CC BY
10
УДК «58.512.22
В. А.СПИРИДОНОВ
Омский государственный университет путей сообщения
ИССЛЕДОВАНИЕ
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ОБЪЕКТА ОМСКОЙ ОБЛАСТИ СРЕДСТВАМИ
Рассматривается задача исследования работы транспортных средств одного из хозяйств Омской области по уборке урожая путем моделирования программным продуктом ОР55. Приведены схемы и результаты моделирования.
Наиболее распространенной системой имитационного моделирования в мировой практике является программное средство СРББ. Система построена в предположении, что моделью сложной дискретной системы является описание ее элементов и логических правил их взаимодействия в процессе функционирования моделируемой системы. Предполагается, что для определенного класса моделируемых систем можно выделить небольшой набор абстрактных элементов, называемых объектами. Причем набор логических правил также ограничен и может быть описан небольшим числом стандартных операций. Комплекс программ, описывающих функционирование объектов и выполняющих логические операции, является основой для создания программной модели системы данного класса [1-3].
В работе в качестве объекта моделирования рассматривается парк сельскохозяйственной техники, состоящий из 20 комбайнов «Енисей» и грузового транспорта в количестве пяти автомобилей ГАЭ-53, трех — КамАЗов, пяти - ЗИАов и четырех тракторов К-700. Необходимо оптимизировать перевозки зерна при уборке 6000 Га посевной площади. Оптимизация подразумевает собой минимизацию затрат на перевозку и времени уборки путем подбора определенного количества используемого транспорта того или иного вида.
В результате экспериментальных наблюдений известно время, расходуемое на одну поездку (туда и обратно) и расход топлива на десять поездок для каждого вида транспорта а также вместимость, определяемая количеством бункеров. Для оценки стоимостных затрат полагается, что заработная плата водителей автомобилей составляет 12 руб./час, трактористов -15 руб./час. Цена на бензин и дизельное топливо условно берется равной 8,0 и 7,5 рублей соответственно.
Время разгрузки одного бункера составляет 1525 минут.
Считается, что серьезных поломок с комбайном не случается. Вероятность мелкой поломки комбайна зависит от длительности работы после последнего ремонта. Поломка устраняется за 1 -3 час.
Чтобы набрать полный бункер, комбайну необходимо убирать площадь, равную 1,85 -2,15Га, затрачивая при этом 40 - 60 минут.
Структурная схема программы моделирования приведена на рис. 1 и 2.
Моделирование начинается, когда комбайны и транспорт уже в поле, заканчивается - когда весь транспорт в поле, а все комбайны помещены в список
пользователя DOM. При таком распределении мы учитываем все затраты на перевозки.
Во время работы модели комбайны работают в цикле, критерием выхода из которого является значение большее или равное 6000 в ячейке Ubr_S. Тело цикла включает в себя (последовательно) статистический переход в неисправное состояние и задержку в случае поломки, проверку конца уборки (стоит ли начинать следующий заход), расчетубранной площади и задержку на наполнение бункера, распределение на разгрузку и задержку на разгрузку.
Статистический переход в неисправное состояние осуществляется с помощью блока TRANSFER, у которого в качестве аргумента стоит функция P_polomki - функция вероятности поломки в зависимости от наработанного времени. В случае поломки транзакт заходит на ремонт, что обеспечивается задержкой в блоке ADVANCE, после этого отмечается блоком MARK, это обеспечивает начало нового отсчета времени безотказной работы для данного транз-акта. Таким образом, каждый транзакт имеет свою вероятность поломки, отличную от других.
После ремонта, или минуя его, транзакт приступает к уборке - расчетубранной площади и временная задержка. Причем расчет производится ранее, что закрывает путь другим транзактам в случае конца уборки.
Распределение комбайнов и транспорта между собой при разгрузке организуется с помощью двух одноканальных устройств - RasprK, RasprTr и ячейки памяти Bunker. Полный комбайн, заходя в устройство RasprK, помещает в Bunker единицу, и задерживается до тех пор, пока эта ячейка не станет равной нулю. Обнаружив «пустой Bunker», комбайн тут же выходит из устройства и освобождает место следующему. Таким образом, комбайны распределяются по очереди, но фактически одновременно, насколько позволяет наличие транспорта. Статистика ожидания транспорта, для комбайнов, собирается посредством очереди OzhidTran. Далее, после задержки на разгрузку, транзакт возвращается в начало цикла.
Если обнаруживается, что убранная площадь достигла необходимого предела, транзакт блоком TEST направляется к метке «Domoj», где помещается в список пользователя DOM.
Модель обеспечения перевозок содержит устройство распределения транспорта на погрузку (Rasp-Тг). Связь между устройствами распределения транспорта и комбайнов при разгрузке осуществляется посредством ячейки Bunker. Первый транзакт, подошедший к устройству RaspTr, заходит в него и находится там, пока не заполнит все свое свободное
Сеймент 1
У о о р к а у Р о ж о я
.'6EN'\_ ..jo
П ntv.
<TRANSFER>
D
ADVANCE 1»,«в
^MAHIOm)
xíubijsy^ шло
"I ^
----1DOM
foVEVALUg
Ubr »..(1.«S+(HN1/100dj»,3|
"TUL.
! ADVANCE !
40.(RS2/I000)*20
i : idom LINK I
I___Ир
Сегмент 3 Потоки данных
ÍGEN\
I i
(CmDOM-Ш).. V,((QA2-2lL"KAMAI-'K7[TO)-Q$Oihkomb)
gAVEVAtU ^(Po^olerwUKOAZr-iCr^.KAUAZ," ",КГ<»||
n^T.^licrinnteqni^^il.' \IM(*W<iTopHt
fAVEVAUJg
tm»,(in4C1iM))
11 WRITE 11 l>«*e»»™t«< Jlic^jUft»,' \xjraUiT)
Рис.1. Структурная схема (сегменты 1 и 3) программы моделирования.
Сегмент 2 Перебозки
*
ASSIGN
("assign ;
( ASSIQN )
ч
I „.KAMU
ГГГ
( ABSION J
{ A3STON
I о.» ; ( ASSI6N~)
да
(_ ASSIGN J
^zrf САвзкзнН
Рис. 2. Структурная схема (сегмент 2) программы моделирования.
место. Находясь в устройстве, транзакт ожидает ненулевого состояния ячейки Bunker,
Обнаружив такое состояние, он опустошает ее, освобождая тем самым комбайн в устройстве RasprK. Если же не хватает места, для того чтобы забрать весь бункер, он забирает половину и освобождает устройство для следующего транзакта, который, возможно, ожидает на входе. Задержка на погрузку осущест-
вляется вне устройства распределения. Таким образом, распределение организуется по очереди, а разгрузка — одновременно.
После разгрузки транзакт-транспорт, задержавшись в блоке ADVANCE (путь туда и обратно плюс разгрузка на зернотоке), попадает в блок TEST, с помощью которого осуществляется учет расходуемого топлива.
Транзакт отправляется в путь не полностью нагруженным в том случае, когда обнаруживает, что в списке пользователя уже накопилось 19 транзактов. Это означает, что комбайнов больше не будет, и следует отвезти то, что уже нагружено. Отвезя груз, последний транзакт возвращается в поле и занимает очередь перед устройством RasprTr.
Таким образом, к концу уборки все комбайны находятся в списке пользователя DOM, а весь транспорт - в очереди перед устройством распределения транспорта. Если эти два условия выполняются, в третьем сегменте генерируется один транзакт. Этот транзакт формирует поток данных в виде связи с файлом на диске (data.tim), подготавливает все данные для записи (см. ячейки памяти inf, rashT и time в таблице определений), записывает все данные в режиме вставки, закрывает поток данных (файл) и, уничтожаясь в блоке TERMINATE, завершает процесс моделирования.
Модель прогоняется 719 раз - все возможные комбинации транспортных средств, сохраняя каждый раз результат в файл. После последнего прогона модели на диске сформируется файл с 719-ю строчками, в которых через пробел записаны интересующие нас результаты моделирования.
Результаты моделирования обрабатывались в Microsoft Excel 2002. Для каждого результата вычисляются затраты на топливо, на заработную плату водителям транспортных средств и показатель эффективности.
Затраты на топливо определяются по формуле: zr = (Свею * Benzia+Сдт ' DizTop), ( 1 )
где С — стоимость горючего;
Benzin и DizTop - содержание соответствующих ячеек при моделировании. Затраты на заработную плату и показатель эффективности вычисляются по выражениям:
23/п = Т(12' (Nl+Ni + N:l) + 15' Nt), (2)
105
T-<Z3/n+ZT)> (3)
где 7—время, затраченное на уборку;
Ni, N3, N4 — число используемого транспорта ГАЗ-
53, ЗИЛ, КамАЗ и К-700.
В результате обработки установили, что минимальное время уборки составляет 220 часов при использовании всего автопарка, поэтому для более эффективной работы может потребоваться больше грузового транспорта, чем имеется в хозяйстве.
Библиографический список
1. Шрайбер Т. Дж. Моделирование на СРЙЗ. - М.: Машиностроение, 1980.-592с.
2. Бычков СП., Храмов А.А. Разработка моделей в системе моделированияСРББ. - М,: Изд-во МГТУ, 1997. - 312с.
3. Спиридонов В. А. Имитационное моделирование информационных систем железнодорожного транспорта: Учебное пособие. - Омск: Омский гос. ун-т путей сообщения, 1999.- 32 с.
СПИРИДОНОВ Владимир Андреевич, доцент кафедры АиСУ.
Книжная полка
Соломенчук В. «Железо» ПК 2004 / В. Соломенчук, П. Соломенчук. -СПб.: БХВ-Петербург, 2004. — 364 е.: ил.
Потемкин В.Г. Вычисления в среде MATLAB / В.Г. Потемкин. - М.: Диалог-МИФИ, 2004. - 720 с.
Черных И.В. SIMULINK: среда создания инженерных приложений / И.В. Черных; Под ред. В.Г. Потемкина. - М.: Диалог-МИФИ, 2004. -487 е.: ил.
Вигерс К. Разработка требований к программному обеспечению: Пер. с англ. / К. Вигерс. - М.: Русская редакция, 2004. - 576 е.: ил.
Полещук H.H. AutoCAD 2004: разработка приложений и адаптация / H.H. Полещук. - СПб.: БХВ-Петербург, 2004. - 624 е.: ил.
Коллинз У.Д. Структуры данных и стандартная библиотека шаблонов / У.Д. Коллинз; Пер. с англ.; под ред. Ю. Левчука. - М.: БИНОМ, 2004. - 620 е.: схемы.
Вельшенбах М. Криптография на Си и С++ в действии: Учебное пособие: Пер.с нем. / М. Вельшенбах. - М.: Триумф, 2004. - 461 е.: ил. + CD-ROM.
Максимова А.П. Информатика: Учеб.-практ. курс /А.П. Максимова. -М.: ТетраСистемс, 2004. - 122 с.
