Моделирование технологических процессов в tecnomatix Plant Simulation

УДК 67.02

МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В TECNOMATIX PLANT SIMULATION

М.И. Чижов, Ю.С. Скрипченко, П.Ю. Гусев

В статье рассматриваются различные способы моделирования транспортной системы в Tecnomatix Plant SImulation. Получены результаты, позволяющие выбирать оптимальный вариант проектируемой производственной системы

Ключевые слова: транспортная система, технологические процессы, моделирование

Применение имитационного моделирования при создании новых автоматизированных производств позволяет рассматривать большое количество возможных вариантов будущего производства. Модели могут отвечать различным требованиям, в зависимости от поставленных задач.

При создании имитационных моделей в Tecnomatix Plant Simulation, в зависимости от поставленных целей, существует возможность моделировать автоматизированную транспортную систему различными способами. При необходимости оценить эффективность технологического процесса, и, если при этом, затраты времени на транспортные перемещения не имеют значения, возможно создать модель с перемещениями под управлением встроенного языка программирования SimTalk.

Tecnomatix Plant Simulation позволяет имитировать передачу деталей между обрабатывающими станками. Для этого используется специальный объект Connector. Детали в модели не перемещаются прямолинейно. Они могут повторно обрабатываться на одном и том же оборудовании, или иметь различное время обработки. Осуществить соответствие реального технологического процесса и модели позволяет внесение данных в таблицу. Эта таблица содержит информацию об оборудовании, на котором производится обработка, о времени обработки, о следующей обрабатывающей станции, о номере операции, согласно технологического процесса, а также о накопительных буферах до или после оборудования.

Для создания имитационной модели с перемещением деталей под управлением языка

Чижов Михаил Иванович - ВГТУ, д-р техн. наук, профессор, e-mail: mihailc@list.ru

Скрипченко Юрий Степанович - ВГТУ, канд. техн. наук, профессор, e-mail: skripch@yandex.ru

Гусев Павел Юрьевич - ВГТУ, аспирант, e-

mail: gusevpvl @gmail.com

SimTalk использованы 2 технологических процесса. Первой задачей при создании модели стало внесение технологических процессов в программу для имитационного моделирования Tecnomatix Plant Simulation. Для этого использован объект TableFile. Этот объект содержит таблицу, которая позволяет сохранять данные различных типов. После форматирования таблицы необходимым образом, в нее внесен технологический процесс первой детали. Для второй детали создан еще один объект TableFile.

В имитационной модели перед каждым оборудованием предусмотрен накопительный буфер. Поэтому в таблице технологического процесса записано не только обрабатывающее оборудование, но также и название буфера. Для удобства исполнения и большей гибкости модели после каждого оборудования также предусмотрен буфер. Он не накапливает детали и не задерживает их перемещение. Также этот буфер позволяет создавать несколько одинаковых объектов с оборудованием, но не вносить их в технологический процесс.

Деталь перемещается в имитационную модель из объекта Source. Для того, чтобы деталь поступила на первое оборудование в имитационной модели, в выходном контроле объекта Source указан специальный метод. Этот метод осуществляет имитацию передачи детали оборудованию, а также задает специальные параметры, которые используются для определения последующих перемещений.

Для второй детали создан другой метод, выполняющий аналогичные функции. Во втором методе изменено название оборудования, на которое должна поступать деталь.

После обработки на первом оборудовании, имитируется перемещение детали, согласно технологическому процессу. Так как, после обработки деталь помещается в выходной буфер, то управлять перемещением будет выходной контроль этого буфера.

Создан специальный универсальный метод, определяющий следующее оборудование

на котором должна обрабатываться деталь. В первую очередь, метод определяет номер операции. Далее, проверяя номер операции по таблице с технологическим процессом, метод находит нужную строчку, в которой содержится информация о следующей операции.

Так как метод является универсальным для всего оборудования в модели, то присутствует проверка наименования детали, после которой начинается цикл по выбору нужной строчки из таблицы технологического процесса.

Выходной контроль имитирует передачу детали на следующее оборудование, но не определяет время обработки. Так как согласно двум исходным технологическим процессам оборудование может использоваться повторно, то нет возможности задать постоянное время обработки, поэтому оно будет выбираться из таблицы.

Входной контроль каждого оборудования обслуживается методом Enter. Этот метод универсален, и обеспечивает имитацию работы всего оборудования. В нем присутствует проверка наименования детали. После определения поступившей детали, запускается цикл с определением текущей операции. Результатом работы цикла является получение строки с текущей операции. Переменная i отображает номер этой строки. Оборудованию присваивается время обработки:

?.ProcTime:=TechProc[6,i];

В этой строке кода оборудование обозначено знаком «?». Это анонимный идентификатор, который определяет вызывающее данный метод оборудование. Когда оборудованию присвоено новое время обработки, возникает необходимость изменить номер операции на детали - это позволит следующему выходному контролю правильно его переместить.

Если на данном этапе реализации запустить выполнение имитационной модели, то все будет выполняться согласно технологическому процессу, но детали не смогут покидать имитационную модель. Возникла необходимость реализовать выход деталей из модели.

Обработка первой детали завершается на оборудовании VerstMO1462. Для выходного контроля с этого оборудования необходимо задать специальный метод FullExit. Этот метод будет направлять деталь на выход из модели.

Имитация обработки второй детали завершается на станке o654F3. Для него необходимо применить особый выходной контроль, отличный от Exit. После обработки на этом оборудовании деталь может либо обрабатываться дальше, либо выводиться из модели. Поэтому в

обрабатывающем методе необходима проверка номера операции детали. Если номер операции 240, то технологический процесс обработки завершен. В ином случае управление выходным контролем необходимо передать методу Exit. Реализует описанные функции следующий код: if @.NOp=240 then

?.cont.move(Drain); else exit;

end;

Для того, чтобы не создавать отдельные методы для каждой детали, возможно их объединение. Для этого вводится проверка имени детали. Далее приведен код метода FullExit: if @.name="Izd1" then

?. cont.move(Drain 1);

else

if @.N0p=240 then

?.cont.move(Drain);

else

exit; end;

end;

Таким образом, создана имитационная модель (Рис. 1), все имитации перемещений деталей в которой не влияют на общее время производства.

Вариант моделирования с отсутствием затрат времени на транспортную систему не позволяет проанализировать реальный технологический процесс. Поэтому существуют способы создания транспортной системы, где учитываются затраты времени на имитацию перемещения деталей. Одним из таких вариантом является автоматизированная транспортная система с использованием тележки.

Рис. 1. Имитационная модель производства двух деталей

Для создания автоматизированной транспортной системы с использованием транспортной тележки использованы оптимизированные технологические процессы. От исходных они отличаются меньшим количеством оборудования и операций обработки.

Для обеспечения работы этой системы потребовалось включить в программу несколько

методов. После того, как завершена имитация обработки на станке, в специальную таблицу заносится наименование этого оборудования.

После занесения наименования оборудования в таблицу, автоматизированной транспортной тележке поступает распоряжение на имитацию перемещения обработанной детали. Если в данный момент нет деталей, требующих перемещения, то тележка ожидает появления распоряжений.

Имитационная модель (Рис. 2) с использованием транспортной тележки позволяет моделировать реальные технологические процессы и подробно рассматривать все этапы производства.

Рис. 2. Имитационная модель с использованием транспортной тележки

Вариант модели с использованием транспортной тележки не является единственным, при котором возможен учет времени на перемещения деталей.

Для моделирования реальных процессов возможно использовать имитацию перемещения деталей при помощи кран-балки.

Tecnomatix Plant Simulation предусматривает стандартный встроенный объект Portal-Crane, позволяющий имитировать работу кран-балки. Для этого достаточно поместить его в рабочую область модели и сконфигурировать необходимым образом.

После имитации обработки детали на оборудовании крану передается информация о необходимости перемещения. За это отвечает метод Exit. Для того, чтобы объект PortalCrane мог определить где расположено оборудование, в таблицу технологического процесса дополнительно заносятся координаты каждого оборудования.

В созданной имитационной модели (Рис. 3) все перемещения осуществляются кран-балкой, что полностью может соответствовать реальному производству.

Рис. 3. Имитационная модель с использованием кран-балки

Таким образом, имитационное моделирование с учетом транспортных систем в эксперименте позволяют выбрать оптимальный вариант при изменении технологического процесса.

Литература

1. Steffen BangSow Manufacturing Simulation with Plant Simulation and SimTalk: Usage and Programming with Examples and Solutions. - Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2010. - 300с.

2. В. П. Вороненко. Проектирование автоматизированных участков и цехов: Учебник / В.П. Вороненко, В.А. Егоров, М.Г.Косов и др.; Под ред. Ю.М. Соломенцева. -М.: Машиностроение, 1992. - 272 с.

3. Tecnomatix Plant Simulation 10 Step-by-Step Help. -2010. - 618с.

4. Siemens PLM Software - Plant Simulation. - Электрон. дан. - Режим доступа:http://www.plm.automation. siemens.com/

Воронежский государственный технический университет

MODELING OF TECHNOLOGICAL PROCESSES IN TECNOMATIX PLANT SIMULATION

M.I. Chizhov, Yu.S. Skripchenko, P.Yu. Gusev

The article discusses various ways to model the transport system in Tecnomatix Plant SImu-lation. Results are allow to choose the optimal variant of the designed production system.

Key words: transportation system, technological processes, modeling