Моделирование термической обработки шестерней

 
 
 
 

КУРСОВАЯ  РАБОТА 

По дисциплине: Имитационное моделирование экономических процессов

На тему: Моделирование термической обработки шестерней 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Содержание 

Введение 3-4

1.Построение  концептуальной модели 5

1.1 Постановка  задачи 5

1.2 Анализ исходных данных 5

1.3 Создание концептуальной  модели 6

2. Алгоритмизация  модели и ее машинная реализация 7

2.1 Построение  блок-схемы алгоритма 7

2.2 Построение  блок-диаграммы 8

2.3 Создание таблицы  определений 9

3. Входные и  выходные потоки 9-10

4. Создание имитационной модели 10-12

5.Листинг 13

6. Итоговая информация 14-15

Заключение 16

Список литературы 17 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

     Процессы  функционирования различных систем и сетей  связи могут быть представлены той или иной совокупностью систем массового обслуживания (СМО) – стохастических, динамических, дискретно-непрерывных математических моделей. Исследование характеристик таких моделей может -проводиться либо аналитическими методами, либо путем имитационного моделирования.

     Имитационная  модель отображает стохастический процесс смены дискретных состояний СМО в непрерывном времени в форме моделирующего алгоритма. При его реализации на ЭВМ производится накопление статистических данных по тем атрибутам модели, характеристики которых являются предметом исследований. По окончании моделирования накопленная статистика обрабатывается, и результаты моделирования получаются в виде выборочных распределений исследуемых величин или их выборочных моментов.

     Сложные функции моделирующего алгоритма  могут быть реализованы средствами универсальных языков программирования (Паскаль, Си), что предоставляет неограниченные возможности в разработке, отладке и использовании модели. Специализированные языки имеют средства описания структуры и процесса функционирования моделируемой системы, что значительно облегчает и упрощает программирование имитационных моделей, поскольку основные функции и моделирующего алгоритма при этом реализуются автоматически.

     Специализированные  языки имеют средства описания структуры  и процесса функционирования моделируемой системы, что значительно облегчает и упрощает программирование имитационных моделей, поскольку основные функции и моделирующего алгоритма при этом реализуются автоматически. Программы имитационных моделей на специализированных языках моделирования близки к описаниям моделируемых систем на естественном языке, что позволяет конструировать сложные имитационные модели пользователям, не являющимся профессиональными программистами.

     Одним из наиболее эффективных и распространенных языков моделирования сложных дискретных систем является в настоящее время язык GPSS. В качестве объектов языка используются аналоги таких стандартных компонентов СМО, как заявки, обслуживающие приборы, очереди и т.п.

     На  персональных компьютерах (ПК) типа IBM/PC язык GPSS реализован в рамках пакета прикладных программ GPSS/PC и GPSS World. Основной модуль пакета представляет собой интегрирующую среду, включающую помимо транслятора с входного языка средства ввода и редактирования текста и модели, ее отладки и наблюдения за процессами моделирования, графические средства отображения атрибутов модели, а также средства накопления результатов моделирования в базе данных и их статистической обработкой. Кроме основного модуля в состав пакета входит модуль создания отчета (GPSS World) GPSS/PC, а также ряд дополнительных модулей и файлов.

     В данном курсовом проекте выполнено  проектирование, реализация и анализ результатов выполнения поставленной задачи с помощью программы GPSS World.

 

1 Построение концептуальной модели 

1.1. Постановка задачи 

     На  участке термической обработки  выполняются цементация и закаливание  шестерен, поступающих через 10 + 5 мин. Цементация занимает 10 + 7 мин., закаливание - 10 + 6 мин. Качество определяется суммарным временем обработки. Шестерни с временем обработки больше 25 мин. покидают участок, с временем обработки до 25 мин. передаются на повторную закалку.

     Смоделировать процесс обработки на участке 400 шестерен. Определить функцию распределения  времени обработки и вероятности  повторения полной и частичной обработки. При выходе продукции без повторной обработки менее 90 % обеспечить на участке мероприятия, дающие гарантированный выход продукции первого сорта 90 %. 

1.2. Анализ исходных данных 

     При описании термической обработки  шестерен задано время поступления  шестерен - 10 + 5 мин., время цементации - 10 + 7 мин., и время закаливания - 10 + 6 мин. Эти данные являются входными параметрами.

     Время поступления шестерен на участок  термической обработки распределено в интервале от 5 до 15 минут, то есть шестерни с одинаковой вероятностью могут поступать через интервалы 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, …, 15 минут.

     Время цементации распределено в интервале  о 3 до 17 минут, то есть цементация производиться  с интервалом 3, 4, 5, 6, …, 16, 17 минут.

     Время закаливания распределено в интервале от 4 до 16 минут, то есть закаливание производиться с интервалом 4, 5, 6, …, 15, 16 минут.

     Необходимо  смоделировать процесс обработки 400 шестерен.

     Итак, можно сделать вывод, что исходных данных для моделирования термической  обработки шестерен достаточно. 

1.3. Создание концептуальной модели

     Процесс термической обработки шестерен следует:

     Сначала шестерни поступают на первое устройство, которое производит цементацию. Затем  на второе устройство, производящее закаливание  поступающих после цементации шестерен. После обработки покидают участок шестерни, время обработки которых составило больше 25 минут, другие же, не прошедшие по времени возвращаются на повторную закалку.

     Все компоненты участка термической  обработки можно представить  в следующем виде: 

       
 

                   Рис.1 Концептуальная модель в виде блок-схемы

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     2. Алгоритмизация модели и ее машинная реализация 

2.1. Построение блок  – схемы алгоритма 

 
2.2. Построение блок – диаграммы

 

 
2.3. Составление таблицы определений

Таблица 1 - Таблица определений: 

 
 
 
 

      3. Входные и выходные потоки.

      Система массового обслуживания(СМО),к которой  относится данная программа, это  совокупность связанных между собой  входящих  потоков требований на обслуживание(машин, самолетов, пользователей и т.д.), накопителей, очередей, каналов обслуживания(станций техобслуживания, ЭВМ и т.д.) и выходящих потоков требования после обслуживания.

      Входящий  поток требований - это последовательность входящих требований, нуждающихся в  обслуживании в системе и подчиняющихся определенному закону. Параметры входных потоков требований - это внешние параметры СМО.

      Выходящий поток требований – это последовательность выходящих требований, обслуживаемых  в системе и подчиняемых закону. Выходными параметрами являются величины, характеризующие свойства системы – качество ее функционирования, - например такие, как:

• Коэффициенты использования каналов обслуживания
• Максимальная и средняя длинна очередей в системе
• Время нахождения требований в очередях и каналах обслуживания

 

4. Создание имитационной модели

 Построение  имитационной модели можно начать с  заголовка,

 например  с такого:

 

      ; GPSSW                                                             OBR.GPS

 

*                      Моделирование термической обработки шестерней *

*                                                                                                                                              *

 

    Данную  модель можно представить в  виде двух входных каналов.  В первый  шестерни поступают  на цементирование, во второй на закаливание.

  Сгенерируем  моделирование потока шестерней  с помощью оператора GENERATE (Генерировать). Тогда начало нашей программы будет выглядеть так:

 GENERATE 10,5

 В поле операнда  А данного оператора записывается средний интервал времени между поступлениями шестерней на обработку. В нашем случае  он составляет 10 мин. В поле операнда B дано отклонение  времени поступления шестерней на обработку от среднего. В нашей задаче отклонение составляет 5 мин.

 Шестерня  поступившая на обработку сначала встает в очередь. Если она есть. Это можно промоделировать оператором QUEUE (Очередь), который в только в совокупности с соответствующим оператором DEPART (Выйти) собирает статистическую информацию о работе моделируемой очереди.

 В нашей задаче оператор QUEUE выглядит так:

  QUEUE  CEM

  В поле  операнда А дается символьное  или числовое имя очереди. В  нашей задаче мы  дали имя  CEM.

 Требование  будет находиться в очереди до тех пор, пока не поступит сообщение  об освобождении объекта. Для этого  используется оператор SEIZE (Занять), который определяет занятость объекта, и при его освобождении очередное требование выходит из очереди и идет в канал на обслуживание. Это может выглядеть так: