Порядок выполнения работы

Кафедра технологии машиностроения

 

 

Имитационное компьютерное моделирование ГАП

 

 

Методические указания к выполнению лабораторных работ

Факультет производственного менеджмента

И инновационных технологий

 

Вологда

2017

 

 

Рецензент:

А.А. Суконщиков, кандидат технических наук, доцент, зав. кафедрой автоматики и вычислительной техники ВоГУ

 

 

Кошутин Д.В.

Имитационное компьютерное моделирование ГАП: методические указания к выполнению лабораторных работ – Вологда: ВоГУ, 2017 – 12 с.

В методических указаниях представлена необходимая информация для выполнения лабораторных работ по теме «Имитационное компьютерное моделирование гибких автоматизированных производств» в курсе «Технологические основы гибких автоматизированных производств» студентами направления 15.03.05 – «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» профилей «технология машиностроения» и «металлообрабатывающие станки и комплексы». Содержат необходимые указания, теоретическую базу, описание, план работы и контрольные вопросы для формирования имитационной модели укрупненного ГАП в ПО «Factorio».

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

 

Освоение интерфейса и принципов работы в программном обеспечении “Factorio”

Цель работы: ознакомление с интерфейсом и основополагающими принципами “Factorio”, изучение методов и получение практических навыков в области применения данной программы для формирования укрупненных моделей гибкого автоматизированного производства.

Порядок выполнения работы

1 Ознакомиться с методическими указаниями.

2 Пройти предоставленные программой обучающие задания.

3 Подготовить отчет.           

 Методические указания

Понятие имитационного моделирования

Моделирование — метод решения задач, при использовании которого исследуемая система заменяется более простым объектом, описывающим реальную систему и называемым моделью. Моделирование применяется в случаях, когда проведение экспериментов над реальной системой невозможно или нецелесообразно: например, по причине хрупкости или дороговизны создания прототипа либо из-за длительности проведения эксперимента в реальном масштабе времени.

Различают физическое и математическое моделирование. Примером физической модели является уменьшенная копия самолета, продуваемая в потоке воздуха. При использовании математического моделирования поведение системы описывается с помощью формул. Особым видом математических моделей являются имитационные модели.

Имитационная модель — это компьютерная программа, которая описывает структуру и воспроизводит поведение реальной системы во времени. Имитационная модель позволяет получать подробную статистику о различных аспектах функционирования системы в зависимости от входных данных. Это универсальное средство исследования сложных систем, представляющее собой логико-алгоритмическое описание поведения отдельных элементов системы и правил их взаимодействия, отображающих последовательность событий, возникающих в моделируемой системе.

Метод имитационного моделирования состоит в том, что процесс функционирования сложной системы представляется в виде определенного алгоритма, то есть логических действий, которые и реализуются на компьютере. По результатам реализации могут быть сделаны те или иные выводы относительно исходного процесса. На самом деле в имитационном моделировании применяется не только логика, но и весь аппарат численного моделирования без изъятия, так как имитационное моделирование не есть параллельная с численным моделированием методика, но методика, иерархически стоящая выше, чем количественный счет. Она включает элементы принятия решений, то есть логику, стоящую выше математики.

Основой всякой имитационной модели (ИМ) является:

- разработка модели исследуемой системы на основе частных имитационных моделей (модулей) подсистем, объединенных своими взаимодействиями в единое целое;

- выбор информативных (интегративных) характеристик объекта, способов их получения и анализа;

- построение модели воздействия внешней среды на систему в виде совокупности имитационных моделей внешних воздействующих факторов;

- выбор способа исследования имитационной модели в соответствии с методами планирования имитационных экспериментов (ИЭ).

Условно имитационную модель можно представить в виде действующих, программно (или аппаратно) реализованных блоков.

Целью имитационного моделирования является конструирование ИМ объекта и проведение ИЭ над ней для изучения закона функционирования и поведения с учетом заданных ограничений и целевых функций в условиях иммитации и взаимодействия с внешней средой. К достоинствам метода имитационного моделирования могут быть отнесены:

- проведение ИЭ над ММ системы, для которой натурный эксперимент не осуществим по этическим соображениям или эксперимент связан с опасностью для жизни, или он дорог, или из-за того, что эксперимент нельзя провести с прошлым;

- решение задач, аналитические методы для которых неприменимы, например, в случае непрерывно- дискретных факторов, случайных воздействий, нелинейных характеристик элементов системы и т.п.;

- возможность анализа общесистемных ситуаций и принятия решения с помощью ЭВМ, в том числе для таких сложных систем, выбор критерия сравнения стратегий поведения которых на уровне проектирования не осуществим;

- сокращение сроков и поиск проектных решений, которые являются оптимальными по некоторым критериям оценка эффективности;

- проведение анализа вариантов структуры больших систем, различных алгоритмов управления изучения влияния изменений параметров системы на ее характеристики и т.д.

Имитационное моделирование может применяться в самых различных сферах деятельности. Ниже приведен список задач, при решении которых моделирование особенно эффективно 

– проектирование и анализ производственных систем;

– оценка различных систем вооружений и требований к их материально-техническому обеспечению;

– определение требований к оборудованию и протоколам сетей связи;

 – определение требований к оборудованию и программному обеспечению различных компьютерных систем; – проектирование и анализ работы транспортных систем, например: аэропортов, автомагистралей, портов и метрополитена;

– оценка проектов создания различных организаций массового обслуживания, например: центров обработки заказов, заведений быстрого питания, больниц, отделений связи;

– модернизация различных процессов в деловой сфере;

– определение политики в системах управления запасами;

– анализ финансовых и экономических систем;

– при подготовке специалистов и освоении новой техники на имитаторах (тренажѐрах).