Opracowanie oprogramowania dla symulacji procesu.pdf

(556 KB) Pobierz
Microsoft Word - Jarzynka.doc
Politechnika Cz stochowska
Wydział In ynierii Mechanicznej i Informatyki
Kierunek: Informatyka
Specjalno : In ynieria Oprogramowania i Systemy
Informatyczne
PRACA MAGISTERSKA
OPRACOWANIE OPROGRAMOWANIA DLA
SYMULACJI PROCESU
TECHNOLOGICZNEGO DLA
PRZEDSI BIORSTWA "HET-MARK"
Paweł Jarzynka
Nr albumu: 26733
Rok akademicki: 2002/2003
Promotor: dr hab. in . Paweł Sewastjanow prof. P.Cz.
Recenzent:
Spis tre ci
1. Cel pracy
4
2. Wst p teoretyczny
6
2.1. Definicja podstawowych poj
6
2.2. Odmierzanie czasu w systemie symulacyjnym
6
2.3. Rodzaje symulacji cyfrowej
10
2.4. rodowiska programowania
12
2.5. Etapy tworzenia systemu symulacyjnego
14
2.5.1. Ogólny schemat tworzenia systemu symulacyjnego
15
2.5.2. Projektowanie i implementacja
20
2.5.3. Weryfikacja i walidacja systemu symulacyjnego
22
2.5.4. Metody walidacji systemu symulacyjnego
23
2.5.5. Bł dy w procesie weryfikacji i walidacji
27
2.5.6. Weryfikacja i walidacja w procesie tworzenia
modelu symulacyjnego
29
2.5.7. Techniki przydatne w fazie weryfikacji i walidacji
31
2.6. Cele, zalety i wady symulacji
31
3. Opracowanie i implementacja systemu symulacyjnego
33
3.1. Przedsi biorstwo wielobran owe "HET- MARK"
33
3.1.1. Struktura firmy "HET - MARK". Działy i ich zadania
33
3.1.2. Proces produkcji
36
3.2. Model koncepcyjny
42
3.2.1. Modelowane obiekty
42
3.2.2. Schemat działania modelu
44
3.3. Wymagania funkcjonalne i niefunkcjonalne
46
3.3.1. Wymagania funkcjonalne
46
3.3.2. Wymagania niefunkcjonalne
49
3.4. Projektowanie systemu symulacyjnego
49
3.5. Implementacja systemu symulacyjnego
53
3.5.1. Generator liczb losowych
56
4. Prowadzenie eksperymentów symulacyjnych
59
4.1. Schemat prowadzenia eksperymentów
59
4.2. Walidacja systemu symulacyjnego
61
4.2.1. Przygotowanie danych wej ciowych
61
4.2.2. Schemat procesu walidacji
62
4.2.3. Eksperymenty walidacyjne i ocena poprawno ci modelu
62
5. Wnioski
70
Literatura
72
Politechnika Cz stochowska
1. Wst p
Symulacja procesów produkcyjnych, organizacyjnych i cz sto ekonomicznych
jest pot niejszym narz dziem dla prognozowania w gospodarce jak na mikropoziomie
(przedsi biorstwo, zakład), tak i na makropoziomie (region, a nawet pa stwo). Główn
zalet symulacji jest mo liwo uwzgl dnienia realnych procesów w warunkach
niezb dnej niepewno ci wyra aj cej si w nieokre lono ci parametrów tych systemów.
Przy tym niepewno zwykle traktowana jest w sensie nosowo ci i formalizowana
matematycznie za pomoc teorii prawdopodobie stwa. Głównym narz dziem
zapewnienia w modelu tej losowo ci jest tak zwana metoda jest tzw. metoda Monte
Carlo. Warto odnotowa , e w literaturze naukowej cz sto terminy „symulacja” i
„metoda Monte Carlo” rozpatrywane s jako synonimy.
Wa n cech odró ni c symulacj od innych podej do modelowania
matematycznego jest to, e wyniki symulacji nie zawsze odpowiadaj naszym
intuicyjnym przedstawieniom o rozwoju zdarze , opartym na istotnej dla procesów
my lenia zasadzi ekstrapolacji. Ta cecha jest jedn z głównych zalet symulacji,
poniewa pozwala maksymalnie przybli y model symulacyjny do zachowania si
systemu rzeczywistego.
Dzi w pa stwach rozwini tych symulacja jest podstawowym elementem
procesu projektowania nowych przedsi biorstw, systemów melioracyjnych, pól
naftowych. Istniej nawet przykłady udanej symulacji rozwoju sytuacji politycznej.
Podej cie symulacyjne jest podstaw informatycznej restrukturyzacji
przedsi biorstw. Przy tym wyodr bniono dwa główne etapy: restrukturyzacja odwrotna,
restrukturyzacja bezpo rednia. Na pierwszym etapie (restrukturyzacj odwrotna)
budowany jest model symulacyjny przedsi biorstwa w tym stanie, w jakim ona istnieje.
Taki model symulacyjny pozwala na wykrywanie w skich gardeł procesu
produkcyjnego oraz administracyjnych powi za , pozwala na optymalizacj (
najcz ciej wielokryterialnych) pozwalaj c wyczerpa wszystkie mo liwo ci
ulepszenia działalno ci przedsi biorstwa w ramach jego istniej cej struktury,
technologii i koncepcji zarz dzania. Po wyczerpaniu tych mo liwo ci firma dla
utrzymania si na rynku powinna wprowadzi zmiany rewolucyjne, tzn.
restrukturyzacj . Na tym etapie (restrukturyzacja bezpo rednia) buduje si model
symulacyjny przyszłego zakładu o zupełnie nowej strukturze. Przy tym u ywanie
symulacji pozwala na projektowanie nowego przedsi biorstwa ju w formie
odpowiadaj cej poj ciom o optymalno ci na aktualnym etapie. Dobrym przykładem
takiego zintegrowanego systemu wspomagania restrukturyzacji na podstawie symulacji
jest kompleks programowy ReSink, skutecznie u ywany w całym szeregu projektów,
np. w restrukturyzacji jednego z najwi kszych lotnisk Europy Szeriemietiewa
(Moskwa).
Najcz ciej przedmiotem symulacji jest proces produkcji wyrobu, a dokładniej
ilo wykonanych elementów w zadanym przedziale czasowym, b d , patrz c z innej
strony, czas wyprodukowania okre lonej ilo ci elementów. I w jednym i w drugim
przypadku celem jest okre lenie zdolno ci produkcyjnej zaprojektowanej linii.
Okre lenie czasu pracy daje w wyniku ilo wyprodukowanych elementów, jak mo na
uzyska w czasie, np. jednej zmiany, natomiast zadanie ilo ci elementów do
wyprodukowania daje przybli on odpowied na pytanie, ile czasu zajmie
4
Politechnika Cz stochowska
wyprodukowanie danej partii (wykonanie danego zamówienia) przydanych nakładach
w sprz cie i ludziach.
Symulacja wymaga podania przez u ytkownika ró norodnych danych
wej ciowych opisuj cych rzeczywisty b d planowany stan rzeczy. Przy badaniu
poprawno ci wyników generowanych przez program, nale y zbada rzeczywisty proces
produkcji tak pod wzgl dem u ytych maszyn i ludzi, jak i pod wzgl dem czasów
potrzebnych do wykonania detalu. Oto główne grupy parametrów istotnych w przebiegu
symulacji:
- ilo maszyn i urz dze
- czasy jednostkowe wykonania elementu na danym stanowisku
- prawdopodobie stwo wyst pienia nadzwyczajnej przerwy w pracy (awaria
maszyny, brak niezb dnych cz ci lub surowców itp.)
- przybli one czasy przerw w produkcji (pobranie surowca, ustawienie
parametrów obróbki itp.)
Organizacja pracy w P.W. "HET - MARK" znacz co ró ni si od organizacji
pracy na zasadzie ogólnie przyj tej linii produkcyjnej. Dlatego te celowe wydaje si
dodanie takich parametrów dotycz cych czasu pracy, jak:
- czas trwania zmiany
- czas trwania przerwy mi dzyzmianowej
- cz stotliwo przekazywania detali do dalszej obróbki
Niektóre z podanych parametrów s zale ne od projektanta linii, podlegaj
ograniczeniom zwi zanym z zapleczem produkcyjnym. Mo na zmienia je dowolnie, a
odpowiedzi systemu symulacyjnego powinny by zgodne z wynikami działania systemu
rzeczywistego Inne natomiast s ci le zwi zane z parametrami technicznymi maszyn,
mo liwo ciami ludzi, czy wreszcie z przypadkiem. Te parametry musz by dokładnie
zbadane, gdy jakakolwiek dowolno w ich okre laniu mogłaby spowodowa du e
rozbie no ci pomi dzy wynikiem symulacji a systemem rzeczywistym zbudowanym w
oparciu o t symulacj .
Proces produkcji wyrobów jednego rodzaju jest stosunkowo nieskomplikowany,
dlatego zebranie potrzebnych danych, mimo e pracochłonne i trudne, nie jest procesem
skomplikowanym. Prawidłowo zrobiony system symulacyjny na tym poziomie ł czy w
sobie nast puj ce cechy:
- mo e by u yty do krótkookresowego planowania gospodarki materiałowej
- pozwala zrozumie i odpowiednio opisa zdarzenia na poziomie
wytwarzania pojedynczego elementu, a nawet pojedynczej czynno ci na
okre lonym stanowisku pracy
- pozwala zaplanowa czas wykonania partii wyrobów i tym samym
proponowa kontrahentom bardziej atrakcyjne terminy wykonania
zamówie
- pozwala znale tzw. w skie gardła, czyli miejsca w procesie produkcyjnym
o najmniejszej efektywno ci, powoduj ce spadek wydajno ci całej linii
produkcyjnej danego elementu
- jest bardzo dobrym punktem wyj cia do stworzenia systemu symuluj cego
działanie całej hali produkcyjnej z dowoln ilo ci rodzajów elementów,
efektywnym przydzielaniem zasobów firmy do procesu produkcji
5

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin