Тандем конфигурации автоматизированных системах управления автомобиля: сравнительное исследование

РЕЗЮМЕ

Автоматизированная руководствоваться транспортного средства (AGV) системы обеспечивают гибкость и интеграции, которые необходимы для гибких производственных систем. Предыдущие системы AGV исследованиях были предприняты попытки уменьшить сложность управления часто встречающихся в этих системах. Однако, это не было сделано без привлечения дополнительных ресурсов (например, автоматизированных руководствоваться транспортных средств) и нижней гибкость системы. Основная цель данного исследования является сравнение производительности AGV конфигураций систем, уменьшить ограничения и изменения сложности (например, тандем конфигурации) в традиционной конфигурации системы AGV. Три конфигурации системы AGV были испытаны в 16 экспериментальных условиях. Показатели Были рассмотрены AGV использования, означает flowtime, среднее опоздание, и процент задержек. Результаты данного исследования распространяются выводы предыдущих исследований, в демонстрации жизнеспособности тандема конфигураций, в том, что тандем конфигурации соответствуют исполнении традиционной конфигурации всех показателей эффективности работы, без ущерба для удобства управления и гибкость системы. Наконец, расходы на компромиссы в выборе присущих конкретной конфигурации обсуждаются.

Предметные области: использование материалов Systems, производство / операционного менеджмента и моделирование.

Тандем конфигурации автоматизированных системах управления автомобиля: сравнительное исследование *

ВВЕДЕНИЕ

Гибкой производственной системы (ГПС) может быть описан как система производства, которая состоит из группы с числовым программным управлением (NC) машины комплексной автоматизированной системы обработки материалов под компьютерным управлением. Гибкая производственная система требует способных погрузочно-разгрузочных системы. Автоматизированные руководствоваться транспортного средства (AGV) обеспечивает гибкость, универсальность и адаптируемость необходимых условий FMS [19]. Системы AGV может быть изменена с учетом изменений объемов производства, номенклатуры продукции, продукции маршрутизации, а также требования к оборудованию интерфейс с большей готовностью, чем большинство других погрузочно-разгрузочных систем [11]. Системы AGV устанавливает связи между приемки, хранения, производства и доставки. Из-за своих возможностей, AGV системы один из наиболее динамично развивающихся классов оборудования подъемно-транспортного промышленности [24].

AGV системы состоит из следующих элементов: автоматизированные руководствоваться транспортных средств (имея ввиду), guidepaths, систем управления, pick-up/drop-off (P / D) станции, ввод / вывод (I / O) станции, материалов поддоны, систем наведения, инструменты, системы передачи информации, а также станции очереди. Имея ввиду, управляемые компьютером промышленные транспортные средства, работающие в предварительно описанных условиях. Имея ввиду, способных общаться друг с другом и с другими устройствами [26]. Достижения в области искусственного интеллекта, робототехнические манипуляторов, системы бортовых навигационных возросли транспортные средства, гибкость и автономию, создав бесплатный круг имея ввиду. Имея ввиду последующих guidepaths, которые либо физической или виртуальной [10]. Guidepaths задаются полосы отражающей краской, пол вложенных проводов или других методов руководства признали системами транспортных средств навигации [13].

Системы управления отслеживать местонахождение каждого транспортного средства, отправка автомобилей, обрабатывать трафик пересечениях, и следить за неисправности системы. AP / D станции точка, в которой AGV поднимает или падает его материалов. Есть работа-в-процессе складских помещений класса С / D станций, а также материалы для обработки входа и выхода из системы через I / O станций. Материалы поддоны прикреплены к AGV провести особый тип частью, которая будет транспортироваться через систему. Руководство системы, чтобы транспортное средство, чтобы найти себя в макете. Имея ввиду "систем передачи информации общаться с централизованным управлением компьютеров получать заказы от того, что участие в пикап и куда нести. Станция очереди проводить обработки материалов, которые ждут, которые необходимо принять в рамках системы, или ждет, чтобы быть выведены из системы.

Есть несколько методик для анализа системы AGV. Два популярных подходов математического моделирования и компьютерного моделирования дискретных событий. Математическое моделирование ищет оптимальное решение, основанное на множестве переменных и параметров, пользователь предоставляет. Методология может носить ограничительный характер и очень трудно решить за модель, представляющая реалистичной системы [6] [ют [15] [16]. Набор параметров и переменных, необходимых включает огромное количество вычислений. Часто, математические модели заставить дизайнера сделать некоторые упрощения и нереалистичные предположения. Таким образом, строгие математические модели часто не учитывают guidepath задачи проектирования удовлетворительно.

Компьютерное моделирование широко применяется в оценке системы AGV. Компьютерное моделирование является лучшим экспериментов методологии оценки имея ввиду [8] [26]. Эта методика имеет свои преимущества, а также недостатки. Имитационное моделирование позволяет проектировщику оценить различные возможные варианты с меньшим количеством нереальные предположения [26]. Однако, поскольку моделирование оценки, а не метод оптимизации, исследователь должен определить, когда оптимальное решение было достигнуто [6]. Это исследование относится моделирования методологии.

Имея ввиду важности свидетельствует обширный объем исследований в этой области. Это исследование можно разделить на три области: AGV характеристики (например, загрузки автомобиля, система размер парка машин, оборудования транспортного средства, система управления программным обеспечением и системой flowpath), системы планирования (например, планирование заданий, AGV диспетчеризации, контроля пересечения и маршрутизации) и конфигурации системы компоновки. Показатели характерны для исследования включают AGV означает flowtime, среднее опоздание, средняя длина очереди, среднее время в очереди, AGV использования, запоздалый процентов, средний запас работы в процессе производства уровне, а среднее время поездки. Это исследование фокусируется на системную область макета конфигураций.

Как отмечалось ранее, FMS, которая использует имея ввиду, удаляет практически все вмешательства человека. Поэтому контроль производственной системы и аппаратных компонентов, которые регулируют критического пути к успешной установки и эксплуатации. В связи с быстрым развитием различных технологий, имея ввиду, стали дорогостоящим и трудным процессом. Обновление системы порождает реализации и контроля за сложностей [2]. Эти сложности часто приводят к снижению производительности. Кроме того, в системах, которые не поддаются модификации дороже на обновление. Таким образом, научные исследования выполняются для разработки автоматизированных системах управления транспортного средства, которые поддерживают данный уровень производительности, одновременно упрощая управление и модификации (например, расширение и модернизация). Тем не менее, несколько исследований, достижению этой цели были выполнены. При исследованиях делать ввести новые конфигурации, экспериментаторы часто пренебрегают сравнивать новый дизайн с функционально эквивалентны традиционной конфигурации. Например, Bozer и Srinivasan [2] [3], представил макет тандемной конфигурации конструкции; Mahadevan и Narendran [14] представлены конфигурации похоже на тандеме концепции (определяется как единый цикл транспортного средства, SVL, верстка); Occena и Шериф [17] [18] произвел два исследования с применением JIT оперативной политики в тандеме изменение конфигурации и Tanchoco и Sinriech [25] обсудили оптимальные одного цикла (OSL) конфигурации.

Bozer и исследования Srinivasan [2] [3] были проанализированы очень простой (один цикл) формат тандемной конфигурации. Mahadevan и Narendran [14] не удалось продемонстрировать тщательное сравнение между традиционной конфигурации и конфигурации тандем, не проводит дальнейшие исследования, чтобы объяснить превосходную производительность в тандеме макета. Occena и Йокота [17] [18] исследования не обеспечивают по сравнению с аналогичными системами использования традиционной конфигурации. Наконец, Tanchoco и Sinriech в OSL [25] исследование требует дополнительных транспортных средств в соответствии с исполнения традиционных макет, который в итоге превысил OSL конфигурации на высоком уровне использования.

Дополнительные исследования для определения целесообразности внедрения конфигураций, которые являются менее дорогостоящими, изменять и легче контролировать, в частности, тандем конфигурации [2] [3]. В настоящем документе предлагается эксперимент, который будет сравнить производительность трех конфигураций AGV: традиционные конфигурации, тандемные конфигурации и тандемной конфигурации используя внутренний цикл. Обратите внимание, что тандем конфигурации используя внутренний цикл называют тандем / цикл конфигурации в остальной части этой статьи.

В следующем разделе рассматривается литературы, имеющих отношение к данной работе. После обсуждения разделов экспериментальной среде, статистический анализ, экспериментальные результаты, обсуждение и выводы этого исследования.

Обзор литературы

Конфигурация системы макет был признан одним из самых важных вопросов в общий дизайн системы AGV [13] [23]. Исследования показали, упрощение системы раскладки была эффективной в улучшении AGV производительности системы и снижения контроля сложностей. Таким образом, две конфигурации были осуществляться: оптимальный выбор одного цикла (OSL) и тандемной конфигурации (также известный как единый цикл транспортного средства (SVL) дизайн).

Прежде чем говорить о конфигурации, указанной выше, традиционная система AGV конфигурации должны быть определены (см. Рисунок 1). Bozer и Srinivasan [2] [3] определены традиционные конфигурации системы с парком транспортных средств, обслуживающих ряд станций, которые определяются места их P / D точки. В этой системе, любой автомобиль может ездить в любой P / D точки, и все транспортные средства могут путешествовать по всей планировки. Такая система требует сложных систем управления для мониторинга перекрестков и отправки транспортных средств.

Bozer и Srinivasan [2] [3] была рассмотрена концепция тандемной конфигурации и просматривать конфигурации разделяй и властвуй "подход. Тандемной конфигурации guidepath дизайн разделов всех станций на непересекающиеся, одно транспортное средство замкнутые петли с дополнительной P / D точки, выступающей в качестве интерфейса между соседними петлями (см. Рисунок 2). С помощью аналитического моделирования, они построили систему, состоящую из одного транспортного средства, работающего в замкнутом цикле. Одноместный цикла системы представляют собой основной строительный блок для систем тандемной конфигурации. Их исследования, посвященного способность одного транспортного средства для удовлетворения требования к пропускной установленных станций его техническое обслуживание. Диспетчерских правило, они используются, первую попавшуюся-First-Подается (FEFS), был представлен Бартольди и Platzman [1]. Благодаря их анализ, опираясь на моделирование проверки, Bozer и Srinivasan найти среднее время между проверками, по AGV, на каждой станции 10 был меньше, чем среднее время между прибытием частей на этих станциях. Таким образом, они пришли к выводу, что система отвечает их требованиям пропускной способности и является жизнеспособным конфигурации.

Это исследование было одним из первых, рассмотрим системы тандемной конфигурации. Как Bozer и Srinivasan указал, их модель базового строительного блока тандемной конфигурации. Предположения в исследование были включены однонаправленный (в отличие от двух направлениях) AGV, постоянна и равна пустое время путешествия транспортного средства и соответствует общему прибытия и выезда работу ставок.

Перспективные исследования был выполнен Mahadevan и Narendran [14]. Это исследование были рассмотрены основные вопросы, касающиеся разработки и оперативный контроль за AGVbased погрузочно-разгрузочных систем FMS. Показатели эффективности использовали включены средняя пропускная время, AGV использования, а также среднее количество рабочих мест ожидания AGV. Они сравнили два AGV конфигурации системы: традиционные и тандем (именуемого одного цикла автомобиля (SVL) дизайн). Они сравнили три автомобиля диспетчерских правил мере использовать транспортное средство правило (LUV), самый дальний холостой правило транспортного средства (FIV), а также последовательного диспетчерского правило (SQD). Результаты показали, что их три клетки, три AGV, 6 машин, в двух направлениях, SVL конфигурации и последовательного диспетчерского правило более эффективными, чем другие два правила. Этот документ был неясным, на какой именно дизайн SVL было, поскольку был указан SVL с диспетчерским правил в результатах поиска. Прямое сравнение традиционных конфигурации дизайн SVL представлено не было. Таким образом, возможность разработки SVL не может быть полностью определены. Тем не менее, это было первое исследование, в котором одновременно изучал тандем и традиционных конфигураций.

Mahadevan и Narendran [14] обсуждается другой конфигурации, которые должны быть по сравнению с традиционными и конфигураций, одновременно. Они представили традиционные конфигурации в дизайне, но с тандем оперативного характера. Имея ввиду, было ограничено право на выезд только выбранные guidepaths, которые моделируют концепции тандем цикла. Конфигурации сохранить многие из преимуществ тандем, но могут быть адаптированы для размещения транспортного средства аварий.

Occena и Йокота [17] создали тандем изменение конфигурации AGV система, основанная на требованиях JIT производства. Рассмотренная модель пороговые значения для очереди ввода / вывода, показателей деятельности, которые подчеркнули нижней инвентаризаций, а также диспетчерских правило называется максимальный спрос (MD). Максимальная спроса сосредоточена на максимальное удовлетворение спроса требования в JIT системы. Они сравнили MD в отношении двух других правил. Результаты показали, MD диспетчерского правило работает лучше в JIT окружающей среды, чем ранее разработанные AGV диспетчерских правил. Как и в 1993 их работе [18], экспериментальные факторы включают многочисленные нагрузки AGV грузоподъемность, пропускная требованиям (далее повышению эффективности транспортной системы), уровень запасов требования (далее также материально-технической эффективности), и очереди пороговые значения. Оба однонаправленной и двунаправленной guidepaths были использованы в рамках этой модели, а также. Они обнаружили, что тандем конфигурации поддается двунаправленный guidepaths. Они также пришли к выводу, что увеличение нагрузки повышает способность AGV встретиться пропускной требования. Таким образом, имея ввиду многочисленных нагрузки делать расширить возможности системы в соответствии с высокими требованиями пропускной способности. Аналогичные их исследование 1993 года [18], они не пытались сравнивать их изменение конфигурации в тандеме функционально эквивалентны традиционной конфигурации ..

Occena и Йокота также обсудили конфигурации AGV система используется в Японии, подобный тандем конфигурации. Дизайн автомобиля использованы независимых услуг пути в нескольких системы AGV. Они указали, что тандем конфигурации может легко применяться к среде JIT производства. Тандем характеристики выгодно для системы JIT относятся простота управления, отсутствие заторов, а также простота расширения.

Tanchoco и Sinriech [25] разработали оптимальную одного цикла (OSL) конфигурации. Этот метод искали оптимальный цикл, которые достигли всех необходимых разделов производственной системы. Подхода, который применялся смешанной модели программирования, разработки целого, чтобы найти оптимальное решение. Цикла определяется как фиксированная последовательность департаментов, что визит транспортных средств. Дизайн также называется последовательной стратегии диспетчеризации. Главным преимуществом является способность OSL конфигурации для использования простой контроллер. Магазин пропускной производительности метрических рассмотрел. Их магазин коэффициент нагрузки использовались три различных уровнях. Число имея ввиду, используемых в системах варьируется в зависимости от того, что AGV конфигурации системы был использован. Их результаты показали, OSL осуществляется адекватно в отношении традиционной планировки. Однако, как рабочая нагрузка увеличилась, производительность повышается OSL снизилась. Дополнительные имея ввиду, были добавлены, чтобы помочь облегчить выполнение задачи. Десять имея ввиду, нужно было использовать в конфигурации OSL, по сравнению с 7 в традиционной конфигурации. В конце концов, традиционная конфигурация превысил OSL. Обратите внимание, что конфигурация OSL не способствует расширению или модернизации. Изменение данного OSL макет трудно, поскольку это потребует пересчета оптимального уравнения цикла системы ..

В заключение предыдущих исследованиях были предприняты попытки ввести конфигурации, которая выполняет, а также традиционной конфигурации одновременно облегчения контроля и изменения сложности. Однако, это не было сделано без привлечения дополнительных ресурсов (например, имея ввиду) и нижней гибкость системы.

Экспериментальная ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Компьютерное моделирование была использована для модели FMS используя три различных системы AGV конфигураций. Модели были написаны в Симан язык моделирования. Симан является FORTRAN основе дискретно-событийное моделирование моделирование пакет, который включает в себя моделирование блока и отдельные аспекты моделирования [20]. Для того чтобы Тьюки статистический анализ, в каждой модели была начата при различных псевдо-случайных чисел семян [9]. Interarrival время распределено по экспоненциальному закону [21]. FMS содержит три машины центров, каждый из которых способен выполнять три различных операций. Скорость транспортного средства считалась постоянной и 60 метров в минуту [17] [18] [26]. Существовал один I / O станции f191.

Существовали 6 различных направлений, основанных на всех возможных последовательностей части могут путешествовать между тремя центрами машины. Работа маршрутов были назначены на основе сбалансированного дискретным распределением вероятностей. Время обработки был использован четвертый порядок распределение Эрланга, со средней продолжительностью 10 минут. Распределение Erlang был выбран за экспоненциального распределения, поскольку ФМС в целом процессы более однородным населением части. Части посетил каждую машину центр только один раз [21].

Системы начала простоя и пуста, и начала анализа данных, когда система достигнуто стационарное состояние [19] [21]. Одиннадцать репликаций проводились для каждой комбинации факторов. Анализ данных проводился на репликаций 2 по 11. Каждый репликации побежал эквивалент 16 часов в день в течение 36 дней. Приблизительно 3500 рабочих мест были завершены в течение каждого репликации при высокой нагрузке состояние магазина.

Предположения

Некоторые предположения были сделаны в целях эффективного сравнить три конфигурации. Эти предположения согласуются с предыдущей литературе. Например, в этом исследовании использовались Mahadevan и [14] сайдинг дизайн Narendran в. Все имея ввиду, системы могут быть размещены в каждом запасном пути. Обратите внимание, что ветки буфера, имея ввиду, могут перейти в из основных направлений движения к заторов. Следующие предположения были адаптированы из Sabuncuoglu и [21] исследования Hommertzheim в:

1. Каждая рабочая станция ручки одной операции за один раз.

2. Транспортные средства постоянно работать без какой-либо поломок.

3. Машина времени установки входит в время операции.

4. Транспорт нести части 1 одновременно (в одной нагрузки).

5. Транспортные средства, отобранных для службы на основе кратчайшего расстояния путешествия правила.

6. Материалы и инструменты поддонов системы не рассматриваются в качестве ограничений.

Экспериментальные исследования

Экспериментальные исследования были проведены для установки уровня использования машин с высоким и низким уровнем 95% и 85% соответственно. Часть сроки были назначены в соответствии с общим содержание работы TWK) правила [5]. Устанавливает правила TWK работу сроки путем умножения ожидаемого время обработки постоянная (К) и добавив, что к моменту прибытия к системе. Экспериментальные исследования были проведены также для установки параметра А, при высоких и низких уровнях нагрузки магазин, так что примерно 50% рабочих мест стало запоздалым в базовой модели. Традиционные системы AGV конфигурацию "первый пришел-первым обслужен" (ПСС) назначение норма была выбрана в качестве базовой модели.

Факторы экспериментальной

Четыре экспериментальных факторов были рассмотрены в данном исследовании: AGV конфигурации системы (3 уровня), планирование правило (4 уровня), загрузки / выгрузки (2 уровня), а также магазин нагрузки (2 уровня). Таким образом, 4x3x2x2 полный факторный эксперимент был проведен. Каждая экспериментальная фактор рассматривается в отдельности.

Конфигурация системы AGV

Три конфигурации системы AGV были изучены (например, традиционный, параллельно, и тандем / цикл). Модели были одинаковы во всех возможных спецификаций. Цифры 1, 2 и 3 показывают, три макета конфигурации считается. После дизайн AGV системы принципиально Tanchoco и Sinriech [25], все три модели были настроены на основе данной размерности. Макет размеры, как предполагалось, составит около 50 метров на 50 метров [17] [18]. Модифицированная версия [19] машины центр Ozden и I / O местах, а также традиционные guidepath структура была также использована в данном исследовании.

Традиционные характеристики конфигурации включают в себя: 4 подъездных путей, 16 перекрестков, управление РСР зоны политики [19] [21], а также 4 общесистемной имея ввиду. Имея ввиду, были отправлены по кратчайшему расстоянию правило [21]. Движения по периметру guidepaths был установлен в против часовой стрелки, а внутренние маршруты параллельных однонаправленных guidepaths, имея ввиду, что позволило путешествовать в любом направлении. Преимущества традиционных макета относятся: меньшее имея ввиду большей гибкой маршрутизации по сравнению с тандем макеты, меньшую чувствительность к транспортным средствам аварий и меньше PID станций требуется в рамках системы. Двунаправленный guidepaths приведет к существенному увеличению транспортных средств и проблемы пересечения контроля. Таким образом, параллельные однонаправленные guidepaths были использованы для получения преимущества близости двунаправленный guidepaths, сохраняя при этом простоту оперативной однонаправленных flowpaths.

Тандемной конфигурации имеет следующие характеристики: 4 треугольной формы петли одного транспортного средства, 8 PID станций и двунаправленный flowpaths. Любые дополнительные сложности использованием двунаправленного flowpaths было незначительным из-за одного транспортного средства в структуру цикла. Тандемной конфигурации используя внутренний цикл совпадает с тандемной конфигурации в спецификации, за исключением четырех дополнительных станций PID и AGV действовать во внутреннем цикле.

По сравнению с традиционной системой, тандем конфигураций, обладают рядом преимуществ. Самой сложной частью управления дорожным движением обычно включает системы пересечения [24] [25]. Тандем конфигурации не имеют пересечений. Таким образом, конфигурация исключает пересечения контрольно-диспетчерского осложнений. Тандем клеток сходны по конструкции, с 1 AGV отбывал множество станций. Это сходство в конструкции позволяет использовать в одной системе управления в каждой ячейке, уменьшая развитие и затраты на монтаж. Расположение облегчает дальнейшее расширение с 1 или более ячеек могут быть добавлены к системе с минимальными или нет сбоев в большинстве или во всех существующих клеток. В рамках системы, различные транспортные средства могут быть использованы из одного или нескольких поставщиков. Это возможно, поскольку транспортные средства не должны быть одинаковыми в борьбе с требованиями или физическую конфигурацию до тех пор, как они могут использовать P / D станций, которые соединяют смежные петли. Это транспортное средство гибкости будет играть важную роль в модернизации системы или установки, специально оборудованных транспортных средствах [2] [3]. Конфигурация также поддерживает распределенную обработку и контроль. Рассмотрены тенденции будущего, распределенная обработка толкает управления возможно более низком уровне [26] ..

Следующие недостатки дизайна конфигурации тандема должно быть отмечено. Из-за непересекающиеся циклы, дополнительные помещения и guidepaths могут потребоваться. Дополнительные точки PID станции будут необходимы для взаимодействия с петель. Автомобиль аварии могут существенно повлиять на производительность системы. Кроме того, путем разделения производственных площадей, количества транспортных средств, необходимых может увеличить [2] [3]. Наконец, сбалансированного маршрутов необходимо, чтобы избежать узких мест петель и P / D станций [14].

Внутренней маршрутной петли была использована для третьей системы AGV конфигурации рассматривается в данном исследовании. Следующие преимущества можно достичь, используя внутренний цикл. Цикл может снизить маршрутизации заторов вызванных материала переводы между тандем клетки, которые не обрабатывают части, но переносят его в соседней клетке. Проблемы с производительностью о тандеме ячейки AGV аварии могли бы быть устранены временно отвлечения части других рабочих станций до замены автомобиля установлен. Внутренняя недостатки цикл включает возможное увеличение контроля сложности, дополнительные P / D передач и негативное воздействие на производительность системы вызвана AGV пробоя внутренней петли.

Внутренние и внешние кольца маршрута петли были обсуждены на транспорте литературы. Внешний цикл создаст больше недостатков, чем внутренний цикл. Например, если система использования внешнего цикла нуждается в дополнительных петель, дизайнеры придется перенести внешнего цикла. Тем не менее, внутренний цикл не будет вмешиваться будущего расширения системы (т. е. дополнительные петли тандем может быть установлена, не снимая внутренний цикл).

Планирование правил

Рабочая станция по инициативе планирования правила не являются необходимыми в тандемной конфигурации модели, так как есть только одна AGV в каждом цикле. На основании предварительных исследований (например, [4]), и характер этих трех систем AGV, чтобы проанализировать, единственный тип планирования нормы, рассматриваемые в данном исследовании были транспортного средства по инициативе правил. Автомобиль по инициативе правила определяют порядок, в котором имея ввиду выбрать работу из очереди для обработки на рабочих местах. Следующие транспортного средства по инициативе правила планирования были рассмотрены:

1. Первый пришел-первым обслужен "(ПСС). Это правило ряды рабочих мест на основе последовательности, что они вступили в частности очереди. Хотя РСР не показал сильного flowtime или установленного срока исполнения, очень широко используется и рассматривается в качестве базового правила во многих работах (например, [21]).

2. Кратчайшего времени обработки (SPI). Это правило присваивает наивысший приоритет работы, которая кратчайшим время обработки в очереди. SPT был рассмотрен, поскольку она была показана эффективность в условиях FMS [21].

3. Первый установленного срока (ЭДД). Это правило ряды рабочих мест в очереди в кратчайшие сроки. Это из-за современных ориентированных правило попытки сократить работу означает медлительность. Аналогичные правила были использованы в условиях, FMS [7].

4. Кратчайшего времени обработки, разделенное на общее-операция-Time (SPT / ТОТ). Это правило является изменением правила СПД. SPT / ТОТ отдают приоритет на основе наименьшего отношение времени работы разделенное на общее время работы. Разделив SPT на общее время обработки помогает облегчить крайней средние результаты опоздания. Предыдущие исследования показали, SPT / ТОТ показывать хорошие результаты в условиях FMS [21].

Load / Unload извести

Загрузки / выгрузки фактором изменения количество времени, необходимое для загрузки и выгрузки частей на станциях системы. Этот фактор был рассмотрен на двух уровнях: 1 минуту [14] для высокой загрузки / выгрузки и 10 секунд низкой загрузки / выгрузки [17] [18]. Этот фактор свидетельствует любой чувствительности к конфигурации загрузки / выгрузки фактор.

Магазин нагрузки

Два разных уровнях нагрузки магазине были установлены путем изменения времени interarrival рабочих мест ввода в ФМС. Как упоминалось ранее, interarrival раз были определены экспериментальные работает так, что "высокий" и "низкого" уровня привело к станции видами использования 95% и 85% соответственно, в рамках традиционной конфигурации системы AGV с помощью правила ПСС планирования.

Показатели

Четыре показатели эффективности были использованы для сравнения трех систем в различных экспериментальных условиях: средняя использование AGV, означает flowtime, среднее опоздание, и среднего процента задержек. Эти показатели являются одними из общих измерений используется в литературе (например, [14] [21]). Заметим, что среднее и среднее flowtime опоздания сообщается в считанные минуты.

СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

2-этап статистического анализа не проводилось. Во-первых, дисперсионного анализа (ANOVA) был проведен с использованием SAS [22]. ANOVA была использована для определения значения основных и эффекты взаимодействия экспериментальных факторов. Тьюки испытания были выполнены также для каждой комбинации планирования правил статистически ранга их деятельности на каждом спектакле метрикой, в различных экспериментальных условиях. Общий уровень доверия 95% (т. е. = 0,05), используемых для каждого применения процедуры в Тьюки.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Результаты эксперимента приведены в таблицах 1, 2 и 3. Эти таблицы были организованы по три конфигурации. ANOVA результаты приведены в таблице 4. Наконец, результаты анализов Тьюки приведены в таблице 5. Обратите внимание, что правила планирования в таблице 5 ранжируются в порядке от лучшего к худшему. Выполнение правил планирования, которые связаны символически не наблюдается статистически значимых различий. В каждом спектакле метрикой, значительные основные эффекты и взаимодействия будут представлены и обсуждены. Тогда соответствующий анализ Тьюки обсуждается.

Средний AGV использования

Конфигурации фактор оказывает существенное влияние на средний использование AGV. Традиционная конфигурация среднего уровня использования AGV были самыми высокими, в то время как тандем / цикл конфигурации уровней AGV использования были самыми низкими. Эти результаты связаны с различными расстояниями AGV в три конфигурации. Варьироваться в зависимости от расстояния до guidepath макетов. Конфигурации имели для размещения пересечений, PID станциями, или параллельных guidepaths, в зависимости от конструкции (см. рис 1, 2 и 3). Например, если часть должен был ехать с вокзала на станции ВО 2, фактически пройденное расстояние, пройденное AGV, который несет она будет варьироваться в зависимости от конфигурации. В традиционной конфигурации, часть имеет ехать 96 метров, а в тандеме с тандем / цикл конфигураций часть имеет ехать 82 метров и 80 метров соответственно. Изменение средней AGV использования метрических можно объяснить эти различия дизайн.

Тандемной конфигурации с внутреннего цикла требуется пять имея ввиду, чтобы служить 5 петель в системе. Тем не менее, имея ввиду, 4 были размещены в тандемной конфигурации, чтобы служить ее четыре петли. Четыре имея ввиду, были также использованы в традиционной конфигурации, чтобы обеспечить справедливый сравнению с тандемной конфигурации. Для устранения этого механического разница между конфигурациями, анализ данных о средней использование AGV была выполнена после повторного расширения использования AGV в тандеме / цикл конфигурации (например, среднее использование AGV был умножен на 5 / 4).

Есть компромиссы между различными конфигурациями. Традиционной конфигурации встречи пересечения сложности, избегая при этом чувствительность к загрузки / выгрузки раз (из-за нескольких P / D баллов). С другой стороны, имея ввиду тандем конфигураций на поездки короткие расстояния, но в большей степени подвержены колебаниям загрузки / выгрузки время (за счет большего числа P / D баллов). Тандем / цикл конфигурация уменьшает спрос размещены на внешней имея ввиду, но в стоимость дополнительных петель и AGV. По сталкиваются с аналогичными средний уровень использования AGV, можно сделать вывод о том, что дополнительные загрузки / выгрузки время в тандеме конфигураций компенсируется пересечения задержки в традиционной конфигурации.

Нагрузки магазин и загрузки / выгрузки факторы сильно влияют на среднее использование AGV. Поскольку эти факторы увеличилась, означает использование AGV также увеличилось. Взаимодействие между загрузки / разгрузки и конфигурации факторов, а также значительные. Традиционная конфигурация является более надежной, чтобы загружать фактором, чем тандем конфигурации (см. рисунок 4). Это потому, что тандем конфигурации требуют больше загрузку и разгрузку, чем традиционная конфигурация из-за их большего числа P / D станций.

Взаимодействия между нагрузкой магазин и загрузки / выгрузки факторы также имело значение. Загрузки / выгрузки фактором стал сильнее влияют на среднее использование AGV при большой нагрузке магазинах, а не низкая нагрузка магазин. Это свидетельствует о том, что разработчики системы AGV должен серьезно попытка уменьшить загрузку и выгрузку время как можно больше.

Значимое взаимодействие 3-путь между магазин нагрузки, AGV конфигурации системы и загрузки / выгрузки факторов (см. рисунок 5). Это свидетельствует о том, что традиционная конфигурация является более надежной загрузки / выгрузки фактором независимо от того, коэффициент загрузки магазина. Хотя тандем и тандем / цикл конфигураций достижение низких уровнях использования AGV, когда загрузки / выгрузки время была низкой, они испытали резкое увеличение AGV использования в качестве загрузки / выгрузки время увеличилось.

Как и ожидалось, анализ показал, что Тьюки планирования правил осуществляется аналогично о среднем AGV использования метрических, при всех условиях эксперимента (см. таблицу 5).

Средний Flowtime

Фактор магазин нагрузки оказывают существенное влияние на средний flowtime метрики. Планирование правила также оказал значительное влияние на среднюю flowtime. Это влияние было более значительным при большой нагрузке магазин. SPT производительность была самой надежной в связи с коэффициентом нагрузки магазин, в то время исполнения ПСС был наименее надежным. Эти результаты согласуются с Sabuncuoglu и [21] исследования Hommertzheim в.

Анализ показал, что Тьюки относительного рейтинга планирования правила были надежные в отношении конфигурации и загрузки / выгрузки факторов (см. таблицу 5). Все, SPT и SPT / ТОТ исполнил лучшие, а ЭДД и ПСС исполнил беднейших слоев населения. Эти результаты аналогичны Sabuncuoglu и Hommertzheim в [21]. Наконец, как нагрузка возросла, относительное преимущество СПД / инструкторов по ЭДД уменьшилась, и они выполняют аналогично.

Средний Задержка

Нагрузки магазин и планирования факторов правила оказали значительное влияние на этот показатель. ЭДД правило приносит не только низкое среднее опоздание, но и является наиболее надежной в отношении магазина нагрузки. С другой стороны, SPT была одна из самых бедных артистов, а также наименее надежных в отношении магазина нагрузки.

Анализ Тьюки указал, что в целом ЭДД и ПСС исполнил лучшие в то время как SPT и SPT / ТОТ исполнил хуже (см. таблицу 5). Назначив приоритет частей кратчайшие время обработки, SPT присваивает низкий приоритет частей с более длительное время обработки. Это приводит к определенным частям стать очень запоздалый, ухудшение средней производительности медлительность в SPT. Наконец, в конфигурации, магазин нагрузки и загрузки / выгрузки факторы не изменяют относительные показатели правил.

Средний процент Тарди

Планирование правила оказали значительное влияние на процент запоздалый метрики. Хотя ЭДД и ПСС осуществляется плохо на эту меру, SPT и SPT / ТОТ работал хорошо. Фактор магазин нагрузки также оказали сильное влияние на процент запоздалый меры. Как магазина нагрузка увеличилась, в процентах запоздалый уменьшилось. Это можно объяснить, каким образом работа сроки были назначены (например, установив параметр А). Как было отмечено выше, работа сроки были назначены так, чтобы 50% рабочих мест стало запоздалым под базовая модель (то есть, используя традиционную конфигурацию правила планирования ПСС). Как магазина нагрузка увеличилась, влияние планирования правила стали более значительными (т. е. процентов ПСС в поздний производительность ухудшилась в то время как выполнение других правил улучшение). Наконец, как и ожидалось, загрузки / выгрузки фактор оказывает существенное влияние на процент запоздалый метрических также.

Анализ показал, что Тьюки SPT показывают лучшие результаты или, а также любые другие правила, при всех условиях эксперимента. Все, SPT / ТОТ выполняется второе лучшее, а ПСС исполнил худшему. Выполнение SPT и ЭДД были эквивалентны, что СПД / инструкторов и ПСС, соответственно, в условиях высокой нагрузки, независимо от конфигурации и загрузки / выгрузки факторов. Наконец, относительное преимущество над правило SPT SPI / ТОТ сократилась магазин нагрузка возросла, в то время выполнения ЭДД улучшилась за ПСС в условиях низкой нагрузки магазин.

ОБСУЖДЕНИЕ

Результаты данного исследования распространяются выводы предыдущих исследований, в демонстрации жизнеспособности тандема конфигураций, в том, что тандем конфигурации соответствуют исполнении традиционной конфигурации всех показателей эффективности, при одновременном повышении удобства управления и гибкость системы. В дополнение к простоте управления и гибкость системы, стоимость системы, следует рассматривать в выборе конфигурации системы AGV [2] [3] [25]. Обновление и изменение производственной системы может представлять значительные расходы, в зависимости от конфигурации системы AGV. Кроме того, быстрые изменения в технологии в современной производственной среды следует серьезно рассмотреть при выборе надлежащей системы AGV конфигурации.

Как уже упоминалось, этот тандем конфигураций легче модернизировать и управления [2] [3]. При выборе подходящей системы AGV конфигурации модульного характеристики тандемной конфигурации следует серьезно рассмотреть вопрос [14]. Например, тандем данного исследования конфигурации моделирования код намного проще, чем традиционные конфигурации. Моделирование тандемной конфигурации код имеет модульную конструкцию. Дополнительные модули могут быть добавлены к увеличению размера модели. моделирование код традиционной конфигурации, однако, требует больших компьютерной сети таблицы для расчета направления и расстояния, пройденные имея ввиду, а также для мониторинга и контроля имея ввиду, на перекрестках. Как показывает наш опыт, что сложность имитационная модель автоматизированного процесса производства сильно коррелирует со сложностью программного обеспечения, необходимого для контроля реальной системы. Моделирования среды выполнения указать разницу в управлении сложности в двух конфигурациях. С учетом конкретных экспериментальных условиях (например, ПСС планирования правило, высокой нагрузки, высокой загрузки / выгрузки времени), 11 повторений модель конфигурации тандем занимает около 43 минут для работы на рабочей станции IBM RS6000 RISC.

Предполагая, что дизайнер имеет ограниченный объем капитала для инвестиций, он / она должны разработать систему, которая может быть легко модернизированы или расширены (например, модульная расширяемая); является гибкой, легко контролировать и управлять (например, мелких, независимых подсистем интуитивно проще работать, чем большой системы, состоящей из взаимосвязанных компонентов подсистем), а в конечном счете, дает максимальную отдачу от инвестиций. По Mahadevan и Narendran [14), требования потока материалов, модульность системы, а также экономической целесообразности являются факторами, которые влияют на выбор погрузочно-разгрузочных системы FMS. Это исследование дает сильные аргументы в пользу тандема конфигураций.

Есть компромиссы между тремя конфигурациями. Традиционная конфигурация требует более сложных и дорогостоящих контроллеров, чем тандем конфигураций. Тандем конфигурации требуют больше guidepaths и PID станций по сравнению с традиционной конфигурации. Кроме того, традиционная конфигурация может потребовать дополнительных затрат на разработку для отладки системы [2] [3]. Тандем / цикл конфигурация требует дополнительных AGV, guidepath цикл и системного контроллера, по сравнению с тандемной конфигурации. Эти дополнительные расходы могут быть оправданы лучшую управляемость машины и AGV аварий, из-за тандем / цикл конфигурации полностью модульную структуру. Например, если AGV ломается в тандеме цикла, производительность тандема конфигурации может быть серьезно подорвана. Однако, согласно тандем / цикл конфигурации, внутренний цикл может изменить маршрут частей других рабочих, пока цикл может быть возвращена на линии.

Tanchoco и исследования Sinriech [25] является единственным исследование, в котором непосредственно сравнивать их конфигурации (например, OSL) в традиционной конфигурации. По сравнению с этим исследованием, тандемной конфигурации нашего исследования не требуют дополнительных имея ввиду, чтобы соответствовать производительности традиционной конфигурации. Обратите внимание, что они использовали означает пропускная способность, производительность их только метрикой. Наш тандем исследования конфигурации соответствует средней производительности flowtime традиционной конфигурации, а конфигурацию OSL в конце концов обогнали его соответствующей традиционной конфигурации. Дополнительные имея ввиду, представляют собой весьма значительную добавленную стоимость. Кроме того, конструкция OSL сократили контроля сложности, за счет нижнего гибкость системы, а тандемной конфигурации нашего исследования повысить гибкость системы.

Никакие другие исследования по сравнению конфигураций, которые легче контролировать и изменять к традиционной конфигурации. Кроме того, означает медлительность и процентов запоздалый меры не были рассмотрены в исследованиях, сравнивающих традиционных конфигураций с конфигурациями, которые легче контролировать.

Сравнение не может быть сделано, чтобы Mahadevan и [14] исследования Narendran, потому что они непосредственно не сравнивать эффективность их разработки в традиционной конфигурации конф - рацион. Точно также, хотя и исследований Bozer Srinivasan [2] [3] показали, что тандем конфигурацию могли бы удовлетворить его требования к пропускной время, они не сравнивают их тандем конфигурацию традиционные настройки.

Загрузки / выгрузки фактор оказывает существенное влияние на процент запоздалым и AGV использования. Существенное влияние взаимодействие между настоящей загрузки / разгрузки и конфигурации факторов. Это взаимодействие показали, что традиционная конфигурация является более надежной, чтобы загружать фактором, чем тандем конфигураций. Это важный вывод дизайна, поскольку она отражает важность разработки (или приобретения) P / D станций с низким уровнем загрузки / выгрузки раз, особенно когда тандем конфигурации рассматриваются.

Планирование правил рассматривается в настоящем исследовании, оказала значительное влияние на производительность различных конфигураций системы AGV. В целом, SPT и SPT / ТОТ правил исполнил лучшие по среднему flowtime и запоздалые меры процентов. Средние результаты flowtime согласуются с результатами Sabuncuoglu и Hommertzheim [21]. Тем не менее, они выполняют плохо о среднем опоздание метрики. SPT / ТОТ удалось несколько ослабить низкие показатели SPT о среднем опоздание метрики. Но, это привело к ухудшению процентов запоздалым и среднего flowtime выступлений. Как правило, ЭДД и ПСС исполнил лучшие на среднюю меру опоздания. Тем не менее, они выполняют плохо процентов на запоздалые и среднего flowtime показателей.

ВЫВОДЫ

Целью данного исследования было сравнить эффективность AGV конфигурации системы, которые легче контролировать и изменять с традиционной конфигурации. Конфигурации фактором является существенной лишь при измерении означает использование AGV. Это различие можно объяснить руководство длина пути, специфичных для каждой конфигурации. Хотя этот вывод и взаимодействие с конфигурацией загрузки / выгрузки фактора являются важными с точки зрения дизайна, не было никаких существенных различий между 3 конфигураций на другие показатели эффективности. Тандем и тандем / цикл конфигурации осуществляется так же эффективно, как традиционные конфигурации. Это имеет важное значение в свете управления предприятием, системную гибкость, и стоимость вопросов, обсуждавшихся в предыдущем разделе.

Необходимо для способных материалов систем обработки параллелей необходимо для способных производственных систем. Взаимозависимость этих двух систем требует дополнительных исследований в погрузочно-разгрузочных систем. Наиболее непосредственным и прямым продолжением этой работы является изучение конфигурации считается здесь в очень больших систем. Крайне важно, что идеи, почерпнутые здесь быть подтверждена обобщенным в больших систем масштаба. Кроме того, будущие исследования должны попытка решить ряд других вопросов. Во-первых, полную сравнительную стоимость различных конфигураций системы AGV должны быть выполнены. Во-вторых, оптимальная процедура цикла тандем должен определяться на основе данного набора атрибутов. В-третьих, вопросы, касающиеся способности тандем конфигурации для поддержания машины и AGV неудачи должны быть решены. В-четвертых, последствия загрузки / выгрузки раз на производительность системы должны быть дополнительно изучены. Наконец, новые конструкции, которые уменьшают конфигурации управления сложности и повышения гибкости системы без ущерба для производительности, должна быть продолжена. [В редакцию: 6 января 1995. Принято: 13 сентября 1995.)

* Авторы выражают благодарность анонимному рецензенту за ряд конструктивных замечаний и предложений.

Ссылки

[1] Бартольди, J.J., III,

[2] Bozer, Британская академия,

[3] Bozer, Британская академия,

[4] Co, центр тяжести,

[5] Конвей, R.W., Максвелл, W.L.,

[6] Egbelu, PJ. Параллельное спецификации удельная нагрузка размеров и автоматизированных руководствоваться размер автопарка в производстве системы. Международный научный журнал "Экономика производства, 1993, 29 (1), 49-64.

[7] Egbelu, PJ.,

[8] Egbelu, PJ.,

[9] Фишман, Г. С. Принципы моделирования дискретных событий. Нью-Йорк: John Wiley, 1978.

[10] Гаскинс, R.J., Tanchoco, J.M.A.,

[11] Гетц, G.G.-младший,

[12] Kasilingam, R.G. Математическое моделирование потенциала имея ввиду требования задачи планирования. Инженерные затрат и производственной экономики, 1991, 21 (2), 171-175.

[13] Каспи, М.,

[14] Mahadevan, B.,

[15] Mahadevan, B.,

[16] Мальмборг, CJ модели для проектирования зоны контроля автоматизированных системах управления транспортным средством. Международный журнал по производству исследований, 1990, 28 (10), 1741-1758.

[17] Occena, L.G.,

[18] Occena, L.G.,

[19] Ozden, М. моделирования изучение нескольких несущих автоматизированных руководствоваться автомобилей в гибкой производственной системы. Международный журнал по производству исследований, 1988, 26 (8), 1353-1366.

[20] Pegden, C.D., Шеннона, R.E.,

[21] Sabuncuoglu И.,

[22] SAS Руководство пользователя: Статистика. Cary, NC: SAS Institute, Inc, 1985. [23] Sinriech Д.,

конструкции. Международный журнал по производству исследований, 1991, 29 (9), 1725-1732. [24] Taghaboni, F.,

[25] Tanchoco, J.M.A.,

[26] Vosniakos, G.C.,

Эдвард А. Росс процесс аналитик General Electric. Он получил закладная в бизнес из Государственного университета Нью-Йорка колледж в Plattsburgh и его MS в системах управления из Clarkson University. текущей работы г-на Росса включает в реинжиниринга бизнес-процессов и системного анализа.

Фарзад Махмуди является адъюнкт-профессор менеджмента Университета Кларксона, Потсдам, Нью-Йорке. Он получил закладная в машиностроении и его М.С. и доктора наук в промышленной инженерии Университета Миннесоты в Миннеаполисе. В настоящее время его научные интересы включают контроль этаже магазин и планирования производственных систем, реализации и управления сотовой производства, управления качеством и систем моделирования и симуляции. Д-р Махмуди опубликовал несколько статей в различных журналах, в том числе решение наук, Международный журнал по производству исследований, журнал операций управления, Компьютеры и организации промышленного производства, Международный научный журнал "Планирование производства и управления, технического обеспечения и транспорта обзору, а также ряд трудов конференции. Он был награжден в 1995 году Clarkson University Джон Грэхем, младший факультет исследований премии 1995 Школа Бизнеса Факультет Leadership Award, а также 1994 Тау Дельта Каппа учителя Excellence Award.

Чарльз Т. Мосьер является адъюнкт-профессор менеджмента Университета Кларксона, Потсдам, Нью-Йорке. Он получил закладная в промышленных распределения, степень магистра по математике в Потсдаме колледжа, а докторскую степень в области делового администрирования в Университете Северной Каролины в Чапел-Хилл. В настоящее время его исследований и консалтинга интересы сотовых производства и группового планирования, производства информационных систем, проектирование, системы моделирования, и компьютерно-интегрированные проектирования производственных систем и управления. Д-р документов Мосьер имеют появились в ряде журналов, в том числе Управление науки, решение наук, Международный журнал по производству исследований, журнал операционного менеджмента, Международный научный журнал "компьютерно-интегрированные производства, журнал производственные системы, а также в ряде конференций.