Реферат: Анализ эксплуатационного обслуживания
Рис. 1. Первый сегмент
Сегмент "внепланового ремонта" ЭВМ-серверы, нуждающийся во внеплановом ремонте, двигаются в модель в своём собственном сегменте. Использование ими прибора имитируется простой последовательностью блоков PREEMPT-ADVANCE- RETURN. Блок PREEMPT подтверждает приоритет обслуживания ЭВМ-сервера (в блоке в поле В не требуется PR) (Рис. 2. )
Сегмент "начало и окончание" рабочего дня ВЦ. Для того, чтобы организовать завершение текущего дня работы ВЦ по истечении каждого 8-ми ч дня и его начала в 8 ч утра, используется специальный сегмент. Т Транзакты-диспетчер входит в этот сегмент каждые 24 ч (начиная с конца первого рабочего дня), Этот транзакт, имеющий в модели высший приоритет, затем немедленно поступает в PREEMPT, имеющий в поле В символа PR. Диспетчеру, таким образом, разрешено захватывать прибор-ремонтник вне зависимости от того, кем является текущий пользователь (если он есть). Далее, спустя 16 ч, диспетчер освобождает прибор-ремонтник, позволяя закончить ранее прерванную работу (при наличии таковой). (Рис. 3. )
Сегмент "сбор данных для неработающих ЭВМ-серверов". Для сбора данных, позволяющих оценить распределение числа неработающих ЭВМ-приборов, используется этот отдельный сегмент. (Рис. 4. )
Для этих целей используется взвешенные таблицы, которые позволяют вводить в них в один и тот же момент времени наблюдаемые случайные величины. Для этих целей включаются два блока - TABULATE, но если ввод в таблицу случаен (значение величин ³2), то этот подход не годен. В этом случае используется необязательный элемент олеранд, называемый весовым фактором, обозначающий число раз, которое величина, подлежащая табулированию, должна вводится в таблицу. Это позволяет назначать разые веса различным наблюдаемым величинам.
Сегмент "промежуточная выдача". и окончание моделирования в конце дня используется последовательность GENERATE-TERMINATE (Рис. 5. ).
сегменты представлены на рис. 1 - 5.
Рассмотрим таблицу распределения (Табл. 3. 1. )
Таблица 3. 1
| Операторы GPSS | Назначение |
| Транзакты: | |
| 1-вый сегмент | ЭВМ, предназначенная для планового профилактического осмотра |
| 2-рой сегмент | ЭВМ-сервер, нуждающаяся во внеплановом ремонте |
| 3-тий сегмент | Диспетчер, открывающий в 8 ч утра ВЦ изакрывающий его через 8 ч |
| 4-тый сегмент | Наблюдатель, следящий за содержимым очереди для оценки распределения числа неисправных ЭВМ-серверов: Р1 - параметр, в который заносятся отметки времени Р2 - параметр, в который заносится дли- |
| 5-тый сегмент | Транзакт, обеспечивающий промежуточнуювыдачу результатов |
| Приборы: | |
| BAY R | Ремонтник |
| Функции: | |
| JQBS | Описывает равномерное распределениеот 1 до 3; получаемую величину можно интерпретировать как число, на 1 меньшее числа ЭВМ, прибывающих ежедневно на плановы осмотр |
| XPDIS | Экспоненциальная ф-ия распределения |
| Очереди: | |
| TRUBIL | ЭВМ-серверы которые стоят неисправные |
| Таблицы: | |
| LENTH | Таблица, в которую заносят число неисправных ЭВМ-серверов |
В табл. 3. 1 за единицу времени выбрана 1 минута.
Рассмотрим программу модели, составленную на языке GPSS.
XPDIS FUNCTION RN1, C24
0, 0/. 1, . 104/. 2, . 222/. 3, . 355/. 4, . 509/. 5, . 69/. 6, . 915/. 7, 1. 2
, 75, 1. 38/. 8, 1. 6/. 84, 1. 85/. 88, 2. 12/. 9, 2. 3/. 92, 2. 52/. 94, 2. 81
. 95, 2. 99/. 96, 3. 2/. 97, 3. 5/. 98, 3. 9/. 99, 4. 6/. 995, 5. 3/. 998, 6. 2
. 999, 7/. 9998, 8
JOBS FUNCTION RN1, C2
0, 1/1, 4
LENTH TABLE P2. 0, 1, W6
*
* MODEL SEGMENT 1
*
1 GENERATE 1440, , 1, , 2
2 SPLIT FN$JOBS, NEXT1
3 NEXT1 SEIZE BAY
4 ADVANCE 120, 30
5 RELEASE BAY
6 TERMINATE
*
* MODEL SEGMENT 2
*
7 GENERATE 2880, FN$XPDIS, , , 2
8 QUEUE TRUBL
9 PREEMPT BAY
10 ADVANCE 150, FN$XPDIS
11 RETURN BAY
12 DEPART TRUBL
13 TERMINATE
*
* MODEL SEGMENT 3
*
14 GENERATE 1400, , 481, , 3
15 PREEMPT BAY, PR
16 ADVANCE 960
17 RETURN BAY
18 TERMINATE
*
* MODEL SEGMENT 4
*
19 TRANSFER , , , 1, 1, 2, F
20 WATCH MARK 1
21 ASSIGN 2, 0$TRUBL
22 TEST NE MP1, 0
23 TERMINATE LENTH, MP1
24 TRANSFER , WATCH
*
* MODEL SEGMENT 5
*
25 TRANSFER 7200. . 6241
26 TERMINATE 1
*
* CONTROL
*
START 5, , 1, 1
END
Логика работы модели
В моделе предполагается, что некоторое время, равное единице, соответствует 8 ч утра первого дня моделирования. Затем, первая (по счёту) ЭВМ выделенная диспетчером для планового осмотра, входит в модель, выйдя из GENERANE. Далее, каждая следующая первая ЭВМ, будет поступать в модель через 24 ч. ( блок 1, где операнд А=1440 ед. врем. , т. е числу минут в 24 ч. Первое появление 5 диспетчера на ВЦ произойдет в момент времени, равный 481(блок 14). Это соответствует окончанию восьмого часа. Второй раз диспетчер появится через 24 часа.
Транзакт обеспечивающий промежуточную выдачу: впервые появится во время, равное 6241, выходя из блока 25. Это число соответствует концу 8-го часа пятого дня моделирования. ( 24 х 4 = 96 ч, 96 + 8 = 104. 104 х 60 =6240, 6240 + 1 = 6241 ч). Следующий транзакт появится через пять дней.
Блок 19 позволяет вести моделирование до времени в 35041, что соответствует 25 дням плюс 8 ч, выраженных в минутах.
Приоритетная схема представлена в табл. 3. 2.
Таблица 3. 2.
| Сегмент модели | Интерпретация транзактов | Уровень приорит. |
| 3 | Диспетчер | 3 |
| 1 | ЭВМ, прибывающие на плановый осмотр | 2 |
| 2 | ЭВМ-сервер, поступающая на внеплановый ремонт | 2 |
| 4 | Транзакт, наблюдающий за очередью | 1 |
| 5 | Транзакты, обеспечивающие выдачу на печать | 0 |
Чтение таблицы сверху вниз эквивалентно просмотру цепи текущиж событий с начала и до конца моделирования
Результаты моделирования
Полученная статистика очереди ЭВМ-серверов на ремонт показывает, что на конец 25 дня среднее ожидания составляет 595 вр. ед. , или около 19 ч. В среднем 0, 221 ЭВМ-сервер ожидают обслуживания, и одновременно самое большее время 4 машины находятся в ожидании. За 25 дней на внеп- лановый ремонт поступило 13 машин. . Табличная информация указывает, что 83 % времени это были ЭВМ-серверы , ожидающие внепланового ремонта, 12% времени в ожидании находилась одна машина, 4% - две машины, и только 0, 52% и 0, 05% времени одновременно ожидали три и четыре машины. Для удобства результаты сведены в табл. 3. 3.
Таблица 3. 3.
| Число ожидающих ЭВМ | Время ожида-ния в % |
| 0 машин | 83 |
| 1 машина | 12 |
| 2 машины | 4 |
| 3 машины | 0, 52 |
| 4 машины | 0, 05 |
4. Минимизировать стоимость эксплуатационных расходов ВЦ средней производительности.
Пусть в состав ВЦ входит 50 персональных компьютеров ( в дальнейшем просто ЭВМ). Все ЭВМ работают по 8 ч в день, и по 5 дней в неделю. Любая из ЭВМ может выйти из строя, и в любой момент времени. В этом случае её заменяют резервной ЭВМ либо сразу, либо по мере её появления после восстановления. Неисправную ЭВМ отправляют в ремонтную группу, ремонтируют, и она становится резервной.
Необходимо определить, сколько ремонтников следует иметь, и сколько машин держать в ремонте, оплачивая их аренду. Парк резервных машин служит для подмены вышедших из строя ЭВМ. принадлежащих ВЦ. Оплата арендных машин не зависит от того находятся они в эксплуатации , или в резерве.
Цель анализа - минимизировать стоимость эксплуатации ВЦ. оплата рабочих в ремонтной группе составляет 3, 75$ в ч. Арендная плата за одну ЭВМ составляет 30$ в день. Почасовой убыток при использовании менее 50 ЭВМ оценивается примерно в 20$ за ЭВМ. этот убыток возникает из за общего снижения производительности ВЦ. Считаем, что на ремонт вышедшей из строя ЭВМ уходит примерно 7ч, и распределение этого времени равномерное.
Необходимо определить, сколько ремонтников следует иметь, и сколько машин держать в ремонте, оплачивая их аренду. Парк резервных машин служит для подмены вышедших из строя ЭВМ. принадлежащих ВЦ. Оплата арендных машин не зависит от того находятся они в эксплуатации , или в резерве.
Среднее время наработки на отказ каждой ЭВМ распределено так же равномерно, и составляет 157 ± 25 ч. Это время и распределение одинаково для всех ЭВМ ВЦ, так и для арендуемых ЭВМ.
Так как плата за аренду не зависит оттого, используют эти ЭВМ или нет, то и не делается попыток увеличить число собственных ЭВМ ВЦ.
Необходимо построить GPSS модель такой системы и исследовать на ней дневные расходы при разном числе арендуемых ЭВМ при при одинаковом числе ремонтников и от числа ремонтников при постоянном числе арендуемых ЭВМ.
Метод построения модели
Определим ограничения, которые существуют в моделируемой системе. Существуют три ограничения.
1. Число ремонтников в ремонтной группе.
2. Минимальное число ЭВМ, одновременно работающих на ВЦ.
3. Общее число ЭВМ циркулирующих в системе.
Для моделирования 1 и 2 ограничений удобно использовать многоканальные ус-ва ( термин взят из теории СМО), а третье ограничение моделировать при помощи транзактов. При этом ремонтники и работающие ЭВМ, находящиеся в производстве, являются константами. При этом ЭВМ являются динамическими объектами, циркулирующими в системе.
Рассмотрим состояния в которых может находиться ЭВМ. Пусть в настоящий момент она находится в резерве. Тогда многоканальное ус-во NOWON (т. е. в работе) используется для моделирования работающих ЭВМ, будет заполнено, и резервные машины не могут войти в него. И тогда транзакт моделирующий резервную ЭВМ может после многократных попыток войти в NOWON. Проходя через блоки ENTER и ADVANCE транзакт моделирует время работы до тех пор, пока ЭВМ не выйдет из строя.
После выхода из строя ЭВМ транзакт покидает NOWON . При этом возникает возможность у другой резервной ЭВМ войти в него, и если транзакт ожидает возможность войти в многоканальное ус-во MEN (ремонтная группа. которая м. б. представлена даже одним ремонтником). Выйдя из MEN транзакт становится восстановленной ЭВМ. После ремонта он покидает MEN , освобождая ремонтника, который может начать немедленно ремонт другой ЭВМ. Сам транзакт поступает в ту часть модели, из которой он начинает попытки войти в NOWON.
Общее число ЭВМ циркулирующих в системе равно 50 плюс три ЭВМ резервных, и это число надо задать до начала прогона, используя ограничительные поля блока GENERITE. Для определения времени прогона будет использовать программный таймер, рассчитанный на время в 62440 ед. вр. , что составляет 3 года, по 40 недель в году.
Рассмотрим таблицу определений (Табл. 4. 1).
Таблица 4. 1
| Операторы GPSS | Назначение |
| Транзакты: | |
| 1-вый сегмент | ЭВМ |
| 2-рой сегмент | Таймер |
| Многоканальные ус-ва | |
| MEN | Ремонтник |
| NOWON | Накопитель на 50 ЭВМ наход. в раб. |
Рассмотрим блок-схему программы.
Программа
STORAGE 5$MEN, 3/5$NOWON, 50
*
* MODEL SEGMENT 1
*
1 CNTRL GENERATE , , , 53
2 ENTER NOWON ,
3 ADVANCE 157, 25
4 LEAVE NOWON
5 ENTER MEN
6 ADVANCE 7, 3
7 LEAVE MEN
8 TRANSFER , BACK
*
* MODEL SEGMENT 2
*
GENERATE 6240
TERMINATE 1
*
* CONTROL
*
START 1
1 CNTRL GENERATE , , , 54
CLEAR
START 1
1 CNTRL GENERATE , , , 55
CLEAR
START 1
STORAGE 5$MEN, 4
1 CNTRL GENERATE , , , 53
CLEAR
START 1
1 CNTRL GENERATE , , , 54
CLEAR
START 1
1 CNTRL GENERATE , , , 55
CLEAR
START 1
STORAGE 5$MEN, 5
1 CNTRL GENERATE , , , 53
CLEAR
START 1
1 CNTRL GENERATE , , , 53
CLEAR
START 1
1 CNTRL GENERATE , , , 54
CLEAR
START 1
1 CNTRL GENERATE , , , 55
CLEAR
START 1
END
Оценка результатов
При фиксированном числе ремонтников и при достаточно малом числе -арендуемых машин, расходы велики из-за снижения производительности ВЦ. При большом числе Дарендуемых машин, расходы велики из-за их избыточного числа. Очевидно, необходимо найти минимум между этими значениями (Рис. 4. 2).
При заданном числе арендуемых машин, число ремонтников так, как это представлено на Рис. 4. 3.
При малом числе ремонтников, расходы велики из-за оплаты простаивающих ремонтников.
В табл. 4. 2. показана величина нагрузки, проходящей через MOWON , как функция "ремонтник-арендуемые машины". При заданном числе ремонтников нагрузка растёт при увеличении числа арендуемых машины. Аналогично этому при заданном числе арендуемых машины нагрузка растёт при увеличении числа ремонтников.
Таблица 4. 2
| Число занятых ремонтников | Число арендуемых машины | ||
| 3 | 4 | 5 | |
| 3 | 0, 983 | 0, 989 | 0, 992 |
| 4 | 0, 989 | 0, 993 | 0, 995 |
| 5 | 0, 991 | 0, 993 | 0, 997 |
В табл. 4. 3 - 4. 5 собраны значения расходов для соотношения "ремонтник - арендуемые машины" В табл. 4. 3 показаны фиксированные значения оплаты труда ремонтников и арендуемой платы за машины. .
Таблица 4. 3
| Число занятых ремонтников | Число -арендуемых машин | ||
| 3 | 4 | 5 | |
| 3 | 180 | 210 | 240 |
| 4 | 210 | 240 | 270 |
| 5 | 240 | 270 | 300 |
В табл 4. 4 указана стоимость уменьшения производительности, ВЦ.
Таблица 4. 4
| Число занятых ремонтников | Число -арендуемых машин | ||
| 3 | 4 | 5 | |
| 3 | 136 | 88 | 64 |
| 4 | 88 | 56 | 40 |
| 5 | 73 | 56 | 24 |
В табл. 4. показана сумма этих расходов.
Таблица 4. 5
| Число занятых ремонтников | Число -арендуемых машин | ||
| 3 | 4 | 5 | |
| 3 | 316 | 298 | 304 |
| 4 | 298 | 296 | 310 |
| 5 | 312 | 326 | 324 |
Из последней таблицы можно сделать вывод о том, что наиболее выгодным соотношением является 4 ремонтника и 4 арендуемые машины.
