Petri net modeling and analysis of manufacturing systems

Abstract

ÖZET Bu tezde imalat sistemlerinin modellenmesi ve analizi için Petri ağlan yaklaşımı önerilmektedir. Çeşitli sayısal kontrollü tezgahlardan oluşan ve otomatik malzeme taşıma araçları ile desteklenen bir imalat sisteminde analitik çözümler elde etmek zordur. Makina bozulmaları ve işlem zamanlarının değişkenliği problemin karmaşıklığını daha da arttırır. Bu tip bilgisayar destekli üretim sistemleri Petri ağları ile modellenebilinir ve analiz edilebilinir. Tezin katkısı iki yönlüdür. îlk olarak görüntüleme kolaylığı ve kullanıcının istediği düzeyde görüntülüyebilmesi için hiyerarşik bir yaklaşım kullanılmıştır. Sistem makro, taşıma ve işleme olarak üç düzeyde incelenebiliniz Önerilen yaklaşımda, grafiksel kullanıcı ara yüzeyinde, alt ağ kavramını uygulamaktadır. Bu yaklaşım özellikle fazla sayıda yer ve geçiş öğelerini içeren modelin karmaşıklığını görüntü açısından basitleştirmektedir. Tezin ikinci kısmı ise belirsizlik altında imalat sistemlerinin Petri ağları ile modellenmesinde kullanılabilecek bir otomatik model kurucusunun tasarımına ayrılmıştır. Bu yaklaşımın amacı Petri ağlarının benzetiminde uzman olmayan kişilerin de rahatlıkla model kurdurup ve analiz yapabilmeleridir. Bu çalışmada sözü edilen model, modüler yapıya sahiptir. Bilgiye dayalı sistem, imalat modelleriyle ilgili betimsel gösterim kütüphanesidir. Benzetim deneyi için ise eylem gösterimlerinden yararlanılmaktadır. m

ABSTRACT This thesis attempts to model manufacturing systems using Petri net simulation approach. A manufacturing system composed of various numerically controlled machines supported by automated material handling devices presents a high degree of complexity in terms of obtaining analytical solutions. The machine breakdowns and variability in the processing times introduce further complexity into the problem domain. These computerized production systems can be modeled and analyzed using stochastic Petri nets. The contribution of this thesis is twofold. First, a decomposition technique is proposed to provide ease of visualization and tractability for the user at the desired level. Three layers are presented as macro, transportation and process. This proposed approach employs the concept of subnets in the graphical user interface. This looks quite promising when model complexity increases significantly with more places and transitions. The second portion of the thesis is related to the design of an automatic generator of Petri net models for manufacturing system under uncertainty. The objective of this approach is to enable a non-expert to use Petri nets for simulation modelling and analysis. The generic model considered in this study has a modular structure. A knowledge base is formed as a library of descriptive frames for these modules. Action frames are defined for the sake of simulation experimentation. 11