Построение модели системы определения мест на стеллаже

 

Министерство образования и науки

Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина"

Кафедра программного обеспечения компьютерных систем

Пояснительная записка к курсовому проекту

по дисциплине "Моделирование систем"

Выполнил:

студент гр. 3-42 Кудрявцев А.Д.

Проверила:

к.т.н. Новосельцева С.С.

Иваново 2014

Содержание

Задание

. Концептуальная модель

. Структурная схема модели верхнего уровня

. Описание отдельных блоков подлежащих моделированию

.1 Сборочный цех

.2 Стеллаж 1

.3 Контролёр 1

.4 Контролёр 2

3.5 Стеллаж 2

.6 Наладчик

. Модель СМО в среде Simulink

. Функционирование блоков системы в среде Simulink

.1 Генератор заявок

.2 Стеллаж 1

.3 Контролер 1

.4 Контролер 2

.5 Стеллаж 2

.6 Наладчик

. Серия экспериментов

Заключение

Список литературы

Задание

Модель технического контроля изделий

Условие:

Собранные телевизионные приемники после сборки проходят испытания на станции технического контроля. Если в процессе контроля оказывается, что функционирование телевизора ненормально, его переправляют на участок наладки, после которой он вновь возвращается на станцию контроля для повторной проверки. После одной или нескольких проверок телевизор попадает в цех упаковки. Описанная ситуация иллюстрируется схемой, приведенной на рисунке. Телевизионные приемники попадают на станцию контроля каждые 5±2 мин. На станции работают два контролера, каждому из них на проверку телевизора нужно 9±3 мин. Примерно 85% телевизоров проходят проверку успешно и попадают в цех упаковки, остальные 15% попадают на участок наладки, на котором работает один рабочий-наладчик. Наладка занимает 30±10 мин.

Задание:

Построить имитационную модель системы и оцените с ее помощью, сколько мест на стеллажах необходимо предусмотреть на станции технического контроля и на участке наладки. На одном месте на стеллаже может храниться один телевизор, ожидающий контроля или наладки, соответственно.

1. Концептуальная модель

Представим данные о системе в виде концептуальной модели (Рис. 1).

Рис. 1. Концептуальная модель системы тех. контроля

Для полной проверки телевизор должен пройти несколько стадий проверки: сборочный цех - стеллаж контроля - контролёр - упаковочный цех. Если телевизор неисправен, то он следует по пути: контролёр - стеллаж наладки - наладчик - стеллаж контроля, и снова попадает в первоначальный поток.

В данной модели по заданию работает 2 контролера, 2 стелажа и 1 наладчик телевизоров.

На стеллаже контроля хранится K телевизоров, на стеллаже наладки хранится N телевизоров. Значения K и N необходимо найти в хоте работы.

2. Структурная схема модели верхнего уровня

На основе исходных данных была построена модель верхнего уровня (Рис. 2.).

Рис. 2. Структурная схема модели верхнего уровня- событие "Поступление телевизора в систему",- состояние "Количество телевизоров на стеллаже контроля",- событие "Отправление на наладку",- событие "Отправление на упаковку",- событие "Начало проверки телевизора",- состояние "Передача телевизора второму контролёру",- состояние " Количество телевизоров на стеллаже наладки",- событие "Начало наладки телевизора",- событие "Отправление на контроль".

3. Описание отдельных блоков подлежащих моделированию

На схеме представлены следующие элементы СМО:

.Сборочный цех - Генератор заявок,

.Стеллаж 1 - Очередь 1,

.Контролёр 1 - Обслуживающее устройство 1,

.Контролёр 2 - Обслуживающее устройство 2,

.Стеллаж 2 - Очередь 2,

.Наладчик - Обслуживающее устройство 3

Описание отдельных блоков подлежащих моделированию

Определим блоки системы, особенности их функционирования и согласования между собой.

.1 Сборочный цех

Рисунок 3. Генератор "Сборочный цех"

Принцип работы:

Генерирует событие Y1 каждые 5±2 единицы модельного времени.

Выходной поток:- событие "Поступление телевизора на контроль"

Рисунок 4. Диаграмма состояний генератора заявок "Сборочный цех"

Изменение состояний:- В начальный момент времени задаётся время поступления следующего телевизора и Генератор переходит в состояние "Активен" (tc= tc0).- В момент времени заданный функцией UNIFRND(3,7) на выход поступает событие Y1, задаётся время поступления следующего телевизора и Генератор переходит в состояние "Активен" ([Tc = tc]: tc = unifrnd() + Tc: Y1^;).

.2 Стеллаж 1

Рисунок 5. Очередь "Стеллаж 1"

Принцип работы:

Хранит заявки (телевизоры), ожидающие освобождения одного из контролёров для прохождения проверки. На стеллаж телевизоры поступают от Сборочного цеха и Наладчика.

Входной поток:- событие "Поступление телевизора на контроль"- событие "Начало обслуживания(проверки) телевизора"

Выходной поток:- состояние "Количество телевизоров на стеллаже"

Рисунок 6. Диаграмма состояний очереди "Стеллаж 1"

Изменение состояний:- Длина очереди.- В начальный момент времени количество телевизоров равно нулю очередь переходит в состояние "Не заполнена" (Z=0;Y1 = Z).- Поступление события X2 означает, что телевизор был взят на проверку, поэтому уменьшается количество на стеллаже, а очередь переходит в состояние "Не заполнена" (X2^:Z--;Y1=Z).- Поступление события X1 увеличивает количество хранимых на стеллаже телевизоров на единицу, очередь переходит в состояние "Не заполнена" (X1^:Z++;Y1=Z).

.3 Контролёр 1

Рисунок 7. ОУ "Контролёр 1"

Принцип работы:

Проверяет телевизор в течение 9±3 единиц времени. По окончании проверки определятся исправен телевизор (вероятность 85%) или нет (вероятность 15%).

Входной поток:- состояние "Количество телевизоров на стеллаже"

Выходной поток:- событие "Телевизор неисправен. Отправление на наладку"- событие "Телевизор исправен. Отправление на упаковку"- событие "Начало обслуживания(проверки) телевизора"- состояние "ОУ 1 занято. Поступление телевизора на контроль"

Рисунок 8. Диаграмма состояний ОУ "Контролёр 1"

Изменение состояний:- Занятость ОУ- В начальный момент времени ОУ переходит в состояние "Свободно"

(Z=0).

- Если на вход поступает X1 длина очереди, а ОУ "Свободно", то телевизор берётся на проверку и определяется время его контроля с помощью UNIFRND(6,12)

([X1>0 && Z=0] Z=1;Y3^;Y4=Z;too = Tc + unifrnd();).

III - Когда на вход поступает X1 длина очереди, а ОУ "Занято", передаётся состояние Y4

([X1>0]:Y4=1).

- Как только телевизор проверен, то с вероятность 85 процентов он исправен и вызывается событие Y2, иначе телевизор неисправен и вызывается событие Y1

([Tc = too]: Z=0; Y4=Z; [rand(1)<0.15]:Y1^;[rand(1)>0.15]:Y2^;).

.4 Контролёр 2

Рисунок 9. ОУ "Контролёр 2"

Принцип работы:

Проверяет телевизор в течении 9±3 единиц времени. По окончании проверки определятся исправен телевизор(вероятность 85%) или нет (вероятность 15%).

Входной поток:- состояние "ОУ 1 занято. Поступление телевизора на контроль"

Выходной поток:- событие "Телевизор неисправен. Отправление на наладку"- событие "Телевизор исправен. Отправление на упаковку"- событие "Начало обслуживания(проверки) телевизора"

Рисунок 10. Диаграмма состояний ОУ "Контролёр 2"

Изменение состояний:- Занятость ОУ- В начальный момент времени ОУ переходит в состояние "Свободно".

(Z=0)

- Если на вход поступает X1, а ОУ "Свободно", то телевизор берётся на проверку и определяется время его контроля с помощью UNIFRND(6,12)

([X1>0 && Z=0] Z=1;Y3^;Y4=Z;too = Tc + unifrnd();).

- Как только телевизор проверен, то с вероятность 85 процентов он исправен и вызывается событие Y2, иначе телевизор неисправен и вызывается событие Y1

([Tc = too]: Z=0; Y4=Z; [rand(1)<0.15]:Y1^;[rand(1)>0.15]:Y2^;).

3.5 Стеллаж 2

Рисунок 11. Очередь "Стеллаж 2"

Принцип работы:

Хранит телевизоры, ожидающие освобождения одного из контролёров для прохождения проверки. На стеллаж ТВ-приемники поступают от Сборочного цеха и Наладчика.

Входной поток:- событие "Телевизор неисправен. Поступление на наладку"- событие "Начало обслуживания(наладки) телевизора"

Выходной поток:- состояние "Количество телевизоров на стеллаже 2"

Рисунок 12. Диаграмма состояний очереди "Стеллаж 2"

Изменение состояний:- Длина очереди.- В начальный момент времени количество телевизоров равно нулю очередь переходит в состояние "Не заполнена"

(Z=0;Y1=Z).

- Поступление события X2 означает, что телевизор был взят на наладку, поэтому уменьшается количество телевизоров на стеллаже, а очередь переходит в состояние "Не заполнена"

(X1^:Z++;Y1=Z).

- Поступление события X1 увеличивает количество хранимых на стеллаже телевизоров на единицу, очередь переходит в состояние "Не заполнена"

(X2^:Z--;Y1=Z).

.6 Наладчик

Рисунок 13. ОУ "Наладчик"

Принцип работы:

Про телевизор в течении 30±10 единиц времени. По окончании проверки определятся телевизор отправляется на повторный контроль.

Входной поток:- состояние "Количество телевизоров на стеллаже 2"

Выходной поток:- событие "Начало обслуживания (наладки) телевизора"- событие "Телевизор починен. Отправление на контроль"

Рисунок 14. Диаграмма состояний ОУ "Наладчик"

Изменение состояний:- Занятость ОУ- В начальный момент времени ОУ переходит в состояние "Свободно"

(Z=0).

- Если на вход поступает X1, а ОУ "Свободно", то телевизор берётся на наладку и определяется время его наладки с помощью UNIFRND(20,40)

([X1>0 && Z=0]: Z=1; Y1^; too = Tc+unifrnd()).

- Как только телевизор налажен, он направляется на участок контроля

([Tc = too]:Z=0; Y2^;).

4. Модель СМО в среде Simulink

На основе предыдущего пункта были смоделированы блоки и система в целом. Время моделирования работы системы равно одному месяцу работы при 5-ти дневной рабочей неделе с 8-ми часовом рабочем дне, т.е. 12 480 минутам.

Рисунок 15. Общая модель СМО

На Рис. 15 представлены следующие элементы СМО:

. Генератор заявок "Сборочный цех" -- GEN.

. Очередь "Стеллаж 1" - Stellazh 1.

. Обслуживающее устройство "Контролёр 1" - Kontroler 1.

. Обслуживающее устройство "Контролёр 2" - Kontroler 2.

. Очередь "Стеллаж 2" - Stellazh 2.

. Обслуживающее устройство "Наладчик" - Naladchik.

Основные события происходящие в системе:- событие "Поступление телевизора в систему",- состояние "Количество телевизоров на стеллаже контроля",- событие "Телевизор исправен. Отправление на упаковку",- событие "Телевизор неисправен. Отправление на наладку",- состояние " Количество телевизоров на стеллаже наладки",- событие "Телевизор отремонтирован. Отправление на контроль".

Рисунок 16. Проверка работы модели технического контроля

5. Функционирование блоков системы в среде Simulink

.1 Генератор заявок

Рисунок 17. Модель генератора заявок

Внутри блока random расположен блок подающий на выход функцию unifrnd(3,7).

Выходы:- Поступление заявки в систему.

Рисунок 18.Проверка работы генератора заявок

.2 Стеллаж 1

Рисунок 19. Модель очереди "Стеллаж 1"

Входы:- Поступление заявки в очередь.- Уход заявки из очереди - отправление на контроль.

Выходы:- Длина очереди.

Рисунок 20. Проверка работы модели очереди "Стеллаж 1"

.3 Контролер 1

Рисунок 21. Модель ОУ "Контролер 1"

Внутри блока random расположен блок подающий на выход функцию unifrnd(6,12).

Внутри блока percent86 расположен блок подающий на выход функцию rand(1).

Входы:- Длина очереди.

Выходы:- Отправление телевизора на наладку- Отправление телевизора на упаковку- Начало обслуживания(проверки) телевизора- ОУ 1 занято

Рисунок 22. Проверка работы модели ОУ "Контролер 1"

.4 Контролер 2

Рисунок 23. Модель ОУ "Контролер 2"

Внутри блока random расположен блок подающий на выход функцию unifrnd(6,12).

Внутри блока percent86 расположен блок подающий на выход функцию rand(1).

Входы:- ОУ 1 занято

Выходы:- Отправление телевизора на наладку- Отправление телевизора на упаковку- Начало обслуживания (проверки) телевизора

Рисунок 24. Проверка работы модели ОУ "Контролер 2"

.5 Стеллаж 2

Рисунок 25. Модель очереди "Стеллаж 2"

Входы:- Поступление заявки в очередь.- Уход заявки из очереди - отправление на наладку.

Выходы:- Длина очереди.

Рисунок 26. Проверка работы модели очереди "Стеллаж 2"

.6 Наладчик

Рисунок 27. Модель ОУ "Наладчик"

Внутри блока random расположен блок подающий на выход функцию unifrnd(20,40).

Входы:- Длина очереди

Выходы:- Отправление телевизора на участок контроля- Начало обслуживания(наладки) телевизора

Рисунок 28. Проверка работы модели ОУ "Наладчик"

6. Серия экспериментов

моделирование стеллаж место имитационный

Для определения числа мест на стеллажах контроля и наладки проведём серию из 10 экспериментов. Время моделирования возьмём равным 12 480 минутам. Остальные данные о блоках можно найти в разделе "Описание отдельных блоков подлежащих моделированию".

Таблица 1. Серия экспериментов модели технического контроля

Номер экспериментаМаксимальная длина очереди на стеллаже 1Максимальная длина очереди на стеллаже 21782463574715541068476588109451088

По результатам серии экспериментов количество мест на стеллаже перед станцией контроля определим равным 8 местам, а перед станцией наладки 15 местам.

Заключение

После моделирования системы и в результате проведения серии экспериментов было определено число мест на стеллажах: 8 мест - Стеллаж 1, 15 мест - Стеллаж 2. Полученные данные можно использовать в дальнейшем, для оптимизации процессов протекающих в системе.

Список литературы

1. В.М. Кокин. Моделирование систем: Учеб. пособие.- Иваново: ИГЭУ, 2002. - 116 с.

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образован

Больше работ по теме: