Simulation of water purification machine for vending cyber physical systems

Andrii Salo

doi:10.15587/2312-8372.2018.128543

Автор(и)

Andrii Salo Національний університет «Львівська політехніка», вул. С. Бандери, 12, м. Львів, Україна, 79013, Україна https://orcid.org/0000-0002-4710-0354

DOI:

https://doi.org/10.15587/2312-8372.2018.128543

Ключові слова:

вендингова кіберфізична система, імітаційне моделювання, мембрана зворотного осмосу, аналітична система

Анотація

Об'єктом дослідження є автомат очищення води для систем самообслуговування. Потреба в очищеній воді є на мийках самообслуговування, водоматах, кавоматах, тощо. Як правило, такі системи розміщаються в географічно розпорошених місцях. Одним з найбільш проблемних місць є підбір правильної конфігурації автомату під місце розташування. Іншим проблемним місцем є високі витрати на обслуговування. Більшість існуючих автоматів очищення води, які сьогодні виробляються, не мають в своєму складі системи моніторингу, що виливається в неефективну роботу сервісної служби. Названі проблеми призводять до зменшення кількості користувачів систем самообслуговування.

Для вирішення згаданих проблем пропонується проектувати автомат очищення води, який буде працювати в складі 5-ти рівневої вендингової кіберфізичної системи.

Описано структуру та принципи роботи автомату очищення води на базі мембрани зворотного осмосу. В ході дослідження використовувалися методи імітаційного моделювання Монте-Карло, що дозволило підібрати конфігураційні параметри автомату відповідно до запитів користувачів. Визначено критичні параметри обладнання, які впливають на продуктивність автомату очищення води. За результатами моделювання вибрано дві типові конфігурації автомату на базі мембран TW30-1812-100 та XLE4040.

Додатково програмна модель автомату очищення води інтегрована в аналітичну систему, яка генерує рекомендаційні рішення для сервісного відділу. Аналітична система рекомендує не тільки текучу заміну функціональних вузлів (фільтрів, мембрани), а й здатна спрогнозувати потребу в зміні конфігурації автомату. Такий підхід дозволяє оптимізувати маршрути обслуговування та збільшити ефективність роботи сервісної служби.

Біографія автора

Andrii Salo, Національний університет «Львівська політехніка», вул. С. Бандери, 12, м. Львів, Україна, 79013

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра електронних обчислювальних машин

Посилання

Salo, A. M. (2013). Pryntsyp pobudovy vendinhovoi merezhi z monitorynhom. Visnyk NU «Lvivska politekhnika». Kompiuterni systemy ta merezhi, 773, 112–118.
Salo, A. M. (2016). Vending cyber physical systems architecture. Advances in Cyber-Physical Systems «ACPS», 1, 61–65.
Lee, J., Bagheri, B., Kao, H.-A. (2015). A Cyber-Physical Systems architecture for Industry 4.0-based manufacturing systems. Manufacturing Letters, 3, 18–23. doi:10.1016/j.mfglet.2014.12.001
Kolberg, D., Zuhlke, D. (2015). Lean Automation enabled by Industry 4.0 Technologies. IFAC-PapersOnLine, 48 (3), 1870–1875. doi:10.1016/j.ifacol.2015.06.359
Melnyk, A. O. (2015). Multilevel basic cyber physical system platform. Cyber physical systems: achievements and challenges. Lviv, 5–15.
Lee, E. A., Seshia, S. A. (2017). Introduction to Embedded Systems – A Cyber-Physical Systems Approach. MIT Press, 565.
Panteleev, A. A., Ryabchikov, B. E., Khoruzhiy, O. V., Gromov, S. L., Sidorov, A. R. (2012). Tekhnologii membrannogo razdeleniya v promyshlenoy vodopodgotovke. Moscow: DeLi plyus, 429.
Wimalawansa, S. J. (2013). Purification of Contaminated Water with Reverse Osmosis: Effective Solution of Providing Clean Water for Human Needs in Developing Countries. International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering, 3 (12), 75–89.
Abdelwahed, S., Wu, J., Biswas, G., Ramirez, J., Manders, E.-J. (2005). Online fault adaptive control for efficient resource management in advanced life support systems. Habitation, 10 (2), 105–115. doi:10.3727/154296605774791214
Biswas, G., Mahadevan, S. (2007). A hierarchical model – based approach to systems health management. IEEE Aerospace conference. Big Sky. doi:10.1109/aero.2007.352943
Jewel vending company. Available at: http://home.ubalt.edu/ntsbarsh/ECON/Simulation.ppt. Last accessed: 01.03.2018.
Martz, E. (2017). Making the World a Little Brighter with Monte Carlo Simulation. Available at: http://blog.minitab.com/blog/understanding-statistics/making-the-world-a-little-brighter-with-monte-carlo-simulation. Last accessed: 05.03.2018.
Martz, E. (2017). Making Steel Even Stronger with Monte Carlo Simulation. Available at: http://blog.minitab.com/blog/understanding-statistics/making-steel-even-stronger-with-monte-carlo-simulation. Last accessed: 05.03.2018.
The Dow Chemical Company. Available at: https://www.dow.com/. Last accessed: 01.03.2018.
Melnyk, A., Salo, A. (2017). Cyber physical system of parking lot operation. Automatic Control and Information Technology (ICACIT’17). Cracow, 184–197.