Классификация систем массового обслуживания

Существует достаточно большое число различных моделей СМО. Рассмотрим их краткую классификацию, выделяя основные признаки [3].

1. По характеру источника заявокразличают источники с конечным числом заявок и источники с бесконечным числом заявок. СМО с конечным числом заявок называются замкнутыми, а системы с бесконечным числом заявок – разомкнутыми. В первом случае в системе циркулирует конечное, обычно постоянное, число заявок. Заявки после завершения обслуживания возвращаются в источник, где они пребывают в течение некоторого времени, затем вновь поступают в систему. Во втором случае источник генерирует бесконечное число заявок, и работа источника никак не зависит от работы обслуживающей системы. Примером замкнутой СМО может служить процесс восстановления нескольких единиц оборудования несколькими ремонтниками (рис. 6).

Рис. 6. Структура замкнутой СМО

2. По отсутствию или наличию возможности ожидания для заявки выделяют системы с отказами и системы с ожиданием. В системах с отказами (с потерями) заявка, поступившая в момент, когда все обслуживающие приборы заняты, получает отказ, покидает систему и в дальнейшем процессе обслуживания не участвует. В системах с ожиданием (или без потерь) заявка, поступившая в момент, когда все приборы обслуживания заняты, становится в очередь и ожидает, пока не освободится один из приборов обслуживающей системы. Как только освобождается прибор, принимается к обслуживанию одна из заявок, стоящих в очереди. Системы с ожиданием делятся на системы с неограниченным ожиданием и системы с ограниченным ожиданием. В случае неограниченного ожидания любая заявка, рано или поздно пришедшая в систему, будет обслужена. В системах с ограниченным ожиданием накладываются те или иные ограничения: на длину очереди; на время пребывания заявки в очереди; на общее время пребывания заявки в системе.

3. По числу приборов СМО могут быть одноканальными (один прибор) или многоканальными (несколько приборов), а по числу этапов (фаз) обслуживания – однофазными или многофазными.

4. Дисциплина обслуживания в СМО может сводиться к четырем следующим видам:

- «первым пришел – первым обслужен»;

- циклическое обслуживание по одной заявке из различных источников;

- «последним пришел – первым обслужен»;

- приоритетная (заявка выбирается на обслуживание в соответствии с номером приоритета). Приоритет может быть абсолютным (если во время обслуживания приходит заявка с более высоким приоритетом, то обслуживание прерывается) и относительным (обслуживание происходит до конца, после чего обслуживается заявка с более высоким приоритетом).

При исследовании различных технологических процессов часто встречаются с прохождением заявок последовательно через несколько систем обслуживания. Примером может служить технологический процесс обработки деталей. Он содержит две стадии, на каждой из которых производится обработка деталей на соответствующей группе оборудования (рис. 7).

Рис. 7. Структура сети СМО

После второй СМО производится технический контроль, и детали поступают на дальнейшую обработку либо с некоторой вероятностью возвращаются на повторное выполнение операции. В этом случае СМО образуют сеть, которая характеризуется связями между отдельными СМО и свойствами самих систем.

Рассмотренная классификация СМО является далеко не полной и охватывает только основные их виды, используемые в качестве наиболее распространенных моделей систем.

Рассмотрим пример отображения функционирования гибкой производственной системы в терминах СМО и классифицируем ее.

Пример моделирования

Пусть в гибкой производственной системе (ГПС) детали последовательно обрабатываются двумя роботизированными технологическими комплексами (РТК). Первый РТК состоит из трех одинаковых станков и накопителя. Второй РТК состоит из одного станка и пристаночного накопителя. Заготовки через случайные интервалы времени поступают в ГПС (в накопитель РТК1). Время обработки заготовки каждым станком РТК1 также случайное. После обработки на РТК1 полуфабрикаты поступают на станок РТК2, обрабатываются в течение определенного времени и уходят на склад готовой продукции.

Метод построения модели

Будем считать, что поступающие в ГПС заготовки – это заявки в СМО. Тогда в соответствии с технологией эти заявки должны последовательно проходить через обслуживающие приборы РТК1 и РТК2, причем РТК1 содержит группу приборов, т.е. является многоканальным устройством с емкостью равной трем. Если все приборы обслуживания (РТК) заняты, то перед ними образуется очередь (рис. 8).

Рис. 8. ГПС в виде СМО

Исходя из этого работа ГПС может быть описана как многоканальная (несколько станков РТК1 могут обслуживать заявки одновременно),многофазная (заявки после обслуживания одним прибором переходят на обслуживание в следующий) СМО без потерь (заявкам разрешается ждать в очереди).

Техническое

И программное обеспечение

В качестве программного обеспечения используется лицензионный комплекс языков компьютерной имитации GPSS/H и анимации Proof Animation, созданный фирмой Wolverine Software Corporation (США) в 1996 г. Комплекс имеет студенческую (Student GPSS/H – Student Proof Animation) и профессиональную (GPSS/H Professional – Proof Professional) версии.

Студенческая версия GPSS/H имеет некоторые ограничения:

- GPSS/H-модель не может содержать более 125 блоков;

- общее количество строк в программе не может превышать 250;

- объем динамической области памяти (COMMON) не может превышать 32 720 байта.

Если GPSS/H-программа написана так, что превышает любое из этих ограничений, то на экране после запуска программы появится сообщение об ошибках, указывающее, какие из трех ограничений были превышены. Например, если программа содержит более чем 125 блоков, на экране появится следующее сообщение:

ERROR: STUDENT-VERSION IS LIMITED TO 125 BLOCKS

LIMITS OF STUDENT-VERSION EXCEEDED - RUN TERMINATED

(ОШИБКА: СТУДЕНЧЕСКАЯ-ВЕРСИЯ ОГРАНИЧЕНА 125 БЛОКАМИ)

(ОГРАНИЧЕНИЕ СТУДЕНЧЕСКОЙ-ВЕРСИИ ПРЕВЫШАЕТ - ЗАВЕРШЕНИЕ)

Если вся область памяти (COMMON) будет занята, то на экране появится сообщение об ошибке 411:

ERROR NUMBER 411 - Out of COMMON: Add/change REALLOCATE Stmt? See release notes

(ОШИБКА 411 - «Превышение COMMON» - Добавить/изменить REALLOCATЕ?)

Студенческая версия Proof Animation также имеет некоторые ограничения:

· обработка специального файла, предназначенного для управления анимацией (.atf-файл), заканчивается после прочтения 1250 строк;

· файл, содержащий все нарисованные объекты, не может превышать 1250 байт;

· выполнение анимации прекращается через 120 секунд.

Для моделирования с использованием комплекса языков GPSS/H и Proof Animation требуется IBM – совместимый персональный компьютер класса 486 и выше, имеющий не менее 2 МБ свободной памяти на жестком диске и 4 МБ оперативной памяти, видеопамяти не менее 512 кБ. Может использоваться компьютер класса 386, снабженный математическим сопроцессором. Для работы с Proof Animation требуется Microsoft совместимая мышь. Комплекс может работать в операционной среде DOS, Windows 3.1 и выше, Windows NT, Windows 95 и выше.

Моделирование