Лабораторная работа № 2 работа с накопителями и менеджером экспериментов

Цель работы: Изучение возможностей применения накопителей и оптимизация модели при помощи менеджера экспериментов.

1. Теоретическая часть

В процессе моделирования производства часто возникает ситуация, когда последующая обрабатывающая станция имеет большее значение времени обработки, либо находится на значительном удалении от предыдущей. В этом случае нецелесообразно будет передавать обрабатываемые объекты по отдельности, и оптимальным решением будет установка накопителей. В Plant Simulation накопители реализуются объектами Buffer. Они позволяют накапливать объекты до заданного значения, а также позволяют реализовывать различные политики выхода из объекта.

Объект Buffer находится на вкладке Material Flow панели Toolbox.

Рис. 9. Расположение объекта Buffer

Чтобы продемонстрировать работу объекта Buffer построим модель, показанную на рис. 10.

Рис. 10. Модель, с использованием объектов Buffer

После запуска симуляции будет видно как обрабатываемые объекты накапливаются. Но накапливаться они будут до стандартного значения, которое равно четырем. Такая система является более продуктивной по сравнению с системой, в которой отсутствуют накопители.

В данной модели все процессы выполняют работу 100% времени, но в реальных системах такое недостижимо. Для того, чтобы задать время доступности процесса в процентном соотношении, необходимо изменить свойства самого процесса. Для этого нужно вызвать контекстное меню изменяемого процесса и выбрать пункт меню Open. После того, как откроется окно со свойствами процесса, нужно выбрать вкладку Failures. На этой вкладке есть параметр с именем Availability, который и характеризует доступность оборудования. Также присутствует параметр MTTR(Mean Time To Repair) – время восстановления оборудования.

Рис. 11. Вкладка Failures объекта SingleProc

Необходимо открыть свойства Failures объекта SingleProc. Поставим значение Availability 80%, а значение MTTR 1, 8:00, что будет означать 8 минут на восстановление. Таким образом уменьшилась доступность одного объекта, в данном случае SingleProc. Но, если необходимо изменить доступность сразу всех объектов, то целесообразно воспользоваться свойством наследственности. Для этого на вкладке Material Flow, панели Toolbox, следует вызвать контекстное меню объекта SingleProc и выбрать Open. После этого выполнить все описанные выше действия для установления доступности в 80% и времени восстановления 8 минут.

После того, как созданная симуляция стала более реальной можно провести анализ накопителей. Для этого следует создать 2 объекта Char. После их создания необходимо перетащить каждый из объектов Buffer на Char. Plant Simulation сразу покажет обе диаграммы накопителей. После запуска симуляции на этих даиграммах отобразиться какое количество обрабатываемых объектов накапливается.

Рис. 12. Диаграммы объекта Char

Как видно из рис. 12: первый накопитель чаще всего содержит один обрабатываемый объект, а второй четыре. Но это не значит, что первый накопитель имеет оптимальную вместимость, а вместимость второго следует увеличить. Оба эти параметра следует рассматривать целостно. Можно вручную изменять вместимость накопителей, а затем каждый раз запускать симуляции и проверять насколько изменились результаты. Но это будет слишком трудоемкий процесс. Поэтому в Plant Simulation содержится объект ExperimentManager. Он позволяет проводить эксперименты с моделью, при этом в каждом из них меняя заданные параметры. Это позволяет определить оптимальные параметры системы.

Для добавления объекта ExperimentManager в модель необходимо поместить его в рабочую область. Этот объект находится на вкладке Tools, панели Toolbox.

Рис. 13. ExperimentManager

Для того, чтобы воспользоваться возможностями ExperimentManager следует определить параметры, с которыми будут производиться эксперименты. В приведенном примере параметрами выступают вместимости накопителей. Для задания объекту ExperimentManager определяемых параметров следует перетащить каждый из объектов Buffer на иконку ExperimentManager. После этого появится диалоговое окно с выбором параметров, в данном случае определяемым параметров будет Capacity, рис 14.

Рис. 14. Выбор параметра

ExperimentManager имеет множество настраиваемых параметров. Для определения вместимости накопителей следует поменять некоторые из них.

Сначала следует определить, в зависимости от какого выходного значения, будет рассчитываться оптимальная вместимость накопителей. Таким параметром чаще всего выступает количество обработанных объектов. Чтобы задать ExperimentManager, относительно каких значений вести расчет, необходимо двойным нажатием на значок объекта ExperimentManger открыть окно его свойств. Затем нажать кнопку «Output Values». В открывшейся таблице перечисляются все интересующие выходные значения. В данном случае это будет только объект Drain. Для того, чтобы задать это значение следует перетащить сам объект Drain из рабочей области в пустую строку как показано на рис. 15.

Рис. 15. Определение выходных значений

После того, как Plant Simulation автоматически запишет выходные значения, следует в той же строке дописать «.statDeleted». Это делается для того, чтобы после каждого эксперимента данные объекта Drain очищались, в противном случае эксперимент может работать не правильно.

После задания выходного параметра, следует определить количество наблюдений в каждом эксперименте и изменяемые размеры накопителей. Для этого в окне свойств ExperimentManager следует установить значение «Observations per experiment», как показано на рис. 16. Для данного примера количество наблюдений будет равно 3.

Рис. 16. Количество наблюдений за экспериментом

Далее следует установить рассматриваемые размеры накопителей. Для этого в окне свойств ExerimentManager следует выбрать меню «Tool» и подпункт меню «Multi-level Experimental Design». В результате будет выведено окно с таблицей, как показано на рис. 17.

В таблице присутствуют следующие значения:

- Lower level – наименьший размер;

- Upper level – наибольший размер;

- Incremet – шаг изменения размера.

После всех настроек остается определить время симуляции, иначе ExperimentManager будет работать бесконечно. Для этого следует дважды нажать на EventController и перейти на вкладку Settings. В строке End следует установить время «1:00:00:00», что означает 1 день симуляции.

Рис. 17. Выбор размеров накопителей

Для запуска ExperimentManager необходимо вызвать его контекстное меню и выбрать пункт «Start and Stop». После его выбора ExperimentManager начнет свою работу, а процесс выполнения можно наблюдать по значку ExperimentManager. По завершении своей работы ExperimentManager выведет окно с результатами, где будет информация о всех проведенных экспериментах. Следует перейти в пункт «Output values» и найти первое наибольшее значение выходного параметра, а также посмотреть номер эксперимента, указанный слева от этого параметра, как показано на рис. 18. Следующим шагом необходимо перейти в пункт «Input values» и найти номер самого удачного эксперимента, после чего можно узнать оптимальные значения вместимости накопителей.

Рис. 18. Результат работы ExperimentManager

По результатам работы ExperimentManager видно, что самым удачным экспериментом стал №47. Из него можно узнать оптимальные параметры накопителей: объект Buffer должен иметь вместимость 25, объект Buffer1 должен иметь вместимость 35.