SESIÓN 17 APLICACIÓN DE MODELOS A SISTEMAS DE MANUFACTURA. UPIITA-IPN Primer semestre 2011

Documentos relacionados
SESIÓN DE REPASO DE BALANCE DE LÍNEA Y REDES DE PETRI PRIMER SEMESTRE 2011 UPIITA-IPN

Sesión 16 METODOLOGÍAS DE MODELADO

Introducción (Informal)

NOTAS SESIÓN 15 HERRAMIENTAS PARA MODELADO. DEFINICIÓN DE REDES DE PETRI ORDINARIAS.

NOTAS SESIÓN 14 HERRAMIENTAS PARA MODELADO. DEFINICIÓN DE REDES DE PETRI ORDINARIAS.

FORMALIZACIÓN Y EJECUCIÓN DEPARTAMENTO DE ELECTRÓNICA Y COMPUTADORES. Mercedes Granda Departamento de Electrónica y Computadores

Introducción a las RdP. Optimización basada en redes de Petri. Redes de Petri. Son objeto de estudio: RdP. Ejemplos:

Tipos de Layouts en las Celdas de Manufactura Ventajas / Desventajas

Conciencia Tecnológica ISSN: Instituto Tecnológico de Aguascalientes México

PROCESOS DE MANUFACTURA UNIDAD Nº 1. LA EMPRESA DE MANUFACTURA Libro: Procesos de Manufactura Autor: John Schey. Ing. Agnis Zambrano, MSc

Mercedes Granda Departamento de Electrónica y Computadores. Las propiedades de las redes de Petri nos permiten

Diagramas De Casos De Uso

PROGRAMACION CONCURRENTE Y DISTRIBUIDA

112 TBMP, 212 TBMP. Máquina de compensación de pesos de transferencia para bielas

ESTACIONES Y MANEJO DE MATERIALES

Análisis de los sistemas de fabricación (algunas ideas)

3.- REDES DE PETRI. Los lugares y las transiciones se unen mediante arcos o flechas. Automatización Industrial. REDES DE PETRI 1

Lección 2: Conceptos básicos de PC

Sistemas Combinacionales y Sistemas Secuenciales

Elementos Diagramas de Clases Clase:

Autómatas Deterministas. Ivan Olmos Pineda

SESIÓN 13 MANUFACTURA FLEXIBLE CONCEPTOS Y GENERALIDADES DISTRIBUCIÓN EN PLANTA (LAYOUT)

12/08/2017. Diagrama de secuencia. Diagrama de secuencia. Diagrama de secuencia. Diagrama de secuencia

* ANÁLISIS DE ESTRUCTURAS

PROCESOS DE MANUFACTURA I

Diagrama de Actividades

SISTEMA DE MANUFACTURA FLEXIBLE

PFC. José Luis Pichardo Muñoz 5. Heurística basada en Grafos

Introducción. Vestimos, usamos, respiramos y manejamos productos fabricados en las líneas de montaje

TOPOLOGÍAS DE REDES BUS

DIAGRAMAS DE ACTIVIDAD SESION 9. Cap. 9 Kendall & Kendall Cap 5 Jacobson

Ingeniería de Software

Introducción a los Sistemas Operativos y Redes. Clase 2: Topologías de Redes

Problemas resueltos. Problema 1. Problema 3. Problema 5. 0BTema 2: Modelos de redes. Indique los niveles del modelo de Internet.

Identificación de sistemas de eventos discretos

Sesión 11 MANUFACTURA CELULAR

DE PETRI: TEMPORIZACIÓN

Unidad Orientativa (Instrumentación y Control) Normas ISA -3era Parte

Modelo Dinámico del Diseño del Software y Representación en UML. UNIDAD 9 Análisis y Diseño de Sistemas de Información

1. Introducción a la redes de colas. 2. Redes de colas abiertas. Teorema de Burke Sistemas en tándem

Order Picking Systems Soluciones automáticas para la preparación de pedidos de palets mixtos

Sesión 17 SIMULACIÓN DE REDES DE PETRI

METODOS UTILIZADOS EN EL DESARROLLO DE CIRCUITOS.

Bifurcación y unión de caminos, generación de avisos periódicos y manejo de señales

UNIVERSIDAD DON BOSCO VICERRECTORÍA DE ESTUDIOS DE POSTGRADO

CAPITULO IV SELECCIÓN DE ELEMENTOS PARA LA AUTOMATIZACIÓN

Aplicaciones de Adquisición de Datos Solución de un Problema de Aplicación con Sensores y el Puerto Paralelo Problema 6

Tecnológico Nacional de México INSTITUTO TECNOLÓGICO DE SALINA CRUZ

INGENIERÍA DEL SOFTWARE I Práctica 5 Modelado de Diseño

Modelo y Análisis 179

MATERIA ROBOTICA. TEMA Morfología del robot. SUBTEMA 1.6 Elementos terminales. CATEDRATICO Dr. José Antonio Garrido Natarén

TÉCNICO SUPERIOR UNIVERSITARIO EN MECATRÓNICA ÁREA SISTEMAS DE MANUFACTURA FLEXIBLE

Diagramas de flujo El método gráfico.

Programación Concurrente y Paralela. Unidad 1 Introducción

UNIVERSIDAD DE MANAGUA Al más alto nivel

MANUAL DE ADMINISTRADOR

UML Unifield Modeling Languaje

2.0 Práctica 1.- CONFIGURACION DE RUTAS ESTATICAS

Bloco de Agua VGA Blue Eye GH-WPBV1. Rev

Presentado por: Josué Andino Denis Flores Jorge Luis Pontón Diego Soria. Andino, Flores, Pontón, Soria 1

Jorge Eduardo Ortiz Triviño

TEORÍA DE AUTÓMATAS Y LENGUAJES FORMALES

Grafos. Suponiendo que e = [u, v]. Entonces los nodos u y v se llaman extremos de e y u y v se dice que son nodos adyacentes o vecinos.

I. SISTEMAS INTEGRADOS DE MANUFACTURA

PROCESOS DE MANUFACTURA I

Líneas principales: son los enlaces entre centrales. Las líneas principales transportan varios circuitos de voz haciendo uso de FDM o de TDM síncrona.

Tema 2 CURSO 2016/17 (PLAN 2009) Segundo Semestre

TRANSMITANCIAS: CUBIERTAS Y LUCERNARIOS

PRINCIPALES BENEFICIOS DE LAS ZONAS LIBRES

Conceptos básicos de procesos ambientales y químicos

EXPRESIÓN. Profesor: Julio Serrano

1. Escalabilidad de transacciones de un motor de búsqueda Web.

WRO Costa Rica Categoría A. Limpia el camino a la escuela

TEMA: CONCEPTOS BASICOS DE REDES MATERIA: Las tic en la educación NOMBRE DE LA ALUMNA: Melissa Ibeth Chávez Villela NOMBRE DEL MAESTRO: Genaro Israel

Guía rápida Cámaras IP TBK VISION PLUS TBK-MD7536EIR, TBK-MD7544EIR, TBK-MD7545EIR

Facultad de Ingeniería Industrial y de Sistemas v1.0 MA781U PROCESOS DISTRIBUIDOS

Modelado de Sistemas Concurrentes

Proyecciones ortogonales o vistas.

III Unidad Planificación y diseño de una red (LAN)

Unidad 2: EXPRESIÓN Y COMUNICACIÓN GRÁFICA EN TECNOLOGÍA

Procesos de producción

PUERTOS DE ENTRADA / SALIDA EN UN MICROCONTROLADOR

Qué es un P&ID? P&ID. piping and instrumentation diagram/drawing

MOISES MARTIN FIGUERAS. / 1

SESIÓN 10 REGLAS BÁSICAS PARA COMBINAR PROBABILIDADES

NOTAS SESIÓN 7 TIPOS DE SISTEMAS DE MANUFACTURA 1ER SEMESTRE 2011 UPIITA - IPN

Las Funciones generales o básicas.

Auto Lector 3M MR Attest MR 190

Circuitos Lógicos Combinatorios. Ing. Jorge Manrique 2004 Sistemas Digitales 1

Redes de Petri Estocásticas (II)

Modeling Mutual Exclusion of Discrete Event Systems with Petri Nets

Los grafos son estructuras de datos Representan relaciones entre objetos. Son aplicables en. Relaciones arbitrarias, es decir No jerárquicas.

Máquinas de Turing Definición y descripción

PROBLEMAS TEMA 2: TEORÍA DE COLAS. Curso 2013/2014

Jorge Eduardo Ortiz Triviño

Capítulo 7. Grafos. Continuar

Ingeniería del Software I

CUADERNILLO DE TRABAJO DE LA MATERIA PROBABILIDAD Y ESTADÍSTICA CAPÍTULO 2.- PROBABILIDAD

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULATAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA PROGRAMA DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE

Cuando WAN1 esté interrumpido, WAN2 entrará automáticamente; cuando WAN1 entre de nuevo, WAN2 se apagará automáticamente.

Transcripción:

SESIÓN 17 APLICACIÓN DE MODELOS A SISTEMAS DE MANUFACTURA UPIITA-IPN Primer semestre 2011

CONTENIDO Esta sesión está dedicada a analizar algunos ejemplos de modelado de sistemas de manufactura con redes de Petri

EJEMPLO 1

Un sistema de manufactura es diseñado para producir una parte final a partir de materia prima con operaciones realizadas por una fresa y un taladro como se muestra en la figura siguiente. Tres estaciones de inspección son usadas para detectar si la materia prima que llega es aceptable; y si el fresado y taladrado está dentro de las especificaciones. Si falla, entonces se elimina.

Para modelar el sistema como una red de petri, necesitamos establecer todos los estados posibles antes. Dibujamos un círculo por cada estado Los estados son: materia prima, fresa, taladro, parte final, desecho.

Para los estados definidos, decidimos todos los eventos que pueden tomar lugar en cada estado. Entonces hacemos una transición por cada evento y enlazar las plazas. Tomemos el ejemplo del estado 'Materia Prima'. En este estado, dos eventos pueden ocurrir: 'Comienza fresado' como resultado de un material aceptable, o 'Comienza desecho'. Dos transiciones t1 y t2 son creadas y se agregan los arcos de P1 (materia prima) a t1 y t2 y de t1 a p2 (fresa) y de t2 a p5 (desecho).

Continuamos el proceso hasta que todos los estados se consideran. La figura siguiente muestra el resultado final en la red de Petri.

La siguiente tabla muestra la interpretación de los estados/plazas y las transiciones. Plazas Interpretación Transiciones Interpretación p1 Materia prima t1 Comienza fresado p2 Fresa t2 Comienza desecho de parte inaceptable p3 Taladro t3 Comienza taladrado p4 Parte final t4 Comienza desecho de parte de fresado erróneo p5 Desecho t5 Completa el proceso de manufactura t6 Comienza el desecho de parte mal taladrada

Marcamos P1 solo con un token para indicar el estado inicial del sistema. Esta red es segura pero no viva por que no está fuertemente conectada. Los dos estados que llegan a un punto muerto son: 'Parte final' y 'desecho'. Recordemos que la estructura de una plaza con dos o mas transiciones de salida se llama 'elección', conflicto' o 'decisión'. Tales estructuras exhiben un no determinismo. Cuando un token llega a estas estructuras pueden irse a cualquiera de las transiciones conectadas a la salida. Las redes de Petri permiten una representación clara de esas elecciones. Sin embargo, no pueden modelar sincronización de actividades concurrentes o paralelas explícitamente.

EJEMPLO

Una celda de producción consiste de dos máquinas (M1 y M2), cada una es servida por un robot dedicado (R1 y R2) para la carga y descarga como se muestra

Una banda transportadora lleva los pallets con materia prima uno por uno, del cual robot R1 carga a M1. Una banda de salida toma el producto terminado, de donde el robot R2 lo carga a M2. Hay un buffer con capacidad de dos partes intermedias entre las dos máquinas. El sistema produce una parte específica de partes finales. Cada pieza de trabajo se monta en una sujeción sobre alguno de los tres pallets disponibles y es procesado por M1 y luego por M3. Un pallet con el producto terminado es automáticamente desmontado, entonces ese pallet se monta de nuevo con materia prima y regresa a la banda de alimentación.

Paso 1. Identifique todos los recursos de un sistema. Este sistema tiene los siguiente recursos: tres pallets con materia prima, máquinas M1 y M2, Robots R1 y R2, y el buffer temporal. Paso 2. Identificamos las actividades ejecutadas secuenciales y cíclicamente para los recursos encontrados.

Por ejemplo, un pallet con materia prima va a través de las siguiente actividades y estatus: R1 cargando M1 M1 procesando R1 descargando M1 parte intermedia lista en el buffer R2 cargando M2 M2 procesando, y R2 descargando Usamos p1 para representar la disponibilidad de los pallets con materia prima.

Las transiciones t1-t4 son usadas para modelar las actividades relativamente cortas de R1 y R2, y las plazas p2 y p4 para los procesos relativamente largos en M1 y M2. La plaza p3 es usada para modelar el estado de una parte intermedia lista. Finalmente, enlazamos todas estas plazas y transiciones para formar un ciclo. Tomando el modelado de M1 como ejemplo, vemos que: R1 cargando M1 (modelado con la transición t1) M1 procesando una parte (modelado con la plaza p2), y R1 descargando (modelado con la transición t2)

Paso 3. Mezclamos todos los caminos comunes entre todos los submodelos de la red. Por ejemplo, los tres modelos de M1, la materia prima, y R1 comparten un camino común de transición t1-p2-t2 y se mezclan como se muestran en la figura. Continuando el proceso, obtenemos el modelo final de Petri.

Las plazas y transiciones se explican en la siguiente tabla. El marcado inicial es determinado por los modelos individuales de la subred y es (3 0 0 0 1 2 1 1 1 )' Plazas Interpretación Plazas Interpretación p1 Materia prima con pallets disponibles p8 R1 disponible p2 M1 procesando una parte p9 R2 disponible p3 Parte lista intermedia Transiciones p4 M2 procesando una parte t1 R1 cargando p5 M1 disponible t2 R1 descargando p6 Buffer con espacios disponibles t3 R2 cargando p7 M2 disponibles t4 R2 descargando Este procedimiento puede ser tedioso y puede ser simplificado con otro tipo de aproximación

EJEMPLO

Un sistema de manufactura tiene cuatro recursos A, B, C y D. Los recursos A, B y C tienen una capacidad sencilla, y el recurso D tiene una capacidad doble. Dos tipos de productos q1 y q2 pueden ser procesados, lo cual sigue los siguientes pasos: Pasos de proceso para q1 son ya sea: 1) O11, O12 y O13, o 2) O11, O12, O14 y O15 donde O11, O13-15 requiere de los recursos A, B, C y D, respectivamente y O12 no necesita recurso. Los pasos de proceso para q2: O12 y O22 donde O21 requiere del recurso D solamente y =22 requiere tanto de los recursos A y D.

El modelo de la red de Petri se construye de acuerdo a los pasos del proceso mediante el flujo de cada tipo de producto. Se modela cada paso de proceso como una plaza. Inserte una transición entre dos plazas, lo cual significa el fin de una operación precedente y el inicio de la actual. Necesitamos una transición para modela el inicio de los tipos de producto q1 y q2, respectivamente, y una transición para modela el término de los mismo productos.

Enlace todas estas transiciones y plazas de acuerdo al proceso ssecuencial para q1 y q2. Etiquete todas las plazas y transiciones. Como resultado, encontramos los caminos para q1 y q2, respectivamente como se muestra

Lo siguiente es modelar cada recurso de manufactura como una plaza. Si el paso del proceso requiere de un recurso de manufactura, entonces el enlazar la correspondiente plaza a su transición de inicio con un arco de entrada. Si el término de un paso del proceso libera algún recurso, entonces enlace su transición de salida a la plaza del recurso correspondiente con un arco de salida. Tome el proceso O14 modelado con la plaza P14 como ejemplo. Su transición de inicio es t5 y la transición de término es t6. Dado que O14 necesita del recurso C, se construye un arco de entrada desde la plaza Pc a t5. El término de la actividad libera al recurso C, entonces un arco de salida debe de ir de t6 a Pc.

La tabla siguiente lista las plazas y transiciones y su interpretación. Plazas Interpretación Transiciones Interpretación p11 Paso del proceso O11 t1 Inicia paso del proceso O11 p12 Paso del proceso O12 t2 Termina O11 e inicia O12 p13 Paso del proceso O13 t3 Termina O12 e inicia O13 p14 Paso del proceso O14 t4 Termina el producto q1 paso final O13 p15 Paso del proceso O15 t5 Termina O12 e inicia O14 p21 Paso del proceso O21 t6 Termina O14 e inicia O15 p22 Paso del proceso O22 t7 Termina producto q1 fase final O15 PA Recurso A disponible t8 Comienza el proceso del paso O21 PB Recurso B disponible t9 Termina O21 e inicia O22 PC Recurso C disponible t10 Termina producto q2 paso final O22 PD Recurso D disponible

EJEMPLO

Una lámpara de mano es usada como ejemplo de ensamble y desensamble usando redes de Petri. La siguiente figura muestra los componentes contenidos en esta lámpara de mano: Cubierta, vidrio, cabeza, bombilla, resorte y caja principal, denotado por C, G, H, B, S y M (del nombre en inglés), respectivamente.

La cabeza de la lámpara (H) se atornilla en la caja principal (M) que es del mismo material, y tanto la bombilla (B) y la cubierta (C) son atornillados dentro de la cabeza de la lámpara. El resorte es soldado en la caja principal.

Comenzando con el nodo de una lámpara de mano, tenemos dos elecciones para el desensamble: desatornillar entre CGHB (Cubierta + Vidrio + Cabeza + Bombilla) y SM (Resorte + Caja principal) o desatornillar entre Cubierta, vidrio y el resto. La primera elección es representada por la transición t1 y la segunda por t2. t1 tiene dos plazas de salida: CGHB y SM, y t2 tres salidas: Cubierta, Vidrio y HBSM.

CGHB se sigue desensamblando en Cubierta, Vidrio y HB mediante t3 y t3 tiene tres plazas de salida. HB se desensambla en Cabeza y Bombilla mediante la transición t6 y t6 tiene dos plazas de salida. SM es entonces desensamblado en Resorte y Caja principal por la transición t7 y sus plazas de salida. En general, todos las posibles formas de desensamble se muestran en la figura siguiente. Puede verificarse que la red es segura y el marcado que es una vía muerta es la última, por ejemplo (0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1)'

La red de Petri de ensamble es la siguiente. Su marcado inicial es (0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1)' y el marcado final es (1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0)'.

EJEMPLO

Considere un FMS el cual consiste de dos centros de maquinado M1 y M2 con capacidad CM1 y Cm2 respectivamente. Hay dos tipos de productos q1 y q2 a ser producidos. Su proceso se enruta como sigue: Ruteo para q1: M1, M2 y M1 Ruteo para q2: M1 y M2 Asuma que la transportación entre dos celdas se realiza automáticamente con dispositivos dedicados.

Como una consecuencia del paso 1, tenemos el modelo de Petri de las rutas del producto como se muestra en la figura.

Con dos transiciones t10 y t20 que modelan la obtención para la materia prima de q1 y q2. Los tokens en p10 significa que la materia prima para q1 y los de p20 para q2. Para i=1,2. Transición ti1 inicia el primer paso del producto qi, y Transición ti2 termina el primer paso y comienza el segundo de qi, Transición t13 termina el segundo paso y comienza el tercero de q1 Transición t14 termina el proceso de q1; y Transición t23 termina el proceso de q2.

El siguiente paso, las plazas de los dos resortes representan la disponibilidad de M1 y M2 y se dibujan, etiquetados como PM1 y PM2, y entonces los arcos son conectados de acuerdo a las rutas del proceso. Por ejemplo, el primer paso del proceso de q1 requiere de M1. Entonces un arco de la plaza PM1 enlaza a la transición t11. Cuando q1 termina de usar M1, un arco de t12 enlaza a PM1. El número apropiado de tokens se usan para marcar las plazas correspondientes que representan la capacidad de cada centro de maquinado.

Sin restricciones en las transiciones de disparo, la red podría caer en un estado de bloqueo parcial. Por ejemplo, si CM1 = CM2 = 1, disparando t10, t11, t12, t20 y t21 lleva a un estado parcial de bloqueo en el cual solamente t10 y t20 pueden continuar disparando, pero ninguna otra transición. Entonces el sistema no puede producir ninguna parte una vez que entra en este estado.

EJEMPLO

El sistema de manufactura está compuesto por tres estaciones de trabajo, W1, W2 y W3 y un robot como se muestra en la figura

Una parte necesita ser procesada por W1 primero, entonces por W2 y finalmente por W3. Las estaciones de trabajo W1-2 tienen una capacidad de procesamiento de uno, mientras que W3 su capacidad es de b. El robot es compartido por W1 y W3 y usado para carga y descarga de estas unidades de trabajo. Una vez que el robot comienza cargando cualquier estación, no puede ser interrumpido hasta que termine la descarga de la misma. Las partes preparadas esperan ser procesadas en el área de almacenamiento de espera. Los productos terminados serán automáticamente transportados al área de almacenamiento de salida, donde las sujeciones serán liberadas y llevadas al área de entrada por el robot tan pronto como el robot termine la descarga de W3. El número total de fijaciones es a.

Primero, podemos identificar la condición y tres operaciones mayores que son modeladas en las cuatro plazas de la red de Petri. Condición (plaza p1): Las partes sujetas almacenamiento están disponibles para W3. en el Operación 1 (plaza p2): El robot carga una parte desde el área de almacenamiento; la estación W1 procesa la parte; el robot descarga W1; la parte sujetada es automáticamente movida a W2. Operación 2 (plaza p3): La estación W2 procesa las partes fijadas. Operación 3 (plaza p4): El robot carga una parte a W3; W3 procesa la parte; el robot descarga W3, y finalmente libera la sujeción hacia el almacenamiento.

Siguiente, agregamos las transición t1 para el comienzo de la operación 1; t2 el fin de la operación 1 y el inicio de operación 2; t3 el final de la operación 2 y el inicio de operación 3; t4 el fin de la operación 3. Conecta la plaza p1 a t2, t1 a p2; t4 a p1 para obtener un lazo representando el flujo de las fijaciones con la materia prima. Finalmente, agregamos las plazas de recursos p5 y p6 para representar la disponibilidad de W2, y el robot, respectivamente. Agregamos arcos directos en donde se necesite operaciones de W2 y el robot para obtener la red de Petri. El marcado inicial es m0 = (a 0 0 0 b 1)'

Se ha omitido el modelado de W1 y W3 para las operaciones 1 y 3 debido a que su disponibilidad depende de que el robot esté disponible.

Conclusiones Hemos visto varios ejemplos de modelado de sistemas de manufactura en redes de Petri. Cada modelo muestra casos particulares de manejo de recursos, eventos y condiciones que pueden generalizarse a otros sistemas.