Prognozowanie i symulacja procesów przemysłowych laboratorium komputerowe 30h/semestr. Prowadzący: mgr inż. Bartosz Skobiej

Transkrypt

1 Aktualizacja: Przedmiot: Prognozowanie i symulacja procesów przemysłowych laboratorium komputerowe 30h/semestr Prowadzący: mgr inż. Bartosz Skobiej Ogólny zakres tematyczny. Prognozowanie i symulacja procesów przemysłowych z wykorzystaniem wspomagania komputerowego. Oprogramowanie. HPSim (sieci Petriego typu P/T), CPN Tools (czasowe kolorowe sieci Petriego, HTCPN). Forma zaliczenia semestru: Ocena średnia z dwóch projektów. Założenia do projektów: projekt tworzony w grupach dwuosobowych zastosowanie programów: HPSim, CPN Tools projekt 1: zbudowanie układu symulacyjnego 3 maszyn obróbkowych z obsługą różnych marszrut technologicznych projekt 2: zbudowanie układu symulacyjnego w oparciu o kolorowe, czasowe sieci Petriego lub HTCPN po zbudowaniu pierwszej wersji projektu 1 wprowadzić optymalizację w oparciu o próby symulacyjne stworzyć wykres Gantt'a obrazujący pracę układu projektu 1 sformułować wnioski do projektu 1 opracować dokumentację projektu 2 (założenia, cele do osiągnięcia, opis oczekiwanego działania, uwagi i predykcja wniosków). Literatura. Marcin Szpyrka, Sieci Petriego w modelowaniu i analizie systemów współbieżnych, WNT, Warszawa 2008 Ryszard Zdanowicz, Modelowanie i symulacja procesów wytwarzania, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2007 Literatura uzupełniająca Anne Vinter Ratzer i inni, CPN Tools for Editing, Simulating, and Analysing Coloured Petri Nets, Springer Berlin 2003 Kurt Jensen i inni, Coloured Petri Nets and CPN Tools for modelling and validation of concurrent systems, Springer Berlin / Heidelberg, Berlin 2007 Harro Wimmel, Entscheidbarkeit bei Petri Netzen, Springer Verlag, Berlin 2008 Strona 1 z 8

2 Zajęcia laboratoryjne. Wprowadzenie do teorii sieci Petriego: rozwój komputerowych systemów wspomagania zastosowanie komputerów i sieci Petriego podstawowa klasyfikacja sieci elementy budowy sieci (miejsca, tranzycje, łuki, tokeny) zasady budowy sieci Petriego. Wprowadzenie do programu HPSim: zakres obsługiwanych sieci budowa programu (narzędzia, atrybuty elementów, tryb edycji i symulacji) Zadanie 1 Wspólne tworzenie prostej sieci P/T z omówieniem atrybutów miejsc, tranzycji i łuków. Zadanie 2 Algorytm rozwiązywania równania stopnia 2. Omówienie zagadnienia i wyjaśnienie wątpliwości. Pomoc i omówienie rozwiązania lub kilku możliwych rozwiązań. Testowanie układów. Zadanie 3 Skrzyżowanie 01. Analiza systemu sygnalizacji świetlnej przedstawionej na rysunku. Wyświetlany jest tylko sygnał zielony a skrzyżowanie ma spełniać wymagania bezkolizyjności. Ustalenie dopuszczalnych stanów systemu i stworzenie sieci Petriego modelującej działanie sygnalizacji. Ustalenie czasu cyklu zmiany świateł na 15ms. Objaśnienie założeń, punkty krytyczne. Wspólne omówienie założeń i określenie dopuszczalnych stanów systemu. Strona 2 z 8

3 1 2a 2b 3 Dopuszczalne stany systemu. Stan 1 2a 2b 3 1 zielony zielony czerwony czerwony 2 czerwony zielony zielony czerwony 3 czerwony czerwony czerwony zielony Jeden z kilku stanów niebranych pod uwagę (możliwa kolizja) 4 czerwony zielony czerwony zielony Rozwiązanie Budowa sieci TYLKO z zielonymi sygnalizatorami. Tranzycje typu Deterministic podać czasu przejść tak aby cykl=15ms (czyli po 5 ms na tranzycję). Działanie w skali czasowej. Testowanie poprawności działania układu. Zadanie 4 Skrzyżowanie 02. Praca samodzielna. Symulacja skrzyżowania przedstawionego na schemacie, obejmującego tylko zieloną sygnalizację. Sygnalizacja zielona działa naprzemiennie: 1 3; 2 4, czyli umożliwia ruch po liniach prostych w obu kierunkach jednocześnie. Całkowity cykl świateł 6ms (po 3ms na kierunek). Strona 3 z 8

4 Zadanie 5 Symulacja dystrybutora napojów. W maszynie znajdują się: kawa za 2 PLN i herbata za 1 PLN. Dystrybutor przyjmuje monety 1,2,5. Istnieje możliwość wrzucania tylko 1 monety. Po wrzuceniu monety klient może wybrać napój lub zrezygnować. Stworzyć pojedynczy cykl pracy dystrybutora przy założeniu, że automat nie wydaje reszty. Zadanie 6 Model przejazdu kolejowego Schemat przejazdu kolejowego. Wspólna praca nad układem. Omówienie elementów: szlaban, pociąg, auto i ich wpływu na działanie systemu. Wprowadzenie losowości w przejazdach pociągów. Przykładowe założenia: 10 pociągów uaktywnia się kolejno w czasie losowym: 20 40ms (Uniform distribution) Przejazd po torowisku auta: 1ms Przejazd pociągu: 5ms Szlaban: jeżeli jest token to szlaban jest w górze. Zadanie 7 Model układu obróbkowego. Model układ składa się z magazynu o pojemności 20 przedmiotów, jednego robota, jednej maszyny obróbkowej i magazynu wyrobów gotowych. Robot pobiera przedmioty z magazynu i transportuje do maszyny obróbkowej. Po obróbce przedmioty są transportowane przez robota do magazynu wyrobów gotowych. Czas obróbki przedmiotów w maszynie ustalono na 7ms. Czasy transportowe wynoszą 1ms. Wstępne założenia i uwagi dotyczące symulowanego układu. Ustalenie kolejności wykonywania czynności i separacja podukładów: stany robota stany przepływu materiałów. Strona 4 z 8

5 Różne modele symulacyjne maszyn obróbkowych. Rozbudowa układu: dwa magazyny po 20 przedmiotów robot pobiera przedmioty naprzemiennie i dostarcza do maszyny a następnie do magazynu wyrobów gotowych. Zadanie 8 Ruch wahadłowy/sygnalizacja przemienna. Założenia: auta jeżdżą w dowolnym kierunku średnio co 10ms przejazd jednokierunkowy auta trwa 7ms Zadanie: dobrać optymalny czas zmiany świateł z uwagi na ilość aut oczekujących na przejazd. Ważne zagadnienia: losowy kierunek jazdy aut co 10ms czy sieć osiąga swój stan końcowy? symulacja przejazdu tylko jednego auta na raz (sugerowane rozbudowanie o powiązanie między ilością aut a czasem przejazdu) omówienie błędów w działaniu układu, np. podczas przejazdu auta w czasie 7ms i pojawieniu się tokena zmiany świateł... oraz innych. Strona 5 z 8

6 Projekt 1. Rozpatrujemy układ 3 maszyn, dwóch/trzech magazynów (palet) i robota przemysłowego. Schemat przepływu elementów w układzie jest określony marszrutami technologicznymi (MT) definiującymi ruch pomiędzy maszynami M1, M2, M3 i paletami. Patrz: założenia na stronie 1 oraz przykładowy projekt. M1 M2 M3 P1 P2 P3 Wymagania minimalne do sprawozdania: strona tytułowa opis zadania stworzony model układu (praca niewspółbieżna) wykres Gantt'a wnioski. Przykładowe marszruty technologiczne na oceny wyższe: A) MT1: P1 M1 M2 P2 MT2: P3 M2 M3 P3 B) MT1: P1 M2 M1 P1 MT2: P3 M3 M2 P2 C) MT1: P2 M2 M1 P1 MT2: P3 M3 P1 D) MT1: P1 M1 M2 P2 MT2: P3 M3 P2 E) MT1: P1 M1 P2 MT2: P3 M1 M3 P3 F) MT1: P1 M1 M2 P1 MT2: P2 M3 P3 G) MT1: P1 M1 M3 P3 MT2: P2 M2 P2 Strona 6 z 8

7 Zadanie 9 Termostat. pojęcie termostatu i jego zastosowania pojęcie temperatury elementy konstrukcji termostatu (np. bimetal) system termostatu z dwoma czujnikami warunki logiczne działania termostatu z dwoma czujnikami stany krytyczne układu zakres symulacji i sposoby jej implementacja w sieci Petriego. Zadanie 10 Skrzyżowanie 03 S A B C R P O N M D E F G H L K J I Zadania: 1. Zapoznać się z rysunkiem. 2. Przyjąć uwarunkowania: sygnalizacja tylko koloru zielonego Strona 7 z 8

8 skrzyżowanie bezkolizyjne czas przejazdu auta przez skrzyżowanie: 3ms (czas podany w skali) stosunek czasu możliwości ruchu w kierunkach 3:2:1 (W E: N S: W N/E S) powtarzacze A,B,C oraz J,K,L zapalają się 2ms PRZED światłami E,F,G oraz N,O,P 3. Dokonać porównania z zadaniami omawianymi na zajęciach. 4. Zredukować ilość świateł dla celów symulacyjnych. 5. Opracować tabelę stanów dopuszczalnych modelu. 6. Zbudować model w programie HPSim. Zadanie 11 Sygnalizator świetlny Stworzyć model zmiany kolorów świateł: zielony, żółty, czerwony zgodnie z rzeczywistością, tzn. Zielony (5ms) > Pomarańczowy (1ms) > Czerwony (4ms) > Czerwony+Pomarańczowy (1ms) > Zielony... Zadanie 12 Wodny park rozrywki/zjeżdżalnia Stworzyć model symulacyjny dwustopniowej zjeżdżalni w parku wodnym, określić jej wąskie gardła. Sprawdzić czy przy poniższych założeniach kolejka do zjeżdżalni będzie się wydłużać czy będzie się skracać? Dane: Stopień 1 (górny): zjazd 3ms. Pomiędzy stopniami mamy miejsce na 4 osoby. Stopień 2 (dolny): zjazd 5ms. Zjeżdżać może tylko jedna osoba na raz. Liczba osób w kolejce do zjeżdżalni nie może przekroczyć 30. Po zjechaniu, 50% osób idzie bawić się innymi atrakcjami, a 50% wraca na szczyt zjeżdżalni. Nowi klienci pojawiają się losowo w czasie 10ms 20ms i ustawiają się w kolejce na szczycie zjeżdżalni. Powrót klienta, który zjechał, na szczyt zjeżdżalni trwa 5ms. Zadanie 13 Układ samoregulujący. Na podstawie Zadania 9 stworzyć układ samoregulujący w zakresie 8 12 w miejscach czujników. Tzn.: przy stanie 8 w czujniku > powrót do stanu 10; przy stanie 12 w czujniku > powrót do stanu 10; z zachowaniem ilości tokenów w systemie. Strona 8 z 8