DIGITALNE FABRIKE – SIMULACIJA PROCESA PROIZVODNJE

UNIVERZITET U TUZLI 
MAŠINSKI FAKULTET 
Studijski odsjek: Proizvodno mašinstvo 

ZAVRŠNI RAD 

Prvog ciklusa studija 

Tema: 

DIGITALNE FABRIKE – SIMULACIJA PROCESA 

PROIZVODNJE 

Mentor:                                                                                                                            Student: 
Dr. sc. Edin Cerjaković, docent                                                                                Aldin Avdić 

Tuzla, Septembar 2017. godine 

ALDIN AVDIĆ

I 

Digitalne fabrike – Simulacija procesa proizvodnje 

REZIME 

U  ovom  diplomskom  radu  bit  će  predstavljene  teorijske  osnove  procesa  modeliranja  i 
simulacije  uopšte  kao  i  modeliranje  i  simulacija  samog  procesa  proizvodnje  (formiranje 
digitalnih fabrika). Da bi neki proizvod uopšte bio u fazi proizvodnje, neophodno je da se prije 
toga provedu određeni koraci. Svi proizvodi koji su danas prisutni na tržištu  u jednom trenutku 
su bili samo plod nečijih misli pa je dakle prvi korak prilikom izrade proizvoda generisanje 
ideje.  Dalje  nakon  toga  slijedi  analiza  mogućnosti  izrade  pomoću  dostupnih  tehnologija  i 
analiza tržišta tj. da li ima kupaca koji će biti spremni izdvojiti novac za korištenje usluga koje 
pruža taj proizvod. Sljedeći korak bi bio izrada prototipa datog proizvoda i analiza eventualnih 
nedostataka  i  tek  nakon  toga  kada  su  svi  parametri  usklađeni  pristupa  se  samom  procesu 
proizvodnje proizvoda. 

Navedeni  koraci  su  se  provodili  prije  upotrebe  računara,  međutim  velikim  napretkom 
informacionih tehnologija pristupa se modeliranju proizvoda i simulaciji njegove proizvodnje 
čak i prije izrade prototipa proizvoda. Generisanje ideje i analiza tehnologija i tržišta do  sada 
nisu bili predmet modeliranja i simulacije jer je nemoguće takvo nešto opisati modelom. Sam 
proces proizvodnje jedini direktno povećava vrijednost proizvodu i zbog toga je on interesantan 
za modeliranje i simulaciju, a moguće ga je i opisati modelom, tako da ispunjava sve uslove 
zbog kojih i postoje metode modeliranja i simulacije. 

Simulirati se mogu sam proces izrade proizvoda, dakle dok je direktno u zahvatima sa alatima, 
ali i svi procesi kretanja materijala unutar proizvodnog pogona (tok materijala) što znači svi 
procesi  rukovanja  i  upravljanja  materijalom,  skladištenja,  dopreme,  otpreme,  kontrole, 
međuskladištenja itd. Naravno što je više ulaznih parametara prilikom izrade simulacije i što je 
ona složenija to zahtijeva više vremena za samo njeno izvršenje, ali je takva simulacija tačnija 
i približnija realnom sistemu i moguće je utvrditi koji parametri najviše utiču na sam proces 
proizvodnje, koje operacije proizvode najveće troškove kako bi se njihov efekat minimizirao, 
kao i da se utvrdi koje radnje najviše usporavaju proces proizvodnje. 

Kao prikaz navedenih činjenica u ovom radu izrađena je simulacija robotske ćelije koja vrši 
operaciju  glodanja  pomoću  eksternog  uređaja  koji  se  montira  na  samog  robota  kao  izvršni 
element. Bit će objašnjena osnovna metodologija izrade simulacije u programskom paketu kao 
i kako se podešavaju parametri samog procesa obrade glodanjem i sigurnosni elementi prilikom 
puštanja simulacije u realnom okruženju. 

Ključne  riječi:  proizvodni  sistem,  proizvodni  proces,  modeliranje,  simulacija,  proizvodnja, 
digitalne fabrike, robot. 

S A D R Ž A J 

REZIME ..................................................................................................................................... i

SUMMARY ............................................................................................................................... ii

1.

UVODNA RAZMATRANJA .......................................................................................... 1

2.

PROIZVODNI SISTEMI I PROCESI ........................................................................... 2

2.1.

Pojam i teorija sistema ................................................................................................. 2

2.2.

Osnovni pojmovi sistema ............................................................................................ 4

2.3.

Proizvodni sistem i proizvodni proces ......................................................................... 5

2.4.

Struktura proizvodnog sistema .................................................................................... 6

2.5.

Struktura proizvodnog procesa .................................................................................... 8

3.

METODE  MODELIRANJA  I  SIMULACIJE  PROIZVODNIH  SISTEMA  I 

PROCESA ................................................................................................................................. 9

3.1.

Modeliranje .................................................................................................................. 9

3.1.1.

Metode modeliranja ............................................................................................ 12

3.1.2.

Validacija i verifikacija modela ......................................................................... 15

3.2.

Simulacija .................................................................................................................. 15

3.2.1.

Simulacioni proces ............................................................................................. 19

3.2.2.

Komponente simulacionog modeliranja ............................................................. 21

3.2.3.

Podjele simulacionih modela ............................................................................. 22

3.2.4.

Prednosti i nedostaci simulacije ......................................................................... 24

4.

METODOLOGIJA DIGITALNIH FABRIKA ........................................................... 26

4.1.

Početak digitalnih fabrika .......................................................................................... 26

4.2.

Modeli digitalnih fabrika ........................................................................................... 27

4.3.

Projektovanje digitalnih fabrika pomoću IT .............................................................. 29

4.4.

Prednosti korištenja digitalne fabrike ........................................................................ 31

4.5.

Upotreba OLP (Offline Programming) procesa u metodologiji digitalnih fabrika ... 32

5.

KONKRETAN PRIMJER SIMULACIJE PROCESA PROIZVODNJE ................ 33

5.1.

Priprema robota ......................................................................................................... 33

5.2.

Modeliranje dijela koji se obrađuje ........................................................................... 37

5.3.

Puštanje simulacije i definisanje NC koda ................................................................ 42

6.

ZAKLJUČNA RAZMATRANJA ................................................................................. 46

LITERATURA ....................................................................................................................... 47

POPIS SLIKA ......................................................................................................................... 49

ALDIN AVDIĆ 

2 

Digitalne fabrike – Simulacija procesa proizvodnje 

2.

PROIZVODNI SISTEMI I PROCESI 

Proizvodni sistemi i procesi kao što se iz samog značenja riječi može zaključiti predstavljaju 
uređene sisteme u kojima se odvijaju procesi neophodni za proizvodnju nekih dobara. Osnovni 
cilj procesa proizvodnje nekog proizvoda je stvaranje proizvoda koji će biti konkurentan na 
tržištu kako bi se ostvario što veći profit. Ovaj osnovni cilj mora biti zadovoljen sve dok se ne 
prestane sa proizvodnjom. Tek nakon što je on zadovoljen može se pristupiti ostvarivanju nekih 
drugih ciljeva: društveni, sociološki, itd.  

Jedna od baza svjetske ekonomije zasniva se na stalnoj proizvodnji i stvaranju nove vrijednosti, 
pri  čemu  akteri  proizvodnje  nastoje  tržištu  ponuditi  zahtijevane,  potpuno  nove  ili  inovirane 
proizvode  kako  bi  održali  i  pospješili  svoju  ekonomsku,  društvenu  ili  tehnološku  poziciju. 
Akteri ovakve proizvodnje nazivaju se proizvodni sistemi [4]. 

Na slici 2.1. je se vidi na koji način funkcioniše jedan proizvodni sistem, te kako se procesom 
transformacije i prenosa materijala, energije i informacija proizvod kreće od izvora (sirovine) 
do tržišta tj. do kupaca (korisnika) proizvoda. 

Slika 2.1. Uproštena šema proizvodnog sistema [4] 

2.1.Pojam i teorija sistema 

Aktuelna teorija sistema, u obliku u kojem se primjenjuje u savremenoj nauci, posjeduje mnoge 
različite korijene, koji potiču iz prirodnih, inženjerskih, filozofskih, socioloških i psiholoških 
naučnih istraživanja i njima rezultujućih teorija, tako da je jako teško prikazati potpuni razvoj i 
doprinos pojedinaca razvoju teorije sistema.  

Teorija  sistema  je  naučna  disciplina  koja  proučava  različite  realne  ili  imaginarne  pojave  i 
procese  ne  posmatrajući  ih  samo  kroz  njihovo  matematsko  ili  fizikalno  djelovanje  nego  je 
prvenstveno usmjerena ka analizi promjena stanja objekta istraživanja usljed spoljašnjih uticaja. 
Naučni razvoj teorije sistema je baziran na naučnom području koje jednako tretira sve vrste 
sistema sa primarnim ciljem da proučava zakonitosti i pronalazi način upravljanja posmatranog 
sistema.  Savremena  teorija  sistema  predstavlja  multidisciplinarnu  naučnu  oblast  koja 
predstavlja  osnovu  za  opisivanje  i  analizu  pojava  u  organizacijskim  naukama,  kibenetici, 
informatici, automatici, itd. 

Teorija  sistema  se  ne  bavi  konkretnim  sistemom,  već  zajedničkim  osobinama  svih  sistema, 
odnosno  specifičnost  teorije  sistema  se  ogleda  u  tome  da  se  objekt  istraživanja,  sistem,  ne 
posmatra  kao  realan  objekt  sa  svojim  svim  specifičnostima  (geometrijskim,  funkcionalnim, 
fizičkim, optičkim, itd.) nego se isti transformiše u takozvani model sistema. Model sistema je