Анализ производительности системы управления запасами на складе

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Анализ производительности системы управления запасами на складе

Алиева Елена Викторовна, студент

Бочкова Елена Геннадиевна, студент

Васильев Сергей Станиславович, студент

Уфимский государственный авиационный технический университет

Данная статья предназначена для анализа производительности автоматизированного управления запасами на складе. Система должна сканировать и распознавать карточки запросов, послать необходимое количество материалов со склада и своевременно возобновлять ресурсы склада. В статье рассмотрены описание задачи, конфигурирование целевой системы, анализ производительности системы управления запасами на складе: сценарий для анализа производительности, последовательности событий, назначение приоритетов, планирование в реальном времени для нераспределенной архитектуры. По ходу разработки системы, были рассмотрены основные этапы построения системы реального времени, ее основные параметры, функции, методы управления и ее общее представление.

Введение

Данная система предназначена для автоматизированного управления запасами на складе. Система должна сканировать и распознавать карточки запросов, послать необходимое количество материалов со склада и своевременно возобновлять ресурсы склада.

Так как данная система является нераспределенной, нужно разработать аналитическую модель и отобразить ее на централизованный проект.

Описание задачи

В каждой системе управления запасами склада есть:

· кнопка включения системы. Оператор нажимает кнопку для включения системы;

· кнопки, которые отвечают за управление ресурсами, отправляют материалы со склада и при необходимости заказывают новые материалы у поставщиков;

· кнопки, которые отвечают за исправление ошибки, то есть связи с поставщиком в том случае, если доставлены некачественные материалы.

Минимально количество запасов - 0 уп.

Максимальное количество запасав - 500 уп.

Интерфейс системы понятен и работает в «диалоговом» режиме с оператором. Управление ведется с помощью панели управляющих клавиш, которая содержит клавиши «Запустить систему», «Отправить материалы со склада», «Заказать новые запасы», «Связаться с поставщиком».

Конфигурирование целевой системы

На этапе конфигурирования целевой системы производится отображение подсистем на физические узлы. Одна из возможных конфигураций такова: по одному узлу для каждого экземпляра Подсистемы

Рисунок 1. Диаграмма развертывания распределенной системы запасов на складе

управление запас склад

Анализ производительности системы управления запасами на складе

В этом разделе мы применим теорию планирования в реальном времени к анализу производительности нераспределенного варианта системы управления запасами на складе.

Сценарий для анализа производительности

Необходимо рассмотреть одну конкретную конфигурацию системы управления процессом управления запасами на складе, а затем проанализировать худший с точки зрения теории планирования случай.

Суммарное затраченное время на исправление одной неполадки рассчитывается по формуле:

Затраченное время = время обработки запроса от кнопок + время, необходимое, чтобы связаться с поставщиком + время исправления неполадки + время поступления сигнала от датчиков обнаружения неполадок и устранения неполадок.

Время обработки запроса от кнопок в худшем случае составляет 1 сек. Время наступления очередной неполадки невозможно предугадать, обозначим его как t. Время поступления сигнала от датчика наличия неполадок занимает в худшем случае также 1 сек. На принятие решения об связи с поставщиком для исправления неполадок оператор тратит в среднем 5 с. Время, необходимое поставщику, чтобы добраться до запасов, в котором произошла неполадка, занимает в среднем 350 секунд. Время исправления неполадки в среднем составляет 600 сек. Все в сумме дает в среднем 955 сек.

Последовательности событий

Рассмотрим соответствующие прецеденты последовательности событий в нераспределенной системе (рис.30).

Последовательность событий «Запуск системы»

G1: Интерфейс кнопок получает и обрабатывает прерывание.

G2: Интерфейс кнопок посылает Оператору сообщение Запрос на обслуживание.

Последовательность событий «Связаться с поставщиком»

Е1: Интерфейс кнопок получает и обрабатывает прерывание.

Е2: Интерфейс кнопок посылает Оператору сообщение Запрос на обслуживание.

Е3: Оператор принимает сообщение и проверяет объект Состояние.

Е4: Объект Интерфейс Датчиков отображает информацию об устранении неполадки на Интерфейс Монитора Контроля Управления запасом.

Е5: Объект Интерфейс Датчиков отображает информацию об устранении неполадки на Интерфейс Монитора Контроля Обнаружения неполадок.

Рисунок 2. Последовательность событий в нераспределенной системе управлении запасами на складе

Назначение приоритетов

Параметры задач в нераспределенной системе управления запасами приведены в табл.1. Период задачи Запуск системы берется равным 100 мс, период задачи устранение неполадок системе - 200 мс. Задача Оператор рассматривается так, словно представляет собой две разные задачи, поскольку встречается в двух разных последовательностях. В первом случае ее период равен 100 мс (частота активизации Интерфейса Кнопки для запуска системы), во втором - 200 мс (частота активизации Интерфейса Кнопки для устранения неполадок в системе). Задача Интерфейс Кнопок в последовательности событий «Запуск системы» имеет наивысший приоритет 1, за ней с приоритетом 2 следует задача Оператор (а). После последовательности «Запуск системы» происходит последовательность «Устранение неполадок в системе», которая начинается с задачи Интерфейс Кнопок со следующим приоритетом 3, затем отправляется запрос на обслуживание Оператору (б) с приоритетом задачи 4, затем запускается задача Интерфейс Датчиков с приоритетом 5, который отображает информацию об устранении неполадки на Монитор контроля управления запасами и Монитор контроля обнаружения неполадок с приоритетами 6 и 7 соответственно. Таким образом, задачи запускаются в соответствии с их приоритетом, более приоритетная задача успевает выполниться до завершения ее периода, поэтому вытеснения менее приоритетной задачи не происходит.

Таблица 1. Параметры задач для планирования в реальном времени на примере системы управления запасами на складе

Планирование в реальном времени для нераспределенной архитектуры

Сложение коэффициентов использования ЦП для всех задач в табл.1 дает полный коэффициент 0,365, то есть намного меньше значения 0,69, полученного из теоремы о верхней границе. Но, поскольку присвоение приоритетов произведено с нарушением принципа частотной монотонности, необходим более детальный разбор.

Анализ выполняется для каждой последовательности, так как критично время, требующееся для завершения именно последовательности, а не каждой задачи в отдельности. Нужно принять во внимание вытеснение задачами с более высоким приоритетом, а также блокировку низкоприоритетными задачами.

Вытеснение иногда возникает из-за задач в других последовательностях событий, имеющих более короткий период и более высокий приоритет. Они способны вытеснять любую задачу несколько раз. Причиной вытеснения бывают также более приоритетные задачи с большими периодами, например высокоприоритетные задачи, управляемые прерываниями, которые принадлежат последовательностям событий с длинными периодами. Но такого рода вытеснения не могут происходить более одного раза. Затраты времени на блокировку связаны с низкоприоритетными задачами, захватившими ресурс, который нужен высокоприоритетной задаче, в данном случае речь идет об объекте Состояние и связаться с поставщиком.

Ниже приводится анализ планирования в реальном времени для каждой последовательности событий. Его результаты представлены на временной диаграмме: предполагается худший случай, когда все внешние прерывания возникают одновременно. На рисунке изображены только задачи и обмен сообщениями между ними. Доступ к пассивным объектам не показан, так как он происходит в контексте потока управления задачи.

Последовательность событий «Запуск системы»

Задачи, входящие в последовательность событий: Интерфейс Датчика Управления запасами и Оператор. Период этой последовательности составляет 100 мс.

Рассмотрим четыре фактора, вытекающие из обобщенной теории планирования в реальном времени:

· время выполнения задач в последовательности событий. 6 мс для задачи Интерфейс Датчика Управления запасами, затем 9 мс для задачи Оператор, что в сумме дает С_а = 15 мс. Коэффициент использования ЦП за счет выполнения U_a = С_а / Т_а = 15 / 100 = 0,015;

· время вытеснения более приоритетными задачами с меньшими периодами. Поскольку эта последовательность имеет наименьший период, таких задач нет;

· вытеснение более приоритетными задачами с большими периодами. Поскольку задачи этой последовательности имеют наибольшие периоды, вытеснение отсутствует.

· время блокировки В_а отсутствует.

Теперь можно определить суммарное затраченное время и полный коэффициент использования ЦП.

Суммарное затраченное время = время выполнения + время вытеснения + время блокировки = 15 + 0 + 0 = 15 мс, что меньше периода, равного 100 мс.

Полный коэффициент использования = коэффициент использования за счет выполнения + коэффициент использования за счет вытеснения + коэффициент использования за счет блокировки = U_p + U_с = 0,15 + 0 + 0 = 0,15, что меньше верхней границы 0,69.

Согласно обобщенной теореме о верхней границе коэффициента использования и обобщенной теореме о времени завершения, задачи в последовательности событий достижение максимальной наполненности удовлетворяют временным ограничениям.

Последовательность событий «Связаться с поставщиком»

Задачи, входящие в последовательность событий: Интерфейс датчика обнаружение неполадок, Контролер и Оператор. Период этой последовательности Т_b равен 200 мс.

Рассмотрим те же четыре фактора, что и выше:

· время выполнения задач в последовательности событий. 6 мс для задачи Интерфейс Кнопок, затем 9 мс для задачи Оператор, затем 12 мс для Интерфейса Датчиков, далее 6 мс для Интерфейса Датчика Управления запасами и,наконец, 10 мс для Интерфейса Датчика Обнаружения неполадок, что в сумме дает С_a = 43 мс. Коэффициент использования ЦП за счет выполнения U_e = С_a / Т_a = 43/ 200 = 0,215;

· время вытеснения более приоритетными задачами с меньшими периодами. Поскольку все задачи выполняются последовательно, и более приоритетная задача успевает выполнится до истечения своего периода, вытеснение отсутствует.

· вытеснение более приоритетными задачами с большими периодами. Поскольку эта последовательность имеет наибольший период, таких задач нет;

· время блокировки В_а отсутствует.

Таким образом, получаем:

Суммарное затраченное время = время выполнения + время вытеснения + время блокировки в худшем случае = 43 + 0 + 0 =43 мс, что меньше периода, равного 200мс.

Полный коэффициент использования = коэффициент использования за счет выполнения + коэффициент использования за счет вытеснения + коэффициент использования за счет блокировки = U_e + U_p + U_b = 0,215+ 0+ +0= 0,215, что меньше верхней границы 0,69.

Согласно обобщенной теореме о верхней границе коэффициента использования и обобщенной теореме о времени завершения, задачи в последовательности событий Устранение неполадок на складе удовлетворяют временным ограничениям.

Рисунок 3. Временная диаграмма. Система управления запасами на складе

Заключение

В результате проведенной работы была спроектирована система реального времени - управление запасами на складе.

По ходу разработки системы, были рассмотрены основные этапы построения системы реального времени, ее основные параметры, функции, методы управления и ее общее представление.

Список литературы

1. Гома Х. UML. Проектирование систем реального времени, параллельных и распределенных приложений: Пер. с англ. - М.: ДМК Пресс, 2002. - 704 с.

2. Сорокин С. Системы реального времени// СТА, 1997, №2, С. 22-29.

3. Христенсен Д. Знакомство со стандартом на языки программирования PLC: IEC 1131-3// Мир компьютерной автоматизации. 1995. №1.

Размещено на Allbest.ru