Разработка имитационной модели функционирования иерархической дискретной технологической системы на основе инвариантных модулей

• Автор: Голиков, Виктор Константинович
• Шифр специальности: 05.13.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 151 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ПРИМЕНЕНИЕ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИСКРЕТНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ
1.1. Анализ функционирования дискретных технологических систем
1.2. Особенности дискретных технологических систем, определяющие специфику построения имитационных моделей
1.3. Анализ существующих моделей дискретных технологических систем
1.4. Системный подхода в моделировании дискретных технологических систем
1.5. Выводы и задачи исследования
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРЫ ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ИЕРАРХИЧЕСКОЙ, ДИСКРЕТНОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ ИНВАРИАНТНЫХ МОДУЛЕЙ
2.1. Общие положения
2.2. Разработка системной модели дискретной технологической системы
2.3. Разработка логической схемы построения структуры имитационной модели дискретной технологической системы в виде сети Петри,
на основе дерева функций системы
2.4. Разработка математической модели инвариантного модуля
на основе сетей Петри
2.5. Представление подсистем дискретной технологической системы
в виде сети Петри имитационной модели
2.5.1. Представление технологической операции в виде сети Петри имитационной модели
2.5.2. Представление транспортного робота в виде сети Петри имитационной модели

2.5.3. Представление имитационной модели автоматизированного склада в виде сети Петри
2.5.4. Представление имитационной модели систем управления технологическими операциями, транспортом и складом в
виде сети Петри
ГЛАВА 3. ДИНАМИЧЕСКАЯ ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ ФУНКЦИО-
НИРОВАНИЯ ИЕРАРХИЧЕСКОЙ ДИСКРЕТНОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ ИНВАРИАНТНЫХ МОДУЛЕЙ
3.1. Анализ поведения имитационной модели функционирования дискретной технологической системы с помощью характеристик сети Петри
3.2. Особенности реализации динамики модели
3.3. Влияние конфликтов на динамику модели представленной в виде сети Петри
3.4. Построение динамической модели функционирования дискретной системы
3.5. Структурная схема программной реализации имитационной модели
ГЛАВА 4. РЕАЛИЗАЦИЯ ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ НА ПРИМЕРЕ ГИБКОГО АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УЧАСТКА СБОРКИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ
4.1. Структура участка сборки функциональных устройств
4.2. Настройка имитационной модели участка сборки функциональных устройств при помощи инвариантных модулей
4.3. Экспериментальное исследование конфликтующих вариантов технологических структур участка сборки функциональных устройств
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Традиционная автоматизация, основанная на использовании специальных средств, имеет следующие ограничения [2, 35, 85, 99]: быстрый моральный износ основного технологического оборудования; длительный срок и высокую стоимость освоения новой продукции; ограниченные возможности для автоматизации операций, требующих гибкости в процессе их выполнения (таких, например, как сборка, стендовые испытания, контрольно-измерительные и ремонтные операции). Внедрение автоматизации, в условиях дискретного производства (ДП), вызывает ряд трудностей, связанных со спецификой сборочного производства и автоматизированной транспортно-складской системы, в том числе, с наличием большого количества альтернативных вариантов управления, отсутствием точных математических методов и алгоритмов оптимизации технологических процессов (ТП), внедрением ЭВМ, которое требует адекватных усилий при создании таких систем. Применение аналитических моделей, являющихся эффективным инструментом для решения задач оптимизации и вычисления характеристик производственных систем, в ряде практических задач затруднительно из-за их большой размерности. Как альтернатива им выступает имитационное моделирование, основанное на применении специальных математических теорий и программных комплексов при создании имитационных моделей. Многообразие форм ДП требует создания специализированных программных систем, которые могли бы быстро настраиваться на любую функциональную технологическую структуру с учетом индивидуальных особенностей ДП. Это вызывает необходимость в разработке систем автоматизации нового качественного уровня, с применением современных средств математического аппарата и имитационного моделирования (ИМ).
Диссертационная работа выполнена на кафедре математического моделирования технологических систем ВГТА в соответствии с программой работ Министерства общего и профессионального образования РФ по теме

1) Модель "черного ящика". Выделение СС из окружающей среды, задание входов и выходов СС (построение модели черного ящика). Критерием отбора, при этом, является целевое назначение модели, существенность той или иной связи по отношению к этой цели. Иногда лучше включить дополнительные связи, чем упустить необходимую, так как часто оказывается, что связь, казавшаяся несущественной для исследователя, на самом деле является важной и должна быть учтена. Особое значение этот момент имеет при задании цели системы. Важно учитывать, что выполнения только основной цели недостаточно потому, что невыполнение дополнительных целей может сделать ненужным или даже вредным и опасным достижение основной цели.
2) Модель состава системы., При рассмотрении любой СС прежде всего обнаруживается то, что ее целостность и обособленность (отображенные в модели "черного ящика") выступают как внешние свойства. Внутренность же "черного ящика" оказывается неоднородной, что позволяет различить составные части самой СС. При более детальном рассмотрении некоторые части системы могут быть, в свою очередь, разбиты на составные части и т. д. Те части системы которые, рассматриваются как неделимые, называются элементами. Части системы, состоящие более чем из одного элемента, считаются подсистемами. В результате получается модель состава системы, описывающая, из каких подсистем и элементов состоит СС.
Построение модели состава СС неоднозначно, так как эксперты, выполняющие это построение, могут обладать различным знанием системы.
3) Модель структуры системы. Совокупность необходимых и достаточных для достижения цели отношений между элементами называется структурой системы. Перечень связей элементов системы (то есть структура системы) является отвлеченной абстрактной моделью: установлены только отношения между элементами, но не рассмотрены сами элементы, теоретически модель структуры можно изучать отдельно от самих элементов системы.
4) Структурная схема системы. Система есть совокупность взаимосвязанных элементов, обособленная от среды и взаимодействующая с ней как