Тема: ПРОГРАММНАЯ ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СИСТЕМЫ FESTO И ЕЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

В связи с принятием концепции производства «Индустрия 4.0» как наиболее перспективной актуальным становится разработка методов проектирования промышленных киберфизических систем (КФС), которые являются одним из главных атрибутов «Индустрии 4.0». Данное направление является новым и исследования в данной области далеки от завершения. К особенностям КФС можно отнести их структурную и поведенческую сложность, сильную взаимосвязь физических процессов, протекающих в системе с управляющими элементами, распределенность в пространстве и времени.
Важным подклассом КФС являются промышленные КФС, непосредственно связанные с промышленным производством. Примерами таких КФС являются производственные системы, сборочные производства, разумные сети электроснабжения (сети Smart Grid),системы транспортировки и логистические системы и т.д. Каждая из таких систем имеет свои особенности. Производственные системы, как правило, связаны с производством изделий на основе обработки исходных материалов. Одной из главных их особенностей является то, что они в основном относятся к классу дискретных событийных систем.
В проектировании сложных технических систем выделяются два основных вида деятельности - анализ и синтез. Имитационное моделирование является одним из эффективных методов изучения и анализа сложных систем. Компьютерные модели проще и удобнее исследовать в силу их возможности проводить т. н. вычислительные эксперименты, в тех случаях, когда реальные эксперименты затруднены из-за финансовых или физических препятствий, или могут дать непредсказуемый результат. Недостатком имитационного моделирования является неполная формальность модели, а также неполнота анализа, особенно в области валидации и верификации системы. Неполная формализация препятствует изучению и восприятию модели, ее
документированию, коммуникации между разработчиками в процессе проектирования, а также применению формальных методов анализа и синтеза.
Перспективным подходом к синтезу формальных моделей является метод Process mining,известный в русскоязычной литературе как «процессная аналитика». Данный метод позволяет на основе журналов событий автоматически генерировать формальные модели. В качестве основных формализмов используются конечно-автоматные модели, сети Петри и их расширения, а также другие модели переходов состояний. На последующих стадиях метод Process miningпозволяет проводить проверку соответствия реального поведения системы сгенерированной формальной системе (conformance checking),а также производить «дообучение» формальной модели на основе новых журналов событий.
С точки зрения информатики большой интерес представляет проектирование кибернетической части КФС (иначе, проектирование систем управления). В настоящее время наиболее привлекательным подходом для построения распределенных систем управления промышленными процессами является использование международного стандарта IEC61499. По сути дела, стандарт IEC61499 вводит класс систем управления нового поколения.
На основе вышеизложенного тема бакалаврской работы, посвященной разработке, анализу и реализации имитационных программных и функционально-блочных моделей производственной системы FESTO,является актуальной. В работе будет исследоваться только тестирующая станция производственной системы FESTO, однако полученные результаты можно будет распространить и на другие станции...
Купить

В бакалаврской работе были получены следующие результаты:
- разработана программная имитационная модель тестирующей станции производственной системы FESTO,позволяющая записывать журнал событий;
- по журналам событий, полученных в ходе имитационных экспериментов, с использованием технологии Process miningсгенерированы формальные модели процессов, протекающих в тестирующей станции производственной системы FESTO, а также произведено их исследование;
- с использованием паттерна проектирования MVC,а также сгенерированных формальных моделей разработана (имитационная) функционально-блочная модель тестирующей станции производственной системы FESTOна основе международного стандарта IEC61499, причем управляющая компонента может быть перенесена на реальную систему практически без изменений.
Интересным вопросом, требующим дальнейшего исследования, является использование метода Process miningв отношении журналов событий, полученных в ходе имитационных экспериментов. С одной стороны, строится формальная модель не реальной системы (в данном случае, тестирующей станции FESTO),а формальная модель имитационной модели тестирующей станции FESTO(т.е. «модель модели»), что несколько уменьшает значимость этого метода для исследования реальных систем. С другой стороны, метод Process miningможет служит определенным расширением возможностей имитационного моделирования. Построение формальной модели для имитационной модели важно в двух аспектах:
- в качестве языка спецификации и общения формальная модель может служить для улучшения коммуникации между разработчиками, а также для документирования;
- автоматизированный анализ формальной модели может выявить ошибки как в самой имитационной модели, так и в проектируемой или реальной системе (при условии, что имитационная модель точно и без ошибок описывает эту систему). Как правило, в ходе имитационного моделирования собирается некая обобщенная статистика, но совершенно не собираются и не анализируются данные о протекающих процессах.
Купить