Лабораторная работа №3 особености построения замкнутых систем в pilgrim. Модель «минимизация производственных затрат»

Цель работы: выработка навыков разработки моделей замкнутых систем с помощью объектно-ориентированной системы моделирования Pilgrim.

Оборудование и программные средства: персональный компьютер с системой программирования Microsoft Visual С++( 6.0 или .NET), модули системы моделирования Pilgrim.

Продолжительность выполнения работы – 4 часа в лаборатории.

План работы:

1. С помощью графического конструктора Pilgrim построить граф модели.

2. Настроить параметры всех узлов.

3. Сгенерировать код модели на языке С++.

4. Произвести сборку проекта модели в оболочке Visual Studio.

5. Провести вычислительные эксперименты с моделью для различных вариантов параметров

6. Сделать выводы по результатам имитационных экспериментов.

Содержание отчета:

1. Цель работы.

2. Оборудование и программные средства.

3. Описание моделируемой системы (описание моделируемой предметной области).

4. Описание особенностей моделирования замкнутых систем в Pilgrim – описание работы схемы зарядки.

5. Построение графа модели в терминах узлов Pilgrim.

6. Результаты вычислительных экспериментов с моделью в виде таблиц, расчет суммарных ежедневных затрат на производство при различных значениях числа наладчиков и количества арендуемых швейных машин. Их анализ и формулировка выводов.

7. Листинг программы.

Защита работы производится перед началом выполнения следующей работы.

Методические указания по разработке модели

Описание предметной области. Имеется некоторая швейная фабрика, на которой есть швейный цех. В цеху 50 рабочих мест со швейными машинами. Машины выходят из строя и требуют ремонта. Поэтому на фабрике есть ремонтный цех, в котором работают специалисты – наладчики машин.

Среднее время безотказной работы одной машины 157,0 час. Это случайная величина, распределенная по экспоненциальному закону. Среднее время ремонта машины равно 7,0 час., среднеквадратическое отклонение времени ремонта – 3,0ч. В соответствии с центральной предельной теоремой считаем, что время ремонта, состоящего из многих последовательных элементарных операций, распределено по нормальному закону.

Необходимо определить: сколько нужно арендовать резервных машин j (дополнительно к 50 собственным) и сколько необходимо нанять наладчиков i, чтобы сделать минимальными затраты на производство, связанные с ремонтом и наладкой машин. В таблице 7 приведены все исходные данные для решения поставленной задачи.

Табл. 2

Исходные параметры производства

№ п.п.	Параметр производства	Значение параметра
1	Заработная плата одного наладчика (в час)	3,75 у.е.
2	Оплата за аренду одной швейной машины (в день)	30,0 у.е.
3	Убыток из-за простоя одного рабочего места по причине неисправности швейной машины (в час)	20,0 у.е.
4	Среднее время безотказной работы одной швейной машины	157,0 ч
5	Среднее время ремонта (наладки) одной машины	7,0 ч
6	Среднеквадратичное отклонение времени ремонта (наладки) одной машины	3,0ч
7	Продолжительность одного рабочего дня	8,0ч
8	Число рабочих часов в неделю	40,0ч
9	Число рабочих недель в одном году	52 недели

Введем в рассмотрение следующие переменные, которые далее будем использовать в модели:

Nowon – количество рабочих мест в швейном цехе и сответственно количество собственных швейных машин;

Arend – число арендуемых дополнительных машин для замены вышедших из строя;

Men – количество наладчиков, производящих ремонт (наадку) швейных машин.

В начальный момент времени решено арендовать Arend машин. Эти машины должны некоторое время находиться в каком-то помещении и «ждать», пока не выйдет из строя машина в цехе. Далее в процессе выхода из строя и восстановления машин в этом помещении будут находиться машины, число которых – случайная величина. Пребывание машин в этом помещении является состоянием 1. Пребывание машин в швейном цехе в исправности – состояние 2.

Если какая-либо машина выходит из строя, то она поступит в ремонт только в том случае, если хотя бы один наладчик свободен (не занят ремонтом другой машины). Вероятность такого события, естественно , не равна 1. Поэтому неисправные машины в ожидании ремонта направляются в другое помещение. Пребывание в этом помещении является состоянием 3.

Если подходит очередь ремонта неисправной машины, она поступает в ремонтный цех. Ремонт – состояние 4 каждой машины.

Таким образом, в табл. 3 представлены все значимые для задержек состояния.

Табл. 3.

Состояния швейных машин

Номер состояния	Состояние	Тип узла модели	Число каналов
1	Помещение, где находятся исправные швейные машины (их начальное число Arend=j)		–
2	Швейный цех, в котором имеется Nowon рабочих мест для Nowon=50 швейных машин		Nowon
3	Помещение, где находятся неисправные швейные машины, ожидающие ремонта		–
4	Ремонтный цех, в котором работают специалисты-наладчики, число которых Men=i		Men

Структурная схема модели для решения задачи минимизации производственных затрат приведена на рис. 8.

Наиболее рациональное решение – выбрать швейные машины в качестве транзактов. Количество каналов узла serv в состоянии 2 равно Nowon, а число каналов узла serv в состоянии 4 – это значение Men.

Схема зарядки рассматриваемой замкнутой модели– узлы 5, 6, 7. Генератор 5 в течение единицы модельного времени генерирует один транзакт, который попадает в узел create (узел 2) в качестве порождающего. Узел генерирует (порождает) семейство транзактов количеством Nowon+Arend, которые поступят в узел 1. Порождающий транзакт-родитель из узла create попадет в терминатор. В этом узле перед уничтожением транзакта выполнится операция cheg для перенастройки генератора ag. Эта операция установит время генерации второго транзакта равное Protime. Учитывая, что с начала запуска модели уже прошло время, равное единице модельного времени, момент генерации второго транзакта будет равен Protime+1.0 (т.е. после выполнения модели). Значит второй транзакт не выйдет из генератора во время моделирования, т.е. генератор «выключается».

Порожденные транзакты из узла create попадут в узел queue 1. Первые Nowon транзактов без задержки пройдут этот узел и поступят в узел 2. Каждый транзакт-машина займет свой канал, т.е. рабочее место. Остальные Arend транзактов останутся ждать в узле queue 1.

Рис. 8. Структурная схема модели для решения задачи минимизации производственных затрат