Методические указания по выполнению курсовой работы методом имитационного моделирования Темы курсовых работ

1. Оптимизация работы кладовой на промышленном предприятии методом имитационного моделирования.

2. Моделирование работы кладовой в условиях дифференцирования запросов на обслуживание.

3. Исследование работы станции автосервиса методом имитационного моделирования.

4. Моделирование организации различных типов очередей на авторемонтном предприятии.

5. Исследование имитационной модели парикмахерской с двумя креслами.

6. Имитационная модель двухфазной системы массового обслуживания.

7. Исследование работы морского порта методом имитационного моделирования.

8. Оценка характеристик работы диспетчерского пункта торгового предприятия на имитационной модели.

9. Оценка характеристик работы мастерской по ремонту телевизионных аппаратов на имитационной модели.

10. Моделирование работы автозаправочной станции в условиях приоритетного обслуживания некоторых запросов.

11. Модель работы обрабатывающего участка цеха.

12. Моделирование диспетчерского пункта по управлению внутризаводским транспортом.

13. Модель параллельной обработки заданий на вычислительном центре.

14. Моделирование обработки деталей на станке в условиях ограничений на хранение заготовок.

15. Моделирование процесса работы вычислительной системы.

16. Модель работы аэропорта.

Задания для курсовых работ

1. На заводе имеется 100 станков. Время наработки на отказ для каждого станка составляет 10±0,5 часа. После поломки станка рабочий направляется в кладовую за запасной деталью. Кладовщик работает один, и ему требуется 6±2 минуты на поиск необходимой детали. После починки станка рабочий возобновляет свою работу.

а) Напишите модель на GPSS для этого случая, выполните моделирование на интервале 400 ч модельного времени. Определите долю станков, простаивающих в каждый момент времени. Пусть стоимость потерь из-за поломки станка и простоя рабочего составляет 18$ в час. Каков в этом случае ущерб предприятию в течение времени моделирования?

б) Предположим, что кладовщик получает 1 $ в час. Он может быть заменен другим кладовщиком, получающим 1,3 $ в час, но зато выполняющим заявки рабочих за 4±2 мин. Выполните моделирование и рассчитайте ущерб от простоев рабочих в этом случае. Что лучше: оставить старого или нанять нового кладовщика?

2. Рабочие трех типов приходят в кладовую за запасными частями. Интервалы времени их прихода и времени обслуживания показаны в таблице. В кладовой работает только один кладовщик.

а) Напишите на GPSS модель работы такой кладовой. Затем выполните моделирование в течение одного рабочего дня (8 ч.). Модель должна обеспечивать раздельный сбор статистических данных по каждому типу рабочих. Сопоставьте результаты, полученные для очередей всех трех типов.

б) Модифицируйте модель, чтобы реализовать дисциплину обслуживания “ближайшая операция - кратчайшая”. Сопоставьте результаты моделирования с п.а), где дисциплина “первым пришел - первым обслужен”.

Таблица 3.8.

Тип рабочего	Распределение интервалов времени прихода, мин	Распределение интервалов времени обслуживания, мин
1	30±10	12±5
2	20±8	6±3
3	15±5	3±1

3. На станции автосервиса производится последовательно две операции. На первой из них задействован один рабочий. Ее время выполнения 15±7 мин. На второй операции одновременно работают два рабочих, каждый из которых обслуживает автомобиль за 30±10 мин. Автомобили прибывают в мастерскую через 12±5 мин. Промоделируйте эту систему в течение одного дня (8 часов). Определите характеристики очереди автомобилей на первую и на вторую операцию, загруженность рабочих. Внесите свои предложения по улучшению работы системы.

4. В авторемонтной мастерской стоит одна полировочная машина для полирования некоторой детали мотора машины. Для этого необходимо выполнить следующие этапы:

1. Вынуть деталь (12±3 мин);

2. Установить ее в полировочной машине (10±4 мин);

3. Фаза 1 полирования (80±20 мин);

4. Поворот детали в машине для продолжения полирования (15±7 мин);

5. Фаза 2 полирования (110±30 мин);

6. Достать отполированную деталь из машины (10±4 мин);

7. Установить деталь на прежнее место (12±3 мин) и перейти к этапу 1.

Деталь слишком тяжела для того, чтобы ее мог поднять один оператор полировочной машины. Требуется подъемный кран, в частности на этапах 1, 2, 4, 6 и 7. Имеется только один подъемный кран. Краном пользуется не только оператор полировочной машины, его используют и на других работах в мастерской. Для других видов работ может потребоваться кран через каждые 39±10 мин. Время, на которое забирают кран, равно 25±10 мин.

Постройте модель такой системы Обеспечьте сбор данных о времени ожидания оператора полировочной машины освобождения крана. Разделите сбор данных об ожидании на этапе 4 и на этапе 6 (предполагается, что если на этапе 6 кран получен, то оператор его уже не отпускает до завершения этапа 2). Соберите также данные об ожиданиях крана другими видами работ.

Моделирование проведите для 400 ч модельного времени. Сравните значения трех указанны видов данных по каждой из следующих дисциплин обслуживания: 1) первым пришел – первым обслужен; 2) оператор полировочной машины имеет наивысший приоритет при использовании крана.

5. В мастерской работают два парикмахера, и имеется три кресла для ожидания клиентов. Время обработки клиента для каждого парикмахера равно 15±4 мин. Клиенты приходят в парикмахерскую через 6±3 мин, но остаются в ней только в том случае, если есть свободные места для ожидания. Определите характеристики работы системы (в том числе количество клиентов, получивших отказ).

.

6. Напишите модель, описывающую работу системы обслуживания, показанную на рис. 3.21. На станцию 1 обслуживания требования (заявки) приходят каждые 115±30 с. Время обслуживания на станциях 1 и 2 равно 335±60 с и 110±25 с соответственно. Предполагается, что между двумя станциями существует неограниченная очередь.

Используйте модель для определения среднего значения длин двух очередей (моделирование проведите в течение 10 дней, система работает 24 часа в сутки).

Приход

Уход

Очередь1

Очередь 2

Станция 2

(один канал обслуживания)

Станция 1

(три канала обслуживания)

Рис.3.21. Модель системы последовательного обслуживания

7. Корабли двух типов прибывают в порт, где происходит их разгрузка. В порту имеются два буксира, обеспечивающих ввод и вывод кораблей из порта. Первый тип кораблей включает корабли малой тоннажности и требует при входе и выходе использования одного буксира. Второй тип кораблей имеет больший размер, и для их ввода и вывода из порта требуются два буксира. Из-за различия размеров двух кораблей необходимы причалы различного размера, кроме того, корабли имеют разное время разгрузки-погрузки. Данные по этой задаче приведены в таблице 3.9.

Таблица 3.9. Данные по кораблям разных типов

Показатель	Тип корабля
	1	2
Интервал прибытия, мин	130±30	390±60
Время входа в порт, мин	30±7	45±12
Число доступных причалов	6	3
Время погрузки-разгрузки, ч	12±2	18±4
Интервалы выхода из порта, мин	20±5	35±10

Постройте модель системы, в которой можно оценивать время ожидания кораблями каждого типа входа в порт. Среднее время ожидания включает время ожидания освобождения причалов и/или ожидания буксира. Корабль, ожидающий освобождения причала, не обслуживается буксиром до тех пор, пока не будет предоставлен нужный причал. Более того, корабли второго типа не занимают буксир до тех пор, пока не будут ему доступны оба буксира. Время моделирования -30 дней круглосуточной работы порта.

Если ожидание кораблями типов 1 и 2 стоит 350 и 500 долларов в час соответственно, а стоимость эксплуатации буксира равна 250 долларов в день, следует ли воспользоваться третьим добавочным буксиром в порту?

8. Торговая фирма планирует принимать заказы клиентов на приобретение товаров по телефону, для чего устанавливается мини-АТС с тремя телефонными аппаратами. Предположительно заявки будут поступать с интервалом 4±2 минут. Если заказ поступает, когда все линии заняты, то клиент получает отказ. 60% клиентов, получивших отказ, пытаются перезвонить через 10±2 мин. Если и эта попытка оказывается неудачной, то они обращаются в другую фирму. Длительность оформления заказа составляет 8±2 минуты. Промоделируйте работу такой системы в течение 8 часов (рабочего дня). Какой процент заявок будет получать отказ?

9. В мастерской по ремонту аппаратуры работают 3 опытных мастера. В среднем телевизоры прибывают в ремонт через 48±10 мин. Каждый из мастеров тратит на ремонт одного телевизора 192±30 мин. После ремонта телевизор проходит контроль его исправности. Один контролер тратит на процесс проверки одного телевизора 30±20 мин. После контроля около 10% телевизоров отправляются в повторный ремонт (становятся в общую очередь ожидания ремонта). Промоделируйте работу системы в течение одной рабочей недели (5 дней по 8 часов). Оцените загруженность мастеров и контролера и среднее время ожидания ремонта одним телевизором.

10. На заправочной станции имеются 3 заправочные колонки. Заправка одного легкового автомобиля длится 120±30 с. Автомобили, нуждающиеся в заправке бензином, прибывают на АЗС каждые 60±10 с. Кроме того, через 330±40 с на АЗС прибывают грузовые машины, которые обслуживаются вне очереди в течение 330±60 с.. Определить среднее время пребывания в очереди легкового автомобиля, промоделировав работу системы в течение 3 суток (автозаправка открыта 24 ч в сутки).

11. На обрабатывающий участок цеха детали поступают с интервалом 40±20 минут. Обработка деталей происходит на двух станках. Первый станок обрабатывает деталь за 50±10 минут и имеет 4% брака, а второй соответственно за 60±15 минут и 8% брака. Бракованные детали возвращаются на повторную обработку в общую очередь к станкам.

Выполните моделирование до момента получения 1000 готовых деталей. Определите загрузку каждого станка и среднее время ожидания деталей в очереди.

12. Диспетчер управляет внутризаводским транспортом и имеет в своем распоряжении два грузовика. Заявки на перевозки поступают к диспетчеру каждые 5±4 минуты. Диспетчер допускает у себя накопление до пяти заявок, после чего вновь прибывшие заявки получают отказ. Время выполнения заявки грузовиком составляет 10±4 минуты. Выполните моделирование работы внутризаводского транспорта в течение 10 часов. Подсчитайте число обслуженных и число отклоненных заявок, коэффициент загрузки грузовиков.

13. На вычислительном центре в обработку принимаются три класса заданий А, В и С. Исходя из наличия оперативной памяти ЭВМ задания классов А и В могут решаться одновременно, а задания класса С монополизируют ЭВМ. Задания класса А поступают через 20±5 мин, класса В – через 20±10 мин и класса С – через 30±10 мин и требуют для выполнения: класс А - 20±5 мин, класс В - 21±3 мин и класс С - 28±5 мин. Задачи класса С загружаются в ЭВМ, если она полностью свободна. Задачи классов А и В могут дозагружаться к решающейся задаче.

Смоделировать работу ЭВМ за 80 ч. Определить ее загрузку.

14. C интервалом 5±2 мин детали поштучно поступают к станку на обработку и до начала обработки хранятся на рабочем столе, который вмещает 3 детали. Если свободных мест на столе нет, деталь переправляется к другому станку. Обработка деталей производится за 10±5 минут.

Смоделировать процесс обработки на станке 100 деталей. Подсчитать число деталей, которые были переправлены к другому станку.

15. Специализированная вычислительная система состоит из трех процессоров и общей оперативной памяти размером в 10 страниц. Задания, поступающие на обработку через интервалы времени 5±2 мин, занимают объем памяти размером в одну страницу. После трансляции первым процессором в течение 5±1 мин их объем увеличивается до двух страниц. При этом наличие свободной памяти проверяется до начала трансляции. Если оперативной памяти недостаточно, то обработка первым процессором не может быть начата (происходит ожидание освобождения памяти). Затем после редактирования задания во втором процессоре, которое занимает 2,5±0,5 минуты, объем занимаемой памяти возрастает до трех страниц (аналогично первому процессору редактирование не начинается, пока нужный для вывода результата объем памяти не будет предоставлен). Затем задание поступает в третий процессор на решение, требующее 1,5±0,4 мин на страницу, после чего покидает систему, освобождая всю занятую память.

Смоделировать работу вычислительной системы в течение 50 ч. Определить загруженность процессоров и оперативной памяти.

16. Самолеты прибывают для посадки в район аэропорта каждые 10±5 мин. Если взлетно-посадочная полоса свободна, прибывший самолет получает разрешение на посадку. Если полоса занята, самолет выполняет полет по кругу и возвращается к аэропорту через 6 мин. Если же и после этого самоле не получает разрешения на посадку, он отправляется на запасной аэродром.

В аэропорту через каждые 10±2 мин к взлетно-посадочной полосе выруливают готовые к взлету машины и получают разрешение на взлет, если полоса свободна (в порядки очередности прибытия). Для взлета и посадки самолеты занимают полосу ровно на 3 мин. Если при свободной полосе одновременно один самолет прибывает для посадки, а другой – для взлета, полоса предоставляется взлетающей машине.

Смоделировать работу аэропорта в течение суток. Подсчитать количество самолетов, которые взлетели, сели и были направлены на запасной аэродром. Определить коэффициент загрузки взлетно-посадочной полосы.