Технологическая линия включает источник деталей, два взаимосвязанных станка, накопитель, технологический модуль для окончательной обработки деталей, рабочее место комплектации паллет и транспортировочный робот для их транспортировки на склад.

Время поступления деталей из источника распределено равномерно на интервале (10±2) сек., причем деталь поступает в минимальную из очередей к станкам.

Если деталь поступает на 1 станок, то затем она поступает на 2 станок. Если поступает сначала на 2, то потом на 1.

Время обработки деталей на станках распределено равномерно на интервале (10±4) сек., (9±3) сек. соответственно.

После цикла механообработки деталь поступает в накопитель по 10 деталей. Из накопителя все детали одновременно выдаются в технологический модуль для окончательной обработки (6±2) сек. Затем осуществляется укладка деталей в паллеты по 10 штук. Транспортировочный робот отбирает 2 паллеты и транспортирует их на склад. Время транспортировки распределено равномерно на интервале (16±4) сек.

Промоделировать 5 часовую работу. Определить

количество обработанных деталей каждым станком,

загрузку всех элементов технологической линии,

максимальное, минимальное и среднее время наполнения накопителя после цикла механообработки.

Рис.1. Модель функционирования цеха механообработки.

Рассмотрим подробно логику реализованной на рис.1 модели.

Модель состоит из двух параллельных цепочек:

1. Модуль Create 1 имитирует поступление деталей в систему, затем модуль Decide 1 решает, на каком из станов минимальная очередь на обработку, после чего деталь поступает на обработку либо на станок 1 (Process 1), либо на станок 2 (Process 2). После чего в модулях Assign 1 и Assign 2 маркируется, какое количество раз, деталь подвергалась механообработке (маркер - Attribute 1). Затем модули Decide 1 и Decide 2 определяют, требуется ли детали еще обработка. Если нет, то детали поступают в накопитель Batch 1, где формируются в комплект по 10 штук. Затем комплект разгруппировывается модулем Separate 5 и поступает на дальнейшую обработку в Process 3. После чего детали укладываются в паллеты по 10 штук, это имитировано модулем Batch 1, а готовые паллеты поступают на склад Hold 1 и ждут дальнейшей транспортировки роботом.

2. Модуль Create 6 имитирует транспортировочного робота, который ждет в Hold 3, когда на складе Hold 1 накопится достаточное количество паллет (2 штуки). Когда имеется требуемое количество паллет, робот выезжает и забирает 2 паллету модулем Pickup 1. Process 4 моделирует переезд транспортировочного робота из одного пункта в другой. Затем Separate 4 разделяет делали и самого робота. Робот возвращается на место, где продолжает ожидать следующую партию паллет, а детали перемещаются в Dispose 2.

Рассмотрим более подробно наиболее интересные модули.

Поступление деталей из источника имитируется модулем Create 1, временные параметры которого равномерно распределены на интервале (10±2) сек. Модуль Create 1 вырабатывает сущности - детали.

Определение условия, какова минимальная очередь, осуществляется в модуле Decide 1. При определении минимальной очереди используется оператор NQ (Process 1. Queue), подсчитывающий текущее количество сущностей в очереди к первому станку, который реализован в виде Process 1.

Модуль Decide1 проверяет, к какому станку очередь меньше, и направляет деталь к станку с минимальной очередью.

Обработка деталей 1 и 2 станком реализована в модулях Process 1 и Process 2. Время обработки деталей на станках распределено равномерно на интервале (10±4) сек., (9±3) сек. соответственно.

Проверка условия, что "если деталь поступает на 1 станок (модуль Process 1), то затем она поступает на 2 станок (модуль Process 2). Если поступает сначала на 2, то потом на 1", осуществляется при помощи модулей Decide 2 и Decide 3 в связке с Assign 1 и Assign 2.

Модули Decide 2 и Decide 3 проверяют атрибут (Attribute 1), который отвечает за циклы механообработки деталей, вышедших после первого и второго станка соответственно. Если Attribute 1, задаваемый в Assign 1 и Assign 2, у детали равен двум, то деталь прошла два цикла механообработки и поступает в накопитель для дальнейшего соблюдения технологии процесса. Если Attribute 1 у детали не равен двум, то это означает, что деталь прошла всего один цикл механообработки и ее нужно перенаправить к другому станку.

Модули Assign 1 и Assign 2 используются для задания атрибута у детали. В случае, когда деталь прошла очередной цикл механообработки Attribute 1 увеличивается на единицу.

Также в этих же модулях ведется подсчет количества обработанных деталей каждым станком, это необходимо для определения статистических параметров процесса. Подсчет обработанных деталей задается в виде переменных koli4estvo1 и koli4estvo2, путем увеличения этих переменных при прохождении сущности через модули Assign 1 и Assign2.

После цикла механообработки деталь поступает в накопитель (связка модулей Batch 1 - Separate 1), который вмещает 10 деталей. Batch 1 имитирует накопитель, где создается группировка из 10 деталей, а модуль Separate 5, в дальнейшем, разъединяет пришедшую группировку, для дальнейшей механообработки деталей по отдельности.

Из накопителя все детали подаются в технологический модуль Process 3 для окончательной обработки (6±2) сек. Process3 имитирует процесса окончательной обработки деталей (6±2) сек.

Из накопителя все детали подаются в технологический модуль Process 3 для окончательной обработки (6±2) сек. Process3 имитирует процесса окончательной обработки деталей (6±2) сек.

Затем осуществляется укладка деталей в паллеты по 10 штук. Это моделируется в виде модуля Batch 2, который создает комплект из 10 деталей.

Затем комплект поступает в модуле Hold 1 для временного хранения. Тип модуля Hold 1 задаем Infinite Hold, т.е. бесконечное хранение, при этом параметре у данного модуля нет выхода, и сущности из него мы можем забрать, только используя другой дополнительный модуль, которым в нашем случае будет имитировать транспортировочный робот.

Имитация работы транспортировочного робота, представляет собой цепочку модулей, начиная от Create 6 и заканчивая Dispose 2.

Модуль Create 6 создает всего одну сущность - транспортировочный робот.

Эта сущность поступает в модуль Hold 3, где задерживается до тех пор, пока не выполнится условие NQ (Hold 1. Queue) ==2, т.е. две паллеты готовы для транспортировки. Таким образом, модуль Hold 3 осуществляет управление движением транспортировочного робота.

После того как в модуле Hold 1 есть две паллеты, готовые к транспортировки, транспортировочный робот забирает их модулем Pickup 1.

Модуль Separate 3 необходим по так называемым "техническим" причинам, никакой важной информационной нагрузки он не несет. Назначение этого модуля - разъединить существующую временную группировку, как известно, модуль Pickup 1, забирая сущности из очереди создает временную группировку, если эта группировка попадет в модуль Dispose 2, то появится сообщение об ошибке, именно для избежания этой ошибки мы добавляем в модель модуль Separate 3.

Время транспортировки деталей роботом распределено равномерно на интервале (16±4) сек. Модуль Process 4 используем для имитации времени процесса транспортировки.

Модуль Separate 4 используется для создания копии пришедшей в него сущности, что имитирует возвращение транспортировочного робота в модуль Hold 3, а перевезенных деталей в Dispose 2.

В результате моделирования 5 часовой работы автоматической технологической линии, как было задано в исходных данных, были получены следующие результаты:

1) количество обработанных деталей первым станком = 1787 деталей, вторым станком = 1804 детали, эти данные можно взять из стандартных отчетов;

2) загруженность станков можно взять из стандартных отчетов, коэффициент загруженности первого станка (Resource 1) = 0,99; второго станка (Resource 2) = 0,89; максимальное, минимальное и среднее время наполнения накопителя (в нашем случае, это было смоделировано модулем Batch 1) после цикла механообработки также можно взять из стандартных отчетов, предлагаемых программным пакетом Arena: среднее время ожидания деталей в накопителе = 0,013 часа; минимальное время ожидания = 0; максимальное время ожидания = 0,029 часа.

Заключение

Моделирование как средство проектирования сегодня имеет широкое применение, причем как математическое, так и имитационное. Среда компьютерного имитационного моделирования Arena - хотя и очень популярный инструмент, но отнюдь не единственный. Не следует также забывать и о том, что область применения пакета Arena ограничена и покрывает только моделирование систем массового обслуживания.

Традиционным способом для решения задачи определения характеристик СМО является использование методов теории массового обслуживания. ТМО позволяет получить характеристики СМО аналитически, причем, скорее всего, быстрее и точнее, чем в случае имитационного моделирования (нет необходимости в многократных "прогонах" модели и усреднении полученных результатов).

К сожалению, использование методов ТМО ограничено определенными распределениями потоков заявок. Поэтому в некоторых ситуациях, возникающих достаточно часто, приходится прибегать к имитационному моделированию. Система моделирования Arena хороша тем (как и большинство других сред дискретно-событийного моделирования СМО), что позволяет не только преодолеть характерные для ТМО ограничения, но и ускорить процесс разработки модели. Модель сложной СМО гораздо проще (а значит и быстрее) строить в редакторе из готовых блоков, кроме того, для этого нет необходимости иметь специальную подготовку в области ТМО (и подчас непростых математических методах, используемых в ней).

Список используемой литературы

1. Снетков Н.Н. Имитационное моделирование экономических процессов: Учебно-практическое пособие. - М.: Изд. центр ЕАОИ, 2008. - 228 с.

2. Емельянов А.А. Имитационное моделирование экономических процессов. - Москва: Финансы и статистика, 2009. - 417 c.

3. С.С. Журавлев. Краткий обзор методов и средств имитационного моделирования производственных СИСТЕМ. - Пробл. информатики. 2009. № 3. С.47-53 с.

4. Замятина О.М. Моделирование систем: Учебное пособие. - Томск: Изд-во ТПУ, 2009. - 204 с.

5. http://simulation. narod.ru/arena.html

6. http://www.iteam.ru/soft/modelling/959/

Размещено на Allbest.ru