1. ELARTU — Інституційний репозитарій ТНТУ імені Івана Пулюя
  2. Роботи студентів
  3. Магістр
  4. 151 — автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології
Будь ласка, використовуйте цей ідентифікатор, щоб цитувати або посилатися на цей матеріал: http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/43146
Назва: Розробка автоматизованої системи оптимального управління промисловими мобільними роботами
Інші назви: Development of an automated system for optimal control of industrial mobile robots
Автори: Білоус, Павло Володимирович
Bilous, Pavlo
Приналежність: Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя
Факультет прикладних інформаційних технологій та електроінженерії (ФПТ)
Кафедра автоматизації технологічних процесів і виробництв
Бібліографічний опис: Білоуc П.В., Розробка автоматизованої системи оптимального управління промисловими мобільними роботами.: кваліфікаційна робота магістра за спеціальністю «151 — Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології» / П.В. Білоус. – Тернопіль : ТНТУ, 2023. — 94с.
Bibliographic description: Bilous P.V., Development of an automated system of optimal control of industrial mobile robots.: master's qualification work in the specialty "151 — Automation and computer-integrated technologies" / P.V. Bilous. – Ternopil: TNTU, 2023. — 94p.
Дата публікації: 28-гру-2023
Дата подання: 20-гру-2023
Дата внесення: 28-гру-2023
Видавництво: Тернопільський національний технічний університет ім. І. Пулюя, Факультет прикладних інформаційних технологій та електроінженерії, Кафедра автоматизації технологічних процесів і виробництв
Країна (код): UA
Місце видання, проведення: Тернопільський національний технічний університет ім. І. Пулюя, Факультет прикладних інформаційних технологій та електроінженерії, Кафедра автоматизації технологічних процесів і виробництв.
Установа захисту: ЕК №22, 2023 р.
Науковий керівник: Медвідь, Володимир Романович
Medvid, Volodymyr
Члени комітету: Тотосько, Олег Васильович
Totosko, Oleg
УДК: 681.5
Теми: 151
автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології
автоматизація
алгоритми оптимізацї
масштабованість
реконфігурація
промисловість
системи транспортування матеріалу
automation
optimization algorithms
scalability
reconfiguration
industry
material transportation systems
Діапазон сторінок: 1-94
Кінцева сторінка: 94
Короткий огляд (реферат): В магістерській кваліфікаційній роботі було розроблено методологію побудови гнучких виробничих систем, що реконфігуруються, надаючи можливість окремим компонентам приймати локальні рішення під впливом алгоритмів оптимізації. Для оцінки цієї методології було створено імітаційну платформу - симулятор автономної системи автоматизації (NAASS), яка була перевірена на фізичному об'єкті - демонстраційному стенді базової автоматизації та робототехніки (BARD). NAASS був використаний для оцінки продуктивності, надійності та масштабованості різних систем транспортування матеріалів при різних парадигмах оптимізації розкладу (SOP). Результати показали, що SOP з вбудованим інтелектом були більш надійними і перевершували ті, які не мали можливості локального прийняття рішень як в стохастичних, так і в детерміністичних умовах. Дослідження можливості масштабування системи дало змогу отримати докази того, що зв'язок між масштабованими і немасштабованими системами є складним і нелінійним. Були також визначені привабливі напрямки для майбутніх досліджень, які могли б принести корисні для промисловості результати.
In the master's thesis, a methodology was developed for building flexible production systems that are reconfigurable, allowing individual components to make local decisions under the influence of optimization algorithms. To evaluate this methodology, a simulation platform, the Non-Autonomous Automation System Simulator (NAASS), was created and tested on a physical object, the Basic Automation and Robotics Demonstration (BARD). NAASS was used to evaluate the performance, reliability, and scalability of various material handling systems under different schedule optimization paradigms (SOPs). The results showed that SOPs with built-in intelligence were more reliable and outperformed those without local decision-making capabilities in both stochastic and deterministic conditions. The study of system scalability provided evidence that the relationship between scalable and non-scalable systems is complex and nonlinear. It also identified attractive areas for future research that could yield useful results for industry.
Опис: Робота виконана на кафедрі автоматизації технологічних процесів і виробництв факультету прикладних інформаційних технологій та електроінженерії Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя Міністерства освіти і науки України. Захист відбудеться «28» грудня 2023р. о 9.00год. на засіданні екзаменаційної комісії №22 у Тернопільському національному технічному університеті імені Івана Пулюя.
Зміст: ВСТУП 7 1 АНАЛІТИЧНА ЧАСТИНА 8 1.1 Виклик 8 1.2 Нова парадигма 12 1.3 Описання завдання 12 2 НАУКОВО-ДОСЛІДНИЦЬКА ЧАСТИНА 14 2.1 Автоматизовані виробничі системи та системи автономної автоматизації 14 2.2 Тенденції в автоматизації 15 2.3 Вступ та прогрес в сходинковій логіці 21 2.3.1 Логіка сходів 23 2.3.2 Спроби автоматичної генерації коду 28 2.4 Розподілені системи управління 30 2.4.1 Виробництво на основі агентів 31 2.4.2 Холонічне виробництво 32 2.4.3 Результати та висновки 33 2.5 Виробництво напівпровідників 35 2.6 Підсумки та висновки 35 3 ТЕХНОЛОГІЧНА ЧАСТИНА 37 3.1 Вступ 37 3.2 Жадібна автономна система автоматизації 37 3.3 Огляд симулятора мережевої автономної системи автоматизації 37 3.3.1 Моделювання систем транспортування матеріалів 38 3.3.2 Вирішення проблеми стохастичної природи реального виробництва 39 3.3.3 Кодування симуляції 40 3.4 Структури зберігання даних NAASS 40 3.5 Графічний інтерфейс користувача AASS 41 3.5.1 Конфігурація компонентів 42 3.5.2 Компонування компонентів 42 3.5.3 Підтвердження взаємодії та макет 42 3.5.4 Визначення часу проходження та пропускної здатності 43 3.5.5 Конфігурація симуляції 44 3.5.6 Виведення сирих даних 45 3.6 Компоненти NAASS 45 3.6.1 Вихідний вузол 45 3.6.2 Вузол стоку 46 3.6.3 Вузол розгалужувача доріжок перемикача 46 3.6.3.1 Функція роботи розгалужувача доріжок перемикача 47 3.6.3.2 Функція фінішної обробки розгалужувача доріжок...47 3.6.4 Вузол з'єднання стрілочних перемикачів 49 3.6.5 Вузол робочої станції 49 3.7 Результати та статистика AASS 50 3.8 Валідація та висновок NAASS 51 4 КОНСТРУКТОРСЬКА ЧАСТИНА 54 4.1 Кількісна та якісна оцінка 54 4.1.1 Пробна кількість 54 4.1.2 Кількість оброблених візків 55 4.1.3 Системні варіації та важливість варіативності 56 4.2 Тести макета та SOP 57 4.2.1 Тестові макети 58 4.2.2 Результати та обговорення 60 4.3 Масштабованість системи 63 4.3.1 Вступ 63 4.3.2 Тест єдиної системи 61 4.3.3 Результати єдиної системи 64 4.3.4 Випробування неоднорідних систем 66 4.3.5 Результати та обговорення неоднорідної системи 67 4.4 Надійність системи 68 4.4.1 Вступ 68 4.4.2 Результати та обговорення 69 4.5 Висновки 71 5 СПЕЦІАЛЬНА ЧАСТИНА 72 5.1 Внески 72 5.2 Локалізовані системи прийняття рішень 72 5.3 Симулятор мережевої автономної системи автоматизації 73 5.3.1 Існуючі компоненти 73 5.3.2 Додаткові компоненти 74 5.3.3 Подорож у двох напрямках 74 5.3.4 Реалізація обмеження черги 75 5.3.5 Мова реалізації 75 5.4 Продуктивність АСА, масштабування системи та надійність системи 75 5.5 Подальші дослідження 76 5.5.1 Використані алгоритми оптимізації 76 5.5.2 Використані показники 77 5.5.3 Виведення псевдокоду 77 5.5.4 Відношення масштабування 77 5.5.5 Подальша перевірка 78 5.6 Підсумок 78 6 ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ 79 6.1 Заходи, які зменшують небезпеку виникнення вибухів та пожеж 79 6.2 Фізичні основи електробезпеки 81 6.3 Підвищення стійкості роботи об’єктів електроенергетики в воєнний час 82 ВИСНОВКИ ...86 ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ...87 ДОДАТКИ...93
URI (Уніфікований ідентифікатор ресурсу): http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/43146
Власник авторського права: © Білоус Павло Володимирович, 2023
References: 1. [1] A Dugenske and A Fraser. The national electronics manufacturing initiative (nemi) plug and play factory project. International Journal of Computer Integrated Manufacturing, 13(3):225–244, 2000. URL http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/ 095119200129876.
2. [2] D.M. Tilbury M.R. Lucas. A study of current logic design practices in the automotive manufacturing industry. International Journal of Human-Computer Studies, 59:725– 753, 2003.
3. [3] F. Jammes and H. Smit. Service-oriented paradigms in industrial automation. IEEE Transactions on Industrial Informatics, 1(1):62–70, February 2005. ISSN 1551-3203. doi: 10.1109/TII.2005.844419. URL http://ieeexplore.ieee.org/lpdocs/epic03/ wrapper.htm?arnumber=1411764.
4. [4] K. Wilcox. Engineering salaries rise, October 2013. URL http://www.asce.org/ cemagazine/articlens.aspx?id=25769810172#.UlxvzUGG3Rl.
5. [5] K. Akantziotis S. Manesis. Automated synthesis of ladder automation circuits based on state-diagrams. Advances In Engineering Software, 36:225–233, 2005.
6. [6] D. Orive E. Estevez, M. Marcos. Automatic generation of PLC automation projects from component-based models. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 35:527–540, 2007.
7. [7] Mohsen a. Jafari and Thomas O. Boucher. A rule-based system for generating a ladder logic control program from a high-level systems model. Journal of Intelligent Manufacturing, 5(2):103–120, April 1994. ISSN 0956-5515. doi: 10.1007/BF00572403. URL http://link.springer.com/10.1007/BF00572403.
8. [8] N. Ajloni M. Uzam, A. H. Jones. Conversion of petri net controllers for manufacturing systems into ladder logic diagrams. Technical report, Intelligent Machinery Division, Research Institute for Design, Manufacturing and Marketing, University of Salford, 1996.
9. [9] E. Twiss M. Zhou, editor. Design of Industrial Automated Systems Via Relay Ladder Logic Programming and Petri Nets, volume 28 of IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics- Part C: Applications and Reviews, 1998. IEEE. 79
10. [10] D. C. McFarlane J. L. Chirn. Petri nets based design of ladder logic diagrams. Technical report, Institute for Manufacturing, University of Cambridge, 2000.
11. [11] Jack R. Meredith. Implementing the automated factory. Journal of Manufacturing Systems, 6(1):1–13, January 1987. ISSN 02786125. doi: 10.1016/0278-6125(87)90045-8. URL http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/0278612587900458.
12. [12] Y Koren, U Heisel, and F Jovane. Reconfigurable manufacturing systems. CIRP Annals - Manufacturing Technology, 48(2):527–540, 1999. URL http://www.sciencedirect. com/science/article/pii/S0007850607632326.
13. [13] Yoram Koren and Moshe Shpitalni. Design of reconfigurable manufacturing systems. Journal of Manufacturing Systems, 29(4):130–141, October 2010. ISSN 02786125. doi: 10.1016/j.jmsy.2011.01.001. URL http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/ S0278612511000021.
14. [14] Andreas Gebhardt and Jan-steffen Hoetter. CIRP Encyclopedia of Production Engineering. Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg, 2014. ISBN 978-3-642- 20616-0. doi: 10.1007/978-3-642-20617-7. URL http://link.springer.com/10.1007/ 978-3-642-20617-7.
15. [15] Giovani Da Silveira, Denis Borenstein, and FS Fogliatto. Mass customization: Literature review and research directions. International Journal of Production Economics, 72(49):1–13, 2001. URL http://www.sciencedirect.com/science/article/ pii/S0925527300000797.
16. [16] Weiming Shen, Lihui Wang, and Qi Hao. Agent-based distributed manufacturing process planning and scheduling: a state-of-the-art survey. IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics - Part C: Applications and Reviews, 36(4):563–577, 2006. URL http://ieeexplore.ieee.org/xpls/abs_all.jsp?arnumber=1643848.
17. [17] H.-P. Wiendahl, H.a. ElMaraghy, P. Nyhuis, M.F. Z¨ah, H.-H. Wiendahl, N. Duffie, and M. Brieke. Changeable manufacturing - classification, design and operation. CIRP Annals - Manufacturing Technology, 56(2):783–809, January 2007. ISSN 00078506. doi: 10.1016/j.cirp.2007.10.003. URL http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/ S0007850607001552.
18. [18] JR Hackworth and FD Hackworth. Programmable Logic Controllers: Programming Methods and Applications. 2004. URL http://research.philadelphia.edu.jo/ 1744/1/ProgrammableLogicControllersProgrammingMethods.pdf. 80
19. [19] G. Frey and L. Litz. Formal methods in plc programming. SMC 2000 Conference Proceedings. 2000 IEEE International Conference on Systems, Man and Cybernetics. ’Cybernetics Evolving to Systems, Humans, Organizations, and their Complex Interactions’ (Cat. No.00CH37166), 4:2431–2436, 2000. doi: 10.1109/ICSMC.2000.884356. URL http://ieeexplore.ieee.org/lpdocs/epic03/wrapper.htm?arnumber=884356.
20. [20] KH Han. Object-oriented modeling, simulation and automatic generation of plc ladder logic. cdn.intechopen.com, (January):1–17, 2010. URL http://cdn.intechopen.com/pdfs/6900/InTech-Object_oriented_modeling_ simulation_and_automatic_generation_of_plc_ladder_logic.pdf.
21. [21] Bill Simpson. URL http://www.thelearningpit.com/lp/doc/dl/dl-rl.html.
22. [22] Ltd Fuji Electric FA Components & Systems Co. Fuji as-intrerface, 2006. URL http: //www.fujielectric.co.jp/fcs/eng/as-interface/as_i/control.html.
23. [23] Thomas Kugelstadt. Industrial interface transceivers, January 2013. URL http://cnx. org/content/m44375/latest/.
24. [24] T. O. Boucher M. A. Jafari. A rule -based system for generating a ladder logic control program from a high-level systems models. Journal of Intelligent Manufacturing, 5: 103–120, 1994.
25. [25] M Uzam and AH Jones. Discrete event control system design using automation petri nets and their ladder diagram implementation. The International Journal of Advanced Manufacturin pages 716–728, 1998.
26. [26] Georg Frey. Automatic implementation of petri net based control algorithms on plc. Proceedings of the American Control Conference, 2000., pages 2819–2823, 2000. URL http://ieeexplore.ieee.org/xpls/abs_all.jsp?arnumber=878725.
27. [27] MB Younis and G Frey. Formalization of existing plc programs: A survey. Proceedings of CESA, 2003. URL http://www.aut.uni-saarland.de/uploads/media/GF_MBY_ CESA_jul_2003.pdf.
28. [28] Zhi Sheng Zhang, Cheng Li, Yi Fan Zhou, and Wen Dong Liu. A transformation method between plc ladder diagrams and instruction lists using recursive and stack algorithms. Advanced Materials Research, 490-495:1908–1912, March 2012. ISSN 1662-8985. doi: 10.4028/www.scientific.net/AMR.490-495.1908. URL http://www.scientific.net/ AMR.490-495.1908. 81
29. [29] Paulo Leitao. Agent-based distributed manufacturing control: A state-of-the-art survey. Engineering Applications of Artificial Intelligence, 22(7):979–991, October 2009. ISSN 09521976. doi: 10.1016/j.engappai.2008.09.005. URL http://linkinghub.elsevier. com/retrieve/pii/S0952197608001437.
30. [30] M.K Lim and Z Zhang. A multi-agent based manufacturing control strategy for responsive manufacturing. Journal of Materials Processing Technology, 139(1-3):379– 384, August 2003. ISSN 09240136. doi: 10.1016/S0924-0136(03)00535-1. URL http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0924013603005351.
31. [31] Norving P. Canny J. F. Malik J. M. Edwatds D. D Russel, S. J. Artificial Intelligence: A Modern Approach. 1995.
32. [32] Jennings Nicholas. R Wooldridge, Michael. Intelligent agents: Theory and practice. The Knowledge Engineering Review, 10:115–152, 1995.
33. [33] Jacques Ferber. Milti-Agent Systems: An Introduction to Distributed Artifi Intelligence. 1999.
34. [34] M Wooldridge. An Introduction to Multi-Agent Systems. Wiley, New York, 2002.
35. [35] Boyd N. Whorms H. Diltis, D. The evolution of control architectures for automated manufacturing systems. Journal of Manufacturing Systems, 10:63–79, 1991.
36. [36] Warneke. The Fractical Company. Springer, 1993.
37. [37] Norio Okino. Bionic manufacturing systems. In J. Peklenik, editor, Conference on Flexible Manufacturing Systems, Past, Present-Future, pages 73–95, 1993.
38. [38] Hendrik Van Brussel, Jo Wyns, Paul Valckenaers, Luc Bongaerts, and Patrick Peeters. Reference architecture for holonic manufacturing systems: Prosa. Computers in Industry, 37(3):255–274, 1998.
39. Проектування мікропроцесорних систем керування: навчальний посібник/ І.Р. Козбур, П.О. Марущак, В.Р. Медвідь, В.Б. Савків, В.П. Пісьціо.–Тернопіль: Вид-во ТНТУ імені Івана Пулюя, 2022.–324с.
40. Я.І. Проць, В.Б. Савків,О.К. Шкодзінський, О.Л. Ляшук. Автоматизація виробничих процесів. Навчальний посібник для технічних спеціальностей вищих навчальних закладів. – Тернопіль: ТНТУ ім. І.Пулюя, 2011. – 344с.
41. Основи наукових досліджень і теорія експерименту : Навчальний посібник / укл. Ю. Б. Капаціла, П. О. Марущак, В. Б. Савків, О. П. Шовкун. Тернопіль : ФОП Паляниця В.А., 2023. 186 с.». http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/40843.
42. Пилипець М. І. Правила заповнення основних форм технологічних документів : навч.-метод. посіб. / Уклад. Пилипець М. І., Ткаченко І. Г., Левкович М. Г., Васильків В. В., Радик Д. Л. Тернопіль : ТДТУ, 2009. 108 с. https://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/42995.
43. Методичний посібник для здобувачів освітнього ступеня «магістр» всіх спеціальностей денної та заочної (дистанційної) форм навчання «Безпека в надзвичайних ситуаціях» / В.С. Стручок –Тернопіль: ФОП Паляниця В. А., –156 с. https://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/39196.
44. Навчальний посібник «Техноекологія та цивільна безпека. Частина «Цивільна безпека»» / автор-укладач В.С. Стручок – Тернопіль: ФОП Паляниця В. А., – 156 с. http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/39424/
45. Платформа .NET та мова програмування C# 8.0: навчальний посібник / Коноваленко І.В., Марущак П.О. – Тернопіль: ФОП Паляниця В. А., 2020 – 320 с. /Рекомендовано до друку Вченою радою Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя. Протокол № 10 від 20 жовтня 2020 року
46. Капаціла Ю.Б., Михайлишин Р.І., Савків В.Б., Методичні вказівки до виконання кваліфікаційної роботи бакалавра спеціальності 151 «Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології». Тернопіль.: Видавництво ТНТУ. 2021. 40 с.
47. Савків В.Б., Капаціла Ю.Б., Михайлишин Р.І. Методичні вказівки до виконання кваліфікаційної роботи бакалавра спеціальності 151 «Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології». Тернопіль.: Видавництво ТНТУ. 2021. 50 с. https://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/35172
Тип вмісту: Master Thesis
Розташовується у зібраннях:151 — автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології

Файли цього матеріалу:
Файл Опис РозмірФормат 
E_KRM Bilous_PV.pdfКваліфікаційна робота магістра5,17 MBAdobe PDFПереглянути/відкрити
___Avtorska_Білоус_.docАвторська довідка65,5 kBMicrosoft WordПереглянути/відкрити
Показати повний опис матеріалу Перегляд статистики


Усі матеріали в архіві електронних ресурсів захищені авторським правом, всі права збережені.

Інструменти адміністратора