автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Повышение эффективности функционирования автоматизированных транспортно-складских систем ГПС за счет их оптимального проектирования и управления

Московский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции ордена Трудового Красного Знамени государственный технический университет имени Н.Э. Баумана

1.1а правах рукописи

ЧПЛАХЯН Микаел Русланович

ПОШШШШ Эф-ШТИБНОСГЛ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ АВЗШАОИЗИРОЕШШ ТРЛ11СП0РТН0-С1Ши^С;КИХ СМ СХЕМ ГНС ЗА СЧЕТ Ил ОПЖ'.МЫЮГО ПРОЕКЗИРОШШ И УПРАИШШ

Специальности 05.13.07 - Автоматизация технологических процессов и производств 08.00.28 - Организация производства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученоЗ степени кандидата технических наук

'Аосква - 1ЭЭ1

Работа выполнена в Московском ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени государственном техническом университете им. Н.Э. Баумана.

НаучниП руководитель - доктор технических наук,

профессор ГЮЛЧКЕШЧ Л. И.

Научный консультант - кандидат технических наук,

доцонт САДОВиКАЛ Т. Г.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор ЧЕРПАКОВ Б.И.

кандидат технических наук, доцонт МПНЛЕВ Э. С.

Ведущее предприятие - Московское станкостроительное

производственное объединение "Красный пролетарий"

Защита состоится ¡и-оыъ 1991 г. на заседа-

нии специализированного Солота К Ub3.lb.UI в Московском ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена трудового Красного Знамени государственном техническом университете им. ¡1.1). Баумана по адресу: ЮУООЬ, Москва, 2-я. Бауманская, Д. 5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МР'1У им. Н.Э. Баумана.

Бам отзыв в одном экземпляре, заверенный печатью, просим выслать по указанному адресу.

Телефон для справок 207-05-14.

Автореферат разослан "/Т" _1991 г.

УЧИШН СИКРЕТАРЬ

шщшшпхш Ш01Х) совга к.т.н., доцкит

В. Т. Рябов

Подписано к печати 13.0Ь. 91. Объем 1 п.л. 'Гирая 100 экз. Заказ х 'ЗЗо Типография НПО "Программпрои"

ОБ^'Л ХАРАКТЕРЛСТИМ PAEûTii

. Актуальность пробл",тч. 3 настоящее время c.vmecrçyor усто"-""Чпватг^тсйлошщл. постоянного изучения объектов ироизго«.. *» ттрп усломш сохранения больших объскоз випуска. Зта тслденция припала к созданию п внедрению гибких пропг>!зодст2снт:х с:: о то:.: (ÎTIC), которне является новой 'ступенью автоматизации лроиздодетва. В связи с ноз^ленлпм стопой:; а!;то::зт::за:;;;л как тгсполог.г^ских, toi; и вспомогательных операций, возрастает число задач, решаемых при проо.;гкрог,зн;п1 ШС.

ОдиоЛ из основных составлл!х;их системы обссло1^ лил ^/¡гкци-онировапия ШС является автоматизированная трапспортно-складс-кпя система (АТСС), которая маториплнзируст процессы планирования, обеспечения и диснотчированпя производства. Тох:>i:î:c—г»т:оïго— мичоекис показатели ШС в немало.': степени зависят от прзгильггоЯ организации АТСС, чему до сих пор по уделялось дол:::лого внимания. Повншэшгс уровня П1С, т.е. переход :: гиб:-/.:;.; овтомотизиро-вантнл цехом (ГЛЦ), до лито .".гая интеграция произведет:™ к поро-ход к гибким автоматизированным заводам (I7ÛJ) гфодгл:.лл'.т ::о::Ы~ шошшо требования к работоспособности Л ТСС, показа толп котором закладывается па стадии проектирования. Необход;;:.: cCoc:icr,r.::z::'i выбор количества транспортных п штабелпруг.цлх устройств, ;гх скоростей, длит! H траектории их трасс, вместимости складов и промемуточних пакопитолол. Кроме того, в целях сокращения вромо-нп вспомогательных операций необходим правильны;! выбор ремиксв обслулагзшгя рабочих поз.'пс:;': и методов отсле."~г;Зпня материальных потоков в ШС. Многовариантность Еиборз оптимального решения компоновки АТСС н организации со работа з условиях высокой стохостичпости процессов Функцло:шрования АТСС н отсутствии правильно!-! ¡«[формации об эффективности ШС, делает эту задачу одной из наиболее сложных з процессе проектирования ГПС.

Цел т. ¡.Игг'ч и о.снт-.-п'с Г'П'т-н нпе ""■"/гакия. Цели::» работ!.' является псч::;юнпс оздйктпвиостл ^улкпис^^.онзнил АТСС ¡МО за счет их оптимального проектирования и управления. ,гля достигло -ния поставленной цели были постаглепы и рапе ira следуйте задач:;:

- разработка системы моделей и методгпег их использования для синтеза АТСС;

- исс-едоЕЗНие влияния параметров АТСС па техпико-зконо'.гл-чеекпо показатели ШС, анализ влияния производственных факторов

па состав Л ТСС и параметры се функцноглроваппя;

- эксплуатацпспнпо. исследования й.у I ппд. л о шт ров о I птя ГПС, сбор

- п анализ исходах дашшх, для.моделирования;

; - разработка практических, реноме ндашй по создании к упра-Л ТСС П1С.

Глу^тяя новизна. Выявлены закономерности влияния условий производства на синтез структуры АТСС; определена взаимосвязь производительности ШС от техшпео-зкожмгчеекпх показателей

- АТСС л рс:кг:;ов обслуглгкшля рабочих позиций; установлены внут-

- ренине взаимосвязи характеристик АТСС; разработана методика оп-. т;;м1тзац;п1 количественных характеристик АТСС.

Нрлтг|гпч"ркля цргнрсть. Использование мотодш: повшония о^ск^'ллмостп функционирования АТСС позволяет при проектировании учитывать производственную ситуации, связанную с надеж-ностм.! и переналадками технологического оборудования. Разработали алгорит-мн и программы генерирования и выбора оптимальных вариантов .колпчсствошшх показателей и структуры АТСС.

На загглту выносятся слодуктшв осшшгыс положения:

I) современные ШС в том число скомпонованные из зарубежного оборудования, не обладают высокой надежностью в работе;

1!) структура и компоновка АТСС дожни выбираться, исходя не только из номинальных показателе.'! ШС, но и их надежности в работе;

3) длительность и стоимость имитационного моделирования может быт:. с-окряпена двухэтапним подходом.

Ачрсх^г-'Я. ыаторналы диссертационной работы докладывались п обсу:-далпсь на научных семинарах кгфдры "Электронное машиностроение" ;.!ГТУ им. И.О. Баумана; на Гсесоюзном научно-техническом симпозиуме "Проблемные вопросы автоматизащги производства" в г. Гороне~е (1907), па зоналышх семинарах "Организациопыо-экономнчест;::з проблемы автоматизащш процессов исследований, проектлроппия и производства" в г. Пензе (1988).

Пу.ун'-.-у.ни. Маториа^ш диссертационной работа излояоны в 2-х печатных работах, список приведен в конце автореферата.

'>трт1 ::сп." \погп:пщ. ТЬоретичсскле и эксперяыналыше ис-

- слодоганля проводились на базе теории имитационного моделирования, .массового обслуживания, производительности рабочих машин

и линейного программирования; методов экспериментального исследования функционирования рабочих маши. Экспериментальные ис-

следования проводились в лэборэто, :гл "Слсктпонпоо маши-

ностроение" ГЛПУ им. II. С-. Баумана л в ц:::зх "СЛО "К;-с:::::; пролетарий" с использованием современной роi^rc, немерительной и вычислительной техн'.гнп. достоверность теоретических и оксплузтацпошшх разработок по;;.."вег,гдепа результатами производственна реализаций па 1,!СЛ0 "Краснг.1 пролетарии". Получен экономический офХхзкт, по? "есрздсинь'Л актгл: о внодрошпт.

Объогт рпботтт. Дипссртап^пиая работа изложена на iiô страницах машинописного топота, вклшает в себя 14 тзб-сгц, ¿6 рисунков, сютсок лптературн из 73 наименований и приложения.

основное содкрглште рапош

Но ввпионии обоснована актуальность работе, с1;лрмулпро:-..'п:и ocnoBinjo нзучпис лологсиия, которые выносятся па завдту.

В ппрг>о:-1 rjnr-o приводится анализ особенностей и обзор применения ЛТСС в 1TIC, рассмотрели проблемы построения Л ТСС и метода моделирования продоссов футгагионпровзния ЛТСС 1П0.

Даотся анализ мирового опыта применения ЛТСС в ШС. Подчер-■кивэвтся, что повышение степени автоматизации и гибкости производственных систем формируют тенденции отказа от традпцпоншлс конБоПершлх транспортных систем. Приводятся лишне о ростэ использования напольного транспорта, в основном индуктивных рсбо-кар, и многоярусных стеллзишх складов в связи с нрооктпрогз.чи-ем и вводом в эксплуатацию ГАЦов и ГАПоз. Отмечены основное преимущества робокарного транспорта: гибкость и полпвариант-ность траекторий движешш, возможность безболезненного нзрагги-вания ГПС. Основными преимуществами стсллагннх складов явл."тся малая занимаемая площадь, ког.иактпость, быстрота вноса и зпноса груза. Отмечается тенденция отказа от тродсчхтюлу.-ь-х способов, кодирования грузов в связи с переходом к глобально:': модели склада в памяти систсмн управлений ITIC (СУ ШС), что престолагаст обязательное прохождение детали после каждой обработки из рабоче:: позиции через склад.

Лютея анализ литературных источников по о^-гнстивности использования М'СС в Л 1С исходя из обг'опрп.чятнх критериев - нот копия производительности труда, снижения кзпптол;лп;х оксплуп-тациошпгх затрат. Отмочено, что число возмогли): компоНст.ок А7','С велико из-за больного количества составля.-»^;х ШС элементов.

Традиционнее способы внборл основаны па анализе малого числа ЕарИЛНТОП, ОЛрОДОЛСНПТГХ НрООКПфОВ!цт.лсом интуитивно, исходя из опыта. Поэтому возникает необходимость разработки метода выбора наилучшего варианта компоновки ГОС из мно-дства возмсглшх ропе-nnii. Отмечено, что отсутствие едшшх критериев для принятия рс-сения и игнорирование высокой стохастичности системы приводят к двум oc:;cehi::.i ситуация:.!. Первая - ЛТСС разрабатывается с большим запасом производительности, что приводит к увеличению капиталы;; ix влоязний и простоям дорогостоящего транспортно-складско-го оборудования. Вторая - ЛТСС разрабатывается как система, работавшая на пределе своих возможностей, что приводит к простоям •технологического оборудования. Проведенный обзор литературных источ-г.жов показывает, что при проектировании IT1C на выбор и организацию ЛТСС преобладает анализ влпшшя отдельных факторов, но отсутствует комплексны!'! анализ совместного влияния этих факторов на генерацию оптимального варианта ЛТСС. 11а основе анализа мирового опита эксплуатации ГПС выявлены варианты совместимости тронолорттпе и складских подсистем и зависимость выбора аппаратных средств ЛТСС от уровня III С. • ■

Видслега 4 основных алгоритма Функциотфовшшя ЛТСС, кото-рис; необходимы при формировании моделей функционирования ЛТСС.

Дается анализ методов моделирования ЛТСС ГЛС, их -преимущества и недостатки. Подчеркивается, _:что детерминированное исчисление и модели.на основе теории систем массового обслу:агоашш недостаточно учитывают.неравномерность материального потока либо во времени, либо в пространстве. Отмочено, что отсутствуют такого аналитические метода расчета складских запасов, учитывайте ' одновременно физическую и окономичсскую сути процесса. Выявлено, что наиболее целесообразно использовать при проектировании и .оптимизации параметров ЛТСС теорию имитационного моделирования, позволяятум: резко уменьшить идеализацию системы; повысить точность оценок кнтсресувдпс параметров; осуществлять событшпшД прогноз во времени н пространство. Кроме того, теория имитационного моделирования позволяет осуществить переход от традиционного к системному проектированию ЛТСС.

Гю второй гллг-о приведена скорректированная методика имитационного моделирования процессов функциошфовашш ЛТСС ГПС; дат; основное факторы, определению условия функциошфования ЛТСС, разработана система аналитических к имитационных моделей

для синтеза и ппижптгл и.'/.г.гл-'т.пости «Гунп'ко/гргл.апкя Л ТС.'.

Отмсппо, ч~о стратегия арпсротста ор;л'1!;;:г:а;:.::т схемного объекта п управления зтгл реализуется игатайюшкм моделированием з тактик-; параллельной оптимизация параметров вс.ех подс::сте:л ГПС, в том число п ЛТСО. Подчеркнуто, что прилопею» теории имитационного моделирования к ГПС отличается о? ее приложения к автоматическим линиям не только определю мпмл параметра::::, ¡¡о к структурными гробом гаями огглсашш иерархии ГНС. ПроесдошеЛ анализ работ показывает, что зачастую имитация ГПС носит априорный характер, что вит екает из трудности сбора ин-^ормат.и о проектируешь: и фушещгональтж ГПС и наличия в литературе загашенного в рекламных долях о^Тскта от внедрения ГОС.

Впделспн и проанализировали возмогшие варьируете при :.:о— делировашш факторы: времл обработай деталей; размори передаточных партий; скорость перемецения транспортник и складских пта-болиругощ устроПотп; количество транспортных и складских зта-белируи.чпх устройств; вместимость складов. Отмочена возможность объединения двух первых ¡(-акторов с помощью преобразования:

лв

где L, L - времена обработки соответственно деталей старо;: и ново!! номенклатура; и 172 - размори переда течнкх карт::-":;

- врег.я загрузки и вигрузкл детали непосредственно на станок.

Подчеркнута такме возможность отображения пз;.:этге:пгя гесме-трнче ского расположения рабочих позиции л ск ладов з изменение: скоростеЛ траггепортшл: средств. Отмочена целесообразность выбора в качество реакции только одного интегрального параметра для сокращения трудоемкости модсл:;ровання и угленьмонкя машинного времени имитационных окспсркгтзнтоп. В качестве реакции выделена производительность ГПС Q. ; длугие гяколиго параметр!;, кок например, очередь требопкиД па обслуживание от рабочих пор:::::::, величина загрузки транспортных средств и т.д. в рамках модели целесообразно рассматривать как окзогсн;л.'о переменные.

Особое влжлгше уделяется выбору языка кмдтз^гогпгого моделирования. Приведены особенности ГНС, опродел^-цке долссообраз-иость применения имитационных языков груши "поиска". К даннел группе относится язык имитационного моделирования HOPS ,

разрабогагнг": на кгфдро "Электронное каиниостроеико" ИПУ игл. Н.Э. R'y;.:a::a. Язык MOPS краток п эффективен при разработке с труктурпо-:;о-поковочных peu;ei;;:i' автоматизированных технологически ко:пл.?ксов я оперативном планировании с полью наиболее полной загрузки оборудования массового производства в условиях ncpc::o:;;;o»i номенклатуры, кро:.:е того, - при отработке программною обеспечения автоматических комплексов с иерархическими системами управления. Приведена структура языка и необходимые стапы моделирования.

Пр:г анализе производительности ШС выделен коэффициент производительности Л ТСС ^ дтсс > оцредоляемый по фородло:

П -

Чаш - Гп ,т ь I oSc

гдо ToSp - время обработки партии деталей; То Ус - время обс-лу.чивапия технологического модуля гранспортно-складекой системой, песовмепенпое с обработкой.

Проведен анализ наиболее распространенных компоновок ЛТСС н составляла времени обслуживания для каждого варианта. Определено условие полного перекрытия времен работы отеллаишх складов и транспортного средства:

ТТ Ч. ___2j5wVr

_ Vui ^ ST-(2S...40jvT •

гдл v St ~ средние пути, проходимте соответственно п;та-боларог: и ройокарой; Vm и VT - скорости перемещений соответственно птабслсра п робокарн.

(VrpAif^j^-ni основные факторы, плилгапто на структуру и параметры ЛТСС, п установлены взаимосвязи меяду ними. Проводе ни имитационные эксперимент для оценки влияния на производительность ГНС размеров передтточтшх партий, скоростей и количества транспортних и птоболнрутцнх устройств, тшсстшостой складов и количества переналадок технологического оборудования. Установлено, что для кошеретннх производственных условий существуют конкретные оптимальные размеры передаточных партий и вместимость зоны склада для полуфабршеатов. Выявлены зависимости мекду вместимостью склада и скоростями транспортных средств при шлем количестве взаимосвязанных участков групп технологического оборудо-

вопия, а тазог.е меяду скоростями транспорыых средств и производительностью ТИС. Зависимости имеют форг.ти крилы;: !1ас1И':ам:тл. Уделено внимание аномальным ситуациям, - могла недостаточная скорость ттабслера привод :т к полному простою какого-либо из участков обработки из-за неравномерной суперпозиции потоков требований от разных учб. J псов. -Стмечека возможность выбора в общем случае определенной скорости пМабел^а для поддержания нужного соотношения -номенклатурных единиц готовых деталей на складе.

В процессе имитационных экспериментов установлено, что прогон кпндого влзмозшого структурно-компоновочного ремения IÏÏC не-оправдаино увеличивает 1рудо- и энергоемкость имитационного моделирования и эксперимента: Поэтому перед этапов имитационного моделирования колосообразно проводить определение облает:: оптимальных решений с помощью менее тру до- и энергоемкого онлхтти-ческого моделирования. Получены аналитические глраг.енкя для расчета кнтенспвпостеЗ материальных ютокоз при наиболее распространением для висо^сгровневых П1С функциональном расположении оборудования: m

ЧН'Г fmjT

X; г: Хя

где Г - общее количество выполняемых в ШС операций; К - общее колглоетво номенклатурных едзиптд; J - количество групп оборудования; 31 U) - кол:г1сство технологиисклх модуле;, в J -си группе, j £ 3 ; Xi (jj - колггсе^ТЕО операция, выполняемых па j -оЛ i^yntro оборудя:>лш1я; Хк - подотолышй яоктср ¡-¡ГА ; X/ » пооперационный jicj'.тор MIX ; Ti - врогля выполнения / -cil опорашпт; '- иитпшпмгозть потока 'деталей для выполнения I -oil спорац-ш; - ингопепзноотн обмена мозду складом и

j -oil группе;'' оборудования и ..аоборот; A «j и a. ; - логические переменные, прзтчом:

f I, если доталт» ?< -го ятя проходи? сбработ-

< ï-j на j —oil группе оборудования,

J lO « в про?:ггл:ом случае;

f I, oo.tiî над К -им аилом детали зыпойгястся

С1:|- { > _ая операция,

(о - г противном случае.

Гишошю сводится к отысканию множества /£ = ^ » 7 2»■ • • ОI ЗеО , у, > 0 , при котором 0,-по ах (блок А2,' рио. I). О'.идуцдие блоки аналитического моделирования производят ограничение области оптимальных решений (ЛЗ, Л4). Критерием оптикзль-нссти комлоковочного решения является выражение

гдэ ¡_1 ]с - расстояния мевду ^ -ой группой оборудования н складом.

Гкс. 1. Глок-схема синтеза и повышения эффективности функ-цпомп рог. линя ЛТ;:С Ши

Стмочоно, что данная мотодика может быть использована но только при функциональном расположении технологического оборудования, но и при любом. При этом УЦ]) принимается равны;.! I. оад^ча решено о использованием подпрограммы серии МР(->Я

Донолшттслшк.ш исходшш донными последу"'г:иЙ блок имитационного моделирования (АС, Л7) является но газ'¡г:.-и работоспособности технологического оборудован:!;!. При ;")?]•','от:::; лей блока гг.шташюнно^о моделирования принималось го внимание целесообразность разбиения высокоуровнсв'?:: ШС на част:;. Поэтому блок имитации г'лючает.^ себя два подмодуля - -.пггег,:-! системы по частям и иштащпт спсммп : цслсм. Елок А5 стсло~~оет изменение вместимости склада во времени, определяя ее максимальную величину.

■ ■ Особоэ т-нимание уделялось гибкости разработанной блок-схемы, вследствие чего корректировка проектных входных величин возможно до и после запуска любого блока. Кроме того, возмогло включение в исходило данныо любых характернее ЛТСС и наблюдение только па одной реакцией модели - производи?? лънсстао ГЛС.

Трпттп гллга 1юсв;я!!0на эксплуатационным исследованиям (*у:г— кциошфолания технологического : транспортно-складского оборудования ТПС, сбору л анализу гс> >дккх данных для моделирования.

1!а объект исследования бтш принята типовая !*!<; уу.гх\его уровня, осущостнлятая мохапичсс -у» обработку кстлус:п:х дотоле.; и деталей типа тел вращения для .течесгаеппых лро:.;ггл:шшх роботов и токарных автоматов на ГЛС 0 "КрастпгЙ Пролетарий". Приведены схема цеха ГЛП и данные, ог еттаи^е гонпоно1очное рс::.'опие 1Т1С. ГПС вклячаот 51 единицу тех гологетебких модулей, росирсдс-ленных по 10 группам оборудована I. Нс-енклатура обрабатываемых деталей состоит из ('А наименований. Ш1 нанимает п; оиплодетг.о::-ную плсь'.адь в 0200 ГНС цоил Т'Л:Г оеппмепа в:-со-:'.цвтоматизг-ровапнои транспортно-складекой системой. ЛТСС вклмчлет в себя 5 нндуктивш«х робокар класса "Карьер" со скороетгич;: коренесения I ... 0,2 м/с; два многоярусных стелла-них складя с суммарной вместимостью Ё - 540 ячеек, оснащенных кра1!а1.*л--Т2болера:.:::; 155 станочтгых и складских приемных ста:гций и 10 станций лональ-. ного управления транспортными средствами. Для получения реальных данных функционирования Г;С были проведены статистические исследования ее работоспособности. Па основе длшгпх хрономотра-построены балансы затрат кланового йонда времен:: ко группам технологического оборудования. Исследования показа.":, что ШС за год теряет более 1С тыс. часов станочного вре--и;и в целом. Реальная загрузка оборудовать в средне:.'! в 1,6 раза меннге по сравнения с плановой. Сашмп ,зш,зт местами ШС язлсттся груп-

па с то: псов 1740 ГГО-1 п 11Р-0С0 ПШ>М, кхвдис лзлхудаие показатели по падеглгости. Б среднем ШС теряет 13£ планового фонда промони из-за переналадок п % - по организационным причинам. Подчеркнуто, что возмогдюсть охарактеризовать надоглюсть ЛТСС отсутствует из-за ее большой избыточности. Осуществлена оценка избыточности-транспортной подсистемы с помощью теорпл массового обсл!'.~:пзо:-1::я. Сценка показала, что в среднем четире робокары простаивают я соответственно работает только одна робокара:

к.* о

где п - число транспортных единиц; Рц - расчетные вероятности состоял:;:': ГПС; Мс - сроднее число простаивающих робокар.

Осуществлена сцет:а вместшости складской подсистемы. Установлено, что исходя из рзспределештя состояний складской подсистемы наибольшая вероятность Рта-х = 0,3 приходится па зиа-чот.тс г:.?с?:т>.:сстя Е = 5-8 ячеек, т.е. реальная вместимость удовлетворяет производственным условиям. Отмечено, что данная методика не позволяет анализировать возможные пжовые заполнения складов и перевозки грузов. Иоото;.1У необходимы такие свойства имитационного языка, которые дают позмолность онератшшого наблод^пня -лп состсшпягли моделируемой системы. Этой возможностью обладает язше М0Р£.

Б результате анализа исследуемого объекта установлено, что разработка практических рекомендаций для повышения эффективности фушй'иошфОЕзния А ТСС цеха ГАИ сводится к релешга следующих задач: определенно необходимого количества робокар при функцио-ппровапшг П1С в заданном диапазоне ногкэнклзтурннх едпшщ скорости их породвиггепия; определение возмодышс гтикогсяс грузооборотов г. цеху; определение реального объема работ, который монет выполняться данной ЛТСС; анализ возможных изменений маршрутов робо-кар п:пг перекомпоновка цеха при неизменных производственных площадях.

Ч^ч'рпт^ч г.^го посгяцоиз реализации блок-схсш фушецпопи-рогаыия ЛТ;.'- ГНС и анализу результатов моделирования и выработке рекомочютй дая совсраенстЕовашгя ЦЕХА ЕДП с оценкой точности и достоверности определяемых вслэтш.

Исход.'; из результатов производственного анализа работоспособности, бпл:т подготовлены входные дашие для блока яналитиче-

ского модолчювлтк. Приведет»' таилдз; с распределение:; операции по группам оборудования, распределенном детален г:х.пс]г.т;.:~ онно и по группам оборудования, данные о вентере л'ГХ , временах обработки н размерах переда точных партий. С учетом 2г:о-перочпелошяк величин, определялись интенсивности гругог.отокоз мемду каждой группой оборудования и скидами в рсглиме "точно-лавремя". Причем обрат:'. :й поток принимался тождественно рав::ым потеку к станкам от складов, т.о. без учета брака.

Приведет! упорядоченные дашгие о маршрутах летало", расчетные "мспп" по кагдой группе оборудования. При постановке задачи учтет» всо данные хронометрами по простоям оборудования. Осуг.с-ствлона тактическая разбивка ГПС па составляющие ее 'группы тсх-нолоппсского оборудования и определены условия 1.:одол:грова;п;я этих частой. Каддая группа оборудования представлена в виде ресурсов, имеющих собственны!! исток и склад транзактов. Вся система объо,7стпсиа в квозиасшироиныИ блок без вн7тронп::х накопителен о автоматическим переключение:.! алгоритмов, актгзпз-.грунтих транспортные устройства. .Гашшо алгоритм; маторкализ-.груг/Т 2-оН системный уровень СУ ШС, упратшпщтД 3-м л гагара тпнм уг.озчои (бортовые компьютеры робокар и кранов-итабслеров). Приведена методика заполнения входных файлов в плитационпые модели г^улп технологического оборудования. На выходе каждого подмодуля иглитз-цшг устанавливается закон распределения требовании от рабоч:гх позиций во времени по гистограмме частоты требовании.

№ втором этапе моделирования систем! в целом реальная компоновка ГПС преобразована в линеПиуп с присвоенном адресов и оп-тделениим мегадреенпх расстояшгй Ь ] по формуле:

I -.Лж_

ч ли)

ас

где с j - расстояние между каждым стаыкогл, лиодядш в данную группу п складской зоной.'

Таким образом, каздая группа представлена игл: единый ресурс. О^'щая модель вклшает в себя 0 ресурсов, так как десятая группа оборудования пятшеоордьчкшшх станков УД-23 не обслуживается транспортной подсистемой. Пргаедсла методикл заполнения входных фаПлои в обадю модель. Подчеркнуто, что алгоритмы об:;;ой (юдоли реализуют фушеция 1-го глобального уровня СУ ГПС.

Поело "анусна блока аналитического моданфозгжш определены интенсивности i-рузопотоков d регзтыс "точно-вовремя" без уюта простоев станков. Производительность ШС в данном режиме равна 0,043 порт, /мин 1фи резулычфущеЯ вместимости складов Н = 48 ячеек. Ото означает, что в любом случае необходимо иметь минимальную вместимость склада, равную общему числу техно логически едишщ ШС. После запуска второго блока аналитического моделирования определены накхудаш и наилучший варианты гоомотр:гческого расположения оборудования цеха ГЛП. Исследование результатов первого этапа имитационного моделирования показало, что интенсивности требований групп оборудования имеют явно выраженное экспоненциальное распределение, При этом точность расчета повышается с увеличением числа тсхнолописских модулей в группе ir умептлеппем среднего времени обработки партии детален. Па рис. 2 представлены значоштя интопсшшостеЯ потоков партий деталей к каздой группе оборудования в различных режимах ^ункцно:г-ф0М1П1я ШС. Параллельно с блоком пмптащш действует блок cicaнкрогапня ьмсстимостей складом на базо внражсш;я для ди^оронцкалз вместимости:

где f^j - интенсивности потоков, полученные при имитационном моделирован:::: групп оборудования с полной загрузкой станков; r^j - интенсивности потоков, полученных нрп аналитическом моделировано в pesara "точно-вовремя".

Кроме того, исходя из оперативных наблюдений за имитационным экспериментом для выявления пиковых заполнений складов и максимального времени хранения партш: деталей на складе *Ъхр •= = I0CC0 мин, установлено, что вместимость складов и ЗС# станочных т.е. ц = 53Я ячеек, полностью удовлетворяет производственным требованиям, йким re образом установлено, что необходимая пместимость входного складского накопителя па складе для мзлых и средних деталей'должна быть пе меное 3-х ячоек во избегание простаивания робокар при складской погрузке или разгрузке. Сред:::::: косч^Т-пциеит загрузки краповчитабелоров равен 0,709; производительность - 0,14 парт./мин. Проверка скоростей краыов-штаболоров показала, что реальная скорость штабелеров, равная 0,7 м/с, несколько больше минимальной расчетной, равной

1140 ИР-800 1720 РГС-0 ЛР-500 ПС-Н У«-5А ГГС» GGV группн оборудования

Рис. 2. Интенсивности глаториалышх потопов цеха ГЛП при различшх режимах обмена

0,52 м/с. Таким образом, реальное количество крансв-птабслеров но является избито чшм и полностью удовлетворяет пропзводспзск-шм требования;.!.

Общая производительность системи равна 0,07 парт./мин. 11а— блюдоипя за прогонами модели показали, что в цеху работает з основном одна робскара, имопцая загрузку Рр = 0,43. Вторая робокара используется только в моментн гшеовнх перевозок, оста-лыше простаивают в течение восго цшела моделирования. Таким образом установлено, что транспортная подсистема избиточна, и ШС могла би обслу;::пваться только 2 робоиапами. Соответственно сокращается число постов локального управления па 2 ... 3 единицу. Сохрапеште транспортной подсистемы позволяет уменьшить капитальные р.схода на 130 тис.руб. и эксплуатационное расходы на ¿5 тис.руб. ежегодно.

Установлена слабая функциональная зависимость производительности ШС от варианта компоновки оборудовапил цела, однако

при накхудоегл расположешш технологэтеского оборудования загрузка су1::а;::о}г:фу:-™пс робокар увеличивается в 2 раза по сравпе-1ппо с наилучлим распололанисм. Taio.ni образом, требуемая производительность транспортной снетеин равна 4 ... 5 партиям в час, в то время как ее производительность при данных производственных площадях может достигать 24 парт./час. Рекомендована и другая возможность сокращения избыточности транспортной подсистемы - замена робокар класса "Карьер" па менее бистроходнш и в 1,5 ... 2 раза более дешевне робокары "Интрапсмаша". Возмояон также вариант догрузки депствундой транспортной подсистемы путем уве-личеш;я в общем потоке партий деталей с меньшим суммарным временем обработки. Установлено, что для полной загрузки транспортной подсистем! необходимо уменьшить производительность по старим деталям до 0,0-11 парт./мин н производить обработку повнх деталей со средним временем обработай партии То5р - 420 ... 450 мин, имея по тал производительность 0, = 0,003 парт./мин. Для сохранения при этом существующей вместимости складов необходимо сократить время хранешш деталей до 6700 мин за счет по-вкжепия показателе:! надежности технологического оборудования и соблждощгя ритма вкхода готовых деталей со складов. Кроме того, с увел:1ченпем интенсивности материальных потоков необходимо освободить зону впоса/т:;;оса склада для малых л средних деталей от ручных комплектовочных робот путем переоборудования второго торца склада. Отмечено, что и в этом случае можно уменьшить загрузну транспортной подсистемы путем перехода от режима "станок -склад-станок" к сыпанному. Лля оценки уменьшения загрузки №■1 /с помощью формулы Ллттла получено выражение:

ли чл

М*~ -Г)Т£

где Т{ - время обслуживания требования при режиме "станок-склад-станок"; Тз - время обслуживания требования при омесан-ном режиме; ^ { - интенсивность материального потока при реяп-г.;с "станок-склад-станок"; ¡2 - интенсивность материального потока при "точно-вовремя".

Устаношено, что при переходе от реяима "станок-склад-ста-пок" к сме-лашгому регдтму обмена загрузку транспортной подсисте-№ ыохно уменьшить в 1,3 ... 1,4 раза.

Исходя из разброса вслыт/л производительности ШС и максимального времени хранения партии деталей по складах, выявлено, что для достижения доверительного интервал, равного 0,Ь0, достаточно провести 60 ... 65 прогонов имитатора. Переходный ре.-елл осуществляется в рамках обработки пр™:ерыо 100 парт.гл деталей.

Обоснование выбора экспоненциального распределения интенсивное той обработки по группам оборудованид осуществлялось по критерии согласия Пирсона.

ОСИОВШЕ НЛОД1

1. Для правильного выбора структурно-компоновочного варианта построения Л1С и технико-эксплуатационных параметров Л ТСС ШС рекомендуется использовать разработанную систему моделирования процесса <Тутсцпопиро:запия ШС, вютэтап;(у!0 -комплект апали-тичоских моделей для ограничения числа анализируемых вариантов и комплект имитационных моделей! для дстализирован'ного анализа выбранных вариантов.

2. Для 1'АУ обработки арматурных деталей 1/зкокмпльпая производительность от 0,021 до 0,025 парт.Дпзг получается при размере передаточтшх партий в 20 деталей, при этом размер зоны оклада для полуфабрикатов колеблется в пределах от 20 до 40 ячеек в зависимости от партии запуска.

3. Для ГЛУ обработки корпусных деталей требуемая скорость краначптабелера, при которой обеспечивается синхронная работа всех групп оборудования, должна быть 3,3 м/мин; мшималтлуя вместимость склада следует рассчитывать при скорости транспортного средства сквозной группы оборудования, обрабатн.гг.^ого все номенклатурные единицы деталей, не менее 10 м/мин.

4. При расчетах производительности ШС высокого уровня ре-ког.п'ттуется использовать экспонсшитальный закон распределения времени обработки, при этом точность расчета повышается с увеличением числа сташсол в группе-оборудования и умсньысн:гл среднего времени обработай одной партии деталей.

5. Реализация разработанной блок-схемы инженерного анализа футеционировагая АхСС ШС высокого уровня, поз пожгла установить, что при измпыишш компоновки оборудования ШС ее производительность практически не изменяется, но изменяется загрузка робо-кар, при этом действупцая транспортная подсистема является пз-

бнточпей.

G. Для понгпенпя эффективности АТСС цеха ГЛП следует сократить число рсбокар с 5-п до 2-Х, илп нз применять робокары со скоростями двияошгя в 1,5 ... 2 раза меньше без изменения гру-зопод: блюсти ; ото позволит сократить капитальные влсяснпя на 130 тле. руб. и ежегодные эксплуатационные затрата на 25 тыс.руб.

7. При отсутствии возможности сокращения числа робокар рекомендуется для повышения их загрузки увеличивать долю партии деталей со сравнительно малыми временами обработки 'Г0оР-- 420... 450 мин до 7цо в общем потоке партии деталей. При этом производительность ПТС увеличится в 1,25 раза.

В. При нош'лсиин производительности 1ЛС в 1,25 раза, возможно сохранение существующей вместимости складов, необходимо сократить среднее время храпения деталей дб G ... 7 дней за счет поюг.опия показателей надежности технологического оборудования соблюдения ритма выхода готовых деталей со складов.

9. Загрузку транспортной рсбокзр.чой подсистемы цеха ГЛП моглго уменьшить в 1,3 ... 1,4 раза путем перехода от режима "ступок-склад-станок" к смотанном!'' ремлму обмена.

Экономический эффект от реализации предлояошшх мероприятии составил 57 тнс.руб. в год.

Основные пологдепия диссертации отражены в работах:

1. Чгпахян М.Г. Исследование работоспособности автоматнзи-- ровзнной транспортно-складекой системы ШС // Проблемные вопросы автоматизацшт производства: ТЬз.докл. Всесоюз.паучпо-техн. С1~:позпумз. - М., 1987. - С. 55-56.

2. Садовская Т.Г., т1плахян М.Р. Исследование гибкой производственной систеш методом имитационного моделирования // Ор-ганизацпоппо-эконошпгсекно проблемы автоматизащш процессов пс-слсдовашгй, проектирования и производства: lbз.докл. зонального со;.,о. - Плпзя. 1980. - С. 26-28.