index

Министерство образования и науки Санкт-Петербургский государственный электротехнический

университет ЛЭТИ

Кафедра АСОИУ

Курсовая работа по дисциплине ¾Моделирование систем¿

Выполнил студент гр.7852, ОФ Мамедов И.М.

Преподаватель:Кутузов О.И.

¾ ¿

Подпись:

Санкт-Петербург

2011 год

Содержание

1

1Задание

Задание 2.

На обрабатывающий участок цеха поступают детали в среднем через 50 мин. Первичная обработка деталей производится на одном из двух станков. Первый станок обрабатывает деталь в среднем 40 мин и имеет до 4% брака, второй соответственно 60 мин и 8% брака. Все бракованные детали возвращаются на повторную обработку на второй станок. Детали, попавшие в разряд бракованных дважды, считаются отходами. Вторичную обработку проводят также два станка в среднем 100 мин каждый. Причем первый станок обрабатывает имеющиеся в накопителе после первичной обработки детали, а второй станок подключается при образовании в накопителе задела больше трех деталей. Все интервалы времени распределены по экспоненциальному закону.

Смоделировать обработку на участке 500 деталей. Определить загрузку второго станка на вторичной обработке и вероятность появления отходов. Определить возможность снижения задела в накопителе и повышения загрузки второго станка на вторичной обработке.

2Построение концептуальной модели

2.1Концептуальная схема

Рис. 1: Функциональная схема системы

На Q-схеме(рис.1) изображен следующий процесс: деталь поступает из входного потока в первую очередь, откуда ее может забрать для обработки первый или второй станок. При браке она может попасть как с первого станка на второй, так и со второго на второй для повторной обработки. Также второй станок может отправить деталь в отходы. Прошедшая деталь попадает во вторую очередь, где ее обрабатывают 3й и 4й станки.

2.2Описание переменных и констант

При написании моделирующей программы использовались следующие константы:

detailInterval = 50 - среднее время появления новой детали

firstWastedFrequency = 0.04 - вероятность появления брака на первом станке

secondWastedFrequency = 0.08 - вероятность появления брака на втором станке

firstMachineTime = 40 - среднее время обработки на первом станке

secondMachineTime = 60 - среднее время обработки на втором станке

thirdMachineTime = 100 - среднее время обработки на третьем станке

fourthMachineTime = 100 - среднее время обработки на четвертом станке

2

Класс EventTypes(EventTypes.java) содержит в себе описание типов событий.

Также для расчета используется класс Machine(Machine.java), который описывает отдельный станок, обрабатывающий детали. Ниже описание его полей и методов:

interval - среднее время обработки детали

waste - вероятность брака

busy - флаг занятости станка

currentDetail - объект класса Detail, деталь, которую станок обрабатывает в текущий момент

started, stopped - служебные поля для расчета времени работы станка

count - количество деталей, обработанных станком

wasted - количество деталей, забракованных станком

isWasted - метод проверки забракованности детали

Для реализации событийной модели используется класс EventQueue, который содержит в себе список событий, сортируемый по времени при добавлении нового события.

Описание переменных, использовавшихся при моделировании:

detailsCount - количество готовых деталей detailsWasted - количество деталей, ушедших в отходы

firstQueue - очередь для первого и второго станков secondQueue - очередь для третьего и четвертого станков queue - очередь событий

time - текущее время currentEvent - текущее событие

currentMachine - станок, участвующий в текущем событии

2.3 Расчетные данные

3Разработка моделирующего алгоритма

Вданной курсовой работе будет использоваться моделирующий алгоритм на основе особых моментов. Выделяется несколько событий так, чтобы они исключали друг друга и в совокупности охватывали все возможные изменения в системе. В рамках одного события имитируются многие элементарные события, отражающие изменения состояний сразу нескольких объектов. В алгоритме имитации отражаются только элементарные события, без которых невозможно построение реализации, обеспечивающее нахождение искомых характеристик.

Вобщем виде алгоритм моделирования(Q-схема) изображен на рисунке 2

Вданном случае такими событиями будут:

3

Рис. 2: Общий алгоритм моделирования методом особых моментов

Новая деталь в очереди 1(для 1го и 2го станков)

Новая деталь в очереди 2(для 3го и 4го станков)

Готовность детали из очереди 1

Готовность детали из очереди 2

3.1Блок-схема обобщенного алгоритма имитации

На рисунке 3 представлена общая блок-схема алгоритма

Рис. 3: Общий алгоритм

3.2Блок-схемы частных алгоритмов имитации

На рисунке 4 изображен алгоритм обработки первой очереди, на рис.5 - второй очереди, а на рис.6 - обработка события ¾Готова деталь в первой очереди¿.

4

Рис. 4: Обработка первой очереди

Рис. 5: Обработка второй очереди

4Программная реализация моделирующего алгоритма

Моделирующая программа написана на Java и состоит из нескольких модулей, так что здесь будет приведен исходный код только основного цикла(Листинг 2), который обрабатывает события, и модуля инициализации(Листинг 1).

Листинг 1: Main.java

1 public class Main {

2

3public static void main(String[] args) {

4double firstWastedFrequency = 0.04;

5double secondWastedFrequency = 0.08;

6int firstMachineTime = 40;

7int secondMachineTime = 60;

8int thirdMachineTime = 100;

9int fourthMachineTime = 100;

10int detailInterval = 50;

11if(args.length == 1){

12try{

13detailInterval = Integer.parseInt(args[0]);

14System.out.println("Используется средний интервал появления детали " + detailInterval + " минут.")

15} catch(NumberFormatException e){

17}

18}

19int detailsCount = 500;

20List<Machine> machines = new ArrayList<Machine>();

21machines.add(new Machine(firstMachineTime, firstWastedFrequency, "First"));

22machines.add(new Machine(firstMachineTime, secondWastedFrequency, "Second"));

5

Рис. 6: Деталь в 1й очереди готова

23machines.add(new Machine(thirdMachineTime, 0, "Third"));

24machines.add(new Machine(fourthMachineTime, 0, "Fourth"));

25MainLoop loop = new MainLoop(detailsCount, detailInterval, machines);

26loop.run()

27...

28//Вывод результатов

29...

30}

В модуле инициализации в список machines добавляются объекты класса Machine с вышеуказанными параметрами и класс MainLoop, представляющий собой главный цикл.

Листинг 2: MainLoop.java

1 public class MainLoop {

2 private int detailsCount = 0;

3 private int detailsWasted = 0;

4private int detailsMax;

5private double time = 0;

6private final int detailInterval;

7private final List<Machine> machines;

8private LinkedList<Detail> firstQueue = new LinkedList<Detail>();

9private LinkedList<Detail> secondQueue = new LinkedList<Detail>();

10private EventQueue queue;

11private final RandExp exprandom;

13public MainLoop(int detailsMax, int detailInterval, List<Machine> machines) {

14this.detailsMax = detailsMax;

15this.detailInterval = detailInterval;

16this.machines = machines;

17exprandom = new RandExp();

18}

19

20public Statistic run() {

21int firstQueueSize = 0;

22int secondQueueSize = 0;

23detailsCount = 0;

24detailsWasted = 0;

25for (int i = 0; i < machines.size(); i++) {

6

26machines.get(i).reinit();

27}

28firstQueue.clear();

29secondQueue.clear();

30time = 0;

31queue = new EventQueue();

36Detail detail;

37Machine currentMachine;

38mainloop:

39while (true) {

40Event currentEvent = queue.pop();

41time = currentEvent.time;

42switch (currentEvent.state) {

7

95}

96firstQueueSize += firstQueue.size();

97secondQueueSize += secondQueue.size();

98}

99

100double wastedPossibility = (double) detailsWasted / detailsMax;

101return new Statistic(time, detailsWasted, wastedPossibility, (double)machines.get(3).busytime/time);

102}

103

104private void processFirst() {

105Machine machine1 = machines.get(0);

106Machine machine2 = machines.get(1);

107if (firstQueue.size() == 0) {

108return;

109}

110Detail d = firstQueue.pop();

111if (d.wasted == 0) {

112// если деталь не бракована отдаем первому станку

113if (!machine1.busy) {

124}

125} else {

126// оптимизировать

127checkSecondMachine(machine2, d);

128}

129}

130

131public void checkSecondMachine(Machine machine2, Detail d) {

132if (!machine2.busy) {

133machine2.currentDetail = d;

134machine2.count++;

135machine2.started = time;

136queue.put(new Event(machine2,

8

139machine2.busy = true;

140} else {

141firstQueue.o erFirst(d);

142}

143}

144

145private void processSecond() {

146Machine machine3 = machines.get(2);

147Machine machine4 = machines.get(3);

148if (secondQueue.size() == 0) {

149return;

150}

151Detail d = secondQueue.pop();

152if (machine3.busy) {

153if (secondQueue.size() > 3) {

169}

170} else {

171machine3.currentDetail = d;

172machine3.started = time;

173machine3.count++;

174queue.put(new Event(machine3,

177machine3.busy = true;

178}

179}

180}

9