Устройство для моделирования систем массового обслуживания

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ, содержа|дее генератор потока заявок, выход которого соединен с входом счетчика общего количества заявок : и с прямым входом первого элемента И, выход которого подключен к нулевому входу первого триггера, выход которого через первую дифференцирующую цепочку соединен с входом запуска генератора случайнь1х интервалов времени подготовки, выход которого подключен к входу второй дифференцирующей цепочки,выход генератора случайных интервалов времени работы соединен с первым входом второго элемента И и через третью дифференцирующую це- . почку подключен к прямому входу третьего элемента И, выход которого соединен с входом счетчика количества заявок, выход генератора потока отказов подключен к второму входу второго .элемента И, выход генератора случайных интервалов времени восстановления соединен с первым входом четвертого элемента И и с инверсным входом третьего элемен та И, счетчик количества срывов I KKtfmtff.s I Ш;Г:-: л| обслуживания заявок, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет воспроизведения режима воз-i действия возмущающих факторов на процесс функционирования систем массового обслуживания, в него введены генератор случайных напряже- . НИИ, блоки нелинейнЬгх элементов, второй триггер, интегратор, группа линий задержки, группа пороговых элементов, группа элементов И,группа элементов ИЛИ, блок регистрации, причем выход генератора случайных напряжений соединен с входами первого и второго блоков нелинейных элементов и с входом интегратора, выхода первоСО го и второго блоков нелинейных элемен .тов подключены.соответственно к входам запуска генератора потока заявок и генератора потока отказов, выход второго элемента И соединен с входом останова генератора случайных интервалов времени работы и входом запусск ка генератора случайных.интервалов 4 времени восстановления, выход которого подключен к инверсному входу первого элемента И, выход третьей дифференцирующей цепочки соединен с СП единичным входом первого триггера, с входом сброса интегратора и с вторым входом четвертого элемента И, выход которого подключен к входу счетчика количества срьшов обслз яйв .ания заявок, выход второй дифференцирующей цепочки -соединен с .входом запуска генератора случайных интервалов времени работы и с входом задания начала интегрирования интегратора , выход которого подключен

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 11 4 25 A

4(gg) G 06 F 15/20

1 ф "@ фут др -р ) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ и I, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ г

I (21) 3678094/24-24 (22) 23,12,83 (46) 30.06,85, Бюл. В 24 .(72) И.В,Адерихин, В.А.Карасев и А.JI.Цариков (53) 681.333(088.8) (56) 1,Авторское свидетельство СССР

11 858000, кл. С 06 F 15/20, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

N 1043661, кл.С О6 F 15/20, 1982 (прототип). единичным входом первого триггера, с входом сброса интегратора и с вторым входом четвертого элемента И,. выход которого подключен к входу счетчика количества срывов обслуживания заявок, выход второй дифференцирующей цепочки соединен с входом запуска генератора случайных интервалов времени работы.и с входом задания начала интегрирования интегратора, выход которого подключен

H ABT0PCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54)(57)УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ, содержащее генератор потока заявок, выход которого соединен с входом счетчика общего количества заявок и с прямым входом первого элемента И, выход которого подключен к нулевому входу первого триггера, выход которого через первую дифференцирующую цепочку соединен с входом запуска генератора случайных интервалов времени подготовки, выход которого подключен к входу второй дифференцирующей цепочки,выход генератора случайных интервалов времени работы соединен с первым входом второго элемента И и через третью дифференцирующую цепочку подключен к прямому входу третьего элемента И, выход которого соединен с входом счетчика количе" ства заявок, выход генератора потока отказов подключен к второму входу второго .элемента И, выход генератора случайных интервалов времени восстановления соединен с первым входом четвертого элемента И и с инверсным входом третьего элемен.та И, счетчик количества срывов обслуживания заявок, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет воспроизведения режима воз действия возмущающих факторов на процесс функционирования систем массового обслуживания, в него введены генератор .случайных напряже- ". ний, блоки нелинейнЫх элементов, второй триггер, интегратор, группа линий задержки, группа пороговых элементов, группа элементов И,группа элементов ИЛИ, блок регистрации, причем выход генератора случайных напряжений соединен с входами первого и второго блоков нелинейных. элементов 3

Ъ\ и с входом интегратора, выходы первого и второго блоков нелинейных элементов подключены. соответственно к входам запуска генератора потока заявок и генератора потока отказов, выход второго элемента И соединен с входом останова генератора случайных интервалов времени работы и входом запуска генератора случайных. интервалов времени восстановления, выход которо. го подключен к инверсному входу пер-. вого элемента И, выход третьей дифференцирующей цепочки соединен с

1 !64725 к входам линий задержки группы,вы.ходы которых соединены с одноименными входами пороговых элементов группы, выходы которых подключены к первым входам одноименных элементов И группы, выходы которых соединены с входом блока регистрации и входаИзобретение относится к вычислительной технике и предназначено для моделирования систем массового обслуживания (СМО) с учетом условий применения, динамики их функционирования и качества работы обслуживающих приборов при различных внешних воздействиях.

Известно устройство для моделирования СМО, содержащее управляе- щ мый генератор случайного потока импульсов, блоки генераторов случайных интервалов времени, блок случайных временных задержек, счетчики, дешифратор, элементы ИЛИ, элементы И. Данное устрсйство позволяет моделировать СМО с учетом воэможности возникновения отказов и их устранения Я ..

Однако данное устройство не предусматривает-других возможных режимов функционирования; характерных для реальных СМО, а именно — режимов ожидания поступления заявки, подготовки к обслуживанию: заявки и не учи- тывает влияния внешних возмущающих воздействий на процесс функционирования СМО.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее генератор заявок, выход которого под ключен к входу счетчика общего количества заявок, счетчик количества не- 35 обслуженных заявок, первый генератор случайных последовательностей импуль-, сов, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выход которого подключен к входу первого Ю счетчика количества отказов, формирователь одиночного импульса, второй, третий, четвертый элементы И, первый, ми элементов ИЛИ группы, выходы которых подключены к нулевому входу второго триггера, единичный вход которого соединен с выходом третьего ..элемента И, выход второго триггера подключен к вторым входам .элементов

И группы.

2 второй, третий и четвертый элементы

ИЛИ,,генератор случайных интервалов времени подготовки, три дифференцирующие цепочки,генератор случайных интервалов времени работы, шесть элементов И, генератор случайных интервалов времени восстановления, счетчик количества срывов обслуживания заявок, счетчик количества обслуженных заявок, счетчик общего количества отказов, счетчик количества необслуженных заявок, элемент задержки, вто- . рой и третий генераторы случайных последовательностей импульсов, второй и третий счетчики количества отказов и триггер, выход которого подключен к инверсному входу пятого элемента И, второму входу первого элемента И и входу первой дифференцирующей цепочки, выход которой соединен с входом генератора случайных интервалов времени подготовки, выход которого подключен к первому входу шестого элемента И и входу второй дифференцирующей цепочки, выход которой соединен с первым входом чет" вертого элемента И и входом седьмого элемента И, выход которого подключен к входу генератора случайных интервалов времени работы, установочный вход которого соединен с выходом восьмого элемента И, а выход генератора случайных интервалов времени работы подключен к первому входу восьмого элемента И и к входу третьей дифференцирующей цепочки, выход которой соединен с первым входом третьего элемента И и входом девятого элемента И, выход которого подключен к входу счетчика количества обслуженных заявок и к первому входу четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с единичным вхо164725 4 ким факторам относятся естественные и искусственные воздействия, . например помехи, наводимые в телефонном I е- кабеле промьппленные шумы, атмосфер- ные помехи, воздействующие на о системы радио связи и т.п. з 1 дом триггера, нулевой вход которо— го подключен к выходу десятого элемента И, выход генератора случайных интервалов времени восстановления со динен с вторым входом третьего н четвертого элементов И,с первым вх дом второго элемента И и инверсными входами сед..мого, девятого и десятого . элементов И, выход четвертого элемента

И подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом счетчика количества . срывов обслуживания заявок и вторьщ входом четвертого элемента ИЛИ, выход третьего элемента И подключен к второму входу первого элемента .

ИЛИ, выход формирователя одиночного импульса соединен с третьим входом четвертого элемента ИЛИ и входом элемента задержки, выход которого подключен к нходу генератора заявок, выход которого соединен с входом десятого элемента И, пятого элемента И и вторым входом второго элемента И, выходы пятого и второго элементов И подключены к соответствующим входам второго элемента

ИЛИ, выход которого соединен с входом счетчика количестна необслуженных заявок, выход второго генера.тора случайных последовательностей импульсов подключен к второму вхо.ду шестого элемента И, выход которого соединен с.входом второго счетчика количества отказов и первым входом третьего элемента ИЛИ, выходы первого и .восьмого элементов И подключены соответственно к второму и третьему входам третьего элемента ИЛИ, выход которого.соединен с входом генератора случайных интервалов времени восстановления и входом счетчика общего количества отказов, выход третьего генератора случайных последовательностей . импульсов подключен к второму входу восьмого элемента И, выход которого соединен с входом третьего счетчика количества отказов j2) .

Недостатком данного устройства является отсутствие возможности моделирования условий применения,т.е. моделирования воздействия различных возмущающих факторов характеризующих условия применения обслуживающих приборов СИО и влияющих на процесс..их функционирования и на ре- зультаты обслуживания заявок. К таЦелью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет воспроизведения режима воздействия возмущающих факторов на процесс функционирования . :системы массового обслуживания.

Указеиная .цель достигается тем, что в устрейство для моделирования

15 систем массового обслуживания, содержащее генератор потока заявок, ны. ход которого соединен с входом: счетчика общего количества заявок и с

20 прямым входом первого элемента И

Э выход которого подключен к нулевому входу первого триггера, выход которого через первую дифференцирующую цепочку соединен с входом запус25 ка генератора случайных интервалов времени подготовки, выход которого иодключен к входу второй дифференцирующей цепочки, выход генератора случайнык интервалов времени работы соединен с первым входом второго

30 элемента И и через третью дифференцирующую цепочку подключен к прямому входу третьего элемента И, выход которого соединен с входом счетнпка количества заявок, выход генератора

35 потока отказов подключен к второму входу второго элемента И, выход гене» ратора случайных интервалов времени восстановления соединен с пермью вхо-, дом четвертого элемента И и с инверс40 ным входом третьего элемента И, счетчик количества срывов обслуживания заявок, введены генератор случайных напряжений, блоки нелинейных элементов, второй триггер, интегратор, 45 группа линий задержки, группа пороговых элементов, группа элементов И

Ф группа элементов ИЛИ, блок регистрации, причем выход генератора спучайных напряжений соединен с входаии

50 первого и второго блоков нелинейных элементов и с входом интегратора, выходы первого и второго блоков нели-; нейных элементов подключены соответст" венно к входам запуска гечератора по-55 тока заявок и генератора потока отказов, выход второго элемента И соединен с входом останова генератора случайных интервалов времени работы

1164725 и входом запуска генератора случайных интервалов времени восстановления, выход которого подключен к инверсному входу, первого элемента И, выход третьей дифференцярующей цепочки соединен с единичным входом первого триггера, с входом сброса интегратора и с вторым входом четвертого элемента И,выход которого подключен к входу счетчика количества срывов обслуживания заявок, выход второй дифференцирувщей цепочки соединен с входом запуска генератора случайных интервалов времени работы и с входом задания начала интегрирования ян- 15 тегратора, выход которого подключен к входам линий задержки группы, выходы которых соединены с одноименными входамн пороговых элементов группы, . выходы которых подключены к первым . 2О входам одноименных элементов И. груп.пы, .выходы которого соединены с входом блока регистрации и входами элементов ИЛИ группы, выходы которых подключены к нулевому входу второго триггера, единичный вход которого соединен с выходом третьего элемента И, выход второго триггера подключен.к вторым входам элементов И группы.

На чертеже изображена схема устройства.

Устройство для моделирования систем массового обслуживания содер:жит -генератор 1 случайных напРя- . Щ жений, блоки 2 н 3 нелинейных элементов, генератор 4 потока заявок, первый элемент И 5, первый триг- гер 6, первую дяфференцирувщую цепочку 7, генератор 8 случайных 4ф интервалов времени подготовки,.втоРую дифференцирующую цепочку 9, генеРатор .10 случайных интервалов времени работы, третью диф@ерейцирувщую цепочку ll генератор 12 ното- 13 ка отказов, второй элемент И 13, генератор 14 случайных интервалов времени восстановления, третий элемент И 15, счетчик 16 количества обелуженных заявок, четвертый эле- ЗФ мент И 17, счетчик 18 количества ерывов обслуживания заявок, интегратор 19 группу 20 линяй задержки, группу 21 пороговых элементов, группу 22 элементов И, счетчик 23 общегоЗз количества заявок, блок 24 Регистрации, группу 25 элементов ИЛИ и триггер 26.

Устройство моделирует работу

СМО, имеющей четыре режима функционирования: восстановления, ожидания, подготовки и работы (обслуживание заявки)..В режиме "Работа" возможно возникновение отказа. При возникнове— нии отказа происходит срыв обслуживания заявки и сразу начинается вос\ становление. Прн этом вновь поступившие заявки, пришедшие в период восстановления, теряются. В режиме

"Работа". на СМО оказывают возмущающие воздействия различные внешние факторы (шумы, помехи и т.д.). Ка- . чество процесса функционирования СИО зависит от уровня воздействия возмущающих факторов, (например, помех), накопленных в системе за время работы, В зависимости от уровня возмущающего воздействия различных внешних факторов устанавливаются градации качества обслуживания заявки и каждая обслуженная заявка регистрируется вместе с информацией о качестве обслуживания.

Устройство работает следующим образом, В генераторе 1 вырабатываются случайные напряжения с нормальным распределением мгновенных амплитудных значений. Поступающие на входы блоков 2 и 3 случайные напряжения с помощью диодных нелинейных элементов (или электрических фильтров) по известным правилам преобразуются в елучайные величины времени обслуживания и наработки обслуживающих приборов на отказ с требуемыми для моделирования входных потоков заявок законами распределения вероятностей, В генераторе 4 потока заявок непрерывные случайные напряжения подвергаются квантованию и преобразованию во временные интервалы. Импуль.сы, ограничивающие получаемые временные интервалы, имитируют поток заявок на обслуживание, Вид закона распределения вероятностей времен между моментами поступления заявок, а также его характеристика устанавливаются постоянными или изменяющимися во времени, по определенным зависимостям в блоке 2 нелинейных элементов, В исходном положении триггер б на,ходится в нулевом состоянии,что соответствует нахождению CMO в режи с, 1164725 которых прервано возникновением отказа, поступают через. элемент И 17. второй вход которого подключен к выхо ду генератора !4 случайных интервалов времени восстановления, на счетчик 18. количества срывов обслуживания заявок.

С третьего выхода генератора 1 случайных напряжений поступает на

0 интегратор 19 напряжение, имитирующее воздействие внешних возмущающих факторов. С началом режима работы импульс с выхода дифференцйрующей цепочки 9 включает интегратор 19, который накапливает напряжение,поступающее с третьего выхода генератора случайных напряжений, имити-. рующее воздействие внешних возмущающих факторов. .Считается, что чем более воздействие внешних возмущающих факторов (помех) накоплено интегратором за время работы, тем хуже качество обслуживания заявки, По окончании интервала времени работы с

5 выхода дифференцирующей цепочки II на .интегратор 19 поступает импульс, при этом сигнал определенного уровня поступает на выходы 20 линий задержки группы, содержащего и элементов.

В i — м канале группы 20 линий задержки импульс задерживается на время

7 - i, i =1 ï. ме ожидания, триггер 26 находится в нулевом состоянии, что соответствует положению группы 22 элементов

И, при котором импульсы с выходов

rpуппы 21 пороговых элементов не проходят на входы блока 24 регистРирующих устройств.

Импульс с выхода генератора 4 заявок через элемент И 5 поступает . на нулевой вход триггера 6, что соответствует окончанию режима ожидания. При этом импульс с выхода дифференцирующей цепочки 7 запускает генератор 8 случайных интервалов времени подготовки, на выходе которого формируется интервал времени, имитирующий режим подготовки. По окончании интервала времени подготовки импульс от дифференцирующей цепочки 9 запускает генератор 10 случайных интервалов времени работы, на выходе которого формируется временной интервал, имитирующий режим работы (непосредственное обслужи. вание заявки), по окончании этого 2 интервала импульс с выхода дифференцирующей цепочки 11 поступает на .!единичный вход триггера 6 и система переходит в режим ожидания. С при ходом очередной заявки описанный выше цикл функционирования повторя30 ется, В режиме работы возможно возникновение отказа. Отказы имитируются с помощью импульсов, вырабатываемых генератором 12 потока отказов,Импульс с выхода генератора 12 потока отказов через элемент И 13 поступает на вход генератора 10 случайных интервалов времени работы и прерывает обслуживание заявки,а также запускает генератор 14 случайных интервалов времени восстановления. При нахождении СМО в режиме восстановления заявки не могут поступать поУ этому напряжение с выхода генератора 14 блокирует элемент И 5.

Импульсы, соответствующие заявкам, через элемент И 15, инверсный вход которого подключен к выходу 50 генератора 14 случайных интералов времени восстановления, поступают на счетчик 16 количества обслуженных заявок, одновременно приходя на единичный вход триггера 26,пере- 55 водя егоs единичное состояние, при котором открываются входы группы 22 элементов И, Заявки, обслуживание

Далее с выходов 20 линий задерж, ки группы импульсы поступают на соответствующие входы пороговых эле,ментов 21 группы, каждый из каналов которого настроен на определенный

УРовень U i импульса, причем U

U >U>>>.. -«Ur Б„ц„„. Если уровень поступившего импучьса превышает порог настройки -го канала, то с соответствующего выхода пороговых элементов 21 группы через открытый -й канал элементов И 22 группы, содержащего также и элементов, импульс поступает на i -й вход блока 24 регистрации, а также на соответствующий вход группы элементов ИЛИ 25, импульс с выхода которого поступает на нулевой вход триггера 26, переводя его в нулевое состояние, при котором входы элементов И 22 группы закрываются и задержанные импульсы с выходов порог вых элементов 21 группы, настроенных на более. низкие уровни входных импульсов, не проходят на остальные входы блока 24 регистрации, и, следовательно, те!

164725

Составитель И.Дубинина

Редактор Л.Авраменко ТехредM.Гергель : Корректор Г.Решетник

Заказ 4188/46 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филйал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

9 ряются, В блоке 24 фиксируются за— явки, обслуженные с уровнем качества, лежащим в данном диапазоне..

Счетчик 23 подсчитывает общее количество заявок, поступивших на вход

СМО.

По показаниям счетчиков и блока регистрации можно оценить различные вероятностные характеристики процесса функционирования СМО, такие как вероятности обслуживания заявки, срыва обслуживания, обслуживания с заданным качеством в соответствии с установленным критерием и другие показатели.

Данное устройство позволяет моделировать системы массового обслуживания с учетом режимов и условий функционирования, а именно с учетом характерных для многих реальных CMO режимов ожидания поступления заявки, подготовки к обслуживанию заяв10 ки, обслуживанию заявки, восстановления отказов, возникших при обслуживании,. а также влияния внешних возмущающих воздействий на процесс функционирования СМО.