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PROJETO DE PESQUISAFerramenta Computacional para
Simulação dos Módulos de Controle de Sistemas Flexíveis de Manufatura
Prof. Dr. Francisco Yastami Nakamoto
2009
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SUMÁRIO
1. Introdução
2. Arquitetura Modular de Controle
3. Ferramentas de Modelagem
4. Ferramenta Computacional de Simulação
5. Considerações Finais
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1. INTRODUÇÃO
1.1Sistemas
de Manufatura Flexíveis
1.2Flexibilidade
eAutomação
1.3Agentes
Motivadores
1.4Objetivo
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1. INTRODUÇÃO
AmbienteAmbiente SFMsSFMs
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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.
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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
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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
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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
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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.
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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).
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1. INTRODUÇÃO
Objetivo Aperfeiçoamento da Ferramenta
Computacional de Simulação
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2. ARQUITETURA MODULAR DE CONTROLE
Arquitetura Hierárquica Modificada
Arquitetura Centralizada
Arquitetura Hierárquica
Arquitetura Heterárquica
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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
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2. ARQUITETURA MODULAR DE CONTROLE
Modelo Complementar Execução de processos paralelos e simultâneos. Intenso compartilhamento de recursos. Aplicação do conceito de controle supervisório.
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2. ARQUITETURA MODULAR DE CONTROLE
Modelo Complementar
(Santos Filho, 2000)
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2. ARQUITETURA MODULAR DE CONTROLE
Controle de Utilização
de Recursos
Controle de Atividades de
Transformação
Controle de Atividades de
Transporte
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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4. FERRAMENTA COMPUTACIONAL DE SIMULAÇÃO
Desenvolvido em C++ e Object Pascal.
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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.