9.2 Модели дискретного производственного процесса

При моделировании дискретного производственного процесса он расчленяется на отдельные акты – производственные операции.

Между производственной операцией и формализованной операцией не всегда однозначное соответствие – данная реальная элементарная производственная операция для формализации может быть достаточно сложной, тогда ее описывают с помощью совокупности нескольких формализованных операций. В общем виде расчленение производственного процесса на элементарные акты не решается – это делается в зависимости от конкретных обстоятельств.

Строится математическое описание каждого элементарного акта и взаимодействия между ними, характеризующего совокупность элементарных актов как единый процесс.

Типичные абстрактные операции, соответствующие достаточно широкому классу производственных операций: операции обработки, сборки и управления.

Выполнение производственной операции над системой (изделием, полуфабрикатом) обязательно связано с изменением ее свойств, описываемых числовыми характеристиками или параметрами, т.е. выполнение операции связано с изменением значений параметров системы.

Каждая производственная операция может быть представлена как оператор, определяющий изменение фазовых координат (значений параметров) системы во времени. Тогда математическая модель производственной операции может быть представлена как модель динамической системы (детерминированная или стохастическая), а модель производственного процесса - как многоуровневая динамическая модель.

Математическое описание элементов производственного процесса основано на наборе параметров, характеризующих систему (полуфабрикаты, заготовки, детали, узлы и т.д.). В дальнейшем объект, над которым совершается производственная операция, будем называть полуфабрикатом.

Среди характеристик полуфабрикатов различаются координаты состояния (изменяются по ходу производственного процесса в результате производственных операций) и фиксированные параметры (в рамках данного производственного процесса).

Сущность формализации операции состоит в переработке информации, описывающей состояния участвующих в операции полуфабрикатов.

Моделируется процесс производственной операции (обработки, сборки) как процесс переработки информации о полуфабрикатах и процесс функционирования сборочного оборудования (учитывает синхронизацию операций и влияние возмущающих факторов).

Большинство дискретных производственных процессов могут быть описаны как системы массового обслуживания и исследованы методами имитационного моделирования по принципу особых состояний («по ∆z»).

Для систем массового обслуживания особые состояния появляются в моменты поступления новых заявок или в моменты окончания обслуживания и освобождения каналов (количество свободных каналов или заявок в очереди меняется скачком).

Свойства таких систем оцениваются по информации об особых состояниях, неособые состояния для оценки свойств систем интереса не представляют.

Примером имитационной модели является график движения поездов, где наглядно указаны моменты прибытия и отправления поездов, периоды следования поездов по перегонам, периоды ожидания и пропуска встречных поездов. На компьютер возлагается как работа по воспроизведению процесса функционирования имитационной модели, так и по проведению экспериментов с ней.

Типичные прикладные задачи, которые решаются методом имитационного моделирования: определение оптимальных заделов деталей и полуфабрикатов, оценка оптимальных объемов карманов и местных складов, определение узких мест, ограничивающих производительность оборудования, и другие.