Устройство для моделирования систем массового обслуживания

ОЮЗ СОВЕТСНИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 15/20 0 САНИЕ ЕТЕН ТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСГВУ В 20С.П.Ерем о о СССР79.СССР видетельст15/20, 1детельство/24,4.11.82 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) 1. Авторское сУ 858000, кл. С 062. Авторское свино заявке Ф 3515572кл. С 06 Р 15/20, 2(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕИ КАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ, содержащее генератор случайных потоков импульсов, выход которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИгенератор заявок, генератор импульсов, счетчик общего количества заявок, счетчик количества неполностью обслуженных. заявок, первый элемент И, выход которого соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика, второй элемент И, выход которого подключен к входу счетчика количества обслуженных заявок, второй элемент ИЛИ, выход которого соединен с первым входом третьего эле- мента И, генератор случайных интервалов времени работы, генератор случайных интервалов времени обслуживания заявок, генератор случайных интервалов времени восстановления, генератор случайных интервалов времени технического обслуживания, дифферен" цирующие цепочки, триггеры, регистр сдвига, счетчик времени восстановления, счетчик времени работы системы, счетчик времени технического обслуживания, счетчик количества необслуженных заявок, причем ввиюд юеаевратора случайных потеков ииеульоев подключен к входу генератора заявок, выход которого соединен с входом счетчика общего количества заявок, с йервым входом четвертого элемента И и с вторым входом третьего элемента И, выход которого подключен к входу счетчика количества необслуженных заявок, выход четвертого элемента И соединен с входом генератора случайных интервалов .времени обслуживания заявок, выход которого через первую дифференцирующую цепочку подключен к инверсному входу второго элемента И и к первому инверсному входу пятого элемента И, выход которого соединен с входом счетчика количест- ва неполностью обслуженных заявок, выход первого элемента ИЛИ подключен к единичному входу первого триггера и входу запуска генератора случайных интервалов времени работы, выход которого соединен с вторыми входами второго и четвертого элементов И, с вторым инверсным входом пятого элемента И и с входом второй дифференцирующей цепбчки, выход которой подключен к первому инверсному входу шестого элемента И, выход которого соединен с единичным входом второго триггера и входом генератора случайных интервалов времени восстановления, выход которого подключен к первому входу второго элемента ИЛИ и через третью дифференцирующую цепочку соединен с первым инверсным входом первого элемента ИЛИ и с нулевым входом второго триггера, выход кото" рого подключен к первому вхоу седьмого элемента И, выход которого сое109динен с входом счетчика времени восстановления, выход первого триггера подключен к первому входу первого элемента И, выход которого соединен с входом счетчика времени работы системы, выход реверсивного счетчика подключен к входу генератора случайных интервалов времени технического обслуживания, выход которого соединен с входом четвертой дифференцирующей цепочки, выход которой через регистр сдвига соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, выход . третьего триггера соединен с первым входом восьмого элемента И, выход которого подключен к входу счетчика времени технического обслуживания, выход генератора случайных потоков импульсов соединен с входом генератора импульсов, выход которого подключен к вторым входам первого, седьмо:го и восьмого элементов И, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности моделирования, в него введены третий, четвертый и пятый элементы ИЛИ, девятый и десятый элементй И, пятая дифференцирующая цепочка, генераторы случайных интервалов времени еженедельного, ежемесячного и полугодового технического обслуживания, счетчики календарных недель, месяцев и полугодий, причем выход генератора счетных импульсов подключен к входу счетчика календарных недель, выход которого соединен с прямым входом девятого элемента И и с входом счетчика календарных месяцев, выход которого. подключен к инверсному входу девятого эле 5185мента И, к прямому входу десятогоэлемента И и к входу счетчика полугодий, выход которого соединен с инверсным входом десятого элемента И,с входом генератора интервала времени полугодового технического обслуживания и с первым входом третьегоэлемента ИЛИ, выход которого подключен к входу останова генератора случайных интервалов времени работы,к единичному входу третьего триггера и к первому входу четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединенс нулевым входом первого триггера,выход шестого элемента И.подключенк второму входу четвертого элемента ИЛИ, выходы девятого и десятогоэлементов И соединены соответственно с вторым и третьим входами третьего элемента ИЛИ и подключены соответственно к входам генераторов интервалов времени еженедельного и ежемесячного технического обслуживания, выходреверсивного счетчика соединен счетвертым входом третьего элемента ИЛИ, выходы генераторов интерваловвремени еженедельного, ежемесячного,полугодового технического обслуживания и генератора случайных интерваловвремени технического обслуживанияподключены соответственно к входампятого элемента ИЛИ, выход которогосоединен с вторым инверсным входомшестого элемента И, вторым входомвторого элемента ИЛИ и через пятуюдифференцирующую цепочку подключенк второму инверсному входу первогоэлемента ИЛИ и к нулевому входутретьего триггера.Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при моделировании систем массового обслуживания (СМО).Известно устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее управляемый генератор случайного потока импульсов, блоки генераторов случайных интервалов времени,0 блок случайных временных задержек,счетчики, дешифратор, элементы ИЛИ,элементы И 1 . Известное устройство позволяет моделировать СМО с учетом возможности возникновения отказов и устранения этих отказов, однако не предусматривает других возможных режимов функционирования СМО, характерных. для многих реальных систем, а имен3 1095но режим технического обслуживания(ТО) по смешанному принципу.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для Б моделирования систем массового обслуживания, содержащее генератор случайных интервалов времени обслуживания заявок, вход которого подключен к выходу первого элемента И, а выход соединен с входом первой дифференцирующей цепочки, выход которой подключен к первым инверсным входам второго и третьего элементов И, счетчик количества обслуженных заявок, вход которого соединен с выходом второго элемента И, счетчик количества неполностью обслуженных заявок, вход которого подключен к входу генератора заявок и к первому входу 20 первого элемента ИЛИ, счетчик общего количества заявок, вход которого подключен к выходу генератора заявок, генератор случайных интервалов времени работы, выход которого подключен к вторым входам первого и второго элементов И и второму инверсному входу третьего элемента И, а также к входу второй дифференцирующей цепочки, выход которой соединен с первым ЗО входом пятого элемента И, выход генератора случайных интервалов времени восстановления подключен к входу третьей диффеченцирующей цепочки, выход которой соединен с нулевых входом З первого триггера, выход которого подключен к первому входу четвертого элемента И, с вторым инверсным входом первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу запуска гене ратора случайных интервалов времени работы и к единичному входу третьего триггера, выход генератора случайных интервалов времени технического обслуживания подключен к первому входу 45 второго элемента. ИЛИ, второму инверсному входу пятого элемента И и входу четвертой дифференцирующей цепочки, выход которой соединен с нулевым входом второго триггера, входом регистра 0 и третьим инверсным входом первого элемента ИЛИ, выход пятого элемента И соединен с единичным входом первого триггера, с входом генератора случайных интервалов времени восста- у новления и с нулевым входом третьего триггера, выход второго элемента ИЛИ соединен с первым входом восьмого 185 4элемента И, вход генератора счетных импульсов соединен с выходом элемента запуска, а выход подключен к первым входам четвертого, шестого и седьмого элементов И, выходы которых подключены соответственно к входам счетчика времени восстановления системы, счетчика времени техничес кого обслуживания и счетчика времени работы системы, вычитающий вход ре-версивного счетчика соединен, с входом седьмого элемента И, установочные входы соединены с соответствующими выходами регистра, а выход подключен к входу генератора случайных интервалов времени технического обслуживания и единичному входу второго триггера, выход которого соединен с вторым входом шестого элемента И, и к установочному входу генератора слу- . чайных интервалов времени работы, вторые входы четвертого и седьмого элементов И соединены соответственно с выходами первого и третьего триггеров, второй вход второго элемента ИЛИ соединен с выходом генератора случайных интервалов времени восстановления, выход генератора заявок подключен к первому входу первого элемента И, второму входу восьмого элемента И, выход которого подключен к входу счетчика необслуженных заявок 2 .Недостатком данного устройства является относительная неточность моделирования из-за отсутствия возможности моделирования режима технического обслуживания по смешанному (комбинированному) принципу (т.е. по наработке и календарному принципу), характерного для многих реальных систем обслуживания. Такие системы имеют, как правило, следующий цикл функционирования: система находится в режиме работы, во время которого она обслуживает поступающие в систему заявки, В этом режиме возможноФ возникновение отказа, после чего сис-, тема сразу же переходит в режим восстановления, по окончании которого возвращается в режим работы. В зависимости от условий эксплуатации, конструктивных особенностей аппаратуры и характера отказов обслуживающих приборов СМО при организации технического обслуживания могут быть использованы три принципа: календар3 1095ный, наработки и смешанный 1,комбинированный).Календарный принцип состоит в том,что техническое обслуживание назначается и проводится по истечении 5определенного календарного срока(день, неделя, месяц, квартал и т.д,)независимо от интенсивности использования СМО и ее наработки. При календарном принципе различают: еженедельные, ежемесячные, ежеквартальные,полугодовые и годовые ТО.Принцип наработки предполагаетназначение сроков проведения ТО придостижении аппаратурой обслуживающего прибора определенной наработки,При этом наработка может исчислятьсяв часах работы, количестве включений, циклах и т.д.Смешанный (комбинированный) причцип включает календарный и наработки.По истечении установленных календарных сроков или определенной наработки система периодически переходит 25в режим технического обслуживания,после проведения технического обслуживания система включается в рабочийрежим,30Целью изобретения является новышение точности моделирования.Поставленная цель достигается тем,что в устройство для моделированиясистем массового обслуживания, содержащее генератор случайных потоковимпульсов, выход которого подключенк первому входу первого элемента ИЛИ,генератор заявок, генератор импуль"сов, счетчик общего количества зая40вок, счетчик количества неполностьюобслуженных заявок, первый элемент И,выход которого соединен с вычитающимвходом реверсивного счетчика, второйэлемент И, выход которого подключен45к входу счетчика количества обслуженных заявок, второй элемент ИЛИ, выходкоторого соединен с первым входомтретьего элемента И, генератор случайных интервалов времени работы, генератор случайных интервалов времени 50обслуживания заявок, генератор случайных интервалов времени восстановления, .генератор случайных интерваловвремени технического обслуживания,дифференцирующие цепочки, триггеры,регистр сдвига, счетчик времени восстановления, счетчик времени работысистемы, счетчик времени технического обслуживания, счетчик количеСтва необслуженных заявок, причем выход генератора случайных потоков импульсов подключен к входу генераторазаявок, выход которого соединен с входом счетчика общего количествазаявок, с первым входом четвертогоэлемента И и с вторым входом третье-го элемента И, выход которого подключен к входу счетчика количества необслуженных заявок, выход четвертого элемента И соединен с входом генератора случайных интервалов времени обслуживания заявок, выход которого через первую дифференцирующую цепочку подключен к инверсномувходу второго элемента И и к первому инверсному входу пятого элемента И, выход которого соединен с входом счетчика количества неполностью обслуженных заявок, выход первого элемента ИЛИ подключен к единичному входу первого триггера и входу запуска генератора случайных интервалов времени работы, выход которого соединен с вторыми входами второго и четвертого элементов И, с втОрым инверсным входом пятого элемента И и с входом второй дифференцирующей цепочки, выход которой подключен к первому инверсному входу шестого элемента И, выход которого соединен с единичным входом второго триггера и входом генератора случайных интервалов времени восстановления, выход которого подключен к первому входу второго элемента ИЛИ и через третью дифференцирующую цепочку соединен с первым инверсным входом первого элемента ИЛИ и с нулевым входом второго триггера, выход которого подключен к первому входу седьмого элемента И, выход которого соединен с входом счетчика времени восстановления, выход первого триггера подключен к первому входу первого элемента И, выход которого соединен с входом счетчика времени работы системы, выход реверсивного счетчика подключен к входу генератора случайных интервалов времени технического обслуживания, выход которого соединен с входом четвертой дифференцирующей цепочки, выход которой через регистр сдвига соединен с суммирующим, входом реверсивного счетчика, выход третьего триггера соединен с первым входом восьмого элемента И, выход которого1095подключен к входу счетчика времени технического обслуживания, выход генератора случайных потоков импульсов соединен с входом генератора импульсов, выход которого подключен к 5вторым входам первого, седьмого ивосьмого элементов И, введены третий,четвертый и пятый элементы ИЛИ, девятый и десятый элементы И, пятаядифференцирующая цепочка, генераторы 10случайных интервалов времени еженедельного, ежемесячного и полугодового технического обслуживания,счетчики календарных недель, месяцеви полугодий, причем выход генератора 15счетных импульсов подключен к входусчетчика календарных недель, выходкоторого соединен с прямым входомдевятого элемента И и с входом счетчика календарных месяцев, выход которого подключен к инверсному входудевятого элемента И, к прямому входудесятого элемента И и к входу счетчика полугодий, выход которого соединен с инверсным входом десятого элемента И, с входом генератора интервала времени полугодового технического обслуживания и с первым входомтретьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к вхо,;у останова гене- З 0ратора случайных интервалов времениработы, к единичному входу третьеготриггера н к первому входу четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с нулевым входом первого триг- Згера, выход шестого элемента И подключен к второму входу четвертогоэлемента ИЛИ, выходы девятого и десятого элементов И соединены соответственно с вторым и третьим входами 40третьего элемента ИЛИ и подключенысоответственно к входам генераторовинтервалов времени еженедельного и .ежемесячного технического обслуживания, выход реверсивного счетчика сое 45 динен с четвертым входом третьего элемента ИЛИ, выходы генераторов интервалов времени еженедельного, ежемесячного, полугодового технического обслуживания и генератора случайных интервалов времени технического обслуживания подключены соответственно к входам пятого элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым инверсным входом шестого элемента И вторым входом второго элемента ИЛИ и через пятую дифференцирующую цепочКу подключен к второму инверсному 185 8входу первого элемента ИЛИ и к нулевому входу третьего триггера,На чертеже схематически изображеноустройство для моделирования системмассового обслуживания.Устройство содержит генератор 1случайных потоков импульсов, генератор заявок 2, генератор импульсов 3,первый элемент ИЛИ 4, генераторслучайных интервалов времени рабо"ты 5, четвертый элемент И 6, генератор случайных интервалов времениобслуживания заявок 7, первую дифференцирующую цепочку 8, второй элемент И 9, счетчик количества обслуженных заявок 10, вторую дифференцирующую цепочку 11, шестой элемент И 12, генератор случайных интервалов времени восстановления 13,второй триггер 14, седьмой элемент И 15, счетчик времени восстанов/ления 16, третью дифференцирующуюцепочку 17, счетчик календарных недель 18, счетчик календарных месяцев 19, счетчик полугодий 20, девятый и десятый элементы И 21 и 22,третий элемент ИЛИ 23, генератор интервалов времени еженедельного технического обслуживания 24, генераторинтервалов времени ежемесячного технического обслуживания 25, генератор.интервалов времени полугодового технического обслуживания 26, пятый элемент ИЛИ 27, пятую дифференцирующуюцепочку 28, третий триггер 29, вось-,мой элемент И 30, счетчик временитехнического обслуживания 31, четвертый элемент ИЛИ 32, первый триггер 33, первый элемент И 34, реверсивный счетчик 35, генератор случайных интервалов времени техническогообслуживания 36, четвертую дифференцирующую цепочку 37, регистр сдвига 38, счетчик времени работы системы 39, второй элемент ИЛИ, 40, третийэлемент И 41, счетчик количестванеобслуженных заявок 42, счетчикобщего количества заявок 43, пятыйэлемент И 44, счетчик количества не-,полностью обслуженных заявок 45. Устройство моделирует работу системы массового обслуживания (СМО), имеющей следующие режимы функционирования: работа (обслуживание заявок), восстановление и техническое обслуживание по смешанному (комбинированному) принципу. Обслуживание заявки происходит только при нахождении системы в рабочем режиме Окончание режима работы соответствует наступлению отказа, при этом система сразу переходит в режим восстановления, после окончания которого - вновь в рабочий режим.По истечении установленных календарных сроков (неделя, месяц, полугодие) система переводится в режим соответствующего вида календарного техническбго обслуживания (еженедельного, ежемесячного, полугодового), после окончания которого система переходит в режим работы, при достижении определенного времени наработки система также переходит в режим технического обслуживания по наработке, после окончания которого она вновь переходит в режим работы. Заявки, поступающие во время режимов восстановления и технического обслуживания, теряются, отказы, возникшие во время обслуживания заявок, приводят к срыву заявки.25Устройство работает следующим образом.Импульс с выхода генератора 1 запускает генератор заявок 2, генератор 3 импульсов, а через элемент ИЛИ 4 - генератор 5 случаиныхг 30 интервалов времени работы. На выходе генератора 5 формируется случайный интервал времени, соответствующий продолжительности режима работы. Заявки с выхода генератора 2 через 35 элемент И 6 запускают генератор 7 случайных интервалов времени, который формирует интервал времени обслуживания заявок. По окончании этого интервала импульс с выхода дифферен цирующей цепочки 8 через элемент И 9 при наличии напряжения на выходе генератора 5 поступает на счетчик обслуженных заявок. По окончании интервала времени работы импульс, имитирующий отказ, с выхода дифференцирующей цепочки 11 через элемент И 12 запускает генератор 13 случайных интервалов времени. На выходе генератора 13 формируется интервал вре мени, соответствующий нахождению системы в режйме восстановления. Этот же импульс поступает на единичный вход триггера 14 и опрокидывает его, после чего напряжение с выхо да триггера 14 поступает на вход элемента И 15. На второй вход элемента И 15 поступают счетные импульсы от генератора 3, которые проходят на вход счетчика 16, подсчитывающего общее время восстановления системы. По окончании интервала времени восстановления импульс с выхода дифференцирующей цепочки 17 через эпемент ИЛИ 4 запускает генератор 5 случайных интервалов времени, переводя вновь систему в рабочий режим. Этот же импульс поступает на нулевой вход триггера 14, после чегосчетные импульсы не поступают на счетчик 16, Импульсы с выхода элемента ИЛИ 4 поступают также на единичный вход триггера 33, напряжение с выхода триггера 33 подается на вход элемента И 34, на второй вход которого поступают счетные импульсы от генератора 3, Счетные импульсы проходят через элемент И 34 на вычитающий вход реверсивного счетчика 35. Число, записанное в счетчике 35 и соответствующее заданному времени наработки, начинает уменьшаться. Одновременну счетные импульсы поступают на вход счетчика 39, который подсчитывает время нахождения системы в режиме работы, а также на вход счетчика 18 календарных недель. По истечении интервала времени, соответствующего каждой неделе, с выхода счетчика 18 поступает импульс на вход счетчика 19.календарных месяцев и одновременно проходит через элемент И 21 при условии отсутствия импульса на выходе счетчика 19. Нрошедший импульс через элемент И 21 запускает генератор 24 еженедельного технического обслуживания. Этот же импульс, проходя через элемент ИЛИ 23, поступает на установочный вход генератора 5, при этом заканчивается интервал времени режима работы. Система не переходит в режим восстановления, так как напряжение с выхода генератора 24 через элемент ИЛИ 27 подано на инверсный вход элемента И 12 и запрещает прохождение импульса на генератор 13, этот же импульс через элемент ИЛИ 32 поступает на нулевой вход триггера 33, после чего счетные импульсы не проходят на счетчики 35 и 39. Одновременно этот импульс поступает на единичный вход триггера 29, опрокидывает его, после чего напряжение с триггера 29 подается на элемент И 30 и счетные импульсы от генератора 311 1095проходят на счетчик 31 времени технического обслуживания,По окончании интервала времени.технического обслуживания на выходедифференцирующей цепочки 28 появляется импульс, который через элемент ИЛИ 4 поступает на запуск генератора 5 случайных интервалов времени работы, и система переходит в .режим работы, этот же импульс поступает на нулевой вход триггера 29, послечего прекращается поступление счетныхимпульсов на счетчик 31. Таким образом, система входит в режим технического обслуживания по. календарному принципу и выходит три раза вмесяц еженедельное техническое обслуживание (три импульса в месяцпроходят на выход элемента И 21),аналогично - 5 раз в полугодиеежемесячное техническое обслуживаниепять импульсов в полугодие проходятс выхода счетчика 19 календарныхмесяцев через элемент И 22 и поступают на вход генератора 25 интервалов времени месячного ТО) и 1 разв полугодие - полугодовое техническое обслуживание (один импульс в полугодие с выхода счетчика 20 поступает на элемент ИЛИ 23, а также запускает генератор 26 интервалов времени полугодового технического обслуживания). Работа устройства в режимах при ежемесячном и полугодовомтехническом обслуживании аналогичнаописанной выше работе устройства приеженедельном техническом обслуживании,По окончании заданного временинаработки, т.е. как только в результате вычитания показание реверсивного счетчика 35 примет нулевое значение, импульс с его выхода запускаетгенератор 36 случайных интерваловвремени, который начинает формировать 45интервал времени, соответствующийрежиму технического обслуживанияпо наработке. Далее процесс в устройстве протекает аналогично вышеописанному еженедельному техническому 185 12обслуживанию. По окончании этого интервала времени технического обслуживания на выходе дифференцирующей цепочки 37 появляется импульс, поступающий на вход регистра 38,.в котором записано число, соответствующее заданному времени наработки, Это число с приходом импульса записывается в параллельном коде в реверсивном счетчике 35.В режимах восстановления и технического обслуживания напряжение с выходов генератора 13 и элемента ИЛИ 27 соответственно поступает через элемент ИЛИ 40 на вход элемен" та И 41. На второй вход элемента И 41 поступают заявки от генератора 2 заявок и проходят на счетчик 42, подсчитывающий количество необслуженных заявок. Счетчик 43 подсчитывает общее число заявок, поступающих в систему, счетчик 45 подсчитывает количество неполностью обслуженных заявок, которые проходят в него через элемент И 44 в том случае, когда интервал времени работы заканчивается раньше, чем обслужена заявка.Сравнивая показания счетчиков, можно оценивать различные вероятностные характеристики СМО, в том числе вероятности обслуживания заявок, неполностью обслуживания заявок, сры-. вов обслуживания, а также комплексные показатели надежности, в том числе коэФФициент готовности, коэффициент простоя и другие показатели, характеризующие процесс обслуживания заявок и Функционирования СМО.Технико-экономический эффект изобретения выражается в том, что предлагаемое устройство позволяет моделировать процессы в системах массового обслуживания с учетом динамики функционирования и технического обслуживания по комбинированному принципу.Таким образом, предлагаемое устройство повышает точность моделиррвания.1095185 9/31 Тираж 699ВНИИПИ Государственного компо делам изобретений сква, Ж, Раущская Подписное итета СССР и открытий наб д. ч 5 аказ 113035, Мо Филиал ППП "Пат Ужгород, ул.Проектна Составитель И.Дубининаактор .Н.Горват Техред А.Бабииец, Корректор С,Шекм