Научная статья на тему 'Создание имитационной модели сборочной линии с использованием системы delmia'

Создание имитационной модели сборочной линии с использованием системы delmia Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

CC BY
562
106
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ / SIMULATION MODEL / ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ / ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ / FUNCTIONAL MODEL / DELMIA / IMITATING MODELING (SIMULATION)

Аннотация научной статьи по компьютерным и информационным наукам, автор научной работы — Алёшина Екатерина Евгеньевна, Саломатина Анна Алексеевна, Яблочников Евгений Иванович

Рассматривается построение имитационной модели сборочной линии. Показана важность разработки функциональной модели и дальнейшего ее использования для создания имитационной модели. Приведены основные преимущества системы Delmia. Описывается дальнейшее использование имитационной модели для постановки компьютерных экспериментов по имитации работы реальной линии сборки.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по компьютерным и информационным наукам , автор научной работы — Алёшина Екатерина Евгеньевна, Саломатина Анна Алексеевна, Яблочников Евгений Иванович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

SIMULATION MODEL CREATION OF THE ASSEMBLY LINE WITH DELMIA SYSTEM

Simulation model construction of an assembly line is considered. The importance of functional model working out and its further usage for simulation model creation is shown. The basic advantages of Delmia system are given. Further application of simulation model for computer experiments on operation imitation of a real assembly line is described.

Текст научной работы на тему «Создание имитационной модели сборочной линии с использованием системы delmia»

В итоге формула себестоимости пресс-формы есть функция от основных коэффициентов, составляющих себестоимость:

С = П(См + Ск + Сэ + Сз/ п +Си+Соб + Срц + Срз + Сб ) •

На любом предприятии, в частном случае - на виртуальном предприятии инструментального производства, необходимо проводить анализ имеющегося на складе материала и стандартных изделий для пресс-форм. Заложенная в систему информация о складах позволяет сократить сроки на приобретение необходимого материала и время на изготовление деталей пресс-формы. Также нельзя забывать об эффективности эксплуатации различных моделей оборудования одинакового назначения. Экспертная система должна отслеживать загруженность оборудования и равномерно распределять выполнение работ во избежание простоя и быстрого выполнения заказа.

Заключение

Использование ЭС при формировании портфеля заказов позволяет избежать риска невыполнения поставленных заказчиком сроков и увеличить прибыль предприятия. Анализ всех заказов виртуального предприятия инструментального производства позволяет выявить стратегические «окна» в хозяйственном портфеле и дать стратегические рекомендации для деятельности инструментального производства.

Литература

1. Колесников С. Тонкости интеграции // Открытые системы. - № 10. - 2009 [Электронный ресурс]. -Режим доступа: http//www.osp.ru/os/2009/10/11180438, свободный. Яз. рус. (дата обращения 31.03.2010).

2. Силаков А. В., Иващенко Н. С. Выбор структуры товарного портфеля предприятия на основе анализа его сбалансированности // Маркетинг в России и за рубежом. - № 6. - 2004 [Электронный ресурс]. -Режим доступа: http://dis.ru/static/magaz/market/index.html, свободный, яз. рус. (дата обращения 31.03.2010).

Гнездилова Светлана - Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, Александровна механики и оптики, аспирант, [email protected]

УДК 67.02: 65.011.56

СОЗДАНИЕ ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ СБОРОЧНОЙ ЛИНИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СИСТЕМЫ БЕЬМ1Л Е.Е. Алёшина, А.А. Саломатина, Е.И. Яблочников

Рассматривается построение имитационной модели сборочной линии. Показана важность разработки функциональной модели и дальнейшего ее использования для создания имитационной модели. Приведены основные преимущества системы Delmia. Описывается дальнейшее использование имитационной модели для постановки компьютерных экспериментов по имитации работы реальной линии сборки.

Ключевые слова: имитационная модель, имитационное моделирование, функциональная модель, Delmia.

Введение

Современные производственные системы отличаются сложной структурой потоков (множество последовательно-параллельных технологических этапов, наличие разнообразного оборудования, многообразие видов продукции и т.д.). Любой производственный процесс характеризуется наличием множества случайных составляющих - время обработки единицы продукции, длительность безотказной работы агрегатов и механизмов, время простоев и восстановительных работ и т. д. В связи с этим при моделировании сложных производств возникает необходимость рассматривать статистические модели систем разных классов. Для повышения эффективности управления предприятиями, работающими в условиях воздействия случайных факторов, необходимо применять соответствующие математические и инструментальные методы [1].

Построение модели производственной системы

При построении моделей процессов, происходящих в сложных производственных системах, при описании их структуры, оценке эффективности и оптимизации этих систем используются различные аналитические и имитационные схемы математического моделирования. Построение аналитической мо-

дели функционирования производства является очень трудоемким процессом. Выходом в данной ситуации является метод имитационного моделирования, основанный на моделирующих алгоритмах, которые строятся с использованием различных стандартов и включают в себя обобщенные методы исследования систем. Суть имитационного моделирования заключается в воспроизведении поведения исследуемой системы на основе результатов анализа наиболее существенных взаимосвязей между ее элементами, т.е. в разработке симулятора исследуемой предметной области для проведения различных экспериментов -другими словами, в представлении реальной системы цифровой моделью и моделировании на ней процесса функционирования реальной системы [2].

В качестве реальной системы для построения имитационной модели выступает автоматизированная линия сборки микрообъектива, состав и структура которой описаны в [3]. В отличие от предложенной централизованной схемы управления линией в данной работе рассматривается децентрализованная система управления, входящей информацией для которой являются показания ИРГО-датчиков. Имитационная модель строилась для анализа функционирования одной зоны - зоны измерений и сборки узлов.

Функциональная модель

Построение имитационной модели начинается с создания функциональной модели (модели процесса), которая позволяет описать технологический процесс и подробно рассмотреть конкретные операции [4]. Разработка функциональной модели технологического процесса сборки микрообъектива (рисунок) выполнялась для операции измерения и комплектации и велась с учетом применения системы радиочастотной идентификации. Технологический процесс начинается с измерения оптических и механических деталей (линз, оправ). В процессе измерения происходит идентификация и регистрация (расстановка меток) деталей, формируется база данных, заполняются и регистрируются паллеты. После операции измерения паллеты с линзами и оправами поступают на станцию комплектации.

Рисунок. Функциональная модель технологического процесса сборки микрообъектива

Функциональная модель позволяет рассмотреть возможные условия выполнения технологического процесса. Для представленного примера были определены ситуации, которые могут возникнуть в процессе. На первом этапе проводилась проверка наполненности паллет: если паллеты заполнены, то они отправляются на станцию комплектации. В случае, если на станцию комплектации пришли паллеты с одинаковыми деталями, например, с оправами, происходит считывание меток с паллет, далее в систему управления линией поступает сигнал о том, что пришли паллеты с одинаковыми деталями, и принимается решение о замене. После смены паллеты происходит анализ меток деталей (линз и оправ) и проверяется их соответствие. Если линзы соответствуют оправам, то осуществляется операция комплектации, в противном случае в систему управления поступает сигнал о том, что для выполнения операции необходимо провести замену одной из паллет (с линзами или оправами).

В функциональной модели учитывались возможные ситуации и случайные факторы, которые могут возникнуть в ходе выполнения технологического процесса и вызвать изменения в его протекании. На

представленном примере рассмотрены лишь некоторые из них. Модель процесса может быть изменена в ходе проведения компьютерных экспериментов с имитационной моделью.

Таким образом, создание функциональной модели позволяет определить:

- возможные случайные факторы, которые могут возникнуть и повлиять на выполнение технологического процесса;

- используемые ресурсы;

- пути выполнения технологического процесса с учетом влияния случайных факторов;

- оптимальный путь прохождения процесса, который будет использоваться для построения имитационной модели.

Функциональная и имитационная модели взаимосвязаны и являются дополнением друг друга. Имитационная модель дает больше информации для анализа. В свою очередь, результаты такого анализа могут стать причиной модификации модели процессов. В связи с этим целесообразно сначала построить функциональную модель, а затем на ее основе построить имитационную модель [4].

Имитационная модель

Имитационная модель строится в системе Delmia. Delmia реализует моделирование на основе виртуальной реальности - Virtual Reality (VR). VR-моделирование основано на концепции e-Manufacturing и связано с проблемами исследования и анализа производственных процессов. Суть концепции e-Manufacturing определяется непрерывным использованием цифровых моделей в процессе проектирования и эксплуатации производственных систем. При этом в виде цифровых моделей представляются не только сами изделия, но и все средства производства, производственные и логистические процессы.

Для поддержки данной концепции Delmia обладает банком данных, в котором представлены три базовые структуры производственного назначения: Продукт/Процесс/Ресурс (PPR). Модель PPR является ядром системы и предоставляет средства интеграции, соединяя различные хранилища и приложения расширенного производства, обеспечивает непрерывное, динамичное моделирование характеристик изделия и управляет результатами изменения по изделию, его процессами и ресурсами. Delmia имеет специальный симулятор - Quest, который поддерживает имитационное моделирование исследуемых систем и процессов, обеспечивает возможность визуального представления основных объектов и процессов функционирования исследуемых систем и результатов моделирования, погружая исследователя в среду виртуальной реальности [5].

Имитационная модель в Delmia состоит из физической и логической моделей. Физическая модель представляет собой планировку производственной системы, трехмерные модели оборудования и изделий, а логическая модель описывает материальный поток и правила его прохождения через определенную производственную систему. При построении физической модели используется встроенная библиотека геометрических образов типовых элементов логистической системы (например, контроллеры для роботов). Построение логической модели сводится к настройке базовой логики и определению конкретных значений параметров, а также заданию связей между элементами логистической системы (продуктом, процессом и используемым оборудованием). В логической модели учитывается вероятность сбоев производственного оборудования, график работы оборудования и персонала. Одна и та же физическая модель может быть использована и при моделировании нескольких материальных потоков, описываемых различными логическими моделями [6].

Созданную имитационную модель технологического процесса сборки можно «проиграть» во времени и получить статистику выполнения процесса так, как это было бы в реальности. Воспроизведение динамики производственного процесса основывается на моделировании работы всех задействованных в нем ресурсов в течение заданного интервала времени. Кроме того, имитационная модель процесса позволяет воспроизводить случайные факторы, обуславливающие вероятностный характер его выполнения, в том числе:

- случайные потери оборудования вследствие аварийности его работы или простоя;

- случайные потери ресурса рабочей силы, определяемые невыходами на работу;

- случайные колебания длительности вспомогательных и обслуживающих процессов, и т.д.

Заключение

Полученная имитационная модель сборочной линии используется для постановки экспериментов по имитации работы реальной линии сборки. Компьютерные эксперименты с имитационной моделью процесса:

- дают возможность исследовать особенности функционирования системы в любых условиях;

- существенно сокращают продолжительность испытаний по сравнению с натурным экспериментом;

- позволяют одновременно рассматривать и оценивать несколько альтернативных вариантов проектных решений для выбора одного оптимального;

- позволяют выяснить, может ли быть осуществлен проектируемый процесс, оценить возможные режимы и нагрузки во времени, проверить возможность улучшения качества.

Полученные в ходе выполнения экспериментов формальные результаты моделирования можно переносить на реальную линию сборки. Если результаты работы реальной линии не отвечают требованиям, то имитационная модель адаптируется, и процесс симуляции работы повторяется. В конечном итоге можно получить необходимые рекомендации по структуре и параметрам работы реальной линии.

Литература

1. Имитационное моделирование производственных систем / Под общ. ред. чл. кор. АН СССР А.А. Вавилова. - М.: Машиностроение; Берлин: Техника, 1983. - 416 с.

2. Лоу А., Кельтон Д. Имитационное моделирование / Пер. с англ. - 3-е изд. - СПб: BHV, 2004. - 848 с.

3. Концепция линии автоматизированной сборки микрообъективов на основе адаптивной селекции их компонентов / С.М. Латыев, А.П. Смирнов, А.А. Воронин, Б.С. Падун, Е.И. Яблочников, Д.Н. Фролов, А.Г. Табачков, Р. Тезка, П. Цохер // Оптический журнал. - 2009. - Т. 76. - № 7. - С. 79-83.

4. Маклаков С. Имитационное моделирование с Arena: электронный журнал КомпьютерПресс № 7, 2001 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://compress.ru, свободный. Яз. рус. (дата обращения 10.04.2010).

5. Coze Y., Kawski N., Kulka T., Sire P., Philippe S., Bloem J. Virtual Concept Real Profit with Digital Manufacturing and Simulation / Dassault Systèmes, November, 2009. - 168 с.

6. The PLM Magazine: корпоративный журнал Contact Mag. - May, 2009. - № 11. - С. 24-25.

Алёшина Екатерина Евгеньевна Саломатина Анна Алексеевна Яблочников Евгений Иванович

Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики, аспирант, [email protected] Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики, аспирант, [email protected] Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики, зав. кафедрой, кандидат технических наук, доцент, [email protected]

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.