Размещено на http://www.allbest.ru/

БУ ВО

«СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ХАНТЫ-МАНСИЙСКОГО АВТОНОМНОГО ОКРУГА - ЮГРЫ»

ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

Кафедра информатики и вычислительной техники

Курсовая работа

по дисциплине: «Моделирование процессов и систем»

Специальность 09.03.02 - Информационные системы и технологии

Тема: Система массового обслуживания производственная линия

Студент гр.607-51

Криворученко Александра Николаевна

Ст. преподаватель

Шайторова Ирина Анатольевна

СурГУ, 2018



ВВЕДЕНИЕ

Многие экономические задачи, в том числе и задачи рынка труда, связаныc системами массового обслуживания (СМО), т.е. такими системами, в которых, с одной стороны, возникают массовые запросы (требования) на выполнение каких-либо услуг, с другой - происходит удовлетворение этих запросов.Одним из основных мест применения теории массового обслуживания является производственная линия.

Производственнаялинияобеспечиваетизготовлениеиндустриальныхизделийотмоментаподачиматериаладовыходаизделияопределеннойстепенизаводскойготовностисоскладаготовойпродукции. Исследования по повышению эффективности производства направлены на определение оптимальных вариантов организации работы вспомогательных служб и хозяйств, обеспечивающихбесперебойную работу технологического оборудования в цехах и на участках основного производства. Факторами, влияющими на качество обслуживания в производственных системах массового обслуживания, будут численность обслуживающих аппаратов, численность источников, посылающих требования, расходы на содержание аппаратов, выпуск продукции источниками требований и т. п. В данной работе будет рассмотрено моделирование процесса производства мороженного.



1. ЗАДАЧА ПРОИЗВОДСТВА

Задача моделирования производства мороженного представлена в следующем виде: мороженое производится из молока, сахара и масла в пропорциях 60:20:20. Ингредиенты поступают в реактор-смеситель из резервуаров по трубопроводам - молоко и сахар, по контейнеру - масло. В смесителе составляющие смешиваются в заданных пропорциях и смесь гомогенизируется 10 минут. Далее смесь по трубопроводу поступает в реактор заморозки. Процесс замораживания проходит 10 минут. Полученное мороженое нарезается порциями по 100 граммов и помещается в стаканчики. Стаканчики мороженого пакуются по 50 штук. Упаковки мороженого увозятся с производства. При прогоне модели необходимо выявить ее узкие места и предположить решение. Схема производства представлена на рис. 1.

Рис. 1. Схема производства



2. МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ

Моделирование процессов массового обслуживание является частой задачей во многих сферах деятельности человека. Создано большое количество программ для моделирования пробок, очередей, движения поездов. В нашей задаче будет рассмотрен производственный процесс, который лучше и доступнее моделируется с помощью программы AnyLogic 8.3, которая являетсяведущим инструментом имитационного моделирования для СМО. мороженое производство обслуживание

2.1 Моделирование производства мороженного

Этап 1. Моделирование процесса смешивания ингредиентов

Поскольку составляющие мороженого являются жидкостями или сыпучими материалами, то для моделирования работы с ними нужно использовать библиотеку моделирования потоков, разметки пространства и блоки данной библиотеки представлены на рис. 2.

Рис. 2. Библиотека моделирования потоков



Для моделирования производства мороженного потребуются следующие блоки:

· FluidSource - моделирует источник потоков: молоко, сахар, масло

· Tank - моделирует резервуар для хранения потоков, после того как они поступили в модель

· Pipeline - моделирует трубопровод по которому потоки поступят в смеситель, где проходит смешивание (используется для молока и сахара)

· BulkConveyor-моделирует конвейер по которому поток поступит в смеситель, где проходит смешивание (используется для взбиваемого ингредиента - масла)

· MixTank - моделирует процесс смешивания ингредиентов

· ProcessTank - моделирует процесс заморозки мороженного

· FluidToAgent - моделирует процесс разделения мороженного на порции

· Source - моделирует появление стаканчиков мороженного

· Queue - моделирует накопитель смеси мороженного и стаканчиков

· Assembler - моделирует сборку штучных заявок

· Conveyor - моделирует доставку стаканчиков мороженного до упаковщика

· Service - моделирует процесс упаковки

· Batch-моделирует процесс паковки мороженного в партии по 50 штук

· Sink - моделирует процесс увоза упаковок мороженного

· ResourcePool - моделирует ресурсы на производстве (робот для сборки мороженного, робот для упаковки мороженного)

Шаг 1. Создание потоков производства

С помощью FluidSource создадим потоки milk, sugar и butter (рис. 3.). Для каждого из потоков зададим скорость, с которой они будут поступать в модель и начальный объем, который может быть произведен источником (рис. 4.).

Рис. 3. Создание потоков

Рис. 4. Заполнение свойств потока

Шаг 2. Моделирование резервуаров для ингредиентов

Поскольку скорости потребления ингредиентов в модели будут разные, нужно предусмотреть резервуары для их хранения после того, как они потупили в модель. Резервуары моделируются блоком Tank. Назовем их - milk_tank, sugar_tank, butter_tank (Рис. 5.). В свойствах резервуаров указываем вместимость и скорость потока на выходе (Рис. 6.).



Рис. 5. Создание резервуаров для хранения

Рис. 6. Заполнение свойств резервуара

Шаг 3. Моделирование доставки ингредиентов в смеситель

Доставка жидких ингредиентов в смеситель осуществляется по трубопроводу. Трубопровод моделируется объектом Pipeline. Дадим им названия - pipeline_milk и pipeline_sugar. Доставка конденсированных ингредиентов (масла) осуществляется конвейером. Конвейер конденсированных веществ моделируется объектом BulkConveyor (Рис. 7.). На рис. 8. и рис. 9. представлено заполнение свойств трубопровода и конвейера соответственно.



Рис. 7. Создание трубопроводов

Рис. 8. Заполнение свойств трубопровода

Рис. 9. Заполнение свойств конвейера

Шаг 4. Моделирование процесса смешивания

Процесс смешивания ингредиентов моделируется блоком MixTank. Этот блок имеет пять входов и один выход. Он принимает на вход составные части смеси и выдает на выходе смесь, сделанную в заданных пропорциях. Соединим его первый вход с выходом молокопровода, его второй вход - с выходом сахаропровода, а третий вход - с конвейером масла (Рис. 10.). В свойствах MixTank зададим объем смесителя, пропорции ингредиентов смеси и время смешивания (рис. 11.). Также в свойствах объекта MixTank задайте скорость выходного потока смеси.

Рис. 10. Создание резервуара для смешивания ингредиентов

Рис. 11. Заполнение свойств резервуара смешивания



Так как смесь на выходе из резервуара смешивания имеет другие свойства, чем входные ингредиенты в пункте «Партия на выходе» укажем, что образуется другая партия, дадим ей название и поменяем цвет (Рис. 12.).

Рис. 12. Заполнение свойств выходного потока из резервуара смешивания

Этап 2. Моделирование процесса замораживания смеси

Шаг 1. Моделирование доставки смеси до реактора замораживания

Доставка смеси до реактора заморозки осуществляем по трубопроводуpipeline_cream (Рис. 13.). В свойствах зададим вместимость и максимальную скорость (Рис. 14.).

Рис. 13. Создание трубопровода для смеси мороженного

Рис. 14. Заполнение свойств трубопровода



Шаг 2. Моделирование процесса заморозки

Процесс заморозки моделируется объектом ProcessTank, назовем его freezingTank (Рис. 15.). Этот объект моделирует наполнение резервуара и процесс в нем. В свойствах объекта ProcessTank зададим объем реактора, время заморозки и скорость смеси на выходе из реактора. Также в свойствах укажем тот факт, что смесь в нем приобретает другие качества. Для этого укажем в пункте «Партия на выходе», что партия на выходе из реактора образуется другая, зададим ее название и поменяем ей цвет (Рис. 16.).

Рис. 15. Создание объекта заморозки смеси мороженного

Рис. 16. Заполнение свойств объекта заморозки



Этап 3. Моделирование процесса разделения на порции и упаковки мороженого

Шаг 1. Моделирование доставки замороженной смеси на стадию разделения на порции

Доставка замороженной смеси осуществляется с помощью объекта BulkConveyor, назовем его icecreamConveyor (Рис. 17.). В свойствах зададим его длину, скорость и скорость потока, входящего на него (Рис. 18.).

Рис. 17. Создание объекта доставки замороженной смеси

Рис. 18. Заполнение свойств объекта доставки

Шаг 2. Моделирование процесса разделения на порции

Порция мороженого - это уже не поток вещества, а единичная заявка, поэтому процесс разделения на порции моделируется блоком FluidToAgent (Рис.19.). Этот блок создает агентов из заданного объема жидкости. В свойствах блока зададим объем смеси, из которого получается один агент (Рис. 20.).

Рис. 19. Создание блока разделения на порции

Рис. 20. Заполнение свойств блока

Этап 4. Моделирование процесса раскладки мороженого по стаканчикам

Шаг 1. Моделирование поставки стаканчиков для мороженого

Стаканчики для мороженого - товар штучный, поэтому для моделирования их появления в модели используется библиотека моделирования процессов. Для моделирования появления стаканчиков используется блок Source (Рис. 21.). Зададим его свойства, а именно интенсивность появления стаканчиков - 10 штук в минуту. Поскольку мороженое в модели производится 20 минут, то создавать стаканчики раньше не нужно. Нужно указать в свойствах блока Source, что время начала его работы отложено. Для этого в разделе свойств «Специфические» установим галочку в пункте «Установить время начала» и зададим время задержки начала его работы (Рис. 22.).

Рис. 21. Создание блока появления стаканчиков

Рис. 22. Заполнение свойств блока появления стаканчиков

Шаг 2. Моделирование накопителей мороженого и стаканчиков

Поскольку скорость производства мороженого и стаканчиков в модели разная, то необходимы их накопители. Накопители моделируются блоком Queue, для стаканчиком назовем этот блок queue, а для мороженного icecream_queue. Соединим один из них с источником стаканчиков, второй - с блоком FluidToAgent (рис. 23.). В свойствах очередей отметим пункт «Максимальная вместимость» (рис. 24.).



Рис. 23. Создание накопителей

Рис. 24. Заполнение свойств накопителя

Шаг 3. Моделирование сборки мороженого

Сборка штучных заявок моделируется блоком Assembler. Этот блок имеет пять входов и один выход. Он может принимать до пяти агентов и собирать из них нового агента (Рис. 25.). К первому его входу присоединим выход очереди мороженого, ко второму - выход очереди стаканчиков. В свойствах блока укажем количество каждого ресурса для сборки конечного продукта (Рис. 26.). В нашем случае для одного стаканчика мороженого требуется одна порция мороженого и один стаканчик. Также в свойствах блока зададим время сборки.

Рис. 25. Создание блока сборки мороженного



Рис. 26. Заполнение свойств накопителя

Этап 5. Моделирование упаковки мороженого

Шаг 1. Моделирование доставки стаканчиков мороженого до упаковщика

Процесс доставки стаканчиков мороженого до упаковщика моделируется блоком Conveyor (Рис. 27.). В свойствах укажем длину и скорость конвейера (Рис. 28.).

Рис. 27. Создание конвейера

Рис. 28. Заполнение свойств конвейера



Шаг 2. Моделирование процесса упаковки

Любой процесс моделируется объектом Service, в свойствах которого задается время процесса и его ресурсы. Объект Service назовем packingProcess и соединим с конвейером стаканчиков мороженого (Рис. 29.). Укажем в его свойствах время упаковки - среднее 1 секунда (Рис. 30.).

Рис. 29. Создание процесса упаковки

Рис. 30. Заполнение свойств процесса упаковки

Шаг 3. Моделирование упаковки мороженого

Упаковку мороженого промоделируем объектом Batch, который собирает партии из входящих в него заявок, назовем его packing (Рис. 31.). В свойствах блока укажем объем партии - 50 штук (Рис. 32.).



Рис. 31. Создание упаковки мороженного в партии

Рис. 32. Заполнение свойств упаковки

Шаг 4. Моделирование увоза упаковок мороженого

Увоз упаковок промоделируем объектом Sink (Рис. 33.).

Рис. 33. Создание объекта увоза упаковок

В результате построения модели производства мороженного её конечное построение должно выглядеть согласно рис. 34.



Рис. 34. Модель производства мороженого

2.2 Улучшение производительности модели

Для качественного улучшения производства мороженного выявим основополагающие факторы, влияющие на производительность работы модели. Изменение каждого из факторов будет рассмотрено в промежутке времени 1 час.

1. Начальный объем каждого потока - начальный объем 1000 литров, скорость 100 литров/сек.

2. Резервуар для хранения каждого потока -вместимость 1000 литров, макс. скорость на выходе 10 литров/сек.

3. Трубопровод для молока и сахара - вместимость 10 литров, макс. скорость - 1 литр/сек.

4. Конвейер для масла - скорость 1 м/с, макс. входная скорость потока 1 литр/сек.

5. Резервуар смешивания - вместимость 1000 литров, доли ингредиентов (const) 60/20/20, время задержки 10 сек., макс. скорость на выходе 10 литров/сек.

6. Трубопровод для смеси мороженного - вместимость 10 литров, макс. скорость 1 литр/сек.

7. Резервуар заморозки - вместимость 10 литров, время задержки 10 минут, макс. скорость на выходе 1 литр/сек.

8. Трубопровод для замороженной смеси - длина 10 м., скорость 1 м/с, макс. входная скорость потока 1 литр/сек.

9. Блок разделения на порции - объем жидкости (const) 100 гр.

10. Блок появления стаканчиков - интенсивность прибытия 10 в минуту, начало создания стаканчиков 20 минута работы модели

11. Блоки накопителей стаканчиков и порций мороженного 100 гр. - максимальная вместимость (const)

12. Блок сборки мороженного - количество переменных (const) 1 - 1, 2 - 1, время задержки 1 +- 0,5 сек.

13. Доставка готовой продукции до упаковщика - длина 10 м., скорость 1 м/с

14. Блок упаковки - количество ресурсов (const) 1 штука, вместимость очереди 100 штук, время задержки 1 +- 0,5 сек.

15. Блок упаковки по партиям - размер партии (const) 50 штук

При заданных параметрах производства было произведено 400 штук мороженного, что составляет 8 партий (Рис. 35).

Рис. 35. Первый запуск модели

Поменяем параметры производства:

1. Входной каждого ингредиента потока - начальный объем 1000литров, скорость 10 литров/сек.

2. Резервуар для хранения каждого потока - вместимость 1000 литров, макс. скорость на выходе 10 литров/сек.

3. Трубопровод для молока и сахара - вместимость 100 литров, макс. скорость - 10 литр/сек.

4. Конвейер для масла - скорость 10 м/с, макс. входная скорость потока 1 литр/сек.

5. Резервуар смешивания - вместимость 1000 литров, доли ингредиентов (const) 60/20/20, время задержки 10 сек., макс. скорость на выходе 1 литров/сек.

6. Трубопровод для смеси мороженного - вместимость 100 литров, макс. скорость 10 литр/сек.

7. Резервуар заморозки - вместимость 100 литров, время задержки 5 минут, макс. скорость на выходе 10 литр/сек.

8. Трубопровод для замороженной смеси - длина 10 м., скорость 10 м/с, макс. входная скорость потока 10 литр/сек.

9. Блок разделения на порции - объем жидкости (const) 100 гр.

10. Блок появления стаканчиков - интенсивность прибытия 30 в минуту, начало создания стаканчиков 15 минута работы модели

11. Блоки накопителей стаканчиков и порций мороженного 100 гр. - максимальная вместимость (const)

12. Блок сборки мороженного - количество переменных (const) 1 - 1, 2 - 1, время задержки 2 +- 0,5 сек.

13. Доставка готовой продукции до упаковщика - длина 10 м., скорость 10 м/с

14. Блок упаковки - количество ресурсов (const) 1 штука, вместимость очереди 100 штук, время задержки 2 +- 0,5 сек.

15. Блок упаковки по партиям - размер партии (const) 50 штук

После изменения параметров модели производства её производительность увеличилась в 3 раза, количество готовой продукции составило 1336, а количество партий 26 (Рис. 36.). Мы уменьшили скорость потока каждого ингридиента на входе в 10 раз, но при этом увеличили вместимость трубопровода для молока и сахара в 10 раз. Так же увеличили скорость конвейера для масла, трубопровод к заморозке для смеси мороженного, вместимсоть заморозки и мксимальную скорость замороженной смеси на выходе в 10 раз. Время задержки в резервуаре заморозки изменили на 5 минут. В трубопроводе для замороженной смеси изменили скорость входную и скорость трубопровода на 10 л/с и 10 м/с соответсвенно Интесивность прибытия стаканчиков изменили на 30 минут и начальное их появления поставили на 15 минут. Сборку и упаковку мороженного увеличили на 1 с, а так же скорость доставки готовой продукции на разделение партий изменили на 10 м/с.

Рис. 36. Второй запуск модели

Таким образом при изменении параметров модели производства мороженного можно изменить её производительность и тем самым повлиять на результат производства,что позволяет наглядно проследить зависимость и доказать пользу моделирования.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения курсовой работы:

1. Была изучена теория о системах массового обслуживания

2. Была изучена программа для построения систем массового обслуживания AnyLogic 8.3

3. Была построена модель производства мороженного в программе AnyLogic 8.3

4. Были получены и улучшены результаты производства



СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Имитационное моделирование в AnyLogic 7. В 2 ч., ч. 2: лабораторный практикум / О.В. Лимановская. - Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та,2017. - 104 с

2. Митин В.М. Анализ и оптимизация систем многостаночного обслуживания в автоматизированном машиностроительном производстве. Диссертация на соиск. уч. ст. к.т.н. Тула, 1997. 178 с.

3. Родина В. И. Разработка системы обслуживания станков на производстве//Современные технологии управления. ISSN2226-9339. -№9 (33). Номер статьи: 3307. Дата публикации:2013-09-08. [Электронный ресурс]URL: https://sovman.ru/article/3307

4. Алдохин И.П. Теория массового обслуживания в промышленности. - М.: Экономика, 1970. -207с.

5. Нестеренко В.П., Петрушин С.И., Губайдулина Р.Х., Пашкова Л.А. Методика расчета оптимального варианта технологического процесса в машиностроении // Международный журнал экспериментального образования. - 2015. - № 11-2. - С. 235-238; [Электронный ресурс]URL: http://www.expeducation.ru/ru/article/view?id=8383

6. Сарычев С. П. Система моделирования AnyLogic 6: методические указания к лабораторным работам / С. П. Сарычев, Н. И.Агуленко; Сибирский гос. ун-т путей сообщ. (СГУПС). - Новосибирск: Сибирский гос. ун-т путей сообщ. (СГУПС), 2015. - 78 с.: ил., табл.; 21 см

7. AnyLogic: имитационное моделирование для бизнеса [Электронный ресурс] https://www.anylogic.ru/

8. Практическое пособие по имитацонному моделированию [Электронный ресурс]. - https://www.anylogic.ru/upload/al-in-3-days/anylogic_in_three_days(rus).pdf

9. Википедия - свободная энциклопедия [Электронный ресурс]. -https://ru.wikipedia.org/wiki/AnyLogic

10. Теория массового обслуживания [Электронный ресурс]. -https://narfu.ru/university/library/books/1163.pdf

11. Имитационное моделирование [Электронный ресурс]. -https://abc.vvsu.ru/books/imit_model/page0003.asp

12. Справочная документация AnyLogic [Электронный ресурс]. -https://help.anylogic.ru

13. Компьютерное моделирование [Электронный ресурс]. -https://www.anylogic.ru/upload/Books_ru/Compyuternoe_modelirovanie_v_AnyLogic_7_Boev_VD.pdf

14. Википедия - свободная энциклопедия [Электронный ресурс]. -https://ru.wikipedia.org/wiki/Поточная_линия

15. Система массового обслуживания: определение и понятие [Электронный ресурс]. - http://mathhelpplanet.com/static.php?p=sistema-massovogo-obsluzhivaniya

Размещено на Allbest.ru