自動導引車輛範例

本節將討論自動導引車輛範例，研究其可達圖狀態。若存有鎖死問題，提供鎖死狀態 區域。進行修正刪除其鎖死區域後，確保其可達圖無鎖死問題後，進而產生其規範測試一 筆畫路徑。其基本性質探討與其轉移點不變量分析、暫存點不變量分析與可程式控制器連 線可參考 2008 年陳氏所發表的論文[7]。具有鎖死問題的自動導引車範例取自 1990 年 Viswanadham 所發表的論文[35]。自動化系統中，因為資源共用會導致系統產生鎖死問題，

本範例如圖5.1 所示：上下貨區(L/U Station)，未加工元件與加工元件放置區；加工機(NC Machine)，一次加工一個元件；自動導引車輛(AGV)，一次搬運一個元件，可運送未加工 元件由上下貨區至加工機，並裝載已加工元件由加工機至上下貨區。本範例斐氏圖運作模 式如圖5.2，鎖死狀況發生如下，(1)由自動導引車輛由上下貨區運送未加工元件至加工機，

加工機開始加工此元件，稱之元件 1；(2)自動導引車輛空車回上下貨區，又載著另一未加 工元件稱之元件2 至加工機，此時加工機正在執行元件 1 等待卸貨至自動導引車輛，而元 件2 則等著進行加工，產生鎖死現象。圖 5.2 斐氏圖暫存點與轉移點如表 5.1 說明之。

圖5.1 自動導引車系統示意圖

圖5.2 自動導引車輛範例斐氏圖模型

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表5.1 自動車輛導引系統斐氏圖模型的暫存點與轉移點說明

暫存點意義 轉移點意義

Place1 自動導引車輛(AGV)空閒 Transition1 指定AGV 運送已加工機台

Place2 未加工工件已準備 Transition2 指定AGV 運送未加工機台

Place3 AGV 運送未加工工件 Transition3 AGV 裝載未加工工件

Place4 AGV 運送已加工工件 Transition4 AGV 運送未加工工件至加工機

Place5 AGV 運送未加工工件至加工機途中 Transition5 加工機開始加工，AGV 離去

Place6 AGV 與加工機旁等待上裝未加工工件 Transition6 加工機開始加工，AGV 等待於加工機旁

Place7 加工機空閒 Transition7 加工機加工完成

Place8 加工機加工中，AGV 離去 Transition8 AGV 卸載已加工工件

Place9 加工機加工完成等待AGV 到達 Transition9 AGV 運送已加工工件至上下貨區

Place10 AGV 運送已加工工件 Transition10 加工機加工完成，未離去之 AGV 卸載已

加工工件

Place11 加工機加工中，AGV 於一旁等待 Transition11 未離去之 AGV 運送已加工工件至上下

貨區 Place12 位離去之 AGV 運送已加工工件

此自動導引車輛系統存有兩種派工策略，其一為車輛運送未加工元件至加工機後，等 待其加工完成後，卸載加工完元件一起回到上下貨區；其二為車輛運送未加工元件至加工 機後，先行離去，等待加工機加工完成後，再至加工機處卸載元件回上下貨區。

依照第3.1 節專案分析流程，進行系統軟體實作分析。由軟體 P3 繪製而成圖 5.2 斐氏 圖模型，經由INA 軟體分析產生可達圖檔案如圖 5.3(a)，圖 5.3(b) 自動導引車輛系統之可 達圖。

(a) 可達圖檔案 (b) 可達圖 圖5.3 自動導引車輛範例

圖5.3 為自動導引車輛系統的可達圖檔案，點選開啟檔案按鍵，將可達圖 AGV.gra 檔 案讀入開啟。開啟成功，檔案資料於程式左方顯示AGV.gra 檔案存在與檔案內容。

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圖5.4 載入自動導引車輛範例之可達圖檔案

開啟檔案成功，點選活可達圖模組分析按鈕如圖 5.5，系統列出自動導引車輛系統範 例中共18 個狀態，擁有 7 個鎖死狀態，其中為 S2、S10、S11、S12、S13、S14、S15。

圖5.5 自動導引車輛範例之鎖死狀態分析

活可達圖模組分析完成後，系統會自動刪除所有鎖死狀態，點選歐氏有向圖模組按鈕 如圖 5.6，進行運輸模式分析，找出所有需要加邊的最短路徑，使得自動導引車輛系統範 例可達圖具有對稱性。系統列出自動導引車輛系統範例中供應點為S1、S8，需求點為 S5、

S6，路徑成本 S1S5=3、S1S6 = 4、S8S5 = 5、S8S6 = 6。求出最小加邊路徑成本為 9，需要 多增加的線段為 S1S5 路徑為 S1→S3→S4→S5 以及 S8S6 路徑為 S8→S9→S1→S3→

S4→S5→S6。

圖5.6 自動導引車輛範例之中國郵差問題運輸模式分析

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運用歐氏有向圖模組解決具有中國郵差問題的可達圖，使得自動導引車輛系統範例可 達圖具有對稱性，即可求得此歐依勒路徑。如圖 5.7 按測試序列模組按鈕，系統即可顯示 除自動導引車輛系統範例可行經所有邊界的歐依勒路徑以及狀態間轉移所需觸發的轉移 點。自動導引車輛系統範例之歐依勒路徑為 S1→S3→S4→S5→S17→S18→S1→S3→S4→

S5→S6→S16→S8→S9→S1→S3→S4→S5→S6→S7→S8→S9→S1。

圖5.7 自動導引車輛範例之規範測試路徑產生

完成一筆畫路徑後，選取生產循環頁面，點選循環分析模組如圖 5.8 所示。在自動導 引車輛範例的可達圖，沒有存在相同的生產循環，因此系統將會顯示如圖 5.8，沒有存在 相同的生產循環。

圖5.8 自動導引車輛範例之生產循環分析

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若不使用自動化規範測試系統軟體，則自動導引車輛系統的測試法則為全測法，所謂 全測法為測試每一條狀態轉換路徑。圖 5.2 首先要找出由初始狀態至各狀態轉換路徑的最 短距離如圖 5.2，若可達圖漸趨複雜時，難以直接目視法找出由初始狀態至各狀態轉換的 最短距離。此外假設執行規範測試狀態轉移一步需花費一秒，則共須花費 75 秒。自動化 規範測試路徑系統軟體可直接由可達圖快速分析出歐依勒路徑，而路徑的產生只需花費一 分鐘即可求得。運用歐依勒路徑進行自動導引車輛系統的規範測試，只需花費 22 秒，即 可測試完成所有路徑。在此自動導引車輛小型可達圖案例中，規範測試路徑軟體在測試狀 態轉移步驟方面大幅節省一半以上的時間((75-22)/75 ≒ 71%)。此外，在找尋最短測試路 徑方面，自動化規範測試軟體更大幅的減輕人力搜尋路徑的困難，能快速的產生歐依勒路 徑。

表5.2 由初始狀態至各狀態轉換路徑

狀態轉換路徑 最短路徑 總路徑

狀態1→狀態 3 1→3 2

狀態3→狀態 4 1→3→4 3

狀態4→狀態 5 1→3→4→5 4

狀態5→狀態 6 1→3→4→5→6 5

狀態5→狀態 17 1→3→4→5→17 5

狀態6→狀態 7 1→3→4→5→6→7 6

狀態6→狀態 16 1→3→4→5→6→16 6

狀態7→狀態 8 1→3→4→5→6→7→8 7

狀態8→狀態 9 1→3→4→5→6→7→8→9 8 狀態9→狀態 1 1→3→4→5→6→7→8→9→1 9

狀態16→狀態 8 1→3→4→5→6→16→8 7

狀態17→狀態 18 1→3→4→5→17→18 6

狀態18→狀態 1 1→3→4→5→17→18→1 7

自動導引車輛範例產生小型的可達圖，可用規範測試軟體立即找出測試路徑，第 5.2 節將討論在複雜製造系統中，規範測試軟體的應用情況。

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