Устройство для моделирования систем массового обслуживания

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ, содержащее генератор.заявок, выход которого подключен к входу счетчика общего количества заявок, счетчик количества необслуженных заявок, первый генератор случайных последовательностей импульсов, выход ко торого соединен с первым входом первого элемента И, выход которого подключен к входу первого счетчика количества отказов, формирователь одиночного импульса, второй, третий и четвертый элементы К, первый , второй, третий и четвертый элементы ИЛИ, отличающееС я тем, что, с целью повышения точности моделирования и расширения функциональных возможностей, устройства путем учета режимов функционирования, оно содержит генератор случайных интервалов времени подготовки, три дифференцирующие цепочки, генератор случайных интервалов времени работы, шесть элементов И, генератор случайных интервалов времени восста- ; новления, счетчик количества еры- ВОВ обслуживания заявок, счетчик количества обслуженных заявок, счетчик общего количества отказов, счетчик количества необслуженных ; заявок, элемент заДержки, второй и третий генераторы случайных последовательностей импульсов, второй и третий счетчики количества отказов и триггер, выход которого подключен к инверсному .входу пято- Го 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 соеди- , нен с первым входом четвертого элемента Ни входом седьмого элемента И, выход которого подключен к входу, генератора случайных интервалов времени работы, установоч ныи 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 4 заявок и к первому входу четвертого элемента ИЛИ, выход которого 00 соединен с единичным входом тригО: гера, нулевой вход которого пода ключен к выходу девятого элемента И, выход генератора случайных интер валов времени восстановления соединен с вторым входом третьего и . четвертого элементов И, с первым входом второго элемента И и инверсными входами седьмого, девятого и десятого элементов И, выход четвертого элемента И подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом счетчика количества срывов обслужйвания заявок и вторым входом четвертого элемента ИЛИ, выход третьего элемента И подключен к второму входу первого элемента ИЛИ, выход

,SU„„10436 A

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

M5DG 06 Г 15 20 » ф»

М» "»

i, Ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ (21) 3460893/18-24 (22) 25.06.82 (46) 23.09.83. Вюл. Р 35 (72) li.Â. Адерихин, B.А. Карасев и М.A. Калинкин (53) 681. 3 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 807309, кл. G 06 F .15/20, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

9 858000, кл. 4 06 Г 5/20, 1979 (прототип ). (54)(57) УСТРОЙСТВО для МодКЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ МАССОВОГО ОБСЛУ)(ИВАНИЯ, содержащее генератор заявок, выход которого подключен к входу счетчика общего количества заявок, счетчик количества необслуженных заявок, первый генератор случайных последОвательностей импульсов, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выход которого подключен к входу первого счетчика количества отказов, формирователь одиночного импульса, второй, третий И четвертый элементы И, первый, второи, третий и четвертый элементы ИЛИ, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности моделирования и расширения функциональных возможностей. устройства путем учета режимов функционирования, оно содержит генератор случайных интервалов времени подготовки, три дифференцирующие цепочки, генератор случай-. ных интервалов времени работы, шесть элементов И, генератор случайных интервалов времени восстановления, счетчик количества срывов обслуживания заявок, счетчик количества обслуженных заявок, счет. чик общего количества отказов, счетчик количества необслуженных заявок, элемент задержки, второй и третий генераторы случайных последовательностей импульсов, второй и третий счетчики количества отI казов и триггер, выход которого йодключен к инверсному входу пятого элемента И, второму входу первого элемента И и входу первой дифференцирующей цепочки, выход которой соединен с входом генератора случаиных интервалов времени подготовки, выход которого подключен к первому входу шестого элемента

И и входу второй дифференцирующеи цепочки, выход которой соединен с первым входом четвертого элемента И и входом седьмого элемента И, выход которого подключен к входу. генератора случайных интервалов времени работы, установоч ныи 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 входом триггера, нулевой вход которого подключен к выходу десятого элемента

И, выход генератора случайных интер валов времени восстановления соединен с вторым входом третьего и четвертого элементов И, с первым входом второго элемента И и инверсными входами седьмого, 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 вторым входом четвертого элемента ИЛИ, выход третьего элемента И подключен к второму входу первого элемента ИЛИ, выход а4ЗЫ

10

20 формирователя одиночного импульса соединен с третьим входом четвертого элемента ИЛИ и входом элемента задержки, выход которого подклю чен к входу генератора заявок, выход которого соединен с входом де.сятого 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 количества необслуженных заявок, выход второго генератора случайных . последовательностей импульсов подключен к второму входу шестого элеИзобретение относится к вычислительной технике и может, быть использовано при моделировании систем массового обслуживания (СИО).

Известно устройство для моделирования СМО, Содержащее геиераторы случайных последовательностей импульсов, генератор импульсов, счетчик, реверсивные счетчики, многоканальный блок случайных времен. ных задержек, элементы И, элементы .

ИЛИ и блок синхронизации. Устройство позноляет моделировать системы массового обслуживания с учетом возможностей возникновения отказов и устранения этих отказов (1 1.

Однако данное устройство не предусматривает других возможных режимон функционирования, характерных для многих реальных систем, а именно режимов ожидания и подготонки, а также не учитывает влияния интервала времени восстановления на процесс функционирования системы с учетом режимов и динамики.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для моделирования CNO, содержащее управляемый генератор случайного потока импульсов, выход которого соединен с входом счетчика числа .отказов и первыми нходами первого элемента ЗАПРЕТ и первого элемента И, выход которого подключен к входу счетчика неполностью обслуженных заявок и первым входам счетчика неисправных каналон и первого элемента И31И, второй вход которого соединен с ныходом первого элемента .

ЗАПРЕТ, первый блок генераторов случайных интервалов времени, вход которого подключен к выходу первого элемента Ю1И, а выход соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, мента И, выход которого соединен с входом второго счетчика количества отказов и первым входом третьего элемента ИЛИ, выходы первого и вось. . иого элементов И подключены соответ. ртвенно к второму и третьему входам третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом генератора случайных интервалов времени восста. новления и входом счетчика общего количества отказов, выход третьего генератора случайных последовательностей имйульсов подключен к второму входу восьмого элемента И, выход которого соединен с входом тре.тьего счетчика количества отказов. второи нход которого подключен к выходу второго элемента ЗАПРЕТ., выходы счетчика неисправных каналов соединены с входом третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к первым входам второго элемента

ЗАПРЕТ и второго элемента И, выход которого соединен с вторым входом счетчика неисправных каналов, счетчик числа занятых каналов, вычитающий вход которого соединен с выходом. второго элемента ИЛИ, первая группа выходов счетчика числа занятых каналов через последовательно соединенные дешифратор и ключ подключена к входу управляемого генератора случайных последовательностей импульсов, вторая группа выходов счетчика числа занятых каналов соединена с входами третьего элемента И, выход которого подключен к вторым входам первого элемента ЗАПРЕТ и первого элемента

: И, четвертый и пятый элементы ИЛИ, блок элементов И, блок элементов

25 ЗАПРЕТ, блок случайных временных . задержек, счетчик необслуженных заявок, счетчик общего числа заявок и второй блок генераторов случайных временных интервалов, группа

30 выходов которого подключена соответственно к группам входов счетчика общего числа заявок, блока элемен тов ЗАПРЕТ, и блок элементов И, выходы которого соединены с входами счетчика необслуженных заявок, выход третьего элемента И подключен к входам блока элементов И и блбка элементов ЗАПРЕТ, выходы которого соединены с входами четвертого эле40 мента KlIH и блока случайных временных задержек, выходы которого,подключены к входам пятого элемен та ИЛИ, выход которого соединен с

1043661

25 генератора случаиных интервалов времени работы подключен к первому, входу восьмого элемента И и входу третьей дифференцирующей цепочки, выход которой соединен с первым входом третьего элемента И и входом девятого элемента И, выход ко. торого подключен к входу счетчика количества обслуженных заявок и первому входу четвертого элемента

ИЛИ, выход которого соединен с еди40 ничным входом триггера, нулевой вход которого подключен к выходу десятого элемента И, выход генератора случайных интервалов времени восстановления соединен с вто45 Рым входом третьего и четвеРтого элементов И, первым входом второго элемента И и инверсными входами седьмого, 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 вторым входом четвертого элемента ИЛИ, выход третьего элемента И подключен к второму входу первого элемента ИЛИ, выход фординен с третьим входом четвертого элемента ИЛИ и входом элемента

60 задержки, выход которого подключен к входу генератора заявок, выход которого соединен с.входом, десятого элемента И, пятого элемента И и вторым входом второго элемента

И, выходы пятого и второго элеменвторым входом второго элемента ЗАПРЕТ, выход четвертого элемента

ИЛИ подключен к суммирующему входу счетчика числа занятых каналов f2 ).

Недостатком данногв устройства является невозможность моделирования таких наиболее характерных режимов функционирования для большинства реальных CNO, как режим ожидания и режим подготовки СМО к обслуживанию заявок.

Кроме того, не учитывается влияние моментов начала и окончания режима восстановления на функционирование системы. Большой класс реальных систем имеет следующий цикл функционирования: система находится в режиме ожидания, с приходом заявки система переходит в режим подготовки, по окончании которого - в режим работы. После того, как заявка обслужена, система вновь переходит в режим ожида-. ния. В каждом из этих режимов в системе возможно возникновение отказа и система переходит в режим восстановления, Если отказ возник, в режиме ожидания, система не может перейти в режим подготовки, пока не закончится восстановление. При . этом заявки, поступившие в систему, теряются. Заявки теряются также и в том случае, если отказ наступил в режиме работы или в режиме подготовки, если восстановление не закончилось до начала режима работы.

Если восстановление закончилось до начала режима работы и система может быть подготовлена к работе, заявка обслуживается.

Цель изобретения — повышение точ. ности моделирования и расширение функциональных возможностей устройства путем учета режимов функционирования-воспроизведения режимов ожидания, подготовки, работы и восстановления с учетом влияния интерва.ла времени восстановления на процесс функционирования системы.

Цель достигается тем, что в . устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее генератор заявок, выход которого подключен к входу счетчика общего. количества заявок, счетчик количества необслуженных заявок, первый генератор случайных последовательностей импульсов, выход которого сое динен с.первым входом первого элемента И, выход которого подключен к входу первого, счетчика количества отказов, формирователь одиночно, го импульса, второй, третий и чет вертый элементы И, первый, второй, третий и четвертый элементы ИЛИ, введены генератор случайных интервалов времени подготовки, три дифференцирующие цепочки, генератор,:случайных интервалов времени рабо ты, шесть элементов И, генератор слу чайных интервалов времени восстановления, счетчик количества срывов обслуживания заявок, счетчик ко. личества обслуженных заявок, счетчик общего количества отказов, счетчик количества необслуженных заявок, элемент задержки, второй и третий генераторы случайных

10 последовательностей импульсов, .второй и третии счетчики количест- ва 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 четвертого 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 мирователя одиночного импульса сое1043661

50 тов И подключены к соответствующим входам второго элемента ИЛИ, выход, Которого соединен с входом счетчика количества необслуженных заявок, выход второго генератора случайных последовательностей импульсов подключен к второму входу шестого эЛемента И, выход которого соединен с входом второго счетчика количества отказов и первым входом третьего элемента ИЛИ, выходы первого и вось- 10 мого элементов И подключены соответственно к второму. и третьему входам третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом генератора случайных интервалов времени 15 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.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства. 25

Устройство, содержит формирователь 1 одиночного импульса, элемент

2 задержки, генератор 3 заявок, четвертый элемент ИЛИ 4, триггер

5, десятый элемент И б, первую дифференцирующую цепочку 7, генератор

8 случайных интервалов времени

J подготовки, вторую дифференцирующую цепочку 9, седьмой элемент И 10 генератор 11 случайных интервалов времени работы, третью дифференцирующую цепочку 12, девятый элемент И 13, счетчик 14 количества обслуженных заявок, первый 15 второй 16 и третий 17 генераторы случайных последовательностей. импульсов 40 первый 18,шестой 19 и восьмой 20 элементы И,. третий элемент ИЛИ 21, первый 22, второй 23 и третий 24 счетчики количества отказов, счетчик

25 общего количества отказов, генера 45 тор 26 случайных интервалов. времени восстановления, четвертый элемент

И 27, первый элемент ИЛИ 28, счетчик 29 количества срывов обслуживания заявок, третий 30 и пятый 31 элементы И; второй элемент ИЛИ 32, счетчик 33 количества необслуженных заявок, второй элемент И 34 и счетчик 35 общего количества заявок.

Устройство моделирует работу

CNO, имеющей следующие режимы функционирования: ожидание, подготовка, работа (обслуживание заявки) и восстановление. В режиме восстановления система может находится одновременно с режимом ожидания 60 и подготовки, в зависимости от того y каком режиме наступил отказ.

При отсутствии отказов в исходном состоянии СМО находится в режиме ожидания. Поступившая заявка переводит систему в режим подготовки.

По окончании режима подготовки система переходит в режим работы, а по окончании режима работы - в режим ожидания. Очередная заявка проходит в СМО только в режиме ожидания, а заявки, поступившие в других режимах, теряются. В СМО одновременно на обслуживании не может находиться более одной заявки °

В режимах ожидания, подготовки и работы могут возникнуть отказы.

При возникновении отказа сразу же начинается восстановление. Если отказ наступил в режиме ожидания, система не может перейти в режим подготовки до тех пор, пока не закончится восстановление, при этом вновь поступившие заявки получают отказ н обслуживании. Отказы, возникшие в режиме подготовки, не приводят к срыву обслуживания, заявки, если восстановление и подготовка закончены до начала режима работы, в противном случае обслуживание заявки срывается. Срыв и обслуживание заявки происходят также при наступлении отказа в режиме работы.

Устройство работает следующим образом.

Импульс с выхода формирователя 1 через элемент 2 задержки запускает генератор 3 заявок, а также через элемент ИЛИ 4 поступает на единичный вход триггера 5. На выходе триг гера 5 начинает формироваться временной интервал, соответствующий режйму ожидания. Интервал времени ожидания заканчивается с поступлением на нулевой вход триггера 5 импульса от генератора 3 заявок через элемент И б. Этот момент соответствует поступлению заявки в СМО.

По окончании интервала времени ожидания на выходе дифференцирующей цепочки 7 формируется импульс, кото.

Рый запускает ге нератор 8 случайных интервалов времени подготовки °

На выходе генератора 8 формируется интервал времени, соответствующий режиму подготовки. По окончаний интервала времени подготовки на выходе дифференцирующей цепочки 9 формируется импульс, который через эле. мент И 10 запускает генератор 11 случайных интервалов времени работы. На выходе генератора 11 формируется интервал времени, соответствующий режиму работы. По окончании интервала времени работы на выходе дифференцирующей цепочки 12 формируется импульс, который через элементы И 13 и ИЛИ .4 поступает на ециничный вход триггера 5, после чего .система переходит в режим ол<идания. Этот же импульс поступает на счетчик 14 количества об"..луженных заявок.

1043661

В любом из режимс:в — ожидания, подготовки и работы — возможно возникновение отказа. Возникновению отказов соответствует появление импульсов на выходах генераторов

15-17 случайных последовательнос тей импульсов соответственно для режимов ожидания, подготовки и работы. Эти импульсы через соответствующие элементы И 18-20 поступают на элемент ИЛИ 21, а также на счетчики 22-24 количества отказов в каждом режиме. С выхода элемента ИЛИ 21 импульс поступает на счетчик 25 общего количества отказов, а также запускает генератор

26 случайных интервалов времени восстановления. На выходе.генератора 26 начинает формироваться интервал времени, соответствующий ре. жиму восстановления. Система функционирует таким образом, что отказы, возникшие в режимах ожидания и подготовки, не приводят к срыву ,обслуживания заявки, если восстановление и.подготовка могут быть закончены до начала интервала времени работы. При этом восстановление идет параллельно с ожиданием или подготовкой, причем подготовка не начинается, пока не закончится восстановление отказа, возникшего в режиме ожидания. Если восстановление не закончилось к моменту начала режима работы, импульс с выхода дифференцирующей цепочки 9.не проходит на генератор 11, так как элемент И 10 блокирован напряжением с выхода генератора 26, а через элементы И 27 и ИЛИ 28 поступаЕт на счетчик 29 количества срывов

-обслуживания заявок. Этот же импульс через элемент ИЛИ 4 поступает на единичный вход триггера .5, после чего система переходит в режим ожидания. Очередная заявка не поступает в систему до тех пор, пока не закончится восстановление, так как элемент И 6 блокирован напряжением с выхода генератора 26. Если отказ возник в режиме работы, обслужива10 45

Йие заявки прекращается. При этом ,импульс, имитирующий отказ, с вы хода генератора 17 через элемент И 20 поступает на установочный вход генератора 11 и интервал времени работы заканчивается. Импульс, появившийся на выходе дифференцирую" щей цепочки 12, не поступает на счетчик 14 количества обслуженных заявок, так как элемент И 13 блокирован напряжением с выхода генератора 26, а через элементы И 30 и ИЛИ 28 поступает на счетчик 29 срывов обслуживания заявок, а через элемент ИЛИ 4 поступает на единичный вход триггеРа 5; после чего система переходит в режим ожида: ния.

Одновременно .на обслуживании ,не может находиться более одной за явки, поэтому заявки, поступившие в моменты времени, когда система не находится в режиме ожидания, через .элементы И 31 и ИЛИ 32 поступаютна счетчик 22. Заявки, поступив5 шие в моменты, когда система находится в режиме восстановления, также не обслуживаются и через элементы И .34 и ИЛИ 32 поступают на счетчик 33 количества необслуженных заявок. Счетчик 35 подсчитывает общее количество заявок.

Сравнивая показания счетчиков, можно оценить различные вероятностные характеристики CNO, в том чис- ле вероятности обслуживания заявок, необслуженных заявок и.срывов обслуживания, а также вероятности возникновения отказов в каждом режиме и другие показатели, характеризующие процесс обслуживания заявок и функционирования СМО.

Предлагаемое устройство по сравнению с известным повышает точность, моделирования и значительно расширяет функциональные возможности моделируемой СМО, позволяя при этом моделировать широкий класс реально существующих перспективных систем с учетом режимов ° и динамики функционирования.

1043661

Составитель И. Дубинина

Редактор Г. Безвершенко ТехредТ.Фанта Корректор Л.Бокшан

Заказ 7339/52 Тираж 706 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.„ д. 4/5

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