Устройство для моделирования производственных систем Советский патент 1988 года по МПК G06N7/08 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при исследовании многофазных технологических процессов в гибких автоматизированных производственных системах.

Цель изобретения - повышение точности моделирования за счет учета численных .значений показателей надеж иости межфазных накопителей.

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 - схема имитатора участка производственной системы.

Устройство для моделирования про- изводственных систем содержит первый 1 и второй 2 блоки генераторов случайных импульсов, блок 3 генераторов тактовых импульсов, модель 4 производственной системы, блок 5 регист- рации, суммирующий счетчик 6, дешифратор 7.

Модель 4 производственной системы содержит имитаторы 8 участков производственной системы, первый 9 и второй 10 элементы И.

Блок 5 регистрации состоит из элементов И 11, 12, элемента НЕ 13 и трех суммирующих счетчиков ,

Каждый из имитаторов участка про- изводственной системы содержит третий элемент И 17, элемент НЕ 18, первый - четвертый триггеры 19-22, пер- щ,т 23, второй 24 элементы И, первый - третий одновибраторы 25-27, реверсивный счетчик 28, дешифратор 29, первый 30, второй 31 блоки элементов 2И-ИЯИ, четвертый 32 и пятый 33 элементы И.

На выходах блока 1 генераторов формируются последовательности случайных импульсов, длительность которых пропорциональна времени безотказной работы оборудования участков, а длительность пауз между импульсами времени восстановления.

На выходах блока 2 генераторов формируются последовательности случайных импульсов, длительности которых пропорциональны времени безот- казной работы межфазных накопителей, а длительность пауз между импульсами - времени восстановления их работоспособности.

На первом выходе блока 3 генера- торов тактовых импульсов формирует- ся последовательность импульсов, частота следования которых задает масштаб времени, в котором происходит

процесс моделирования, на втором - последовательность импульсов, частот следования которых пропорциональна производительности п-го участка производственной системы, на третьем - высокочастотная синхронизирующая последовательность импульсов, на группе выходов с 4 по (п+2)-й - последовательности импульсов, частота следования которых пропорциональна производительности первьк (п-1) участков производственной системы.

В счетчике 14 блока 5 регистрации фиксируется количество готовой проду даи на выходе производственной системы, в счетчике 15 - суммарное время простоев системы, в счетчике 16 - суммарное время безотказной работы системы.

Устройство для моделирования производственных систем позволяет имитировать случайные процессы продвижения изготавливаемых изделий по различным участкам (фазам) технологической системы с учетом надежности участков и межфазных накопителей.

Если происходит отказ оборудования участков и оно не будет восстановлено до момента исчерпания запасов ранее обработанных изделий в межфазном накопителе, то технологический процесс прерветсй. В случае восстановления отказавшего оборудования до момента исчерпания запаса изделий в межфазном накопителе отклонений в нормальном течении технологического процесса не происходит.

Если происходит отказ межфазного накопителя, то изделие с предыдущего участка непосредственно передается на последующий участок, причем если время восстановления накопителя превышает предельное, то хранящиеся в нем полуфабрикаты теряют свои свойства и удаляются из производственной системы.

Будем считать, что при наличии потока продукции на выходе производственной системы она считается работающей безотказно, а при отсутствии потока - простаивающей.

Устройство позволяет оценивать численные значения показателей качества функционирования производственных систем на стадии проектирования и реконструкции с учетом использования оборудования и накопителей с различной надежностью.

Устройство для моделирования производственной системы с ненадежными накопителями работает следующим образом.

Перед началом работы устройства все триггеры и счетчики устройства устанавливаются в нулевое состояние, После включения устройства блоки 1 и 2 генераторов на каждом из выходов формируют последовательность случайных импульсов, а на выходах блока 3 генераторов тактовых импульсов появляются последовательности импульсов заданной частоты.

15 На суммирующий вход счетчика 6 поступают высокочастотные импульсы с третьего выхода блока 3 генераторов тактовых икшульсов. При поступлении очередного импульса содержимое счет20 чика-6 увеличивается на единицу и

изменяются сигналы на первом и втором выходах дешифратора 7, т.к. суммирующий вход счетчика 6 связан со стро- бирующим входом дешифратора 7. При

Первый вход имитатора k-ro участка производственной системы подключен к второму выходу имитатора предыдущего участка. На нем присутствует единичный сигнал, если изделия-полуфабрикаты имеются в межфазном накопителе, расположенном между этими участками. При опорожнении этого накопителя единичный- сигнал сменяется 25 нечетном содержимом счетчика 6 и на- нулевым. На второй вход k-ro имита- личии стробирующего импульса на перAA806

ке. Межфазные накопители моделируются с помощью реверсивных счетчиков 28. На пятый и тестой входы k-ro имиg татора участка производственной системы подаются сигналы с первого и второго выходов дешифратора 7 соответственно. Эти сигналы синхронизируют импульсы, поступающие на сумми10 руюшлй и вычитающей входы реверсивного счетчика 28, поскольку типовые реверсивные счетчики не допускают одновременной подачи импульсов на эти входы.

15 На суммирующий вход счетчика 6 поступают высокочастотные импульсы с третьего выхода блока 3 генераторов тактовых икшульсов. При поступлении очередного импульса содержимое счет20 чика-6 увеличивается на единицу и

изменяются сигналы на первом и втором выходах дешифратора 7, т.к. суммирующий вход счетчика 6 связан со стро- бирующим входом дешифратора 7. При

25 нечетном содержимом счетчика 6 и на- личии стробирующего импульса на пер

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано при исследовании многофазных технологических процессов в гибких автоматизированных производственных системах. Цель изобретения - повышение точности моделирования за счет учета численных значений показателей надежности межфазных накопителей. Устройство содержит два блока генераторов случайных импульсов, блок генераторов тактовых импульсов, блок регистрации, модель производственной системы, суммирующий счетчик и дешифратор. Устройство позволяет получать статистические данные о качестве функционирования проектируемых систем с учетом состояния оборудования отдельных участков производственной системы и межфазных накопителей. 2 ил. с (О. (Л

тора поступает поток случайных импульсов с соответствующего выхода генератора 1, задающих состояние (работоспособное или восстановление) оборудования k-ro участка. На третий вход имитатора поступает поток случайных импульсов с соответствующего выхода генератора 2, задающих состояние (работоспособное или восстановление) межфазного накопителя. На четвертый вход имитатора поступают импульсы от блока 3, частота которых задает производительность участка

производственной системы. Эти импуль- до новибраторов 25 и 26 соответственно

сы проходят на D-вход и динамический синхровход триггера 19 и на первый выход имитатора, если k-й участок находится в работоспособном состояв разные моменты времени.

На суммирующий (вычитаюшлй) вход счетчика 28 импульс поступает с триг гера 19 (20) при условии наличия на

НИИ, в накопителе перед ним есть из- g вторых входах элементов И 32 и 33

делия-полуфабрикаты, а в межфазном накопителе за ним есть место для размещения обработанных на k-м участке производственной системы изделий, чему соответствует единичный сигнал, на первом выходе блока 30 элементов 2И-Ш1И. На седьмой вход k-ro имитатора поступают импульсы с первого выхода (k+1)-го имитатора, которые соответствуют изъятию изделий-полуфабрикатов из межфазного накопителя, расположенного между k-м и (k+ +1)-м участками технологической системы, для обработки на (k+Tj-M участединичного сигнала (работоспособно состояние накопителя) в момент при хода синхронизирующего импульса на второй вход элемента И 23 (24).0дн

50 временно осуществляется сброс триг гера 19 (20) в нулевое состояние. Код, записанный в счетчике 28, соответствует количеству полуфабрика тов , находяп1ихся в межфазном накоп

55 теле.

Дешифратор 29 формирует на перв выходе едт{ничный сигнал, если в ме фазном накопителе есть место для п ема полуфабрикатов. Так как на пер

вом выходе дешифратора 7 появляется единичный сигнал, поступающий на вход элемента И 23, а на втором вы30 ходе - нулевой сигнал, подаваемый на вход элемента И 24 каждого имитатора участка производственной системы. При четном содержании счетчика 6 на первом выходе дешифратора 7 присут35 ствует нулевой сигнал, а на втором - единичный сигнал.

Таким образом, на суммир тощий и вычитающий входы счетчика 28 поступают короткие импульсы с выходов одв разные моменты времени.

На суммирующий (вычитаюшлй) вход счетчика 28 импульс поступает с триггера 19 (20) при условии наличия на

вторых входах элементов И 32 и 33

единичного сигнала (работоспособное состояние накопителя) в момент при- хода синхронизирующего импульса на второй вход элемента И 23 (24).0дновременно осуществляется сброс тригге- гера 19 (20) в нулевое состояние. Код, записанный в счетчике 28, соответствует количеству полуфабрикатов , находяп1ихся в межфазном накопителе.

Дешифратор 29 формирует на первом выходе едт{ничный сигнал, если в межфазном накопителе есть место для приема полуфабрикатов. Так как на пер15

20

BOM входе первого элемента И блока 30 элементов 2И-ШМ в случае работоспособного состояния межфазного накопителя присутствует единичный сигнал, ;, то сигнал с nepBoi o выхода дешифратора 29 проходит на первый вход эле- нента И 17, Как только сигнал на первом выходе дешифратора 29 и на первом входе элемента И 17 сменяется на ю нулевой (заполнение межфазного накопителя), то на выходе элемента 17 устанавливается нулевой снгнал9 что имитирует простой участка производственной системы, поток поступающих в накопитель полуфабрикатов прерывает™ ся.

Единичный сигнал на втором выхаде дешифратора 29 имитирует наличие запаса полуфабрикатов в накопителе. При работоспособном состоянии межфазного накопителя этот сигнал проходит на выхрд блока 31, разрешая обработку полуфабрикатов участком производственной системы, расположенным в технологической цепочке сразу за межфазным накопителем.

Отказ межфазного накопителя на k-M участке производственной системы моделируется поступлением на третий вход k-ro имитатора нулевого сигнала. На выходе элемента НЕ 18 появляется единичный сигнал, который запускает- одновибратор 27, представляющий собой Элемент задержки с временем t . На вторые входы элементов И 32 и 33 и первые входы первых элементов И блоков 30, J31 элементов 2И-ИЛИ поступает нулевой сигнал. Счетчик 28 и де- DiHfljpaTop 29, имитирующие межфааный накопитель, оказываются отключенными.. Содержимое счетчика 28 перестает изменяться. Единичный сигнал с выкода -элемента НЕ 18 разрешает пропаузы превзошла , то на С-вход триг гера 21 импульс с выхода одновибра- тора 27 приходит в тот момент, когда на D-входе триггера присутствует еди ничный сигнал, Триггер 21 опрокидыва ется в единичное состояние, единичный сигнал с его прямого выхода обнуляет счетчик 29. Этим имитируется истечение срока хранения полуфабрика тов в накопителе и изъятие их из дальнейшей обработки. Возврат тригге ра 21 в нулевое состояние осуществля ется сразу после восстановления рабо тоспособного состояния накопителя. Единичный сигнал с третьего входа имитатора поступает на R-вход триггера 21 и сбрасывает его в ноль.

Нормальный ход технологического процесса на k-м участке обеспечен, если оборудование k-ro участка находится в работоспособном состоянии, в предшествующем этому участку межфазном накопителе есть запас изде25 лий-полуфабрикатов и в последующем накопителе есть место для размещения обработанных на k-м участке изделий. Если одно, из этих требований не выполняется, то процесс функционирова30 ния системы на k-й фазе прерывается.

Элемент И 9 имитирует заключитель ный участок производственной системы. На его выходе поток импульсов пропорционален потоку готовых изде-.

,)j- ЛИЙ на выходе системы. Предполагается, что склад готовой продукции переполниться не может. Количество изготовленной продукции фиксируется счетчиком 14 блока 5 регистрации. На выходе элемента И 9 присутствует единичный сигнал, если в последнем мёжфазном накопителе есть запас изделий и оборудование последнего участка находится в работоспособном сос

40

коткдение сигналов ,с прямого и инверс- 45 тоянии. В этом случае через элемент него выходов триггера 22 на выход блоков 30 и 31, С помощью триггера 22 моделируется прохождение полуфабрикатов с k-ro участка на (k+l)-ft в обход межфазного накопителя в случае его отказа.

Если время восстановления межфазного накопителя не превышает предельное время хранения полуфабрикатов.

50И I2 проходят импульсы, задающие мас штаб времени, с первого выхода блока 3 -генераторов тактовых импульсов на вход счетчика 16, фиксирующего суммарное время безотказной работы производственной системы. При нулевом сигнале на выходе элемента И 10.импульсы с первого выхода блока 3 поступают на вход счетчика 15, фнксиру gg ющего су -1марное время простоев производственной системы. Формула изобретения

т.е, длительность паузы на третьем входе имитатора меньше о, то полу- фабрикаты не утрачивают своих свойств и используются в техноло гическом процессе. Если длительность

5

0

,

паузы превзошла , то на С-вход триггера 21 импульс с выхода одновибра- тора 27 приходит в тот момент, когда на D-входе триггера присутствует единичный сигнал, Триггер 21 опрокидывается в единичное состояние, единичный сигнал с его прямого выхода обнуляет счетчик 29. Этим имитируется истечение срока хранения полуфабрикатов в накопителе и изъятие их из дальнейшей обработки. Возврат триггера 21 в нулевое состояние осуществляется сразу после восстановления работоспособного состояния накопителя. Единичный сигнал с третьего входа имитатора поступает на R-вход триггера 21 и сбрасывает его в ноль.

Нормальный ход технологического процесса на k-м участке обеспечен, если оборудование k-ro участка находится в работоспособном состоянии, в предшествующем этому участку межфазном накопителе есть запас изде5 лий-полуфабрикатов и в последующем накопителе есть место для размещения обработанных на k-м участке изделий. Если одно, из этих требований не выполняется, то процесс функционирова0 ния системы на k-й фазе прерывается.

Элемент И 9 имитирует заключительный участок производственной системы. На его выходе поток импульсов пропорционален потоку готовых изде-.

j- ЛИЙ на выходе системы. Предполагается, что склад готовой продукции переполниться не может. Количество изготовленной продукции фиксируется счетчиком 14 блока 5 регистрации. На выходе элемента И 9 присутствует t единичный сигнал, если в последнем мёжфазном накопителе есть запас изделий и оборудование последнего участка находится в работоспособном сос0

45 тоянии. В этом случае через элемент

50И I2 проходят импульсы, задающие масштаб времени, с первого выхода блока 3 -генераторов тактовых импульсов на вход счетчика 16, фиксирующего суммарное время безотказной работы производственной системы. При нулевом сигнале на выходе элемента И 10.импульсы с первого выхода блока 3 поступают на вход счетчика 15, фнксиру- gg ющего су -1марное время простоев производственной системы. Формула изобретения

Устройство для моделирования производственных систем, содержащее первмй блок генераторов случайных импульсов, блок генераторов тактовых импульсов, блок регистрации, первый информационный вход которого подключен к первому выходу блока генераторов тактовых импульсов, и модель производственной системы, содержащую два элемента И и п-1 имитаторов участка производственной системы, каждый из которых содержит первый, второй и третий элементы И, первый, второй и третий одновибраторы, элемент НЕ, первый и второй триггеры, реверсивный

счетчик и дешифратор, причем в каждом 15 каждый имитатор участка производстимитаторе участка производственной системы входы дешифратора подключены соответственно к разрядным выходам реверсивного счетчика, выходы первого и второго одновибраторов соединены с установочными входами первого и второго триггеров соответственно, прямые выходы первого и второго триггеров подключены к первым входам первого и второго элементов И соответст- 25 торых подключены к выходам первого и

второго одновибраторов соответственно, первые входы первых элементов И первого и второго блоков 2И-ИЛИ, вторые входы четвертого и пятого элементов И, установочный вход третьего триггера и вход элемента НЕ объединены и подключены к соответствующему выходу второго блока генераторов случайных импульсов, первый и второй

веяно, выходы которых соединены с входами запуска первого и второго одновибраторов соответственно , выход третьего элемента И подключен к счетному и синхронизирующему входам пер- 30 вого триггера, выход элемента НЕ соединен с входом запуска третьего одновибратора, выход третьего элемента И k-ro имитатора участка производственной системы (, п-1) под- 35 вькоды дещифратора в каждом имитато- ключен к счетному и синхронизирующе- ре участка производственной системы

подключены к вторым входам первых элементов И соответственно первого и второго блоков элементов 2И-ИЛИ, 40 прямой и инверсный выходы четвертого триггера соединены с первыми входами вторых элементов И соответственно первого и второго блоков элементов 2И-ИЛИ, вторые входы вторых элемен- 45

му входам второго триггера (k-l)-ro имитатора участка производстве нной системы, первые входы третьих элементов И всех,имитаторов участка производственной системы подключены соответственно к выходам первого блока генераторов случайных импульсов, последний выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И модели производственной системы, выходы первого и второго элементов И которой подключены к второму и третьему информационным входам блока регистрации, вторые входы третьих элементов И всех имитаторов участка технологического процесса соединены соответственно с выходами группы блока генераторов тактовых

50

тов и которых соединены с выходом элемента НЕ и счетным входом третьег триггера, выход которого подключен к обнуляющему входу реверсивного счетчика, а синхронизирующий вход третье го триггера соединен с выходом третьего одновибратора, выход первого- блока элементов 2И-ИЛИ соедшген с четвертым входом третьего элемента И имитатора участка производственной

импульсов, второй выход которого под- 55 системы, выходы первого и второго од- ключен к второму входу первого элемен- новибраторов соединены с единичными та И модели производственной систе- и нулевыми входами четвертого триггемы, выход которого соединен со счет- ньм и синхронизирующим входами вто

рого триггера (п-1)-го имитатора участка производственной системы, третий вход третьего элемента И первого имитатора участка производственной системы подключен к шине единичного потенциала, о тличающе- е с я тем, что, с целью повьгошния точности моделирования за счет учета численных значений показателей надежности межфазных накопителей, оно дополнительно содержит второй блок генераторов случайных импульсов, суммирующий счетчик, дешифратор, а в

венной системы введены четвертый и пятый элементы И, третий и четвертый триггеры и первый и второй блоки элементов 2И-ИЛЙ, причем в каждом имита- торе участка производственной системы суммирующий и вычитающий входы реверсивного счетчика подключены соответственно к выходам четвертого и пятого элементов И, первые входы ковторого одновибраторов соответственно, первые входы первых элементов И первого и второго блоков 2И-ИЛИ, вторые входы четвертого и пятого элементов И, установочный вход третьего триггера и вход элемента НЕ объединены и подключены к соответствующему выходу второго блока генераторов случайных импульсов, первый и второй

вькоды дещифратора в каждом имитато- ре участка производственной системы

подключены к вторым входам первых элементов И соответственно первого и второго блоков элементов 2И-ИЛИ, 0 прямой и инверсный выходы четвертого триггера соединены с первыми входами вторых элементов И соответственно первого и второго блоков элементов 2И-ИЛИ, вторые входы вторых элемен- 5

0

тов и которых соединены с выходом элемента НЕ и счетным входом третьего триггера, выход которого подключен к обнуляющему входу реверсивного счетчика, а синхронизирующий вход третьего триггера соединен с выходом третьего одновибратора, выход первого- блока элементов 2И-ИЛИ соедшген с четвертым входом третьего элемента И имитатора участка производственной

ра соответственно, выход второго блока элементов 2И-ИЛИ имитатора i-ro

(, n-2) участка производственной системы подключен к четвертому входу третьего элемента И (i+l)-ro имитатора участка производственной системы, выход второго блока элементов 2И-ИЛИ (n-l)-ro имитатора участка производственной системы подключен к третьему входу первого элемента И и второму входу второго элемента И модели производственной системы, объединенные вторые входы первых элементов И и

объединенные вторые входы вторых элементов И всех имитаторов участков производственной системы подключены к первому и второму выходам дешифратора устройства соответственно, информационные входы которого соединены с разрядными выходами суммирующего счетчика, стробируюгдай вход - со счетным входом суммирукж1его счетчика и третьим выходом блока генераторов тактовых импульсов.

Физ. /

csi