外文翻譯--AutoMod 軟件的柔性制系統(tǒng)與仿真【帶出處】.doc

中文譯文智能信息管理，2011,3,186-189DOI：10.4236/iim.2011.35022線上發(fā)表于2011年9月(http:/www.SciRP.org/journal/iim)AutoMod軟件的柔性制系統(tǒng)與仿真1陳紫霞2江長濱1中國宜賓宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院2中國杭州浙江工商大學(xué)電子郵件：，收稿于20116.2；修正于2011.7.4；公認(rèn)于2011.7.15摘要柔性制造系統(tǒng)（FMS）是一高度自動(dòng)化，復(fù)雜的系統(tǒng)。模擬設(shè)計(jì)或者分析FMS是一個(gè)證明行之有效的方法。在FMS中的射頻識(shí)別（RFID）系統(tǒng)的配置產(chǎn)生大量的RFID數(shù)據(jù)流，提供有價(jià)值的數(shù)據(jù)，改善FMS的操作。在本文使用RFID數(shù)據(jù)流在FMS下模擬的結(jié)構(gòu)。模擬與AutoMod軟件一起運(yùn)行。技術(shù)上的細(xì)節(jié)也被呈現(xiàn)。本文的結(jié)構(gòu)是遵從下列的步驟：第1步,AMHS、FMS和AutoMod的介紹；第2步，F(xiàn)MS模擬AutoMod軟件；第3步，通過RFID數(shù)據(jù)流驅(qū)動(dòng)的仿真框架；第4步，結(jié)論。關(guān)鍵詞：FMS（柔性制造系統(tǒng)）、RFID、數(shù)據(jù)流，模擬，AutoMod軟件1.介紹1.1.航空交通服務(wù)訊息處理系統(tǒng)（AMHS）和FMSAMHS是一個(gè)自動(dòng)化的材料處理系統(tǒng)。它通過改變自己的形式和包裝從而通過存儲(chǔ)，檢索和運(yùn)輸材料的過程。它主要依賴于自動(dòng)化設(shè)備的裝置處理這些材料。AMHS，像是在物流業(yè)或其他自動(dòng)化材料處理系統(tǒng)中的存儲(chǔ)和檢索系統(tǒng)（AS/RS），在這個(gè)競(jìng)爭激烈的環(huán)境中發(fā)揮著重要的作用1,2。因此，改善航空交通服務(wù)訊息處理系統(tǒng)具有極大的價(jià)值。柔性的制造業(yè)的系統(tǒng)（FMS）在AMHS擔(dān)任一個(gè)越來越重要的角色。圖1展示了柔性制造系統(tǒng)進(jìn)行處理金屬零部件的過程。（S/RM）的存儲(chǔ)/檢索機(jī)從儲(chǔ)物架上檢索托盤的原料，并將其放置在輸送機(jī)上的每個(gè)通道。然后操作員從托盤上消除了部分，并扣緊到相鄰輸送機(jī)的夾具上。輸送機(jī)輸送到拾取點(diǎn)，在那里它們被加載到自動(dòng)搬運(yùn)車（AGV）的夾具上。圖1：柔性制造系統(tǒng)的例子這個(gè)系統(tǒng)由6個(gè)計(jì)算機(jī)數(shù)字控制（CNC）加工零件。變化器的頭部也可用于鉆孔的部件。AGV運(yùn)輸夾具到所需的CNC或頭站。當(dāng)已完成所有處理的一部分時(shí)，AGV返回，而其夾具的一部分輸送到附近的存儲(chǔ)機(jī)架。操作員移除已完成的部分。并把它從夾具上返回用于機(jī)架上用于存儲(chǔ)的托盤上。空夾具然后在傳送帶上接受一個(gè)新的原始部分循環(huán)。FMS是一個(gè)典型的離散事件系統(tǒng)。雖然這很難評(píng)估其效率與傳統(tǒng)的方法，因?yàn)殡S機(jī)因素和計(jì)算的復(fù)雜性，仿真設(shè)計(jì)與分析FMS是一個(gè)行之有效的方法。1.2.FMS中的FRID數(shù)據(jù)采集RFID是一種強(qiáng)大的數(shù)據(jù)收集方法，該方法可以用在產(chǎn)品控制和材料處理或其他材料的流動(dòng)過程3。柔性制造系統(tǒng)中的RFID系統(tǒng)的部署，加強(qiáng)了運(yùn)轉(zhuǎn)控制的流程與更好的可視性。流通過FMS柔性制造系統(tǒng)的托盤，箱或其他負(fù)載都貼有RFID標(biāo)簽。RFID閱讀器在預(yù)先分配的位置讀取存儲(chǔ)的處理信息的標(biāo)簽。傳感器（RFID讀取器）收集信息材料流經(jīng)進(jìn)程，然后把此信息發(fā)送到數(shù)據(jù)庫中。根據(jù)一定的規(guī)則，有意義的事件流程，這可以用來驅(qū)動(dòng)供應(yīng)鏈管理（SCM）4，企業(yè)資源規(guī)劃（ERP）或制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）信息系統(tǒng)。面向服務(wù)的架構(gòu)（SOA）和事件驅(qū)動(dòng)架構(gòu)（EDA）在這一領(lǐng)域占主導(dǎo)地位5，6。RFID閱讀器可以提供即時(shí)的物料流信息，如該對(duì)象系統(tǒng)中的探測(cè)器。這些信息包括項(xiàng)目的信息，位置，加工精度和到達(dá)時(shí)間。它可以被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)流中，數(shù)據(jù)庫中或數(shù)據(jù)倉庫。對(duì)于FMS，如圖1所示，RFID閱讀器可以設(shè)置在AS/RSI/O站，數(shù)據(jù)工作站和AGV拾取點(diǎn)。標(biāo)簽標(biāo)記在貨盤和夾具上。當(dāng)托盤或夾具流經(jīng)系統(tǒng)，讀寫器讀取和創(chuàng)建數(shù)據(jù)記錄如表1所示。然后這些記錄被RFID處理。最后，大容量的記錄將被存儲(chǔ)為數(shù)據(jù)流的RFID數(shù)據(jù)倉庫7。因此，RFID數(shù)據(jù)成為連接到虛擬世界的橋梁。1.3.FMS仿真面臨的挑戰(zhàn)FMS經(jīng)營所處的環(huán)境是隨機(jī)的性質(zhì)。因此，在設(shè)計(jì)和分析FMS，這自然必須被考慮。仿真是一個(gè)功能強(qiáng)大的工具，以解決隨機(jī)的情況8。有商業(yè)軟件產(chǎn)品可以用于模擬的FMS。表1RFID標(biāo)簽記錄標(biāo)簽ID負(fù)載類型項(xiàng)目時(shí)間（hh:mm:ss:ms）閱讀器IDEE07000001A34621托盤原料114:01:45:351EE07000001A34622托盤原料214:01:45:552EF01000001A34621夾具P114:05:05:553EF01000001A34622夾具P214:05:06:154EF01000001A34623夾具P314:05:07:055但是模擬仍然是一個(gè)需要人才的工作，尤其是當(dāng)目標(biāo)系統(tǒng)是復(fù)雜的時(shí)候。一般情況下，商業(yè)仿真軟件包可以大幅緩解這些工作，因?yàn)槲覀兛梢杂盟鼈儊斫MS的可視化實(shí)體和組件的圖形用戶界面（GUI）的，但無形的數(shù)據(jù)或I/O數(shù)據(jù)，不是一個(gè)有效的建模方式。在很多情況下，一個(gè)偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器是唯一用來驅(qū)動(dòng)FMS仿真的方式。模擬中使用的隨機(jī)數(shù)引入到一個(gè)模型中，來表現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界的變化。產(chǎn)品達(dá)到間隔時(shí)間，處理時(shí)間，時(shí)間，知道機(jī)器故障，和維修時(shí)間是一個(gè)真正的系統(tǒng)的整個(gè)操作過程中的持續(xù)時(shí)間而變化的事件的例子。構(gòu)建模型時(shí)，必須決定如何代表在模擬隨機(jī)發(fā)生的事件。一種流行的方法是嘗試，以適應(yīng)估計(jì)或歷史的真實(shí)世界的數(shù)據(jù)到分配。丹對(duì)于FMS，意味著大批量的，高吞吐量的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)分析是很困難的。另一方面，這么多的過程數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在MES或其他企業(yè)的形成系統(tǒng)中，特別是與RFID系統(tǒng)的部署。這個(gè)數(shù)據(jù)可以用在正式的FMS仿真中。在本文的以下部分，我們將討論FMS模擬使用商業(yè)軟件。也可以預(yù)先給出一個(gè)使用RFID數(shù)據(jù)流的模擬框架。2.FMS仿真AutoMod的軟件AutoMod的套件是世界領(lǐng)先的工業(yè)仿真軟件，該軟件是由一家美國應(yīng)用材料公司開發(fā)。它成功應(yīng)用在許多領(lǐng)域，如汽車，半導(dǎo)體，航空航天和國防，造紙，物流等。許多世界500強(qiáng)企業(yè)中已經(jīng)使用AutoMod來模擬他們的生產(chǎn)物流，以提高運(yùn)行效率部門，減少庫存和現(xiàn)金流動(dòng)9,10.AutoMod實(shí)際上是兩個(gè)方案的組合：構(gòu)建包和運(yùn)行時(shí)包。構(gòu)建包包括物理和邏輯模型的定義。在用戶定義的物理和邏輯組件模型下，它將被編譯成一個(gè)可執(zhí)行程序，模擬和動(dòng)畫同時(shí)運(yùn)行。可執(zhí)行模型速度非?？欤峭耆梢曰?dòng)的，它可以停在任何時(shí)刻在模擬的時(shí)間來查看統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和模型狀態(tài)。提供數(shù)據(jù)庫的最新版本AutoMod的I/O功能和模式的通訊模塊，該模塊支持OPC（用于過程控制的OLE）或套接字通訊。FMS的可視組件，可以很容易地模擬專業(yè)AutoMod的模塊，如AS/RS，處理，輸送和路徑子系統(tǒng)。如果沒有現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)，F(xiàn)MS模型通常是由偽隨機(jī)流或簡單的示例數(shù)據(jù)，簡化了輸入或過程中的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)獲取代碼被嵌入在AutoMod的邏輯文件。3.RFID數(shù)據(jù)流驅(qū)動(dòng)的仿真框架有DEVS（離散事件系統(tǒng)）模擬使用RFID數(shù)據(jù)在不同類型的應(yīng)用程序。例如，RFID數(shù)據(jù)被用來模擬和分析醫(yī)院的經(jīng)營和資源利用率。從上面，我們知道，RFID數(shù)據(jù)代替?zhèn)坞S機(jī)流或簡單的樣品中，可以驅(qū)動(dòng)虛擬AutoMod模型。了解如何使用RFID在FMS運(yùn)行期間收集的數(shù)據(jù)流是我們需要解決的問題。根據(jù)不同的RFID數(shù)據(jù)源，使用RFID數(shù)據(jù)流的FMS仿真有兩種方式。在下面的部分中，在每種模式下，一個(gè)單獨(dú)的框架將提交。技術(shù)細(xì)節(jié)也將被提及。在這兩種模式中，模擬軟件專注于操作的RFID標(biāo)簽和標(biāo)記對(duì)象的名稱，如到達(dá)時(shí)間到達(dá)位置的字符。在標(biāo)簽的其他信息還沒有發(fā)送到軟件。傳送的信息必須是正式的，并可以被拆解成有意義的事件，這可以由軟件理解。具有前仿真，透明的標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議必須遵守。3.1.離線模式（歷史RFID數(shù)據(jù)）在離線模式下，存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中的歷史RFID將驅(qū)動(dòng)仿真模型。在這種模式下，處理的RFID數(shù)據(jù)已被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中。AutoMod的模型FMS運(yùn)行時(shí)，它會(huì)讀取自動(dòng)的MOD數(shù)據(jù)庫I/O功能（如開放式數(shù)據(jù)庫連接性功能），并剖析RFID數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)化為若干具有意義的AutoMod事件，圖2展示框架的離線模式。3.2.在線模式（模擬）在在線模式下，當(dāng)使用RFID數(shù)據(jù)流，F(xiàn)MS模型交互實(shí)時(shí)RFID的數(shù)據(jù)流。這是一種實(shí)物仿真與模擬的硬件。在這種模式下，與現(xiàn)實(shí)世界