Описание системы

2. Описание системы

В оптовом магазине используется новая процедура обслуживания клиентов. Клиенты, попадая в магазин, определяют по каталогу наименования товаров, которые они хотели бы приобрести. После этого клиента обслуживает клерк, который идет на расположенный рядом склад и приносит необходимый товар. Клиент ожидает дважды, сначала приема заказа, затем его выполнения. Каждый из клерков может обслуживать одновременно не более шести клиентов. Время, которое затрачивает клерк на путь к складу, равномерно распределено на интервале от 0.5 до 1,5 мин. Время поиска нужного товара зависит от числа наименовании, которые клерк должен найти на складе. Это время нормально распределено с математическим ожиданием, равным утроенному числу искомых наименований, и среднеквадратичным отклонением, равным одной пятой математического ожидания. Следовательно, если, например, со склада надо взять товар одного наименования, время на его поиск будет нормально распределено с математическим ожиданием, равным 3 мин. и среднеквадратичным отклонением, равным 36 с. Время возвращения со склада равномерно распределено на интервале от 0.5 до 1,5 мин. По возвращении со склада клерк рассчитывается со всеми клиентами, которых он обслуживает. Время расчета с клиентом равномерно распределено на интервале от 1 до 3 мин. Расчет производится в том порядке, в каком к клерку поступали заявки на товар. Интервалы между моментами поступления заявок на товары от клиентов экспоненциально распределены с математическим ожиданием, равным 2 мин Клиентов в магазине обслуживают три клерка. Цель моделирования — определить следующее:

О загрузку клерков;

О среднее время, необходимое на обслуживание одного клиента с момента подачи заявки на товар до оплаты счета за покупку;

О среднее число заявок, удовлетворяемых клерком за один выход на склад.

Продолжительность имитационного прогона составляет 1000 мин.

 

2.1 Модельное время

Так как время в задаче размерное, за единицу модельного времени примем секунд. Равномерное распределение будем генерировать непосредственно в секундах, а нормальное и экспоненциальное — в минутах, с последующим умножением на 60 и округлением до ближайшего целого.

2.2 Классы и объекты

В задаче описана открытая многоканальная система с неограниченным буфером, имеющая, однако, ряд довольно интересных особенностей. Обслуживание заявки в канале (клерком) представляет собой многоэтапный процесс с параметром - количеством единовременно обслуживаемых клиентов. Эта дисциплина носит название групповое обслуживание. Таким образом, текущее состояние процесса обслуживания характеризуется не одним значением — временем, оставшимся до завершения, а несколькими — номером этапа, временем, оставшимся до завершения этапа, и числом клиентов. Таких этапов четыре — путь на склад, поиск товара, путь обратно, расчет. На первых трех этапах число клиентов остается постоянным, на четвертом оно постепенно уменьшается до нуля, так как расплатившийся клиент покидает систему.

Интересна здесь также система очередей. Время пребывания клиента в магазине состоит из двух стадии. Сначала он стоит в общей очереди (назовем ее первичной) и ждет, когда один из клерков обратит на него внимание и примет заказ. Клиенты, находящиеся в первичной очереди, не связаны пока ни с каким клерком, а относятся как бы ко всему магазину в целом. После приема заказа клиент переходит в очередь, состоящую из людей, которые сделали заказ и ждут возвращения «своего» клерка со склада с товаром (назовем ее вторичной). Вторичная очередь соотносится с конкретным клерком, ее длина, согласно условию задачи, не может превышать шест, а количество вторичных очередей равно трем — общему количеству клерков. В противоположность этому первичная очередь может быть только одна и ограничений на длину не имеет. Разумеется, как первичная, так и любая из вторичных очередей может в течение некоторого времени быть пустой.

Заметим, что именно такая система обслуживания принята сейчас в большинстве магазинов, торгующих компьютерной и оргтехникой, в том числе и в том, услугами которого при необходимости пользуется автор. Некоторую аналогию можно провести и с обслуживанием в ресторане, гае клиент тоже сначала ждет прихода официанта, а затем — исполнения заказа, но понятие очереди в этом случае не столь акцентированное, да и система взаимоотношений официанта с клиентом ресторана все-таки несколько сложнее.

Все сказанное свидетельствует в пользу того, что логику работы клерка и всего магазина в целом надо отделить друг от друга и определить в разных классах, иначе сам принцип объектного моделирования будет выхолощен. Введем классы Клерк (Clerk) и Магазин (Shop)- Прежде чем перечислять их поля данных, подчеркнем следующее обстоятельство. В условии задачи дано максимальное значение объема группы - шесть. В общем случае можно ограничить и минимальное значение, которое назовем минимальным индексом группы (МИГ)- Смысл новою понятия заключается в то, что свободный клерк не начнет обслуживание клиентов до тех пор, пока длина первичной очереди не станет равна значению МИГ. Если к моменту накопления нужного количества клиентов свободных клерков несколько, выбор клерка, начинающего обслуживать эту группу, осуществляется случайным образом. Понятно, что стандартное значение МИГ — единица.

Еще один вопрос — взаимные ссылки между классами. В рассматриваемой системе объекты классов Clerk и Shop не являются равноправными, так как каждый из объектов класса Clerk входит в зону ответственности единственного объекта класса Shop, но не наоборот. Поскольку объект Shop управляет системой в целом, ему необходим доступ к любому объекту Clerk для передачи ему различных сообщений (например, указание принять заказ). Каждый из клерков отвечает только за себя, и ему ссылка на Shop не нужна, так как всем информационным обменом руководит Shop. Поскольку перекрестных ссылок пет, тип указателя при объявлении поля класса Shop можно указывал, в явном виде (Clerk**), если, конечно, класс Clerk описан в header-файле раньше, чем класс Shop.

Перечислим поля данных класса Clerk.

Неизменяемые поля:

·  среднее время нахождения клерка в пути (60 с);

·  максимальное отклонение от среднего для времени нахождения клерка в пути (30 с);

·  среднее время расчета одного клиента (120 с);

·  максимальное отклонение от среднего для времени расчета одного клиента (60 с);

·  уникальный номер клерка.

Изменяемые поля:

·  вторичная очередь. Моделируется массивом указателей на объекты класса Client. Если клерк свободен, очередь пуста;

·  клиент, с которым в данный момент производится расчет. Поле данных имеет смысл только при нахождении клерка в состоянии Расчет;

·  текущее число клиентов, у которых принят заказ и которые ожидают возвращения клерка. Не то же самое, что длина вторичной очереди, поскольку в процессе расчета клиентов длина очереди меняется. Эго поле данных характеризует именно размер пакета заказов. Равен -1, если клерк свободен;

·  время, оставшееся до прибытия клерка на склад. Значение поля данных активно только в состоянии движения на склад за товаром. В любом другом состоянии равно -1;

·  время, оставшееся до возвращения клерка со склада Значение поля данных активно только в состоянии движения со склада с товаром. В любом другом состоянии равно -1;

·  время, оставшееся до окончания расчета текущего клиента. Значение поля данных активно только в состоянии расчета клиентов. В любом другом состоянии рано -1;

·  время, оставшееся до завершения поиска товаров. Значение поля данных активно только в состоянии поиска товаров при нахождении клерка на складе. В любом другом состоянии равно -1;

·  время, прошедшее с момента принятия заказа Поле данных необходимо для сбора статистики о длительности цикла клерка — от принятия заказа до расчета последнего клиента. Если клерк свободен, значение равно -1.

Поля данных класса Shop. Неизменяемые поля:

·  количество клерков (3). Для удобства реализации сделано глобальной переменной;

·  максимальный объём одного заказа (6). Для удобства реализации сделано глобальной переменной;

·  минимальный индекс группы (1);

·  средняя интенсивность входного потока (0,5 заявок в минуту);

·  массив указателей на объекты класса Clerk.

Изменяемые поля:

·  первичная очередь клиентов. Из-за отсутствия ограничений на максимальную длину моделируется связным списком;

·  время, оставшееся до прибытия следующей заявки из входного потока;

·  текущая длина первичной очереди (вычисляемое поле).

Отношения дружественности между классами построены следующим образом: друзьями класса Client являются Clerk и Shop, другом класса Clerk - класс Shop.

2.3 События и методы

Каждому из пяти возможных состояний клерка соответствует событие, в результате которого он покидает это состояние и переходит в другое. Каждому событию, в свою очередь, сопоставлен отдельный метод. Перечислим эти события:

1.  Прибытие клерка на склад.

2.  Завершение поиска заказанного товара.

3.  Прибытие клерка с товаром к ожидающим ею клиентам.

4.  Завершение расчетов с очередным клиентом.

5.  Принятие заказа у клиентов из первичной очереди.

Подробнее остановимся на реализации последнего метода. Если первичная очередь не пуста и ее длина достигла значения МИГ, объект Shop пытается препоручить как можно больше клиентов одному из свободных клерков. После того как клерк выбран, ему посылается сообщение, соответствующее методу 5, с двумя параметрами: указателем на первичную очередь, чтобы клерк мог скопировать часть ее клиентов во вторичную, и количеством клиентов, заказы у которых магазин предписывает принять клерку. Возвращает же он объекту Shop указатель на клиента первичной очереди, который теперь становится в этой очереди первым, то есть на новую голову связного списка. Первичную очередь Shop продвигает сам. Все эти действия выполняет метод-диспетчер run().

Методы класса Shop:

·  прибытие нового клиента из внешнего потока и постановка ею в первичную очередь;

·  выбор клерка, который должен принять заказ. Метод выбирает случайным образом одного клерка из числа свободных в данный момент.