projeto de pesquisa ferramenta computacional para simulação dos módulos de controle de sistemas...

PROJETO DE PESQUISAFerramenta Computacional para

Simulação dos Módulos de Controle de Sistemas Flexíveis de Manufatura

Prof. Dr. Francisco Yastami Nakamoto

2009

SUMÁRIO

1. Introdução

2. Arquitetura Modular de Controle

3. Ferramentas de Modelagem

4. Ferramenta Computacional de Simulação

5. Considerações Finais

1. INTRODUÇÃO

1.1Sistemas

de Manufatura Flexíveis

1.2Flexibilidade

eAutomação

1.3Agentes

Motivadores

1.4Objetivo

1. INTRODUÇÃO

AmbienteAmbiente SFMsSFMs

1. INTRODUÇÃO

SFMsSFMsAmbienteAmbiente Alta variedade de

produtos; Redução

gradativa do ciclo de vida;

Elementos independentes com autonomia;

Acesso a um volume crescente de informações.

Utilização eficiente dos recursos e dos insumos;

Adaptação às mudanças de demanda;

Garantia do fluxo dos processos;

Distinção semântica.

SistSistemas Produtivosemas Produtivos

Sistemas Dinâmicos a Eventos Discretos Sistemas Dinâmicos a Eventos Discretos (SDED)(SDED)

Executam processosExecutam processos Atividades seqüenciaisAtividades seqüenciais Produto ou prestação de serviçoProduto ou prestação de serviço

SMFsSMFs

Elementos independentes com autonomia e flexibilidade Elementos independentes com autonomia e flexibilidade operacionaloperacional

Adaptam-se rapidamente às alterações na demandaAdaptam-se rapidamente às alterações na demanda Executam múltiplos processos simultaneamenteExecutam múltiplos processos simultaneamente Forte compartilhamento de um mesmo conjunto finito de Forte compartilhamento de um mesmo conjunto finito de

recursosrecursos Tipo Job-ShopTipo Job-Shop

OrganizaçãoOrganização

FlexibilidadeFlexibilidade

AutomaçãoAutomação

Job-ShopJob-Shop

Automação flexívelAutomação flexível

““... O projeto de um sistema produtivo deve ser tão rígido quanto seja possível e tão flexível ... O projeto de um sistema produtivo deve ser tão rígido quanto seja possível e tão flexível quanto seja necessário...” (MASIP, 1988)quanto seja necessário...” (MASIP, 1988)

SMFsSMFs

Médio volume Alta variedade de produtos

Múltiplos processos Compartilhamento de recursos

Set de Set de FlexibilidadeFlexibilidade

MáquinaMáquina++

ProduçãoProdução++

MixMix++

ProdutoProduto++

VolumeVolume

ControlarControlar Executar o planejamento da produçãoExecutar o planejamento da produção

Garantir o fluxo dos processosGarantir o fluxo dos processos Utilizar eficientemente os recursos disponíveisUtilizar eficientemente os recursos disponíveis

Modelar o comportamento dinâmico desejadoModelar o comportamento dinâmico desejado Executam múltiplos processos simultaneamenteExecutam múltiplos processos simultaneamente

Indefinição do comportamento global do sistemaIndefinição do comportamento global do sistema Explosão combinatória dos estados alcançáveisExplosão combinatória dos estados alcançáveis

Compartilham um mesmo conjunto finito de Compartilham um mesmo conjunto finito de recursosrecursos Conflito e concorrência na alocação de recursosConflito e concorrência na alocação de recursos

1. INTRODUÇÃO

Agentes Motivadores Indeterminismo em relação a:

a ocorrência de eventos; a seqüência de eventos; a designação do transporte; o processo de transporte.

Impossível determinar o comportamento global do sistema Impossível determinar o comportamento global do sistema de modo puramente seqüencial.de modo puramente seqüencial.

1. INTRODUÇÃO

Agentes Motivadores Distinção semântica do controle

Controle de Processos: Deve garantir o sequenciamento das atividades dos processos.

Controle de Recursos: Deve garantir a alocação de recursos (transformação e transporte).

1. INTRODUÇÃO

Objetivo Aperfeiçoamento da Ferramenta

Computacional de Simulação

2. ARQUITETURA MODULAR DE CONTROLE

Arquitetura Hierárquica Modificada

Arquitetura Centralizada

Arquitetura Hierárquica

Arquitetura Heterárquica

2. ARQUITETURA MODULAR DE CONTROLE

Modelo Conceitual Básico SDED. Sequenciamento das atividades inerentes do

processo.

(Miyagi, 1996)

Dispositivos de Monitoração

Dispositivos de Comando

Dispositivo de Detecção

Dispositivos de Atuação

Dispositivo de Realização do

Controle

OBJETO DE CONTROLEOPERADOR

INSTALAÇÕES

Dispositivo de Controle

SISTEMA DE CONTROLE

2. ARQUITETURA MODULAR DE CONTROLE

Modelo Complementar Execução de processos paralelos e simultâneos. Intenso compartilhamento de recursos. Aplicação do conceito de controle supervisório.

2. ARQUITETURA MODULAR DE CONTROLE

Modelo Complementar

(Santos Filho, 2000)

2. ARQUITETURA MODULAR DE CONTROLE

Controle de Utilização

de Recursos

Controle de Atividades de

Transformação

Controle de Atividades de

Transporte

2. ARQUITETURA MODULAR DE CONTROLE

Controle de Utilização de

Recursos

Controle de Atividades de

Transformação

Controle de Atividades de

Transporte

Objeto de Controle

Sistema de Controle

2. ARQUITETURA MODULAR DE CONTROLE

Controle de Utilização de

Recursos

Controle de Atividades de

Transformação

Controle de Atividades de

Transporte

Objeto de Controle

Sistema de Controle

Controle de Designação de

Transportadores

Controle de Utilização de

Vias

Controle de Vias

Módulo Gerador

Controle de Utilização de Vias

Módulo de Controle

2. ARQUITETURA MODULAR DE CONTROLE

Controle de Utilização de

Recursos

Controle de Atividades de

Transformação

Controle de Designação de

Transportadores

Controle de Utilização de

Vias

Controle de Vias

(1) (2)

(3) (4)

(5)

(6)

(9)

(10)

(11) (12)

Objeto de Controle

(7) (8)

(13) (14)

CATCAT

CURCURCDTCDT

CUVCUV

CVCV

HH

CC

HH

CC

3. FERRAMENTAS DE MODELAGEM

Grafo de Alocação de Recursos - GAR Production Flow Schema - PFS Enhanced Mark Flow Graph - E-MFG Metodologia PFS/E-MFG Sistemática GAR/E-MFG

0000

0000

2000

0010

2

1

A

A

A

A

A

R

R

G

OUT

INA

OUTIN AARR 21

Grafo bipartido Orientado Não marcado

GARGAR

3. FERRAMENTAS DE MODELAGEM

n

ELEMENTO EXTERNO

BOXBOX

CapacidadeBOX

RecepçãoBOX

Controlador

TransiçãoTransmissão

TransiçãoArco

MensagemArco

Leitura

ArcoOrientado

ArcoInibidor

ArcoHabilitador

Marca individual

<a1; a2;...;an>

Rede interpretada derivada de redes de Petri Modelagem e controle de sistemas

E-MFG com comunicadoresE-MFG com comunicadores

3. FERRAMENTAS DE MODELAGEM

ACT

Elementoatividade

Elementodistribuidor

Arcode fluxo

Ferramenta gráfica para descrever o seqüenciamento das atividades do processos

Possui elementos ativos e passivos

PFSPFS

3. FERRAMENTAS DE MODELAGEM

Baseada no procedimento de refinamento gradativo do PFS.

PFS/E-MFGPFS/E-MFG

Atividade 1

Atividade 1_1 Atividade 1_2 Atividade 2

3. FERRAMENTAS DE MODELAGEM

Baseada no procedimento de refinamento gradativo a partir do GAR.

GAR/E-MFGGAR/E-MFG

N1 N3N2

N1 N3N2

N4 N5 N6

A1 A2

A1 A2

A3 A2_1 A2_2

3. FERRAMENTAS DE MODELAGEM

4. FERRAMENTA COMPUTACIONAL DE SIMULAÇÃO

Desenvolvido em C++ e Object Pascal.

5. CONSIDERAÇÕES FINAIS

Ferramenta Computacional de Simulação: Em fase de testes.

Trabalhos futuros Geração automática do algoritmo de controle. Desenvolvimento de um controlador E-MFG

dedicado.