Управление технологическими процессами


Моделирование гибких производственных систем с помощью сетей Петри



страница12/16
Дата10.05.2018
Размер1.04 Mb.
ТипКонспект
1   ...   8   9   10   11   12   13   14   15   16

3.1. Моделирование гибких производственных систем с помощью сетей Петри


Построение структуры новых высокоавтоматизированных производств является, как правило, трудно формализуемым процессом. Анализ структуры и технических решений в значительной мере опирается на математическое моделирование. При этом ставятся следующие задачи:

1) определить производительность всей системы и загрузку ее отдельных элементов при известных характеристиках изделия, технологии, ресурсах производительности всех элементов и емкостях накопителей;

2) определить необходимые ресурсы производительности всех элементов системы и емкости накопителей при известном плановом задании;

3) определить необходимую производительность транспортной системы;

4) определить потерю производительности системы при отказе определенных элементов.

Для моделирования гибких производственных систем используются разнообразные методы, которые можно разделить на два широких класса: аналитические и имитационные.

Аналитическое моделирование основано на косвенном описании моделируемого объекта с помощью набора математических формул. Язык аналитического описания содержит следующие основные группы смысловых элементов: критерий, неизвестные, данные, математические операции, ограничения. Наиболее существенная характеристика аналитических моделей заключается в том, что модель не является структурно подобной объекту моделирования. Под структурным подобием понимается однозначное соответствие элементов и связей модели элементам и связям моделируемого объекта. К аналитическим относятся модели, построенные на основе аппарата теории расписаний и математического программирования, в том числе линейного программирования.

Имитационное моделирование основано на прямом описании моделируемого объекта. Существенной характеристикой таких моделей является структурное подобие объекта и модели. При построении имитационной модели описываются законы работы каждого элемента объекта и связи между ними. Работа с имитационной моделью заключается в проведении имитационного эксперимента. Процесс, протекающий в ходе эксперимента, подобен процессу в реальном объекте. Поэтому исследование объекта на его имитационной модели сводится к изучению характеристик процесса, проходящего в ходе эксперимента.

На практике при решении задач анализа и синтеза гибких производственных систем аналитическое и имитационное моделирование объединяют в комплексную процедуру. Аналитическое моделирование в такой процедуре используют для быстрого, но приближенного оценивания основных характеристик системы, что позволяет устранить наиболее существенные неточности моделирования, сбалансировать производительность отдельных элементов и выбрать емкость накопителей. Имитационное моделирование занимает больше времени и позволяет определить характеристики гибкой производственной системы с более высокой точностью на основе полученных ранее данных.

При построении имитационных моделей на основе сетей Петри используются два принципа: модульности и структурного подобия.

Принцип модульности – модулируемый объект делится на фрагменты (модули), для каждого из которых строится модель. Затем модели модулей объединяются для получения обобщенной модели гибкой производственной системы. Модуль должен представлять собой достаточно автономный с технологической точки зрения объект. Под автономностью понимается относительно небольшое число связей данного объекта с другими. Выделение модулей и построение их моделей представляет собой творческий процесс, который трудно или невозможно описать формальными правилами.

Принцип структурного подобия заключается в том, что каждому значимому структурному элементу объектов ставится в соответствие набор позиций сети. При этом текущая разметка данного набора позиций однозначно характеризует определенное состояние элемента объекта.

Рассмотрим гибкий автоматизированный участок механической обработки, состоящий из двух обрабатывающих центров, одного оперативного накопителя и транспортной системы типа рельсовой тележки (рис. 14).

Пусть на участке обрабатываются два типа изделий. Изделие типа 1 требует выполнения вначале операции 1, а затем 3. Изделие типа 2 требует выполнения вначале операции 2, а затем 4. Обрабатывающий центр ОЦ1 может выполнять операции 1 и 2, а обрабатывающий центр ОЦ2 – операции 3 и 4.



Рис. 14. Схема участка механообработки

Пусть на участке обрабатываются два типа изделий. Изделие типа 1 требует выполнения вначале операции 1, а затем 3. Изделие типа 2 требует выполнения вначале операции 2, а затем 4. Обрабатывающий центр ОЦ1 может выполнять операции 1 и 2, а обрабатывающий центр ОЦ2 – операции 3 и 4.

Считаем, что известны продолжительности выполнения операций τ1, τ2, τ3, τ4, а также времена переналадок обрабатывающих центров с одной операции на другую – τ12, τ21, τ34, τ43.

Изделия будут представляться маркерами двух цветов: 1 и 2 – для 1 и 2 изделий. Выделим четыре модуля: – обрабатывающий центр (ОЦ), – транспортная тележка (ТТ), – склад (C), – накопитель (Н).

Рассмотрим моделирование модуля ОЦ.

ОЦ моделируется вместе со своим персональным накопителем (рис. 15), который описывается позициями р1пн, р2пн. Наличие маркера в позиции р1пн означает, что изделие находится в персональном накопителе в ожидании обработки. Маркер в позиции р2пн обозначает, что обработанное изделие ожидает отправки.

Рис. 15. Модель модуля «обрабатывающий центр»

Позиции р и р описывают соответственно выполнения операций 1 и 2. Этим позициям ставится в соответствие время задержки маркеров τ1 и τ2. Позиции р, р, р12н, р21н введены для описания настройки ОЦ и его переналадки.

Позициям р12н, р21н ставится в соответствие время задержки маркеров τ12 и τ21. Если в позиции р находится маркер цвета 1 (в персональный накопитель поступило изделие типа 1) срабатывает переход t1 и изделие передается на обработку.

Если в позицию поступает маркер цвета 2, то срабатывает переход t12 и изделие передается на обработку только после перенастройки ОЦ на выполнение операции 2.

Если в позиции р находится маркер цвета 2, то ОЦ настроен на выполнение операции 2. Следовательно, появление в позиции р1пн маркеры цвета 2 должно вызывать срабатывание перехода t2, а маркера цвета 1 – перехода t21. Маркировку, изображенную на рисунке можно рассматривать как начальную, соответствующую состоянию, при котором ОЦ находится в режиме ожидания загрузки.

Модуль ОЦ имеет один вход и один выход, связывающие его с другими модулями. Структура модуля, описывающего второй ОЦ, будет аналогична рассмотренной.

Вопросы для самопроверки:

1. Основные сведения о сетях Петри?

2. Основные принципы имитационного моделирования?

3. Принцип модульности и структурного подобия?


Каталог: general information -> institutes -> engineering institute -> department of quot mechanical engineering quot -> educational-methodical-activity
educational-methodical-activity -> Конспект лекций Омск 2007 удк
educational-methodical-activity -> Математическое моделирование элементов конструкции и технологического процесса механической обработки детали на основе теории графов
educational-methodical-activity -> Конспект лекций ч. 1 Омск
general information -> Тесты для аспирантов (общие вопросы философии науки) Базовый уровень
general information -> Программа вступительного экзамена по специальности


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   8   9   10   11   12   13   14   15   16


База данных защищена авторским правом ©znate.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница