автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Моделирование и оптимизация автоматизированной транспортно-накопительной системы ГПС

- .-V

л ' I.

Воронежский политехнический институт

На правах рукописи

МЕЗШВДЬ Наталья Андреевна '

МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ТРА11СП0РПЮ-11АК0П5ТГЕДШ0Я СИСТЕМЫ'ПК!

Специальность 05.I3.C77 - Автоматизация технологических процессов а производств

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических

Воронеж 1991

. у у ..АУ

Работа выполнена на кафедре систем автоматизированного проектирования Воронежского политехнического института

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор Я.Е,Львович

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор В,Л,Бурковокиа

- кандидат технических наук, доцент А.Г.Юрочкин

Ведущая организация - научно-исследовательский

институт полупроводникового

машиностроения (НШШ)

^ ■

Защиг?. диссертации оостоится 10 сентября 1991 г. в 10°° часов на заседании специализированного совета Д 063,81,02 в Воронежской политехническом институте во едреоу) 394026, г.Воронеж, Московский проспект, 14.

С диссертацией можно ознакомиться.в библиотеке Воронежского политехнического института.

Автореферат разослан «Л ' О 6 Цн&^гш г.

Ученый секретарь специализированного совета

института доктор тех!шчсских наук', профессор

В.П.СЫОЛЕНЦЕВ

т г'.ал

:отлциЛ | Общая характеристика работы

Актуальность'работ». Основной тевдеицией развития современного производства яапяется создание интегрированных явтом-тгизиро-еошшх предприятий, наиболее перспективными р.з которых считаются действуодие и создаваемые в настоящее преет Гибкие проиародствен~ ные система (ШС), характеризующиеся способность» оператиэно пере-строиватьея на выпуск новой продукции. Организувдш и объедшяпцпм звеном в П10 выступает автоматизированная трзчспортао-нскогттелъ--ная система (А.ТНС), свойства которой оказавши рекамзае влияние на свойства ГПС в целом, гш эффективность ее функционирования.

Вам!км условием уменьшения объемов незавершенного производства,-а следовательно и повышения эффективности производственного процесса является увеличение непрерывности технологических процессов, обусловленное сокращением времени транспортирования и хранения изделий. В связи с этим актуальной является проблема выбора оптимальных структур транспортно-накопктелышх систем (140).

Необходимая информация лля правильной оценки закладываемой в проект степени евтематг.зации и гибкости ТНС может бить получена в результате анализа материалопотокоп для фиксированных значений параметров производственной сис?еми и заданного распределения .деталей по партиям. При этом обязательно должны рассматриваться дпна-мические законрмерности работа проектируемо,! системы, взаимосвязи ее частей, процессов обработки, накопления материалов, возможности создания иг. запасов и транспортиров!®. Но все эти вопросы слишком сложны --для полного описания и исследования с использованием аналитических методов проектирования, к тому же находяпдахся в настоящее время в стадии формирования. В связи, с этим основным инструментом автомзтнзмропатюго проектировайия сложних систем и, в частности, автоматизированных транспортно-складских является з настоящее время метод рштационного моделирования, применение которого сопровождается 'преодолением ряда препятствий, сдер.тавощих его широкое распространенно. Среди т>тих ватрудненгЛ особо значимым (даже з современных условиях) является объем вычислительных работ, необходимых для получения достаточно точных и статистически значимых результатов моделирования. Ь свете вышесказанного актуальной проблеме! 'является- розяитао теоретических л прикладных вопросов ?п?омвтпзироваииого проектирования слошшх производственных систем в частности, одной из основных составляющих таких систем - АТНС.

Рыш.ыи, таких задач и ¡шсанщона настоящая работа.

{'и.-,ота 1.1ЛЛ)Лцоиа в соответствии с целевой Комплексной программой ГКШ' (;с;:р (задание 35.01.08П), ориентирована на ВШ10.'Ш!ШШ> тии "Моделирование к оптимизация интегрированных 0Л]1Р" и соответствует одноыу из основных направлений Воронежского пслштохничеоиого института "Разработка САПР, роботов и ГАИ".

Пень и задачи исследования.Цадъю работы является разработка комплексного подхода к организации и реализации тр?ш-спортно-складскнх процессов ГНС механообработки на базе ооадашш модилой и алгоритмов проектирования и оперативно-технологического планирования и управления АТНС, позволщвдх повысить ыЭДектныюсть гибкого производства.

Для достики Iим лтой цели в работе поставлены следующие задачи:

определить структуру автоматизирование!* трздсиортно-шшо-пвТ1Ш.ний сиотоии с учетом принципиальных особенностей функ-ционщювапия гибкого механообрабатывающого производства;

построить технологические и информационные модели тран-сиоргигювтиш и складирования материалов ГПО механообработки;

раащботать и исследовать математические модели проектировании штшиип ной структур АНЮ с заданными з подними и шадииыи параметр/или и оптимального плана загрузки автомат-ащкишиого склада (АС);

построить имитацроннуы модель (Дункционировшнш автомати-эирокшной системы транспортирования и накопления в рамках гяокого производственного участка механообр;10отки;

создать алгоритмической обеспечение процесса проекти-|ювышя оптимальной структуры АТНС, ностроотш оптимального плана ¡«^грузки АО и имитационной модели функционирования Л'ШО кдк составной части ШС механообработки,

Мето^н исследования. Для решение поотанлонных задач в р,1бого применялись методы теории вероятностей и случайных щюцег,со б, штс античен ной статистики, теории графов, вычислительной математики и математичоского моделирования, исследования операций, построения алгоритмов и программ.

Научная новизна работа состоит з следующем:

1. Предложен' Подход к организации транспортно-складоких процессов, отличающийся объединением задач проектирования оптимальной структур« ЛТНС,.планирования оптимального размещения партий грузов по ячеШ'ам склада и определения рзщтональной очередности обслуживания материальных потоков, позволяющий в рамках интегрированной подсистемы реализовать функции эксплуатационного проектирования и оперативно-технологического управления.

2. Построена технологические и информационные модели транспортирования и складирования материалов ПЮ мехаяообра-ботки, отличающиеся учетом перемешюй структуры материало-потоков п позволяющие перепроектировать структуру АТНС во время эксплуатации в. зависшости от изменения программ вшцгска и номенклатуры изделий,

3. Разработана модель проектирования оптимальной структуры АТНС, отличающаяся учетом потерь от простоев технологического оборудования за счет ожидания обслуживания и средств транспортировки и складирования (СТО) из-са по ^активного использования, позволяющая выбирать их оптимальное число в завпсишсти

от количества единиц технологического оборудования и интенсивности материалопотоков.

4. Разработала модель планирования оптимального размещения napTint грузов по ячейкам склада, отличаицаяся • использованием интегрального критерия минимума энергетичоогагх затрат, что обеспечивает сведение задача к известной задаче

о назначениях и позволяет проводить поиск оптимального плана загрузки ячеек сйлада при реализации как единичных, так и групповых технологических операций по обработке деталей .

5. Построена имитационная модель функционирования

АТНС в.рамках ПЮ мехайообработхи, отличающаяся использованием В Качестве математической схеш кусочто-линейнсго агрегата, что в условиях дискретного характера работа позволяет четко фиксировать изменения состояния в зависимости от детерминированных причин и случайных воздействий, и в конечном итоге

обеспечивает определение рациональной очередности обслуживания материальные потоков.

С. Разработаны вычислительные схемы алгоритмов проектирования оятдаальной структура, поиска рационального плана загрузки АС я имитации функционирования АТНС ГПС, отличающиеся от известных болов полным учетом формирующейся в процессе поиска информации и обеспечивающие эффективное решение поставленных задач.

Практическая ценность и реализация результатов работы. Практическая ценность выполненных исследований заключается в следующем:

предложена технология решения задачи проектирования рациональной структуры автоматизированной системы транспортирования и накопления материаюв в ГПС механообработки на этапах от построения концептуальной цодели до алгоритмизации включительно;

разработана и реализовала на ЗШ модель проектирования оптшильной загрузки АС на основа подхода, реализующего концепцию создания к развития ресурсосберегающих технологий производства продукции;

разработала коделиругщая програншая система, ориентированная на поддеркку процессов проектирования гибких производственных оистем а их составных частей,.» частности, автоматизированной транспортпо-складской сыстеш; .

разработана модель диалогового процесса, которая может быть использована ври проектировании произвольных диалоговых систем сценарного типа.

Реализация в дромшшенности. Результаты исследований в ввде математического и програшного обеспечения авто-ттизкрованноЕо проектирования оптимальной структуры ' . АТНС, загрузки АС и вдктациониоЗ модели функционирования АТНС в условиях механообработки внеДрвш в Носковскоы отделении Всесоюзного центра перспективных исследований, разработок и внедрения "СИГНУМ" при правлении союза научных в инженерных обществ СССР.

Б

Апробация работы. Основные результаты работы доклздшкитсь и обсудцались на научно-практическом семинаре "Теория и практика создания целостных систем оперативного упривлени производством" (13 алреля 1988 г., г. Воронеж); Всесоюзном совещаяии-с'.'.-пшаре молодых ученых и специалистов "Разработка и оптимизация САПР и ГАЛ изделий электронной техники на базе тсокоироизшдитольннх мини- и микроЗВМ" (II-19 сентября 1939 г., г. Воронок); Всесоюзной конференции "Моделирование систем автоматизированного проектирования, автоматизированных с нот ом, научных исследований и гибюас автоматизированию: производств" (30 ¡лая - I июня 1983 г., г. Тамбов); Региональной научно-практической конференции "Организация систем управления производством в условиях Функционирования целостного хозяйственного мзханизма" (19-20 октября 1989 г., г. Воронеж); IX Симпозиуме "Эффективность, качество, надежность систем "человек - техника" (28-30 ноября 1990 г., г. Воронен); научной сессии Воронежского государственного университета (II-25 марта 1580 г., г. Воронеж); научно-технических конференциях НИС ВШ (1980-1990 гг.,- г. Воронеж).

. Публикации. По теме диссертационной работа опубликовано II печатных работ и две методические разработки.

Структура и объем работы. Дисоьртационная работа состоит из введения,- четырех глаз, заключения, изложенных на 175 стр. машинописного текста, содержит 26 рисунков, 4 таблицы, библиографии из 121 наименования, приложение.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Структура автоматизированной транспортно-накопктельной системы, построенная с учетом особенностей функционирования гибкого механообрабатывалцего производства.

2. Технологические и информационные модели транспортирования и складирования материалов ГПС механообработки.

3. Математические модели проектирования рациональной структуры АЖ с заданными входными и виходкша параметрами и оитшально-го плана загрузки автоматизированного с глада.

г"4. Имитационная модель фушсцйопкрования АТНС в рамках гибкого производственного участка механообработки.

5. Алгоритмическое обеспечение процесса проектирования рациональной структуры АТНС, построения оптимального плана загрузки ав-

томатнгпроиышого оклада и имитационной модели функционирования АТНС как составной части 1Т10 механообработки.

Основное содержание работа

Во цполонии ^аулируется тема, обоснована ее актуальность, определены цель диссертационной работы и задачи исследования, покатим нп/чнал коп.пша, практическая ценность и основные положения, шшосимио на .¡ациту.

В первой глава рассматриваются вопросы теории и'практики проектирования автелштлзированных транспортно-нахсопятелъных систем в составе 1 .;б;;их производств, принципы функционирования АТНС, современное состояние их разработок и внедрения. Подчеркивается, что особонноотыо А'ШС 340 является их гибкость, т.е. возмошость транлпортироватъ заготовки, обработанные детали и инструмент от ячоек хранения оклада к обрабатывании модулям и обратно, использовать и хранить их в произвольной последовательности.

Процесс определения состава стоиков, входящих в 1ТЮ, оборудования для транснортно-складской системы, элементов управляющего пычиспнтолыюго комплекса в каадом отдельном случае является само-стол'Ю'ыи-д! творческой задачей. Хотя в дальнейшей, видимо, появится нозмоиюси. покупать многие ГПС комплектно, в настоящее время стандартных ГЛС не существует, поэтому удовлетворение запросов пользователя яависиу от степени инженерной проработки проекта л кахцом конкретней случае. Внедрению должны предшествовать комплексная подготовка и анапи:! с позиций оценки рационально.1 степени авто-мтчпиции производства, эффективности и современности каждой кон-крсоноК ГКО. Кроме того, на некоторых этапах создания гибких систем ионилпотся необходимость в моделировании с помощью ЭВМ. А поскольку пробном-1 программно-математического обеспечения и проектирования ПК! н научно-технической литературе освещены недостаточно, все про-шешо-копотрукторекке работы в каадом конкретном случае приходится, кик ¿чинило, проводить на кладом предприятии самостоятельно, При зтоа часто возникнет потребность имитационного моделирования ра-оот ГНС для оценки степени достижения заданных при проектировании нолей. Для решения отих задач очень важными являются программы, п^чштиронапнне на расчет и проектирование ГПС.

Скла.чи с системой автоматического складирования и поиски из-!••. !'», ::01!;;<ге{:ннив о аьтсмптичеокоЯ системо!» транспортирования ма-•> ••»!', ь>:о;ыт п осльии'исп-о НТО, поотоиу автоматизированные

транспортно-складские система являются, фактически, общими или инвариантными элементами гибких производств, пе зависящими от специфики конкретного производства, что позволяет относить все вопросы, связанные о проектированием а моделированием АТНС, к наиболее актуальным и значимым. При атом эти вопросы принимают принципиально новое значение, поскольку в ГЛП моделирование становится неотъемлемой часть» производственного процесса, так как любая перестройка гибкого производства требует анализа моделирования в режиме эксплуатации.

Современная тенденция к повышению эффективности производственного процесса с одновременным снижением затрат на него, к сокращению доли тяжелого, изнурительного труда и замене его более престижным и квалифицированным требует решения конкретных задач, связанных с проектированием, реализацией и внедрением автоматизированных гибких производств и, в частности, с разработкой неотъемлемых частей этих ПК - автоматизированных тронспортно-складских систем. При этом из всех возможных конфигураций АТНС необходимо выбрать оптимальный по технико-экономическим показателя?.? вариант. Для этой цели необходимо иметь математическое описаний технологических процессов транспортирования и складирования я математическую модель функционирования АНЮ в составе ГАП.

Таким образом, преде авляет научный и практический интерес обобщение известиях и разработка новых подходов и методов решения задач моделирований и оптимизации АТНС ГПО. Приведенные соображения явились основанием для постановки задач исследования.

Вторая глава диссертации посвящена вопросам моделирования складских и транспортных процессов гибкой производственной системы.

Приводится содержательное описание одной из существующих моделей гибкой производственной системы, состоящей из некоторого числа обрабатывающих модулей, автоматизированного склада-накопителя, обслуживаемого крансм-штабелером, и автоматизированной системы транспортирования и подачи материалов, осуществляющей все перемещения последних между складом и технологическими модулями. Подчеркивается, что подсистема складирования и транспортировки грузов внутри гибкого производственного участка является его важным компонентом, так как свойства этой подсистемы существенным образом влияют на эффективность работы всей системы, что и обусловливает актуальность вопросов .'проектирования и выбора вариантов указанной подсистемы.

Выбор автоматического многоярусного склада стеллажного типа объясняется тем, что склады такой конструкции занимают мало места и

и

.j^iaiiao,1 игсокой иролзайднтелъностьа, Кроме того, использование i,uiuju.i|./ciioll cTOJua'iiiioli итруктуры создает благоприятные условия №и автоматизации ущивлоиия всеми складскими процессами, а такке У'н;'£по-очагиотичо1.1'.ш.м операция;/«. Рациональная комбинация скорости и коротких маршрутов делает целесообразным применение в ГНС рогьсовнх толажек, количество которых при выполнении одинакового ооьема иушщий будит меньшим, чем безрельсовых тележек. И поскольку поток мцтериалои в ГПО, являясь важной характеристикой систеш, тьоно сы:ан о ги компоновочной структурой, предпочтительное всего ио подкопать в рассматриваемом случае "реверсивный" поток.

Для ыдголиоьин основных критериев организации производственного процесса ГТЮ - обеспечения максимальной загрузки и ыишшуь'л непроизводительных простоев технологических модулей - необходимо поадедаявагь соответствующий ремш подачи материалов к станкам. На это нанравлоны и такие оргакизацношша моменты, как подача за-ro'iOBoi; в кассетах по К штук одновременно, установка доред обраба-"1"ыîidjci цш ыодулом (OL1) доухпозвдиоыкого стола-накопителя, обеспечи-саюлего резерв Заготовок вблизи рабочей зоны станка.

Систоялио склада, транспортных телекек, пристшгочннх столов-¡ш/ охш юаг.'Й и станков контролируйте;! систомой управления ГПС по , .цпокннм моделям перочиоленных объектов, хранящимся в памя-

■[ Г:

ищ.оделошю оптимальной структуры АТНС ШС мохалообщIotioî -..»ч> «ьу¿крихирцашш задача максимизации числа заявок, обслужен-hiiï 1 ¡.»анснортно-сЕледскима механизмами за едышцу времени, при niiHiu.;iu:JuuH необходимых на о ту работу энергетических затрат с такими иП'.'Ммкьяруеюыд пара/литрами, как обцое количество средств ] ['.шсло^тироЕашш и складирования (СТС), размар склада, адреса Х!«нош1я для разных партий деталей,расписание работы СТО.

jvui резания задачи проектирования оптимальной структуры АИ1С аппарат теории массового обслуживания, при атом СТО иистуиаот ь качостве каналов обслуживания, а яаяиси ОМ на достпп-иу г. jul.! ыа'.-ери^ло!«, необходимых для выполнения производственного - в кач.нпве потоков требований. Таким образом обслужи-(i:n мал «.'U-jiVi.'a «о-ггоаг m m (m - Г,ТТ) ОМ, a обслухитюца* - из

il (и = i ,N) каналов (СПС). Система относится к числу з;а.а:нугах О.® о ожиданием. Предполагается, что п. 4 m , исток заявок является простейшим с параметром X=i/û , а длительность оОсл1тава.^я требовазшй подчиняется показательному закону распределения с параметром = ij й "t я , где

av dOA . <«

{ 1-1 у

, Р$

m - количество ОМ, Г . - частота, поступления заявки типа i (i«=i,m), t°J - длительность обслуживания заявки типа <

Для определения »[фсиппшостя транспортно-сюшдской системы ['ПС заданной конфигурации с такими задаваемы.« параметрами, как ■тола СТО' и OU, время обработки деталей на станках, длительность грянспортирогаяия одшшпн груза транспортной тодаакой и кралсм-зтабелером, введены такие понятия, как средняя стаюсть едшшцы тростоя GTG - ST и средняя стоимость единиц« времени простоя M - 5t . При принятых предположениях оптдаациоппая модель оа-)едвлетш в^фоктивнсоти ЛТИ'З сформулирована в виде

5т Кт (m,n) t sc Кс (m,п) — mm . (2)

!Д°СЬ , m i «"i

k>n ».»O

(3)

r«-i nL m a, -i >

Так как уровень гнОшис автоматизировании* участков или .та-ий, явля»я;ийсд предметом настоящего исследования, харякчеризу-тля паиболшигл числом оборудования, анализ вариантов, получа-мых при ре юти задачи (й) для различных сочетаний тин выбор. оцт.гмашюго осуществляется методом полного перебора.

Еодача проектирования оптимального рвзмецеши; партий грузов ло ячейка!»! хранения <ЯХ) автоматизированного склада {АС) ГНС при регрупке в оклад R партий заготовок по единиц каждая ( t=i^R) сформулирована следу кирш образом: обеспечить

R

mat FÎoc.) = 21 i' Ь , <4>

- / Ht t ч *

1*1

где • ctht - длительность поиска и доставки штабелером единицы объекта производства (ОН) типа ч. от ЯХ АС с номером п. до позиции перегрузи (ПП), hv- количество технологических операций в i - м технологическом маршруте, при следующих ограничениях

а) партиям заготовок с большей оборачиваемостью р^ ( р^ ^ ¡<г; к - коэффициент оборачиваемости или средняя частота поступления

заявок на доставку Oïl типа н. ) выделят:. ЯХ АС с меньшими временными характеристикой доступа;

il"1 tim

б) , где ас . - длительность доставки единицы ОП от ¡Я в самую дальнт ЯХ;

в) ячейка с номером п. свободна;

г) Сс > О .

n<L

Из-за трудности представления ограничений а) - г) в формализованном виде был выполнен ряд преобразований, позволивших сформулировать вспомогательную задачу. Использованный здесь подход заключается в слеяущш: все шокество ЯХ АС разбивается на блоки

4t по о, ячеек в к-мвдоч ( i-Tji ; L* W/tj, ; N - количество ЯХ в АС) согласно линиям уровня (линии уровняграницы ячеек с одинаковым временем доступа tt }, шокество упорядочивается по . возрастаний значений t£ . Требуется разместить партии Ш с большей оборачиваемостью р^ в секциях оклада, составлешшх иэ блоков с меньшими значениями tt ., размер секции при этом будет зависеть от величины партии. Т.е. нужно найтнназначеняв секций партиям, подлежащим загрузке, даоцее минимум суммарных затрат на транспор-

тировашш. При этом каядой партии ч- мокло назначить только одну секцию склада ] , и в кавдой секции склада > монет бить разметана только одна партия груза г . Назначения секции j партии % связано с затратами ( ).

Окончательно формализования постановка задачи проектирования оптимального плина загрузки получила следущиЯ вид:

Я Й

Ц И а . х —- тт , (5)

4=1. « М

г • __

21« ■ - * , i-i.ll ,

и ' (6)

се =

ОС . = 1 , » -гр?.

I, если партии ОН ч -го тили назначается секция оклада;

О-в противном случае.

Для решения задачи целочисленного программирования (5-6) были использованы: а) метод ^у'на'ч'.чес.кого программирования для случая, когда коэффициенты оборачиваемости ('¡. =• ) имеют близкие значения. Поиск решенгл при этом был основан но стремлении удалить секции о большим числом свободанх ячеек дальне от И1 для уменьшения холостых пробегов штабелера, а следовательно, и к минимизации функция цели (5)| б) овристический метод о использованием правил приоритета для случая значительного разброса величии к . Метод основан на вычислении по определенные правилам приоритетов порти!} ОП, допцих воэмомюсть разместить их в пордцке убивания аначимоотн.

Задача модалираианил работы АТ1Ю ГПС механообработки рассмот рено о точны .чрстш Ш'регнптпого подхода на основа теории СМО. Предполагаетел, что заявки ОМ на доставку кассет о заготовками е АО состовллгт ш потоков требований ( ГТЙ ), описываешх пуассонов тш законом росиродвлешш с параметрами Л. (I » 1.т), время обслучинятш которых Т 0«»П»п) определяется экспоненцивль-

я

щи пакетом распределения ¡л '• (j « Цп) . Пои поступлении очередной заявки система управления проверяет занятость каналов. Если существует свободней, заявка обслуживается сразу же, в противном олу-iau - станится а очередь, при этом заявка покидает систему, будучи полностью обслуженной. Время от времени Ш и СТС £ »ходят из строя. Среднее время, необходимое для устранения поломок СИЛ и СТС, является случайной величиной, приближенно описываемо» показательны! законом распределения с параметрами p. (i=Iyn) и зе (j-lji) соответственно. Через и денежных единиц обозначены уби-.кч от простоя в очереди заявки типа i и j -го СТС соответственно. Решение задачи направлено на поиск таких характеристик сиоть:.5!, которые обеспечивали бы минимум приведенных затрат на выполнение иамичашмС производственной программы за период моделиро-вапит.

Ко осисш'лик технологического графа .лоде ш построен алгоритм фулкцштрогенил объекта, связывакщиР происходящие в модели события, условия переходов юдоли из состояния в состояние и соответствующие реакции ;.:оделн но те или иные события.

В третьей г.-.а'ьа диссертации рассмотрены алгоритм проектирования оптимальной структуры АТ1Ю, рационального размещения партий грузов по .'IX АС и моделирупций алгоритм процесса транспортирования и складирования Ш) механообработки. Алгоритмы построены на основе моделей, построснних во второй главе. Дта каздой из перечисленных Эадач приведена структурная схема алгоритма с подробным описашем.

Алгоритм проектирования оптимально;; структуры автоматизированной траиспоптно-складскоЗ системы, опирающийся на модель анализа замкнутой ШО о ожиданием, позволяет проводить исследование эффективности проектируемой ЛТНС и на основе его определять рациональное число СТС для выбранного варианта технологической системы.

Алгоритм лроектирова:шя оптимального плана размещения партий грузов по ячейкам хранения АС, в основе которого декит модифицированная задача о назначениях, обеспечивает решение задачи методами динамического программировали! и эвристическим, использующим правило приоритета. Решение получено для двух вариантов организации

технологического процесса на гибком участке: а) когда каждая партия ОД полностью обрабатывается на одном закрепленном на ней Ok и число типов ОП равно числу ОМ; б) когда числа Oil и ОН не равки, а 011 могут проходить последовательную обработку на к 0.1 учпстка С k«i,m ),, Алгоритм может быть использовал для сравнительного анализа реиеяий, полученных разными споообами.

Моделирущий алгоритм работы АТНС в составе ГНС механообработки описан в терминах теории СШ в виде инструкции и в виде структурной схемы. Алгоритм позволяет оценивать эффективность работы CTG при заданной конфигурации производственного участка механообработки, определять степень влияния различных возмущений вд параметры технологического процесса.

Четвертая глава посвящена реализации разработанных во второй и третьей главе методов и алгоритмов расчета оптимального варианта структуры транспортно-складской подсистемы гибкого производственного участка механообработки, которые нашли своо отражение в пакете программ. Пакет предназначен для определения рациональной конфкгу-рацш АТШ, .проектирования оптимальной загрузки склада, моделированиям оценки эффективности работы AT1IC.

Йрсгрс;."Л10а ббеспечЫшэ пакета разработано на языке программирования Pascal с использованием технологии модульного программирования. 1швдия из программ реализует логическую взаимосвязь необходимых модулей, в штерактшюм реяцма осуществляет выбор решения, ввод и вывод донных. Программы, составляющие пакет, ыо«шо условно разделить на вычислительные, для ведэнля диалога и подпрограммы вывода.

Информационное обеспечение программ состоит из входной, выходкой и хранимой информации, обмен которой между пользователем и ЭВМ проиоходит а режиме активного диалога. Результаты выдаются в виде таблиц на указанное пользователем устройство вывода.

Основные результаты и вывода работы.

Г. На основании анализа существующих гибких производственных систем, автоматизированных систе«' управления и проектирования этих производств и их составных частей, в частности: подсистс-м автоматизированного складирования и транспортирования, - установлено, что ввиду присущих указанным подсистемам общих целей и критериев целесообразна интеграция этих и од систем в единую АТНС. для поьлиения эффективности it гибкости производственного процрссо и автоматизации оперативного управления. '

2. Построена иерархическая информационно-технологическая модель функционирования АТНС в составе 1ПС механообработки, лополь-яуемяп но этппах проектирования от концептуального моделирования ло апгоритми?пции модели.

Создаю оптимизационная математическая модель, позволяющая иопольчопвть эвристические правила пбора оптимальной структуры ЛТНС, осиопшшые на соотношениях, описывавдих вероятностные характеристики состояний многоканальной замкнутой системы массового оболу*!!опция с сг.цппиисм. Для поиска оптимальных) решения по критерия) максимума загрузки транопортно-складских агрегатов применяется погод полного перебора. • .

4. Сформирована математическая модель проектирования оптимальной загрузки оклада но критерию минимума энергетических затрат.необходимых ис проведение операций складирования и транспортирования при плановом функционировании ГНС. На рскэве формальной схеш модели, лмя:1ци,'1ся модификацией задачи о назначениях, с учетом вве-денлых предположений о структуре компонентов концептуальной модели сформулироваш дац варианта алгоритма, позволяющие находить ре-шише с помощью методов динамического программирования и эвристического, осноашнюго на использовании'правил приоритета.,

6. Построена имитационная модель функционирования АТНС в условиях П1С механообработки, ориентированная не обслуживание заявок обребатнвэщих модулей на поиск в ячейках хранения склада и доставку к ОМ необходимых для производственного процесса материалов.

6. Газряботан алгоритм проектирований оптимального числг трьницоптно-скяадеких агрегатов, позволяющий проводить анализ эффективности проектируемой ЛТНС и на его основе определять оптимальную структуру подсистемы складирования и транспортирования ЩС механообработки. Получены зависимости величины коэффициентов простоя обрабатывающих модулей и убытков от их проотоя от количества СТС в ГНС заданной конфигураций.

V. Построен алгоритм, моделирующий работу АТНС в составе ШС механообработки как одиоканальную СМО и позволяющий выявить оптимальный режим работы по критерию минимума приведенных затрат.

8. Разработанные модели реализованы в форме пакетов прикладных программ определения оптимальной конфигурации АТНС, проектирования рациональной загрузки автоматизированного склада, моделирования и оценки эффективности функционирования АТНС заданной конфи-

гурации, Пакеты ориентированы на использование ь составе САПР гибких производственных систем, а также могут бить использованы в автономном режиме.

9. Результаты диссертационной работы - некоториа ^еоратичо-с-киа положении в виде методических указаний и отделишь программы внедрены в учебный процесс в iiopoiiокском политехническом инситу-те и используются в курсовом проектировании и лабораторных рпоо'.ах.

Применение нредложенши модиюй и методов их иеполи-ораыш при автоматизированном проектировании гибких автоматизированных систем н адаптивных систем ущлишашн' позволяет поадоить качество АСУТП и сократить сроки проектирования.

По томе диссертации опуоликотпш слодущиа работы:

I. Аркеухов Я.Г>., Ьербицк.'ш U.U., Медведь H.A., Трошлнп Т.А. Управление трнпспортнш.ш потоками ь иисотнсм окладе-холсднлышкн // Промышленный транспорт. - №0, - ft I',1. - С. ЛЫ1.

'¿, Вербицкан U.M., Мпднода U.A., ¡¡о^олоцклЯ Э.Л., Трииинэ Т.А, Организация обработки грузопотоков вноотного склада-холодильника // Рыбное хозяйство. - НШ. - Ii ß. •• С, f.V-Vi,

Львович H.H., Мидиидь H.A. Решение интегрированных задач оперативного управления тихаолопнеским комплексом ча основе wiejop-манионного обеспечения цвтомнтизирошшого сын да // Теория и практики создания целостных систем оперативного управления производством: Ген. докл. Научно-практического семинара (13 апреля I9Ö6 г., Г. Боренек). - ilopoiißs, füll». - 0. 64-66.

4. Львович Н.К., Медведь H.A. Об одной имитационной модели процесса гршенортиронания и складирования гибкой производственно:) системы // Организации систем упрпапения производством в условиях функционировшпы не ноетного хознЯстненного механизма: Таз. докл. Региональной научно практической конфер&щии (19-20 октября 1 Oft От.) -Воронеж, Г.Ш. - (!. Ш-Ш.

5» J11wihH'i /Ul.» Моднодъ II.А'. Интерактивные процедуры Uitfopa рациона'ibiioi о варианта н чилоиоко-машшшой подсистеме оптимального проектное,'.,мая // ¡Мцектиыюоти, качество, нацикнеоть систем "человек - тг/пшм": Te.i. докл. IX симпозиума. Часть II - ПО ноября 1900 г., р. b<|i3iie«), " Неронек, ПЮО, - 0, 62.

Г., Л|.й.-ия1 >1.13., Мецмодъ H.A., Кондряхш» U.M. Об одной модели тра![о;н о1окчадских работ пнт..лят.13И|ЮЫИ1но?! произволе венной сноп !' / н>р «it.i м »дешроипния и оптимизации питс;латиЕиро?пшшг .•питч-.; ь" о>у:).<лси-ч I.Ö. Hu'/t. тр. ~ ¡трона?'., 1990. --(.'. 44-49.

7. Лызович Я.Е., Медведь H.A. Использование имитационного моделирования и диалоговых процедур при проектировании технологически* систем. Методическое руководство. - Воронеж; ШИ, I99Q. -24 о.

С. Львович Я.Е., Медведь H.H. Методические указания к курсовой работе по курсу "Оптимизация в САПР" для студентов специальности 22,03 "Система автоматизированного проектирования" дневной формы обучения. - Воронеж: ШИ, 1991. - 10 с.

9. Мадведь К.А. Оптимизация управления работой гибкого автоматического участка // Моделирование л оптимизация сложных систем: межвузовский сб. неуч. тр. - Воронеж, 1266. - С. 120-125.

10. Медеедь H.A. Оптимизациовдая модель трансцортировки материалов в гибко)! производственной системе с учетом технологических маршрутов // Математическое и алгоритмическое обеспечение оптимизации сложных систем: меааузовскпй сб. науч. гр. - Воронек, 1987. -С. 54-S6.

П. Модиодь H.A. Мпогсальтернативная оптимизационная модель митериалопотоков автоматизированного участка металлообработкиi межвузовский сб. науч. тр. - Воронеж, 1988. -С. 192-195.

12. Медведь ¡I.A., Оболонский Ю.С.= Оптимизация в задаче выбора адресов загрузки автоматизированного склада гибкого производства РЯА // Разработка и оптимизация САПР и ГАП изделий электронной техники на базе высокопроизводительных мши- и микро-ЗЕШ Тез. докл. Всесоюзного совещания-семинара молодых ученых и специалистов (IIIS сентября 1989 г.) - Еороне>\,1909. - С. 230.

13. Медведь H.A., Спорыхин А.й. Имитационное моделирование транспортно-складски< работ при проектировании гибкой производственной системы.// Моделирование систем автоматизированного проектирования, автоматизированных систем, нну'ишх исследовэяий и гибких автоматизирован™* производств: Тез. докл. Всесоюзной конференции, Тамбов, 30 мая - I июня 1989 г. - Тамбов, 1989. - С. 80..

Подписано в печать 25.07*91. Бумага для множительных . оппаретов. 5ормйт 6Сх84/1б. Объем 1,0 уел.п.я.? уч.-пзд.л.0,8. Тира* 100 8кз.,Зак.М24 * \ •'.

394026 г.Вороне*, Московский проспект,. 14 Участок оперативной пояигрефиа Ворояе&ското политехнического института