лекция Додонов част 2, страница 9

Среднее время обработки 15,884 минут

Максимальная длина очереди – 1 деталь

Среднее число деталей в очереди 0,16

Число входов в очереди – 27

Число “нулевых” (без ожидания) входов в очередь – 12

Процент “нулевых” входов -44,4%

Среднее время нахождения в очереди на один вход (включая нулевые входы)- 2,851 мин.

Среднее время нахождения в очереди на один ненулевой вход равно 5,133 минут.

Пример 2.Моделируемая АСС имеет 2 станка с ЧПУ, зону приемки (транспортер необработанных деталей) и зону готовых изделий (транспортер обработанных деталей)(см. рис ). Детали прибывают каждые 150 секунд и последовательно обрабатываются на двух станках. Роботу требуется 8±1 секунд, чтобы захватить или отпустить деталь и 6 секунд, чтобы переместить их из зоны приемки к первому станку. Время обработки на первом станке распределено по равномерному закону со средним 60±10 секунд. На перемещение от первого станка ко второму роботу требуется 7 секунд. Время обработки на втором станке составляет 100±15 секунд. Чтобы переместить деталь от второго станка в зону готовых деталей роботу требуется 5 секунд.

Необходимо промоделировать работу АСС (для 75 готовых изделий), а также:

1. Найти коэффициенты использования робота и станков.

2. Найти максимальную емкость магазина использовавшегося для хранения деталей в течение технологического процесса.

Моделирование.

Объект состоит из двух станков и нескольких накопителей, между которыми перемещается робот. Порядок работы системы указан на рисунке. Транзактами будем считать детали.

Посмотрим, как можно реализовать элементы нашей АСС на GPSS:

Накопители. Фактически, накопитель – это очередь, в которую детали (транзакты) приходят и остаются в ней до тех пор пока робот или станок (следующий блок) не будет готов работать с ними. Таким образом накопитель можно промоделировать операторами QUEUE и DEPART.

Станок и робот. Для описания этих устройств в GPSS используется последовательность блоков: SEIZE - ADVANCE- RELEASE. Надо добавить что каждый станок снабжен автооператором с накопителями, а время установки/снятия деталей автооператорами входит в время обработки деталей (см. рис. )

3. Составим программу.

GENERATE 150 ; Пребывает деталь

QUEUE One ; Очередь пребывающих деталей

SEIZE Robot ; Занять робота

DEPART One ; Выход из очереди

ADVANCE 8,1 ; Робот захватывает деталь из

накопителя пребывающих деталей.

ADVANCE 6 ; Робот перемещается к станку 1

ADVANCE 8,1 ; Робот отдает деталь автооператору 1

RELEASE Robot ; Освободить робота

QUEUE Two ; Ждать в очереди накопителя необработанных деталей автооператора 1

SEIZE Machine1 ; Занять первый станок

DEPART Two ; Выйти из очереди накопителя необработанных деталей автооператора 1

ADVANCE 50,10 ; Время обработки

RELEASE Machine1 ; Освободить станок 1

QUEUE Three ; Встать в очередь накопителя обработанных деталей автооператора 1

SEIZE Robot ; Занять робот

DEPART Three ; Выйти из очереди накопителя обработанных деталей автооператора 1

ADVANCE 8,1 ; Робот забирает деталь у автооператора 1

ADVANCE 7 ; Робот перемещается к станку 2

ADVANCE 8,1 ; Робот отдает деталь автооператору 2

RELEASE Robot ; Освободить робот

QUEUE Four ; Ждать в очереди накопителя необработанных деталей автооператора 2

SEIZE Machine2 ; Занять станок 2

DEPART Four ; Выйти из очереди накопителя необработанных деталей автооператора 2

ADVANCE 100,15 ; Обработка 2

RELEASE Machine2 ; Освободить станок 2

QUEUE Five ; Ждать в очереди накопителя обработанных деталей автооператора 2

SEIZE Robot ; Занять робот

DEPART Five ; Выйти из очереди накопителя обработанных деталей автооператора 2

ADVANCE 8,1 ; Робот захватывает деталь

ADVANCE 5 ; Робот перемещается к транспортеру

ADVANCE 8,1 ; Робот устанавливает деталь на транспортер

RELEASE Robot ; Освободить робот

TERMINATE 1 ; Деталь обработана

4.Для выполнения моделирования исследуемой АСС откройте программу GPSS World Student version.

а). Откройте файл, содержащий программу имитационного моделирования. (File/Open/Lab. gps... Enter)

b). Подготовьте программу к имитационному моделированию (Command/Create Simulation)

Появится окошко с датой моделирования и сообщение "Ready" - это означает, что теперь система готова к моделированию,

с). Начнем моделирование. (Command/Start).

d). В появившемся окошке вместо единички набираем 75 т.к. по заданию нам надо смоделировать процесс изготовления 75 деталей. (На данном этапе мы как раз и задаем значение счетчика завершения (см. TERMINATE)). Нажимаем "ОК". Моделирование началось.

е). Через несколько секунд перед нами появляется отчет о моделировании (см.

рис.).

GPSS World Simulation Report - Untitled.4.1

Wednesday, November 05, 2008 01:23:09

START TIME END TIME BLOCKS FACILITIES STORAGES

0.000 22722.218 33 3 0

NAME VALUE

FIVE 10007.000

FOUR 10005.000

MACHINE1 10003.000

MACHINE2 10006.000

ONE 10000.000

ROBOT 10001.000

THREE 10004.000

TWO 10002.000

LABEL LOC BLOCK TYPE ENTRY COUNT CURRENT COUNT RETRY

1 GENERATE 151 0 0

2 QUEUE 151 0 0

3 SEIZE 151 0 0

4 DEPART 151 0 0

5 ADVANCE 151 0 0

6 ADVANCE 151 0 0

7 ADVANCE 151 0 0

8 RELEASE 151 0 0

9 QUEUE 151 0 0

10 SEIZE 151 0 0

11 DEPART 151 0 0

12 ADVANCE 151 0 0

13 RELEASE 151 0 0

14 QUEUE 151 0 0

15 SEIZE 151 1 0

16 DEPART 150 0 0

17 ADVANCE 150 0 0

18 ADVANCE 150 0 0

19 ADVANCE 150 0 0

20 RELEASE 150 0 0

21 QUEUE 150 0 0

22 SEIZE 150 0 0

23 DEPART 150 0 0

24 ADVANCE 150 0 0

25 RELEASE 150 0 0

26 QUEUE 150 0 0

27 SEIZE 150 0 0

28 DEPART 150 0 0

29 ADVANCE 150 0 0

30 ADVANCE 150 0 0

31 ADVANCE 150 0 0

32 RELEASE 150 0 0

33 TERMINATE 150 0 0

FACILITY ENTRIES UTIL. AVE. TIME AVAIL. OWNER PEND INTER RETRY DELAY

ROBOT 452 0.437 21.946 1 151 0 0 0 0

MACHINE1 151 0.331 49.813 1 0 0 0 0 0

MACHINE2 150 0.658 99.748 1 0 0 0 0 0

QUEUE MAX CONT. ENTRY ENTRY(0) AVE.CONT. AVE.TIME AVE.(-0) RETRY

ONE 1 0 151 151 0.000 0.000 0.000 0

TWO 1 0 151 151 0.000 0.000 0.000 0

THREE 1 1 151 106 0.013 1.938 6.502 0

FOUR 1 0 150 150 0.000 0.000 0.000 0

FIVE 1 0 150 144 0.005 0.761 19.013 0

CEC XN PRI M1 ASSEM CURRENT NEXT PARAMETER VALUE

151 0 22650.000 151 15 16

FEC XN PRI BDT ASSEM CURRENT NEXT PARAMETER VALUE

152 0 22800.000 152 0 1

5. Посмотрим окно результатов поподробнее:

Начинается отчет с названия файла и даты проведения эксперимента. Дальше идет строка, показывающая следующие параметры: START TIME - время начала моделирования.

END TIME - время конца моделирования. Время указывается в единицах модельного времени, в нашем случае это секунды.

BLOCKS - показывает количество блоков в программе.

FACILITIES - показывает количество устройств в программе. В нашем случае их 3: Robot, Machine 1, Machine 2.

STORAGES - указывает количество специальных блоков. В нашей программе они не использовались.

Далее показывается статистика прохождения транзактами блоков. Строка, поясняющая каждый столбик, содержит следующие пункты:

LABEL - метка блока, в нашей программке мы не использовали метки.

LOC - номер блока.

BLOCK TYPE - тип блока.

CURRENT COUNT - показывает количество транзактов, находящихся в данный момент времени в блоке (обрабатываемых или удерживаемых блоком).

RETRY - количество транзактов, ожидающих специальных условий, для дальнейшего следования по модели. Мы не задавали специальных условий.

Затем идут данные о работе устройств (FACILITY).Строка содержит следующие столбцы:

FASILITY - название устройств.

ENTRIES - количество входов транзактов.

UTIL - Коэффициент использования.

AVE.TIME - среднее время пребывания транзакта в устройстве. Для нашей модели, здесь указано среднее время обработки детали на станке.

OWNER - номер последнего транзакта, занявшего устройство.

PEND - количество прерванных в устройстве транзактов.

INTER - количество прерывающих устройство транзактов.

RETRY - количество транзактов , ожидающих специальных условий.

DELAY - количество транзактов , ожидающих занятия устройства.

После данных об устройствах приводятся результаты работы очередей. Здесь учитывается следующее:

QUEUE - номер или имя очереди.

МАХ - максимальная длина очереди.

CONT - текущая длина очереди.

ENTRY - общее количество входов.

ENTRY(O) - количество «нулевых» входов т.е. транзактов, которые не стояли в очереди. Их время пребывания в очереди равно 0.

AVE. CONT - средняя длина очереди.

AVE.TIME - среднее время пребывания транзактов в очереди.

AVE. (-0) - среднее время пребывания без учета нулевых входов. RETRY - количество транзактов, ожидающих специальных условий.

Последний список данных о будущих событиях. В них отображаются транзакты с содержимым их параметров в порядке их следования по модели.

XN - номер транзакта:

PRI - приоритет транзакта;

BDT - абсолютное модельное время;

ASSEM - номер семейства транзактов;

CURRENT - номер блока где находится транзакт (0 - если не вошел в

модель);

NEXT - номер блока, в который должен войти транзакт: PARAMETR - номер или имя параметра транзакта; VALUE - значение параметра.

Теперь ознакомившись с данными, полученными в результате моделирования, о работе системы можно сказать следующее:

1). Робот и станки используются неэффективно, о чем говорит коэффициент использования (UTIL). Так робот использовался только на 43%, станок №1 на 39%, а станок №2 на 65%

2). Максимальная длина очередей равна 1, а среднее время нахождения деталей во всех очередях(кроме 3 и 5) равно 0.

5. Опираясь на результаты моделирования можно предложить следующие действия для повышения эффективности работы ГПМ.

А) Можно увеличить интенсивность подачи заготовок к ГПМ и тем самым повысить производительность робота и станков.

Б) Автооператор 1 можно совсем убрать, а его функции передать роботу. Это понизит стоимость ГПМ.

Сети Петри (Фактическая производительность)

Моделирование роботизированного технологического комплекса (РТК)

Одним из инструментов моделирования дискретных процессов, протекающих в производственных системах, и в частности в роботизированных технологических комплексах (РТК) являются сети Петри и их модификации – временные сети Петри, цветные сети Петри и т.о.

Аппарат сетей Петри позволяет описывать параллельные, асинхронные, иерархические дискретные процессы. Математическая модель описываемого сетью Петри дискретного процесса наглядна, легко алгоритмизируется для моделирования на ЭВМ.

Имитация функционирования РТК описывается изменениями в маркировки сети Петри, моделирующий данный производственный объект. Маркировка сети изменяется согласно ряду правил, в результате чего сеть переходит из некоторого начального (заданного) состояния в некоторое конечное.

Временные сети Петри позволяют в явном виде ввести в процесс имитации время протекания отдельных действий РТК.

Времена транспортировки заготовок, загрузки/разгрузки станка обработки на станке детали, время простоя из-за неисправности станка, робота, накопителя, простое из-за отсутствия заготовок и т.д.

Пример:

РТК (рис. 1) предназначен для обработки деталей одного типа.

Рис.1 а) Компоновка РТК, б) Сеть Петри (временная)моделирующая работу РТК

РТК обрабатывает детали одного типа.