автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Обоснование параметров и компонования линий для изготовления брусковых деталей столярных столов

ч УКРАПЮЬКШ ДЕРЖАВНИЙ Л1С0ТЕХН1ЧНИЙ УН 1ВЕРСИТЕТ

•ъ

г

На правах рукопису

Валюх Ольга Аркад ивна

ОВГРУНТУВАННЯ ПАРА№ТР1В I КОМПОНУВАШЯ Л1Н1Й ДЛЯ ВИГОТОВЛЕННЯ БРУСКОВИХ ДЕТАЛЕЙ СТОЛЯРНИХ СТ1ЛЬЦ1В

05.03.01 - Процеси механ1чно! обробки, верстати та инструмента

Автореферат дисертацп на здобуття наукового ступени кандидата техн1чних наук

Льв1в - 1996

Дисерт£щ1ею е рукопис.

Робота виконана в УкраШському державному л!сотехн1чному ун!верситет1.

Науковий кер!вник - Заслужений д1яч науки 1 техн1ки

Укра1ни, доктор техн1чних наук, професор Дудюк Дмитро Лук'янович

0ф1ц1йн1 опоненти - Лауреат державно'! премП Укра1ни

Пров1дна установа - Льв1вський проектно-конструкторський

технологШний 1нститут "Л1СДЕРЕВПР0М"

Эахист дисертацП в!дбудеться "/У" 1996 р. о '

на зас1данн! спец1ал1зовано1 вчено'1 ради Д 04.03.01 при

Укра'1нському державному л!сотехн!чному ун1верситет1 за

адрессяо: 290057, Льв1в-57, вул. Пушк1на, 103

3 дисертац!ею можна ознайомитись в науков!й б1бл1отец1 УкрДЛТУ за адресою: Льв1в-57, вул. Пушк1на 101.

Автореферат роз!сланий '"/6« 1996 р.

в галуз1 науки 1 техн!ки, доктор техн1чних наук, професор Голубець Володимир Михайлович

кандидат техн1чних наук Зубик Степан Васильевич

Вчений секретар спец1ал1говано1 вч<

■ - 3 -

Загальна характеристика роботи

Актуалън1сть. 1снуюч1 дотепер методи анал1зу~ 1 синтезу автоматизованих лШй не враховуютъ впливу сукупност1 збурю-вальних фактор!в, тому оц1нка ix ефективност! зд1йснюеться наближено, параметри i структура не завжди в1дпов1дають ви-могам високоефективного використання основного i допом1жного устаткування. Через' ■це допускаються значнг втрати робочого часу i продуктивное^' лШй. У зв'язку з цим настала гостра потреба розробки нових- сучасних метсшв к1льк1сно!: оценки якост1 функщонуванняавтоматизованих лШй деревообробного виробництва взагал1 i ст1льцевого зокрёма, а також розробки хнженерних метод1в-оптим1зацП структури Г лараметрхв лШй для виготовлення брускових деталей-столярних ст1льщв.

Робота виконувалася у в1дп0в1дн0ст1 з тематичним планом Украшського державного л1сотехн1чного ун!верситету, -зат-вердженим МШстерством освхти Укра1ни : ДБ-04-21-86 " Роз-робка методики, математичних моделей, алгоритмов i програм для оптим1заци параметр1в автоматизованих лШй л1сово1 та деревообробно! промисЛовостГ' (1986-1990 p.p.)ДБ-23-10-92 " Розробка методолог 1чних основ оптимозащ'i параметр! в та компонування автоматизованих л1н1й л1сопромислового'комплексу " (1992-1995р.р.).

В робот1 розглянуто змшане агрегатування. 0триман1 ре-зультати мсжуть бути використанГ i для1нших вид1в деревообробного виробництва.

Мета роботи. Метою роботи е розробка методологи оц1нки HKocTi функщонування деревообробного устаткування в автоматизованих лШях, оптим1зац!я структури та параметр1в автоматизованих лШй Г поток1в виготовлення брускових деталей столярних спльщв'.

Завдання наукових досл1джень:

1. Вибрати математичний апарат i розробити математичну модель процесу фун'кщонування гнучкик автоматизованих л1н1й i технолог1чних поток1в"з урахуванням ймов1рн1сного характеру виробництва.. . .' . ,

2. Провести досл1дження процес1в механично! обробки' брускових деталей' столярних ст1льщв з метою встановлення найб1льш ст1йких зв'язюв М1Ж технолог1чними операциями.

3. Провести експерименталыи досл1дження основних за-коном!рностей фунюцонування технолог1чних потснив 1 встано-вити ix основн1 статистичнх характеристики.

4. На баз1 математично! та 1м1тац1йно1 моделей визна-чити к1льк!сн1 показники якост1 функщонування автоматизова-них лШй технолог!чяих поток!в р!зно! структури для виго-товлення брускових деталей столярних стШщв.

5. Розробити рекомендацП та методику овднки якост1 використання деревообробного устаткування в автоматизованих лШях, оптим!зацП структури 1 параметр!в автоматизованих л!тй для виготовлення брускових деталей столярних ст!льц1в.

Основн! положения, як1 виносяться на захист:

1. Математична модель виготовлення брускових деталей столярних ст!льц1в як багатофазна багатоканальна система ма-сового обслуговування з ерланПвським розпод!лом тривалост! циклу.

2. Алгоритми 1 програми 1м1тад1йного моделювання проце-су функц!онування автоматизованих л!н1й зм1шано1 структури.

3. Методика оц!нки ефективност1 та оптиы1зацЗЛ парамет-р1в автоматизованих лШй.

4. РекомендацИ щодо п1двищення ефективност! використання технолог1чних лШй виготовлення брускових деталей

столярних ст1лыцв.

Наукова новизна. Вперше проведен! експериментальн1 та теоретичн1 досл1дження процес!в функц!онування устаткування ст1льцевого виробництва з врахуванням збурювально! дП сто-хастичних фактор!в на процес роботи технолог1чного обладнан-ня. Доведено, що багатофазна багатоканальна ерланг1вська система масового обслуговування е достов1рною математичною моделлю автоматизованих л1н!й 1 устаткування для виготовлення брускових деталей столярних ст1льц1в. Розроблен1 алгоритм 1 програма, щр дозволяють досл1джувати л1н1'1 зм1шано! структури з ерланг1вським розпод!лом часу циклу, як1 складаються з к1лькост! фаз №-2...99 1 к1лькост1 верстат1в на кожн1й фаз1 КА-1 — 99. Програма являё собою в1дкриту систему, тобто легко може поповнюватись за бажанням користувача, наприклад, п!дпрограмами для отримання псевдовиладкових чисел за 1ншими законами розпод1лу. 0триман1 залежност! коефШента використання робочого часу лШй в!д параметр1в устаткування 1 виду

технолог1чних процес1в, як1 показують, що якасть функщону-вання автоматизованих л1н!й в першу чергу залежить в1д в1д-носно'1 продуктивное^ верстат1в та величини м!жоперашйних запасав. Розроблена методика розрахунку оптимально'!' величини м1жоперац1йних запас1в, що базуеться на використанн! 1м1та-ц1йно1' модел1 функщонування автоматизованих лШй, отрима-но! номограми та анал1тичних залежностей. Дослужено вплив структури та параметр1в автоматизованих лШй на оптимальну величину мажоперащйних запаспв. Встановлено. що зб1льшення к1лькост1 паралельно працюючих верстат1в веде до зростання величини оптимальних запас1в м!ж фазами, але ця величина оп-тимальних запасов, перерахована на один верстат у фаз1, зменшуеться. Зб1льшення ж к1лькост1 фаз приводить до зростання оптимального значения м1жоперац!йних запас1в м!ж фазами. Щ залежност! найб1льш суттев1 для найпрост1ших поток1в. Проведена оптим1зац!я структури та параметр1в дшчих автоматизованих лШй виготовлення брускових деталей, а саме виз-начен! оптимальн! продуктивное^ та м!жопераШйн1 запаси.

Методи досл!дження. В робот! використан! методи теорп ймов1рностей, математично! статистики, теори масового об-слуговування, методи теорП планування експеримент1в, 1ка-тащйного моделювання. Експериментальн1 досл1дження проводились на д1ючих технолоМчних потоках 1 лШях та в лабораторних умовах на 1м1тац1йних моделях.

Практична ц!нн!сть. Розроблена методолог1я дозволила ощнити як!сть використання основного 1 допомхжного устатку-вання та розрахувати оптимальн1 параметри (тдносну продук-тивн1сть верстат^в та м1стк1сть накопичувачгв) 1 структуру лШй Гк1льк1сть фаз, або посл1довних операций та к1льк1сть канал!в, або верстат1в) для виготовлення брускових деталей. 0триман1 анал1тичн1 залежност! коеф1ц1ента використання ро-бочого часу, коеф!ц!ента накладених втрат та оптимально! м1сткост! накопичувачав, алгоритми, програми можуть бути використан! для створення автоматизованих систем наукових дос-Л1джень 1 проектування. Розроблен! рекомендацП по п!дввден-ню ефективност! використання технолог1чних лШй виготовлення брускових деталей столярних ст!лыЦв. В результат! продуктивнее лШ1 ДЛЗ зб1льшилась на 97., при цьому питом1 приведен! витрати (ППВ) вс!е'5 лШ! зменшились на 34%. Для

- ô -

Л1НП CT4Q1 продуктившсть зросла на 43%. ППВ зменшились на 23%.

Реал1зал1я роботи. Методи оЩнки hkoctî функцюнуванн'я автоматизованих лШй стыыдевого виробництва i в1дпов!дний пакет програм використовуються Льв1вським проектно-конструк-торським технологччним 1нститутом "Л1СДЕРЕВПР0М".Методика та результати розрахунк!в оптимально'] структури та параметр1в автоматизованих Л1н1й для обробки брускових деталей впровад-жен1 на Стрийському меблевому комб1нать

Результати роботи вв1йшли складовою частиною до зв1ту про зак1нчену науково-дошпдну роботу ДБ-23-10-92 "Розробка методолог 1чних основ оптитзацП параметр1в та компонування автоматизованих лШй" ( Льв1в - 1994 р.). Алгоритми i программ 1М1татйного моделювання автоматизованих лШй зм1шано-го агрегатування впроваджен1 в навчальному npoyeci УкрДЛТУ при вивченн1 дисцшШн "Основи наукових досл1джень", "Основи моделювання i оптимхзацп", "САПР в галузГ' та в наукових доел Жжениях.

Апробащя роботи. OcHOBHi положения дисертащйжЯ роботи допов1дались i обговорювались на XVII науково-техн1чн1й конференцП "Научно-технический прогресс в лесной и деревообрабатывающей промышленности" (Ки!в,1989), на республ1-канськ1й науково-техн1чн1й конференцП "Развитие лесного хозяйства в западных областях УССР" (Льв1в, 1989), на Всесоюзна науково-техн1чн1й конференцП "Пути повышения эффективности деревообрабатывающей промышленности" (Архангельск, 1989), на щор!чних науково-технгчних конференции Украшсь-кого державного л1сотехн1чного ун1верситету в 1989 - 1995 p.p. Результати досл1дження паралельного агрегатування вв1йшли в монограф1ю "1м1тацшне моделювання гнучких автоматизованих л1н!й у л1совиробничому комплекс!" (ISBN 5-7763-2415-7), яка знаходиться в друщ.

Публ1кацП. OcHOBHi результати досл1джень опублжован! у 12 наукових роботах.

Структура та об'ем дисертацп. Основна частика включае вступ, п'ять роздШв, загальн1 висновки, список л1тератури, додатки. Загальний об'ем складае 182 стор1нки машинописного тексту, 29 рисунюв, 13 таблиць,список л1тератури i3 90 най-менувань, додатки на 56 стор1нках.

Зьист та основа результата роботи

У встут дана загальна характеристика роботи: обгрун-тована актуальн1сть теми, визначена мета досипдкень. показана наукова новизна 1 практична ц1нн1сть роботи, а також наведен! основы результати досл1джень.

1. Стан питания 1 завдання дослпджень. Анал1з технологичного процесу виготовлення ст1льщ.в показав наявн1сть значно'1 к1лькост1 операщй, титв устаткування, типорозм1р1В деталей та вироб1в, що знаходяться одночасно у виробництва..

Одним з напрямк1в гпдвищення ефективност1 е впроваджен-ня автоматичних та автоматизованих лШй. Б даний час е нез-начна к1льк1сть лШй для механ1чнс1 обробки деревини. Щ л1нП спроектоваш без врахування особливостей операщй, техн1ко-еконсм1чного обгрунтування, тому використовуються неефективно.

На сьогодншн1й день в1дсутн1 методики розрахунку, проектування та дослз.дження процесу виготовлення столярних ст1льц1в. 1снуюч1 методи не дозволяють враховувати вплив таких фактор1в та вимог. як м!нлив1сть вир0б1в та деталей , нестаб1льн1сть !х характеристик 1 параметр1в, стан устаткування та !н. Недоощнка особливостей динам1ки функцхонування устаткування приводить до значних похибок при проектуванн1 автоматизованих лШй. У результат! д1йсна продуктивнють автоматизованих лШй значно менша в1д розрахунково!, пара-метри 1 структура далек1 В1Д оптимальних.

Тому на тдстав1 експериментальних ! теоретичних дослгджень сл1д розробити узагальнену методику ощнки ефек-тивностх функцюнування автоматизованих л1н1й в умовах гнуч-кого виробництва 1 вибору найбыьш вдалих IX вар1ант1в для конкретних виробничих умов.

2. Розробка математично! модел1 технолог!чних Л1Н1Й виготовлення брускових деталей столярних ст1льЩв. Досл1д-женню роботи автоматичних лШй та технолог1чних потогав у л1сов1й та деревообробнгй галуз1, питаниям IX розрахунку 1 проектування присвячен1 роботи В.В.Амал1цького, Ф.Н.Манжоса, А.Е.Грубе, 1.В.Бат1на, Д.Л.Дудюка, В.Р.Ферпна, А.К. Редьк1-на 1 1н. 1з 1снуючих методик найоб'ектившшою для опису роботи технолог!чних поток1в виробництва брускових деталей

столярних стхлыЦв е методика, розроблена професором Дудаком Д. Л.

На основ1 анапзу технологи виробництва та попередньо згаданих методик можна сказати, що процес виготовлення брус-кових деталей столярних ст1лыцв характеризуеться наявн1стю певно"1 посл1довност1 технолог1чних операщй, паралельн1стю виконання окремих з них та нестаб1льн1стю '¡х тривалост1 через вплив значно! к1лькост1 збурювальних факторов стохастич-ного характеру. Тому ймов1рн1сний характер процесу вимагае застосування математичного апарату теорп масовога обслуго-вування. Ефективним математичним апаратом для досл1дження цих процес1в може бути 1м1тацз.йне моделювання. Таким чином можна зробити висновок, що функщонування процесу виготовлення брускових деталей столярних ст1льщв можна найб1лып повно описати К1льк1сно за допомогою узагальнено! багатофаз-но'1 багатоканально1 системи масового обслуговування.

3. Експериментальт досл!дження процесу виготовлення брускових деталей столярних ст1льц!в. Експериментальн1 дос-л1дження проводилися у виробничих умовах на меблевих п1дпри-емствах м.Стрия, Львова, ОтинП, 1вано-Франк1вська. Спосте-р1гались вхшп 1 вих!дн1 потоки предмет!в прац1 (брускових деталей) 1 тривалост1 IX обробки на р1зному виробничому ус-таткуванн1.

Анал13 результат!в експериментальних досл1джень виготовлення брускових деталей столярних ст1льщв дозволив зробити наступи1 висновки:

1. Тривал1сть технолог1чних операц1й виробництва стхльцав столярних е нестаб1льною величиною , на яку д1е суку пншть збурювальних фактор!в. Середн1 значения тривалостей операц1й та !х розс1ювання вар1юють в значних межах (1-5...50 е.). КоефШент вар1ацП е б1льш стаб1льною величиною ! приймае значения в межах Ку- 16...40 X.

Середн1 значения тривалост! операцЫ залежать вод типу устаткування, розм1рно-як1сних' характеристик заготовок, р1в-ня механ1зацП 1 автоматизацП допом1жних роб1т.

2. Ймов1рност1 тривалост1 вс!х досл1джених технолог!ч-них операШй виготовлення брускових деталей столярних ст1ль-ц1в розпод1ляються за законом Ерланга. Параметр Ерланга для

колено! операвд! характеризуеться досить високою стаб1льн1стю 1 зал ежить в основному в1д типу операцП, типу детал1 та р1вня автоматизацп. Тип технолог1чного устаткування, ст1ль-ця 1 гпдприемства мало впливають на його величину.

3. Шдпривмства, що характеризуются кращою орган1за-ц1ею прац1, сучасним устаткуванням 1 б1лып високим р1внем автоматизацп мають вишу стаб!льн1Ьть технолог!чних операций та в1дпов1дно б1льпй значения коеф1щента Ерланга К.

4. Багатофазна багатоканальна ерланг1вська система ма-сового обслуговування е достов1рною математичною моделлю ав-томатизованих лШй 1 устаткування для виготовлення бруско-вих деталей столярних спльщв.

4. Анал1з процесу функц!онування технолог1чних лШй виготовлення брускових деталей столярних ст1льц1в методом !х математичного моделювання. У результат! анал1зу технолог 1чних процес1В виготовлення брускових деталей столярних ст1льц1В встановлено, що мае м!сце значна кхльюсть зв'язк1в двох операщй. Ц1 зв'язки, як правило, не зм1нюються в за-лежност1 в1д зм1ни типу ст1льця.

Бикористовуючи 1м1тац1йну модель для досл1дження авто-матичних лШй, побудовану за принципом змши стану фаз, проведено ряд експеримент1в. Моделювапась робота автоматично! лШ! з двох верстат1в однаково! продуктивное^ з жорс-тким зв'язком 1 р!зними значениями коеф1щент1В стаб1льност1 операщй по першому (КО та другому (Кг) верстату . У результат! моделювання визначена таблична залежн1сть коеф1ц1-ента використання робочого часу (р) в1д параметр1в К11 Кг-Методом апроксимацП 1 диференщювання таблично задано! функцп отримана математична модель :

р - 0,6461 + 0,05811пКа + 0,05461пК2+ (1)

+0,0078261пКа1пК2-0,009391п2К1-0,008911п2К2, Для визначення математично! залежност1 екв1валентного коеф1щента стаб1льност1 операщй КеКв-£(К1,К2) анал1зували-ся 8 вар!ант1в моделей Кекв-Г(К1,К2).Кекв-Ш/К1, 1/К2), 1пКекв~^(К1, К2), 1пК©кв~^(1пК1,1пК2) та 1нш1. Найменгау по-хибку показала модель:

1пКекв~ 0,1706 + 0,4321пК1 + 0,42021пК2+ (2)

+0,1751пК11пК2 - 0,0761п2К1 - 0,07551п2К2.

- 10 -

йтримаиий вираз дозволяв обчислювати екв1валентне значения Кекв параметра стаб1льност! операц1й, яке враховуе конкретн1 значения К1, Кг-

У результат! досл:джень одержана математична модель функц1онування л!нп з двох машин р1зно! продуктивност1 та стаб1льност! операщй : р - -О,05489+0,00941п(К1+1)+0,00971п(К2+1)+1,152* *1п(ц+1)+0..014451п(М+1)+0,0011211п(К1+1)1п(К2+1) + +0,06511п(К1+1)1п(м,+1) - 0,00849б1п(К1+1)1п(М+1)+ (3) +0,073591п(К2+1)1п(р+1) - 0,00711п(К2+1)1п(М+1)+ +0,15741п(ц+1)1п(М+1)-0,005011п2(К1+1)-0,00474* *1п2(К2+1)-0,20811п2С^+1)-0,011641гг2(М+1), де М-0...20, К1-1 — 69, К1-1____69, -0,5—1.

Отримана залежн1сть дозволяе досл!джувати значения коеф1ц!ента використання робочого часу р в залежност1 в1д сп1вв1дношення продуктивностей д,. ' параметр1в стаб1льност! операщй К11 Кг, м1сткост1 накопичувача М.

Вираз (3) е зручним для-проведения обчислень з викорис-танням обчислювально! техн1ки.: Значения похибки не перевишуе 7Х. . - ' • - . : . ••

При механ!чн1Й -.обробщ брускових"'.деталей можуть бути л!нП не лише посл!довног.о, . але й змшаного . агрегатування. Математичний апарат для 1х досл!Дження вивчений 1;едостатньо. Тому нами розроблено програму для досл1джвння, роботи автома-тизованих л1н1й зм1Шано1 структури з.р1зними/зв'язкамк маж окремими машинами 1 ймов1рн1сним-характером трив'алост! часу циклу. .

Автоматизован1 л1н11 ■ деревообробного' Ёиробництва е складними ймов!рн1сними системами,' тому для IX досл!джеиня прийнято метод 1м1тащйного моделювання. В програм1 викорис-товуються генератори "псевдовипадкових чисел з ерланг!вським "розпод1лом. Для отримання р1вном1рно розпод1лених в 1нтерва-лх (0...1) чисел- використовуеться стандартна п1дпрограма

шш.

Вперше створена програма,' яка дозволяе досл1джувати лЬ нП зм1шано'1 структури з ерланг1вським розпод1лом тривалост1 циклу, як! складаються з к1лькост1 фаз . КГ ! к1лькост1 верстать на ксшпй фаза (а), при.цьому,к1льк1сть' верстат1в на кожн1й фаз1 може бути р!зною . Програма-представляв собою

в1дкриту систему, тобто легко моле поповнюватись за бажанням користувача, наприклад, Шдпрограмами для отримання псевдо-випадкових чисел за ].ншими за1юнами розпод1лу. Кр1м досл1д-ження коеф!ц1ента використання робочого часу 1 накладених втрат робочого часу, на щй модел1 можлива структурно-пара-метрична опэтшзащя лШй змшаного агрегатування за критерием мШмум питомих приведених витрат.

На основ1 моделювання за вшцевказаною програмою отри-ман1 вирази для розрахунку коеф1щента накладених втрат в залежност1 в1д коеф1ц1ента стаб1Льност1 операц!й (К), М1ст-ксст1 буферних пристро'1В (М), к1лькост1 фаз у лШ1 (КГ) 1 к1лькост1 верстат1в у фаз1 (а) :

Кн.в.- 1-ев , (5)

де Б - -1,911-0,281пК-1п(М+1)СО,305+0,091п(М+1)+ +0,2111пК+0,0441пКР-0,1171па]+1пКР(1,426--0,3551пКР+0,0561па)-0,5331па, Викорис-тавши класичн1 методи проведения к1бернетичного експерименту, отримано залежн1сть ксефШента накладених втрат Кц.е. в1д зм1ни к1лькост1 фаз у л1нП 1 к1лькост1 верстат1в у фаз1 для експоненщйного розпод1лу тривалост1 операций у кожн1й фаз1 при короткому зв'язку :

Кн.в.-1-ЕХР[-1,245+0,3491пР+(0,0811пР-0,553)1па] (6) Розроблеш 1м1тац1йна модель 1 аналатичш залежност! дозволяють проводит« досл1дження 1 опттизащю процесу функ-щонувания автоматизованих лШй змашаного агрегатування.

Дослужено вплив к1лькост1 паралельних верстат1в на ефектив?псть Л1нп. Для жорсткого зв'язку (М-0, рис.1,г) при зб1льшенн1 к1лькост1 паралельних верстат1в значно зб1льшу-еться коефЩент використання робочого часу верстат1в 1 продуктивность л1нП в ц1лому.

Для гнучких зв'язк1в ( рис.1,6) залежн1сть коеф!ц1ента використання робочого часу в1д к1лькост1 паралельних верста-т!в однаково']' продуктивное^ збер!гае тенденцш до зростан-ня. хоча в меннпй М1р1, н1ж для жорсткого зв'язку. Коеф1ц1-ент використання робочого часу найбыьш чутливий для про-цесгв з низьким значениям коеф1ц1ента стаб1льност1 операщй |'К- 1...3) 1 до зб1льшення калькост! паралельних верстат1в в межах а-1...5. Подальше зростання (а) мало впливае на коеф1-щент використання робочого часу.

Р

0.9 O.t 03 0.6

i

. /

frO

0.1

0.7

0.6

к-ю s z i

а/

i i s ? за

б/

Рис.1. Вплив к!лькост1 паралельних верстат!в (а) на коеф!щент використання робочого часу (р); a) MlcTKlCTb накопичувача М-0 ; б) М-4 ; К - коефШент стаб1льност1 операЩй.

8 CL

0.5 06 Ш Ш O.S. JU

Рис.2. Залежнгсть коефЩ1ента накла-дених втрат (Кн.в.) в1д структури автоматизоваш! л1нП ; К - коеф!ц1бнт cTaôiJJbHocTi операц1й; M - MlcTKlCTb накопичувача; Ii - BiflHocHa продуктивн!сть верста?!в.

Рис.З.Залелшсть оптимально! MlcTKOCTi накопичувача (МоПт) в1д сп1вв1дношення продук-тивностей верстат!в См-) ; Zb - питом! приведен! витрати накопичувача.

- 13 -

Для детеркинованих процеспв в гнучких автоматизованих лШях вЦпадае потреба в зб1льшенн1 кглькост] паралельних верстат1в фази. Для npoueciB, на як1 д!ють збурювальн1 фак-тори, 1з зб1льшенням к1лькост1 паралельних верстапв у фаз1 для забезпечення заданого завантаження м1стк1сть буферних пристро5в зменшуеться (рис.2). Так, для отримання коеф1ц!ен-та накладених втрат у po3Mipi Кн.в.-0.1 можуть бути залропо-нован1 наступи! гнучк1 д1лянки з двох фаз :

1) а-2 i м1стк1сть накопичувача м!ж фазами М-6 ;

2) а-4 , М-4 ;

3) а-8 , М-2

або двофазну жорстку д!лянку з к1льк1стю паралельних верс-тат1в у кожнш фаза а-11.

5. 0птим1зац1я продуктивностей верстат!в та 'ix компо-нування.За ц1льову функц1ю прийнято питом1 приведен! витрати:

ZiUi+Z2U2+Z6M

2---► min , (7)

И2Р2

де Zi,Z2- питом! приведен! витрати (ППВ) верстат1в ; Z6- питом! приведен! витрати одиниц! накопичувача; Р2- коеф!ц1ент використання робочого часу другого

верстата, p2-npi; ц - вхдкосна продуктивн!сть , д-щ/дг М - MicTKicTb накопичувача .

MieTKieTb м!жоперац!йних залас!в визначаеться сп1вв1д-ношенням ППВ на верстатах та буферних пристроях, cniBBiflHo-шенням продуктивностей верстат1в (рис.3) i параметром ста-б!льност1 операц!й (рис.4).

1з зб!льшенням коеф!ц1ента стаб!льност1 операц!й К значения оптимально! MicTKOCTi накопичувач1в зменшуеться. Для гнучко! автоматизовано! лШ!, що складаеться з двох р1внопродуктивних д!лянок, значения оптимальних м!жоперац!й-них запас1в значно б!льш1, н!ж для однотипних д1лянок з р!з-ною продуктивн!стю.

Зб1льшення к1лькост1 фаз (KF) приводить до зростання оптимального значения м1жоперац1йних запас!в м1ж фазами Грис.5). Зб1льшення паралельно працюючих верстат!в у фаз1 (а) веде до зменшення величини оптимальних м!жоперац1йних 3anaciB, що приходяться на один верстат (рис.6), i значного

Рис.4. Вплив коеф11цента стаб1льност1 операцш (К) на оптимальну М1стк1сть накопичувача (М0пт); 2в - питомх приведен! витрати накопичувача.

Рис.б.Залежпсть оптимально'] м1сткост1 накопичувача (Мопт) в!д Ki.4bk.ocTi фаз (КП; К - коефШент Ерланга; о.- къчъкдсть паралелько праышчкх верстат1в;

п

»7Т

а

ю

кг-,г и=£

ю

а/

а а

к

\

\ ке^ч jU*i

\\

\\ \\

1 н 1.

/о

6/

К

Рис.5. Вплив структури автоматизованоТ лШ! на оптимальну М1стк1сть накопичувач1Е, що приходиться на один верстат у фаз1; а) юльгасть фаз КР-2 ; 0) №-3 ;

о- - к1льк1сть парапельно працоючих верстат!в;

ц - в1дносна продуктивнють верстат1в;

Ъе, - питом1 приведен! витрати накопичувача.

зростання продуктивное!! лгнП.

Ц1 зв'язки наиб1льш суттев! для найпрост1ших поток1в (К-1, 2). Для ерланПвських поток!в (К-5...20) залежн1сть оптимальних м1жоперац1йних запас1в в1д структури автоматизо-ваних лШй менш чутлива. 1з зб1льшенням параметра Ерланга К В1д 1 до 10 оптимальна м1стк1сть буферних пристро!в зменшу-еться в три рази для двофазно'1 л1нП 1 в два рази для три 1 чотирифазно! лШ1. При зб1льшенн1 параметра Ерланга в!д 10 до 20 величина оптимально! м!сткост1 буферних пристро!в зменшуеться на 14-25% для №-2 1 22-40% для №-3.

Побудована номограма для вибору оптимально! м!сткост1 буферного пристрою для лШ! з двох машин з р!зними продук-тивностями ! м-2 (д-щ/иг; Д2-1). статистичними характеристиками К1-К2, враховуючи питом! приведен! витрати одиниц! накопичувача 2б (рис.7).

Оайльки виробництво ст!льц1в характеризуемся неста-б1льною тривалгетю технолог!чних операцш, визначення рац!о-нальних параметр1в автоматизованих л1н1й можливе !з враху-ванням двох критерПв : продуктивност! та приведених витрат. Вважаеться дощльним максим!зувати продуктивн!сть лШ! при умов1 зб1льшення м!н!муму питомих приведених витрат не б!ль-

Рис.7: Номограма для визначення оптимально! м1сткост! накопичувача (Мопт) для д!лянки з двох верстат!в; и. - в!дносна продуктивн1сть верстатхв; К - коефШент стаб!льност1 операц!й; 2в - питом! приведен! витрати накопичувача.

ше, Н1Ж на 3%. Подвоення величини оптимально! м1сткост1 бу-ферних пристроив задов1льняе щэ умову 1 дозволяе зб1льшити продуктивн1сть двофазно! автоматизовано! лШ! на 1-3%, три-фазно! л1нГ1 на 2-4% 1 чотирифазно! л1н11 на 2-6%. Зменшення м1сткост1 буферних пристроив недопустиме, оайльки воно приводить до значного зб1льшення ППВ та зменшення продуктивнос-тх лШ!.

Використавши чисельний метод покоординатного пошуку мШмуму щльово! функцП Ъ по двох зм1нних (продуктивтсть 1 м1стк1сть накопичувача), була проведена оптимхзащя д1ючих автоматизованих лШй виготовлення брускових деталей. Опти-м1зац1я автоматизовано! л!н1! ДЛЗ дозволила зменшити питом! приведен! витрати лШ! на 34%, продуктивн1сть лшИ при цьому зросла на 9%.У результат! проведено! оптим1заш! автоматизовано! лШ! АЛБ (М0Б1) при незм1нн1й продуктивност! л!н1! ППВ зменшились на 37%, вир1внялись коеф1ц1енти вико-ристання робочого часу першого та другого верстат!в. Анало-г!чно для автоматизовано! л!нП СТ401 ППВ зменшились на 23%, а продуктивн1сть зросла на 43%.

Основн1 результата 1 внсновки

1. На основ! комплексних досл!дкень процесу механгчно! обробки брускових деталей столярних стыьщв вир!шена актуальна науково-техн!чна задача - встановлено, що функщону-вання технолог!чних поток1в автоматизованих лШй найб1льш повно описуеться за допомогою багатофазно! багатоканально! системи масового обслуговування з потоками Ерланга. Середн! значения тривалостей операц1й та !х розс1ювання коливаються в значних межах (1-5...50 е.). Коеф!ц!ент Ерланга при цьому приймае значения К-3...39.

2. Встановлено, що найлЦльнший технолог1чний зв'язок е м1ж такими операщями:

- поперечне випилювання кратних заготовок ! фрезеруван-ня деталей в розм1р;

- фугування кромок ! пласт! та фрезерування детал1 в розкар;

- фрезерування детал1 в розм1р ! точне торцювання;

- фрезерування детал! в розм1р ! поперечне випилювання з одночасним фрезеруванням шип1в.

Отже, так! групи устаткування доц1льно ув'язувати в

автоматизоват л1нП.

3. Дослужено, що на ефективн1сть використання устат-кування наиб1льш суттево впливають так1 його параметри, як коеф1щент стаб1льност1 операций, В1дн0сна продуктивн1сть верстат1в, пикш приведен1 витрати, а також спосЮ агрега-тування та м!стк1сть накопичувач1в.

4. Встановлено, що паралельне агрегатування верстат1в на окремих д1лянках та уэгодження 1х з в1дпов1дними посл1-довними дглянками дае можлив1сть зменшити втрати робочого часу, питом1 приведен! витрати 1 п1двищити ефективнзсть використання основного та догкшжного устаткування. Так, при потроенн1 кглькост! паралельних верстат1в для найпростших поток1в (К-1,2) коефЩ1внт використання робочого часу авто-матизованих л!н1й з двох жорсткозв'язаних верстат!в зб1льшу-еться на 5-15%, для гнучко! автоматизовано! л!нп з м1жопе-ращйними запасами М-2 коеф1ц1ент використання робочого часу зростае на 1-6% 1 в1дпов1дно при М-4 на 0,3-4%. Аналогична залежн!сть 1снуе 1 для ерлашпвських потокгв (К-5-20).

5. Розроблен1 1м1тац1йн1 модель в основу яких покла-дено випадковий характер тривалост1 циклу (коеф1ц!ент Ерлан-га), к!льк!сть паралельно та посл1довно працюючих верстат1в, значения тривалост! цикл1в обладнання, питом1 приведен! витрати та м!стк!сть м!жоперац1йних запас1в. Алгоритми ! прог-рами дають можливЮТь досл^дити законом1рност! фунгадонуван-ня автоматизованих л1н!й зм!шаного агрегатування для виго-товлення брускових деталей столярних ст!льц!в та !нших виро-б1в з деревини, вони точно ощнюють вплив структури ! пара-метр!в автоматизованих л1н1й виготовлення брускових деталей на IX ефективн1сть.

6. Методика розрахунку ! вибору оптимальних параметр!з та структури автоматизованих лШй дае можлив!сть проектува-ти ! вибирати !х оптимальн! вар!анти для даних умов вироб-ництва як при традиц!йному проектуванн!, так ! в умовах використання САПР.

7. Встановлено, що оптимальне значения величин м1жопе-ращйних запасов Мопт найсуттев!ше залежить в!д сп1вв!дно-шення продуктивностей верстат!в, питомих приведених витрат та стаб1льност1 операц!й. Так, при зам!н! гнучко! д1лянки з двох р!внопродуктивних верстат!в (11-1) д1лянкою з двох вере-

тат1в pi3Hoi продуктивное?i (.д-0,5) величина оптимальних wi-жоперащйних запас1в зменшуеться в 4,5 рази при коефШента стаб1льност1 операц1й К-20 i в 3,7 рази при К-10. Збыыпення коеф1ц1ента стаб1льност1 операц1й в 2 рази (К-10-20) дозво-ляе знизити ьижоперащйш запаси на 30%, в 3 рази (К-10-30) - в!дпов1дно на 50-52%.

8. Оптитзащя 1снуючих автоматизованих л1нхй обробки брускових деталей дозволила значно зменшити питомi приведен! витрати (на 23-377.) 1 зб1лыиити продуктивнють л1н1й (на 9-40%). Розроблена методика ощнки якосп функц1онування та розрахунку оптимальних параметр1в i структури автоматизованих лШй виготовлення брускових деталей столярних ст1лыцв передана Льв1вському проектно-конструкторс-ькому технологичному институту "ЛЮДЕРЕВПРОМ", результати розрахунку i вибору оптимально! MiCTKOCTi накопичувач1в м1ж фугувальним (Ci>-4) ! рейсмус-овим (СРЗ-5) верстатами впроваджен! на Стрийському меблевому комбiнатi. Алгоритми i программ 1м!тац!йного моде-лювання функцюнування автоматизованих лШй зм!шаногс агре-гатування впроваджен! у навчальному npoueci УкрДЛТУ при вив-чеши диецшшн "Основи наукових досл1джень", "Основи моде-лювання i оптим!зацП", "САПР в галуз1".

Основыi положения дмсертацП опубл1кованi в наступних прадях:

1. Валюх O.A. Про деяк1 законом:рностi формування ма-тематичних моделей в автоматизованому проектувашп л!н1й де-ревообробно! промисловост! //.ТИсове господарстЕо.л!сова,па-перова i деревообробна промислов1сть. Шжв1домчий науко-во-техн1чний зб!рник. JlbBiB: CBiT,1995. -Вип.24.-С.58-60.

2. Розробка методолог!чних основ оптим1зацп парамет-р!в та компоновка автоматизованих лШй л!сопромислового комплексу // Закточний 3BiT ДБ 23-10-92. -Льв!в, 1994, 40с. N Держ. реестрацп 0193V033935. Розд1л 3,4.

3. Разработка рекомендаций и методики оптимизации структуры и параметров автоматизированных лесопильных потоков на базе ленточнопильного оборудования // Отчет о НИР. -Львов, 1987, 122 с. N Гос.' регистрации 01850076862 ИНВ N02880.025713. Глава 2,3,4.

4. Дудюк Д.Л., Валюх O.A. Математическое моделирование автоматизированных линий смешанного агрегатирования // Лес-

х ное хозяйство, лесная, бумажная и древообрабатывающая про-мыренность. -К.: 1988.-Вып.19. -С.71-73.

- 19 -

5. Валюх O.A. К вопросу структурно-параметрической оптимизации автоматизированных линий лесного комплекса // Тезисы докладов XVII республиканской конференции "Научно-технический прогресс в лесной и деревообрабатывающей промышленности". -К.: -1989. -С.19-21.

6. Комплексный подход моделирования автоматизированных производств в деревообработке // Тезисы докладов республиканской научно-технической конференции "Развитие лесного хозяйства в западных областях УССР". -Львов, 1989.-С.120-121.

7. О некоторых аспектах расчета линий лесного комплекса /V Тезисы докладов Всесоюзной конференции "Пути повышения эффективности деревообрабатывающей промышленности" -Архангельск, 1989.-С. 8-9.

8. Валюх O.A., ДудюкД.Л., Максим1в В.М. До питания компоновки автоматизованих лШй змшаного агрегатування // Взаемод1я науки та виробництва в л1сопромисловому комплекс!. Тези допов!дей Республ1кансько! науково-техючно! конферен-ц!] -Льв1в, 1991.-С. 37-38.

9. Валюх O.A., Максимов В.М. Анал1з лалки л!нп з pi3-ними статистичними параметрами// Л!сове господарство.лхсова, паперова та деревообробна промислов1сть, -К.: 1991. -Вип.22. -С.80-83.

10. Валюх O.A., Максимов В.М., 1ванишин Т.В. Про пере-розпод1л м^сткостей накопичувач1в в гнучких виробничих системах /'/ Науковий в!сник. Проблеми деревообробного виробництва. Вип.2. -JlbBiB, УкрДЛТУ, 1994. -С.53-56.

11. Валюх O.A., ДудюкД.Л. Досл!дкення впливу к1лькос-Ti паралельно працюючих верстат!в на ефективн1сть автоматизованих лШй //Науковий BicHHK. Вип.3.2 , -Льв1в, УкрДЛТУ, 1995, -С.116-119.

12. 0птим1зац!я параметр1в та компонування автоматизованих лШй л1сопромислового виробництва // Заключний зв1т. -Льв1в, 1995, -53с.N Держ.реестрацп 1824. Розд1ли 3,5.

- 20 -

Olga A.VALYUKH. Substantiation of Parameters and Production Lines Arrangement to Produce of Joinery's Chairs Bar-Details.

Dissertation for Candidate Degree in Engineering speciality 05.03.01 - Mechanical processing, machine tools and instruments.-Ukrainian State University Of Forestry And Hood Technology, Lviv, 1996.

Manuscript.

Anotation

The dissertation is concerned with the development of quality estimation methods for timber industry equipment in an automated line, the structure and parameters optimization of chairs production automated lines and flaw-production as well as with the experimental research.The realization of the carried out optimization of actual automated lines DL3, ALB , ST401 makes it possible to reduce total unit costs by 23-34%, the lines efficiency being increased by 9-43%.

ВАЛЮХ O.A. Обоснование параметров и компоновка линии для изготовления брускових деталей столярных стульев.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности №.03.01 - процессы механической обработки, станки и инструменты. Украинский государственный лесотехнический университет, Львов, 1996. Рукопись.

Аннотация

Диссертация содержит разработку методики оценки качества функционирования деревообрабатывающего оборудования в автоматизированных линиях, вопросы оптимизации структуры и параметров автоматизированных линий и потоков обработки брусковых деталей, а также результаты экспериментальных исследований. Реализация проведенной оптимизации действующих автоматизированных линий ДЛЗ, АЛБ, СТ401 позволит уменьшить удельные приведенные затраты на 23-34%, увеличить производительность линий на 9-43%.

Ключов1 слова: автоматизован1 л1нп, потоки замовлень, система масового обслуговування, узагальнена модель Ерланга, 1м1тащйне моделювання, ощнка HKOcTi функцюнування устат-кування, параметры i структура лШй.