离散事件仿真与制造系统集成机制

可在ScienceDirect上获得目录列表计算设计与工程杂志首页：www.elsevier.com/locate/jcde计算设计与工程学报6（2019）70离散事件仿真与制造系统Quézia Manuela Gonçalves Laurindo，Túlio Almeida Peixoto，João José de Assis RangelUniversidade Mendes，Campos（UCAM-Campos），巴西阿提奇莱因福奥文章历史记录：2017年11月21日收到2018年2月21日收到修订版，2018年在线发售2018年保留字：离散事件仿真动态仿真混杂系统协同仿真工业4.0A B S T R A C T本文提出了一种离散事件仿真（DES）软件与系统动力学（SD）软件联机通信的集成机制。它们之间的集成允许执行混合和更广泛的模拟，其中系统的复杂性及其多方面的关系可能需要不同模拟方法的组合和技术之间的协同作用。Ururau自由和开放源码软件（FOSS）被用于实施DES模型。为了建立动态模型，我们使用了称为CAD 3D Software Inventor®的机械设计软件。此外，我们还将DES模型应用于控制系统的实时测试阶段。该机制实施的结果使得能够对典型制造系统的不同方面进行评估。此外，控制系统和DES模型之间的集成允许验证可编程逻辑控制器（PLC）的逻辑©2018计算设计与工程学会Elsevier的出版服务这是一个开放在CC BY-NC-ND许可证（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）下访问文章1. 介绍第四次工业革命或工业4.0，正如一些作者所称，是最近许多著作中使用的术语，指的是工业自动化、过程控制和信息技术领域的主要技术创新，以集成的方式应用于制造过程。许多这些研究提出了离散事件仿真（DES）的工具之一，用于协助设计师与在 工 业 4.0 的 应 用 程 序 中 可 以 找 到 几 个 DES 工 作 在ReferenceTurner，Hutabarat，Oyekan和Tiwari（2016）的研究中，作者采用DES作为智能工厂的测试平台和决策，这些智能工厂由集成技术组成。参考文献Xu et al.（2016）讨论了工业4.0时代对离散仿真系统的主要需求。DES在制造过程中的应用提高了产品的质量，使生产系统的管理变得更加容易（Rodi c.，201 7）。此外，当在线应用仿真模型以支持这些制造环境中的分析时，也使用术语协同仿真。在参考Pei，Yifei，Fei和Dongbo（2017）的工作中，作者利用智能生产架构来优化决策，并采用数据采集和分类机制来管理由计算设计与工程学会负责进行同行评审。*通讯作者。电子邮件地址：joao. ucam-campos.br（João José de Assis Rangel）。通过不同过程元件之间的通信接口实现资源共享该工作提到“通过一个统一的标准接口来管理和共享具有不同功能的网络资源是有帮助的关于具有不同功能的系统的分析，混合仿真可以作为一种工具，通过不同仿真方法之间的集成，对制造操作之间的复杂交互进行建模和准确全面的评估（Hwang，Park，Lee，Lee，2016）。在最近的一项研究中，参考Hoad和Kunc（2017）指出了一种结合动态仿真和离散事件仿真的混合系统建模资源之间的这种关联有不同的方法，另一方面，互补，以提供对“现实世界”问题的更好理解参考文献Asbjörnsson、Bengtsson、Hulthén和Evertsson（2016）补充说，动态模拟和离散模拟之间的关联可以在系统建模中实现更高的保真度，因为它提供了所研究过程中涉及的元素的操作视角，这对于分析工业单元和生产系统性能的设计至关重要因此，这项工作的目的是提出一个集成机制，设计允许DES软件和动态仿真之间的在线通信软件之间的通信研究的中心焦点是在两个软件之间进行高级数据交换https://doi.org/10.1016/j.jcde.2018.02.0052288-4300/©2018计算设计与工程学会Elsevier的出版服务这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。QMG Laurindo等人/Journal of Computational Design and Engineering 6（2019）7071一个应用于工业过程中的项目，另一个应用于作为生产系统决策支持工具的设备。本文组织如下：在第2节中，我们提出了使用计算机辅助设计（CAD）资源在DES模型和控制系统测试。在第3节中，我们将探讨Ururau环境与Inventor之间的集成机制。第4节介绍了模拟方法，所研究的系统的描述，以及生产线的概念模型。第五节介绍了DES模型与控制系统的集成。第6节讨论了实施机制的结果。 最后，我们列出了本研究的可能扩展以及对所提出的方法的结论。2. CAD资源在DES和控制系统调试中的应用开发生产系统是一项复杂的任务。因此，诸如使用CAD 3D的策略使得实施这些系统变得更容易（Gironimo等人，2015年; Lindskog，Vallsoul，&Johansson，2016年）。这些工具用于在构建它们之前协助分析和更改评估，从而可以识别和防止设计错误。一些作者应用动画资源与离散事件仿真集成。与DES模型相结合的动画工具的交互性可以更容易地验证所研究模型的过程，以实现其可扩展性（Rekapalli&Martinez，2011; Woo，Nam，Ko，2014）。CAD资源也广泛应用于生产线调试，以支持控制系统的测试（Guerrero，López，Mejía，2014; Ko，Ahn，Park，2013; LeePark，2014）。 这一个（Ko等人，2013）展示了生产系统设计的过程，该过程通过使用真实控制器和虚拟工厂来实现虚拟调试。这种应用的好处包括在实际调试阶段之前减少抽吸和校正工作，因为它们允许在设计之前了解系统如何工作（Lee Park，2014）。在虚拟环境中验证可编程逻辑控制器（PLC ）程序后，参考Guerrero等人。（2014）进行了系统的真正调试。开发的控制逻辑被移植到物理系统中并在其上进行了测试，由于使用了过程控制的OLE（OPC）软件，使得物理过程、PLC硬件和虚拟环境之间的连接成为可能，从而实现了它们之间的参 考 文 献 Cardoso ， Rangel ， Nascimento ， Laurindo ， andCamacho（2014）提出了另一种有趣的方法。作者演示了PLC与虚拟工厂（仿真模型）以及PLC与示教台之间的集成。作者还应用了3D资源，目的是使问题的理解变得容易，并帮助验证控制系统。除了逼真的可视化和对所研究模型行为的理解外，还有CAD 3D工具可以对原型进行真实分析。Inventor®软件可以作为一个例子，因为它在其界面中有一个运动仿真模块，在该模块中，机构受到重力加速度和系统中力的影响。这允许在更近的现实中观察和分析它的行为3. 集成机制：DES和力学模型软件用于机械设计的CAD软件在许多领域都有了进步。这些环境，除了包含功能-创建3D原型，为零件和设备的动态模拟提供资源，以及逼真图像的可视化。Inventor®、Catia®和NX®等软件具有这些功能。然而，发明人提供了必要的资源，以自由的方式实现所研究的机制;这就是为什么选择它来进行这项研究的原因这样，所建议的机制处理用于机械设计的软件的动态仿真环境与离散仿真环境之间的耦合。因此，所提出的用于通信的机制使得被开发用于改善特定系统的性能的工业工厂的元件能够在应用于实际过程之前在仿真模型上被测试。因此，除了能够分析随机系统的动态之外，离散仿真模型还可以验证过程中新元件的功能，允许评估系统的操作和资源以及插入过程的工厂中的新设备的机械作用。作为一个例子，DES模型可以在创建系统之前检查进程队列中的实体流、资源的使用以及对制造设计的评估。力学模型提供了变量的评估，如力、加速度、速度、扭矩和有限元分析。因此，这里提出的建议，使一个广泛的仿真模型的图1说明了DES模型和动态模型通过高级通信接口耦合的项目范围。如可见于图 1，必须采用API（应用编程接口）将DES模型与动态模型（CAD 3D模型）通信。作为所展示的机构的应用实例，我们实现了Ururau软件，一个离散仿真环境，和Inventor软件，它具有用于机械设计的动态仿真环境。Ururau中的插件已实现，如附录A所示。它只是在Inventor中的运动仿真中计算时间因此，Inventor API被实现为C# DLL（动态链接库）。C#和Ururau插件都通过jni4net库相互通信。Ururau是一个自由和开源软件（FOSS），允许用户到测试新功能在的环境图1.一、DES模型和动态模型之间的集成机制来源：作者72QMG Laurindo等人/Journal of Computational Design and Engineering 6（2019）70（ Peixoto ， Rangel ， Matias ， Silva ， Tavares ， 2017 ） ;Inventor®是Autodesk®提供的机械设计CAD软件，免费且有限制版本。Inventor®环境支持零件和设备的设计、创建视频以呈现设计的原型、系统的动态仿真以及其他资源。图图2的a部分示出了用于Ururau软件和Inventor ®软件之间的通信的集成机制的构造细节。b部分为了实现软件之间的集成机制，需要使用java中的一个层，jni4net （ https://jni4net.github ） 。 io/ ） 来 协 调 通 信 ， 因 为Inventor®的API是使用C#编程的，而Ururau主要是用java设计的。Ururau模块Inventor函数激活jni 4 net库，该库用作Java虚拟机（JVM）和公共语言编译器（JVM）之间的进程内桥梁;这是.NET平台虚拟机的一个组件，用于管理.NET程序（包括C#）的执行。jni 4 net库激活Inventor®的API功能，负责机械设计的动态仿真，应用仿真的初始和最终步骤、用户在Ururau中定义的仿真时间或Ururau功能模块中插入的概率分布作为参数。它们是机器运动执行的步骤。当参数为每步时，Inventor®计算运动仿真的时间并将其发送到Ururau，以便计算该图元的仿真时间。当用户定义一个概率分布，这个时间是按步长划分的，对力学模型进行动态仿真。用户在分布中插入不超过Inventor®中动态模拟的总持续时间的时间值。如果发生这种情况，将创建一个异常来中断模拟。用户可以在软件的动态仿真环境中的机械模型中看到该最大值。尽管用户执行机械模型的上传并将其放入Inventor®的动态仿真环境中，但Ururau负责启动仿真并在离散仿真开始时运行该过程。在图2的部分b中，可以看到离散事件仿真模型（虚拟工厂）和PLC之间的集成机制。它们之间的通信通过OPC接口进行。有关整合机制的更多详细信息，请参见第5.1项。图 3显示了Ururau软件中实现的模块，用于与机械模型（CAD3D模型）集成。必须编程到模型中的参数可以通过图1所示的通信模型来定义。3.第三章。在模型的顶部，函数的标识可以在（ID）和（Name）字段中进行。在（Type）中，建模者可以在（Value）字段中调整预期的函数和与之相关的数据。在模型的底部，可以对模型的资源和队列进行属性化，从而在报表上显示统计结果，如队列中的数量、队列中的时间和资源的占用率。实现以允许Ururau软件和Inventor®软件之间的集成的编程代码可以是图二. (a)Ururau软件（DES模型）和Autodesk Inventor®（动态模型）的集成机制;以及（b）Ururau软件和PLC之间的集成机制。来源：作者QMG Laurindo等人/Journal of Computational Design and Engineering 6（2019）7073图三. Ururau软件的Inventor功能模块。来源：作者见附录A。在那里，DelayStepInventor构造函数（第21到26行）启动jni4net代理，它在启动DES模型模拟时将java中的调用转换为C#。当通过该命令识别实体时，执行4. 仿真模型仿真模型是表示现有操作、在建操作甚至假设系统操作的方法。它们可以是数学、逻辑或符号表示，使模型能够在不需要真实系统的情况下进行分析。仿真是一种分析工具，用于预测现有系统中变化的影响或评估系统开发仍在设计中。仿真模型允许在不修改真实系统的情况下分析系统中的变更及其影响。这种可行性大大降低了立即改变系统的风险和成本可能导致（法律，2007年）。4.1. 仿真方法学为了开发DES模型，所应用的方法包括以下步骤：制定问题分析;制定概念模型;从概念模型翻译实际模型到计算模型;验证和确认;实验;结果的解释和统计分析;结果的比较和呈现（Banks，Carson，Nelson，Nicol，2010）。我们还采用了参考文献Sargent（2013）提出的方法对模拟模型进行验证和确认用IDEF-SIM语言建立了系统的概念模型这种语言允许更好地可视化和理解所研究问题的步骤和特征（Montevechi等人，2010年）。支持IDEF-SIM模型和DES模型之间集成的更多解释可以在Chwif，Banks，Mrsena Filho，and Santini（2013）中找到。DES模型采用Ururau软件开发。该软件作为一个实验室，不同的研究人员可以使用它来分析复杂的系统，并测试在先进的仿真系统中使用的不同功能。Ururau软件可在免费获得，那里有教程视频和其他资源，以帮助用户使用它。在 最 近 的 一 项 针 对 运 筹 学 的 自 由 软 件 文 献 的 调 查 中 ，ReferenceDagkakis和Heavey（2015）从其他44个具有相同目的的工具中引用了Ururau。作者强调，该软件的积极特点是，以电子表格形式提供的教程视频4.2. 系统描述本文所用的应用模型涉及一个典型的罐头生产线这条线，这是假设理想化的这项工作，开始时，平光盘（E1）抵达从层压铝冲压。随后，将盘指定用于挤出过程（F1）以形成圆柱形杯，压缩盘的下端直到其具有适当的高度。通过打印机对杯子进行标记（F2）;然后，将其内部涂上环氧树脂（F3）以防止腐蚀。对其进行手动检查过程（F4），包括在髋臼杯表面上发光，以验证其中是否存在一旦发现杯子中的任何故障，就将其送去回收。当不存在任何缺陷时，这在95%的情况下发生，实体继续进行该过程的下一步骤，即，用液体填充罐（F6）。灌装后，将罐加盖（F7）并贴标签（F8）。还有一个质量控制过程（F5），检查五分之一的生产罐。被分离出来进行分析的罐头被带到实验室进行检查。在罐灌装工艺之前，将待分析的样品选择了一个简单的布局，因为这项工作的目的是证明所提出的机制，这可以通过所采用的设备的功能。图 4说明了生产线中的工艺流程。见图4。 罐头生产线的布局。来源：作者74QMG Laurindo等人/Journal of Computational Design and Engineering 6（2019）70选择图4中突出显示的罐包装（F8）的手动过程来实施Ururau和Inventor®软件之间的集成机制的测试。通过这种方式，利用Inventor®环境设计了自动罐头包装机的CAD 3D模型，以取代手动包装过程。开发的CAD 3D模型如图所示。五、包装机的CAD 3D模型如图5所示动作如下：致动器A移动到带式输送机以获取该批罐（4罐），返回到其运输罐的初始位置，朝向盒子移动，将罐插入到带式输送机中。框并返回到其初始位置。图6示出了由构成CAD模型的致动器执行的运动;该图仅示出了自动包装机的参与罐从传送带到盒的运动的主要元件，例如轨道、致动器A和致动器B。此外，图中示出了由致动器执行以包装罐的运动方向图6描述了致动器可以执行以将罐从传送带带到盒子的运动。致动器A在第一移动中下降，在Z轴的负方向上移动。一旦罐被致动器A的端部吸住，致动器A执行第二运动，返回到起始位置并沿Z轴的正方向运动。第三个移动涉及两个致动器;致动器B在Y轴的正方向上移动，也移动致动器A。当致动器B到达端部位置时，它将罐放入盒中并做相反的运动，即Z轴的正方向。CAD三维模型（动力学系统）开发耦合到DES模型。DES模型不控制CAD 3D模型的致动器的运动4.3. 概念模型概念模型的正确建立是离散事件仿真成功的重要组成部分。这样，在详细说明计算模型之前，系统的概念模型的实现如方法中的步骤中所描述的那样进行（Chwif等人，2013年）。图7示出了罐的生产线的概念模型。图7中突出显示的模型（F8）对应于打包过程，该过程被选择用于与动态机制集成，如系统描述中所述。为此，它在与发明人集成的DES模型中，有必要用“发明人功能”模块代替F8模块表1显示了所研究系统概念模型中的功能描述和参数。随后，根据概念模型（图7）中的信息以及用于对系统和功能参数进行建模的模块描述（表1），在Ururau建模环境中构建计算仿真模型由于Ururau也将IDEF-SIM语言应用于建模系统，因此计算模型与概念模型非常相似5. Ururau-PLC集成5.1. Ururau-PLC通信机制为了实现仿真模型与控制系统的集成，我们使用了一个通信接口，它可以图五. 在Inventor®软件中构建的自动罐包装机的CAD 3D模型。来源：作者QMG Laurindo等人/Journal of Computational Design and Engineering 6（2019）7075见图6。 在Inventor®设计环境中应用于动态仿真的机构。来源：作者见图7。 罐头生产线的概念模型。来源：作者通过OPC服务器实现仿真模型和控制系统之间的双向数据 这样，仿真模型将数据写入OPC接口，表1铝罐生产工艺说明及参数。来源：作者工艺说明工艺参数E1实体：扁平圆盘功能：EXPO（1）分钟F1工艺：成型杯功能：正常（0.7，0.07）分钟F2工艺：标签功能：正常（0.3，0.03）分钟F3工艺：表面功能：正常（0.4，0.04）分钟F4过程：通过光发射功能：正常（0.1，0.01）分钟F5工艺：实验室功能：正常（1，0.1）分钟F6工艺：灌装饮料功能：正常（0.5，0.05）分钟F7工艺：密封功能：正常（1，0.1）分钟F8工艺：包装功能：正常（1，0.1）分钟R1资源：操作员1质量：1R2来源：Computerized Print质量：1R3资源：汽化器质量：1R4资源：检查员1质量：1R5产品名称：易拉罐灌装机质量：1R6产品名称：封口机质量：1R7资源：操作员2质量：1C1控制（计数器MOD 5）！ =零读取其数据。它也发生在控制系统中，控制系统读取OPC的数据并将信息写入其中。应用于读和写的输入和输出变量是布尔类型的，其假定逻辑电平0和1的值，0用于假条件，1用于真条件。此外，当模型中有计数器时，根据控制器规范，变量必须是在仿真模型和控制系统的集成中，我们采用了Ururau的两个过程模块：分配和保持。Assign用于产生控制系统输入的驱动; Hold用于将控制系统的输出信号发送到Ururau。一旦在OPC中定义了通信变量，它们就可以通过窗口OPC通信在Ururau环境中可视化。5.2. Ururau-PLC集成模型仿真 模型和 控制 系统的 集成机 制对应 于检 查过程 的自动 化（F4）。为此，在检测过程（F4）之前安装传感器（C.D.U.传感器），当其检测到76QMG Laurindo等人/Journal of Computational Design and Engineering 6（2019）70控制器控制罐的位移，并将输入信号发送到PLC，PLC发送输出信号，从而启动灯（C.D.U.灯）。此外，将罐头运输到实验室检查也实现了自动化。该运输的自动控制包括通过安装在生产线中的致动器使五个罐中的一个罐偏离，该致动器将罐传送到二级传送带，该二级传送带将罐带到实验室，在实验室中对罐进行检查。在检测过程中安装的传感器驱动（C.D.U.传感器）的监测使罐计数，这些数据存储在计数器变量（C.D.U.计数器）中。当传感器检测到变量时，计数器捕获信息。在计数器对传感器的四次致动进行计数之后，致动器（C.D.U.致动器）的前进被激活，并且由传感器检测到的第五个罐被偏离到第二传送带，将罐带到实验室。 端部位置传感器（C.D.U.）末端位置传感器）执行致动器的返回。图 8介绍了在Ururau软件中建立的仿真模型，软件与可编程逻辑控制器集成。分配模块（C1、C1 a、C2）和保持模块（L1和L2），高-在图8中以灰色点亮，被插入到图7所示的模型中，以执行Ururau和控制系统的集成。表2显示了Ururau模型中插入的模块的描述，模块中使用的变量，变量的类型和地址。这些变量在OPC接口和控制系统中进行配置。根据表2，C.D.U.传感器、C.D.U.计数器和C.D.U. endpositionsensor变量 具 有 “M”内存地址，允许以虚拟方式操作数据。 C.D.U.lamp 和C.D.U.actua- tor变量具有物理地址（Q），也就是说，它们允许控制真实设备。C.D.U.计数器变量是一个计数器，类型短或字。表2中列出的其他变量是I/O（输入和输出）变量。对于控制系统的编程，我们使用具有CPU 1214 C DC/DC/DC的6ES 7214 - 1AG 40 - 0XB 0型SIMATIC S7-1200系列微控制器。该微控制器具有14个数字输入，10个数字输出，2个模拟输入，无模拟输出。控制系统的逻辑编程采用了梯形图逻辑编程软件（西门子Step7）。逻辑编程中采用的变量与表2中所示的相同。图9描述了应用于积分的梯形逻辑。图8所示的命令的第一行表示输入触点（传感器）和输出触点（C.D.U.灯）。当传感器（C.D.U传感器）的变量执行罐的检测时，它向PLC发送输入信号，PLC向执行其致动的灯变量发送第二行由输入变量、计数器和输出变量组成输入触点与第一条线相同，即传感器。计数器变量（C.D.U.计数器）存储传感器（C.D.U.传感器）的输入驱动数据;在计数四个罐后，它向PLC发送信号，PLC激活输出，即致动器变量（C.D.U. 致动器）。计数器变量通过检测致动器端部位置（C.D.终端位置传感器）。6. 结果和讨论DES模型和动力学模型（CAD 3D模型）之间的集成的实验结果在图1和图2中。图10 - 12示出了根据本发明的实施例的运动控制系统，其中可以识别速度和力曲线随时间变化的行为，对应于由所实施的机构执行的运动。涉及力和速度的值显示在纵坐标轴上，时间显示在时间轴上。图10示出了移动致动器A所需的力和致动器A在所形成的轨迹中移动的速度，持续时间为0.3秒。在这个动作中，直到0.27秒的瞬间，力才发生显著变化。从0到10，见图8。 在Ururau软件中建立仿真模型。来源：作者表2OPC接口和控制系统中配置的变量及其地址。来源：作者符号模块变量名类型地址C1分配C.D.U.sensor布尔M0.0L1举行C.D.U.lamp布尔Q0.0C1a分配C.D.U.sensor布尔M0.0L2举行C.D.U.actuator布尔Q0.1C2分配C.D.U. 末端位置传感器布尔M0.1X德西索尔C.D.U.counter短或单词公司简介QMG Laurindo等人/Journal of Computational Design and Engineering 6（2019）7077500300-1000.0100-300-5000.10.20.30.40.50.60.7-700力Y [Z]1100-900130015001700速度[mm/s]190021002300见图9。 控制系统采用西门子Step7软件中的梯形图。来源：作者6004002000力Z [N]0.29秒，在这一瞬间之后，又增加了。 图图11表示由致动器A在2秒内执行的第二次移动的速度和力值随时间的变化。力值在整个轨迹中振荡，并且速度没有受到影响电话：+86-21 -5555555传真：+86-21 - 55555555-400-600-800-1000在0.49至1.45秒的间隔内有显著变化的该运动的速度和力值主要为负值。图 12显示速度和力值随时间的变化-1200-1400-1600-1800-2000-2200-2400-2600-2800-3000速度[mm/s]时间（秒）称为第三运动，由致动器B执行这个位移发生在0.7秒内。这个运动的速度和力的值，以及前一个，大多是负的，并提出了显着的振荡整个轨迹。尽管包装机发展五个运动或步骤见图10。第一步在Inventor®来源：作者100500-500-100-150-200-250-300-350-400-450-500-550为了包装罐，图中仅示出了其中的三个。这是因为第一运动的速度和力的值与第四运动的值之间的类似行为。第二个运动的变量值与机器开发的第五个运动的变量值相似。表3示出了通过Inventor®软件中的动态模拟获得的关于包装机（CAD 3D模型）执行的每个步骤的时间的速度和力的值。它还介绍了在实施与DES模型相结合的机制这些数据如下：排队时间、排队人数和资源忙。动态机制的变量值显示在-600时间（秒）表3是通过与表1中应用的相同的数据库获得的。见图11。在Inventor®中为第二步实施的运动仿真的结果。来源：作者700--------2500时间（秒）见图12。在Inventor®中为第三步实施的运动仿真的结果。来源：作者图10-12号。这些分析数据使我们注意到，动力学机制的大多数值在整个轨迹上呈现负号。DES模型的变量值在所有移动中均相同，但Inventor工艺模块（InF1）和在该功能中执行的资源（RIn）除外。对于第一次移动，实体在进程队列中花费0.01分钟（InF1），并且该进程的资源使用（RIn）对应于43.30%。对于第二次移动，处理队列中变量的平均时间包装机的资源利用率为70.70%，而在第三次运动中，实体在处理队列中的时间（InF1）为0.36分钟，这比前一次运动的值低排队的实体数量和资源的使用也低于前一个，实体数量对应于0.17，包装机的使用为63.30%。速度[mm/s]2.01.51.00.5.0e Z [N]Forc二移动第一移动三乐章78QMG Laurindo等人/Journal of Computational Design and Engineering 6（2019）70表3动态机制和DES模型的变量通过集成机制的实现得到来源：作者动力机制变量DES模型变量第一移动时间（秒）力（N）速度（mm/s）排队时间（分钟）排队人数资源繁忙（%）0.10.20.3第二次移动时间（s）104.22119.35204.32力（N）-1007.22-1991.59-1653.29速度（mm/s）F1 0.29F6 0.19InF1 0.01排队时间（分钟）F1F6InF1排队人数1.260.130.00R1 62.80R6 56.60Rin 43.30资源繁忙（%）0.00.10.40.8-76.14-89.7984.63-127.880.00-221.57-237.45-245.27F1F2F3F40.290.000.000.00F1F2F3F41.260.000.000.00R1R2R3R462.8025.0032.207.601.01.41.82.0三乐章-106.72-97.78-79.12-50.50-245.27-245.25-335.430.00F5F6InF1F80.000.190.920.00F5F6InF1F80.000.130.410.00R5R6R731.1056.6070.7010.40时间（s）力（N）速度（mm/s）排队时间（min）排队数资源忙（%）0.081.180.00F10.29F11.26R162.800.10.20.30.40.50.60.7-709.88-807.47-937.88-1014.90-1242.03-157.34-1021.37-365.59-729.00-1088.73-1492.33-2010.43-2338.0843.16F2F3F4F5F6InF1F80.000.000.000.000.190.360.00F2F3F4F5F6InF1F80.000.000.000.000.130.170.00R2R3R4R5R6R725.0032.207.6031.1056.6063.3010.40表4Ururau报告的数据通过仿真模型和控制系统之间的实施。来源：作者x1/4计数1/2计数2/3计数3/4=5/4/1/4方程中的x值对应于发送到实验室此值应与变量排队时间（分钟）排队人数F1.queue0.58F1.queue1.53F2.queue0.00F2.queue0.00F3.queue0.00F3.queue0.00F4.queue0.00F4.queue0.00F5.queue6.73F5.queue0.83F6.queue0.00F6.queue0.00F7.queue0.18F7.queue0.11F8.queue10.26F8.queue6.06资源繁忙（%）R166.00其他变量Count17R228.40R337.20Count245R529.60R659.80计数313R791.20表4通过仿真模型和控制系统之间的集成给出了结果。计数器的值（Count1、Count2和Count3）有助于分析控制系统和DES模型之间的集成的功能。 如可见于图 8、模型的所有输出都有一个计数器。计数1计算在检测过程中通过光发射丢弃的实体值;计数2计算经过生产单元的所有过程的变量;计数3计算由致动器从队列中移除的实体以进行实验室检测。基于计数器执行的计数的总和，可以知道经历DES模型过程的实体的总数这样，为了验证控制系统和DES模型之间的集成的功能，必须将模型的变量总数除以5，因为对于每5个变量，从队列中移除1。当量（1）根据表4中的数据，演示了计算必须带到实验室的变量的方法。数到三。一旦这些值对应，模型和控制逻辑就有效。由于模型实体总数为65个，因此必须从队列中删除13个罐因此，可以在表4中验证从队列中移除的实体数量与由等式2确定的实体数量相同。（一）.因此，仿真模型和控制系统的功能是有效的。此外，表4给出了通过Ururau软件生成的报告获得的其他值，例如：排队时间（分钟）、排队人数和资源繁忙（%）。排队时间和排队实体数最多的过程是打包过程（F8），等待时间为10.26分钟，排队实体数平均为6.06。包装过程所使用的资源（R7）的使用量也大于其他过程，占91.20%。7. 最后的考虑Ururau软件和Inventor®之间的集成机制的实现允许它们之间的在线通信，并能够对典型的制造系统进行深入分析。也就是说，这些软件之间的集成，除了提供随机系统的验证，如操作评估和过程资源，还允许分析插入在所研究的工业工厂中的新设备的机械工作。在此基础上，应用离散事件仿真模型和PLC建立了混合仿真环境该环境能够实时开发和进行控制系统的测试，提供编程逻辑的验证，以应用于物理设备的控制。还可以强调的是，免费和开源软件允许探索离散仿真环境的内部架构及其建设性特征。这样一来，QMG Laurindo等人/Journal of Computational Design and Engineering 6（2019）7079仿真模型的其他研究人员和开发人员可以理解所开发的机制，并以类似的方式在不同的计算环境中复制它该机制可应用于教学中，促进学生学习，也可用于操作人员培训。附录Aing.此外，它还可以用于工业中，以测试控制系统，设计新的布局，甚至修改工业厂房。对于未来的工作，我们建议在Ururau软件中实现插件，以便应用其他机械设计软件（如CATIA®或NX®）中提供的资源。为Ururau软件和Inventor®软件之间的通信而实施的编程代码80QMG Laurindo等人/Journal of Computational Design and Engineering 6（2019）70致谢作者感谢提高高等教育人员协调会（CAPES）、国家科学技术发展委员会（CNPq）和里约热内卢州研究基金会（FAPERJ）对本研究的财政支持也感谢Maria Marta Garcia翻译本文的努力。引用Asbjörnsson，G.，Bengtsson，M.，Hulthén，E.，&Evertsson，M.（2016年）。连续破 碎 作 业 中 离 散 停 机 时 间 的 建 模 。矿 物 工 程 ， 98 （ S 。 I ） ， 22-29.https://doi.org/10.1016/j.mineng.2016.07.00网站。班克斯，J.，卡森，J.S.，纳尔逊湾L.，&Nicol，D.（2010年）。离散事件系统模拟（第5版）。上鞍河（新泽西州）：普伦蒂斯大厅。卡 多 索 湖 D 、 Rangel ， J.J.A. ， Nascimento ， A. 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