Metodologija raziskave
V simulacijskem modelu se program iz slike 3.13 nahaja na izhodnem kontrolnem mestu objekta DM2. Branje programa se sproži, ko želi paleta, ki je na objektu DM2 zapustiti le-tega. Lasten program objekta DM2 je, kot je razvidno s slike 3.13, sestavljen iz dveh vrstic.
V prvi vrstici je podan pogoj, ki mora biti izpolnjen za odhod palete z objekta. Druga vrstica vsebuje programski ukaz za odhod palete z objekta in navaja ciljni objekt, na katerega naj paleta po odhodu z DM2 prestopi. Pogoj iz prve vrstice programa je sledeč: objekti Line, Line5, Line4 in MM1 morajo biti izpraznjeni (na njih ne sme biti nobene palete). Če v trenutku, ko paleta želi zapustiti objekt DM2 omenjen pogoj še ni izpolnjen, paleta čaka na DM2, dokler niso izpraznjeni vsi v prvi vrstici programa navedeni objekti. Ko je tako stanje modela v nadaljevanju izvajanja simulacije doseženo, paleta prestopi z objekta DM2 na objekt Line kot to navaja programski ukaz iz druge vrstice na sliki 3.13 prikazanega programa.
Na sliki 3.12 lahko ob metodah opazimo tudi tako imenovane spremenljivke (angl.
Variables), ki tako kot metode spadajo med informacijsko-tokovne objekte TPS-ja.
Spremenljivke smo uporabili za spremljanje določenih dogodkov in stanj simulacijskega modela, kar nam je omogočilo ustrezno snovanje programov. Do spremembe vrednosti spremenljivke tekom izvajanja simulacije pride, ko se zgodi dogodek, na katerega je vezana spremenljivka. Spremenljivko smo vezali na dogodek na način, da smo jo vpisali v program ene izmed metod ali v objektu lasten program. Ti programi se nahajajo bodisi na vhodu ali izhodu nekaterih objektov ter v primeru robotskih objektov R1 in R2 na kontrolnih mestih odlaganja in prevzemanja, kar pomeni, da so spremembe vrednosti spremenljivk vezane na dogodke opisane v preglednici 3.9.
Preglednica 3.9: Spremenljivke modela in na njihove vrednosti vezani dogodki.
Ime spremenljivke Dogodek povezan s spremembo vrednosti spremenljivke Stevec_SD_MM1 Vstop baznega dela na objekt MM1
Odhod palete z objekta MM1 Stevec_SD_MM1_in Odhod sestavnega dela z objekta R1
Odhod palete z objekta MM1 Stevec_SD_MM2 Odhod palete z objekta Line1 Odhod palete z objekta MM2
Stevec_SD_MM2_in Odhod sestavnega dela RPi-ja z objekta R2 Odhod palete z objekta MM2
Signal_za_R2 Začetek operacije pobiranja vezja iz zalogovnika Z4 objekta R1 Vstop vezja na objekt R1
Signal_za_R1 Začetek operacije pobiranja vezja iz zalogovnika Z4 objekta R2 Odhod palete z objekta MM2
Stevec_SD_MM3 Odhod palete z objekta Line2 Odhod palete z objekta MM3
Stevec_SD_MM3_in Odhod sestavnega dela vzorca iz kock z objekta R2 Odhod palete z objekta MM3
Stevec_MM4 Vstop sestavnega dela RPi-ja na objekt MM4 Izdelki_Buffer_in Vstop izdelka na objekt Buffer v podmodelu Izdelki
Metodologija raziskave
Katere metode vsebujejo programske ukaze za spremembo vrednosti spremenljivk lahko razberemo iz programov v prilogi (Priloga A). Prav tako v programih najdemo zapise imen spremenljivk v vrsticah, kjer je naveden pogoj za izvedbo določenega niza ukazov. To pomeni, da so določeni ukazi za izvedbo akcij v simulacijskem modelu pogojeni tudi s spremembo vrednosti spremenljivk, kar je glavni razlog, da smo te informacijsko-tokovne objekte postavili v simulacijski model. Njihova glavna naloga je torej podpora programom za usklajeno delovanje objektov modela in posledično pravilno sosledje akcij tekom izvajanja simulacijskih eksperimentov. Poleg tega z opazovanjem spremenljivk lažje spremljamo obnašanje celotnega sistema, saj nam njihove vrednosti podajajo trenutno stanje simulacijskega modela in glede na vrednost določenih spremenljivk lahko predvidimo, katere akcije sledijo v nadaljevanju eksperimenta.
Da smo se lahko lotili kreiranja programov, smo najprej določili, kako bodo posamezni izdelki in njihovi bazni ter sestavni deli v simulacijskem modelu definirani. V model smo zato za vsak tip izdelka (vzorec iz kock in RPi) postavili svoj informacijsko-tokovni objekt imenovan tabela (angl. TableFile). Na sliki 3.12 sta poimenovana z imenoma Delovni_nalog_vzorec in Delovni_nalog_RP.
Tabela Delovni_nalog_vzorec je namenjena pisanju proizvodnega naloga za simulacijo izdelave 25-ih vzorcev iz kock. V tabeli Delovni_nalog_RP se kreira nalog za simulacijo izdelave 25-ih RPi-jev. Za simuliranje izdelave 25-ih izdelkov v okviru posameznega proizvodnega naloga smo se odločili, ker je v realnem sistemu tolikšna kapaciteta dela zalogovnika, kamor robot R1 odlaga končne izdelke. Kateri tip izdelka (vzorec iz kock ali RPi) in kakšni izdelki se bodo pri simulaciji proizvodnega procesa izdelovali, je odvisno od tega, katero od omenjenih dveh tabel pred zagonom simulacije določimo za vhodno tabelo.
Če je na primer izpostavljena zahteva, da naj se izvede simulacija proizvodnega procesa izdelave RPi-jev, se tabela Delovni_nalog_RP pripne na objekt Source2, ki se nahaja v podmodelu BD in s tem omenjena tabela postane vhodna tabela simulacijskega eksperimenta. Ob zagonu simulacije se iz nje bazni deli preko objekta Source2 dovajajo v simuliran proizvodni proces.
V preglednici 3.10 je prikazan izgled vhodne tabele Delovni_nalog_RP simulacije procesa izdelave 25-ih RPi-jev. V njej je vnesen niz 25-ih mobilnih enot, ki predstavljajo bazne dele RPi-ja, kateri se ob zagonu simulacije po vrstnem redu iz vhodne tabele dovajajo v simuliran proces. Ker smo za vsak bazni del določili čas dostave 0 sekund, se na objektu Source2 vsak od njih pojavi v trenutku, ko omenjen objekt ni zaseden in se nato v podmodelu BD, ki ponazarja zalogovnik baznih delov, zadržuje toliko časa, dokler ga robot R1 ne prevzame v montažni proces.
Metodologija raziskave
Preglednica 3.10: Primer vhodne tabele simulacijskega eksperimenta.
Čas dostave [s] Mobilna enota Število Naziv Atribut
0 .MUs.Bazni_del1 1 BD_rp loc posameznega baznega dela. Znotraj celic zadnjega stolpca vhodne tabele se nahajajo podtabele z navedenimi sestavnimi deli, kateri se morajo tekom simulacije proizvodnega procesa montirati na bazni del. Preglednica 3.11 je primer podtabele, ki pripada enemu izmed baznih delov RPi-ja.
Preglednica 3.11: Primer podtabele baznega dela RPi-ja.
Oznaka pozicije sestavnega dela na baznem delu Naziv sestavnega dela
m01 vezje
Metodologija raziskave
Ker so podatki o sestavnih delih pripisani na bazne dele, tekom simulacije potujejo z njimi po delovnih postajah in transportni liniji modela. S temi podatki je glede na predpostavljeno razporeditev montažnih operacij proizvodnega procesa posledično tudi določeno, na katerem montažnem mestu in s pomočjo katerega delovnega sredstva bo izvedena montaža posameznega sestavnega dela na bazni del, ki je doveden v simuliran proizvodni proces.
3.6 Validacija modela
Oblikovan simulacijski model je namenjen raziskovanju učinkovitosti strategije delovanja robotov R1 in R2 demo centra LASIM in predstavitvi poteka raziskovalne metode računalniška simulacija. Temu primerno smo prilagodili simulacijski model. V primerjavi z realnim sistemom model vključuje samo določene parametre, s katerimi smo lahko približno prikazali in simulirali potek proizvodnega procesa demo centra LASIM. Tudi vrednosti parametrov so le približno izmerjene in določene iz povprečnih časov posameznih operacij proizvodnega procesa. Simulacijski model v našem primeru torej ni povsem natančna preslikava realnega sistema in obnašanje nekaterih objektov modela ni povsem skladno z objekti realnega sistema. Za poenostavljen model smo se odločili, ker smo model uporabili za podrobnejšo analizo delovanja le določenega segmenta sistema (avtomatiziranega dela montažnega procesa). Pri oblikovanju modelov se je namreč potrebno osredotočiti na raziskovalni cilj računalniške simulacije. Tako se lahko na primer kompleksen sistem v virtualnem okolju prikaže s poenostavljenim simulacijskim modelom, ki mora zadostiti pogoju, da predstavlja še dovolj dober popis realnega sistema ali procesa za ustrezno simulacijsko analizo in pridobitev reprezentativnih rezultatov. V našem primeru je izdelan model dovolj dobra ponazoritev stanja realnega sistema, da lahko z izvajanjem simulacijskih eksperimentov pridobimo okvirne informacije o obnašanju sistema, predvsem učinkovitosti načina razporeditve montažnih operacij robotov R1 in R2. Za ta namen je obnašanje objektov, ki v simulacijskem modelu simulirata delovanje omenjenih robotov, podrobneje opredeljeno.
3.7 Načrtovanje simulacijskih eksperimentov
Za dosego zastavljenega cilja računalniške simulacije smo v fazi načrtovanja eksperimentov najprej oblikovali dodaten simulacijski model za simuliranje predlaganega scenarija razporeditve montažnih operacij robotov R1 in R2.
3.7.1 Izdelava dodatnega simulacijskega modela za izvedbo
»kaj-če« analize
Predlagano rešitev za morebitno izboljšanje izvajanja montažnega procesa smo vključili v nov simulacijski model. Izdelali smo ga iz že oblikovanega modela, na način da smo strategijo delovanja robotskih objektov R1 in R2 prilagodili zahtevam predlaganega
Metodologija raziskave
oblikovanem modelu, spremenili smo le programe metod, ki so pripisane na kontrolna mesta objektov R1 in R2, s čimer smo obnašanje omenjenih dveh objektov prilagodili predlaganemu scenariju. Do največ sprememb je prišlo v metodi, ki robotskemu objektu R1 narekuje pobiranje kosov za potrebe nove razporeditve montažnih operacij. V dodatnem simulacijskem modelu smo jo poimenovali »R1_vlek_vse« in vsebuje 1940 vrstic programskih kod.
Priložnost za morebitno izboljšanje učinkovitosti delovanja obravnavanega sistema smo iskali v prerazporeditvi avtomatiziranih montažnih operacij. Na sliki 3.14 je označena razporeditev robotskih montažnih operacij obstoječega koncepta prototipne pametne tovarne. Opazimo, da so montažne operacije robota R1 vezane le na montažno mesto 1, ostali dve montažni mesti sta namenjeni avtomatski montaži, ki jo zagotavlja robot R2.