Production systems are usually organised in departments consisting of machines, each one characterised by specific patterns of energy demand over time. This work proposes an analytical approach, based on the application of Queuing Theory, to model the power request and the consequent energy use in a production system. Despite the industrial context addressed, the model may be easily applied to small units (e.g., civil buildings) and other energy sources (e.g., thermal energy), thus giving more relevance to the approach proposed. The model can efficiently support green-field cases, particularly avoiding or integrating the traditional assumptions, such as load and coincidence factors (usually employed to determine the contractual electrical power), which provide a static view of the power needs of the system. In fact, the proposed queuing model considers the arrivals as the statistical distribution of the switch-on of machines and service completions as the statistical distribution of the processing times at the machines themselves, thus offering a dynamic view of the power loads. Therefore, the model may be helpful while assessing the contract with the energy supplier or planning the production schedule of plants with significant energy-related constraints, including plant services. A numerical example shows the application of the proposed approach and its results are compared to those determined by the traditional design methodology

چکیده

سیستم ‌های تولیدی معمولاً در قالب دپارتمان ‌هایی متشکل از ماشین‌آلات که هر کدام به وسیله‌ ی الگو های خاصی از تقاضای انرژی در گذر زمان توصیف می‌ شوند، سازمان ‌دهی می ‌شوند. در این مقاله قصد داریم تا یک روش تحلیلی را بر مبنای کاربرد تئوری صف ‌بندی ارائه دهیم تا درخواست انرژی و به دنبال آن، الگوی استفاده از انرژی در یک سیستم تولیدی را مدل ‌سازی کنیم. علیرغم اینکه این مسئله در حوزه ‌ی صنعتی پاسخ داده شده است، ولی این مدل را می ‌توان به آسانی در واحد های کوچک (مانند ساختمان‌ های مسکونی) و سایر منابع انرژی (مانند انرژی گرمایی) بکار گرفته و بنابراین سطح ارتباط بیشتری را با روش پیشنهادی فراهم کرد. این مدل می‌ تواند به شکلی کارآمد از موارد میدان سبز (گرین فیلد) پشتیبانی نموده و از ادغام فرضیات اضافه، مانند فاکتورهای بار و فاکتورهای تصادفی (که برای تعیین انرژی الکتریسیته‌ ی قرار دادی بکار گرفته می‌ شوند) اجتناب نماید و این کار می ‌تواند یک دیدگاه ایستایی را در خصوص نیازمندی ‌های انرژی سیستم فراهم سازد. در اصل، مدل صف ‌بندی پیشنهادی، ورودی‌ ها را به عنوان توزیع آماری از ماشین‌آلات روشن در نظر گرفته و تکمیل سرویس را به عنوان توزیع آماری از زمان پردازش در خود ماشین‌ ها در نظر می ‌گیرد و بنابراین یک دیدگاه پویایی را از بارهای انرژی ارائه می ‌دهد. بنابراین این مدل می‌ تواند در ارزیابی قرار داد با تأمین کننده‌ ی انرژی و یا برنامه‌ ریزی برای زمان ‌بندی تولید در کارخانه‌ ها که دارای محدودیت ‌های قابل ملاحظه ‌ای از نظر انرژی می‌ باشد بکار گرفته شود. مثال‌ های عددی، نشان از کاربرد روش پیشنهادی داشته و نتایج آن با نتایجی که به وسیله ‌ی متدولوژی طراحی معمول و سنتی ارائه شده است مورد مقایسه قرار گرفته است.

1-مقدمه

سیستم ‌های تولیدی معمولاً به منظور اینکه به مدیران اجازه داده تا سیستم را از سطح موجودی، WIP، توان عملیاتی و سطح سرویس و یا هر شاخص مفید دیگری که در زمان ارزیابی سیستم و بررسی تأثیرات احتمالی تداخل‌هایی که می ‌تواند برنامه ‌ریزی و پیاده ‌سازی شود، مشاهده نمایند. در زمانی که تمرکز بر روی کارائی های لجستیکی صورت می ‌گیرد (یعنی هزینه‌ ها، زمان تکمیل کار، سطح موجودی و سطح سرویس)، سیستم مدل‌ سازی شده تا بتوان رفتار جریان‌ های اصلی (مانند محصولات و اطلاعات) را بدست آورد و از خود مدل به عنوان ابزاری برای تشریح سیستم تولید و یا نظارت بر کارائی فعلی و تمرکز بر بهبودی‌ های احتمالی استفاده کرد...