Моделирование системы массового обслуживания курсовая по информатике , Дипломная из Информатика

Скачай Моделирование системы массового обслуживания курсовая по информатике и еще Дипломная в формате PDF Информатика только на Docsity! 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 Try Zn: =StrToInt (ET. Text); Except ShowMessage ('Значение поля не корректно!!! '); End; if Zn<Min Then Zn: =Min; 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 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. Количество турникетов (аппаратов обслуживания) также задается пользователем. Эта характеристика является ключевой для работы системы в целом, она определяет сколько параллельных обслуживаний может производится в момент времени. В процессе моделирования, по заданным параметрам, необходимо установить, сколько аппаратов обслуживания необходимо использовать для эффективной работы системы, т.е. чтобы все турникеты были максимально задействованы, но ожидание в очереди зрителя было бы минимальным. Количество транзакций - это количество людей, которым необходимо пройти на стадион. То есть моделирование выполняется до тех пор, пока все люди не пройдут на стадион или пока процесс моделирования не будет остановлен пользователем. Также в программе предусмотрен вариант ограничения времени, т.е. процесс моделирования остановится, как только пройдет отведенное время (можно задавать в секундах, минутах и часах). Ограничение по времени имеет приоритет выше, чем ограничение по количеству человек, т.е. даже если не все зрители успели пройти на стадион, а установленное время моделирование закончилось, процесс остановится. Скорость моделирования - характеристика, определяющая скорость моделирования. Минимальное значение равно 1 и соответствует реальной скорости. Введенное значение определяет, сколько секунд моделирования выполняется за одну секунду реального времени. Максимальное значение равно 1000. После того как введены параметры работы системы, необходимо нажать на кнопку "СТАРТ", для начала процесса моделирования. Изображение окна в процессе моделирования изображено на рисунке 2. При установке флажка, т.е. при включении функции "Ограничить время" внизу появляется StatusBar, на котором отображается, сколько всего от общего времени уже прошло. Справа расположено изображение телевизора, картинка в "телевизоре" меняется каждые 100 единиц времени. Синим цветом обозначена надпись о том, сколько всего человек уже прошло, зеленым - время моделирования, ниже находятся данные по состоянию каждого турникета: занят или свободен, если занят, то какова очередь. Рисунок 2. Главное окно программы в процессе моделирования На второй вкладке "Результаты" в процессе моделирования можно наблюдать работу турникетов на изменяющейся диаграмме, на ней показана производительность в процентах от общей работы каждого турникета. После остановки моделирования слева появляется отчет по эксперименту. В меню "Настройки" F 0E 0 "Результатов" можно выбрать "вывод результатов в отдельном окне". Заключение В ходе работы была создана программа, позволяющая моделировать систему массового обслуживания: проход зрителей на стадион. Программа позволяет производить анализ деятельности системы в целом и тем самым подсчитать количество необходимых аппаратов обслуживания для наиболее эффективной работы системы. В программе предусмотрена возможность изменения практически всех параметров и настроек: задания времени обслуживания и появления зрителей, их общее количество, время моделирования. Программа позволяет сохранять результаты экспериментов в файл, что тоже сопутствует проведению исследования. Написанное программное средство в ходе моделирования визуально показывает пользователю основные параметры системы. Если у пользователя возникают вопросы по работе с программой, нажатие клавиши F1 позволяет вызвать подробную справку, что делает программу понятной для любого пользователя. Проводя исследования работы данной системы, можно опираться на то, что при свободных аппаратах обслуживания, зритель идет в первый свободный аппарат, что позволяет определить загруженность системы по работе последнего аппарата и среднего времени проведенному зрителями в очереди. Если система работает не в полную силу, то по диаграмме "Выполнение заявок" видно, что большая часть заявок обслуживается первым аппаратом, а длина очереди стремится к нулю. Показатель эффективности последнего аппарата при этом тоже остается низким. Пример не эффективной работы системы приведен на рисунке 6. Если же количество аппаратов обслуживания мало, и аппараты не успевают справляться с поступающими заявками, то система перегружена, и зрители подолгу находятся в очередях. Показатели эффективности работы всех аппаратов стремятся к 100%, а количество обслуженных аппаратами заявок приблизительно равно. Пример перегруженной системы приведен на рисунке 7. Наиболее эффективная работа системы достигается при эффективности последнего аппарата обслуживания, равной приблизительно 80%, и среднем времени нахождения в очереди менее 10 секунд. Пример эффективной работы системы приведен на рисунке 8. Каждый пользователь, проводя исследование, сам решает какое количество аппаратов обслуживания ему необходимо для нормального функционирования системы. Рисунок 6. Пример не эффективной работы системы Рисунок 7. Пример перегруженной работы системы. Приложение Procedure TForm1. Show_Report; Var I: Integer; Begin If Form3. CheckBox1. Checked=true then begin Memo1. Clear; Form4. Memo1. Clear; end; if Form3. RadioButton2. Checked=true then BEGIN For i: =1 to Turn_Count Do Turnikets [i]. Lab. Free; Memo1. Lines. Add ('Эксперимент №: '+IntToStr (Eksp)); Memo1. Lines. Add ('Общее время моделирования: '+IntToStr (Time)); Memo1. Lines. Add ('Прошло зрителей: '+IntToStr (Count_Of_F_People)); Memo1. Lines. Add ('Из них гостей: '+ IntToStr (G_Count)); Memo1. Lines. Add ('Максимальная длина очереди: '+IntToStr (Max_Queue)); Memo1. Lines. Add ('Средняя длина очереди: '+FloatToStrF (AverageQueue,ffFixed,2,2)); Memo1. Lines. Add (' '); Memo1. Lines. Add ('Количество заявок'); For i: =1 to Turn_Count Do Memo1. Lines. Add ('Турникет №'+IntToStr (I) +': '+IntToStr (Turnikets [i]. Zayavki)); Memo1. Lines. Add (' '); Memo1. Lines. Add ('Время работы'); For i: =1 to Turn_Count Do Memo1. Lines. Add ('Турникет №'+IntToStr (I) +': '+IntToStr (Turnikets [i]. Rabota)); Memo1. Lines. Add (' '); Memo1. Lines. Add ('Время простоя'); For i: =1 to Turn_Count Do Memo1. Lines. Add ('Турникет №'+IntToStr (I) +': '+IntToStr (Turnikets [i]. Prostoy)); Memo1. Lines. Add ('***********************************'); Memo1. Lines. Add (' '); Memo1. Visible: =True; Memo1. ReadOnly: =True; END else // вывод в отдельном окне BEGIN Form4. Show; For i: =1 to Turn_Count Do Turnikets [i]. Lab. Free; Form4. Memo1. Lines. Add ('Эксперимент №: '+IntToStr (Eksp)); Form4. Memo1. Lines. Add ('Общее время моделирования: '+IntToStr (Time)); Form4. Memo1. Lines. Add ('Прошло зрителей: '+IntToStr (Count_Of_F_People)); Form4. Memo1. Lines. Add ('Из них гостей: '+ IntToStr (G_Count)); Form4. Memo1. Lines. Add ('Максимальная длина очереди: '+IntToStr (Max_Queue)); Form4. Memo1. Lines. Add ('Средняя длина очереди: '+FloatToStrF (AverageQueue,ffFixed,2,2)); Form4. Memo1. Lines. Add (' '); Form4. Memo1. Lines. Add ('Количество заявок'); For i: =1 to Turn_Count Do Form4. Memo1. Lines. Add ('Турникет №'+IntToStr (I) +': '+IntToStr (Turnikets [i]. Zayavki)); Form4. Memo1. Lines. Add (' '); Form4. Memo1. Lines. Add ('Время работы'); For i: =1 to Turn_Count Do Form4. Memo1. Lines. Add ('Турникет №'+IntToStr (I) +': '+IntToStr (Turnikets [i]. Rabota)); Form4. Memo1. Lines. Add (' '); Form4. Memo1. Lines. Add ('Время простоя'); For i: =1 to Turn_Count Do Form4. Memo1. Lines. Add ('Турникет №'+IntToStr (I) +': '+IntToStr (Turnikets [i]. Prostoy)); Form4. Memo1. Lines. Add ('***********************************'); Form4. Memo1. Lines. Add (' '); Form4. Memo1. Visible: =True; Form4. Memo1. ReadOnly: =True; END; End; Procedure TForm1. Add_G; Var i, Min,Min_i: Integer; Begin Min: =Turnikets [1]. Queue_Len; Min_i: =1; For i: =2 To Turn_Count Do Begin if Turnikets [i]. Queue_Len<Min Then Begin Min: =Turnikets [i]. Queue_Len; Min_i: =i; End; End; End; Function TForm1. Zna4_Read; Var Zn: Integer; Begin Try Zn: =StrToInt (ET. Text); Except ShowMessage ('Значение поля некорректно!!! '); End; if Zn<Min Then Zn: =Min; if Zn>Max Then Zn: =Max; ET. Text: =IntToStr (Zn); Result: =Zn; End; procedure TForm1. Timer1Timer (Sender: TObject); Var I,J: Integer; // s: string; begin Chart1. Series [0]. Clear; Inc (Time); Label17. Caption: ='Время моделировния '+IntToStr (Time); Inc (Time_4el); Inc (Time_Guest); inc (k); // kartinka if (k=100) and (change=true) then begin inc (kartinka); Image1. Picture. LoadFromFile (s+inttostr (kartinka) +'. jpg'); k: =0; if kartinka=11 then kartinka: =1; end; if Time_4el=Random_4el Then // Зритель пришел Begin Add_4el; Random_4el: =TimeRandom (ComeMin,ComeMax); Time_4el: =0; End; if Time_Guest=Random_Guest Then // Гость пришел Begin Add_G; Random_Guest: =TimeRandom (G_ComeMin,G_ComeMax); Time_Guest: =0; End; For I: =1 to Turn_Count Do Begin Full_Queue_Len: =Full_Queue_Len+Turnikets [i]. Queue_Len; If Turnikets [i]. Status Then Begin Inc (Turnikets [i]. Rabota); Turnikets [i]. Lab. Caption: ='ТУРНИКЕТ №'+IntToStr (i) +' занят '; Turnikets [i]. Lab. Caption: =Turnikets [i]. Lab. Caption+' '+'Очередь '+IntToStr (Turnikets [i]. Queue_Len-1); End Else Begin Inc (Turnikets [i]. Prostoy); Turnikets [i]. Lab. Caption: ='ТУРНИКЕТ №'+IntToStr (i) +' свободен '; Turnikets [i]. Lab. Caption: =Turnikets [i]. Lab. Caption+' '+'Очередь '+IntToStr (Turnikets [i]. Queue_Len); End; If Turnikets [i]. Status Then Begin Inc (Turnikets [i]. T_Obsl); If Turnikets [i]. T_Obsl=Turnikets [i]. R_Obsl Then // Закончено время обслуживания Begin Inc (Turnikets [i]. Zayavki); Turnikets [i]. T_Obsl: =0; Inc (Count_Of_F_People); Dec (Turnikets [i]. Queue_Len); For J: =1 To Turnikets [i]. Queue_Len Do Turnikets [i]. Queue [j]: =Turnikets [i]. Queue [j+1] ; if Turnikets [i]. Queue_Len=0 Then // больше никого нет. Ожидание Begin Turnikets [i]. Status: =False; Turnikets [i]. R_Obsl: =0; End Else Begin If Turnikets [i]. Queue [1]. Status=0 Then Begin Turnikets [i]. R_Obsl: =TimeRandom (ServeMin,ServeMax); End Else Begin Turnikets [i]. R_Obsl: =TimeRandom (G_ServeMin,G_ServeMax); End; End; end; procedure TForm1. CheckBox1Click (Sender: TObject); begin if CheckBox1. Checked=true then begin Edit12. Visible: =true; ComboBox1. Visible: =true; end else begin Edit12. Visible: =false; ComboBox1. Visible: =false; end; end; procedure TForm1. Na4aloExecute (Sender: TObject); begin Inc (Eksp); FormCreate (Button1. NewInstance); ComeMin: =Zna4_READ (Edit2,1, 20); ComeMax: =Zna4_Read (Edit3,ComeMin,ComeMin+50); ServeMin: =Zna4_READ (Edit4,1, 20); ServeMax: =Zna4_Read (Edit5,ServeMin,ServeMin+50); G_ComeMin: =Zna4_READ (Edit6,1, 200); G_ComeMax: =Zna4_Read (Edit7,ComeMin,ComeMin+200); G_ServeMin: =Zna4_READ (Edit9,1,100); G_ServeMax: =Zna4_Read (Edit8,ServeMin,ServeMin+100); Turn_Count: =Zna4_Read (Edit10,1,100); People_Count: =Zna4_Read (Edit1,10,10000); Speed: =Zna4_Read (Edit11,1,1000); Timer1. Interval: =1000 div Speed; Refresh (Turn_Count); Random_4el: =TimeRandom (ComeMin,ComeMax); Random_Guest: =TimeRandom (G_ComeMin,G_ComeMax); Timer1. Enabled: =True; change: =true; if Edit12. Visible=true then begin if ComboBox1. ItemIndex=0 then SetTime: =Zna4_READ (Edit12,10,43200); if ComboBox1. ItemIndex=1 then SetTime: =Zna4_READ (Edit12,1,720) *60; if ComboBox1. ItemIndex=2 then SetTime: =Zna4_READ (Edit12,1,12) *3600; end; ProgressBar1. Position: =0; if Edit12. Visible=true then ProgressBar1. Max: =SetTime else ProgressBar1. Max: =0; ToolButton2. Enabled: =false; Button3. Enabled: =false; N21. Enabled: =false; ToolButton1. Enabled: =true; Button2. Enabled: =true; end; procedure TForm1. StopExecute (Sender: TObject); begin Timer1. Enabled: =false; show_report; ToolButton2. Enabled: =true; Button3. Enabled: =true; N21. Enabled: =true; ToolButton1. Enabled: =false; Button2. Enabled: =false; end; procedure TForm1. MenuItem11Click (Sender: TObject); begin Form2. Show; end; procedure TForm1. SaveExecute (Sender: TObject); begin If SaveDialog1. Execute then Memo1. Lines. SaveToFile (SaveDialog1. FileName); end; procedure TForm1. createExecute (Sender: TObject); var i: byte; begin if Button2. Enabled=true then for i: =1 to Turn_Count do Turnikets [i]. Lab. Free; // Turnikets [i]. Lab. Caption: =''; Label17. Caption: =''; Label_Count_4el. Caption: =''; Randomize; Time: =0; G_Count: =0; Turn_Count: =0; Count_Of_F_People: =0; Max_Queue: =0; Full_Queue_Len: =0; AverageQueue: =0;