Тема: «Основы применения пакета GPSSW в решении задач на уровне предприятия»
Индивидуальные работы предназначены для получения начальных навыков моделирования простых производственных систем методами имитационного моделирования с целью их анализа и выработки рекомендаций по принятию управленческих решений.
В данной теме рассматриваются простые системы с одноканальными устройствами, для моделирования которых используются операторы, рассмотренные на лекции и практических занятиях.
В качестве примера моделирования рассмотрим следующую задачу.
Контролер проверяет качество изготовленных деталей. Время между поступлением деталей к контролеру распределено равномерно со средним значением 10 минут и среднеквадратичным отклонением 10±5 минут. Время, затрачиваемое на контроль одной детали, также распределено равномерно и составляет 8±7 минут. Необходимо промоделировать средствами GPSSW работу участка контроля, а также определить среднее время, затрачиваемое на контроль 100 деталей, загрузку контролера, характеристики очереди деталей.
При составлении программы − модели за транзакт приняты детали, а обрабатывающим устройством является контролер.
Исходный текст программы модели
| Операторы исходного текста программы | Пояснения |
| GENERATE 10,5 | − Поступление деталей каждые 10±5 минут |
| QUEUEVHOD | − Занять очередь с именем VHOD |
| SEIZEKONTR | − Попытка занять контролера |
| DEPART VHOD | − Если попытка удалась, покинуть очередь деталей |
| ADVANCE 8,7 | − Задержка на время операции контроля |
| RELEASE KONTR | − Освобождение контролера |
| TERMINATE 1 | − Деталь (транзакт) удаляется из системы, одновременно из содержимого счетчика завершений вычитается единица |
Программа запускается управляющим оператором START 100. После трансляции и прогона модели выдается стандартный отчет (рис.2.1)
Рис.2.1. Стандартный отчет по результатам моделирования
В нижней части отчета приводится статистика работы блоков модели (контролера и очереди), накопленная по результатам прогона. По данным отчета (расшифровку терминов отчета смотри ниже) можно сделать следующие выводы:
- об обрабатывающем устройстве: на контроль100 деталей будет затрачено в среднем 10001 минута, коэффициент загрузки контролера составит 0,808, на контроль одной детали затрачивается в среднем 8,199 минуты.
- статистика очереди: общее количество деталей, подвергнутых контролю, составило 100 штук, 46 из них поступили на контроль с нулевым временем простоя в очереди (т.е. контролер был не занят в момент их поступления). Максимальная длина очереди составила 5 деталей, средняя длина очереди 0,496 детали, а среднее время простоя в очереди одной детали составило 5,027 минуты.
Особенность этой модели состоит в том, что в ней длительность моделирования определяется количеством транзактов, а время работы устройства (контролера) заранее неизвестно.
Пусть изменена цель задачи: необходимо исследовать работу участка контроля за одну смену, т.е. задано время моделирования. Поскольку все временные интервалы должны быть представлены одинаковыми единицами измерения, время моделирования представим в минутах (длительность смены 8 часов): 60*8=480 минут. В этом случае программа примет следующий вид:
 GENERATE 10,5
| ||
| QUEUEVHOD | ||
| ||
| DEPART VHOD | ||
| ADVANCE 8,7 | ||
| RELEASE KONTR | ||
| TERMINATE |
|
TERMINATE 1
Модель, приведенная выше, состоит из двух сегментов. Первый сегмент выполняет те же функции, что и в предыдущем примере. Операторы второго сегмента обеспечивают завершение прогона модели в заданный момент модельного времени. Программа запускается оператором START 1.
Расшифровка отчета производится так же, как и в 1-ом случае. Но в этой модели количество транзактов, прошедших через модель (количество деталей, прошедших операцию контроля), непредсказуемо и может быть получено только из отчета.
Перечень основных операторов GPSS
GENERATE ─ генерировать,
SEIZE ─ занять,
RELEASE ─ освободить,
ADVANCE ─ задержать,
QUEUE ─ стать в очередь,
DEPART ─ покинуть очередь,
TRANSFER ─ передать,
TERMINАTE ─ завершить,
Пояснения к некоторым терминам стандартного отчета.
1. Общая информация:
START TIME ─ начальное время моделирования.
END TIME ─ конечное время моделирования.
BLOKS ─ количество блоков в модели.
2. Информация об устройстве
FACILITY ─ номер ли имя устройства.
ENTRIES ─ количество транзактов входивших в устройство.
UTIL ─ коэффициент использования устройства.
AVE.TIME ─ среднее время занятости устройства одним
транзактом.
AVAILABLE ─ состояние доступности устройства в конце
моделирования (0 – недоступно, 1 – доступно).
3. Информация об очереди
QUEUE ─ имя или № устройства.
MAX ─ максимальное количество транзактов, входивших в
очередь.
CONT ─ текущее содержимое очереди.
ENTRIES ─ количество транзактов, находившихся в очереди.
ENTRIES(0) ─ количество транзактов, входивших в очередь с
«нулевым» временем задержки.
AVE.CONT ─ средняя длина очереди.
AVE.TIME ─ среднее время пребывания в очереди одного
транзакта.
AVE.(-0) ─ среднее время пребывания в очереди одного транзакта
б ез учета «нулевых» входов.
Моделирование работы производственного участка.
Объектом исследования является производственный участок по сборке и термообработке изделий. Сборка изделий осуществляется вручную несколькими рабочими. На сборку каждого изделия затрачивается 30±5 минут. Собранное изделие устанавливается в термошкаф и выдерживается 8±2 минуты. Одновременно в термошкафу может находиться только одно изделие. Рабочий ожидает окончания термообработки, извлекает готовое изделие и приступает к сборке нового изделия.
Учитывая, что:
- затраты на детали для сборки одного изделия составляют 200 руб.;
- затраты на эксплуатацию термошкафа составляют 100 руб. в час;
- зарплата одного рабочего составляет 83,75 руб. в час (повременная оплата);
- стоимость готового изделия 700 руб.
Методом имитационного моделирования найти оптимальное число рабочих на сборочном участке, т.е. число сборщиков, при котором обеспечивается максимальная прибыль. Время моделирования соответствует одной рабочей неделе (40 часов).
Ниже приводится исходный текст программы:
GENERATE,,,7 имитируется наличие на участке семи сборщиков
AAA ADVANCE 30,5 сборка изделий рабочими (назначается время)
SEIZE PECH занять термоустановку
ADVANCE 8,2 выдержка изделия в термопечи
RELEASE PECH освобождение термопечи
TRANSFER,AAA переход на сборку нового изделия
|
GENERATE 2400
TERMINATE 1
После ввода программы, запуска и исправления всех синтаксических ошибок статистику работы участка можно посмотреть в стандартном отчете.
Выполнение индивидуальной работы состоит из следующих этапов:
Загрузить пакет GPSS.
1. Ввести текст исходной программы и внести исправления в текст согласно данным своего варианта, задать количество рабочих на участке (в первом операторе программы, начать с 2-х). Индивидуальные варианты для каждой пары студентов приведены в таблице 2.2. Варианты назначаются преподавателем в соответствии с порядковым номером студентов в списке группы (например, первые два студента, фамилии которых располагаются под порядковыми номерами 1 и 2 в списке группы выполняют вариант 1; под номерами 3 и 4 – вариант 2, под номерами 5 и 6 - вариант 3 и т.д.).
2. Запустить программу и по данным прогона программы заполнить графы 1-3 одной строки таблицы 2.1:
| Кол. рабо-чих | Кол. готовых изделий | Коэф. загрузки термошкафа | Затраты | Реализация | Прибыль | |||
| на детали | на зарплату | на эксплуатацию термошкафа | Всего затрат | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| ….. | …….. | ………. | ………. | ……….. | …………… | ….. | …………. | …….. |
Таблица 2.1
Результаты моделирования работы производственного участка
3. Увеличив количество рабочих на одного, повторить этап 2.
Этапы 2-3 повторять до тех пор, пока количество готовых изделий не перестанет увеличиваться.
По окончании моделирования заполнить расчетными данными остальные (4-9) графы таблицы.
Отчет по индивидуальной работе должен содержать:
- текст исходной программы с вариантными данными,
- стандартный отчет к одному из прогонов;
- таблицу, содержащую результаты всех циклов моделирования,
- график зависимости величины прибыли от количества рабочих на участке.
- текст экономической интерпретации полученного результата.
Таблица 2.2
Моделирование организации обслуживания
В станочном цехе есть кладовая запасных частей. В кладовой работает один кладовщик, который выдает запасные части механикам, обслуживающим станки и устанавливающим эти запчасти на станках, вышедших из строя. Запасные части довольно дороги и их ассортимент слишком велик для того, чтобы каждый механик мог иметь запасные части каждого вида в своем ящике. Время, необходимое для удовлетворения запроса механика, зависит от типа запасной части. Запросы механиков бывают двух видов, соответствующие данные приведены в таблице 2.3.
Таблица 2.3
Исходные данные индивидуального задания
| Вид запроса | Интервалы времени прихода механиков, с | Время обслуживания, с |
| 420 ± 360 | 300 ± 90 | |
| 360 ± 240 | 100 ± 30 |
Кладовщик обслуживает механиков в порядке очереди по принципу «первым пришел ─ первым обслужен» независимо от категории запроса. Поскольку сломанный станок ничего не производит, то простой механика в очереди приносит предприятию убыток 400 руб. в час (независимо от того, за какой запасной частью ушел механик). Начальник цеха считает, что среднее число простаивающих механиков можно уменьшить, если запросы 2-го вида будут удовлетворяться в первую очередь, т.е. быстрее запросов 1-го вида (т.е принцип очереди «ближайшая операция ─ кратчайшая»). Только в том случае, если в очереди нет ни одного запроса вида 2, обслуживаются запросы вида 1, такая дисциплина очереди называется «первым пришел первым обслужен внутри приоритетного класса».
Необходимо промоделировать каждую из дисциплин обслуживания очереди в течение восьми часового рабочего дня и выяснить: уменьшится ли среднее число механиков в очереди, какая будет ежедневная экономия при организации приоритетного обслуживания (в стоимость потерь не следует включать простои механиков во время обслуживания).
Программа, позволяющая моделировать приоритетную организацию обслуживания механиков, имеет следующий вид:
GENERATE 420,360,,,1
QUEUE LINE
|
DEPART LINE
ADVANCE 300,90
RELEASE KLAD
TERMINATE
GENERATE 360,240,,,2
QUEUE LINE
|
DEPART LINE
ADVANCE 100,30
RELEASE KLAD
TERMINATE
 |
GENERATE 28800
TERMINATE 1 Сегмент времени
В данной модели запросы каждой категории механиков имитируются разными сегментами (частями) программы. Различие организации обслуживания (дисциплины обслуживания) задаются путем использования в качестве операнда Е блока GENERATE для запросов 2-го вида большего числового значения, чем для запросов 1-го вида. В этом случае транзакты, представляющие механиков с запросами вида 2, имеют больший приоритет при обслуживании, чем транзакты, представляющие механиков с запросами 1 вида.
Выполнение индивидуальной работы состоит из следующих этапов:
1. Загрузить пакет GPSS. Ввести текст исходной программы и внести исправления в программу согласно данным своего варианта. Индивидуальные варианты для каждой пары студентов приведены в таблице 2.5. Варианты назначаются преподавателем в соответствии с порядковым номером студентов в списке группы (например, первые два студента, фамилии которых располагаются под порядковыми номерами 1 и 2 в списке группы выполняют вариант 1; под номерами 3 и 4 – вариант 2, под номерами 5 и 6 - вариант 3 и т.д.).
2. Запустить программу дважды: с приоритетным обслуживанием и с обычной очередью. По данным каждого прогона программы на основании содержимого стандартного отчета заполнить графы 1-2 соответствующей строки таблицы 2.4
3. Произвести расчеты в графах 3 и 4.
Отчет по индивидуальной работе должен содержать:
- текст исходной программы для приоритетного обслуживания с вариантными данными,
- стандартные отчеты к каждому из прогонов;
- таблицу, содержащую результаты всех прогонов моделирования,
- текст экономической интерпретации полученных результатов и заключение о целесообразности организации приоритетного обслуживания.
Таблица 2.4
Результаты моделирования работы производственного участка
| Вид обслуживания | Кол-во механиков в очереди | Простой одного механика в очереди,с | Суммарный простой оборудования, (час) | Суммарные потери, вызванные простоем оборудования, $ |
| С приоритетом | ||||
| Без приоритетом |
Таблица 2.5
Варианты заданий для индивидуальной работы
| № варианта | Отклонение от среднего значения времени между приходами заявок | Отклонение от среднего значения времени обслуживания кладовщиком | Время моделирования (кол-во смен) | ||||
| 1 категория | 2 категория | 1 категория | 2 категория | ||||
| -10 |
| -5 | |||||
| -10 | |||||||
| -10 | -10 | -6 | |||||
| -10 | -7 | ||||||
| -10 | |||||||
| -5 | -5 | -8 | |||||
| -20 | -3 | ||||||
| -30 | -10 | ||||||
| -10 | |||||||
| -10 | -10 |