрат времени ЭВМ. Поэтому целесообразно иметь план, позволяющий извлекать из каждого эксперимента максимально возможное количество информации. Основная цель - изучение поведения моделируемой системы при наименьших затратах. Поэтому планировать и проектировать нужно не только модель, но и процесс ее использования, т.е. проведение на ней экспериментов.
• Планирование выгодно в двух отношениях:
• 1) позволяет уменьшить число необходимых испытаний и тем самым
• повысить экономичность эксперимента;
• 2) служит структурной основой процесса исследований.
• Рассматриваются вопросы стратегического планирования, т.е. получение желаемой информации при минимальных затратах и тактического планирования - определение способов проведения испытаний. Этот этап планирования связан с решением задач двух типов:
• 1) определение начальных условий в той мере, в какой они влияют на достижение установившегося режима;
• 2) возможно большим уменьшением дисперсии решений при одновременном сокращении размеров выборки.
• Первая связана с тем, что модель носит искусственный характер, хорошо подобранные начальные условия уменьшают время переходного процесса; а вторая связана с необходимостью оценки точности результатов эксперимента и степени надежности заключений или выводов.
• 3.2 Анализ результатов
• Согласно заданию, необходимо определить вероятность отказа в первичной регулировке и загрузку накопителя агрегатами, нуждающимися в полной регулировке. Определить параметры и ввести в систему накопитель, обеспечивающий безотказное обслуживание поступающих агрегатов.
• Вероятность отказа в первичной регулировке = 1.593
• Вероятность больше 1 показывает, что прибор вторичной (полной) обработки не справляется с загрузкой.
• Загрузку накопителя агрегатами, нуждающимися в полной регулировке:
• - максимальное количество агрегатов в очереди = 153
• - среднее значение = 153
• Для безотказного обслуживания поступающих агрегатов, необходимо поставить накопитель на 153/2=72,5. Округляем до 72 агрегатов.
• Список литературы
• 1. Алтаев А.А. Имитационное моделирования на языке GPSS: методическое пособие. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2002. - 77 с.
• 2. Бершадская Е.Г. Моделирование: учеб. пособие. - Пенза: Изд-во ПТИ, 2002. - 147 с.
• Приложение А
• Приложение Б
• Размещено на Allbest.ru