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Politecnico di Milano Tesi di Diploma di: Diego Favareto Michele Doto Tutor universitari: prof. S. Cavalieri dott. S. Terzi Tutor aziendale: ing. D. Belloli.

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1 Politecnico di Milano Tesi di Diploma di: Diego Favareto Michele Doto Tutor universitari: prof. S. Cavalieri dott. S. Terzi Tutor aziendale: ing. D. Belloli Anno Accademico POLITECNICO DI MILANO Facoltà di Ingegneria Corso di Diploma in Ingegneria Logistica e della Produzione ANALISI DELLAPPLICABILITÀ DI UN SIMULATORE OBJECT-ORIENTED PER LA COSTRUZIONE IN AUTOMATICO DI UN MODELLO DI SIMULAZIONE

2 Politecnico di Milano Il progetto Europeo Remote Factory Remote Factory Per Remote Factory si intende la possibilità di effettuare un processo di schedulazione e controllo a distanza (remoto) di un sistema produttivo o di una sua emulazione, mediante lutilizzo di tecnologie web ë Controllo : sistemi di controllo e di programmazione operativa per contesti manifatturieri Progetto finanziato dalla Comunità Europea nellambito dellIMS Network of Excellence Utilizzo della web-based simulation per il benchmarking di sistemi di schedulazione e controllo di impianti produttivi manifatturieri Alla base del concetto di Remote Factory cè la possibilità di separare il livello fisico di un sistema produttivo dal livello di controllo ed effettuare tale controllo utilizzando Internet Esigenze ë Mancanza di collaborazione tra aziende, produttori tecnologici e ricercatori ë Mancanza di una collezione di casi manifatturieri che si riferiscano ad un qualsiasi impianto produttivo e che siano caratterizzati da una certa complessità realistica ë Mancanza di criteri standard di valutazione dei sistemi di schedulazione e controllo sito web Remote Factory sito web Remote Factory problemi, confronti researchersresearchers technology vendors industrial users

3 Politecnico di Milano Visione generale del progetto diagramma ad oggetti interfaccia grafica oggettiistanziatioggettiistanziati modellologicomodellologico A ) Strumento di supporto alla progettazione ed istanziamento di nuovi casi di benchmarking industrial strenght modello di controllo modellofisicomodellofisico B ) Valutazione delle performance di una logica di controllo su testbed già instanziati disponibili in rete Physical Model Builder A+B ) Integrazione dei due moduli: tradurre un nuovo modello logico di sistema produttivo in un modello di simulazione mediante physical model builder

4 Politecnico di Milano Evoluzione del progetto passi logici passi progettuali collegamento client-server collegamento client-server visualizzazione delle performance e analisi di benchmarking phyisical model builder progettazione delle interfacce di comunicazione progettazione delle interfacce di comunicazione creazione di pagine web per la visualizzazione modello di simulazione del sistema fisico stesura del framework modello logico del framework rappresentazione object-oriented interfaccia grafica testbed case studies aziendali stesura del framework modello logico del framework rappresentazione object-oriented interfaccia grafica testbedtestbed case studies aziendali modello di simulazione del sistema fisico phyisical model builder collegamentoclient-servercollegamentoclient-server progettazione delle interfacce di comunicazione progettazione delle interfacce di comunicazione visualizzazione delle performance e analisi di benchmarking creazione di pagine web per la visualizzazione sistema di controllo

5 Politecnico di Milano Test bench assistant : definizione dei testbed Con interfacce grafiche in cascata sarà possibile customizzare un nuovo testbed istanziando gli oggetti definiti nel modello logico del framework

6 Politecnico di Milano collegamento client-server collegamento client-server visualizzazione delle performance e analisi di benchmarking phyisical model builder progettazione delle interfacce di comunicazione progettazione delle interfacce di comunicazione creazione di pagine web per la visualizzazione modello di simulazione del sistema fisico stesura del framework modello logico del framework rappresentazione object-oriented interfaccia grafica testbed case studies aziendali modello di simulazione del sistema fisico SILK passi logici passi progettuali stesura del framework modello logico del framework rappresentazione object-oriented interfaccia grafica testbedtestbed case studies aziendali Evoluzione del progetto sistema di controllo

7 Politecnico di Milano diagramma ad oggetti interfaccia grafica oggettiistanziatioggettiistanziati modellologicomodellologico A ) Strumento di supporto alla progettazione ed istanziamento di nuovi casi di benchmarking industrial strenght modello di controllo modellofisicomodellofisico B ) Valutazione delle performance di una logica di controllo su testbed già instanziati disponibili in rete Physical Model Builder A+B ) Integrazione dei due moduli: tradurre un nuovo modello logico di sistema produttivo in un modello di simulazione mediante physical model builder SILK Evoluzione del progetto

8 Politecnico di Milano Simulazione e Silk Le caratteristiche salienti di Silk 4a4a4a4ampiezza del vocabolario c he è formato da costrutti Silk e istruzioni Java 4a4a4a4architettura object-oriented del modello di simulazione e del simulatore 4u4u4u4utilizzo dei Java threads (multitasking) per modellare la presenza simultanea di entità nel sistema e per gestire la simulazione 4e4e4e4esecuzione come applet Java: S ilk è indipendente dalla piattaforma ed è utilizzabile con tecnologie web-based 4S4S ilk è lideale in un a aa ambiente di simulazione distribuito 4v4v4v4versione di Java : resta uno standard nel mercato IT Silk è un software sviluppato dalla Threadtec Inc. linguaggi general purpose linguaggi di simulazione SILK pacchetti di simulazione Silk Silk è un linguaggio di simulazione object-oriented basato su Java

9 Politecnico di Milano linguaggio di simulazione Silk Architettura object-oriented di Silk vocabolario MODELLO DI SIMULAZIONE componenti e attività attributi variabili di stato eventi variazioni stocastiche MODELLO DI SIMULAZIONE componenti e attività attributi variabili di stato eventi variazioni stocastiche SIMULATORE motore del simulatore parametri di simulazione elaborazioni statistiche MODELLO DI SIMULAZIONE SILK classi di oggetti dati membro classi di oggetti metodi classi di oggetti MODELLO DI SIMULAZIONE SILK classi di oggetti dati membro classi di oggetti metodi classi di oggetti SIMULATORE SILK classe di oggetti variabili classi di oggetti

10 Politecnico di Milano Casi di studio complessità simulabilità casi didattici casi aziendali reali linea manuale La Pavoni job-shop job-shop Frattini produzione di processo

11 Politecnico di Milano modello logico Il caso Frattini reparto torniturareparto fresatura 2 torni2 frese modello di simulazione Silk

12 Politecnico di Milano Lo sviluppo in Silk Mappatura delle classi Silk con gli oggetti definiti nel modello logico del framework Process Plan Process plan code / total process time / total process cost Operation Operation type Operation code Sequential position (from OPERATION) Part Part code Dimension Weight Material Specification part conformity state report status() (from Production Planning) 1..* has in imput 1..* has in output 1..* 1 1 Physical Component Physical dimension Physical component type (from Physical Resource) Resource Name Id Icon Resource cost Specification Position state change state() end operation() maintenance() report status() report finish time() (from Physical Resource) Choice Choice code 1..* Processor Type Capacity : int actual capacity setup() processing() (from Physical Resource) Processing 1..* involves 1..* executes MODELLO DI SIMULAZIONE SILK classe Entity classe Resource classe Queue classe StateVar classe Distribution classe Observationaal classe TimeDependent MODELLO DI SIMULAZIONE SILK classe Entity classe Resource classe Queue classe StateVar classe Distribution classe Observationaal classe TimeDependent

13 Politecnico di Milano Il caso La Pavoni caldaia portafiltro base leva gruppo valvola di sicurezza colonnina livello acqua manometro tappo caldaia gruppo erogatore di caffè resistenza e parte elettrica volantino vapore operatore 1operatore 3operatore 4 operatore 5operatore 6 operatore 2 Produzione di una famiglia di macchine da caffè: linea di assemblaggio manuale formata da 4 stazioni in ciascuna delle quali lavora un operatore. Inoltre, ci sono altri due operatori al pre-assemblaggio di varie parti di prodotto più piccole che saranno assemblate definitivamente in linea modello di simulazione Silk

14 Politecnico di Milano Run number 1 over at time Elapsed time 0:0:0.61 Observational Variables: Standard Identifier Average Deviation Minimum Maximum Final Count Flow time Throughput Time Dependent Variables: Standard Identifier Average Deviation Minimum Maximum Final Time Period Operatore Operatore Operatore Operatore Operatore WIP Run number 2 over at time Elapsed time 0:0:0.61 Observational Variables: Standard Identifier Average Deviation Minimum Maximum Final Count Flow time Throughput Time Dependent Variables: Standard Identifier Average Deviation Minimum Maximum Final Time Period Operatore Operatore Operatore Operatore Operatore WIP Mappatura delle classi Silk con gli oggetti definiti nel modello logico del framework Executing Pavoni... Executing start( )... Executing Silk... Executing Executive... Prodotti finiti al run numero 1: 220 Prodotti finiti al run numero 2: 222 Prodotti finiti al run numero 3: 220 Prodotti finiti al run numero 4: 220 Prodotti finiti al run numero 5: 221 Finished executing Executive. Finished executing Silk. Run number 3 over at time Elapsed time 0:0:0.61 Observational Variables: Standard Identifier Average Deviation Minimum Maximum Final Count Flow time Throughput Time Dependent Variables: Standard Identifier Average Deviation Minimum Maximum Final Time Period Operatore Operatore Operatore Operatore Operatore WIP Run number 4 over at time Elapsed time 0:0:0.61 Observational Variables: Standard Identifier Average Deviation Minimum Maximum Final Count Flow time Throughput Time Dependent Variables: Standard Identifier Average Deviation Minimum Maximum Final Time Period Operatore Operatore Operatore Operatore Operatore WIP Run number 5 over at time Elapsed time 0:0:0.61 Observational Variables: Standard Identifier Average Deviation Minimum Maximum Final Count Flow time Throughput Time Dependent Variables: Standard Identifier Average Deviation Minimum Maximum Final Time Period Operatore Operatore Operatore Operatore Operatore WIP prodotti finiti livello di saturazione degli operatori della linea Il caso La Pavoni class Operator extends Resource Office TurnTime TypeOfWorker curPosition goInSystem( ) goOutSystem( ) move( ) Work( ) updatePosition( ) reportCurPosition( ) class Operator extends Resource Office TurnTime TypeOfWorker curPosition goInSystem( ) goOutSystem( ) move( ) Work( ) updatePosition( ) reportCurPosition( ) modello logico modello Silk Mappatura delle classi Analisi dei risultati

15 Politecnico di MilanoConclusioni Vantaggi di Silk Vantaggi di Silk Applicabilità e stabilità del simulatore Java based: espandibile; web based; network based Corrispondenza framework object oriented Svantaggi di Silk Svantaggi di Silk È ancora in fase di sviluppo Lentezza nella programmazione (essendo codice) modello fisicoSimple++ SILK Test bench assistant modello logico

16 Politecnico di Milano Sviluppi futuri Consolidamento del framework di riferimento Mappatura delle classi di oggetti del framework con altri simulatori Sperimentazione del Physical Model Builder Standardizzazione delle modalità di comunicazione tra il livello fisico e quello di controllo


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