Utilitatea modelării matematice și a simulării în domeniul automatizării proceselor de fabricație

Introducere

Tehnica din ce în ce mai avansată în domeniul proceselor de fabricație și dorința companiilor de manufacturare de a avea cât mai puțini timpi morți - perioade în care anumite sisteme sunt scoase din producție - face ca modelarea și simularea proceselor de comandă și control pentru celulele de fabricație să fie un instrument indispensabil. Iar dacă vorbim de automatizarea unor procese de fabricație de către o firmă contractoare, acest instrument este vital pentru ca aceasta să fie competitivă pe această piață.

Tema de față vorbește despre utilitatea modelării matematice și a simulării în domeniul automatizării proceselor de fabricație.

Pentru început vor fi prezentate câteva aspecte teoretice iar în partea a doua a lucrării vor fi niște exemple practice legate de acest subiect.

1 Aspecte teoretice despre modelare matematică și simulare

1.1 Modelarea matematică. Generalități

Cercetarea științifică are ca scop descrierea unui sistem cu ajutorul unui model matematic. Aceasta are 3 etape de lucru: formularea, verificarea și validarea modelului.

Ideea de bază în etapa formulării unui model științific (modelare) este reducerea complexității. Acest proces se realizează prin încercarea de a face adevărul descriptibil și ușor de înțeles prin simplificare. În cazul în care modelul poate fi formulat cantitativ printr-un set de ecuații, vorbim despre un model matematic.

La verificarea modelului se face abstracție de ceea ce trebuie să reprezinte modelul, obiectul verificării fiind modelul în sine. Verificarea se face alegându-se o metodă de verificare specifică modelului.

Validarea modelului constă în compararea rezultatelor obținute la verificarea modelului cu proprietăți cunoscute ale sistemului reprezentat de model. Fără validare, verificarea modelului nu își are finalitate.

1.2 Aspecte generale despre simulare

Cu referire la subiectul acestei lucrări, o definiție potrivită a simulării prezintă acest proces ca un mijloc de testare al unui model cu scopul de a prevedea evoluțiile acestuia.

Simularea poate să fie statică - timpul nu are niciun rol iar simularea se face pentru un singur moment dat - sau dinamică - simularea privește procese în desfășurare.

De asemenea, simularea poate să fie continuă - specifică proceselor continue (procese chimice, fizice, evoluția vremii etc) - sau discretă - folosită pentru a provoca anumite stări ale sistemului la intervale de timp determinate aleator sau alese de factorul uman.

Simularea oferă marele avantaj de a putea testa modelul în diferite circumstanțe și cu o multitudine de variabile fără consecințele fizice asupra sistemului în cazul în care simularea depășește limitele de funcționare ale modelului. Astfel riscul de a deteriora sistemul prin teste directe asupra lui dispare.