Приложение для имитационного моделирования гибких производственных систем
Конференция: XV Международная научно-практическая конференция «Научный форум: технические и физико-математические науки»
Секция: Информатика, вычислительная техника и управление
XV Международная научно-практическая конференция «Научный форум: технические и физико-математические науки»
Приложение для имитационного моделирования гибких производственных систем
The application for simulation flexible manufacturing system
Alexey Radygin
candidate of academic degree, Orenburg state University, Russia, Orenburg
Anatolii Serdyuk
doctor of technical Sciences, Professor, Orenburg state University, Russia, Orenburg
Аннотация. Отмечается роль компьютерного моделирования в предпроектных исследованиях гибких производственных систем (ГПС). Описывается разработанное компьютерное приложение для моделирования. Указаны отличия приложения, как инструмента проектировщиков разных профилей: конструкторов, технологов, специалистов по АСУ, диспетчеров.
Abstract. The role of computer modeling in pre-design studies of flexible production systems (GPS) is noted. The developed computer application for modeling is described. These differences in application, as a tool for designers of different profiles: designers, engineers, experts in automation, controllers.
Ключевые слова: гибкие производственные системы; возмущения; отказы; компьютерное моделирование.
Keywords: flexible production systems; disturbances; failures; computer modeling.
Проектирование высокоавтоматизированных гибких производственных систем предполагает использование инструментальных средств компьютерного моделирования [4, с. 26]. Предполагается, что инструментальные средства уже на ранних стадиях проектирования должны отражать функционирование ГПС с учетом технических, технологических и организационных решениях, принимаемых проектировщиками [5, с. 12]. Одной из задач при этом является учет случайных возмущений, неизбежно возникающих при функционировании подобных сложных технических систем [6, с. 35].
В Оренбургском государственном университете разработано компьютерное приложение PolyTrans-3 для имитационного моделирования работы производственных систем при заданных значениях параметров технологических и сервисных модулей, алгоритмов их взаимодействия, вероятностей рассеяния длительности технологических и транспортных операций, а также сбоев и отказов оборудования [7, с. 387]. Исходные данные о моделируемой системе (рисунок 1) включают параметры технологического оборудования, автоматизированного склада заготовок, используемых транспортных средств и алгоритмы их взаимодействия.
Рисунок 1. Экранная форма ввода данных приложения PolyTrans-3
Сведения об изготавливаемых деталях представлены производственной программой выпуска, текущим составом сменных заданий и способом начального размещения заготовок в позициях автоматизированного склада. Величина вероятностных возмущений функционирования системы задается в виде законов распределения случайных величин и допустимых вероятностей их появления. В качестве вероятностных законов возмущений использованы законы нормального, экспоненциального и случайного распределения, а также распределение Пуассона. Предусмотрено два режима работы в системе PolyTrans – 3: моделирование работы ГПС на текущем варианте сменного задания (СЗ) и статистическое моделирование на множестве вариантов СЗ, в котором по умолчанию задано 1000 вариантов СЗ [1, с. 486].
В режиме текущего СЗ (рисунок 2) на экране выводятся циклограмма работы технологических и транспортных модулей, дифференцированные значения вероятностных потерь из-за рассеяния длительности технологических и транспортных операций, сбоев и отказов, сводные данные по работе оборудования в табличном и графическом виде, а также показатели эффективности работы ГПС [2, с. 805]. Данный режим, благодаря наглядности получаемых результатов, может использоваться для детального анализа составляющих цикла работы системы и величин потерь по различным причинам фонда времени работы оборудования, а также для верификации компьютерной модели, связанной с желанием пользователя убедиться в правильности получаемых результатов. Для проверки правильности результатов моделирования и повышения уровня доверия к использованию приложения «PolyTrans-3» выполнены процедуры оценки чувствительности результатов к изменению входных данных, формальные процедуры верификации, а также проверки правильности построения циклограммы и диаграммы баланса времени на тестовых примерах [3, с. 1]. Результатами проверки доказана корректность работы программного кода приложения.
Рисунок 2. Экранная форма с результатами моделирования
Отличиями разработанного инструментария от известных является комплексный учет решений, принимаемых инженерами-проектировщиками различных профилей: конструкторов, осуществляющих выбор и проектирование систем технологического и транспортно-складского оборудования, его узлов и агрегатов, проектирование схем планировки и компоновки ГПС; технологов, выполняющих проектирование технологических процессов под заданные технологическое оборудование и производственную программу и их нормированием; специалистов по автоматическому управлению, связанных с разработкой и выбором аппаратно-программных средств и алгоритмов функционирования системы; диспетчеров, формирующих состав сменных заданий и исходное размещение заготовок в автоматическом складе.
