-dd universit universitatea transilvania din braşov · 2018-01-31 · sistem software pentru...

Investeşte în oameni!

FONDUL SOCIAL EUROPEAN

Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 – 2013

Axa prioritară 1 „Educaţie şi formare profesională în sprijinul creşterii economice şi dezvoltării societăţii bazate pe cunoaştere”

Domeniul major de intervenţie 1.5. „Programe doctorale şi post-doctorale în sprijinul cercetării” Titlul proiectului: „Burse doctorale pentru dezvoltare durabila” BD-DD

Numărul de identificare al contractului: POSDRU/107/1.5/S/76945

Beneficiar: Universitatea Transilvania din Braşov

Universitatea Transilvania din Braşov

Şcoala Doctorală Interdisciplinară

Departament: Automatică și Tehnologia Informației

Ing. Andreea-Dorina MOROȘAN

SISTEM SOFTWARE PENTRU EFICIENTIZAREA LINIILOR

FLEXIBILE DE FABRICAȚIE

EFFICIENT SOFTWARE SYSTEM FOR FLEXIBLE

MANUFACTURING LINES

Conducător ştiinţific

Prof.dr.ing. Francisc SISAK

BRASOV, 2013

Sistem software pentru eficientizarea liniilor flexibile de fabricație

2

MINISTERUL EDUCAŢIEI NAŢIONALE

UNIVERSITATEA “TRANSILVANIA” DIN BRAŞOV

BRAŞOV, B-DUL EROILOR NR. 29, 500036, TEL. 0040-268-413000, FAX 0040-268-410525

RECTORAT

D-lui (D-nei) ..............................................................................................................

COMPONENŢA

Comisiei de doctorat

Numită prin ordinul Rectorului Universităţii „Transilvania” din Braşov

Nr. 6216 din 08.11.2013

PREŞEDINTE: - Conf. Univ. Dr. Ing. Carmen GERIGAN

Universitatea “Transilvania” din Brașov

CONDUCĂTOR ŞTIINŢIFIC: - Prof. Univ. Dr. Ing. Francisc SISAK


REFERENŢI: - Prof. Univ. Dr. Ing. Theodor BORANGIU

Universitatea “Politehnica” din București

- Prof. Univ. Dr. Ing. Mihai Octavian POPESCU

Universitatea “Politehnica” din București

- Prof. Univ. Dr. Ing. Sorin Aurel MORARU


Data, ora şi locul susţinerii publice a tezei de doctorat: 13.12.2013, ora 10:00, sala VIII 9,

aflată la etajul 3 al corpului V al Universității Transilvania din Brașov, str. Mihai Viteazul, nr 5.

Eventualele aprecieri sau observaţii asupra conţinutului lucrării vă rugăm să le transmiteţi

în timp util, pe adresa Departamentului de Automatică și Tehnologia Informației, Corpul V al

Universității Transilvania din Brașov, str. Mihai Viteazul, nr. 5, 500174, la numărul de fax al

departamentului: 0268/418 836, sau pe adresa [email protected].

Totodată vă invităm să luaţi parte la şedinţa publică de susţinere a tezei de doctorat.

Vă mulţumim.

mailto:[email protected]


3

CUPRINS

Pg.

teza

Pg.

rezumat

LISTĂ DE FIGURI -- 8

1. CAPITOL 1. Introducere ....................................................................................... 11 11

1.1 Actualitatea subiectului ...................................................................................... 11 11

1.2 Motivația tezei ....................................................................................................

1.3 Scopul și obiectivele tezei ..................................................................................

1.4 Organizarea lucrării ............................................................................................

12

13

13

11

12

12

2. CAPITOL 2. Stadiul actual al cercetărilor referitoare la sistemele

flexibile de fabricație ................................................................................................

15

13

2.1 Definiția și structura unui sistem de fabricație ................................................... 15 13

2.2 Sisteme flexibile de fabricație ............................................................................

2.3 Diferite abordări ale conceptului de flexibilitate ................................................

2.4 Celulele flexibile de fabricație.............................................................................

2.5 Avantajele utilizării în producție a sistemelor flexibile de fabricație..................

2.6 Supravegherea procesului de producție în sistemele flexibile de

fabricație....................................................................................................................

17

20

22

23

24

14

2.6.1 Procesul de producție integrată cu calculatorul .............................................

2.6.2 Structura și sistemul hard al liniei flexibile de fabricație ..........................

2.7 Sisteme moderne de producție............................................................................

2.8 Sistemul flexibil de fabricație FMS 200.............................................................

2.8.1 Stația 1-Modul de alimentare cu prefabricate.............................................

2.8.1.1 Funcția stației........................................................................................

2.8.1.2 Componentele stației.............................................................................

2.8.1.3 Verificarea poziției................................................................................

2.8.2 Stația 2-Modul pentru montarea șuruburilor...............................................

2.8.2.1 Alimentarea piesei cu șuruburi ............................................................

2.8.3 Stația 3-Stația robot ....................................................................................

2.8.4 Stația 4-Modul pentru inspecție vizuală ....................................................

2.8.5 Funcția de transfer ......................................................................................

25

26

27

30

31

31

32

33

35

35

36

39

40

2.9 Concluzii ............................................................................................................. 41 14


4

3. CAPITOL 3 . Controlul și monitorizarea proceselor de producție ....................

3.1 Controlul proceselor de producție .......................................................................

3.1.1 Controlul statistic al proceselor ..................................................................

3.1.2 Tipuri și sisteme de control .........................................................................

3.1.2.1 Controlul adaptiv .................................................................................

3.1.2.2 Sisteme de control ierarhic ...................................................................

3.1.2.3 Sisteme de control inteligent ................................................................

3.1.2.4 Controlul optim ....................................................................................

3.1.3 Sisteme de producție ...................................................................................

3.1.3.1 Strategii de control ...............................................................................

3.1.3.2 Tipuri de sisteme de producție .............................................................

3.2 Monitorizarea proceselor de producție ................................................................

3.2.1 Sisteme SCADA-Supervisory Control and Data Aquisition ......................

3.2.1.1 Domenii de aplicabilitate pentru sistemele SCADA ............................

3.2.1.2 Componentele unui sistem SCADA ....................................................

3.2.1.3 Arhitectura unui sistem SCADA ..........................................................

3.3 Controlul și monitorizarea sistemului flexibil FMS 200 ....................................

3.3.1 Controlul sistemului flexibil de fabricație FMS 200 ..................................

3.3.2 Monitorizarea sistemului flexibil de fabricație FMS 200 ...........................

3.4 Simularea unui proces de producție ....................................................................

3.5 Concluzii .............................................................................................................

4. CAPITOL 4. Modul pentru comanda independentă a motoarelor asincrone

de acționare a benzilor transportoare ......................................................................

4.1 Acționări electrice reglabile cu mașini asincrone ...............................................

4.2 Alimentarea mașinii asincrone de la convertoare statice de frecvență ...............

4.2.1 Mașina asincronă-caracteristici generale (descriere, ecuații) ......................

4.3 Reglarea vitezei motoarelor asincrone ................................................................

4.3.1Principiul de reglare a vitezei mașinii asincrone cu orientare după câmp ...

4.3.2 Modificarea caracteristicii mecanice ...........................................................

4.3.3 Alimentarea mașinii asincrone de la invertor trifazic cu circuit

intermediar de curent continuu .........................................................................

4.4 Schema electrică a sistemului flexibil FMS 200 antrenat de motoare

asincrone ..................................................................................................................

45

45

47

50

52

52

54

59

60

60

61

64

65

67

68

69

72

72

74

78

81

83

84

84

87

90

90

91

91

92

15

15

15

16

16

16

17

17

17


5

4.5 Modul dezvoltat pentru comanda independentă a motoarelor electrice

asincrone de acționare a benzilor transportoare .....................................................

4.6 Determinări experimentale efectuate și rezultate obținute ..................................

94

100

18

20

4.7 Concluzii..............................................................................................................

5. CAPITOL 5. Proiectarea și implementarea unui sistem software pentru

eficientizarea liniilor flexibile de fabricație .............................................................

5.1 Analiza sistemului flexibil ..................................................................................

5.2 Modul de implementare al sistemului propus în linia flexibilă FMS 200 ..........

5.3 Implementarea, testarea și rezultatele sistemului software pentru

eficientizarea liniei flexibile de fabricație ..............................................................

5.4 Teste efectuate și rezultate obținute ....................................................................

5.5 Concluzii .............................................................................................................

6. CAPITOL 6. Optimizarea procesului de producție – Problema încărcării ......

6.1 Încărcarea sistemelor de fabricație ......................................................................

6.1.1 Optimizarea producției utilizând algoritmii genetici .................................

6.2 Descrierea problemei încărcării stațiilor de lucru ...............................................

6.2.1 Algoritm dezvoltat pentru optimizarea procesului de producție ...............

6.3 Concluzii..............................................................................................................

105

107

108

112

115

117

125

127

130

132

135

135

139

23

24

24

25

27

28

35

36

37

38

39

43

7. CAPITOL 7. Concluzii ...........................................................................................

7.1 Concluzii finale ...................................................................................................

7.2 Contribuţii originale ............................................................................................

7.3 Diseminarea rezultatelor .....................................................................................

7.4 Directii viitoare de cercetare ...............................................................................

141

141

144

145

146

44

44

46

47

47

BIBLIOGRAFIE ......................................................................................................... 147 48

ANEXE

Anexa 1. Codul sursă al programului de eficientizare a procesului de producție,

după implementarea modulului de comandă independentă a motoarelor

asincrone ......................................................................................................................

154

Anexa 2. Codul sursă al funcției MatriceaTranzițiilor din rutina exterioară ..............

Anexa 3. Codul sursă al funcției FuncțiaScară din rutina exterioară ..........................

Anexa 4. Codul sursă al funcției IntervalSortarePiesă din rutina exterioară ...............

Anexa 5. Codul sursă al programului de eficientizare a procesului de producție

din linia flexibilă FMS 200 ..........................................................................................

Anexa 6. Determinări experimentale pentru o frecvență a benzii transportoare

158

159

160

161


6

de 50 Hz și o alimentare cu semifabricate la un interval de 35 de secunde...................


de 50 Hz și o alimentare cu semifabricate la un interval de 50 de secunde..................







Anexa 11. Codul sursă al algoritmului de eficientizare a producției dintr-o linie

flexibiă de fabricație ......................................................................................................

Anexa 12. Rezumat/Abstract.........................................................................................

Anexa 13. Curriculum vitae RO/EN..............................................................................

167

168

169

170

171

172

180

181

50

51


7

TABLE OF CONTENTS

Pg.

thesis

Pg.

abstract

LIST OF FIGURES 8

1. CHAPTER 1. Introduction........................................................................................ 11 11

1.1 Subject actuality .................................................................................................... 11 11

1.2 Thesis motivation ..................................................................................................

1.3 The purpose and objectives of the thesis................................................................

1.4 Thesis organization ...............................................................................................

12

13

13

11

12

12

2. CHAPTER 2. Current state of research on flexible manufacturing systems.....

15 13

2.1 Definition and structure of a fabrication system................................................... 15 13

2.2 Flexible manufacturing systems.............................................................................

2.3 Different approaches of the concept of flexibility.................................................

2.4 Flexible manufacturing cells..................................................................................

2.5 The advantages of using flexible manufacturing systems in production………...

2.6 Supervision of the process production in flexible manufacturing systems............

17

20

22

23

24

14

2.6.1 The computer integrated manufacturing...........................................................

2.6.2 The structure and hard system of the flexible manufacturing line................

2.7 Modern production systems...................................................................................

2.8 Flexible manufacturing system FMS 200..............................................................

2.8.1 Station 1- supply module with prefabricated.................................................

2.8.1.1 Function of the station.............................................................................

2.8.1.2 Station components..................................................................................

2.8.1.3 Position checking.....................................................................................

2.8.2 Station 2- Module for mounting screws……................................................

2.8.2.1 Supply piece with screws…….................................................................

2.8.3 Station 3-Robot station .................................................................................

2.8.4 Station 4-Module for visual inspection..........................................................

2.8.5 Transfer function...........................................................................................

25

26

27

30

31

31

32

33

35

35

36

39

40

2.9 Conclusions............................................................................................................ 41 14

3. Chapter 3 . The control and monitoring of production processes.........................

3.1 The control of process production ........................................................................

3.1.1 Statistical process control...............................................................................

3.1.2 Types and control systems.......................................................................................

45

45

47

50

15

15


8

3.1.2.1 Adaptiv control .......................................................................................

3.1.2.2 Hierarchical control systems....................................................................

3.1.2.3 Intelligent control systems.......................................................................

3.1.2.4 Optimum control .....................................................................................

3.1.3 Production systems.. ......................................................................................

3.1.3.1 Control strategy ......................................................................................

3.1.3.2 Type of production systems..... ...............................................................

3.2 Monitoring of production processes…...................................................................

3.2.1 SCADA systems-Supervisory Control and Data Aquisition .........................

3.2.1.1 Areas of application for SCADA systems…………...............................

3.2.1.2 Components of a SCADA system...........................................................

3.2.1.3 Arhitecture of a SCADA system.............................................................

3.3 The control and monitoring of flexible system FMS 200 ......................................

3.3.1 The control of flexible manufacturing system FMS 200 ...............................

3.3.2 Monitoring of flexible manufacturing system FMS 200 ...............................

3.4 Simulation of a production process........................................................................

3.5 Conclusions.............................................................................................................

4. CHAPTER 4. Module for independent command of asynchronous motors

driving conveyor belts...................................................................................................

4.1 Adjustable electrical drives with asynchronous machines.....................................

4.2 Supply asynchronous machine from static frequency converters……...................

4.2.1 Asynchronous machine-general characteristics (description, equations).......

4.3 Speed adjustment of asynchronous motors.............................................................

4.3.1 The principle of speed adjustment of asynchronous machin with

orientation after field ………………………………………………………..…….

4.3.2 Modification of mechanical characteristic......................................................

4.3.3 Supply of asynchronous machine from inverter three phase with DC

intermediate circuit .................................................................................................

4.4 The electric scheme of flexible system FMS 200 powered by asynchronous

motors.........................................................................................................................

4.5 Module developed for independent command of electric motors

asynchronous to actuate the conveyors…………………………...............................

4.6 Experimental determinations and the results obtained...........................................

52

52

54

59

60

60

61

64

65

67

68

69

72

72

74

78

81

83

84

84

87

90

90

91

91

92

94

100

15

16

16

16

17

17

17

18

20

4.7 Conclusions................................................................................................................. 105 23


9

5. CHAPTER 5. Design and implementation of a software system for efficient

flexible manufacturing lines..........................................................................................

5.1 Flexible system analysis….....................................................................................

5.2 Implementing method of the proposed system in flexible line FMS 200………...

5.3 Implementation, testing and performance of the software system for

efficient flexible manufacturing line............................................................................

5.4 Tests performed and results obtained......................................................................

5.5 Conclusions.............................................................................................................

6. CHAPTER 6. Optimizing the production process - Problem loading...................

6.1 Loading manufacturing systems….........................................................................

6.1.1 Production optimization using genetic algorithms…....................................

6.2 Problem description of charging workstations.......................................................

6.2.1 Algorithm developed to optimize the production process.............................

6.3 Conclusions.............................................................................................................

107

108

112

115

117

125

127

130

132

135

135

139

24

24

25

27

28

35

36

37

38

39

43

7. CHAPTER 7. Conclusions ........................................................................................

7.1 Final conclusions ...................................................................................................

7.2 Original contributions.............................................................................................

7.3 Dissemination of results.........................................................................................

7.4 Future research directions.......................................................................................

141

141

144

145

146

44

44

46

47

47

REFERENCES............................................................................................................... 147 48

APPENDIX

Appendix 1. The source code of the program for efficiency production process after

implementation of module for independent command of asynchronous motors............

154

Appendix 2. The source code of function MatriceaTranziţiilor in external routine .......

Appendix 3. Source code of function FuncţiaScară from external routine.....................

Appendix 4. Source code of function IntervalSortarePiesă from external routine.........

Appendix 5. The source code of the program for efficiency the process production

in flexible manufacturing line FMS 200..........................................................................

Appendix 6. Experimental determinations for a frequency of the conveyor belt of 50

Hz and a supply with semiproducts in a range of 35 seconds..........................................


Hz and a supply with semiproducts in a range of 50 seconds.........................................

Appendix 8 Experimental determinations for a frequency of the conveyor belt of 50


158

159

160

161

167

168

169


10



Appendix 10 Experimental determinations for a frequency of the conveyor belt of

50 Hz and a supply with semiproducts in a range of 63 seconds....................................

Appendix 11. The source code of proposed algorithm for efficiency production in a

flexible manufacturing line..............................................................................................

Appendix 12. Abstract.....................................................................................................

Anexa 13. Curriculum vitae RO/EN................................................................................

170

171

172

180

181

50

51


11

1. INTRODUCERE

1.1 Actualitatea subiectului

Procesele de fabricație din ultimii ani au la bază concepte precum flexibilitate și productivitate.

Flexibilitatea poate fi definită ca fiind caracteristica sistemului de a se adapta la schimbările ce

pot interveni în mediul de funcționare.

Soluțiile oferite pentru rezolvarea problemelor în domeniul planificării producției și programării,

bazate pe sisteme și algoritmi de optimizare au devenit din ce în ce mai răspândite.

Cercetarea actuală se bazează pe dezvoltarea unui sistem software ce își propune să eficientizeze

procesele de producție din cadrul liniilor flexibile de fabricație.

Avantajele oferite de acest sistem sunt:

optimizarea timpului de producție;

minimizarea dezechilibrului sistemului;

maximizarea producției;

reducerea costurilor de producție și de personal;

creșterea flxibilității.

Tema aleasă pentru cercetare se încadrează în următoarele direcții de cercetare: “Tehnologia

informației și comunicații și materiale, procese și produse inovative”,”Inteligența artificială,

robotică și sisteme autonome avansate” și ”Tehnologii avansate de conducere a proceselor

industiale”.

1.2 Motivația tezei

Pe piața de producție actuală, aflată într-o continuă mișcare, companiile din domeniu trebuie să

reacționeze rapid la modificările apărute prin sporirea productivității și prin îmbunătățirea

interacțiunii cu utilizatorii (clienții).

Pentru a se adapta la cerințe, se utilizează sistemele flexibile de fabricație, acestea reprezentând o

soluție datorită caracteristicilor lor de adaptabilitate și flexibilitate.

Majoritatea aplicațiilor sistemelor flexibile de fabricație din industria productivă au arătat că,

tehnologia sistemelor flexibile permite implementarea sistemelor de control ale proceselor

complexe, dar în același timp și eficiente. Astfel, controlul procesului de prelucrare a devenit o

cerință după ce sistemele flexibile de fabricație au început să fie exploatate, în domenii din ce în

ce mai vaste.

În vederea utilizării în întreprinderi, sistemele de producție trebuie să îndeplinească o serie de

cerințe, și anume [Jam 05]:

integrarea sistemelor în producție trebuie să fie bazată pe un proces dinamic;

cooperare între sistemele unei întreprinderi;

agilitate datorită adaptabilității și capacității de reconfigurare;

capacitatea de funcționare atunci când apar evenimente neașteptate în proces;


12

toleranță la erori.

Analizând aspectele precizate, tendințele actuale de a utiliza sistemele flexibile de fabricație în

producție, comparativ cu sistemele clasice, consider că rezultatele cercetării permit

implementarea în procesele de producție.

1.3 Scopul și obiectivele tezei

Scopul tezei de doctorat este acela de a concepe un sistem software pentru eficientizarea liniilor

flexibile de fabricație prin optimizarea timpului de producție.

Teza își propune o prezentare a tehnologiilor, a tehnicilor și a algoritmilor ce pot fi utilizați în

dezvoltarea sistemului propus.

Obiectivele tezei de doctorat sunt:

proiectarea și implementarea unui modul pentru comanda independentă a celor două

motoare asincrone, ce antrenează banda transportoare a liniei flexibile FMS 200;

proiectarea, implementarea și testarea unui sistem software pentru controlul și

monitorizarea liniei flexibile de fabricație, în vederea eficientizării proceselor de

producție;

proiectarea, implementarea și testarea unui algoritm de optimizare, pentru minimizarea

dezechilibrului sistemului și optimizarea timpului de producție prin maximizarea

utilizării stațiilor de lucru și maximizarea fluxului de piese.

1.4 Organizarea lucrării

Teza de doctorat este structurată în 7 capitole, după cum urmează:

Capitolul 1 prezintă noțiuni introductive, oferă motivarea alegerii temei de cercetare, importanța

și semnificația subiectului, formulează scopul și obiectivele urmărite în teză.

Capitolul 2 prezintă o descriere a stadiului actual al cercetărilor referitoare la sistemele flexibile

de fabricație. Este prezentat conceptul de flexibilitate și cel de celulă de fabricație, sunt

enumerate avantajele utilizării în producție a liniilor flexibile de fabricație și sunt analizate

sistemele moderne de producție. În continuare este realizată o analiză amănunțită a sistemului

flexibil de fabricație FMS 200 și a fiecărei stații de lucru, deoarece sistemul FMS 200 este cel

care a stat la baza cercetării.

Capitolul 3 prezintă aspecte privind procesele de control și monitorizare a sistemelor de

producție, dar și a sistemului flexibil FMS 200. De asemenea este realizată o analiză critică a

sistemelor SCADA și o simulare a unui proces de producție.

Capitolul 4 prezintă dezvoltarea și implementarea unui modul pentru comanda independentă a

motoarelor asincrone, ce acționează benzile transportoare ale sistemului flexibil de fabricație.

În cadrul acestui capitol, având la bază aspecte privind alimentarea mașinii asincrone și reglarea

vitezei motoarelor asincrone am propus un modul pentru comanda motoarelor asincrone.

Implementarea modulului a avut ca scop alimentarea celor două motoare, fie concomitent, fie

simultan. În acest mod s-a putut observa cum este influențat procesul de fabricație de pe linia

flexibilă dacă viteza benzii este modificată. În urma implementării modulului propus, au fost

realizate o serie de determinări experimentale, pentru a se putea concluziona prin ce metode se


13

poate eficientiza procesul de producție. De asemenea s-a putut observa ce parametri ai procesului

pot fi optimizați.

Capitolul 5 prezintă dezvoltarea și implementarea aplicației propuse în vederea eficientizării

procesului de producție, pe linia flexibilă FMS 200. Pentru implementarea aplicației a fost

necesar ca mediul de programare să comunice cu stația master, aflată pe linia flexibilă, cea care

controlează, monitorizează și comunică cu fiecare stație, în vederea preluării semnalelor. Fiecare

etapă din procesul de implementare este analizată și prezentată pe larg în cadrul capitolului. În

urma implementării au fost realizate o serie de determinări experimentale și au fost obținute

rezultate privind timpul de producție. Pe baza acestor rezultate a fost determinat gradul de

încărcare al stațiilor și timpul optim la care trebuie alimentată banda transportoare cu piese,

pentru a nu se produce acumulări de piese pe bandă, iar procesul să se desfășoare într-un ritm

continuu. Aceste determinări au fost realizate în funcție de stația de lucru cu gradul de încărcare

cel mai ridicat. Rezultatele au stat la baza dezvoltării algoritmului de eficientizare, propus în

capitolul următor.

Capitolul 6 descrie algoritmul de optimizare propus, având la bază funcționarea liniei de

fabricație și problema încărcării stațiilor de lucru. În urma unei analize critice a algoritmilor

genetici și a desfășurării procesului pe linia flexibilă de fabricație este propus algoritmul de

optimizare și sunt prezentate avantajele pe care acesta le poate aduce desfășurării procesului.

Algoritmul poate fi implementat pe diferite tipuri de sisteme de fabricație. Eficientizarea

procesului este realizată din punct de vedere al minimizării dezechilibrului sistemului, ceea ce

înseamnă maximizarea utilizării stațiilor de lucru și maximizarea numărului de piese obținute.

Capitolul final, și anume Capitolul 7 prezintă concluziile activităților de cercetare efectuate,

evidențiază contribuțiile personale, diseminarea rezultatelor și direcțiile viitoare de cercetare.

Pe lângă acestea, teza cuprinde și un număr de 13 Anexe, care reprezintă codurile sursă ale

programelor dezvoltate în vederea eficientizării proceselor și determinările experimentale

efectuate.

2. STADIUL ACTUAL AL CERCETĂRILOR REFERITOARE LA

SISTEMELE FLEXIBILE DE FABRICAȚIE

2.1 Definiția și structura unui sistem de fabricație

Un sistem flexibil de fabricație (Figura 2.1) poate fi definit ca fiind un “nucleu” în interiorul

căruia, în urma unui proces tehnologic, mărimile de intrare sunt transformate în mărimi de ieșire.

Figura 2.1 Sistemul de fabricație


14

Mărimile de intrare ale sistemului sunt caracterizate de:

1. materiile prime folosite în cadrul procesului tehnologic - semifabricate, componente,

substanțe.

2. energia necesară desfașurării procesului în condiții optime.

3. informațiile furnizate sistemului, referitoare la configurația piesei, procedeul de

prelucrare, necesarul de piese finite și informațiile referitoare la evoluția în timp și

spațiu a procesului de fabricație.

2.2 Sisteme flexibile de fabricație

Un sistem flexibil de fabricație (flexible manufacturing system – FMS) reprezintă un ansamblu

integrat de mașini unelte, conectate prin intermediul unui sistem de transport automatizat,

controlat de un computer sau de un automat programabil [Kum 03], [Um 09], [Yus 12].

Caracteristica principală a unui astfel de sistem este de a oferi flexibilitatea necesară desfășurării

procesului tehnologic, pentru obținerea producției stabilite. Datorită vitezei cu care cerințele

pieței se schimbă și competiției globale în care se află companiile, procesul de fabricație și

producția suferă un număr tot mai mare de modificări, totul aflându-se într-o continuă dinamică.

Dacă primele sisteme flexibile de fabricație erau foarte mari și complexe, având în componența

lor un număr mare de mașini cu control numeric (computer numerical controlled machines –

CNC) și sisteme sofisticate de manevrare a materialelor, în prezent tendința companiilor este de

a folosi în producție variante mici ale sistemelor flexibile de fabricație, numite celule flexibile de

fabricație (flexible manufacturing cells – FMC).

Un sistem flexibil de fabricație are în componența sa mai multe celule flexibile de fabricație.

O celulă flexibilă de fabricație (flexible manufacturing cells – FMC) este alcătuită dintr-un grup

de mașini care execută un anumit proces sau o etapă dintr-un proces de fabricație mai complex,

fapt care face ca aceasta să reprezinte o componentă a unui sistem flexibil de fabricație.

Flexibilitatea unei celule de fabricație reprezintă abilitatea acesteia de a se adapta ușor la

procesul de producție sau la un produs din cadrul familiei de obiecte pentru care a fost proiectată.

2.9 Concluzii

Un sistem flxibil de fabricație reprezintă un sistem automatizat ce interconectează mai multe

mașini unelte printr-un sistem de manipulare, iar procesul ce se desfășoară în cadrul sistemului

este monitorizat și controlat prin intermediul unui calculator central.

O linie flexibilă de fabricație în comparație cu o linie de producție automată prezintă avantajul de

a putea produce mai mult de un tip de produs simultan. Această caracteristică esențială a unei

linii de fabricație permite diferitelor module să poată procesa o anumită parte a piesei.

Dacă apar modificări de produs sau de programare a producției, sistemul este capabil să se

adapteze la noile configurații ale modelului cerut.

Funcționarea sistemelor flexibile de fabricație are la bază tehnologia de grup, astfel că niciun

sistem nu poate funcționa complet flexibil și nu poate produce un număr infinit de piese.


15

Un astfel de sistem este destinat producției de piese ce fac parte dintr-o clasă de procese, tipuri și

dimensiuni.

În concluzie, o linie flexibilă de fabricație este proiectată pentru a putea crea un set de produse

sau un număr limitat de familii produse.

Un sistem de fabricație poate fi considerat un sistem flexibil dacă:

este capabil să prelucreze piese personalizate în serii mici;

se adaptează modificărilor din orarul de producție;

este capabil să remedieze disfuncționalitățile și avariile care pot apărea în proces;

se adaptează la modificarea pieselor proiectate.

Pentru ca un sistem flexibil să funcționeze în condiții optime este necesar ca acțiunile acestuia să

fie coordonate și procesate de către un calculator central.

3. CONTROLUL ȘI MONITORIZAREA PROCESELOR DE PRODUCȚIE

3.1 Controlul proceselor de producție

Controlul procesului reprezintă o activitate, desfășurată, având la bază mecanisme de

funcționare, arhitecturi de sisteme și algoritmi de calcul, pentru a putea menține ieșirile unui

sistem de producție într-un interval specificat.

Controlul unui proces de fabricație reprezintă, în esență, verificare prin examinare, încercare,

analiză, a conformității unui produs sau a unui proces, cu datele tehnice, înscrise în documentația

care a stat la baza fabricației. Pentru procesele moderne de fabricație, activitatea de control nu

înseamnă doar depistarea, constatarea sau înregistrarea evenimentelor aferente procesului ci are

rolul de a influența producția prin eficientizarea acesteia.

3.2 Monitorizarea proceselor de producție

Un număr din ce în ce mai mare de companii din diferite domenii industriale încearcă să

găsească un mod flexibil de a monitoriza și de a controla un proces sau un echipament. Pentru

aceasta folosesc proceduri de comunicație avansate și dispozitive integrate, pentru a putea crește

producția și a minimiza costurile [Mor 12d].

În cadrul proceselor de producție, pe liniile flexibile de fabricație pentru o imagine de ansamblu

asupra etapelor și proceselor ce se desfășoară este necesară monitorizarea procesului de

producție.

Deoarece componentele în mișcare, elementele structurale și materia primă din cadrul procesului

se află într-o continuă schimbare și dezvoltare, sistemele de monitorizare din cadrul sistemelor

de producție înseamnă beneficii pentru producători și avantaje pentru domeniul din care fac

parte.

Monitorizarea sistemelor de producție poate însemna o serie de obiective și anume:

integrarea componentelor sistemului de producție într-un sistem informatic unitar;

fluidizarea schimbului de informații între diferitele componente funcționale ale

sistemului;


16

achiziția, stocarea și vizualizarea în timp real a informațiilor ce vizează activitățile

sistemului de producție;

o mai bună gestionare a resurselor procesului;

crearea unui suport pentru luarea deciziilor referitoare la desfășurarea procesului;

metode de optimizare a procesului de fabricație: reducerea costurilor de producție,

creșterea productivității, utilizarea eficientă a resurselor de care dispune procesul;

posibilitatea reconfigurării dinamice a fluxurilor de producție datorită flexibilității și

mobilității proceselor de fabricație, pentru o mai bună adaptare la cerințele pieței de

producție.

Tehnicile de monitorizare sunt specifice fiecărui domeniu în care sunt implementate și oferă

diferite beneficii pentru fiecare sistem de producție.

3.3 Controlul și monitorizarea sistemului flexibil de fabricație FMS 200

3.3.1 Controlul sistemului flexibil de fabricație FMS 200

Sistemul flexibil de fabricație FMS 200, este format din patru stații de lucru. Fiecare stație de

lucru are în componența sa un automat programabil de tipul Siemens S313C-2DP. Prin aceste

PLC-uri este realizată legătura stațiilor cu linia flexibilă FMS 200. De asemenea stația master are

în componența sa tot un automat programabil Siemens S313C-2DP. PLC-ul de pe stația master

este cel care controlează întregul proces de pe linia flexibilă de fabricație.

Comunicația dintre PLC-urile stațiilor și PLC-ul master este realizată printr-o rețea PROFIBUS.

PLC-urile de pe fiecare stație de lucru preiau informații referitoare la proces, pe porturile de

intrare și transmit datele prin porturile de ieșire. Comunicația liniei de fabricație cu calculatorul,

în vederea realizării procesului de control al sistemului, este realizată prin portul serial RS-232.

3.3.2 Monitorizarea sistemului flexibil de fabricație FMS 200

Monitorizarea sistemului flexibil FMS 200 este realizată cu ajutorul aplicației CX-Supervisor,

dezvoltată de OMRON. Aceasta este un sistem SCADA, care crează interfețe grafice,

controlează și monitorizează componentele sistemului. Aplicația permite transmiterea

informațiilor către operator, într-un mod clar, utilizând obiecte grafice, butoane, unități de

control, grafice și diagrame.

Pentru obținerea unei funcționări optime a sistemului, este necesar ca fiecare stație de lucru să fie

controlată și monitorizată. Această procedură este posibilă datorită PLC-urilor din fiecare stație.

În urma activităților de control și monitorizare, procesul poate fi eficientizat dacă sunt parcurse

următoarele etape: evaluare, planificare și performanță. Fiecare PLC al sistemului poate

funcționa independent, de pe calculatoare diferite, însă este foarte important să comunice printr-o

rețea de coordonare și control. Printr-o astfel de rețea sunt posibile diferite simulări ale

procesului, în scopul de a obține un model pentru controlul optim al sistemului.

Monitorizarea sistemului se realizează pentru a se verifica dacă fiecare componentă a sistemului

poate fi integrată în proces.

Procedura de control și monitorizare a unui proces se referă la o serie de activități, dintre care:

- selecția și planificarea producției;


17

- elaborarea unui mod de lucru;

- selectarea metodei utilizată pentru controlul echipamentelor și sistemului;

- controlul și monitorizarea procesului de producție;

- controlul eventualelor modificări/evenimente ce pot apărea în proces;

- alegerea soluției optime pentru eficientizarea producției.

3.5 Concluzii

Într-un proces de fabricație obiectivul principal al sistemului de producție este acela de a-și

maximiza producția și de a-și minimiza pierderile. Acest obiectiv poate fi atins doar atunci când

sistemul este supus unui proces de control și monitorizare a producției.

Procesele de control și monitorizare ajută utilizatorul să coordoneze acțiunile sistemului și să ia

decizii legate de eficientizarea procesului de producție. Pentru a putea controla întregul sistemul

este necesar ca fiecare componentă să fie controlată local, iar acestea să comunice între ele.

Astfel, dacă se controlează și monitorizează procesul de pe o linie flexibilă de fabricație este

necesar ca fiecare stație de lucru de pe linie să fie controlată prin PLC-uri, deoarece în acest mod

se pot lua decizii locale privind procesul de pe linie. Pornind de la aceste decizii locale se poate

analiza întregul proces și pot fi abordate diferite metode de optimizare a producției.

4. MODUL PENTRU COMANDA INDEPENDENTĂ A MOTOARELOR

ASINCRONE DE ACȚIONARE A BENZILOR TRANSPORTOARE

Pentru obținerea unui proces de fabricație eficient pe linia flexibilă FMS 200, am propus,

dezvoltat și implementat un modul pentru comanda independentă a celor două motoare

asincrone, ce antrenează banda transportoare a liniei flexibile FMS 200. Principalul obiectiv

pentru care a fost dezvoltat modulul, a fost acela de a analiza în ce măsură influențează viteza de

deplasare a benzii procesul de fabricație și pornind de la aceasta să se observe, ce parametrii ai

procesului pot fi optimizați.

4.4 Schema electrică a sistemului flexibil FMS 200 antrenat de motoare asincrone

Sistemul flexibil FMS 200, în situația configurației inițiale, funcționează antrenat de la două

motoare asincrone, alimentate de la un invertor. Cele două benzi transportoare pe care sunt

deplasate piesele, în cadrul procesului de fabricație, sunt antrenate de cele două motoare

simultan. Benzile transportoare ale liniei de fabricație funcționează la o turație nominală de 50

Hz, iar cele două motoare asincrone ce le antrenează funcționează simultan. Pentru controlul

celor două motoare asincrone am dezvoltat și implementat un modul și un sistem software care

controlează procesul de producție de pe linia flexibilă de fabricație, în vederea optimizării

procesului.

Cele două motoare asincrone care antrenează banda transportoare a liniei flexibile sunt legate în

paralel la invertor și comanda lor se realizează prin reglarea vectorială prin metoda orientării

după câmp (Figura 4.7).


18

Figura 4.7 Alimentarea celor două motoare asincrone de la invertor

Schema electrică inițială a liniei flexibile de fabricație permite doar alimentarea simultană a

motoarelor, astfel încât nu se poate realiza selecția funcționării unui motor. De asemenea, turația

nu se poate modifica. Cele două motoare asincrone funcționează la turație fixă și cu

autoventilație.

4.5. Modul dezvoltat pentru comanda independentă a motoarelor electrice asincrone de

acționare a benzilor transportoare

În cadrul acestui subcapitol am prezentat dezvoltarea modului pentru comanda independentă a

motoarelor electrice asincrone, în vederea reglării turației, prin metoda orientării după câmp și

am realizat implementarea acestuia pe linia flexibilă. Pentru testare a fost utilizată linia flexibilă

de fabricație FMS 200.

Pentru comanda independentă a celor două motoare asincrone ce antrenează banda transportoare

a liniei flexibile a fost realizat un montaj experimental compus din:

1. panoul de comandă – Figura 4.8;

2. modulul electric – Figura 4.9

Figura 4.8 Panoul de comandă al modulului dezvoltat pentru comanda independentă a

motoarelor asincrone


19

Figura 4.9 Modulul electric pentru comanda independentă a celor două motoare

Modulul a fost dezvoltat în vederea alimentării simultane sau succesive a celor două motoare

asincrone ale liniei flexibile de fabricație. Inițial cele două motoare funcționează în paralel și

sunt alimentate simultan. Prin implementarea modulului este posibilă alimentarea succesivă a

celor două motoare (Figura 4.10). Folosirea succesivă a celor două motoare asincrone permite un

control mai atent al celor două benzi transportoare și face ca manevrarea pieselor între stațiile de

lucru să fie mai facilă.

Figura 4.10 Alimentarea celor două motoare asincrone de la invertor

Cele două motoare pot funcționa pe rând. Astfel, poate funcționa doar motorul M1, doar motorul

M2 sau ambele. Toate cele trei posibilități de funcționare sunt exemplificate în Figura 4.11.

a) funcționează doar b) funcționează doar c) funcționează

motorul M1 motorul M2 ambele motoare

Figura 4.11 Funcționarea celor două motoare asincrone


20

Spre deosebire de schema electrică inițială, unde cele două motoare asincrone funcționau

simultan, permițând ca benzile transportoare să se deplaseze doar în același timp, implementarea

acestui modul permite controlul benzilor și astfel poate fi pusă în funcțiune o bandă sau cealaltă.

Procesul de producție se poate desfășura pe o parte a liniei flexibile, unde sunt poziționate

anumite stații de lucru, iar pe celălalt sens procesul poate fi oprit în vederea reducerii consumului

de energie, a timpului de producție, sau pentru a se evita acumularea de piese în anumite stații.

4.6 Determinări experimentale efectuate și rezultate obținute

Odată ce modulul a fost implementat pe linia flexibilă de fabricație, pentru a putea observa în ce

stadii ale procesului cele două motoare pot fi alimentate succesiv, a fost necesară monitorizarea

procesului pentru fiecare stație de lucru, în vederea obținerii timpului total de producție.

Controlul secvențelor de proces pentru fiecare stație de lucru a putut fi efectuat în urma unei

comunicații cu stația master.

Comunicația cu stația master a fost realizată printr-o aplicație KepServer ce a transmis stările

fiecărei stații de lucru unei aplicații rezidente în mediul Matlab.

Interfața utilizator a aplicației pentru comanda independentă a celor două motoare este prezentată

în Figura 4.15.

Figura 4.15 Interfața utilizator a aplicației

Semnalele preluate prin aplicația dezvoltată în Matlab, de pe stațiile de lucru ale liniei flexibile

sunt sub formă de tranziții (Figura 4.16). Atunci când paleta ajunge în fiecare stație de lucru, prin

intermediul senzorilor aflați pe bandă, prin comunicația deschisă cu masterul sunt transmise

semnalele către aplicația dezvoltată.


21

Figura 4.16 Tranzițiile transmise de stațiile de lucru

Această aplicație dezvoltată în cadrul experimentului a avut ca scop prelucrarea timpilor de

producție pentru fiecare stație de lucru, în vederea eficientizării procesului de pe linia flexibilă de

fabricație. Pentru prelucrarea timpilor de producție au fost realizate o serie de măsurători

experimentale.

Primul set de măsurători a fost realizat când motorul de antrenare este alimentat la frecvența

nominală de 50Hz, iar alimentarea liniei cu semifabricate a fost realizată atunci când stația robot,

adică stația7, și-a încheiat secvența de proces, și anume aceea de a înșuruba cele patru șuruburi.

Setul de determinări experimentale a fost efectuat pentru un eșantion de 20 de piese, iar timpii de

prelucrare sunt prezentați în Tabelul 4.4.

Tabelul 4.4 Timpii de prelucrare pentru frecvența nominală de 50 Hz

start stop durata start stop durata start stop durata start stop durata

1 14 27 13 49 109 60 114 157 43 163 179 16

2 162 175 13 197 256 59 261 304 43 310 326 16

3 309 322 13 343 403 60 408 450 42 456 472 16

4 455 468 13 489 549 60 554 597 43 602 618 16

5 601 614 13 635 694 59 699 742 43 747 763 16

6 747 760 13 782 842 60 847 889 42 894 910 16

7 892 905 13 927 987 60 992 1036 44 1042 1058 16

8 1040 1054 14 1075 1134 59 1139 1182 43 1188 1204 16

9 1187 1201 14 1222 1282 60 1287 1329 42 1334 1350 16

10 1333 1346 13 1367 1426 59 1431 1475 44 1480 1496 16

11 1478 1491 13 1513 1572 59 1577 1620 43 1625 1641 16

12 1623 1636 13 1658 1718 60 1723 1765 42 1771 1787 16

13 1768 1782 14 1803 1863 60 1868 1912 44 1917 1933 16

14 1916 1929 13 1950 2009 59 2014 2058 44 2063 2079 16

15 2062 2075 13 2096 2156 60 2161 2203 42 2208 2224 16

16 2209 2222 13 2243 2303 60 2308 2351 43 2356 2372 16

17 2355 2368 13 2390 2449 59 2454 2496 42 2502 2518 16

18 2501 2515 14 2537 2597 60 2602 2646 44 2651 2667 16

19 2647 2660 14 2681 2741 60 2746 2788 42 2793 2809 16

20 2793 2806 13 2827 2887 60 2892 2934 42 2939 2955 16

STAŢIA 11

Piesa

STAŢIA 1 STAŢIA 6 STAŢIA 7


22

Al doilea set de determinări experimentale a fost realizat când motorul de antrenare este

alimentat la o tensiune nominală cu frecvența de 40 Hz. La fel ca și în primul caz, linia flexibilă

a fost alimentată cu semifabricate atunci când stația robot și-a încheiat execuția, iar paleta cu

piesa aflată în prelucrare, a pornit către ultima stație, adică stația 11, pentru a putea fi verificată.

Timpii de prelucrare pentru acest tip de producție sunt prezentați în Tabelul 4.6.

Tabelul 4.6 Timpii de prelucrare pentru frecvența de 40 Hz


1 6 20 14 44 104 60 110 152 42 159 175 16

2 156 169 13 194 254 60 260 304 44 310 326 16

3 307 320 13 345 405 60 411 453 42 460 476 16

4 457 470 13 494 555 61 561 603 42 609 625 16

5 606 620 14 644 703 59 710 752 42 759 775 16

6 757 770 13 794 854 60 860 902 42 908 924 16

7 907 920 13 944 1004 60 1010 1052 42 1059 1075 16

8 1057 1070 13 1094 1154 60 1160 1202 42 1208 1224 16

9 1207 1221 14 1245 1305 60 1311 1353 42 1359 1375 16

10 1357 1370 13 1394 1454 60 1460 1502 42 1508 1524 16

11 1507 1520 13 1544 1604 60 1610 1652 42 1659 1675 16

12 1657 1670 13 1694 1754 60 1760 1802 42 1808 1824 16

13 1808 1821 13 1845 1905 60 1911 1953 42 1960 1976 16

14 1957 1971 14 1995 2055 60 2061 2103 42 2109 2125 16

15 2107 2120 13 2144 2204 60 2210 2252 42 2258 2274 16

16 2257 2270 13 2294 2354 60 2360 2402 42 2409 2425 16

17 2407 2420 13 2444 2504 60 2510 2552 42 2558 2574 16

18 2557 2571 14 2595 2655 60 2661 2703 42 2710 2726 16

19 2708 2721 13 2745 2805 60 2811 2853 42 2859 2875 16

20 2858 2871 13 2895 2955 60 2961 3003 42 3009 3025 16

STAŢIA 11

Piesa


Analizând cele două cazuri, se observă că pentru o frecvență de 50 Hz și pentru un eșantion de

20 de piese, timpul total de producție este acela de 2955 secunde. Pentru o frecvență de 40 Hz și

pentru același eșantion de piese, timpul total de prelucrare este de 3025 de secunde.

Frecvența cu care se deplasează banda transportoare influențează numai durata de deplasare între

stații, timpul de prelucrare pentru fiecare stație de lucru ramânând același.

Se poate concluziona, că funcționarea optimă a sistemului este la o frecvență de 50 Hz deoarece,

cu cât frecvența este mai mică cu atât timpul total de producție este mai mare.

Acest lucru se poate observa în Figura 4.17, unde este prezentat timpul de producție al unei piese

pentru frecvențe diferite, respectiv 30, 40 și 50 Hz.


23

Figura 4.17 Timpul de producție al unei piese pentru frecvențe diferite de alimentare a

motoarelor de antrenare

Din prelucrarea datelor, se poate observa că o viteză mai mică a benzii transportoare implică o

uzură mai mare a stațiilor de lucru, un număr mai mic de piese produse într-un anumit interval de

timp, precum și un consum mai mare de energie, ceea ce implică și costuri mai mari de

producție.

Având în vedere dispunerea stațiilor de lucru, și anume, de-a lungul benzii transportoare,

respectiv stația 1 pe banda antrenată de motorul M1, iar stațiile 6,7 și 11 pe banda antrenată de

motorul M2, prin intermediul modulului de comandă independentă a celor două motoare

asincrone, banda antrenată de motorul M1 poate fi oprită din momentul în care paleta cu piesa

aflată în prelucrare a fost tranferată pe banda alimentată de motorul M2, până când se va realiza

o nouă alimentare cu semifabricate pentru stația 1. Astfel, este realizată o eficientizare a

procesului de fabricație prin reducerea consumului de energie, scăderea costurilor de producție și

de uzură a liniei flexibile.

4.7 Concluzii

Prelucrând rezultatele obținute utilizând modulul dezvoltat pentru comanda independentă cu

frecvențe diferite a motoarelor de antrenare a benzii transportoare, se poate preciza că:

- timpul total de producție crește, cu cât frecvența de alimentare a motoarelor de antrenare

scade;

- cu cât frecvența de alimentare a motoarelor de antrenare scade, cu atât consumul de

energie crește;

- numărul de piese obținute într-un anumit interval de producție este direct proporțional cu

viteza de deplasare a benzii.

Ca o concluzie finală, se poate preciza că modulul dezvoltat și implementat pentru comanda

independentă a motoarelor de antrenare a benzii transportoare, nu eficientizează procesul de

producție din punct de vedere al timpilor de producție, ci doar din punct de vedere al consumului

de energie.


24

5. PROIECTAREA ȘI IMPLEMENTAREA UNUI SISTEM SOFTWARE

PENTRU EFICIENTIZAREA LINIILOR

FLEXIBILE DE FABRICAȚIE

Pentru eficientizarea procesului de fabricație de pe linia flexibilă FMS 200 fost necesară

parcurgerea a două etape:

1. dezvoltarea unui modul pentru comanda independentă a celor două motoare asincrone de

antrenare a benzilor transportoare;

2. prelucrarea în timp real a informațiilor privind desfășurarea sarcinilor de lucru pe linia

flexibilă de fabricație.

Prezentarea și implementarea modulului au fost abordate în capitolul anterior. În această parte va

fi prezentată implementarea unui sistem software dezvoltat pentru monitorizarea și controlul în

timp real al liniei flexibile, în vederea eficientizării procesului de fabricație.

Pentru analiza procesului este necesară modelarea sistemului flexibil de fabricație. Aceasta poate

fi realizată fie prin teorie, fie prin demonstrații. În cadrul procesului de fabricație, după stabilirea

modelului sistemului și a mărimilor ce intervin în proces, după achiziția de date și realizarea

procesului de control, se pot aplica criterii de optimizare. Într-un proces de producție, mărimile

ce pot fi optimizate sunt reprezentate de mărimile care intervin în proces, respectiv timpii de

producție, energia consumată și costurile ce le implică întregul proces de producție.

5.1 Analiza sistemului flexibil

Pentru dezvoltarea programului software de eficientizare a liniilor flexibile de fabricație s-a

utilizat linia flexibilă FMS 200, aflată la Institutul PRO-DD al Universității Transilvania.

Sistemul flexibil FMS 200, din punctul de vedere al pieselor prelucrate poate fi analizat ca fiind:

1. un sistem determinist (mărimile de intrare sunt reprezentate doar de semifabricate fără

defecte, ca urmare pe bandă vor intra doar semifabricate ce corespund procesului și vor

ieși piese finale);

2. un sistem stochastic (mărimile de intrare sunt caracterizate atât de semifabricate bune,

cât și de semifabricate cu defecte).

Descrierea sistemului din punct de vedere funcțional se bazează pe mărimile de intrare u(t),

mărimile de ieșire y(t) și pe mărimile de stare x(t). Sistemul FMS 200 poate fi analizat din punct

de vedere al intrărilor, ieșirilor și stările fiecărei stații de lucru.

Analizându-le pe acestea se obține modelul general al sistemului flexibil FMS 200, pentru cele

două cazuri: sistem determinist și sistem stochastic.

În Figura 5.3 este prezentat sistemul stochastic, atunci când linia este alimentată aleator, atât cu

semifabricate cu defect cât și cu semifabricate bune. Analizând stările fiecărei stații se obține un

model general al liniei flexibile.

Figura 5.4 arată că sistemul FMS 200 atunci când este alimentat doar cu semifabricate bune

poate reprezenta un sistem determinist unde intrările sunt reprezentate de semifabricate și de

șuruburile montate pe piesă, iar ieșirile sunt reprezentate de piesele finale.


25

Figura 5.3 Modelul general al sistemului stochastic FMS 200

Figura 5.4 Modelul general al sistemului determinist FMS 200

5.2 Modul de implementare al sistemului propus în linia flexibilă FMS 200

În funcționarea sistemului flexibil de fabricație intervin două componente esențiale și anume:

1. sistemul propriu-zis;

2. sistemul de control.

Pentru a putea eficientiza un proces de producție trebuie ca fiecare element al sistemului să fie

analizat și în funcție de acesta să se aleagă soluții optime de funcționare.


26

Pentru dezvoltarea și implementarea sistemului a fost necesar ca mărimile ce intervin în procesul

de fabricație să fie prelucrate în timp real. Acest fapt a fost posibil utilizând diferite elemente

(Figura 5.6).

Figura 5.6 Modul de integrare a sistemului

Pentru a putea prelua și prelucra informațiile privind stările elementelor de execuție ale liniei

flexibile de fabricație a fost inițiată o comunicație cu automatul programabil master, prin

intermediul rețelei Profibus. PLC-ul master este cel care controlează întreaga linie de fabricație.

Aceasta a permis localizarea în timp real a tuturor secvențelor de proces pe linia de fabricație, la

orice moment. Pentru comunicația cu componentele rețelei Profibus a fost utilizat driverul

KepSeverEx.

Automatele programabile de pe fiecare stație de lucru, comunică cu stația master prin rețeaua

Profibus și permite astfel masterului să inițieze o comunicație, în timp ce slave-urile, adică

stațiile răspund la solicitări.

Pentru monitorizarea și controlul stărilor stațiilor de lucru este inițiată comunicația KepServer-

ului OPC cu masterul, printr-un canal de comunicatii al serverului în care este creat un device cu

un anumit număr de taguri sau un grup de taguri. Tagurile reprezintă stările sistemului ce

urmează a fi monitorizate și controlate [Mor 13c].

În Tabelul 5.1 este prezentată alocarea variabilelor de program în aplicație KepServerEx, precum

și semnificația tagurilor.

Tabel 5.1 Alocarea variabilelor de program în aplicația KEPServerEx

Nume Tag Adresă Tip Date Descriere Tag

Paletă stația 1 I102.0 Boolean Paletă în așteptare pe stația 1

Paletă stația 6 I107.0 Boolean Așteaptă paleta cu piesa pentru a

monta șuruburile


fixa șuruburile


o verifica


27

Odată ce comunicația cu masterul a fost stabilită prin aplicația menționată mai sus, stările

fiecărei stații de lucru sunt comunicate unei aplicatii rezidente ȋn mediul de programare Matlab.

5.3 Implementarea, testarea și rezultatele sistemului software pentru eficientizarea liniei

flexibile de fabricație

Sistemul propus a fost implementat printr-o aplicație software, folosind mediul de programare

Matlab. Aplicația utilizează semnalele de intrare/ieșire din stațiile de lucru pentru a obține

informații referitoare la timpii de producție ai procesului desfășurat pe linia flexibilă de

fabricație, în vederea eficientizării producției. Interfața aplicației este prezentată în Figura 5.8.

Figura 5.8 Interfața utilizator a aplicației principale pentru eficientizarea producției pe linia

flexibilă FMS 200

Aplicația dezvoltată pentru eficientizarea procesului de producție, afișează și monitorizează momentele la

care sarcinile de lucru aflate pe linia flexibilă de fabricație se află ȋn cele patru etape ale ciclului de

fabricație, respectiv momentele de start/stop ale ciclului și durata ciclului de fabricație. Datele

achiziționate din proces sunt salvate ȋn format text și sunt disponibile pentru prelucrare.


28

5.4 Teste efectuate și rezultate obținute

Eficientizarea procesului desfășurat pe linia flexibilă de fabricație, depinde în cea mai mare parte

de rezultatele care se referă efectiv la timpul de producție, și anume la timpul de alimentare a

liniei cu semifabricate. În concluzie, în cele ce urmează, vor fi prezentate anumite experimente și

rezultatele referitoare la acestea.

În primă fază a fost realizat un prim set de masurători, pentru un eșantion de 20 de piese, ce se

referă la funcționarea liniei flexibile de fabricație în condiții normale de lucru. În aceste condiții,

motorul de antrenare al banzii transportoare este alimentat la frecvența nominală de 50 Hz, iar

linia este alimentată cu o nouă piesă semifabricată atunci când ultima stație, adică stația 11 și-a

încheiat execuția. Primul set de experimente a avut scopul de a determina durata fiecărui stadiu de

prelucrare pe linia flexibilă, pentru cele 20 de eșantioane. În Tabelul 5.2 se pot analiza timpii de producție

pentru cele 20 de piese. În Figura 5.10 este prezentată durata procesului desfășurat pe linia flexibilă de

fabricație pentru o piesă.

Tabel 5.2 Timpii de prelucrare pentru un eșantion de 20 de piese la frecvența benzii de 50 Hz


1 9 23 14 45 104 59 109 151 42 157 172 15

2 182 196 14 217 277 60 282 325 43 330 346 16

3 352 365 13 387 447 60 452 495 43 500 516 16

4 523 536 13 557 617 60 622 664 42 668 683 15

5 689 701 12 723 783 60 788 831 43 837 853 16

6 858 871 13 893 952 59 957 1000 43 1005 1021 16

7 1027 1040 13 1062 1121 59 1126 1168 42 1173 1189 16

8 1196 1209 13 1231 1290 59 1295 1338 43 1344 1360 16

9 1365 1378 13 1400 1460 60 1465 1507 42 1512 1528 16

10 1535 1549 14 1570 1630 60 1634 1676 42 1682 1698 16

11 1703 1716 13 1737 1796 59 1801 1844 43 1850 1866 16

12 1871 1884 13 1906 1965 59 1970 2012 42 2018 2034 16

13 2042 2055 13 2077 2136 59 2141 2183 42 2189 2205 16

14 2211 2224 13 2246 2306 60 2311 2353 42 2358 2373 15

15 2380 2394 14 2415 2474 59 2479 2522 43 2528 2544 16

16 2550 2563 13 2585 2644 59 2649 2691 42 2697 2713 16

17 2719 2732 13 2754 2813 59 2818 2860 42 2865 2882 17

18 2888 2901 13 2923 2983 60 2988 3031 43 3036 3052 16

19 3057 3070 13 3092 3151 59 3156 3198 42 3203 3219 16

20 3226 3239 13 3260 3319 59 3324 3367 43 3373 3389 16

STAŢIA 11Piesa



29

Figura 5.10 Durata de prelucrare pentru o piesă

În continuare au fost realizate determinări experimentale prin alimentarea liniei flexibile de

fabricație la intervale de timp diferite, la frecvența de alimentare a motorului de antrenare de 50

Hz și un eșantion de 20 de piese. S-a ales această frecvență deoarece în capitolul anterior a fost

demonstrat faptul că procesul de fabricație este eficient pentru o frecvență maximă, deoarece cu

cât timpul de prelucrare este mai scăzut cu atât numărul de piese obținut într-o anumită perioadă

de timp, este mai mic.

Primele determinări au fost realizate pentru o alimentare a liniei flexibile la un interval de 35 de

secunde. Rezultatele obținute sunt prezentate în Figura 5.11.

a) acumulare piese între stațiile 1 și 6


30

b) acumulare timpi între stațiile 1 și 6

Figura 5.11 Rezultate experimentale pentru alimentarea liniei flexibile la un interval de 35

secunde

Analizând figurile prezentate mai sus se observă că între stațiile 1 și 6 se acumulează piese.

Intervalul de timp dintre TS1Stop și TS6Start este în creștere de la o piesă la alta cu aproximativ

30 de secunde (Figura 5.11b). Această creștere este datorată faptului că stația 6 nu își finalizează

secvența de proces, iar bufferul din aval de această stație nu permite unei piese noi să înainteze

în procesul de producție. Acumularea de piese nu influențează procesul desfășurat de stațiile de

lucru ci doar procesul desfășurat pe întreaga linie flexibilă.

Următorul set de determinări a fost realizat pentru o alimentare a liniei flexibile la un interval de

50 de secunde. Rezultatele sunt prezentate în Figura 5.12.



31



secunde

Din figurile prezentate mai sus se observă că între stațiile 1 și 6 se acumulează piese, însă

numărul acestora este mai mic. Intervalul de timp dintre TS1Stop și TS6Start este în creștere de

la o piesă la alta cu aproximativ 14 secunde (Figura 5.12b).

În vederea eficientizării procesului de producție și pentru a obține un timp optim de prelucrare au

fost efectuate în continuare determinări experimentale, pentru a putea obține o optimizare.

Următoarele măsurători au fost realizate pentru un interval de alimentare a liniei flexibile de 55

de secunde. În Figura 5.13 sunt prezentate rezultatele obținute.

În cadrul acestor rezultate experimentale se poate observa că între stațiile 1 și 6 se acumulează

piese, însă numărul acestora este din ce în ce mai mic. Intervalul de timp dintre TS1Stop și

TS6Start este în creștere de la o piesă la alta cu aproximativ 9 secunde (Figura 5.13b).



32



secunde

Analizând cele trei seturi de determinări, se observă că numărul de piese acumulate este în

scădere pe măsură ce intervalul de alimentare a liniei flexibile se apropie de timpul de prelucrare

maxim al unei stații, adică al stației 6.

Ca urmare, s-a realizat un nou set de determinări ce a constat în alimentarea liniei la un interval

de 60 de secunde, perioadă identică cu timpul de prelucrare al stației 6. Rezultatele sunt expuse

în Figura 5.14.



33



secunde

Se observă că pentru acest proces, intervalul de timp dintre TS1Stop și TS6Start este în creștere

de la o piesă la alta cu aproximativ 3 secunde. S-ar putea concluziona că acest interval de

alimentare al liniei flexibile se apropie de optim, având în vedere că timpul de acumulare este cel

mai mic de până acum.

Timpul optim de alimentare a liniei poate fi calculat astfel:

Toptim=TS6+3s, (5.1)

rezultând un timp optim de 63 de secunde.

Analizând datele obținute în urma determinărilor experimentale prezentate până acum, acest

timp optim se poate verifica și din acestea.

Astfel, pentru alimentarea liniei flexibile la interval de 35 de secunde decalajul de timp dintre

stațiile 1 și 6 este de aproximativ 30 de secunde, rezultând un timp de aproximativ 65 de

secunde. Pentru alimentarea liniei la 50 de secunde, decalajul este de aproximativ 14 secunde

rezultând un timp de aproximativ 64 de secunde, iar pentru alimentarea liniei la 55 de secunde,

decalajul este de aproximativ 9 secunde, rezultând un timp de aproximativ 64 de secunde.

Ultimul set de determinări experimentale a fost efectuat pentru alimentarea liniei flexibile la

intervalul optim determinat, de 63 de secunde. Rezultatele sunt prezentate în Figura 5.15.


34

a) funcționare eficientă

b) timpii de deplasare între stațiile 1 și 6


secunde

Analizând rezultatele se observă că nu se mai acumulează piese între stațiile 1 și 6, procesul

devenind unul liniar (Figura 5.15a), iar durata deplasării între stațiile 1 și 6 devine constantă

(Figura 5.15b).

Pornind de la aceste seturi de determinări experimentale, se observă că stația de lucru cu timpul

de prelucrare, cel mai îndelungat, este stația 6, cea de montare a celor patru șuruburi. În funcție

de timpul de prelucrare al acestei stații se poate determina gradul de încărcare al celor patru stații

de lucru ale liniei flexibile.


35

Gradul de încărcare:

N

istatie

statieT

Tîncarcare

max (5.2)

unde: Tistație=timpul de prelucrare pentru fiecare stație;

TN=timpul maxim de prelucrare al unei stații.

Rezultă:

21,060

13

max

1

1 N

statie

statiaT

Tîncarcare = gradul de încărcare pentru stația 1

160

60

max

6

6 N

statie

statiaT


7,060

42

max

7

7 N

statie

statiaT


26,060

16

max

11

11 N

statie

statiaT


Se observă că stația 6 are gradul de încărcare cel mai ridicat (maxim). Încă o dată se

demonstrează că stația 6 este cea care controlează întregul proces al liniei flexibile, deoarece

aceasta are timpul de prelucrare cel mai de durată, iar orice decizie s-ar lua pentru eficientizarea

procesului, trebuie ținut cont de acest timp al stației.

Alimentând linia de fabricație la o frecvență de 63 secunde, stația 6 va funcționa ca și un sistem

modern de tipul just-in-time. Gradul de încărcare al stației fiind maxim, nu vor exista timpi de

așteptare, deoarece o nouă piesă va intra în stație imediat ce piesa în lucru si-a terminat secvența

de proces și a trecut mai departe către stația robot.

Timpul de prelucrare al stației 6 va influența și funcționarea stațiilor situate în amonte de aceasta,

și anume stația robot și cea de inspecție vizuală. Analizând datele obținute în urma

determinărilor experimentale se observă că timpul total de prelucrare al celor două stații este

aproximativ egal cu timpul de prelucrare al stației 6. Ca urmare, cele trei stații nu vor putea

funcționa simultan, iar stația robot și cea de verificare vizuală sunt caracterizate de timpi de

așteptare, până când stația 6 își finalizează execuția. Eliminarea acestor timpi de așteptare poate

fi posibilă dacă se realizează o nouă configurație a liniei flexibile de fabricație.

Optimizarea timpului de producție, eliminarea surplusului de piese pe banda transportoare și

încercarea de a se elimina pe cât posibil timpii de așteptare pe bandă, înseamnă o eficientizare a

procesului de producție și o reducere a consumului de energie și a costurilor.

5.5 Concluzii

În cadrul acestui capitol a fost prezentat modul de implementare și testare a sistemului de

eficientizare a liniilor flexibile de fabricație.

De asemenea au fost prezentate și determinările experimentale efectuate pe linia flexibilă de

fabricație FMS 200. În general rezultatele depind de modul de funcționare al liniei flexibile.

Analizându-le se poate concluziona:


36

- dacă alimentarea benzii transportoare este realizată aleator, pe parcursul desfășurării

procesului se acumulează piese între stațiile 1 și 6;

- cu cât timpul de aprovizionare este mai mic, cu atât numărul de piese acumulate este mai

mare;

- viteza de deplasarea a benzii transportoare infleuentează doar timpul de deplasare între

stații nu și timpul de prelucrare al stațiilor;

- stația 6 este cea care “dirijează” întregul proces pe linia flexibilă;

- timpul optim de producție este influențat de funcționarea stației 6;

- eficientizare procesului se realizează atât din punct de vedere al timpului de producție cât

și al consumului de energie.

6. OPTIMIZAREA PROCESULUI DE PRODUCȚIE – PROBLEMA

ÎNCĂRCĂRII

În cadrul procesului de producție, pentru a se putea obține un produs final care să corespundă

cerințelor, trebuie parcurse o serie de etape, și anume:

- identificarea necesității și a beneficiilor dorite;

- definirea produsului dorit;

- prezentarea avantajelor aduse de implementarea produsului în producție;

- validarea tipului de produs final, testarea și fabricarea acestuia.

Parcurgând aceste etape se obține un produs final. Acesta reprezintă unul din obiectivele

procesului. Un alt obiectiv important este acela de optimizare a producției.

Optimizarea reprezintă activitatea de selecție a celei mai bune soluții, în raport cu un criteriu

predefinit, selectarea făcându-se dintr-o mulțime de soluții posibile. Optimizarea poate fi

obținută prin algoritmi, caracterizați de proprietăți, definite sub formă de funcții. Utilizarea unui

algoritm de optimizare, în cadrul unui proces, permite minimizarea unei funcții. Un exemplu

poate fi constituit de minimizarea costurilor de producție, prin utilizarea unor variabile,

reprezentate de resursele sistemului.

În cadrul procesului de optimizare sunt utilizate o serie de valori inițiale și o serie de soluții care

pot fi generate, fie de utilizator, fie de un program. Variabilele ce pot interveni într-un proces de

optimizare sunt reprezentate de variabilele de proiectare și variabilele de stare. Pornind de la

aceste variabile sunt generate valori care să conducă spre un optim.

Altfel spus, optimizarea reprezintă o acțiune prin care se obțin cele mai bune soluții, în condiții

de lucru date.

Procesul de optimizare se desfășoară având la bază trei componente esențiale, și anume:

1. funcția obiectiv – reprezintă o funcție de minim sau de maxim. Într-un proces de

producție, datorită cerințelor pieței, se urmărește maximizarea profitului și minimizarea

costurilor;

2. setul de variabile;

3. setul de constrângeri – impun anumite restricții în desfășurarea procesului.


37

Din punct de vedere matematic, problema optimizării poate fi enunțată astfel:

Se dă o funcție f : A→R, unde A reprezintă o mulțime de numere reale.

Să se determine o valoare, x0 ϵ A, pentru care:

f(x0) ≤ f(x), pentru orice x ϵ A →minimizare;

f(x0) ≥ f(x), pentru orice x ϵ A →maximizare;

Dintre aplicațiile în care problemele de optimizare pot fi implementate în vederea obținerii unor

rezultate eficiente, se pot menționa:

reducerea costurilor de fabricație, prin definirea condițiilor de lucru și a procedeelor

utilizate;

optimizarea traseului parcurs de un semifabricat, prin alegerea celui mai scurt drum dintre

stațiile de lucru;

programarea optimă a producției prin monitorizare și control al procesului;

realizarea unor modele cât mai precise de sisteme de producție și procese tehnologice,

prin analiza datelor statistice;

proiectarea sistemelor și a componentelor acestora, în vederea unei funcționări optime;

minimizarea timpilor de așteptare sau a timpilor în care anumite echipamente ale

sistemului sunt inactive, prin monitorizarea procesului;

obținerea unui profit maxim în urma dezvoltării unei strategii, bazate pe concurență.

Pentru ca un proces de optimizare să ofere rezultate maxime, este nevoie uneori, ca procesul să

fie simulat. Simularea unui proces înseamnă o serie de etape, respectiv: prezentarea modelului,

construirea acestuia, analiza funcționării și interpretarea rezultatelor efectuate.

Analiza funcțională a sistemului reprezintă un ansamblu de tehnici utilizate pentru identificarea

și definirea caracteristicilor necesare desfășurării procesului.

Modelarea sistemelor oferă avantajul de a fi mult mai ușor de realizat, din punct de vedere al

costurilor, în comparație cu un sistem real, poate fi modificat repede și eficient și poate fi ușor de

înțeles.

Pentru atingerea nivelului optim, pe care operatorul îl dorește, este necesar să se parcurgă

etapele:

- stabilirea unui criteriu de eficiență;

- alegerea unei mulțimi de alternative posibile;

- determinarea modelului și a valorilor parametrilor procesului;

- determinarea alternativei ce optimizează criteriul definit anterior [Bon 97], [Tra 04].

6.1 Încărcarea sistemelor de fabricație

Datorită modului în care este structurat un sistem flexibil de fabricație, și anume o serie de CNC,

acesta are capacitatea de a executa una sau mai multe operațiuni.

Sarcinile pe care trebuie să le îndeplinească un astfel de sistem sunt reprezentate de job-uri ce se

concretizează în loturi prelucrate prin secvențe de lucru și cerințe pentru prelucrare.

Într-un proces de producție, dimensiunea lotului, numărul de operațiuni, timpul de procesare și

numărul de echipamente utilizate în proces, sunt cunoscute inițial, însă pentru optimizarea

procesului acestea se pot modifica.


38

Pentru finalizarea unui job, există două tipuri de operațiuni posibile:

1. operațiune esențială, în care job-ul poate fi prelucrat numai într-o singură stație;

2. funcționare opțională, job-ul poate fi executat într-un număr de stații disponibile.

Problema planificării producției într-un sistem înseamnă selecția unui set de job-uri, dintr-o

mulțime, în vederea prelucrării și alocării sarcinilor de lucru, pe baza unor constrângeri

tehnologice. Scopul acestora este de a se obține performanțe, de a minimiza sau de a maximiza

anumite variabile care intervin în proces.

Problema de încărcare a mașinilor dintr-un sistem flexibil de fabricație este cunoscută datorită

gradului de complexitate prin care este caracterizată și cuprinde aspecte legate de flexibilitatea

sistemului, selecția și funcționarea echipamentelor sistemului. Deciziile legate de încărcarea

stațiilor de lucru dintr-un sistem reprezintă decizii de planificare a producției și pot fi

caracterizate ca fiind puntea de legătură dintre deciziile strategice și cele de funcționare a

producției. Deciziile legate de selecția, gruparea și planificarea resurselor sunt primite la nivelul

operațional și sunt transmise mai departe la nivelul de decizie a resurselor de programare, de

planificare și control a funcționării dinamice a sistemului.

Operațiunile esențiale care pot interveni în problema planificării producției se pot caracteriza ca

fiind următoarele:

Operațiuni esențiale: acele operațiuni care pot fi efectuate numai pe mașini de lucru specifice și

cu instrumente specifice.

Operațiunile opționale: operațiuni ce pot fi efectuate pe mai mult de o mașină de lucru.

Dezechilibrul sistemului: definit ca suma de timp neutilizat sau supra-utilizat pe toate mașinile de

lucru disponibile în sistemul de producție. Maximizarea utilizării mașinilor de lucru este similară

minimizării dezechilibrului sistemului.

Ieșirile/Tranzițiile: se referă la unitățile de piese produse (debit de piese).

Funcțiile obiectiv ce se utilizează în cadrul problemei de planificare a producției sunt funcția de

minim a dezechilibrului sistemului și funcția de maxim a ieșirilor, deoarece:

- se urmărește minimizarea timpului de staționare a sistemului;

- cel mai important obiectiv al procesului de producție este acela de creștere a numărului

de piese obținute.

Constrângerile ce pot apărea în cadrul unui proces de producție, reprezintă relații logice între mai

multe variabile, în care fiecare variablă are un domeniu de valori, iar constrângerea

restricționează valorile pe care variabilele le pot lua și conține informații parțiale referitoare la

variabilele implicate în constrângere [Apt 03].

6.2 Descrierea problemei încărcării stațiilor de lucru

În cadrul sistemelor flexibile de fabricație, procesul de eficientizare a producție se desfășoară

pornind de la funcționarea stațiilor de lucru ale sistemului. Așa cum am arătat și în capitolul

anterior, gradul de încărcare a mașinilor de lucru dintr-un sistem este diferit, în funcție de proces

și de configurația sistemului.

Adaptabilitatea fiecărei stații de lucru și potențialul de a efectua operațiuni diferite permite

sistemului să genereze rute alternative pentru configurații diferite. Pentru a ajunge la soluția


39

optimă, sau cât mai aproape de aceasta este necesar să se analizeze configurațiile diferite ale

sistemului (combinații ale stațiilor de lucru) și operațiunile alocate, în funcție de cele două

măsuri de performanță: dezechilibrul sistemului și ieșirile acestuia.

În cadrul desfășurării procesului este necesar să se analizeze fiecare alocare combinatorie în

raport cu funcția obiectiv dată (minimizarea dezechilibrul sistemului sau maximizarea debitului),

prin satisfacerea simultană a constrângerilor ce pot apărea în proces.

6.2.1 Algoritm dezvoltat pentru optimizarea procesului de producție

Analizând procesul de producție de pe linia flexibilă FMS 200 și problema încărcării stațiilor,

care apare în procese, am dezvoltat un algoritm de oprimizare ce generează soluția optimă într-

un proces de producție, în ceea ce privește încărcarea. Ideea de la care a fost dezvoltat algoritmul

se bazează și pe studiul algoritmilor genetici, care în ultimii ani au fost din ce în ce mai utilizați

în problemele de optimizare.

Diferența majoră dintre algoritmul propus și algoritmii genetici este aceea că acesta generează

direct soluția optimă, fără a genera toate soluțiile posibile, precum algoritmii genetici și apoi prin

modificarea cromozomilor să se genereze alte soluții care pot fi soluții bune pentru proces, însă

nu cele optime de funcționare. Implementarea algoritmilor genetici generează o alimentare

aleatoare a sistemului cu piese, iar cromozomii sunt modificați până când se obține o soluție

bună, urmând ca apoi să se producă mutații ale acestora, ceea ce înseamnă o nouă încercare și un

timp de implementare mai îndelungat.

Astfel, un alt dezavantaj pe care îl prezintă algoritmii genetici, comparativ cu algoritmul propus

este acela că necesită un timp de execuție destul de mare până sunt generate soluțiile bune.

Pentru dezvoltarea algoritmului s-a considerat un sistem flexibil de fabricație aleator, în care pot

fi prelucrate patru tipuri de piese, pe șase tipuri de stații de lucru, fiecare având echipamentele

necesare prelucrării și timpul de prelucrare diferit pentru fiecare operație.

Interfața algoritmului de optimizare propus este prezentată în Figura 6.5


40

Figura 6.5 Interfața algoritmului de optimizare propus

Analizând Figura 6.5, secțiunea indicată reprezintă configurația stațiilor de lucru pentru

prelucrarea piesei de tip A. Pornind de la aceasta se pot observa și configurațiile stațiilor pentru

piesele de tip B, C sau D.

De asemenea, în zona indicată se poate observa și timpul de prelucrare al fiecărei stații.

Algoritmul permite modificarea acestui timp de prelucrare, dacă operatorul dorește acest lucru,

din anumite considerente (Figura 6.6).

Figura 6.6 Modificarea timpului de prelucrare pentru stațiile de lucru ale sistemului

De asemenea dacă se dorește modificarea configurației sistemului, atunci în funcție de tipul

piesei dorit pot fi selectate mașinile de lucru (Figura 6.7).


41

Figura 6.7 Modificarea stațiilor de lucru în funcție de tipul piesei

Funcționarea algoritmului se bazează pe analiza gradului de încărcare al fiecărei stații și în urma

analizei acesteia, piesa este programată pentru prelucrare la stația de lucru cu gradul de încărcare

mai scăzut.

Procesul de prelucrare a pieselor are loc în aria de prelucrare a stațiilor, nu pe banda

transportoare (Figura 6.8).

Figura 6.8 Prelucrarea pieselor în afara benzii transportoare

Prelucrarea piesei în aria de lucru a stației duce la eficientizarea procesului, deoarece banda

transportoare rămâne liberă și permite unei noi piese, ce necesită o altă configurație, să treacă

mai departe și astfel pot fi obținute diferite tipuri de piese pe aceeași linie de fabricație, în cadrul

aceluiași proces.

Constrângerile ce pot apărea într-un astfel de proces sunt reprezentate de mașinile utilizate de

mai multe tipuri de piese. Aceeași mașină utilizată pentru mai multe piese poate genera timpi de

așteptare. De aceea este esențial ca încărcarea pieselor să fie făcută astfel încât să existe un

echilibru în sistem.

Funcționarea algoritmului trebuie să se facă astfel:

operatorul selectează tipul de piesă pe care dorește să fie fabricată;

se selectează numărul de piese dorite;

dacă procesul necesită modificări, atunci se pot adăuga stații noi, de lucru;

adăugarea de stații noi, necesită și adăugarea timpilor de producție;

selectarea butonului Calculate pentru generarea gradului de încărcare optim al stațiilor și

a timpului total optim de producție.

Pentru o mai bună înțelegere a funcționării algoritmului să considerăm exemplul în care dorim să

prelucrăm 5 piese de tip A și 7 piese de tip B. Configurația pentru prelucrarea pieselor de tip A

este reprezentată de mașinile 1, 3 respectiv 5, iar timpii de prelucrare pentru fiecare stație de

lucru sunt de 20, 70 și 15 secunde. Alimentarea sistemului este realizată inițial pentru piesele de

tip A, iar timpii de prelucrare sunt prezentați în Tabelul 6.1.


42

Tabel 6.1 Timpul total de prelucrare pentru 5 piese de tip A

Piesă tip A Mașina 1 Mașina 3 Mașina 5

1. 20 70 15

2. 20 70 15

3. 20 70 15

4. 20 70 15

5. 20 70 15

Timp total prelucrare pentru 5 piese tipul A: 525 s

Configurația pentru prelucrarea pieselor de tip B este reprezentată de stațiile 2, 4, 5 respectiv 6,

iar timpii de prelucrare pentru fiecare stație de lucru sunt de 20, 40, 10 și 20 secunde. Timpii de

prelucrare pentru piesele de tip B sunt prezentați în Tabelul 6.2.

Tabel 6.2 Timpul total de prelucrare pentru 7 piese de tip B

Piesă tip B Mașina 2 Mașina 4 Mașina 5 Mașina 6

1. 20 40 10 20

2. 20 40 10 20

3. 20 40 10 20

4. 20 40 10 20

5. 20 40 10 20

6. 20 40 10 20

7. 20 40 10 20

Timp total prelucrare pentru 7 piese tipul B: 630 s

Analizând cele două tabele cu timpii de prelucrare, se observă că timpul total pentru 5 piese de

tipul A și 7 de tipul B este de 1155 secunde. Utilizând algoritmul de optimizare, timpul final este

considerabil mai mic, stațiile funcționează pe tot parcursul desfășurării procesului, iar piesele

sunt prelucrate simultan. Rezultatele sunt prezentate în Tabelul 6.3.

Tabel 6.3 Timpul total de prelucrare și încărcarea stațiilor utilizând algoritmul propus

Piesă Mașina 1 Mașina 2 Mașina 3 Mașina 4 Mașina 5 Mașina 6

Tip B 0 20 0 40 10 20

Tip A 20 20 70 40 25 20

Tip B 20 40 70 80 35 40

Tip A 40 40 140 80 50 40

Tip B 40 60 140 120 60 60

Tip B 40 80 140 160 70 80

Tip A 60 80 210 160 85 80

Tip B 60 10 210 200 95 100

Tip B 60 120 210 240 105 120

Tip A 80 120 280 240 120 120

Tip B 80 140 280 280 130 140

Tip A 100 140 350 280 145 140

Timp total de prelucrare pentru 5 piese de tip A și 7 piese de tipul B: 365 s


43

Analizând tabelul se poate observa că timpul de prelucrare final este de 365 secunde, ceea ce

înseamnă că acesta este un timp optim de producție pentru un total de 5 piese de tip A și 7 piese

de tip B. Trebuie menționat că timpul de deplasare al pieselor între stații este neglijat.

Avantajele pe care le oferă algoritmul de optimizare sunt numeroase, iar dintre acestea se pot

menționa:

permite crearea unei magazii în care piesele să fie depozitate conform configurației

generate de algoritm, iar apoi să fie alimentat sistemul conform acesteia;

datele obținute în urma utilizării algoritmului pot fi prelucrate într-o bază de date și apoi

preluate de acolo;

se analizează gradul de încărcare al fiecărei stații de lucru și conform acestuia sunt

generate configurații, pentru a se elimina timpii de așteptare;

soluțiile generate reprezintă soluțiile optime desfășurării procesului.

Utilizarea algoritmului propus permite satisfacerea ambelor funcții obiectiv amintite anterior, și

anume:

- minimizarea dezechilibrului sistemului, prin maximizarea utilizării tuturor stațiilor de

lucru;

- maximizarea fluxului de piese obținut la sfârșitul procesului.

6.3 Concluzii

În cadrul capitolului a fost analizată problema oprimizării unui proces de fabricație. Pentru

aceasta a fost dezvoltat și implementat un algoritm de optimizare.

Dezvoltarea algoritmului a avut la bază studiul problemei încărcării stațiilor de lucru și soluțiile

oferite de algoritmii genetici pentru această problemă.

Utilizarea algoritmilor genetici în problema încărcării prezintă marele dezavantaj că generează

soluții bune pentru proces, însă nu optime iar implementarea acestora este una de durată.

Algoritmul propus analizează gradul de încărcare al stațiilor de lucru și oferă o soluție optimă în

ceea ce privește configurația procesului, permițând obținerea unui timp de producție optim, ceea

ce înseamnă eficientizarea procesului. O altă problemă pe care algoritmul o rezolvă este aceea de

minimizare a dezechilibrului sistemului prin maximizarea utilizării stațiilor de lucru și

maximizarea fluxului de piese obținute la finalul procesului.

Astfel, implementarea algoritmului îndeplinește anumite obiective ce pot fi definite în cadrul

unui proces de producție, și anume:

- procesele de fabricație sunt executate conform unui program de lucru optim;

- nu este necesară intervenția operatorului uman, odată ce o comandă de piese a fost

plasată;

- algoritmul este flexibil, adaptabil și reutilizabil, putând fi implementat pe orice tip de

sistem flexibil de fabricație.


44

7. CONCLUZII

7.1 Concluzii finale

Algoritmii de optimizare și sistemele software implementate pentru rezolvarea problemelor din

domeniul planificării producției și programării acesteia au devenit din ce în ce mai răspândite în

domeniul industrial.

Un număr tot mai mare de companii de producție din toate domeniile utilizează sistemele

flexibile de fabricație datorită avantajelor pe care le prezintă, și anume: disponibilitate crescută,

costuri reduse, performanță și flexibilitate.

În producția de serie mică și mijlocie pentru creșterea eficienței funcționării sistemului nu este

suficientă îmbunătățirea proceselor și creșterea performanțelor ci trebuie să existe și alți factori

care să “colaboreze” în vederea optimizării proceselor.

Flexibilitatea poate fi catalogată ca fiind una dintre “calitățile” sistemului de producție care are

rolul de a optimiza procesul de fabricație prin algoritmi sau metode stabilite. Echilibrul pe care îl

crează flexibilitatea și automatizarea sistemului are ca și rezultat o productivitate maximă.

Flexibilitatea unui sistem poate fi apreciată în funcție de numărul stărilor diferite ale sistemului,

astfel putându-se vedea resursele și timpul consumat pentru adaptarea sistemului la noua stare.

Implementarea sistemelor flexibile de fabricație în procesele de producție a fost posibilă datorită

competiției globale și a vitezei cu care cerințele pieței influențează direct procesul de fabricație.

Principala caracteristică a unui astfel de sistem este aceea de a răspunde prompt și rapid la

evenimentele sau modificările ce pot apărea în cadrul procesului. Aceste sisteme nu oferă doar

flexibilitate și capacitate de reconfigurare ci și autonomie, siguranță, eficiență capacitate de

învățare și auto-regenerare.

Sistemele de fabricație moderne pot fi definite ca fiind sisteme automatizate avansate ce

funcționează numai în domeniul concurențial și care utilizează sisteme software pentru controlul

și monitorizarea liniile de producție.

Sistemele moderne de fabricație au fost dezvoltate având la bază trei concepte esențiale, și

anume:

1. accelerarea producției;

2. menținerea calității produselor;

3. reducerea pierderilor.

Cercetarea actuală s-a bazat pe dezvoltarea unui sistem software ce își propune să eficientizeze

procesele de producție din cadrul liniilor flexibile de fabricație.

Avantajele oferite de acest sistem sunt:

optimizarea timpului de producție;

minimizarea dezechilibrului sistemului;

maximizarea producției;

reducerea costurilor de producție și de personal;

creșterea flxibilității.


45

În vederea dezvoltării sistemului de eficientizare a fost necesar controlul și monitorizarea

sistemului, pentru a se putea observa ce parametrii ai procesului pot fi optimizati.

Prin controlul procesului, se reușește menținerea standardelor de producție și mai mult,

îmbunătățirea acestora.

Controlul unui proces de producție este complet atunci când se realizează monitorizarea,

programarea și execuția procesului. Astfel, prin activitatea de monitorizare sunt analizate

resursele și posibilitățile sistemului de producție.

Procesele de control și monitorizare ajută utilizatorul să coordoneze acțiunile sistemului și să ia

decizii legate de procesul de producție. Pentru a putea controla întregul sistem este necesar ca

fiecare componentă să fie controlată local, iar acestea să comunice între ele. Astfel, dacă se

controlează și monitorizează procesul de pe o linie flexibilă de fabricație este necesar ca fiecare

stație de lucru de pe linie să fie controlată prin PLC-uri, deoarece în acest mod se pot lua decizii

locale privind procesul de pe linie. Pornind de la aceste decizii locale se poate analiza întregul

proces și pot fi abordate diferite metode de optimizare a producției.

Procesul de control este complet dacă se parcurg anumite etape, și anume: monitorizare,

programare și execuție.

Sistemele dezvoltate în vederea controlului eficient al liniilor flexibile de fabricație, reprezintă

sisteme avansate, capabile să rezolve probleme complexe din domeniul producției.

Pentru controlul reglării turației benzii transportoare a liniei flexibile de fabricație a fost propus

un modul pentru comanda independentă a celor două motoare electrice asincrone.

Viteza cu care se deplasează cele două benzi transportoare ale sistemului determină numărul de

piese obținut pentru un anumit interval de producție. De aceea, este esențial ca procesul

desfășurat în acel interval să poată fi optimizat, iar producția să fie eficientizată.

Prelucrând rezultatele obținute utilizând modulul dezvoltat pentru comanda independentă a

motoarelor de antrenare a benzii transportoare, se poate menționa că:

- timpul total de producție crește cu cât viteza benzii scade;

- cu cât viteza benzii scade cu atât consumul de energie crește;

- numărul de piese obținute într-un anumit interval de producție este direct proporțional cu

viteza de deplasare a benzii.

Astfel, modulul dezvoltat și implementat pentru comanda independentă a motoarelor de

antrenare a benzii transportoare, nu eficientizează procesul de producție din punct de vedere al

timpilor de producție ci doar din punct de vedere al consumului de energie.

Pentru eficientizarea procesului de fabricație de pe linia flexibilă FMS 200 a fost necesară

parcurgerea a două etape:

1. dezvoltarea modulului pentru comanda independentă a celor două motoare asincrone de

antrenare a benzilor transportoare;

2. prelucarea în timp real a informațiilor privind desfășurarea sarcinilor de lucru pe linia

flexibilă de fabricație.

În urma parcurgerii celor două etape și a implementării aplicației dezvoltate în vederea

eficientizării procesului, s-au obținut anumite rezultate care depind de modul de funcționare al

liniei flexibile de fabricație. Dintre acestea se pot menționa:

- dacă alimentarea benzii transportoare este realizată aleator, pe parcursul desfășurării

procesului se acumulează piese între stațiile de lucru;


46

- cu cât timpul de aprovizionare este mai mic, cu atât numărul de piese acumulate este mai

mare;

- viteza de deplasarea a benzii transportoare influențează doar timpul de deplasare între

stații nu și timpul de prelucrare al stațiilor;

- stația cu gradul de încărcare cel mai ridicat este cea care “dirijează” întregul proces pe

linia flexibilă;

- timpul optim de producție este influențat de funcționarea stației cu gradul de încărcare cel

mai mare;

- eficientizarea procesului se realizează atât din punct de vedere al timpului de producție

cât și al consumului de energie.

Optimizarea timpului de producție, eliminarea surplusului de piese de pe banda transportoare și

încercarea de a se elimina pe cât posibil timpii de așteptare pe bandă, înseamnă o eficientizare a

procesului de producție și o reducerea a consumului de energie și a costurilor.

Optimizarea reprezintă activitatea de selecție a celei mai bune soluții, în raport cu un criteriu

predefinit, selectarea făcându-se dintr-o mulțime de soluții posibile. Optimizarea poate fi

obținută prin algoritmi, caracterizați de proprietăți, definite sub formă de funcții. Utilizarea unui

algoritm de optimizare, în cadrul unui proces, permite minimizarea unei funcții. Un exemplu

poate fi constituit de minimizarea costurilor de producție, prin utilizarea unor variabile,

reprezentate de resursele sistemului.

Algoritmul propus analizează gradul de încărcare al stațiilor de lucru și oferă o soluție optimă în

ceea ce privește configurația procesului, permițând obținerea unui timp de producție optim, ceea

ce înseamnă eficientizarea procesului. O altă problemă pe care algoritmul o rezolvă este aceea de

minimizare a dezechilibrului sistemului prin maximizarea utilizării stațiilor de lucru și

maximizarea fluxului de piese obținute la finalul procesului.

Astfel, implementarea algoritmului îndeplinește anumite obiective ce pot fi definite în cadrul

unui proces de producție, și anume:

- procesele de fabricație sunt executate conform unui program de lucru optim;

- nu este necesară intervenția operatorului uman, odată ce o comandă de piese a fost

plasată;

- algoritmul este flexibil, adaptabil și reutilizabil, putând fi implementat pe orice tip de

sistem flexibil de fabricație.

7.2 Contribuții originale

Prin prezenta teză de doctorat, autorul consideră că s-au adus următoarele contribuții originale:

realizarea unui studiu aprofundat cu privire la stadiul actual de dezvoltare a

sistemelor flexibile de fabricație dezvoltate pentru industrie și a impactului pe

care acestea le au față de mediul economic;

pentru o imagine mai clară a procesului de producție, am realizat un studiu

referitor la cercetările privind tipurile și sistemele de control, precum și

monitorizarea sistemelor flexibile de fabricație;

realizarea unui studiu privind sistemele de control și monitorizare de tip SCADA;


47

dezvoltarea și implementarea unui modul pentru comanda independent a celor

două motoare asincrone ce antrenează banda transportoare a liniei flexibile FMS

200;

validarea experimentală a modulului pentru comanda independentă a celor două

motoare asincrone prin intermediul aplicațiilor testate cu ajutorul echipamentelor

disponibile în laboratorul universității;

am proiectat, dezvoltat, implementat și testat un sistem software pentru controlul

și monitorizarea liniei flexibile de fabricație;

am proiectat, implementat și testat un algoritm pentru eficientizarea proceselor de

producție, prin optimizarea timpului de producție.

7.3 Diseminarea rezultatelor

Cercetările întreprinse în perioada desfășurării proiectului „Burse doctorale pentru dezvoltare

durabilă POSDRU/107/1.5/S/76945”, s-au concretizat prin elaborarea și publicarea în calitate de

prim autor sau co-autor a unui număr de 7 articole științifice, dintre care 6 ca prim autor, atât în

reviste de specialitate, cât și în volumele unor conferințe științifice internationale, după cum

urmează:

articole publicate în lucrările unor conferințe cotate ISI (Web of Knowledge) – 2;

articole publicate în volumele unor manifestări științifice internationale indexate în baze

de date internationale – 4;

articole publicate în buletine și reviste de specialitate – 1.

Din cele 6 articole publicate în lucrările unor conferințe, 5 dintre ele au fost susținute personal de

către autor.

Dintre articolele publicate, 6 au fost publicate în lucrările unor conferințe cotate ISI și unul a fost

acceptat spre publicare în bulletin indexat CNCSIS cod B+.

7.4 Direcții viitoare de extindere a cercetării

Cercetările efectuate până în prezent vor fi continuate prin:

dezvoltarea de noi algoritmi de eficientizare;

dezvoltarea unei noi direcții de cercetare la nivelul liniei flexibile, și anume dezvoltarea

suplimentară a aspectelor legate de securitatea acesteia;

îmbunătățirea modului de gestionare a erorilor și alarmelor;

crearea unei magazii de piese pentru a facilita alimentarea cu semifabricate a stației cu

gradul de încărcare cel mai ridicat;

modificarea zonei de prelucrare pentru stația de montare a șuruburilor, și anume în afara

benzii transportoare pentru a permite producția de diferite tipuri de piese.


48

Bibliografie

1. [Apt 03] Apt, K., Principles of Constrain Programming, Cambridge University Press,

New York, USA, 2003.

9. [Bon 97] Bonini, C. P., Hausman, W. H., Bierman, H. Jr., Quantative Analysis for

Managenment, ed. 9, Irwin McGraw-Hill, 1997.

15. [Chi 07] Chirita, B., Sisteme flexibile de fabricație, Ed. Alma Mater, ISBN 9789731833-

45-3, 2007.

32. [Ip 00] Ip, W. H., Li, Y., Man, K. F., Tang, K. S., Multi-product planning and scheduling

using genetic algorithm approach, Comput. Ind. Eng., vol.38, p.283-296, 2000.

33. [Jam 05] Jammes, F., Smit, H., Service oriented paradigms in industrial automation,

IEEE Transaction on Industrial Informatics, vol. 1, p. 62-70, 2005.

41. [Kor 10] Koren, Y., Shpitalni, M., Design of reconfigurable manufacturing systems,

Journal of Manufacturing Systems, vol. 29, p. 130-141, 2010.

42. [Kum 03] Kumar, R., Tiwari, M K., Shankar, R., Scheduling of flexible manufacturing

systems: an ant colony optimization approach, Proc. Instn. Mech. Engrs, vol. 217, Part B:

J. Engineering Manufacture, p. 1443-1453, 2003.

43. [Kum 12] Kumar, V. M., Murthy, A., Chandrashekara, K., A hybrid algorithm

optimization approach for machine loading problem in flexible manufacturing system,

Journal of Industrial Engineering International, vol. 8, nr. 3, ISSN 1735-5702, p. 1-10,

2012.

44. [Lak 09] Lakhoua, M., N., Application of functional analysis on a SCADA system of a

thermal power plant , Advances in Electrical and Computer Engineering, vol. 9,nr. 2, p.

90-98, ISSN 1582-7445, 2009.

55. [Mor 12b] Moroșan, A.D., Sarkany, I., Sisak, F. Intelligent system for optimization of

production in flexible manufacturing lines, în IEEE 16th

International Conference on

Intelligent Engineering Systems (INES), ISBN 978-1-4673-2693-3, DOI:

10.1109/INES.2012.624980, p. 217 – 222, Lisabona, Portugalia, 2012.

56. [Mor 12c] Moroșan, A.D., Sisak, F., A SCADA system designed for making more

efficient production in flexible manufacturing system, in IEEE 13th

International

Symposium on Computational Intelligence and Informatics (CINTI), ISBN 978-1-4673-

5210-9, p. 409-413, DOI: 10.1109/CINTI.2012.6496801, Budapesta, Ungaria, 2012.

57. [Mor 12d] Moroșan, A.D., Sisak, F., A system designed to control and monitor a flexible

manufacturing system, in IEEE 3rd

International Conference on Cognitive

Infocommunications (CogInfoCom), ISBN 978-1-4673-5184-4, p. 447-452, DOI:

10.1109/CogInfoCom.2012.6422022, Kosice, Slovacia, 2012.

58. [Mor 13a] Moroșan, A.D., Sisak, F., An intelligent system designed for controlling the

manufacturing process in a flexible manufacturing system, in IEEE 8th

International

Symposium on Applied Computational Intelligence and Informatics (SACI), ISBN 978-

1-4673-6397-6, p. 353-357, DOI: 10.1109/SACI.2013.6608997, Timișoara, România,

2013.

59. [Mor 13b] Moroșan, A.D., Sisak, F., A system designed in order to control a process

production in a manufacturing system, in IEEE 9th

International Conference on

Computational Cybernetics (ICCC), ISBN 978-1-4799-0060-2, p. 57-60, DOI:

10.1109/ICCCCyb.2013.6617561, Tihany, Ungaria, 2013.


49

60. [Mor 13c] Moroșan, A.D., Danila, A., Sisak, F., The determination of the optimal control

law for a manufacturing system implemented on flexible line FMS 200, Buletinul

Universitatii Transilvania, Brașov, Seria I, vol. 6(55), nr. 2, 2013, acceptată pentru

publicare.

63. [Mun 98] Muntean, N., Convertoare statice, Editura Politehnica, Timișoara, 1998.

70. [Per 95] Perkins, J. R., Kumar, P. R., Optimal Control of Pull Manufacturing Systems,

IEEE Transactions on Automatic Control, vol. 40, nr. 12, p. 2040-2051, 1995.

78. [Rui 09] Ruiz, C. M., Cazorla, D., Cuartero, F., Marcia, H., Improving performance in

flexible manufacturing systems, The Journal of Logic and Algebraic Programming, Vol.

78, p. 260 – 273, 2009.

83. [Shi 06] Shivanand, H. K., Benal, M. M., Koti, V., Flexible Manufacturing System, New

Age International. ISBN: 8122418708, 2006.

85. [Sis 03] Sisak F., Raes P., Samyn B., Simulation of the electric drives, Editura Lux

Libris, ISBN 973-9458-16-5, 2003.

91. [Sto 12a] Stoica, M., Sisak, F., Moroșan, A., Reinforcement Algorithm for Industrial

Robot Programming by Demonstration, 13th

International Conference on Optimization of

Electrical and Electronic Equipement (OPTIM), ISSN 1842-0133, ISBN 978-1-4673-

1652-1, p. 1517-1524, 2012.

96. [Tho 04] Thomas, M., S., Kumar, P., Chandna, V., K., Design, development, and

commissioning of a supervisory control and data acquisition (SCADA) laboratory for

research and training , IEEE Transaction on Power System, vol. 19, nr. 3, p. 1582–1588,

DOI 10.1109/TPWRS.2004.826770, 2004.

99. [Tra 04] Trandafir, R., Modele și algoritmi de optimizare, Ed. Agir, București, ISBN

973-8466-76-8, 2004.

101. [Țop 05] Țopa, I., Dănilă, A., Diaconu, L., Elemente de excutie electrice, Matrix

Rom, București, 2005

102. [Țop 07] Țopa, I., Dănilă, A., Diaconu, L., Acționări electrice reglabile cu mașini

asincrone, Matrix Rom, București, ISBN 978-973-755-217-4, 2007.

103. [Um 09] Um, I., Cheon, H., Lee, H., The simulation design and analysis of a

Flexible Manufacturing System with Automated Guided Vehicle System, Journal of

Manufacturing Systems, vol. 28, p. 115-122, 2009.

108. [Yun 03] Yuniarto, M., N., Labib, A., W., Designing an online and real time

simulation, control and monitoring of disturbances in an intelligent manufacturing

system, IEEE International Conference on Industrial Informatics, p. 273–278, ISBN 0-

7803-8200-5, 2003.

109. [Yus 12] Yusof, U. K., Budiarto, R., Deris, S., Constraint-Chromosome Genetic

Algorithm for Flexible Manufacturing System Machine-Loading Problem, International

Journal of Innovative Computing, Information and Control, vol. 8, nr 3A, p. 1597-1609,

ISSN 1349-4198, 2012.

112. [Zas 97] Zaslavsky, B., Rodriguez, A., Collins, D., Time – Optimal Control for

Re-entrant Semiconductor Fabrication Lines, Proceedings of the 36th

Conference on

Decision & Control, San Diego, p. 102-107, 1997.


50

Rezumat

Tehnologia de fabricație utilizată în prezent este bazată pe flexibilitate și productivitate.

Flexibilitatea reprezintă capacitatea sistemului de producție de a se adapta la modificări ce pot

proveni din mediul extern. Sistemele flexibile de fabricație se pot caracteriza ca fiind sisteme

complet automatizate ce utilizează tehnologii la un standard ridicat, capabile să producă diferite

produse, în loturi mici și mijlocii, la costuri cât mai reduse.

Principalul avantaj pe care îl prezintă liniile flexibile de fabricație utilizate în domeniul

industrial, este acela că dețin capacitatea de a se adapta la schimbarea sortimentului de fabricație,

fapt posibil prin modificarea programului din calculator, fără a efectua modificări asupra

celulelor și echipamentelor de fabricație. Dar pentru a putea efectua modificări în calculator, în

vederea eficientizării producției, este necesar un sistem software pentru eficientizarea liniilor

flexibile de fabricație.

Teza de doctorat prezintă dezvoltarea și implementarea unui sistem software conceput pentru

eficientizarea producției în liniile flexibile de fabricație. Principalele obiective ale acestui sistem

sunt: de a optimiza timpul de producție, de a reduce costurile de producție și consumul de

energie, de a crește flexibiltatea și de a maximiza producția.

De asemenea, teza propune un algoritm de optimizare ce oferă o serie de avantaje, și anume:

procesele de fabricație sunt executate conform unui program de lucru optim, nu este necesară

intervenția operatorului uman, odată ce o comandă de piese a fost plasată iar algoritmul este

flexibil, adaptabil și reutilizabil, putând fi implementat pe orice tip de sistem flexibil de

fabricație.

Abstract

Manufacturing technology currently used is based on the flexibility and productivity. The

flexibility is the ability of a production system that can adapt to changes which can provide from

the external environment. Flexible manufacturing systems can be characterized as fully

automated systems that use technology to a high standard, capable of producing different

products in small and medium batches at a low price. The main advantage that present flexible

manufacturing lines used in industry, is that have the capacity to adapt to changing assortment of

manufacturing, which is possible by modifying the computer program, without making changes

to the cells and manufacturing equipment. But to do changes to the computer, in order to

improve production, is needed a software system for efficient flexible manufacturing lines.

The PhD thesis presents the development and implementation of a software system designed for

efficient manufacturing flexible production lines. The main objectives of this system are: to

optimize production time, reduce production costs and energy consumption, increase flexibility

and maximize production.

Also, the thesis proposed a optimization algorithm that provides a series of advantages, namely:

production processes are executed according to a program of work optimally, human operator

intervention is not required once a command of pieces has been placed and the algorithm is

flexible, adaptable and reusable, can be implemented on any type of flexible manufacturing

system.


51

Curriculum Vitae - RO

Informații personale:

Nume: Andreea Dorina MOROȘAN

Naționalitate: Română

Zi de naștere: 15.09.1985

Adresă: str. Jepilor, nr. 12, bl A25, ap. 8, Brașov, 500256

Email: [email protected]

Educație:

2010-2013 Studii de doctorat

Domeniul: Inginerie Electrică

Facultatea de Inginerie Electrică și Știința Calculatoarelor

Universitatea Transilvania din Brașov

2004-2009 Studii de licență

Specializarea: Electrotehnică Generală

Facultatea de Inginerie Electrică și Știința Calculatoarelor

Universitatea Transilvania din Brașov

Competențe:

Programarea calculatoarelor:

C/C++, Java, HTML, Matlab, CXSupervisor, Step 7 Manager,

AutoCAD;

Sisteme de operare:

Windows XP/7;

Alte compentențe: Monitorizarea și controlul aplicațiilor industrial folosind sisteme

SCADA și servere OPC;

Programarea liniei flexibile de fabricație FMS 200;

Programare roboți industriali;

Limbi străine:

Engleză – avansat;

Franceză – mediu;

Competențe și abilități sociale:

Ambițioasă, serioasă, responsabilă, cu spirit de echipă, sociabilă;

Activitate științifică:

2 publicații ca prin autor în articole publicate în lucrările unor

conferințe cotate ISI (Web of Knowledge);

4 publicații internationale ca prim autor;

1 publicație internatională ca și co-autor;



52

Curriculum Vitae - EN

Personal data:

Name: Andreea Dorina MOROȘAN

Nationality: Romanian

Date of birthday: 15.09.1985

Adress: str. Jepilor, no. 12, bl A25, ap. 8, Brașov, 500256

E-mail: [email protected]

Education:

2010-2013 PhD Studies

Field: Electrical Engineering

Faculty of Electrical Engineering and Computing Science

Transilvania University of Brasov

2004-2009 Graduate Studies

Field: General Electrotechnical

Faculty of Electrical Engineering and Computing Science

Transilvania University of Brasov

Skills:

Computer programming:

C/C++, Java, HTML, Matlab, CXSupervisor, Step 7 Manager,

AutoCAD;

Operating systems:

Windows XP/7;

Additional skills : Industrial monitoring and control applications using systems

SCADA and OPC servers;

Scheduling flexible manufacturing line FMS 200;

Programming industrial robots;

Foreign languages:

English – advanced;

French – medium;

Social skills and competences:

Ambitious, serious, responsible, team spirit, social;

Scientific activity:

2 paper as first author in ISI proceedings (Web of Knowledge);

4 international papers as main author;

1 international paper as co-author;


-dd universit universitatea transilvania din braşov · 2018-01-31 · sistem software pentru...

Documents