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so:celula_flexivel_de_manufatura

Célula flexível de manufatura

Semáforos POSIX

O padrão POSIX 1003.1B define várias operações envolvendo semáforos, dentre as quais as mais significativas são (para mais informações vide as páginas de manual UNIX):

#include <semaphore.h>
 
sem_t sem ;
 
// inicializa o semáforo com o valor init_value
int sem_init (sem_t *sem, int is_shared, unsigned int init_value);
 
// P(sem) ou down(sem)
int sem_wait (sem_t *sem);
 
// V(sem) ou up(sem)
int sem_post (sem_t *sem);
 
// destroi o semáforo, liberando as tarefas bloqueadas
int sem_destroy (sem_t *sem);

Usando semáforos e threads POSIX, deve ser construído um programa em C para simular uma célula flexível de manufatura. A célula é composta por tornos automáticos, robôs industriais que continuamente carregam/descarregam os tornos e buffers para a entrada e saída de peças, conforme indicado na figura abaixo.

Célula Flexível de Manufatura

Existem vários aspectos de sincronização a considerar:

  • um torno só pode usinar uma peça de cada vez;
  • um robô só pode segurar uma peça de cada vez;
  • um buffer só pode ser acessado por um robô de cada vez;
  • um torno só pode ser acessado por um robô de cada vez, seja para carga ou descarga;
  • qualquer robô pode acessar qualquer torno e qualquer buffer.

Situação 1

Nesta situação, há um torno e um robô.

  • As peças a usinar chegam no buffer 1 e as peças já usinadas são retiradas do buffer 2, através de processos externos que não é necessário simular.
  • O robô continuamente pega peças do buffer 1 e coloca no torno para usinar; após a usinagem, o robô descarrega a peça do torno e a coloca no buffer 2.
  • Cada buffer é implementado por um vetor de inteiros. O robô e o torno são implementados por threads separadas.
  • Uma usinagem demora um tempo aleatório entre 1s e 5s; uma operação de carga ou descarga de peça do torno ou de um buffer demora 1s cada.

Situação 2

Nesta situação, há três tornos e dois robôs trabalhando totalmente em paralelo: qualquer robô pode carregar/descarregar qualquer torno. O restante é idêntico à situação anterior.

Avaliação de desempenho

Para medir o desempenho das soluções propostas, sugere-se seguir o seguinte procedimento:

  • Definir tempos fixos para os procedimentos de usinagem, carga e descarga.
  • Encerrar o programa quando N peças tiverem sido depositadas no buffer 2.

Desta forma, é possível medir o tempo necessário para processar N peças, e por conseqüência, a eficiência da solução implementada. Por exemplo, considerando 20 peças, 1s para cada operação de carga/descarga e 5s para cada usinagem de peça, podem ser calculados os seguintes tempos mínimos teóricos:

  • para um robô e um torno: 20 * (1s + 1s + 5s + 1s + 1s) = 180s
  • para dois robôs e três tornos: 180s / 3 = 60s (considerando que os tornos nunca ficam parados; talvez essa situação não possa ser alcançada)

A entregar

  • Os códigos-fonte dos dois programas implementados
  • Um relatório (no formato correto) contendo:
    • Pseudo-código dos programas implementados
    • Análise do risco de impasses nos programas e discussão das possibilidades de evitá-los
    • análise do desempenho das soluções implementadas
so/celula_flexivel_de_manufatura.txt · Última modificação: 2010/04/16 10:18 por maziero