CC BY
211
Распределение магнитной индукции в рабочей зоне железо отделителя УСС-5М2 показано на рисунке 1. Таблица 1
Исследование теплового режима катушек намагничивания
300
120 90 190
Рис. 1. Распределение магнитной индукции в рабочей зоне УСС-5М2
Для определения удельной магнитной силы, действующей на единицу массы частицы в какой-либо точке, измеряется величина магнитной индукции непосредственно в этой точке. Поскольку сепаратор работает по принципу «обратного» обогащения, когда частицы магнитной фракции являются вредной примесью, нужно знать значение удельной магнитной восприимчивости Х0 Удельная магнитная сила определяется как I= Х0(дгас1 Ву)А ; (1)
(дга6Ву)А = ВЬ1-ВЬ2/ЫЬ2 (2)
где ВЙ1 - магнитная индукция в точке Ы, Тл; ВЬ2 - магнитная индукция в точке Ь2, Тл; Ы Ь2 - длина участка с точкой «А» в центре, м.
Основной задачей тепловых испытаний является определение установившейся температуры нагрева намагничивающих обмоток. Как показали испытания (табл.1), превышение температуры катушки над температурой окружающей среды не превышает допустимую для данного класса изоляции температур.
К электрическим испытаниям относятся измерения сопротивления изоляции обмоток относительно корпуса сепаратора. Сопротивление изоляции измеряется в зависимости от температуры и влажности обмотки. Сопротивление изоляции измеряется мегомметром через 15 и 60 секунд. Отношение Н60/ К15 характеризует степень влажности изоляции. Если это соотношение равно 1,3 - 1,5, можно считать, что изоляция хорошо просушена.
Время Температура катушек при Нагрев катушек за время рабо- Нагрев катушек за Постоянный ток, Выпрямленное напряж. и
t, час, работе, t°C ты час I
мин. At°C=t°C-to°C
t2°C 280м t3°c 300м At3°C At3°C К1 К2 А В
11-00 19 20 - - - 2,40 220
11-30 29 30 10 10 За 1- ый час 2,28 220
12-00 39 38 20 18 20 18 2,12 219
12-30 45 46 26 26 За 2-ой час 2,00 218
13-00 50 51 31 31 11 13 2,00 212
13-30 54 55 35 35 За 3-ий час 1,80 210
14-00 56 57 37 37 6 6 1,80 210
14-30 59 60 40 40 За 4-ый час 1,76 216
15-00 62 63 43 43 6 6 1,76 220
15-30 64 65 45 45 За 5-ый час 1,76 220
16-00 66 67 47 47 3 4 1,80 223
16-30 67 68 48 48 За 6-ой час 1,76 222
17-00 68 69 49 49 2 2 1,72 220
17-30 69 70 50 50 За 7-ой час 1,72 219
18-00 69 70 50 50 1 1 1,74 220
18-30 69 70 50 50 0 0 1,72 221
Рис.2.Полюсный наконечник с концентраторами
Анализ формул (1) и (2) показывает, что для повышения эффективности очистки необходимо увеличить gradB. В железоотделителе УСС - 5М2 это делается за счет уменьшения расстояния Ь1Ь2 путем замены круглых концентрирующих отверстий овальными (рис.2).
Литература
1.3yee B.C., Чарыков В.И. Электромагнитные сепараторы: теория, конструкция. - Курган: Зауралье, 2002. - 178 с.
УДК 681.51.015
Б.П.Лебединский, Е.Э.Желекова Курганский государственный университет
ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ В ПРОГРАММНОМ ПРОДУКТЕ вРвв
Аннотация
В данной статье рассмотрены общецелевая система моделирования GPSS World, основы дискретно-событий-
ного моделирования, построения имитационных моделей, приведен пример использования системы GPSS World для моделирования производственной системы обработки деталей на станке.
Ключевые слова: общецелевая система моделирования, Q-схема, транзакт, блок.
B.P.Lebedinsky, E.E.Zhelekova Kurgan State University
SIMULATION MODELING OF QUEUEING SYSTEMS IN THE SOFTWARE PRODUCT GPSS
Annotation
This article describes the general-purpose simulation system GPSS World, the basis of discrete-event simulation of building simulation models; the example ofthe use of GPSS World for modeling the production of machining on a lathe is given.
Key words: General Purpose Simulation System, Q-scheme, transact, block.
Введение
Имитационное моделирование — это метод исследования, при котором изучаемая система заменяется моделью, с достаточной точностью описывающей реальную систему, и с ней проводятся эксперименты с целью получения информации об этой системе. Имитационное моделирование в настоящее время становится все более зрелой технологией, благодаря чему наблюдается устойчивый рост приложений этого метода в самых различных областях, связанных с управлением и принятием решений экономического, организационного, социального и технического характера.
GPSS (General Purpose Simulation System) - это общецелевая система моделирования, значительно облегчающая процесс создания и исследования имитационных моделей [1]. Пакет GPSS предназначен для имитационного моделирования дискретных динамических систем. GPSS World - одна из последних версий пакета GPSS для персональных компьютеров. Система GPSS была разработана сотрудником фирмы IBM Джефри Гордоном в 1961 году.
Области применения GPSS:
• системы массового обслуживания (Q-схемы);
• конечные и вероятностные автоматы (F- и Р-схе-
мы);
• сети Петри (N-, NS-схемы, и т. д.) и др.
GPSS представляет собой совокупность языка и интерпретатора. Как любой язык, GPSS содержит словарь и грамматику, с помощью которых легко могут быть разработаны модели систем определенного типа. Компьютерная программа (интерпретатор GPSS) интерпретирует модель, написанную на языке GPSS, предоставляя тем самым пользователю возможность проведения экспериментов с этой моделью на ЭВМ [1].
Работа языка GPSS основана на использовании метода Монте-Карло. Операции метода Монте-Карло выполняются на языке GPSS автоматически, т.е. они скрыты от пользователя [2].
GPSS позволяет моделировать следующие системы:
• непроизводственные системы (например, моделирование работы движения на пешеходном переходе, моделирование работы переговорного пункта, моделирование работы супермаркета, моделирование системы «До-
быча-Хищник», моделирование распространения эпидемии);
• производственные системы (например, моделирование работы транспортного конвейера, моделирование работы участка цеха, моделирование работы инструментальной кладовой) [3].
1. Краткие сведения о системах массового обслуживания
Система массового обслуживания (О-схема) — система, которая производит обслуживание поступающих в неё требований. Обслуживание требований в СМО производится обслуживающими приборами. Основные элементы О-схемы - источник заявок (И), накопитель заявок (Н), канал обслуживания (К). Система массового обслуживания может быть одно-, двух-, трех-, многоканальной.
Одноканальное устройство - оборудование, которое в любой момент времени может быть занято только одним сообщением (рис.1).
Рис. 1 . Структура одноканальной Q-схемы
Многоканальное устройство - оборудование для параллельной обработки, которое может быть использовано несколькими сообщениями одновременно [4] (рис.2).
Рис.2. Структура трехканапьной Q-схемы
2. Объекты СРЭЭ
СРЭЭ основан на допущении, что любую сложную систему можно представить как совокупность элементарных абстрактных понятий, называемых объектами. Объекты СРЭЭ - это абстрактные объекты, функционирующие в процессе моделирования. Совокупность всех объектов СРЭЭ называется имитационной моделью. Каждый объект характеризуется некоторым числом свойств, называемых в СРЭЭ стандартными числовыми атрибутами (СЧА).
Основные типы объектов - это транзакты и блоки, которые отображают соответственно динамические и статические элементы моделируемой системы, а моделирование заключается в продвижении множества транзактов от одного блока модели к другому. Последовательность блоков СРЭв-модели показывает направления, в которых перемещаются транзакты.
Транзакт имитирует некоторое сообщение (заявку, требование на обслуживание и т. п.), которое поступает извне на вход системы и подлежит обработке. Транзакт-обязательный элемент каждой модели на СРЭЭ. Транзакты генерируются и уничтожаются, воздействуя при этом на объекты модели.
С точки зрения программы транзакт - это структура данных, которая содержит следующие поля: имя или номер транзакта; время появления транзакта; текущее модельное время; номер блока, в котором находится транзакт; номер блока, в который транзакт продвигается; мо-
мент времени начала продвижения транзакта; приоритет транзакта; параметры транзакта (P1, P2, ...). Отличие одних транзактов от других состоит в назначаемом им наборе параметров. Параметры транзактов отображают свойства моделируемого динамического объекта.
После того как транзакт закончит свое движение по блокам модели, его необходимо уничтожить для освобождения памяти.
Блоки системы GPSS имеют входы и выходы, с помощью которых осуществляется их связь в модели через транзакты. Блоки GENERATE и TERMINATE, предназначенные соответственно для ввода транзактов в модель и вывода их из модели, являются исключениями: блок GENERATE имеет только выход, блок TERMINATE имеет только вход [1] (рис.3.).
TERMINATE
GSSESATS
CDS DE
SEIZE
DEPART
ADVANCE
ïiELïASâ
TERMINATE
1.5,2.5 och
3t.ano]r
och
7,1
3tanok 1
; кни^апия поступления деталей
; поступление детали б очередь
; поступление детали б станок
; быход детали из очереди
; обработка п,етали на стакке
; быход детали из станка
Рис. 4. Текст управляющей программы на языке GPSS
При успешном завершении выполнения эксперимента создается файл отчета. Он содержит статистику по модели в целом и отдельным блокам (рис.5).
START TÏWE 0.000
Т1АШЕ
OCH STANÜK
END TÏWE 769.266
BLOCKS FACILITIES STORAGES
BLOCK TYPE
GENERATE
QUEUE
SEIZE
DEPART
ADVANCE
RELEASE
TERI1INATE
VALUE 10000.000 10001.000
ENTRY COUNT CURRENT COUNT RETRY
100 0 0
100 0 0
100 0 0
100 0 0
100 0 0
100 0 0
100 0 0
FACILITY STANCE
QUEUE
оси
FEC Ш 101
ENTRIES UTIL. AVE. TIME AVAIL. OWNER REJIB INTER RETRY DELAY 100 0.910 6.997 1 0 0 0 0 0
HAS СONT. ENTRY ENTRY(0) AVE.CONT. AVE.TIME AVE.(-O) RETRY
1 0 100 0.119 0.912 1.639 0
BDT ASSEI1 CURRENT JJEjlT FARAMETEÏf VALUE
771.383 101 0 1
Рис.3.Структурная схема GPSS-модели
Имитационная модель в GPSS представляет собой последовательность текстовых строк, каждая из которых определяет правила создания, перемещения, задержки и удаления транзактов. Основные технологические операции в системе имитационного моделирования GPSS World:
1) Подготовка исходного текста имитационной программы (модели) на языке GPSS World.
2) Трансляция исходного текста имитационной программы в компьютерный объектный код.
3) Выполнение имитационной программы и оценка выходных характеристик модели.
4) Формирование отчетов о состоянии модели и результатах имитации [2].
3. Использование GPSS при моделировании одно-канальной системы обработки деталей на станке.
Условия задачи: на станок поступают детали для обработки. Интервалы между моментами поступления деталей составляют от 5 до 10 мин. Обработка детали на станке занимает от 6 до 8 мин. Требуется разработать модель для имитации обработки 100 деталей на станке [2].
Используя необходимые блоки, задаем текст управляющей программы на языке GPSS в систему (рис.4).
Рис.5. Файл стандартного отчета
Информация об устройствах находится в разделе FACILITY:
• ENTRIES - количество транзактов, входивших в устройство;
• UTIL. - коэффициент загрузки устройства;
• AVE.TIME - среднее время пребывания транзак-та в устройстве.
Информация об очередях содержится в разделе QUEUE:
• MAX - максимальная длина очереди;
• CONT. - длина очереди в момент окончания моделирования;
• ENTRIES - количество транзактов, входивших в очередь;
• AVE.CONT - средняя длина очереди;
• AVE.TIME - среднее время пребывания транзак-тов в очереди.
В данном примере коэффициент загрузки станка составил 91%. Это значит, что в течение 9% времени станок простаивает Среднее время ожидания детали в накопителе перед станком (т.е. в очереди) составило 0,912 мин. В накопителе никогда не оказывалось более одной детали (максимальная длина очереди - 1), а в среднем в накопителе находилось 0,119 детали. Из 100 обработанных деталей для 46 не потребовалось ожидание в накопителе (в момент их поступления станок оказывался свободным). Таким образом, ожидание в накопителе потребовалось для 64 деталей. Для них среднее время ожидания в накопителе составило 1,689 мин. Для них среднее время технологического цикла (т.е. время от поступления детали в накопитель до окончания ее обработки на станке) составило 6,997+0,912=7,909 мин.
В результате повторного моделирования путем варьирования различными параметрами (количеством каналов обслуживания, значениями интервалов времени поступления деталей, временем обработки детали) можно получить другие коэффициенты использования оборудования, изменить количество деталей в очереди и таким образом разработать наиболее оптимальную и удовлетворяющую необходимым требованиям и условиям систему.
В системе GPSS имеется возможность построения таблиц и гистограмм на их основе. Таблицы и гистограммы предназначены для сбора и регистрации различного рода статистической информации.
Основные параметры, которые можно протабулиро-
вать:
Q - длина очереди; QA - средняя длина очереди; QM - максимальная длина очереди; QT - время пребывания транзакта в очереди, включая нулевые входы;
QX - время пребывания транзакта в очереди без нулевых входов;
QF - время пребывания транзакта в устройстве; М1 - время пребывания транзакта в системе.
Рис. 7. Гистограмма распределения длительности пребывания заявки в модели
Среднее значение табулируемой величины: 7,909
Среднеквадратичное отклонение табулируемой величины: 1,208
В системе моделирования GPSS World имеется возможность графического отображения моделируемых величин (например, длины очереди) в процессе моделирования (рис.8).
Рис. 6. Таблица распределения длительности пребывания заявки в модели
• TABLE - имя таблицы;
• MEAN - среднее значение табулируемой величины;
• STD. DEV. - среднеквадратическое отклонение;
• RANGE - границы интервалов; нижний и верхний пределы частотного класса;
• RETRY - количество транзактов, ожидающих выполнения специальных условий;
• FREQUENCY - количество попаданий; суммарная величина, формируемая при попадании табулируемого аргумента в указанные границы;
• CUM, % - накопленная часть; величина частоты в процентах к общему количеству значений табулируемого аргумента.
Из колонки FREQUENCY видно, что в 11 случаях время пребывания транзакта в модели составило от 6 до 6,5 мин.; в 11 случаях - от 6,5 до 7 мин.; в 20 случаях - от 7 до 7,5 мин. и т.д. Из колонки CUM.% видно, что 11% случаев время пребывания транзакта в модели составило 6 до 6,5 мин.; в 22% случаев - менее 7 мин.; в 42% случаев - менее 7,5 мин. и т.д.
Рис. 8. График зависимости длины очереди от времени Заключение
Таким образом, данный программный продукт является эффективным средством решения задач исследования, экспериментов и проектирования различных систем (экономических, социальных, технических, экологических и др.). GPSS можно использовать на производстве для проектирования реальных задач. Кроме того, данный программный продукт можно использовать при обучении студентов и при проведении лабораторных работ по курсу "Моделирование систем".
Список литературы
1. Елизарова Ю.М., Тихонова Н.А. Создание имитационных моделей в
системе GPSS World. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2011. - 104 с.
2. Смородинский С.С., Батин Н.В. Оптимизация решений на основе
компьютерных имитационных методов и моделей.. - Мн.: БГУИР, 2005. - Ч.2. - 104 с.
3. Кудрявцев Е.М. GPSS World. Основы имитационного моделирования
различных систем. - М.: ДМК Пресс, 2004. - 320 с.
4. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем. Практикум. - М.:
Высш. шк., 2003.- 295 с.
УДК Чарыков В.И.
Курганская государственная
сельскохозяйственная академия им. Т.С.Мальцева Копытин И.И.
Курганский государственный университет
СТРУКТУРНО-ЭЛЕМЕНТНАЯ МОДЕЛЬ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ЖЕЛЕЗООТДЕЛИТЕЛЯ УСС -5М2
Аннотация
В статье рассматривается структурный анализ электромагнитной установки для очистки мясокостной муки от металлических примесей, разработанной в Курганской государственной сельскохозяйственной академии.
Ключевые слова: электромагнитный железоотдели-тель, мука, металлические примеси, структурно-элементная модель.
Charykov V.I.
Kurgan State Agricultural Academy by T.S.Maltsev Kopytin I.I.
Kurgan State University
STRUCTURAL AND ELEMENT MODEL OF ELECTROMAGNETIC IRON УСС - 5М2
