Устройство для моделирования систем массового обслуживания

(54) УСТРОЙСТВО ДСИСТЕМ МАССОВО 6 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР,В,Красильниковтельство СССРЕ 15/20, 1987.тельство СССРР 15/20, 1987,ЛЯ МОДЕЛИРОВАНИГО ОБСЛУЖИВАНИЯ Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники, может быть использовано в устройствах, моделирующих работу систем массового обслуживания,Известно устройство для моделирования систем массового обслуживания Я со-держащее генератор случайного потока импульсов, К каналов моделирования, каждый из которых содержит генератор счетных импульсов, первый элемент ИЛИ, генератор случайных импульсов времени работы, первый элемент И, генератор случайных импульсов времени обслуживания заявок, первый дифференцирующий элемент, второй элемент И, блок счетчиков, второй дифференцирующий элемент, третий элемент И, генератор случайных импульсов восстановления, второй триггер, четвертый элемент И, в последнем канале второй элемейт ИЛИ, третий дифференцирующий элемент, первый триггер, пятый элемент И, реверсивный счетчик, регистр памяти, генератор случайных импульсов времени технического обслуживания, третий триггер,(57) Изобретение относится к области вычислительной техники. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет моделирования повторного обслуживания заявок, прерван ного отказом обслуживающего прибора, профилактической подготовки обслуживающего прибора при отсутствии на входе заявок. Для достижения поставленной цели в устройство введены два триггера, три элемента И, элемент запрета, два элемента задержки.1 ил. шестой элемент И, четвертый дифференци. рующий элемент, счетчик отказов, в последнем канале - седьмой элемент И, Устройство также содержит группу элементов ИЛИ, группу элементов И и генератор заявок. В состав каналов моделирования обслуживания также входят четвертый триггер, пятый дифференцирующий элемент, элемент задержки, восьмой элемент И, элемент НЕ, третий элемент ИЛИ.Устройство моделирует процесс функционирования системы массового обслуживания, имеющей К каналов обслуживания, каждый из которых находится в четырех режимах (состояниях): работа, отказ, восстановление, техническое обслуживание по наработке, Обслуживание заявок происходит только во время работы, Окончание режима работы соответствует наступлению отказа, при этом канал переходит в режим восстановления и одновременно открывает следующий канал, куда поступает очередная заявка, необслуженная из-за отказа заявка возвращается на вход готового к работе канала. При истечении некоторого20 40 прета работы второго формирователя"им: 55 вхко го кл И заданного времени наработки каждый К-й канал переходит в режим технического обслуживания, заявки, поступающие во время режимов восстановления или технического обслуживания в (К - 1)-м канале, обслужива ются в К-м канале.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому является устройство для моделирования процесса.обслуживания заявок 2, содер ;жащееггейератор случайных импульсов, первый й"второй элементы запрета, первйй и второй гейераторй импульсов случайной длительности, триггер, с первого по четвертый элемент ИЛИ, с первого по третий элементы И, генератор импульсов отказов, первый, второй и третий формирователи импульсов, генератор импульсов случайной длительности подготовки, причем выход генератора случайных имйульсов соединен с прямыми входами первогО"и второго элементов запрета, выход первого элемента запрета подключен к входу"запуска первого генератора импульсов случайной длительности и к нулевому входу триггера; прямой выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого подключен ко входу запрета второго элементазапрета, выход которого собдйнен со входом запуска второго генератора импульсов 30 случайной длительности и с единичным входом трйггера, инверсный выход которого соединен с йервым входом второго элемента ИЛИ, выход которого подклачен ко входу запрета первого элемента запрета, вход запуска генератора импульсов случайной длительности подготовки соедййей с выходом четвертого элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу первого формирователя импульсов, вход запуска которого соединен с выходом первогогенератора случайной длительности, с первым входом первого элемента И, со вторым входом.второго элемента ИЛИ й с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к прямому входу третьего элемента И, первый инверсный вхбд которбго соединен с выходом генератора импульсов отказов и с выходом третьего формирователя импульсов, выход которого подключен к второму входу четвертого элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с выходом второго формирователя импульсов; выход первого элемента И подключен ковходу запульсов, вход запуска которого соединен со вторыми входами первого и третьего элементов ИЛИ, первым входом второго элемента И и с выходом второго генератора импульсов случайной длительности, прямой и.инверсный выходы триггера подключены соответственно ко вторым входам первого и второго элементов И, выход второго элемен- . та И соединен с входом запрета работы первого формирователя импульсов, выход генератора импульсов случайной длительности подготовки подключен ко второму инверсному входу третьего элемента И, выход которого является выходом устройства,Однако устройства 1 и 2 не позволяют моделировать процессы повторного обслуживания заявок, прерванного отказом обслуживающего прибора, профилактической подготовки обслуживающего прибора при отсутствии на входе заявок.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет моделирования повторного обслуживания заявок, прервайного отказом обслуживающего прибора, профилактической подготовки обслуживающего прибора при отсутствии на входе заявок.Указанная цель достигается тем, что в устройство для моделирования процесса обслуживания заявок, содержащее пять элементов И, триггер, генератор случайных . импульсов, три генератора имйульсое слу- . чайной длительности, два формирователя импульсов, три элемента ИЛИ, дополнительно введены второй итретий триггеры, шестой; седьмой йвосьмой элементыИ, элемент запрета, первый и второй элементы задержки, причем выход генератора случайных импульсовсоединен с первыми входамй первого и втброго элементов И, инверсный вйход первого триггера соединен с первым входомтретьего элемента И, инверсный выход первбго элемента ЙЛИ подключен"кпервому входу четвертого элемента И, выход первого генератора импульсов случайной длительнбсти соединен со вхОдом"пврвого фбрмйрователя импульсов и с первым входом пятого элемента И, выход второго генератора ймйульсов Случайной длительности подключен ко входу втОрого формирователя импульсов, выход которого соединен С первым входом второго элемента ИЛИ, вйход которогоподключей ко входу третьего гейератораимпульсов случайной длительности, прямой вцходЫторбго триггера соедийен с первым аходом шестаго элемента И, информационным входом элемента запрета ивторым входом первого элемента И, выход которогоподключен кооду"первого элемента задержки, выход торого соединен с нулевым входом второ- триггера, инверсный выход которого подючен ко второМу входу третьего элемента и ко второму входу второго элемента И, ход которого соединен с нулевым входомтретьего триггера, прямой выход которого обслуживания одной из заявок может наподключен к К-входу первого триггера, к чаться обслуживание другой заявки, а сле- третьемувходувторогоэлементаИ,куправ- дующая заявка встать в очередь на ляющему входу элемента запрета и ко вто- обслуживание, Заявки, приходящие в морому входу шестого элемента И, выход 5 менты одновременного нахождения в усткоторого соединен со вторым входом второ- ройстве двух заявок, к обслуживанию не го элемента ИЛИ, выход элемента запрета принимаются. На выходе устройства суще- подключен 3-входу первого триггера, пря- ствует информация о состоянии может быть мой выход которого соединен с первым вхо- прервано отказом обслуживающего прибодом седьмого элемента И, выход которого 10 ра. После восстановления обслуживающего подключен к йервому входу третьего зле- прибора и его подготовки обслуживание мента ИЛИ и ко второму входу четвертого данной заявки возобновляется, Состояние элемента И, выход которого соединен с еди- профилактической подготовки обслуживаюничным входом третьего триггера, инверс- щего прибора наступает также сразу после ный выход которого подключен ко второму 15 окончания обслуживания очередной заявки, входу седьмого элемента И, выход третьего если на вход к этому времени не поступило элемента И соединен с первым входом вось- очередной заявки. Отказы обслуживающего мого элемента И и со вторым входом треть- прибора могут появиться в произвольный его элемента ИЛИ, выход которого случайный момент времени, Длительности подключен к первому входу девятого эле обслуживания заявок, отказа и подготовки мента И, выход которого соединен со вхо- обслуживающего прибора случайны.дом запуска первого генератора импульсов Устройство для моделирования систем случайной длительности, вход останова ко- массового обслуживания работает следуюторого обьединен с первым входом первого щим образом.элемента ИЛИ и подключен к выходу второ В исходном состоянии генератор 1 генего генератора импульсов случайной дли- . рирует случайные импульсы, генератор 20 тельности, выход третьего генератора генерирует случайные импульсы случайной импульсов случайной длительности соеди- длительности, генераторы 19 и 21 остановнен со вторым входом первого элемента лены,триггер 2 в нулевом состоянии, еди- ИЛИ,инверсныйвыходкоторогоподключен 30 ничный потенциал с инверсного выхода ко вторым входам пятого, восьмого и девя- открывает элемент И 8 по первому входу, тогоэлементовИиковходувторогозлемен- нулевой потенциал с прямого выхода тригта задержки, выход которого соединен с гера 2 закрывает элемент И 12 по первому третьими входами третьего и седьмого эле- входу. Триггеры 3 и 4- в единичном состоя- ментов И, восход первого формирователя 35 нии, нулевой потенциалсинверсноговыхоимпульсов подключен к третьему входу чет- да триггера 3 закрывает элементы И 7 и И 8 вертого элемента И и к третьему входу вось- по вторым входам. Единичный потенциал с мого элемента О, выход которого соединен прямого выхода триггера 3 держит открытыс единичным входом второго триггера, вы- ми элемент И 6 по второму входу и элемент ход пятого элемента И является выходом 40 И 11 по второму входу. Нулевой потенциал устройства. с инверсного выхода триггера 4 закрываетНачертеже представлена функциональ- . элемент И 12 по второму входу, Единичный ная схема устройства. потенциал с прямого выхода триггера 4 заУстройство для.моделирования систем пирает элемент запрета 5 по управляющему массового обслуживания содержит генера входу и открывает элемент И 11. Единичный тор 1 случайных импульсов, первый, второй потенциал с инверсного выхода элемента и третий триггеры 2, 3,4, элементзапрета 5, ИЛИ 16 держит открытыми элемент И 9 по первый-восьмой элементы И 6-13, первый первому входу, элементы И 10, 13, 24 по и второй элементы задержки 14, 15, первый, вторым входам, элементы И 8 и 12 по треть- второй и третий элементы ИЛИ 16, 17, 18, 50 им входам.первый, второй итретий генераторы 19,20, Начало моделирования определяется 21.импульсов случайной длительности, пер- включением устройства и установкой всех вый и второй формирователи импульсов 22, . элементов устройства в исходное состоя, девятый элемент И 24, выход 25. ние, Моделирование процессов произвоВербальная модель работы устройства 55 дится на некотором промежутке времени, следующая. где возможно накопление данных для опреПриходящие на вход заявки попарно деления статистических и временных харак- ставятся в очередь на обслуживание и по- теристик моделируемого процесса. Этот следовательно обслуживаются устройством промежуток времени определяется априорпо заданному закону, Только после полного но математическими методами и можетбыть изменен исследователем по апостериорным данным.Единичный потенциал с выхода элемента И 11 через элемент ИЛИ 17 поступает на вход запуска генератора 21, который начинает генерировать единичный импульс случайной длительности (имитируется подготовка модели к обслуживанию заявок), который поступает на второй вход элемента ИЛИ 16, Тогда на его инверсном выходе появляется нулевой потенциал, который закрывает элемент И,9 по первому входу и элементы И 10 и 13 по вторым входам. Этот же нулевой потенциал с некоторой задержкой в элементе задержки 15 поступает на элементы И 8 и 12 и закрывает их по третьим входам, По окончании импульса с вь 1 хода генератора 21 элементы ИЛИ 16, И 9, 10, 13, и с некоторой задержкой элементйИ 8 и 12 приводятся в исходное состояние, Если за это время триггеры 3 и 4 останутся в единичном состоянии (на вход не поступит ни одной заявки), то элемент И 11 будет открыт и через элемент И 17 вновь произойдет запуск генератора 21 (процесс подготовки повторится),В некоторый случайньй момент времени на выходе генератора 1 появляется импульс, поступающий на первый вход закрытого элемента И 7 и первый вход открытого элемента И 6 и через него и элемент задержки 14 опрокидывает триггер 3 в нулевое состояние. Нулевой потенциал с прямого выхода триггера 3 закроет элемент И 6 по второму входу и элемент И 11 по первому входу (первая заявка поставлена в очередь на обслуживание и сформирован запрет на начало процесса подготовки модели),Единичный потенциал с инверсного выхода триггера 3 откроет элемент И 8 и элемент И 7 по второму входу (разрешается прием второй заявки для постановки ее в очередь). Теперь, если на выходе генератора 1 появится импульс, он поступит на закрытый элемент И 6 и на открытый элемент И 7, через который поступивший импульс опрокинет триггер 4 в нулевое состояние. Единичный потенциал с инверсного вь 1 хода будет держать открытым элемент И 12 по второму входу, нулевой потенциал с прямо. го выхода триггера 4 закроет элемент И 7 по третьему входу, а элемент И 11 по второму входу и откроет элемент запрета 5 по уп ра вляющему входу(вторая заявка поставлена в очередь на обслуживание), Последующие импульсы с генератора 1 будут теряться до того момента, кэк будет обслужена хотя бы первая заявка,"Время задержки элемента задержки 14 выбирается больше длительности импульса, формируемого генератором1,. элемент предназначен для того, чтобы исключить возможность восприятия одного импульса как двух.На выходе элемента И 8 появляется единичный потенциал, который открывает элемент И 13 по первому входу и через элемент ИЛИ 18 и открытый по второму входу элемент И 24 поступает на вход запуска генератора 19, на выходе которого появляется . единичный импульс случайной длительно 10 сти (моделируется процесс обслуживания заявки). Этот импульс поступает на первый вход открытого элемента И 10 и через него на выход устройства. По заднему фронту этого импульса формирователь 22 выдает импульс, поступающий на третий вход закрытого элемента И 9 и третий вход открытого элемента И 13, а через него на единичный вход триггера 3, опрокидывая его в единичное состояние. Нулевой потенциал с инверсного выхода триггера 3 закроет элементы И 7 и 8. Единичнйй потенциал с прямого выхода триггера 3 откроет элемент И 6 по второму входу и поступит на 25 единичный вход элемента И 11 и информационный вход элемента запрета 5, В зависимости от состояния триггера 4 может быть два варианта функционирования устройства.: . Первый вариант. Триггер 4 - в единич 30 ное состоянии (вторая заявка на вход устройства не поступила), Тогда элемент, запрета закрыт по управляющему входу, а элемент И 11 открыт, это приведет к повто рению процесса подготовки описанным образом.Второй вариант. Триггер 4 - в нулевом .состоянии (в очереди на обслуживание есть вторая заявка), Нулевой потенциал с прямо го выхода триггера закроет элемент И 11 иоткроет элемент запрета 5 по управляющему входу, Единичный потенциал с прямого. выхода триггера 3 пройдет через элементзапрета 5 и поступит на 1-вход триггера 2, 45 переводя его едйничнное состояние, Единичный потейциал с прямого выхода триг-гера 2 Откроет элемент И 2 по первому входу (дается разрешение на обслуживание второй заявки). Тогда единичный по тенциал с инверсного выхода триггера и- через открытый элемент И 12, элементИЛИ 18, -элемент И 24 поступает на вход запуска генератора 19, Далее процесс произойдет аналогично описанному, Теперь 55 но появлении импульса на выходе формирователя 22 он поступит на третий вход закрытого по первому входу элемента И 13 и на третий вход открытого элемента И 9 и через него на единичный вход триггера 4, переводя его в единичное состояние. Далее процессы приема и обслуживания заявок по- зованы счетчики, подключенные к соответвторяются, ствующим элементам.Рассмотрим процесс имитации отказов Таким образом, устройство для модели- в устройстве. В некоторый случайный мо- рования систем массового обслуживания мент времени на выходе генератора 20 по позволяет моделировать повторное обслуявляется единичный импульс случайной живание заявок, прерванное отказом обслудлительности (имитируется отказ устройст- живающего прибора, профилактическую ва), он поступает на вход останова генера-подготовку обслуживающего прибора при тора 19, первый вход элемента ИЛИ 16 и отсутствии на входе заявок.вход формирователя 23, Если к данному мо По наличию сигналов на выходе устрой- менту генератор 19 был запущен, он оста- ства, состоянию и числу срабатываний, навливается, импульс на его выходе элементов устройства в процессе модели-пропадает, потенциал на выходе элемента рования можно оценитькачество обслужи- И 10 также пропадает (имитируется прекра- вания заявок обслуживающим прибором, щенке обслуживания заявки),.Нулевой потенциал с инверсного выходаэлемента ИЛИ Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я 16 закроет элемент И 9 по первому входу и Устройство для моделирования систем И 13 по второму входу и с некоторой задер- массового обслуживания, содержащее пять жкой в элементе задержки 15 элементы И 8 элементов И, триггер, генератор случайных и 12 по третьим входам. Позаднему фронту .20 импульсов, три генератора импульсов слупрерванного остановом импульса с выхода чайной длительности, два формирователя генератора 19 формирователь 22 выдастим-импульсов, три элемента ИЛИ, причем выпульс, который поступит на закрытыеэле- ход генератора случаййцх импульсов соементы И 9 и 13, Прекращение импульса на динен с первыми входами первого и выходе генератора 20 приведет к открыва второго элементов И, инверсный выход нию элементов И 9 и 13 и с некоторой задер- первого триггера соединен с первым вхо. жкой элементов И 8 и 12, Время задержки дом третьего элемента И, инверсный выход элемента задержки 15 выбирается таким, первого элемента ИЛИ подключен к первочтооткрываниеэлементовИ 8 и 12 осущест-му входу четвертого элемейта И, выход вляется только после того, как формироаа первого генератора импульсов случайной тель 23 по заднемуфронту выдаст импульс, . длительности соединен с входом первого который через элемент ИЛИ 17 запуститформирователя импульсов и с первым вхогенератор 21 (имитируется подготовка при- . домпятого элемента И, выход второго гене- бора после отказа) и нулевой потенциал с ратора импульсов случайной длительности инверсного выхода элемента ИЛИ 16 закро подключен к входу второго формирователя ет элемент И 24 по второму входу, воспре- импульсов, выход которого соединен с щая прохождение импульса на запуск первым входом второго элемента ИЛИ, выгенератора 19. Через некоторое случайное ход которого подключен к входу запуска время (подготовки прибора после отказа) третьего генератора импульсов случайной импульс на выходе гейератора 21.пропада длительности, а т л и ч а ю щ е ге с я тем, ет, на йнверсном выходе элемента ИЛИ 16 что, с целью расширения функциональных появится единичный потенциал, который возможностей устройства за счет модели- откроет элемент И 24 по вторбму входу, им- рования повторного обслуживания заявок, пульс свыхода элемента И 8 или 12 через прерванного отказомобслуживающего приэлемент И 24 поступит на вход запуска ге бора, профилактической подготовки обслунератора 19 (начинается повторное обслу- живающего прибора при отсутствии на живание заявки, прерванное отказом входе заявок, оно дополнительно содержит прибора), на выходе устройства появляется второй и третий триггеры, шестой, седьмой и единичный потенциал, Далее процесс про- г, восьмой элементы И, злементзапрета, первый текает описанным образом, 5) и второй элементы задержки, причем пряТаким образом, возникновение случай- мой выход второго триггера соединен с ного импульса на выходе генератора 20 вы-: первым входом шестого элемента И, инзывает прерывание обслуживания заявки, формационным входом элемента запрета но не изменяет состояния триггеров 3 и 4, и вторым входомпервого элемента И, вы - так очередь заявок в случае прерывания об ход которого подключен к входу первого служивания заявки не изменяется.элемента задержки; выход которого соедиКонцом моделирования может быть до- нен с нулевым входом второго триггера, инстижениезаданногочисла реализаций,оп- . версный выход которого подключен к ределенного исследователем, Для подсчета второму входу третьего элемента И и к втоуказанных реализаций могут быть иолель ромуаходуаторогоалементаи,аыходкото., Егоров Реда Тираж Подписноеенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 13035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Заказ 4366 ВНИИПИ Госуд Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 1 рого соединен с нулевым входом третьего триггера, прямой выход которого подключен к К-входу первого триггера, к третьему входу второго элемента И, к управляющему входу элемента запрета и к второму входу шестого элемента И, выход которого соединен с вторымвходом второго элемента ИЛИ,выход элемента запрета подключен к 1-входу первого триггера, прямой выход,которого соединен с первым входрм седьмого элемента И, выход которого подключен к первому входу третьего элемента ИЛИ и к второму входу четвертого элемента И, выход которого соединен с единичным входом третьего триггера, инверсный выход которого подключен к второму входу седьмого элемента И, выход третьего элемента И соединен с первым входом восьмого элемента И и с вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу девятого элемента И, выход которого соединен с входом запуска первого генератора импульсов случайной длительности, вход останова которого объединен с первым входом первого эле мента ИЛИ и подключен к выходу второгогенератора импульсов случайной. длительности, выход третьего генератора импульсов случайной длительности соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, ин версный выход которого подключен к вторым входам пятого, восьмого и девятого .элементов И и к входу второго элемента задержки, выход которого соединен с третьими входами третьего и седьмого элемен тов И, выход первого формирователяимпульсов подключен к третьему входу четвертого элемента И и к третьему входу восьмого элемента И, выход которого соединен с единичным входом второго триггера, 20 выход пятого элемента И является выходомустройства,