灌模系統的監控員設計

在系統裴氏圖建立方面，可以使用階層轉換法來將系統的 IDEF0 規格圖轉換成裴氏 圖。IDEF0 規格圖主要是提供使用者一種靜態方法表達系統內所涵蓋的功能以及各功能的 執行順序，較難分析系統在時間進行下可能導致的狀態變化。在系統的動態行為模擬與驗 證方面，這可以藉由裴氏圖分析。階層轉換法的轉換邏輯是將 IDEF0 圖裡代表系統功能及 動作的作業方格轉換成裴氏圖的轉移點，而代表系統資訊流的線段轉換成裴氏圖的暫存 點，最後依據系統的初始狀態給予各暫存點浮標數，轉換方式如圖 5.5。有關灌模系統的 IDEF0 規格圖設計可參考附錄一。

圖 5.5 階層轉換法—IDEF0 轉換裴氏圖

當系統 IDEF0 規格圖過於複雜時，以人工作業方式進行階層轉換法需要花費大量的時 間，並且容易在轉換期間發生資訊遺漏的情形。階層轉換法自動化軟體[2]提供使用者將繪 製完成的 IDEF0 規格圖載入軟體內，並自動產生一個相對應的裴氏圖加註語言格式檔案。

對於不同檔案格式之間的轉換，該軟體採用的是樹形轉換法，其原理是展開 IDEF0 檔以及 裴氏圖加註語言檔的樹狀資料結構，再依據階層轉換法的轉換規則進行兩種樹狀結構之間 的資料對應與輸出。圖 5.6 為階層轉換法自動化軟體的操作畫面。

由階層轉換法自動化軟體所產生的灌模系統裴氏圖如圖 5.7 所示。此模式分成上下兩 個部份，其中下半部代表的是模具輸送系統、上半部代表的是備料系統。模具輸送系統共 包含 7 個轉移點、16 個暫存點，初始狀態下共有 7 個浮標分別在暫存點 2、3、6、8、10、

12、16 內。模具輸送系統的轉移點及暫存點意義如表 5.2 所示。備料系統共包含 10 個轉 移點、24 個暫存點，初始狀態下共有 12 個浮標分別在暫存點 18、20、22、24、26、28、

20、32、34、36、38、39 內。模具輸送系統的轉移點及暫存點意義如表 5.3 所示。

模具輸送系統與備料系統裴氏圖的狀態方程式可以表達為 P ‘ = P + R^Tt，P 為目前暫存

點浮標數向量、P’為狀態轉換後的暫存點浮標數向量，t 為轉移點激發向量，R 為法則矩陣 (Rule Matrix)。備料系統與模具輸送系統的法則矩陣如圖 5.8 所示。灌模系統的監控法則可 參考附錄二。

圖 5.6 階層轉換法自動化軟體操作畫面

圖 5.7 灌模系統裴氏圖

表 5.2 模具輸送系統裴氏圖暫存點與轉移點的說明 Indication:= tag 資訊},0)

7

({e},{O4=1,indication:=null Mold:=filled},0)

Var:Process_1 = ready

P11 輸 送 帶 已

Var:Mold = ready

P15 模 具 已 填 滿

Var:Mold = filled

P16 模具離開 Var:Mold = leave ：系統初始狀態

表 5.3 備料系統裴氏圖暫存點與轉移點的說明

m_a:=lacked, m_b:=lacked },0) 0.5

({I9=0},{O3=0,m_y:=filled},900 00)

239

P23 物料 B 已填充 Var:m_b=filled T₁₄ 啟動二號攪 拌器

({e},{O7=1,

m_h=lacked, m_y=lacked },0)

0.5

表 5.3 備料系統裴氏圖暫存點與轉移點的說明(續)

暫存點之意義 fp(Pi)

P36 物料 X 已輸出 Var:m_x=outputed P37 二號閥門已開啟 I4=1

P38 二號閥門已關閉 I4=0

P39 備料程式已結束 Var:Process_2 = complete P40 備料程式已啟動 Var:Process_2 =

proceeding ：系統初始狀態

圖 5.8 灌模系統法則矩陣

在裴氏圖的驗證方面，首先可以進行鎖死分析，此外模具輸送系統與備料系統的裴氏 圖均具有記號圖(Marked Graph)性質，這指的是裴氏圖圖形中每個暫存點前後的箭號數都 為一。對於具有記號圖性質的裴氏圖，可以進行最短週期時間分析以及不變量分析[5]。

圖 5.9 灌模系統可達狀態圖

對於鎖死分析而言，這是用於驗證系統的設計是否未包含鎖死狀態(Deadlock-free)。當 系統運行時，一但進入鎖死狀態後就不會再脫離該狀態，換句話說系統會一直停滯在現行 的狀態裡而導致後續的作業程式無法進行，也無法返回初始狀態，這是一種系統設計上的

錯誤，在製造系統設計中應避免鎖死狀態的發生。這裡主要是觀察灌模系統的可達狀態圖 裡是否每一個狀態都存在一條離去路徑，不存在離去路徑的系統狀態即代表鎖死狀態。在 可達狀態圖中，模具輸送系統包含 8 種可達狀態、備料系統包含 14 種可達狀態，兩個系 統中都未包含鎖死狀態。模具輸送系統、備料系統可達狀態圖如圖 5.9 所示。

圖 5.10 灌模系統最短週期時間分析

對於最短週期時間分析而言，這是分析裴氏圖自初始標記狀態經系統不斷演化後，再 次返回初始標記狀態所需花費的最短時間。藉由瞭解每一批次的生產週期時間，有助於系 統生產排程的規劃。有關裴氏圖最短週期時間的計算，這裡是藉由線性規劃方法進行求 解，詳細的線性規劃模式建立方式可參考[5]。模具輸送系統的最短週期時間的計算結果為 27.6 秒，如圖 5.10(a)所示，這與實際測量結果 27.4 秒相差僅 0.2 秒。備料系統的最短週期 時間計算結果為 3178，如圖 5.10(b)所示，這與實際測量結果 3186 秒相差 8 秒，推測造成 這樣的差距的原因可能在於液態原料的流速不固定，所以備料系統在進行每回合作業時會 因流速不同而造成備料時間上的些微差距。模式中各參數的設定則可參考表 5.2、5.3。