Проект: Производственная симуляция

Описание проекта

Проект симулирует производственный процесс с учетом ограниченного количества работников и производственных центров, которые связаны друг с другом взвешенными ребрами. Алгоритм распределяет работников между центрами на основе их загрузки и производительности, оптимизируя производственный процесс. В ключевые классы проекта добавлена документация JavaDoc для упрощения понимания кода.

Шаги для запуска (после Клонирования репозитория и сборки)

1. Инструкции

• Укажите путь к входному Excel-файлу.
• Укажите путь, где будет сохранен выходной CSV-файл.

2. Результаты симуляции

• После выполнения симуляции результаты будут записаны в указанный вами CSV-файл.

---

Описание структур данных

1. Производственные центры (ProductionCenter)

• Описание: Моделируют производственные узлы. Каждый центр имеет буфер для деталей.
• Поля:
  • id — уникальный идентификатор центра.
  • name — название центра.
  • maxWorkers — максимальное количество работников.
  • performance — время обработки одной детали.
• Используется: Для хранения состояния и свойств каждого производственного центра.

2. Соединения (Connection)

• Описание: Представляют собой ориентированные взвешенные ребра между центрами.
• Поля:
  • fromCenter — исходный центр.
  • toCenter — конечный центр.
• Используется: Для построения графа производственного процесса.

3. Буферы деталей (BlockingQueue)

• Описание: Потокобезопасные очереди LinkedBlockingQueue используются для хранения деталей, ожидающих обработки.
• Преимущества:
  • Поддерживают блокирующие операции offer() и poll().
  • Исключают гонки потоков в многопоточном окружении.
• Используется: Для хранения деталей в буферах производственных центров.

4. Работники (Map<String, Integer>)

• Описание: Карта ConcurrentHashMap используется для хранения текущего количества работников, прикрепленных к каждому центру.
• Преимущества: Обеспечивает потокобезопасный доступ в условиях многопоточности.

---

Ключевые классы

Работа программы организована через следующие основные модули:

1. Main.java

• Точка входа в приложение. Отвечает за:
  • Ввод данных.
  • Запуск симуляции.
  • Запись результатов.

2. SimulationRunner.java

• Основная логика симуляции:
  • Управление распределением работников.
  • Параллельная обработка деталей.
  • Запись результатов симуляции.

3. AlgorithmUtils.java

• Реализация алгоритмов:
  • Распределение работников между центрами.
  • Выбор следующего соединения.
  • Корректировка избыточных работников.

---

Используемые алгоритмы

1. Алгоритм Дейкстры

• Используется: В методе selectNextConnection для выбора следующего центра на основе минимального веса соединений.
• Описание:
  • Рассчитывается вес соединений на основе:
    • Размер буфера (buffer.size()).
    • Производительности центра (performance).
    • Количества текущих работников.
  • Центры с меньшим значением веса имеют приоритет для обработки деталей.

2. Жадный алгоритм распределения работников

• Используется: В методах redistributeWorkersMore и redistributeWorkersLess.
• Описание:
  • Центры сортируются по убыванию значений (buffer.size() * performance).
  • Работники назначаются начиная с наиболее загруженных центров.
  • Жадный подход минимизирует простои и гарантирует максимальное использование ресурсов.

3. Многопоточность

• Используется: В классе SimulationRunner для параллельной обработки деталей.
• Описание:
  • Применяется ExecutorService с фиксированным пулом потоков, равным числу доступных работников.
  • Потокобезопасные структуры данных (ConcurrentHashMap, BlockingQueue) исключают гонки потоков.
• Преимущества:
  • Ускоряет выполнение симуляции за счет распараллеливания задач.
  • Обеспечивает корректную работу программы даже при увеличении количества работников и центров.