47648 (Моделирование системы массового обслуживания)

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Карагандинский государственный технический университет

Кафедра САПР

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ

ЗАПИСКА

к курсовой работе

по дисциплине "Прикладная теория систем"

Тема: "Моделирование системы массового обслуживания"

Руководитель

Студент

Караганда 2009

Содержание

Введение

Постановка задачи

Описание программного модуля

Руководство программиста

Руководство пользователя

Заключение

Список использованных источников

Приложение

Введение

С развитием новых технологий, в нашу жизнь вошло такое понятие как моделирование. Компьютерное моделирование сегодня используется практически во всех сферах человеческой деятельности. Это связано, во-первых, с уменьшением затрат и времени на разработки, ведь сделать виртуальные просчет на компьютере или смоделировать в программе необходимое техническое оборудование в десятки раз быстрее и легче, нежели строить модель вручную. Моделирование хорошо еще и тем, что не требуется вмешательства в работу данной организации - после создания модели с ней можно проводить любые испытания и эксперименты.

А, во-вторых, это связано с необходимостью на практике решать различные вероятностные задачи, связанные с системами массового обслуживания (СМО). Примерами таких систем могут служить: телефонные станции, всевозможные кассы, стоянки, какие-либо каналы, принимающие и обрабатывающие сигналы, учреждения, куда поступают различные заявки и т.п.

Целью выполнения работы является создание программы, моделирующей систему массового обслуживание. По введенным параметрам программа должна позволять производить анализ работы системы и выдавать результат. Целью программы также является приобретение знаний в моделировании, как общих систем, так и систем массового обслуживания в частности. Необходимо получить навыки системного исследования реальной динамической сложной системы на основе построения ее имитационной модели.

Темой данного курсового проекта является моделирование работы турникетов на стадионе- многоканальной СМО. В качестве среды программирования была выбрана визуальная среда Delphi 7, которая удовлетворяет всем требованиям по созданию визуальных приложений для операционной среды Microsoft Windows.

Постановка задачи

В данном курсовом проекте необходимо создать программу, которая имитирует работу турникетов на стадионе. По введенным параметрам работы системы: среднему времени появления зрителя, времени его обслуживания, количеству аппаратов обслуживания, количеству зрителей или ограничению времени, позволяет пользователю производить анализ о количестве необходимых аппаратов обслуживания и их загруженности, состояния в определенный момент времени и эффективности работы. Так же имеются зрители-гости, приходящие по пригласительным билетам, которые пропускаются без очереди. Время появления и обслуживания таких зрителей также может быть задано пользователем. Очередь к каждому турникету своя. Выбор аппарата обслуживания зрителем строится по принципу: где меньше народа.

Описание программного модуля

При запуске программы, для начала процесса моделирования, необходимо ввести параметры моделирования. Во всех полях введены значения по умолчанию. При нажатии на кнопку СТАРТ происходит инициализация всех переменных, и чтение параметров моделирования. Так как чтение параметров происходит не однократно, для правильной работы, защиты от некорректного ввода данных и легкости понимания была написана функция Zna4_Read, которая по введенному компоненту класса TEdit, минимальному значению и максимальному значению, возвращает значение введенного параметра.

Function Zna4_Read (ET: TEdit; Min: Integer; Max: Integer): Integer;

Var

Zn: Integer;

Begin

Try

Zn: =StrToInt (ET. Text);

Except

ShowMessage ('Значение поля не корректно!!! ');

End;

if Zn

if Zn>Max Then Zn: =Max;

ET. Text: =IntToStr (Zn);

Result: =Zn;

End;

Если значение компонента ET меньше минимального, то оно будет присвоено минимальному значению, передаваемому в функцию, а если больше максимального значения, то значение параметра станет максимальным, переданным функции. После того как все параметры считаны, запускается процедура ReNew, параметром которой является заданное количество аппаратов обслуживания. Процедура инициализирует поля класса TApparat, описанные в руководстве программиста и создает компоненты информирующие пользователя о состоянии работы аппарата.

Затем функцией TIMERANDOM, задается время, через которое появятся обычный зритель и зритель по приглашению: Random_4el и Random_Guest. Функция TimeRandom возвращает случайное число в заданном промежутке.

Function TForm1. TimeRandom;

Begin

Result: =Random (Max-Min+1) +Min;

End;

После чего кнопка START переименовывается в STOP, и выполняется запуск таймера, который и выполняет моделирование системы массового обслуживания.

В программе используются глобальные переменные Time_Guest и Time_4el, которые характеризуются временем, пройденным с момента появления зрителя. На каждое выполнение таймера происходит инкрементация этих переменных. Если Time_Guest становится равной Random_Guest, следовательно, настало время появления зрителя по приглашению, если Time_4el равняется Random_4el - время появления обычного зрителя. Для добавления зрителей используются процедуры Add_G и Add_4el, которые добавляют зрителя в самую свободную очередь, в ее начало или конец, в зависимости от статуса зрителя. Так же происходит переприсвоение переменных Random_Guest и Random_4el, и обнуление Time_Guest и Time_4el.

В дальнейшем выполняется циклический проход по всем аппаратам обслуживания, в котором выполняются следующие действия:

Если аппарат работает, увеличивается время его работы, пользователю отображается информация о количестве человек, находящихся в очереди и о том, что канал занят (красный круг) и увеличивается время нахождения в очереди каждого зрителя, находящегося в ней.

Если аппарат свободен, увеличивается время его простоя и отображается информация, что аппарат свободен (зеленый кружок).

Если закончено время обслуживания аппаратом (T_Obsl=R_Obsl)

Увеличивается количество обслуженных аппаратом заявок

Увеличивается количество зрителей прошедших на стадион

Сокращается очередь у аппарата обслуживания

Если очередь равна нулю, то аппарат переходит в состояние "свободен" (Status=False)

Если очередь неравна нулю, то на обслуживания поступает зритель, находящийся в очереди первым

Обновляются данные в диаграммах представляемых пользователю.

Если количество пройденных на стадион человек достигло необходимого количества человек, которым нужно пройти, или пользователь нажал на кнопку STOP:

Работа таймера останавливается

Запускается процедура Show_Report

Удаляются компоненты информирующие пользователя о работе аппарата обслуживания.

Процедура Show_Report добавляет информацию о моделировании системы в файл отчета. Процедура Show_Report описана в приложении.

При нажатии на кнопку ОТЧЕТ пользователю отображается окно с отчетами об экспериментах. В программе также предусмотрена возможность вывода отчета в отдельном окне.

Руководство программиста

Все файлы проекта располагаются в директории с наименованием турникет-смо. В проект входят: файл проекта Delphi Lab_SMO. dpr, файлы исходного текста программы Programma, Unit2, Settings и Results, файл справки (Руководство пользователя) и исполняемый файл Lab_SMO. exe.

Программа работает с двумя классами TTurniket и T4el. TTurniket представляет собой класс содержащий в себе поля, характеризующие аппарат обслуживания.

TTurniket = object // Аппарат

Lab: TLabel; // Label используется для вывода результатов

Status: Boolean; // Статус. Занят или свободен

T_Obsl: Integer;

R_Obsl: Integer;

Zayavki: Integer; // Кол-во заявок на аппарат

Rabota: Integer; // Время работы

Prostoy: Integer; // Время простоя

Queue_Len: Integer; // Длина очереди

Queue: ATimeRandomay [1. .1000] of T4el; // Массив зрителей

End;

Status - логическая переменная по значению которой программе ясно занят аппарат обслуживания или нет. Значение True (Истина) - занят, False (Ложь) - свободен. T_Obsl - поле содержащее в себе значение о времени, пройденном с начала обслуживания зрителя аппаратом. R_Obsl - время требуемое на обслуживание пришедшего зрителя. Задается случайно, в промежутке, заданном пользователем. Поле Zayavki содержит числовое значение равное количеству заявок обслуженных этим аппаратом. Поля Rabota и Prostoy соответствуют времени, в секундах, которое аппарат провел в рабочем состоянии и простоял в бездействии. Поле Queue_Len соответствует количеству человек, находящихся в очереди. Поле Queue является массивом типа T4el, в котором хранится информация о зрителях находящихся в очереди.

T4el = object // Человек в очереди

Status: Byte; // статус (может быть гостем)

T_in_Queue: Integer; // Время проведенное в очереди

End;

Класс T4el содержит в себе только два поля Status, обычный зритель или гость по приглашению, 0 - обычный зритель, 1 - гость по приглашению и T_in_Queue, время, проведенное зрителем в очереди.

Ниже приведены глобальные переменные, используемые в программе.

Eksp: Integer; // Номер эксперимента

Time: LongInt; // Общее время

G_Count: Integer; // Поступившие гости

Turn_Count: Integer; // Кол-во аппаратов

Turnikets: ATimeRandomay [1. .100] of TTurniket; // Масив аппаратов

ComeMin: Integer; // Мин. время появления зрителя

ComeMax: Integer; // Макс время появления зрителя

ServeMin: Integer; // Мин. время обслуживания зрителя

ServeMax: Integer; // Макс. время обслуживания зрителя

G_ComeMin: Integer; // Мин. время появления гостя

G_ComeMax: Integer; // Макс. время появления гостя

G_ServeMin: Integer; // Мин. время обслуживания гост

G_ServeMax: Integer; // Макс. время обслуживания гостя

People_Count: Integer; // Макс. кол-во транзакций (зрителей)

Count_Of_F_People: Integer; // Текущее кол-во транзакций

Speed: Integer; // Скорость моделирования

Max_Queue: Integer; // Макс. очередь

Full_Queue_Len: Integer; // Длина всей очереди

AverageQueue: Real; // Средняя длина очереди

Time_4el: Integer;

Random_4el: Integer;

Time_Guest: Integer;

Random_Guest: Integer;

Kartinka,k: byte;

change: boolean;

SetTime: Integer;

s: string; // picture;

В программе используются процедуры и функции, которые написаны для удобства работы и понимания программы.

Function Zna4_Read (ET: TEdit; Min: Integer; Max: Integer): Integer;

// чтение значения из компонента, проверка на корректность и допустимые значения

Procedure ReNew (Ap_Cnt: Integer); // Обновление аппаратов

Function TIMERANDOM (Min: Integer; Max: Integer): Integer; // Случайная величина в заданном промежутке

Procedure Add_4el; // Добавление зрителя в очередь

Procedure Add_G; // Добавление гостя в очередь

Procedure Show_Report; // Добавление записей в лист отчета

Работа всех этих функций и процедур описана в приложении курсового проекта.

Руководство пользователя

Исполняемый файл программы, Lab_SMO. exe, рекомендуется скопировать в директорию c: \SMO, и создать ярлык программы на рабочем столе.

При запуске программы появляется окно изображенное на рисунке 1.

Нажав F3 или команду "Общие" в меня "Настройки" в строке меню можно ввести или изменить исходные данные и параметры системы.

Время появления зрителя - это интервал времени, в промежутке которого существует вероятность появления зрителя. Например, при заданном времени появления зрителя от 1 до 7 секунд, зрители могут прийти в любое время из промежутка 1..7сек. Время появления вычисляется генератором случайных чисел в заданном промежутке. Среднее значение появления зрителя будет стремиться к среднему значению заданного интервала.

Рисунок 1. Главное окно программы

Время обслуживания - это время, затраченное на обслуживание зрителя в процессе его прохождения на стадион. Время обслуживания так же вычисляется генератором случайных чисел в заданном пользователем промежутке времени.

Помимо обычных зрителей на стадион приходят гости по приглашению, которые пропускаются без очереди. Зачастую, время появления гостя по приглашению значительно больше, чем времени появления обычного зрителя. Время обслуживания гостей тоже осуществляется длительнее, чем обслуживание обычных зрителей.

Все эти параметры являются временными характеристиками и задаются в секундах.