Имитационное моделирование и производственные процессы
Научные принципы организации процессов производства. Разработка программного обеспечения имитационного моделирования производственных процессов машиностроительного предприятия с помощью построения технологической линии производственного процесса.
| Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 06.03.2013 |
| Размер файла | 2,8 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Если сложная система состоит из одного элемента K1, то динамика ее ИМ представляла бы собой последовательную смену событий e1j на временной оси t1 посредством реализации активностей a1j (рис.3.3).
Рисунок 3.3 Динамика поведения элемента сложной системы
Чтобы обеспечить имитацию модели СС, состоящей более, чем из одного элемента, вводят глобальную переменную t0 , называемую модельным временем. Опишем динамику такой модели следующим образом.
Пусть в начальный момент времени t0 = 0 определены состав элементов и структура системы S0 . Для каждого элемента Ki известны состояния zi и времена i0 наступления событий ei0.
Введем переменные и положим ti = tim с таким номером m, что выполняется условие ti,m-1?t0tim. Найдем величину T0=min{ti}, равную времени до наступления самого раннего события и пусть i0=argT0 (возможной неоднозначностью номера i0 пренебрежем). В момент времени T0 в элементе происходит событие , содержание которого задается состоянием .В этот момент осуществляется взаимодействие элементов модели, в результате чего формируется новый состав элементов и структура системы S1. Реакцией наступления события является корректировка модельного времени (t0=T0) и реализация активности , т.е. выполнение алгоритма и модификация локальной временной координаты (ti0=ti0+фi00). Далее вновь определяется время T1 наступления самого раннего события в компоненте , корректируется модельное время (t0=T1) и реализуется активность и т.д. (см. рис.)
Моменты T0, T1, T2, ... смены состава элементов и/или их состояний будем называть особыми. Переходы, происходящие в эти моменты, полностью определяют динамику модели. Поэтому при машинной имитации достаточно воспроизводить лишь эти изменения (в общем случае случайные).
Различают два типа ИМ, связанных со способом формализации реальных процессов функционирования СС. В моделях одного типа события eij отражают фактические события, происходящие в системе. В этом случае динамика ИМ по существу повторяет динамику сложной системы, т.е. переход от одного события к другому. Говорят, что такая имитационная модель носит событийный (дискретный) характер.
В моделях другого типа события вводят искусственно вследствие необходимости представить некоторый непрерывный процесс в дискретной ЭВМ. Характерным примером является любой численный метод интегрирования дифференциальных уравнений. В подобных методах особые моменты определяются шагом интегрирования. Эти методы называются пошаговыми. При их использовании динамика модели является дискретным приближением реальных непрерывных процессов.
Вследствие последовательного характера обработки информации в однопроцессорном компьютере параллельные процессы, происходящие в сложной системе, преобразуются в имитационной модели с помощью вышеприведенного механизма в последовательные. Такой способ представления носит название квазипараллельного процесса, а алгоритм называется алгоритмом организации квазипараллелизма в имитационной модели. Противоречие между параллельностью модельных процессов и последовательным характером квазипараллельного процесса является коренной причиной их неполного соответствия.
Рисунок 3.4. Динамика взаимодействия элементов сложной системы.
3.4 Выбор программного обеспечения
Для реализации проекта выбраны платформа Microsoft .Net, язык C# и средство разработки визуальных приложений Microsoft Visual Studio System 2009;
3.4.1 Используемая платформа
Microsoft .Net - это подход к проектированию и реализации программного обеспечения от Microsoft. Он имеет следующие технологические преимущества:
1. Платформа .Net позволяет реализовать проверку типовой безопасности и проверку надежности, что обеспечивает более устойчивое функционирование приложений.
2. Платформа целиком, как и некоторые ее части, может быть реализована на различных типах компьютеров (аналогично Java-машине).
3. Имеется общеязыковая среда выполнения платформы .Net - CLR (Common Language Runtime), которая поддерживает такие языки программирования, как C#, VB.Net, JScript .Net, C++.
4. Имеется базовая библиотека классов - BCL (Base Class Library), содержащая классы и методы, которыми могут пользоваться все программы, написанные на языках, поддерживающих платформу .Net.
5. Приложения, написанные на различных языках программирования, поддерживаемых платформой .Net, могут быть легко интегрированы друг с другом. Таким образом, программист, пишущий на любом из .Net-языков, может использовать любой участок программного кода, написанного другим программистом на другом .Net-языке [12].
3.4.2 Используемое программное обеспечение
При проектировании диаграмм IDEF0, IDEF3 и DFD, а также модели предметной области использовалось программное средство Microsoft Office Visio 2007. Данный пакет содержит набор элементов для создания диаграмм IDEF0 и DFD. Элементы диаграмм IDEF3 могут быть созданы пользователем самостоятельно. Microsoft Office Visio содержит также библиотеки элементов для построения диаграмм классов, последовательностей, состояний и вариантов использования.
Для написания ПО «Producing Process Imitation Modeling» выбрана среда разработки Microsoft Visual Studio Team System 2008. Microsoft Visual Studio 2008 удачно подходит для решения задач оптимизации в проекте и для проектирования интерфейса создаваемого программного продукта.
3.4.3 Используемые языки
При построении модели разрабатываемой системы использовались средства языка моделирования UML (Unified Modeling Language), так как:
1. UML - язык объектно-ориентированный, в результате чего методы описания результатов анализа и проектирования семантически близки к методам программирования на современных объектно-ориентированных языках.
2. UML позволяет описать систему практически со всех возможных точек зрения (с точки зрения структуры, взаимодействия элементов системы и т.д.), разные аспекты поведения системы, а также последовательность действий.
3. Диаграммы UML сравнительно просты для чтения после достаточно быстрого ознакомления с его синтаксисом.
4. UML получил широкое распространение и динамично развивается [13].
В качестве основного языка разработки выбран C#. C# ориентирован на платформу Microsoft .Net, которая обладает большой функциональностью и предоставляет разработчику огромные возможности для создания программного обеспечения [14].
C# создан на базе опыта разработки других языков программирования и имеет следующие достоинства, заимствованные из различных языков программирования:
1) высокая производительность (от C);
2) объектно-ориентированная структура (от С++);
3) сбор мусора, высокая безопасность (от Java);
4) быстрая разработка (от Visual Basic).
Таким образом, выбранный инструментарий для написания программы является оправданным как для решения самой задачи, так и исходя из современных требований к программному обеспечению.
3.5 Структура ПО
Приложение «Producing Process Imitation Modeling» состоит из следующих модулей:
1) модуль моделирования производственных процессов;
2) генератор случайных чисел;
3) модуль визуального редактирования технологических линий
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. Структурная схема ПО «Producing process imitation modeling»
3.5.1 Генератор случайных чисел
Модуль генератора случайных чисел.
Основываясь на материалах книги [15] и ГОСТ [16] было решено для генерации случайных чисел руководствоваться следующими приципами:
- не использовать генератор принципиально основанный на линейно-конгруэнтном или мультилинейном конгруэнтном методе;
- использовать генератор с периодом меньше чем 264 ? 2х1019;
- не использовать генератор, который не использует для генерации младшие биты;
- не использовать генераторы, встроенные в языки C и C++, особенно rand и srand, так как они не имеют стандартной реализации и часто плохо задаются.
Основная характеристика генератора псевдослучайных чисел (ГПСЧ) - длина периода, то есть максимальная длина уникальной последовательности чисел.
В состав стандартной библиотеки языка C# входит класс Random, реализующий ГПСЧ, при этом используется метод вычитания, предложенный Д.Э. Кнутом [17]. Этот алгоритм не отличается большой длиной периода. Поэтому для генерации интервалов времени используется комбинированный алгоритм, сочетающий:
- генератор «Xorshift»;
- линейный конгруэнтный генератор;
- метод умножения с переносом (Multiply with carry, MWC).
В линейном конгруэнтном методе каждое последующее случайное число рассчитывается на основе предыдущего случайного числа по следующей формуле:
где m - модуль (); a - множитель (); c - приращение (); - начальное значение ().
При использовании генератора «Xorshift» рассматривается некоторая начальная последовательность, к которой применяются операции «Xorshift»:
где ^ - исключающее «или»; << и >> - поразрядный сдвиг влево и вправо соответственно; a1, a2, a3 - целые положительные числа.
Итоговое случайное число может быть получено при помощи суммирования отдельных членов последовательности либо применения к ним операции исключающее «или», как было описано в .
Метод умножения с переносом определяется формулой:
где & - побитовое «и».
Используемый в классе «Generator» комбинированный генератор можно условно описать следующей формулой [18]
где Al и Ar- генераторы «Xorshift» с параметрами a1 = 21, a2 = 35, a3 = 4 и a1 = 17, a2 = 31, a3 = 8 (индексы l и r означают сдвиг влево и вправо соответственно);
C - линейный конгруэнтный генератор с параметрами a = 2862933555777941757, c = 7046029254386353087, m = 264.
B - метод умножения с переносом с параметром a = 4294957665.
Блок схема алгоритма представлена на рис. 3.6.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
3.5.2 Диаграмма классов
Модуль моделирования содержит определения основных классов системы моделирования и методы реализации самого моделирования. Ниже приведено их краткое описание (рис. 3.7).
Рисунок 3.7 Диаграмма классов проекта
public class Detail
Класс, представляющий обрабатываемое изделие. Содержит в себе номер изделия от начала моделирования.
public abstract class AbstractEquipment
Базовый класс, описывающий оборудование технологической линии.
Содержит в себе описание всех параметров оборудования: наименование, стоимость, производительность, энергопотребление, занятость оборудования входящие и исходящие связи.
public class Equipment : AbstractEquipment
Класс-наследник класса AbstractEquipment. Реализует свойства и методы, объявленные в классе-родителе.
public class Machine, Conveyor, Loader, Robot : Equipment.
Данные классы характеризуют конкретные типы обородувания.
public class EquipmentCell : Equipment
Данный класс описывает технологическую ячейку. Содержит в себе список оборудования относящегося к данной ячейке.
public class TechnoLine : AbstractEquipment
Класс-наследник класса AbstractEquipment. Представляет собой технологическую линию. Хранит в себе список ячеек и объект генератора обрабатываемых изделий.
public class Relation
Базовый класс связи между оборудованием. Хранит в себе информацию об оборудовании-источнике и оборудовании приемнике.
public class LinkRelation : Relation
Класс-наследник класса Relation. Представляет тип связи оборудования один к одному. Переопределяет метод передачи детали.
public class EndRelation : Relation
Класс-наследник класса Relation. Данный тип связи предназначен для завершения технологической линии и вывода обработанных изделий из системы моделирования.
public class DetailGenerator : AbstractEquipment
Класс-наследник класса AbstractEquipment. Содержит в себе объект генератора случайных чисел. Задача данного класса генерировать детали согласно заданному закону распределения.
3.5.3 Диаграмма состояний
На рис. 3.8 представлена диаграмма состояний, в которых может находиться технологическая линия.
Изначально технологическая линия находится в состоянии Stopped. При возникновении события запуска моделирования технологическая линия переходит в состояние Started. При возникновении события приостановки процесса моделирования технологическая линия переходит в состояние Paused. При достижении конечного времени моделирования или при возникновении события остановки моделирования технологическая линия переходит в состояние Stopped.
Рисунок 3.8. Схема состояний технологической линии
3.5.4 Диаграмма последовательности
Опишем последовательность выполнения процесса моделирования (рис 3.9). При запуске процесса моделирования глобально время моделирования устанавливается в ноль, объект класса TechnoLine, выступающий в роли управляющей программы, моделируемой технологической линии вызывает метод NextDetail(currentTime) объекта класса DetailGenerator генератора изделий для генерации следующего изделия и предает ему текущее время. Генератор изделий, в свою очередь, в соответствии с заданным законом распределения проверяет, является ли текущее значение времени временем генерации следующего изделия. Затем он вызывает у объекта OutRelation исходящей из него связи метод передачи изделия на следующее оборудование.
Рисунок 3.9 Диаграмма последовательности моделирования
В данном методе передача изделия оборудованию-приемнику. Если оборудование-приемник свободно, оно принимает переданное изделие и становится занятым, время освобождения оборудования устанавливается как сумма текущего времени и времени на обработку изделия. Если устройство приемник занято, то проверяется, является ли текущее значение времени временем освобождения оборудования, в случае выполнения данного условия вызывается метод передачи изделия PassDetail() на следующее устройство у исходящей связи OutRelation, текущее оборудование становится свободным и в случае, если было передано следующее изделие на обработку, тут же становится занятым. Процесс передачи изделия на следующее оборудование прекращается когда последнее в технологической линии оборудование вызывает метод PassDetail() у исходящей связи являющейся объектом класса EndRelation. Затем глобальное время моделирования увеличивается на фиксированную величину и вся последовательность вызовов повторяется заново, начиная с метода NextDetail(currentTime) объекта класса DetailGenerator. Моделирование работы технологической линии продолжается до тех пор, пока модель не переходит в состояние Paused или в состояние Stopped.
3.6 Описание интерфейса
Интерфейс программы разработан в самой удобной и понятной для пользователя форме. Ячейки отображаются в виде прямоугольников со скругленными краями, внутри которых отображается список оборудования. При выходе списка оборудования за границы ячейки высота ячейки автоматически увеличивается. Связи между ячейками отображаются стрелками.
Сохраняется технологическая линия в виде файла XML.
Интерфейс программного обеспечения «Producing Process Imitation Modeling» состоит из главной формы, на которой расположено основное меню (рис 3.10).
Рисунок 3.10 Создание новой линии
Новая технологическая линия создается путем выбора пункта меню Файл>Новая линия. В этом случае создается новое окно создания и редактирования технологической линии.
В левой части данной формы расположены кнопки создания элементов технологической линии, например, таких как производственная ячейка и связь. Так же слева находятся кнопки управления состоянием моделирования и текстовое поле установки конечного времени моделирования. В правой части формы расположены иерархическое дерево технологической линии и панель свойств оборудования (рис. 3.11).
Рисунок 3.11 Окно новой модели технологической линии
При выборе одной из созданных ячеек слева появляется панель добавления оборудования в ячейку. Чтобы добавить необходимое оборудование в ячейку, нужно нажать на соответствующую кнопку, тогда в выбранной ячейке появляется строчка с названием добавленного оборудования, а на панели свойств отображаются свойства добавленного оборудования. Добавляемое в ячейку оборудование связывается между собой последовательно (рис. 3.12).
Рисунок 3.12 Добавление ячейки оборудования в модель
Для связывания ячеек нужно нажать кнопку «Связь». В этом случае слева отображается панель связи ячеек между собой. Далее необходимо выбрать из имеющихся в технологической линии ячеек ячейку-источник в нижней части ячейку-приемник и нажать кнопку «Создать». Связывание ячеек происходит через связывание последнего оборудования ячейки-источника и первого оборудования в ячейке-приемнике. Новая связь тут же отобразится в виде стрелочки, идущей от ячейки-источника к ячейке-приемнику (рис. 3.13).
Рисунок 3.13 Создание связей между ячейками оборудования
Для каждого отдельного оборудования в ячейке можно изменять различные параметры, такие как: название, стоимость, энергозатраты, производительность. Производительность можно задать как виде постоянной величины, так и в виде случайной с заданным типом распределения, для назначения случайных параметров нужно перейти на вкладку «ГПСЧ» на панели свойст.
Можно удалить ячейку, связь или оборудование, нажав на кнопку «Удалить». Например можно удалить ячейку «Ячейка1». Связи между ячейками при этом также удалятся (рис. 3.14). Вместо удаленной ячейки и связей можно создать новую связь (рис 3.15).
Рисунок 3.14 Удаление ячейки оборудования
Рисунок 3.15 Создание новой связи между ячейками
После того как заданы нужные параметры и созданы связи можно переходить к моделированию. Перед началом моделирования необходимо задать конечное время моделирования. Для этого на панели Конечное время нужно выбрать минимальную единицу измерения и ввести желаемое время в размерности трех единиц. После этого можно запустить имитацию нажав кнопку «Старт». Во время имитации можно нажать кнопку «Пауза» для приостановки процесса. По достижении конечного времени или при нажатии на кнопку «Стоп» появится окно с отчетом о результатах моделирования в виде таблицы (рис. 3.16).
Рисунок 3.16 Вывод отчета о результатах моделирования
Отчет о результатах моделирования можно распечатать, выбрав пункт основного меню «Файл > Печать», при активном окне с отчетом о моделировании. После чего появится окно предварительного просмотра печатаемого отчета (рис. 3.17).
Рисунок 3.17 Печать отчета о моделировании
Также можно распечатать и саму схему технологической линии. Выбрав пункт основного меню «Файл > Печать», при активном окне со схемой технологической линии. После чего появится окно с предварительным просмотром печатаемой схемы (рис. 3.18).
Рисунок 3.18 Печать схемы модели
Созданную модель технологической линии можно сохранить с помощью кнопки основного меню «Файл > Сохранить». После чего схема будет сохранена в формате XML вместе с данными о результатах моделирования. Структура документа приведена в приложении (рис 3.19).
Рисунок 3.19 Сохранение модели
Загрузить ранее сохраненную модель можно с помощью пункта основного меню «Файл > Открыть». Затем нужно выбрать необходимый файл с расширением «*.ppm». После чего откроется окно редактирования технологической линии с отображением загруженной модели. Загрузится как основная информация о параметрах модели, так и информация о результатах последней имитации (рис 3.20).
Рисунок 3.20 Загрузка ранее сохраненной модели
3.7 Контрольный пример работы программы
Приведем пример моделирования технологической линии по изготовлению зеркал.
Рассмотрим основные этапы технологической цепочки обработки стекла, представим в виде таблицы 3.1.
Таблица 3.1. Технологическая линия создания зеркал
|
Описание операции |
Оборудование |
Время |
|
|
1. Раскрой стекла. |
|||
|
Автоматический криволинейный раскрой. Для изготовления деталей применяются автоматические столы с ЧПУ и функцией криволинейного раскроя. |
Стол для раскроя BOTTERO 352 BCS Classic |
2 мин. |
|
|
Описание операции |
Оборудование |
Время |
|
|
2. Обработка прямолинейной и криволиненой кромки листового стекла. |
|||
|
Шлифовка и полировка кромки стекла с целью получения необходимого профиля (трапеция) и устранения "отливов". Применяются вертикальные станки многошпиндельные с автоматической подачей, двухсторонние станки с автоматической подачей |
StarLine SM 16/22 |
3 мин. |
|
|
Шлифовка и полировка кромки стекла с целью получения необходимого профиля и устранения "отливов". Применяются обрабатывающие центры с ЧПУ. |
BBT03UNI |
2 мин. |
|
|
Выполнение чистовой обработки криволинейной кромки стекла для получения заданного профиля и удаления мелких сколов на кромке. Производится на обрабатывающих центрах с ЧПУ. |
StarLine YXM1 |
5 мин. |
|
|
3. Обработка прямолинейного и криволинейного фацета |
|||
|
Обработка прямолинейного фацета, шлифовка и полировка стекла для придания кромке определенного профиля и угла фаски. |
BOTTERO Vision |
1 мин. |
|
|
Обработка криволинейного фацета, шлифовка и полировка стекла для придания кромке определенного профиля и угла фаски. Выполняется на обрабатывающих центрах с ЧПУ. Применяется при изготовлении фацета зеркал. |
StarLine YXM1 |
3 мин. |
|
|
Описание операции |
Оборудование |
Время |
|
|
4. Матирование стекла |
|||
|
Пескоструйная обработка стекла необходима для матирования и создания рисунка по трафарету. Обработка выполняется на пескоструйных установках с автоматическим управлением. |
BOTTERO CAT 12 |
7 мин. |
|
|
5. Мойка стекла |
|||
|
Мойка необходима для удаления с поверхности стекла остатков абразива, оксида алюминия тонкой фракции, оксида церия и для обезжиривания. Обработка применяется для всех деталей из стекла. |
ENKONG QX 12 |
6 мин. |
Вид готовой модели представлен на рис. 3.21.
Рисунок 3.21 Схема имитационной модели контрольного примера
3.8 Аппаратное и программное обеспечение, необходимое для внедрения разработанной системы
Для внедрения ПО «Producing Process Imitation Modeling» необходимо следующее аппаратное обеспечение:
– ПК пользователей;
– ПК администраторов.
Требования к техническим характеристикам ПК пользователей и ПК администраторов:
– процессор - не ниже P3 800 МГц;
– объем оперативной памяти - не менее 128 Мб;
– не менее 6 Мб свободного дискового пространства;
– устройство чтения компакт-дисков (DVD-ROM);
– сетевой адаптер - FastEtherNet 100;
– видеосистема - разрешающая способность не ниже 1024x768 точек;
– координатно-указательное устройство - манипулятор типа «мышь»;
– клавиатура - не менее 104 клавиш (русифицированная);
– монитор - диагональ не менее 15”.
Для внедрения ПО «Producing Process Imitation Modeling» необходимо следующее программное обеспечение сервера БД:
– операционная система - Microsoft Windows 2000 Server SP4 или Microsoft Windows 2003 Server SP2;
– СУБД - Microsoft SQL 2008.
Программное обеспечение клиентских ПК:
– операционная система - Microsoft Windows 2000 Professional или Microsoft Windows XP Professional;
– .Net Framework 3.0;
– Crystal Reports for .Net Visual Studio 2008.
Заключение
В результате выполнения дипломной работы разработано программное обеспечение моделирования и анализа работы производственных процессов.
В процессе выполнения задачи по созданию ПО пройдены все этапы проектирования от изучения и описания предметной области до эксплуатации системы. Реализованная система отвечает всем предъявленным требованиям по функциональности, надежности и безопасности.
Для создания ПО «Producing Process Imitation Modeling» использованы средство разработки Microsoft Visual Studio Team System 2008 и язык программирования .Net C#. В ходе выполнения работы применены знания по исследованию предметной области, функциональному моделированию, объектно-ориентированному проектированию, разработке и тестированию программного обеспечения.
ПО «Producing Process Imitation Modeling» прошло тестирование, справка приведена в приложении 6.
Литература
1. Н. Акимов: Политэкономия современного способа производства. Книга 5. [Текст] / Полиеткова Е.В. Экономика, 2008.
2. В. Быков , А. Королев , Хайнц Курц , Нери Сальвадори , Е. Степанова. «Теория производства. Долгосрочный анализ». Экономпресс, 2004.
3. Карпов Ю. Имитационное моделирование систем. Введение в моделирование с Any Logic 5 [Текст] / Ю. Карпов. - СПб.: БХВ-Петербург, 2006. - 400 с.
4. Филатов А.Г. «Моделирование систем» [Электронный ресурс], 2006. - 429 с.
5. Kelton W.David. Simulation with Arena [Текст] / W.David Kelton, R.P. Sadowski, D.T. Sturrock. - 4th ed. - McGraw-Hill, 2007. - 631 с.
6. Информационный портал о системе GPSS [Электронный источник] http://www.gpss.ru.
7. Информационный портал Бауманского университета о программе RAO-studio. [Электронный источник] rdo.rk9.bmstu.ru.
8. Объектно-ориентированный анализ и проектирование [Электронный ресурс]. - Электрон. текстовые дан. - http://ooad.asf.ru.
9. Буч Г. Язык UML: Руководство пользователя [Текст]: Пер. с англ. / Г. Буч, Д. Рамбо, А. Джекобсон. - М.: ДМК, 2000. - 432 с.
10. Banks J. Handbook of simulation. Principles, methodology, advanced, applications, and practice [Текст] / J. Banks. - Wiley-IEEE, 1998. - 849 с.
11. Кельтон В.Д., Лоу А.М. Имитационное моделирование. Классика CS. 3-е изд. - СПб.: Питер; Киев: Издательская группа BHV, 2004. - 847 с.: ил.
12. Microsoft Developer Network [Электронный ресурс]. - Электрон. текстовые дан. - http://msdn.microsoft.com.
13. Фаулер М. UML. Основы [Текст]: Пер. с англ. / М. Фаулер, К. Скотт. - СПб: Символ-Плюс, 2002. - 192 с.
14. Шилдт Г. Полный справочник по С# [Текст]: Пер. с англ. / Г. Шилдт. - М.: Вильямс, 2004. - 748 с.
15. Вентцель Е.С. Теория вероятностей [Текст] / Е.С. Вентцель. - Изд-е 4-е, стереотипное. - М.: Наука, 1969. - 576 с.
16. ГОСТ Р 50779.10-2000. Статистические методы. Вероятность и основы статистики. Термины и определения [Текст] / Госстандарт России. - М.: Изд-во стандартов, 2000. - 47 с.
17. Кнудт Д. Э. «Искусство Программирования. Том 2. Получисленные Алгоритмы». Мск.:Москва, 2000. -768с.
18. William H. Press. Saul A. Teukolsky. William T. Vetterling. Brian P. Flannery «Numerical Recipes» Cambridge University Press, New York, 2007. -1162 с.
Приложение 1
Руководство пользователя
ПО имитационного моделирования производственных процессов предназначено для быстрой разработки плана производства, снижения простоев оборудования. Используется на машиностроительных предприятиях с дискретным типом производства.
Программа облегчает работу нескольким отделам предприятия. С помощью системы можно создавать план производства, рассчитывать загруженность оборудования, хранить данные о технологическом процессе изделий, оборудовании.
Уровень подготовки персонала может быть любой, от пользователя ПК до администратора.
Перечень эксплуатационных документов, с которым необходимо ознакомиться:
– «Описание программного обеспечения»;
– «Руководство пользователя»;
– «Руководство администратора»;
– «Руководство программиста».
НАЗНАЧЕНИЕ И УСЛОВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ
Цели создания ПО:
– повышение коэффициента использования оборудования до 0,75;
– обеспечение краткосрочного планирования;
– уменьшение времени создания плана до 2 минут.
Перечень автоматизированных функций:
– ведение технологических процессов изделий;
– создание оптимальных планов производства;
– ведение реестров оборудования;
– ведение реестров операций;
Программное обеспечение приложения состоит из системного и базового программного обеспечения и прикладного программного обеспечения.
Системное и базовое программное обеспечение:
– в качестве операционной системы клиентский ПК используется: Windows XP/Vista/Seven.
Прикладное программное обеспечение состоит из клиентских приложений и приложений формирования отчетов и печати.
ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ
В состав дистрибутива ПО планирования производственного процесса входит клиентская часть «Producing Process Imitation Modeling».
Для запуска ПО необходимо выполнить установку ПО и запустить приложение. Дальнейшая работа программного обеспечения происходит путем выбора необходимых действий.
Программное обеспечение работоспособно, если в результате действий пользователя, изложенных выше, на экране монитора отобразилось главное окно клиентского приложения без выдачи пользователю сообщений о сбое в работе.
ОПИСАНИЕ ОПЕРАЦИЙ
Создание новой технологической линии.
Приложение запущено, успешно функционирует, не выполняет никаких операций, блокирующих доступ к пунктам меню.
Открыть пункт меню "Файл", нажать на кнопку "Новая линия". Появится окно, содержащее имеющиеся заказы. Выбрать необходимые заказы и нажать кнопку «Готово».
После создания плана закрыть всплывающее сообщение с текстом «План успешно создан!».
Просмотр созданных планов.
Приложение запущено, успешно функционирует, не выполняет никаких операций, блокирующих доступ к пунктам меню.
Открыть пункт меню "Планы", выбрать необходимый план для просмотра. Нажать на кнопку «Просмотреть». Появится окно с графическим изображением плана.
После просмотра плана закрыть окно с планом.
Удаление ячеек и оборудования.
Приложение запущено, успешно функционирует, не выполняет никаких операций, блокирующих доступ к пунктам меню.
Выбрать с помощью мыши ячейку или оборудование для удаления и нажать кнопку «Удалить».
АВАРИЙНЫЕ СИТУАЦИИ
При сбое в работе аппаратуры восстановление нормальной работы системы должно производиться после:
- перезагрузки операционной системы;
- запуска исполняемого файла системы.
При ошибках в работе аппаратных средств (кроме носителей данных и программ) восстановление функции системы возлагается на ОС.
При ошибках, связанных с программным обеспечением (ОС и драйверы устройств), восстановление работоспособности возлагается на ОС.
При неверных действиях пользователей, неверных форматах или недопустимых значениях входных данных, система выдает пользователю соответствующие сообщения, после чего возвращается в рабочее состояние, предшествовавшее неверной (недопустимой) команде или некорректному вводу данных.
КОНТРОЛЬНЫЙ ПРИМЕР РАБОТЫ С ПРОГРАММНЫМ ОБЕСПЕЧЕНИЕМ
Ниже рассмотрен пример работы с системой, начиная с ее запуска и заканчивая оформлением документов:
- запустите программное обеспечение;
- выберите меню «Файл»;
- выберите пункт «Открыть»;
- выберите файл «Зеркало.ppm»;
- нажмите на кнопку «Старт»;
- выберите окно с отчетом;
- нажмите на кнопку «Печать».
Приложение 2
РУКОВОДСТВО АДМИНИСТРАТОРА
1. НАЗНАЧЕНИЕ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
Назначение системы: быстрое создание плана с оптимальной загруженностью оборудования, ведение технологического процесса изделий, ведение реестров, сопутствующих технологическому процессу производства изделий (оборудования, операция и т.п.).
Цели создания системы:
– повышение коэффициента использования оборудования до 0,75;
– обеспечение краткосрочного планирования;
Решение комплекса задач предназначено для планирования производственного процесса, в части исполнения следующих процессов:
– оперативное создание плана;
– повышение коэффициента использования оборудования;
– уменьшение длительности простоев;
– хранение технологических процессов изделий.
2. ПРИНЦИПЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
Программное обеспечение планирования производственного процесса разработано с помощью Microsoft Visual Studia 2008. База данных - с помощью Microsoft SQL Server 2008 Express Edition. Отчеты разработаны с помощью Microsoft Visual Studia 2008 и генерируются с помощью MS SQL Server Reporting Services.
Рассмотрим порядок взаимодействия в программном обеспечении.
1. Приложение работает с данными, хранящимися в базе данных.
Загрузка, сохранение, изменение, удаление данных происходит с помощью событий приложения, которые вызывают необходимые хранимые процедуры базы данных.
2. В приложении можно просматривать отчеты. Они строятся как с параметрами, так и без. Отчеты генерируются на сервере отчетов. Также отчеты можно увидеть в окне браузера, при вводе в адресную строку адреса сервера отчетов.
3. ОБЯЗАННОСТИ И ЗАДАЧИ АДМИНИСТРАТОРА
Основные обязанности системного администратора:
- установка, настройка и мониторинг работоспособности системы;
- обслуживание базы данных;
- распределение прав пользователей на сервере отчетов;
- ведение учетных записей пользователей системы.
4. ОБСЛУЖИВАНИЕ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
Администратор системы устанавливает программное обеспечение на компьютер пользователя.
В системе присутствуют следующие роли пользователей: специалист по моделированию.
Специалист по моделированию может редактировать данные технологического процесса производства изделий, оборудования, операций, типов оборудования, просматривать планы производства.
5. ПРОБЛЕМЫ В РАБОТЕ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ И СПОСОБЫ ИХ РЕШЕНИЯ
При сбое в работе аппаратуры восстановление нормальной работы программного обеспечения должно производиться после:
- перезагрузки операционной системы;
- запуска программного обеспечения.
При ошибках в работе аппаратных средств (кроме носителей данных и программ) восстановление функции системы возлагается на ОС.
При ошибках, связанных с программным обеспечением (ОС и драйверы устройств), восстановление работоспособности возлагается на ОС.
При неверных действиях пользователей, неверных форматах или недопустимых значениях входных данных, программное обеспечение выдает пользователю соответствующие сообщения, после чего возвращается в рабочее состояние, предшествовавшее неверной (недопустимой) команде или некорректному вводу данных.
Приложение 3
РУКОВОДСТВО ПРОГРАММИСТА
1. НАЗНАЧЕНИЕ И УСЛОВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПЛАНИРОВАНИЯ ПРОИЗВОДСТВА
Назначение системы: быстрое создание плана с оптимальной загруженностью оборудования, ведение технологического процесса изделий, ведение реестров, сопутствующих технологическому процессу производства изделий (оборудования, операция и т.п.).
Основными функциями системы являются:
- учет имеющегося оборудования на предприятии;
- возможность изменять технологические линии;
- создание и оптимизация технологической линии;
- расчет и оптимизация загруженности оборудования;
- генерация отчетности о загруженности оборудования.
Программное обеспечение клиентских компьютеров:
- Операционная система - MS Windows NT/XP/Wista/Seven;
- .Net Framework 3.0.
Минимальные требования к аппаратным средствам клиента:
- процессор: Pentium 3 800 МГц;
- оперативная память: 256 Мбайт;
- дисковая подсистема: 40 Гб;
- сетевой адаптер: FastEthernet 100 Мбит.
- видеосистема: разрешающая способность 1024x768 точек;
- координатно-указательное устройство: манипулятор типа «мышь»;
- клавиатура: 104 клавиш (русифицированная);
- монитор: диагональ 15”.
2. ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
Программное обеспечение планирования производственного процесса разработано с помощью Microsoft Visual Studia 2008. База данных - с помощью Microsoft SQL Server 2008 Express Edition. Отчеты разработаны с помощью Microsoft Visual Studia 2008 и генерируются с помощью MS SQL Server Reporting Services.
Программное обеспечение сохраняет работоспособность и обеспечивает восстановление своих функций при возникновении следующих внештатных ситуаций:
– при ошибках в работе аппаратных средств (кроме носителей данных и программ) восстановление функции системы возлагается на ОС;
– при ошибках, связанных с программным обеспечением (ОС и драйверы устройств), восстановление работоспособности возлагается на ОС.
Для защиты аппаратуры от бросков напряжения и коммутационных помех должны применяться источники бесперебойного питания.
Программное обеспечение обеспечивает корректную обработку аварийных ситуаций, вызванных неверными действиями пользователей, неверным форматом или недопустимыми значениями входных данных. В указанных случаях система блокирует нежелательные действия пользователей или выдает пользователю соответствующие сообщения, после чего возвращается в рабочее состояние, предшествовавшее неверной (недопустимой) команде или некорректному вводу.
Работа программного обеспечения допустима без обслуживания.
3. ОБРАЩЕНИЕ К ПРОГРАММЕ
Рассмотрим порядок обращения к программному обеспечению планирования производства.
1. Пользователь пытается войти в программу, указывая при этом логин и пароль.
2. База данных получает запрос от программы на существование пользователя с таким логином и паролем.
3. Программа получает ответ от базы данных. Если ответ положительный, то пользователь входит в программу с определенными правами доступа. Если ответ отрицательный, пользователю выдается сообщение о том, что он ввел неверные данные.
4. ВХОДНЫЕ И ВЫХОДНЫЕ ДАННЫЕ
На вход разрабатываемого программного обеспечения планирования производственного процесса подаются данные следующих документов:
- технологический процесс изделий;
- характеристика генератора;
- характеристика оборудования.
Документы, генерируемые разрабатываемым программным обеспечением (выходные документы):
- отчет по загруженности оборудования (Приложение 2);
- схема технологичекой линии (Приложение 3).
5. СООБЩЕНИЯ
Программное обеспечение выдает сообщения пользователю в следующих случаях:
- произошла ошибка загрузки данных;
- произошла ошибка сохранения, изменения, удаления данных;
- данные успешно сохранены, изменены, удалены;
- подтверждение удаления данных.
Приложение 4
<!ELEMENT MODEL (TIMEUNIT, ENDTIME, TECHNOLINE)>
<!ELEMENT TIMEUNIT (#PCDATA)>
<!ELEMENT ENDTIME (#PCDATA)>
<!ELEMENT TECHNOLINE (TLNAME, EQUIPMENTCELLLIST, RELATIONLIST)>
<!ELEMENT TLNAME (#PCDATA)>
<!ELEMENT GENERATOR (GENERATORX, GENERATORY, DISTRIBUTION,MEAN?,LAMBDA?)>
<!ELEMENT GENERATORX (#PCDATA)>
<!ELEMENT GENERATORY (#PCDATA)>
<!ELEMENT DISTRIBUTION (#PCDATA)>
<!ELEMENT MEAN (#PCDATA)>
<!ELEMENT LAMBDA (#PCDATA)>
<!ELEMENT EQUIPMENTCELLLIST (GENERATOR,EQUIPMENTCELL*)>
<!ELEMENT EQUIPMENTCELL (CELLINDEX, CELLNAME, ECDESCRIPTION, CELLX, CELLY, EQUIPMENTLIST)>
<!ELEMENT CELLINDEX (#PCDATA)>
<!ELEMENT CELLNAME (#PCDATA)>
<!ELEMENT ECDESCRIPTION (#PCDATA)>
<!ELEMENT CELLX (#PCDATA)>
<!ELEMENT CELLY (#PCDATA)>
<!ELEMENT EQUIPMENTLIST (EQUIPMENT*)>
<!ELEMENT EQUIPMENT (INDEX, EQTYPE, NAME, DESCRIPTION, COST, ENERGYCONSUMPTION, PRODUCTIVITY, TIMEALL, TIMEPROCEEDED, DETAILPROCEEDED)>
<!ELEMENT INDEX (#PCDATA)>
<!ELEMENT EQTYPE (#PCDATA)>
<!ELEMENT NAME (#PCDATA)>
<!ELEMENT DESCRIPTION (#PCDATA)>
<!ELEMENT COST (#PCDATA)>
<!ELEMENT ENERGYCONSUMPTION (#PCDATA)>
<!ELEMENT PRODUCTIVITY (#PCDATA)>
<!ELEMENT TIMEALL (#PCDATA)>
<!ELEMENT TIMEPROCEEDED (#PCDATA)>
<!ELEMENT DETAILPROCEEDED (#PCDATA)>
<!ELEMENT RELATIONLIST (RELATION*)>
<!ELEMENT RELATION (RELTYPE, EQUIPMENTCELLFROM, EQUIPMENTFROM, EQUIPMENTCELLTO, EQUIPMENTTO)>
<!ELEMENT RELTYPE (#PCDATA)>
<!ELEMENT EQUIPMENTCELLFROM (#PCDATA)>
<!ELEMENT EQUIPMENTFROM (#PCDATA)>
<!ELEMENT EQUIPMENTCELLTO (#PCDATA)>
<!ELEMENT EQUIPMENTTO (#PCDATA)>
Приложение 5
Листинг класса Generator
public class Generator
{
ulong u, v, w;
//если в конструкторе параметр не задан, то
//для генерации начального значения используются системные часы
public Generator() : this((ulong)(System.DateTime.Now.Hour * System.DateTime.Now.Second))
{
}
public Generator(ulong RandSeed)
{
v = 4101842887655102017;
w = 1;
u = RandSeed ^ v;
NextInt64();
v = u;
NextInt64();
w = v;
NextInt64();
}
public ulong NextInt64()
{
ulong x = 0;
u = u * 2862933555777941757 + 7046029254386353087;
v ^= v >> 17;
v ^= v << 31;
v ^= v >> 8;
w = 4294957665 * (w & 0xffffffffffffffff) + (w >> 32);
x = u ^ (u << 21);
x ^= x >> 35;
x ^= x << 4;
return (x + v) ^ w;
}
public uint NextInt32()
{
return (uint)NextInt64();
}
public double NextDouble()
{
return 5.42101086242752217E-20 * NextInt64();
}
}
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Разработка имитационной модели "Перекресток" для анализа бизнес-процессов предприятия и принятия решения в сложных условиях. Алгоритм построения имитационной модели на основе CASE-средств. Обзор программного обеспечения для имитационного моделирования.
дипломная работа [2,6 M], добавлен 22.11.2015Построение модели системы массового обслуживания с помощью ЭВМ с использованием методов имитационного моделирования. Моделирование проводилось с помощью GPSS World Student version, позволяющего достоверно воссоздать систему массового обслуживания.
курсовая работа [555,7 K], добавлен 29.06.2011Использование моделирования в программной инженерии в процессе разработки программного обеспечения. Основные этапы процесса разработки программного обеспечения, их характеристика. Моделирование процессов, их определение фазами и видами деятельности.
реферат [2,2 M], добавлен 25.12.2017Сущность, принципы и описание методов и этапов имитационного моделирования. Процессы и применение дискретного и непрерывного алгоритма. Характеристика методов построения математических моделей для решения управленческих задач банковской системы.
курсовая работа [80,5 K], добавлен 29.05.2014Создание программного обеспечения - системы имитационного моделирования на тему "Производственная линия с пунктами технического контроля". Описание входных и выходных данных. Объектно-ориентированное программирование. Диаграммы модулей и процессов.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 09.01.2014Разработка решения задачи имитационного моделирования системы массового обслуживания (СМО), на примере склада продукции. Построение концептуальной модели системы. Сравнение результатов имитационного моделирования и аналитического расчета характеристик.
курсовая работа [75,5 K], добавлен 26.06.2011Этапы разработка автоматизированной информационной системы предприятия. Среда бизнес моделирования BPwin. Разработка методологических подходов, предложений и указаний по планированию, организации и совершенствованию программного обеспечения организации.
дипломная работа [4,3 M], добавлен 05.07.2009Применение метода имитационного моделирования с использованием генератора случайных чисел для расчета статистически достоверных переменных. Создание программы на языке GPSS. Результаты моделирования диспетчерского пункта по управлению транспортом.
курсовая работа [399,9 K], добавлен 28.02.2013Характеристика основ практической работы с одним из наиболее распространенных и мощных инструментов имитационного моделирования Rockwell Arena. Принципы решения задач моделирования различного уровня и различной направленности. Анализ использования пулов.
учебное пособие [1,9 M], добавлен 26.03.2015Этапы развития моделирования явлений, процессов, объектов, устройств и систем. Примеры математического, имитационного и физического построения. Воспроизведение транспортных систем городов с помощью программы для визуализации транспортной схемы VISUM.
реферат [29,5 K], добавлен 16.12.2010
