3.3 Краткая характеристика модели
Проведение модельных экспериментов по определению оптимального количества единиц вспомогательного оборудования осуществляется с использованием учебной имитационной модели двухфазной многоканальной системы массового обслуживания (СМО) с ожиданиями. Эта модель вероятностная, то есть позволяет учитывать вероятностный характер временных параметров.
Моделирующий алгоритм построен с использованием принципа особых состояний. При этом принципе шаг моделирования – случайная величина, которая равна интервалу между текущим моментом модельного времени и ближайшим особым моментом. В качестве особых моментов времени выступают момент поступления заявки в систему, моменты начала и окончания обслуживания заявки в каждой фазе. В модели не учитываются ремонты оборудования и текущие простои.
Модель построена на основе модульного подхода. Модули разделены между собой по функциональному принципу и не зависят друг от друга, каждый из них описывает или поток поступающих в систему заявок, или работу участков. Структурная схема модели приведена на рисунке 11.
Схема моделирующего алгоритма, расшифровка условных обозначений, используемых в этой схеме, а также описание работы операторов приведены в приложениях Б и В.
Рисунок 11 – Структурная схема моделирующего алгоритма
Модуль управления (диспетчер) организует и координирует работу модели. Он отвечает за ввод исходных данных, выбор минимального из особых моментов времени, определяет момент окончания моделирования. Если моделирование завершено, выводит на экран результаты, если моделирование продолжается, то данный модуль включает в работу остальные модули в зависимости от момента особых состояний.
Модуль входящего потока определяет, есть ли свободные места в очереди. Если есть, то заявка становится в очередь и фиксируется момент поступления заявки в систему, если нет места в очереди, заявка игнорируется. После этих действий происходит возврат в модуль управления.
Модуль первой фазы. Если канал обслуживания готов принять заявку (U(К)=0), то определяется, есть ли заявки в очереди. Если заявки нет, то фиксируется простой первого канала обслуживания из-за отсутствия заявок в очереди (Q1). Если заявка в очереди есть, то определяется величина простоя этой заявки в очереди перед первой фазой (Q2), U(К) приравнивается к единице (это говорит о том, что канал обслуживает заявку), уменьшается количество заявок в очереди перед первой фазой (М1), заявка направляется на тот канал обслуживания, у которого минимальный момент высвобождения, там она обрабатывается, затем определяется номер канала, у которого ближайший момент высвобождения. Если канал обслуживания не готов принять заявку, то есть заявка находится в канале обслуживания и еще не выпущена, тогда определяется возможность выхода заявки на обслуживание во вторую фазу. Поскольку перед второй фазой не предусмотрена очередь, то происходит блокировка первой фазы и определяется величина простоев каналов обслуживания в первой фазе из-за блокировок (Q3). Если во второй фазе один из каналов свободен, то заявка направляется к нему на обработку. Каналу, выпустившему заявку, присваивается U(К)=0, это означает, что он готов к обслуживанию, а далее определяется, есть ли заявка в очереди и затем все происходит по вышеизложенному алгоритму. После каждого действия, связанного с изменением момента особых состояний, происходит возврат в модуль управления.
Модуль второй фазы. Определяем, есть ли заявка в очереди. Если заявки в очереди нет, то фиксируется простой второго канала обслуживания из-за отсутствия заявок в очереди (Q4). Если заявки в очереди есть, то определяется простои заявки в очереди перед второй фазой (Q5), уменьшается количество заявок в очереди перед второй фазой. Заявка направляется на тот канал обслуживания, у которого минимальный момент высвобождения, там она обрабатывается, затем определяется номер канала, у которого ближайший момент высвобождения и происходит увеличение текущего количества обслуженных заявок на единицу. После каждого действия, связанного с изменением момента особых состояний происходит возврат в модуль управления.
Когда текущий момент текущего времени становится больше или равен периоду моделирования, моделирование завершается распечаткой результатов.
Среднее время обслуживания заявки на основном и вспомогательном участке и интервал поступления заявок в систему – случайные величины.
На выходе модель позволяет получить количество обслуженных заявок, количество заявок в очереди перед каждой фазой, простои заявок в очереди перед первой и второй фазами, суммарное время простоев каналов обслуживания, в том числе из-за отсутствия заявок и блокировок.