Разработка и исследование моделей СМО с ограниченным временем пребывания заявок в системе

Цель данной работы заключается в исследовании модели систем массового обслуживания (СМО) с нетерпеливыми заявками.Объектом исследования является модель СМО, анализ характеристик которой требует модификации структуры СМО, законов управления. Результаты, полученные при моделировании СМО в сложных условиях, имеют практическую ценность при оптимизации систем управления, эффективном использовании ресурсов и в сетевых технологиях передачи информации.

Введение ……………………………………………………………………………………………………… 15
1 Обзор предметной области ………………………………………………………………………. 17
2 Объект и методы исследования ………………………………………………………………… 19
2.1 Система массового обслуживания ……………………………………………………….. 19
2.2 Используемые средства ………………………………………………………………………….. 21
2.2.1 MatLab ……………………………………………………………………………………………….. 21
2.2.2 Библиотека Simulink ……………………………………………………………………………. 21
2.2.3 Библиотека Stateflow……………………………………………………………………………. 23
2.2.4 SimEvents…………………………………………………………………………………………….. 25
2.2.4.1 Описание компонентов библиотеки SimEvents …………………………………. 25
3 Расчеты и аналитика …………………………………………………………………………………. 27
3.1 СМО ограниченным временем пребывания в системе …………………………….. 27
3.1.1 Параметры СМО…………………………………………………………………………………. 27
3.1.2 Структура СМО …………………………………………………………………………………… 27
3.1.3 Имитационное моделирование СМО …………………………………………………… 28
3.1.4 Результаты проведенного исследования для СМО с ограниченным
временем ожидания заявок в системе …………………………………………………………… 30
3.2 Модификация СМО с ограниченным временем пребывания в системе …… 35
3.2.1 Принцип поступления заявок на обслуживание ………………………………….. 37
3.2.2 Результаты проведенного исследования с модифицированной системой . 37
3.3 Модель СМО G/G/2 с наличием нетерпеливые заявок в системе …………….. 41
3.3.1 Принцип поступления заявок на обслуживание ……………………………………. 42
3.3.2 Результаты проведенного исследования с модифицированной системой . 43
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение……. 49
4.1 Потенциальные потребители результатов исследования и анализ рынка …. 49
4.2 Анализ конкурентных технических решений …………………………………………. 50
4.3 Оценка готовности проекта к коммерциализации ……………………………………. 52
4.4 SWOT-анализ …………………………………………………………………………………………. 53
4.5 Инициация проекта ………………………………………………………………………………… 56
4.5.1 Устав проекта ……………………………………………………………………………………… 56
4.5.2 Ограничения и допущения проекта………………………………………………………. 56
4.5.3 Организация и планирование работ ……………………………………………………… 57
4.5.4 Продолжительность этапов работ ………………………………………………………… 57
4.6 Расчет сметы затрат на выполнение проекта …………………………………………… 60
4.6.1 Расчет материальных затрат ………………………………………………………………… 60
4.6.2 Расчет заработной платы ……………………………………………………………………… 61
4.6.3 Расчет затрат на социальные нужды …………………………………………………….. 62
4.6.4 Расчет амортизационных расходов ………………………………………………………. 62
4.6.5 Расчет прочих расходов ……………………………………………………………………….. 63
4.6.6 Расчет общей себестоимости разработки ……………………………………………… 64
4.6.7 Расчет рентабельности …………………………………………………………………………. 64
4.6.8 Расчет НДС …………………………………………………………………………………………. 64
4.6.9 Цена разработки ………………………………………………………………………………….. 64
4.7 Потенциальные риски …………………………………………………………………………….. 65
4.8 Оценка ресурсной. финансовой и экономической эффективности научно-
технического исследования………………………………………………………………………….. 65
4.8.1 Оценка абсолютной эффективности исследования ……………………………….. 65
4.8.2 Чистая текущая стоимость (NPV) ………………………………………………………… 66
4.8.3 Дисконтированный срок окупаемости ………………………………………………….. 67
4.8.4 Внутренняя ставка доходности (IRR) …………………………………………………… 68
4.8.5 Индекс доходности (рентабельности) инвестиций (PI) …………………………. 69
4.8.6 Оценка сравнительной эффективности исследования …………………………… 70
4.9 Выводы по разделу…………………………………………………………………………………. 72
5 Социальная ответственность …………………………………………………………………….. 74
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности …………. 74
5.2 Производственная безопасность……………………………………………………………… 76
5.3 Вредные производственные факторы ……………………………………………………… 77
5.3.1 Отклонение показателей микроклимата ……………………………………………….. 77
5.3.2 Превышение уровня шума …………………………………………………………………… 79
5.3.3Недостаточная освещенность рабочей зоны ………………………………………….. 80
5.3.4 Психофизиологический фактор ……………………………………………………………. 81
5.4 Опасные производственные факторы ……………………………………………………… 82
5.4.1 Опасность поражения электрическим током ………………………………………… 82
5.4.2 Экологическая безопасность ………………………………………………………………… 83
5.4.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях ……………………………………………… 83
5.5 Выводы по разделу…………………………………………………………………………………. 85
Заключение …………………………………………………………………………………………………. 87
Список использованных источников ……………………………………………………………. 89
Приложение А (обязательное) Object and metods of research …………………………. 94
Приложение Б (обязательное) Модели СМО с ограниченным временем
пребывания заявок в системе ……………………………………………………………………… 102

В наши дни имитационное моделирование получает применение в
различных областях человеческой деятельности: в строительстве. экономике
промышленности. на транспорте. экологии. в сферах информационной
безопасности и услуг. а также в сферах общественных. государственных и
военных отношений. Такая популярность данного метода объясняется
возможностью снизить временные и материальные затраты. Использование
имитационного моделирования с помощью ЭВМ позволяет увеличить скорость
получения оптимальных параметров системы. проведения необходимых опытов
и модификаций.
В данной работе проводились исследования в области управления СМО
с нетерпеливые заявками. Разработана модель СМО. проведены различные
эксперименты. получены требуемые численные характеристики. выполнен
анализ полученных данных. Изучен теоретический материал по темам
«Управление СМО». моделирование систем. возможности библиотеки
Simulink. Реализована возможность подключения дополнительного
обслуживающего прибора. получены характеристики и параметры системы.
Кроме того. создан блок расчётов. В работе получены различные
характеристики системы: доля обработанных заявок. изменение длины очереди.
Изучено влияние настроек системы на характеристики системы. общее число
заявок. Таким образом использование дополнительного сервера позволяет
улучшить показатели работы модели. Более подробные выводы даны в
основной части магистерской диссертации.
Результаты работы опубликованы в сборнике тезисов «Ломоносов –
2019»: XV Международная научная конференция студентов. магистрантов и
молодых ученых. а также в сборнике LXXVII Студенческой международной
научно-практической конференции «Научное сообщество студентов XXI
столетия. Технические науки».
Список публикаций студента
1. Агзан А.Н., Разработка и исследование моделей СМО с
ограниченным временем пребывания заявок в системе // «Ломоносов – 2019»:
XV Международная научная конференция студентов, магистрантов и молодых
ученых: Тезисы докладов XV Международной научной конференции: в 2-х
частях – Нур-Султан: Казахстанский филиал МГУ имени М.В.Ломоносова,
2019 –Ч.1. С. 41-43.
2. Агзан А.Н. Модель СМО G/G/2 с наличием «нетерпеливых» заявок
в системе // «Научное сообщество студентов XXI столетия. Технические
науки»: Электронный сборник статей по материалам LXXVII студенческой
международной научно-практической конференции. – Новосибирск: Изд. АНС
«СибАК». – 2019. – № 5(76). С.158-163.

1.Нохрина Г.Л. Математическое и имитационное моделирование:
Методические указания по выполнению лабораторно-практического цикла
работдлястудентовнаправленияподготовки230700.62(прикладная
информатика) – Екатеринбург: Редакционно-издательский отдел УГЛТУ, 2012.
– 28 с.
2.Алехин А.Г. Моделирование производственных систем в пакете
прикладных программ MatLab / Алехин А.Г., Тюленев С.Г. // Изв. ВолгГТУ.
Серия “Прогрессивные технологии в машиностроении”. Вып. 8 : межвуз. сб.
науч. ст. / ВолгГТУ. – Волгоград, 2012. – № 13 (100). С. 98-99.
3.Апачиди К.Н. Моделирование в среде Simulink системы массового
обслуживания с приоритетами. Перспективы развития информационных
технологий:/ТрудыВсероссийскоймолодежнойнаучно-практической
конференции, г. Кемерово, 29-30 мая 2014 г. – КузГТУ. – Кемерово, 2014. С.5-6.
4.Власов С.С., Гасилов В. В. Применение системы массового
обслуживания при определении оптимального количества пунктов сбора платы
за проезд на платном участке дороги. [Электронный ресурс] – Режим доступа:
URLhttp://science-bsea.narod.ru/2006/mashin_2006_2/vlasov_prim.htm.Дата
обращения 30.03.2019.
5.АпачидиК.Н.Сравнениехарактеристиксистеммассового
обслуживания при приоритетном распределении ресурсов. Молодежь и
современныеинформационныетехнологии./СборниктрудовXII
Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и
молодых ученых «Молодежь и современные информационные технологии».
Томск, 1 2-14 ноября 2014 г. – Томск: Изд-во ТПУ. – Т. 2. C. 130-131.
6.Raspopov A., Katsman Y.Y., “Resource Allocation Algorithm Modeling
in Queuing System Based on Quantization”. / Key Engineering Materials, Vol. 685,
2016, pp. 886-891
7.Кацман Ю. Я., Полянский С. В., Буркатовская Ю. Б. Исследование
характеристик СМО, основаннойна квантовании // Информационные
технологии и математическое моделирование (ИТММ-2017) : материалы XVI
Международной конференции имени А. Ф. Терпугова, 29 сентября – 3 октября
2017г.,Казаньв2ч./НациональныйисследовательскийТомский
государственныйуниверситет(ТГУ);Казанскийнациональный
исследовательский технологический университет (КНИТУ) ; Российский
университет дружбы народов (РУДН) ; Российская академия наук (РАН),
Институт проблем управления им. В. А. Трапезникова (ИПУ). — 2017. — Ч. 2.
С. 199-206.
8.ПолянскийС.В.Управлениемодельюсистемымассового
обслуживания с использованием динамических приоритетов Молодежь и
современныеинформационныетехнологии.СборниктрудовXIV
Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и
молодых ученых «Молодежь и современные информационные технологии».
Томск, 7-11 ноября 2016 г. – 2017 – Томск: Изд-во ТПУ. – Т. 2. С. 90 – 91.
9.S. V. Polyanskiy, Yu. Ya. Katsman. Application of dynamic priorities
for controlling the characteristics of a queuing system. Journal of Physics:
Conference Series (JPCS), vol.803. [Электронный ресурс] – Режим доступа: URL
http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/803/1/012119/pdf.Дата
обращения: 09.03.2019.
10. Ослин Б. Г. Моделирование. Имитационное моделирование СМО:
учебное пособие. / Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во
Томского политехнического университета, 2010. – 128 с.
11. Боев В.Д. Имитационное моделирование систем. [Электронный
ресурс]–Режимдоступа:URL
https://studme.org/163931/informatika/imitatsionnoe_modelirovanie_sistem.Дата
обращения: 09.03.2019.
12. СМО с ожиданием (очередью) . [Электронный ресурс] Режим
доступа: URL https://math.semestr.ru/cmo/cmo_length.php. Дата обращения:
15.02.2019
13. АсафьевГ.К.Современныесистемыимитационного
моделирования. Сборник трудов молодых ученых и сотрудников кафедры ВТ /
Под ред. д.т.н., проф.– СПб: СПбГУ ИТМО, 2010. с.50-54.
14. MatLab[Электронныйресурс]–Режимдоступа:URL
https://matlab.ru/products/matlab. Дата обращения: 05.03.2019.
15. Simulink[Электронныйресурс]–Режимдоступа:URL
https://matlab.ru/products/simulink. Дата обращения: 05.03.2019.
16. Stateflow. Model and simulate decision logic using state machines and
flow.[Электронныйресурс]—Режимдоступа:URL
http://www.mathworks.com/products/stateflow. Дата обращения: 07.03.2019.
17. Библиотека блоков Simulink. [Электронный ресурс] – Режим
доступа:URLhttp://matlab.exponenta.ru/simulink/book1/9_6.php.Дата
обращения: 13.03.2019.
18. Программное средство Stateflow. [Электронный ресурс] – Режим
доступа:URLhttp://www.studfiles.ru/preview/1644166.Датаобращения:
05.03.2019.
19. АгзанА.Н.,РазработкаиисследованиемоделейСМОс
ограниченным временем пребывания заявок в системе. «Ломоносов – 2019»:
XV Международная научная конференция студентов, магистрантов и молодых
ученых: Тезисы докладов XV Международной научной конференции: в 2-х
частях. – Нур-Султан: Казахстанский филиал МГУ имени М.В.Ломоносова,
2019 Ч.1. С. 41-43.
20. Агзан А.Н. Модель СМО G/G/2 с наличием «нетерпеливых» заявок
в системе // Научное сообщество студентов XXI столетия. Технические науки:
сборник статей по материалам LXXVII международной студенческой научно-
практической конференции № 5(76). [Электронный ресурс] – Режим доступа:
URL https://sibac.info/archive/technic/5(76).pdf . Дата обращения: 17.05.2019.
21. Н.А. Гаврикова, Л.Р. Тухватулина, И.Г. Видяев, Г.Н. Серикова, Н.В.
Шаповалова.Финансовыйменеджмент,ресурсоэффективностьи
ресурсосбережение: учебно-методическое пособие/ Томский политехнический
университет. − Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2014.
– 73 с.
22. Большая энциклопедия нефти и газа. Недостаточное освещение –
рабочееместо.[Электронныйресурс]–Режимдоступа:URL
http://www.ngpedia.ru/id221294p1.html. Дата обращения: 25.03.2019.
23. Библиотека технической литературы. Естественное освещение.
[Электронныйресурс]–Режимдоступа:URLhttp://delta-
grup.ru/bibliot/19/53.htm. Дата обращения: 27.03.2019.
24. СП 52.13330.2016, Естественное и искусственное освещение.
Актуализированная редакция СНиП 23-05-95*.
25. СанПиН 2.2.4.548–96. Гигиенические требования к микроклимату
производственных помещений.
26. СанПиН 2.6.1.2523-09 Нормы радиационной безопасности НРБ–
99/2009.
27. ГОСТ 12.2.032-78 ССБТ. Рабочее место при выполнении работ
сидя. Общие эргономические требования.
28. Производственный шум. [Электронный ресурс] – Режим доступа:
URLhttp://www.grandars.ru/shkola/bezopasnost-zhiznedeyatelnosti/
proizvodstvennyy-shum.html. Дата обращения: 25.03.2019.
29. СанПиН2.2.4.3359–16.Санитарно-эпидемиологичемские
требования к физическим факторам на рабочих местах.
30. СанПиН 2.2.2/2.4.1340–03. Санитарно-эпидемиологические правила
и нормативы «Гигиенические требования к персональным электронно-
вычислительным машинам и организации работы»
31. ГОСТ12.1.019-2017ССБТ.Электробезопасность.Общие
требования и номенклатура видов защиты.
32. Федеральный закон от 22.07.2013 г. №123 – ФЗ,Технический
регламент о требованиях пожарной безопасности.
33. ДолинП.А.Справочникпотехникебезопасности.М.:
Энергоатомиздат, 1984 г. – 824 с.
34. ППБ 01–03. Правила пожарной безопасности в Российской
Федерации. – М.: Министерство Российской Федерации по делам гражданской
обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных
бедствий, 2003.
35. ГОСТ Р 50923-96 Дисплеи. Рабочее место оператора. Общие
эргономические требования и требования к производственной среде. Методы
измерения//Электронныйфондправовойинормативно-технической
документации.[Электронныйресурс]–Режимдоступа:URL
http://docs.cntd.ru/document/1200025975. Дата обращения: 26.03.2019.
36. ГОСТ22269-76Система”Человек-машина”.Рабочееместо
оператора. Взаимное расположение элементов рабочего места. Общие
эргономические требования // Электронный фонд правовой и нормативно-
технической документации. [Электронный ресурс] – Режим доступа: URL
http://docs.cntd.ru/document/1200012834. Дата обращения: 26.03.2019.
37. ГОСТ Р 50923-96 Дисплеи. Рабочее место оператора. Общие
эргономические требования и требования к производственной среде. Методы
измерения//Электронныйфондправовойинормативно-технической
документации.[Электронныйресурс]–Режимдоступа:URL
http://docs.cntd.ru/document/1200025975. Дата обращения: 26.03.2019.
38. Трудовой кодекс РФ от 30.12.2001 N 197-ФЗ (ред. от 01.04.2019)