Имитационное моделирование работы сборочного цеха

   1.2. Современные задачи и проблемы имитационного моделирования.

   Технологические возможности современных систем моделирования во многом определяют сегодня оживление интереса к имитационному моделированию не только в области государственного, глобального моделирования, но и в коммерческой сфере. Потребителями такого рода аналитической продукции выступают аналитические отделы банков, промышленные компании, финансово-промышленные группы, страховые и инвестиционные компании, консультационные, проектные организации, региональные органы власти, отрасли и др. С помощью имитационного моделирования эффективно решаются задачи самой широкой проблематики, - в области стратегического планирования, бизнес-моделирования и реинжиниринга , менеджмента и управления производством, цепочками поставок.

   Область приложения методов имитационного  моделирования столь обширна, что  заслуживает отдельного изложения, так же как и вопросы применимости различных подходов и средств в разных задачах и бизнес-решениях. На рис. 1. демонстрируются основные приложения имитационного моделирования.  
 
 
 
 
 
 
 

   

     

     

     

     

   Рис.1 Приложения имитационного моделирования.

   Технологические возможности современных систем моделирования характеризуются:

   • универсальностью и гибкостью базовой  и альтернативной к базовой концепций  структуризации и формализации моделируемых динамических процессов, заложенных в  систему моделирования. Сегодня  популярны среди систем моделирования  дискретного типа процессно-ориентированные концепции структуризации, основанные на сетевых парадигмах, автоматном подходе и некоторые другие; среди систем моделирования непрерывного типа – модели и методы системной динамики;

   • наличием средств проблемной ориентации, когда система моделирования содержит наборы понятий, абстрактных элементов, языковые конструкции из предметной области соответствующего исследования;

   • применением объектно-ориентированных  специализированных языков программирования, поддерживающих авторское моделирование и процедуры управления процессом моделирования;

   • наличием удобного и легко интерпретируемого  графического интерфейса, когда блок-схемы  дискретных моделей и системные  потоковые диаграммы непрерывных  реализуются на идеографическом уровне, параметры моделей определяются через подменю;

   • использованием развитой двух- и трех-мерной анимации в реальном времени;

   • возможностью для реализации нескольких уровней представления модели, средствами для создания стратифицированных описаний. Современные системы моделирования применяют структурно-функциональный подход, многоуровневые иерархические, вложенные структуры и другие способы представления моделей на разных уровнях описания;

   • наличием линеек и инструментов для  проведения и анализа результатов сценарных, вариантных расчетов на имитационной модели;

   • математической и информационной поддержкой процедур анализа входных данных, анализа чувствительности и широкого класса вычислительных процедур, связанных  с планированием, организацией и проведением направленного вычислительного эксперимента на имитационной модели;

   • Экспериментальные исследования на имитационной модели информативны, поэтому  необходима реализация подхода Simulation Data Base, основанного на доступе к  базам данных моделирования. Технологически это решается при помощи собственных специализированных аналитических блоков системы моделирования или за счет интеграции с другими программными средами;

   • исполнительный модуль может функционировать  вне среды для разработки модели;

   • применением многопользовательского режима работы, интерактивного распределенного  моделирования, разработками в области  взаимодействия имитационного моделирования  со Всемирной паутиной и др. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. АНАЛИЗ ТЗ И  ФОРМАЛИЗАЦИЯ ЗАДАЧИ  МОДЕЛИРОВАНИЯ.

2.1. Анализ ТЗ курсового проекта, начальные представления о данных.

      Задание 15

      В сборочном цеху из агрегатов двух типов монтируются готовые изделия. Агрегаты первого (второго) типа поступают  в цех через интервалы времени, распределенные нормально.

      Агрегаты  первого типа поступают на операцию настройки (ОН1) с длительностью операции Т₁ минут. Агрегаты второго типа поступают на операцию настройки (ОН2) с длительностью T₂ минут. Монтирование агрегатов для получения готового изделия может начаться только при наличии одного агрегата первого типа и двух агрегатов второго типа и только после монтирования предыдущего изделия. Монтирование агрегата первого типа занимает T₃ минут, двух агрегатов второго типа - Т₄ и Т₅ минут, соответственно. Операции монтирования производятся параллельно. Длительность каждой операции зависит от количества задействованных на ней рабочих.

      На  участке может быть задействовано  не более N рабочих. Заработная плата одного рабочего составляет Z единиц стоимости за 1 час. Стоимость хранения одного агрегата каждого типа в цеху на протяжении 1 часа составляет S единиц стоимости.

      Определить  наилучшее с экономической точки  зрения распределение рабочих между операциями. 
 
 

      

      Входные параметры модели приведены в  таблице. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   2.2. Построение концептуальной структуры модели объекта. Формализация модели в виде Q-схемы и описание ее работы с позиции основных потоков и потоков управления.

   Рассмотрим  Q-схему данной модели. Она изображена на рис.2.

   Описания  функционирования структурной схемы.

   Рассмотрим  подробнее элементы Q-схемы:

1. Г - поток агрегатов.
2. ОП1, ОП2 – проверка параметров агрегата, с временем Т1 и Т2 зависящих от количества рабочих на пунктах N1 и N2. ОЖИД – условие перехода агрегатов на сборку (ожидает 2 агрегата первого типа и один агрегат второго типа).
3. МА1-3 – монтирование агрегатов на изделие (сборка), с временем Т3-5 зависящих от количества рабочих на пунктах N3-5.

   

   Рисунок 2 - Q-схема разрабатываемой модели 
 
 
 
 

3. ПОСТРОЕНИЕ ИМИТАЦИООНОЦ МОДЕЛИ ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЕЯ.

1. Блок-диаграмма имитационной модели.

     
 

     
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   3.2. Спецификация и описание используемых блоков, операндов, СЧА в имитационной модели.

   В модели были использованы следующие  блоки:

   GENERATE A,B – генерирует транзакты с интервалом А±В.

   SPLIT A,B – создает А копий транзакта и направляет копии в метку В.

   TEST E A,B,C – условие, если А=В (так как символ отношения Е, обозначающий равенство), то перейти к следующему оператору, иначе перейти к оператору с меткой С.

   SEIZE A – занимает устройство с именем А, другие транзакты становятся в очередь до освобождения устройства.

   ADVANCE A,B – время обработки (задержки) транзакта А±В единиц времени.

   RELEASE A – освобождение устройства с именем А.

   TRANSFER ,B – безусловный переход транзакта к оператору с меткой В.

   ASSEMBLE A – соединяет А транзактов в один.

   Met1 MATCH Met2 – ожидание транзактов на метках Met1 и Met2 одновременно.

   GATE NU A,B – если объект А находится в заданном состоянии (NU – устройство свободно), то транзакт переходит к следующему оператору, иначе транзакт переходит к оператору с меткой В.

   SAVEVALUE A,B – присваивает переменной А значение В. Если после А есть + (-), значит значение В будет прибавлено (вычтено) к переменной А.

   TERMINATE A – уничтожает А транзактов. Моделирование завершается, когда содержимое счетчика транзактов станет равно 0 или меньше 0.

   A EQU В – присваивает переменной А значение В.

   А VARIABLE B – присваивает переменной А значение выражения В.

   В модели были созданы переменные DOHOD – экономическая эффективность работы цеха, STIME – счетчик времени, ZP – заработная плата всех рабочих за изготовление единицы изделия, NN1, NN2, NN3, NN4, NN5 – количество рабочих на каждой из операций.

          
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3.3     Исходный текст модели 

         NN1 EQU 3  ;кол-во рабочих на ОП1

      NN2 EQU 1  ;кол-во рабочих на ОП2

      NN3 EQU 1  ;кол-во рабочих на МА1 

      NN4 EQU 1  ;кол-во рабочих на МА2

      NN5 EQU 2  ;кол-во рабочих на МА3

          SMENA EQU 480

      ;DOHOD EQU 0 ;доход за смену

      ;ZP EQU 0  ;зарплата рабочим

      ;STIME EQU C1 ;прошедшее время

;***************************************************************************

      GENERATE 1  ;каждую минуту агрегат

      SPLIT 1,TT2  ;на ОП1 или на ОП2

TT1 TEST E NN1,1,M12 ;если кол-во рабочих =1

      SEIZE 1  ;занять устройство 1