Simulacija i elementi, Završni radovi od Elektronika

Preuzmite Simulacija i elementi i više Završni radovi u PDF od Elektronika samo na Docsity!

SVEUČILIŠTE U ZAGREBU

FAKULTET STROJARSTVA I BRODOGRADNJE

ZAVRŠNI RAD

Alen Oletić

Zagreb, 2015.

SVEUČILIŠTE U ZAGREBU

FAKULTET STROJARSTVA I BRODOGRADNJE

ZAVRŠNI RAD

Mentor: Student:

Prof. dr.sc. Zoran Kunica, dipl.ing. Alen Oletić

Zagreb, 2015.

Izjava

Izjavljujem da sam ovaj rad izradio samostalno koristeći stečena znanja tijekom studija i navedenu literaturu.

Zahvaljujem svom mentoru prof. dr.sc. Zoranu Kunici na korisnim savjetima i usmjeravanju pri izradi ovog završnog rada te djelatnicima tvrtke Elka d.o.o. na mogućnosti korištenja podataka. Također zahvaljujem svima koji su mi bili potpora tokom cijelog mog školovanja.

Alen Oletić

SADRŽAJ

• Zadatak
• Izjava
• Popis slika..................................................................................................................................
• Popis tablica
• Popis oznaka
• Sažetak.....................................................................................................................................
• Summary
• 1 UVOD
  • 1.1 Koncept simulacije [2]
  • 1.2 Vrste simulacijskih modela [3]
  • 1.3 Simulacijske metode [3]
• 2 SIMULACIJA PROIZVODNIH SUSTAVA
  • 2.1 Svrha korištenja simulacije [4 i 5]
  • 2.2 Postupak simulacije [4 i 6]
  • 2.3 Razvijanje valjanog i vjerodostojnog simulacijskog modela [1]
  • 2.4 Statistički problemi (pitanja) kod simuliranja proizvodnog sustava [1]
• 3 SIMULACIJSKI SOFTVERI
• 4 PREGLED SIMULACIJSKIH SOFTVERA
  • 4.1 Plant Simulation [9]
  • 4.2 Flexim [1]
  • 4.3 Promodel [1]
  • 4.4 AutoMod/Autosched
  • 4.5 eMPlant [8]
  • 4.6 Enterprise Dynamics [8]
  • 4.7 Quest [8]
  • 4.8 Witness [8]
  • 4.9 Simul8....................................................................................................................
  • 4.10 Renque [10]
  • 4.11 SimCad Pro [10]
  • 4.12 SimEvents [10]
  • 4.13 AnyLogic [10]
  • 4.14 ExtendSim [10]
  • 4.15 GoldSim [10]
  • 4.16 SimProcess [12]
  • 4.17 Taylor II [11]
• 5 SIMULACIJA
  • 5.1 Zadatak
  • 5.2 Izrada simulacijskog modela
  • 5.3 Pokretanje simulacije
  • 5.4 Rezultati simulacije
  • 5.5 Analiza rezultata
• 6 ZAKLJUČAK
• 7 LITERATURA
• Slika 1. Podjela simulacijskih modela [3] Popis slika
• Slika 2. Simulacija proizvodnog sustava
• Slika 3. Sučelje softvera sa simulacijskim modelom
• Slika 4. Simulacijski model (2D)
• Slika 5. Sankyjev dijagram....................................................................................................................
• Slika 6. Statistika strojeva za varijantu 1...............................................................................................
• Slika 7. Statistika strojeva za varijantu 2...............................................................................................
• Slika 8. Statistika strojeva za varijantu 3...............................................................................................
• Slika 9. Statistika strojeva za varijantu 4...............................................................................................
• Slika 10. Statistika strojeva za varijantu 5.............................................................................................
• Tablica 1. Predstavnici, broj narudžbi i godišnje količine u kilometrima i tonama Popis tablica
• Tablica 2. Podaci za modul G42201uze
• Tablica 3. Podaci za modul G42201zica
• Tablica 4. Podaci za modul G42101uze
• Tablica 5. Podaci za modul G42101ekran6
• Tablica 6. Podaci za modul G42101ekran7
• Tablica 7. Podaci za modul G42202uze
• Tablica 8. Podaci za modul G42202zica
• Tablica 9. Podaci za modul G40102......................................................................................................
• Tablica 10. Podaci za modul G4220370................................................................................................
• Tablica 11. Podaci za modul G4220316................................................................................................
• Tablica 12. Podaci za modul G42203
• Tablica 13. Podaci za modul G50204
• Tablica 14. Podaci za modul G56105
• Tablica 15. Podaci za modul G4310668................................................................................................
• Tablica 16. Podaci za modul G4310615................................................................................................
• Tablica 17. Podaci za modul G42111
• Tablica 18. Podaci za modul G561124
• Tablica 19. Podaci za modul G5611276................................................................................................
• Tablica 20. Popis elemenata sustava
• Tablica 21. Popis modula
• Tablica 22. Statistika strojeva za varijantu
• Tablica 23. Statistika strojeva za varijantu
• Tablica 24. Statistika strojeva za varijantu
• Tablica 25. Statistika strojeva za varijantu
• Tablica 26. Statistika strojeva za varijantu

Sažetak

U ovom radu opisan je pojam simulacije, navedena su područja primjene simulacije i koncept izrade simulacijskog modela. Opisani su svrha korištenja simulacije kod proizvodnih sustava, izrada simulacijskog modela, značajke vezane uz pokretanje simulacije te analiza rezultata dobivenih simulacijom. Dan pregled simulacijskih softvera koji se najčešće koriste. Napravljen je simulacijski model procesa proizvodnje kabela. Simulacijski model izrađen je u softverskom paketu Technomatix Plant Simulation 11. Simulacija je provedena za pet različitih varijanti procesa ovisno o odnosu broja serija i broja narudžbi, pri čemu se na temelju rezultata simulacije razmatrala opterećenost strojeva.

Ključne riječi: proizvodnja, simulacija, softver

Summary

This work describes a definition, application areas of simulation and concept of simulation model creation. Purpose of manufacturing system simulation, creation of simulation model, features of simulation run and simulation results analysis are also given. An overview of most common simulation software packages is specified. Simulation model of manufacturing process in cable factory was built in Technomatix Plant Simulation 11 software package. The simulation was run five times depending on the relation between the number of batches and number of orders, and the machine utilization was considered.

Key words: manufacturing, simulation, software

1.1 Koncept simulacije [2]

Koncept simulacije definiran je na slijedeći način.

Sustav, postojeći ili još nepostojeći opisuje se modelom. Stanje sustava predstavljeno je stanjem modela koje je određeno varijablama stanja, a model reprezentira sustav sa željenom razinom aproksimacije. Izrada samog modela naziva se modeliranje, a model se zadaje simulacijskim jezikom. Nakon što se izradi model pristupa se simuliranju koje se odvija izvođenjem posebnog programa (simulatora) na računalu. Rad simulatora je upravljan modelom. Izvođenjem simulacije mogu se dobiti različiti podaci koji se mogu upotrijebiti u razne svrhe.

Razvijanje simulacijskog modela je ciklički proces. Prvo se napravi početni model koji se izmjenjuje s obzirom na dobivene rezultate simulacije te na kraju nakon nekoliko ciklusa se dođe do konačnog modela.

1.2 Vrste simulacijskih modela [3]

Simulacijski modeli temelje se na matematičkim modelima, čija podjela je prikazana na slici

Slika 1. Podjela simulacijskih modela [3]

1.3 Simulacijske metode [3]

Skupine metoda koje se koriste kod simulacijskog modeliranja jesu:

1. MATEMATIČKO MODELIRANJE Linearno, nelinearno, cjelobrojno programiranje, analitičko programiranje, Monte- Carlo simulacije (uključujući neizvjesnost, tj. slučajne varijable). 2. DISKRETNA SIMULACIJA Namijenjena razvoju modela koji detaljno opisuju strukturu sustava i njegove elemente. Opis se daje kroz tijek procesa, kapacitete resursa i ograničenja. 3. SISTEMSKA DINAMIKA (ILI KONTINUIRANA SIMULACIJA ) Namijenjena modeliranju sustava s povratnom vezom, tj. sustava u kojima pojedini elementi mogu utjecati na same sebe preko lanca uzroka i posljedica. Pojedinačni događaji se udružuju u tijekove, a time se omogućuje opis i analiza upravljanja radom sustava.

učestalost kvarova strojeva, koliko su često blokirani itd. U slijedećem koraku se interpretiraju podaci dobiveni simulacijom te na kraju se donose konačne odluke vezane uz stvarni objekt.

Pogodnosti korištenja simulacije kod proizvodnih sustava su: povećanje produktivnosti postojećeg proizvodnog postrojenja, smanjenje investicije u planiranju novog proizvodnog postrojenja, smanjenje inventara i vremena prolaznosti, optimiziranje dimenzije sustava, maksimalno iskorištenje proizvodnih sredstava, poboljšanje linije konstruiranja te smanjenje rizičnih ulaganja. [4 i 5]

OVO SU NEKE SPECIFIČNE ZNAČAJKE U PROIZVODNJI S KOJIMA SE SIMULACIJA

SUOČAVA: [1]

Potreba za količinom opreme i osoblja:

 Broj, vrsta i tlocrt strojeva za određenu svrhu  Potreba za transporterima, konvejerima i drugom pomoćnom opremom  Procjena promjene volumena proizvoda  Procjena posljedice novog dijela opreme u postojećem proizvodnom sustavu  Procjena kapitalnih ulaganja  Radovi potrebni za planiranje  Broj smjena.

Procjena rada:

 Analiza prolaza (propusnosti) - količine materijala koji prolazi kroz sustav ili proces  Analiza vremena sustava.

Procjena postupaka operacija:

 Raspored proizvodnje  Analiza pouzdanosti  Kontrola kvalitete.

2.1 Svrha korištenja simulacije [4 i 5]

Simulacija se može koristiti u različitim fazama:

Pri projektiranju novog postrojenja:

 Otkrivanje i eliminiranje problema koji bi povećavali troškove  Određivanje i optimiziranje vremena, npr. procesiranja, otklanjanja kvarova  Određivanje broja strojeva  Određivanje ograničenja performansi (radnih karakteristika) strojeva  Ispitati kako kvarovi utječu na strojeve i prolaznost  Određivanje potrebnog broja radnika  Određivanje prikladnih kontrolnih strategija strojeva i na koji način strojevi utječu jedan na drugoga  Pokretanje više puta simulacijske eksperimente kako bi se procijenile različite alternative  Minimiziranje troškova ulaganja za proizvodnu liniju bez utjecanja na vrijednost izlaza  Otkriti skrivene neupotrijebljene potencijale.

Pri optimiziranju rada postojećeg postrojenja:

 Optimiziranje performansi postojećeg proizvodnog sustava  Optimiziranje slijeda narudžbi koji moraju biti ispunjeni  Svakodnevno testiranje postupaka kako bi se osiguralo da sve radi kako treba  Simulacija posebnih uvjeta i nesreća sustava  Osposobljavanje novih radnika.

2. FORMULACIJA CILJEVA

Određivanje ciljeva kako bi svrha simulacijskog projekta postala jasna. Svaka tvrtka teži k zadanim ciljevima sustava. Postoji glavni cilj (npr. profitabilnost), koji se onda dijeli u različite manje ciljeve koji su međusobno povezani. Definiranje ciljeva je važan korak kod pripreme. Česti ciljevi kod simulacije su:

 Minimizirati vrijeme procesa  Maksimizirati upotrebu  Minimizirati inventar  Povećati točnost vremena dostave.

Na kraju izvršenja simulacije svi definirani ciljevi sakupljaju se i statistički obrađuju.

3. PRIKUPLJANJE PODATAKA

Potrebno je osigurati podatke potrebne za simulaciju. Mnogo je vremena i truda potrebno za stjecanje podataka. Dobro je imati osobu koja je odgovorna za pribavljanje podataka od klijenata što npr. može biti i neki odjel u tvrtki. Potrebni podaci za studij simulacije moraju biti strukturirani na slijedeći način:

 Podaci opterećenja sustava  Organizacijski podaci  Tehnički podaci.

4. PLANIRANJE PROJEKTA

Kreiranje koncepta modela s početnim vrijednostima, elementima modela i varijablama logičkim postupkom. Koje parametre je potrebno mijenjati i koje podatke je potrebno prikupiti te kako ih interpretirati? Razmisliti koje funkcionalne jedinice imaju istu ili sličnu funkcionalnost, kombinirati ih i napraviti listu objekata koje je potrebno kreirati, razmatrati

ponovno upotrebu objekata, navesti i planirati preostale objekte na papiru te definirati i opisati sučelja za tok materijala i informacija.

5. MODELIRANJE

Radi se prva verzija simulacijskog modela u najjednostavnijoj formi. Kreiranje objekata i testiranje svakog objekta posebno. Nakon što svi objekti rade kako treba potrebno je sastaviti cjelokupni model. Faza modeliranja uključuje gradnju i testiranje simulacijskog modela. Modeliranje se sastoji od dvije faze:

1. Dobivanje pravog modela iz konceptualnog modela
2. Pretvorba modela u softverski model.
3. faza modeliranja

Prvo treba razviti osnovno razumijevanje o simuliranom sustavu. Na temelju ciljeva koji će se testirati treba donijeti odluku o točnosti simulacije. Prva faza modeliranja pokriva dvije aktivnosti:

 Analiza  Apstrakcija.

Korištenjem analize sustava, složenost sustava u suglasnosti s ispitivanim ciljevima pojednostavljuje se rastavljanjem sustava na manje značajnije dijelove. Kod apstrakcije, količina specifičnih atributa sustava smanjuje se do te mjere kod koje će se moći stvoriti osnovna slika originalnog sustava. Tipične metode apstrakcije su redukcija (eliminacija nebitnih detalja) i generalizacija (pojednostavljenje osnovnih detalja).

2. faza modeliranja

U ovoj fazi gradi se simulacijski model i testira. Rezultat mora biti u dokumentaciji modela kako bi bile moguće buduće promjene simulacijskog modela. U praksi je često ovaj korak zanemaren, pa se modeli zbog nedostatka dokumentacije o funkcionalnosti ne mogu koristiti.