автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Повышение эффективности ГПК механообработки за счет сокращения времени переналадок и оптимизации расписаний

' п й i ,

Министерство высшего и среднего специального образования

РС55СР

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ГРУЛОЗОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СТАНКОИНСТРУМЕНТАЛЬШЙ ИНСТИТУТ

На правах ружогаси

ЗАГИПШИН РАБИЛЬ РУСТЭМ-БЕКОШЧ

УДК:658.52.011.56.012.3.011.46(043.3)

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ГПК МЕХАНООБРАБОТКИ ЗА СЧЕТ СОКРАЩЕНИЯ БРЕМЕНИ ПЕРЕНАЛАДОК И ОПТИМИЗАЦИИ РАСПИСАНИЙ

Специальность: 05.02.08 - Технология машиностроения

I

АВТОРЕФЕРАТ ;

диссертации на соискание ученой степэнк кандидата технических наук

Москва 1990

Работа выполнена в Московском ордена Трудового Краевого Знамени станкоинструмектальном институте

Научный руководитель:

доктор технических наук, . профессор Султак-8адв Н.М.

(филиальные оппоненты;

доктор экономических наук, профессор Третьяков Э.А.

кандидат физико-математических наук, доцент Межов А.Ё.

Вэдущэе предприятие:

ОРГСТАНКИНПРШ

. Задита состоится

1990 г. в

часов на заседания специализированного совета К 063.42.04 з Московском станкоинструментальном институте по адресу : 101472, г. Москва, ГСП-4, Еадаовский лер., д. 3-а.

С диссертацией мойно ознакомиться в библиотеке Московского станкоинструментального института еа один месяц

г

да защиты.

й'-

Автореферат разослал

4 »-©¡с^

1990 Г.

Учений секретарь специализированного совета К 063.42.04 к.т.в., доц. / Егоров С.Б.

И.;;: ^¿Ц ').•; I

I ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

I

зртаци/Уп

гтальность работы. Основной задачей современного производства является повышение его эффективности, увеличение производительности, позволяющие увеличить выпуск машин и товаров народного потребления.

Применение гибких производственных систем (ГПС), в частности - гибких производственных комплексов (ГОК) и модулей (ПШ), позволяет решать успешно многие задачи, но увеличение производительности и надежности отдельных единиц технологического оборудования не всегда приводит к адокватнстду повышению производительности всей системы в целом. Эффективность ГОК в существенной мэре зависит от организации планирования работ, особенно на стадии оперативного планирования, а можэг быть повышена путом сокращения затрат непроизводительных зремэп, приходящихся,главным образом, на операции переналадки ГШ при парохода на изготовление деталей другого наименования а простои оборудования.

Условия гибкого производства, характеризующиеся увеличенном состава периферийного оборудования ж накоплении тохиологи-чоских ресурсов в ГШ а И1К, обуславякваэт непостоянство затрат времени на гюрзнаяадку ПШ и влияние згах врект ка общув структуру расписаний работ в ГПК. Поэтому рэпонио задачи. повышения загрузки ГПК моявт быть получено только прл точном спродожшяи времен переналадок я учета пх. в расписания ШК. Кро?лэ того, точность форгяротнжя оперативных планов ейуслаплякзвтоя гра-бованпюш оперативного уттрамоггая л ГБС»

В сгяэп с мм еущосгпуог агтуздьпоя лаушоа проблема, которая соотсл? г, разу гботпл «етодятескога ч 'гтрогра»тсого осоопо-■к«п*я кис чистругоптз опоратнгпдао ГОДЗОфОВШт П П1д клхзкооо-тоботзк колотого обссяся??. 1Г..1> л о!

группирование деталей при загрузке оборудования, сокращение непроизводительных времен путем оптимизации оперативных планов и повысить эффективность гибких комплексов в целом.

Целью работы является повышение производительности и эф. фективности работы ГПК токарной обработки на стадиях эксплуатации и проектирования за счет рационального группирования номенклатуры деталей и оптимальных методов формирования расписаний работ.

Евтчиац новизна:

- в результате исследований было установлено, что задачи повышения загрузка оборудования в ГОК могут быть представлены в виде определенных математических моделей, реализуемых алгоритмами на основе иетода ветвей и гранта*. Подобные «одели могут быть использованы для оптадизацхи оперативных планов по

. различным критериям;

- для определения состава в времени переналадок в ГШ предложена методика, использующая пооперационную технологическую информацию по номенклатуре деталей и инфоршцюэ по оборудовании, представленную в вадэ мноаественных моделей, что позволяет использовать даннуэ апфоргшцваз на дальнейших этапах оптимизации е подготовки производства;

- предложена методика ратания задач оптимизации большой .размерности путей сведения их на зтале анализа к нескольким га-дачам иглой размерности;

- для задач оперативно-календарного планирования предложен состав критериев и ограничений3 отралаотнх потери времени„ связанные с операциями переналадки, транспортировки в с простоями ГПМ, & так ае определены оптимальные области их применения.

1редложена методика оптимального пересчета оперативных планов 1ри их нарушении.

[Летоды исследования. В работе использовались: теория множеств, теория математического программирования, методы анализа ;ете8 и аппарат теории расписаний. Результаты работы получены за основе научных исследований с применением современной вы-гаслительной техники.

Практическая ценность. Разработана математическая модель определении состава и времени переналадок в ГПМ, позволяющая достаточно точно определить эти затраты времени, что может быть юпользовано на последующих этапах оптимизации оперативных пла-юв и оперативного управления в ГПК. Разработали модели минимизации затрат непроизводительных времен для ГПМ и ТПК токарной обработки, которые могут быть использованы при решении задач ювышения загрузки оборудования. Даны рекомендации по выбору .юдолей н критериев оптимизация расписаний работ в ГПК, позво-ияющих повысить их эффективность. Разработана методика оптимального пересчета планов в случае их нарушения. Предложенное трограммно-методичоское обеспечение (ШО) может бить использовано в качестве эффективного инструмента оперативного планирования в условиях безлюдной технологии.

реализация работн. Результаты работы приняты к внедрении т ЛШО "Красный Октябрь" (г. Ленинград). Разработанное ГО/О зопользуется в учебной процесса кафедр "Технология мадлтаостро- . эгая" МОССТАНКИНа и "Автоматизированные тохнологическиа снсте-т Уфимского авиационного института.

Аптэобашя тоботн. Результаты работы докладывались, бит обсуждены я получили положительную оценку на заседаниях кафедры "Технология машиностроения" Московского станкоинструменталъ-ного института, кафедры "Автоматизированные технологические системы" Уфимского авиационного института. Основные положения работы докладывались е быпи одобрены на XI-см Всесоюзной симпозиуме "Логическое управление с использованием ЭВМ" в 1988 г. в * г. Ордаоникидзе, на Х-ой научной конференции болгарских аспирантов в СССР с меадународнш участие»! в 1988 г. в г. Москве, на республиканской научно-технической конференция "Проблемные вопросы развития в повышение эффективности внедрения автоматических производственных комплексов с разной степенью технолога* ческой гибкости" в 1989 г. в г, Ташкенте, на научно-технической конференции "Теория и практика разработки н внедрения средств автоматизации и роботизация технологических и производственных процессов" в 1989 г. в г. У§о, на республиканской научно-тех-. ничаской конференции "Автоматизация машиностроения па базе гибких технологических систем к роботкоцрованных комплексов" в 1589 г. Баку, иа научно-технической конференция "Ресурсосбера-гшздге технология в иохалосборочнон производстве® в 1990 г. б г. Днепропетровске.

Пу&жшиетй». По тема даосортаодояноа работы сау&шковано Ю печатное рабса.

Структура п д тзаботн, Работа состой; нз вводапая, пяте глав п осеоегип зиеодоб, пзлеюиаих на 150 страницах шшо-пксеого текста, содерзкт 43 рзеушга, табшц, прндогение, список литература из II? шнелэнохйизй.

ОСНОВНОЙ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТУ

В первой главе сил проведен анализ существующих компоновок ГПМ и ШК токарной обработки. Несмотря на многообразие компоновок ГПК, о точки зрения обслуживания бшш пылкланы три основные компоновки - линейная, кольцевая и сетевая. Для данных компоновок бил определен основной состав оборудования в условиях безлюдного производства. Анализ основных элементов ШК - гибких модулей позволил так ха определить три основные схема ГНУ, которые характеризуются как системой координат кинематики применяемого манипулятора СМ), так и расположением его относительно рабочей зоны металлорежущего станка (ИС). Для типовых компоновок ГПМ был определен гак жэ основной состав периферийного оборудования.

Анализ временных структур показал, что основными потерями времени в ГПК паллются: I)времена переналадок Щ! при поступлении деталей другого наименования; 2)времена транспортных операций, обуславливавшие простои оборудования; 3)времена простозв оборудования, обусловленные нерациональным закреплением пар-тияопараций за ГШ. '

Потери времени на переналадку ГПМ, по различным источникам, составляет от 7 до 40 процентов фонда времени ГШ з смену. Анализ потерь времен, проведенный на трех предприятиях Шп-станкопроиа для ГОЛ, РТК н !'С с ЧПУ, показал, что затрата по-производатольных времен составляет эначвтвльнуэ доли временя. При втом затрат» орвиэи ио пвроиажшдг ПШ на каяих партиях запуска деталей (от I до 10 ятук о ггартяз) ло двуз раз прога-сскт Dpôt.'.i обрайотг:*. Как наиболее "узкоо tscoto" бняи опролв-чет Г® с бсыштш'гл зартяй г.шг/ci.oîî до 50 ягук. /uir-.чнз произвол Яоуоач, что затрат.»« зреусгп пп урапсвортпва онерп-

- € -

ции и простои ГПМ так же весьма значительны на малых партиях запуска с увеличением номенклатуры деталей.

Подобный рост непроизводительных затрат времен на малых величинах партий запусков говорит о том, что при увеличении номенклатуры запуска в ГОК роль организационных факторов приобретает доминирующво значение з вопросе сокращения непроизводительных времен.

В работе был детально рассмотрен процесс переналадки ГПМ по трем основный элементам (станок, манипулятор, накопитель) и была предложена классификация операций переналадок, которая мо-ает Сыть использована в дальнейшем как базовая.

Вопросам сокращения непроизводительных времен, как в рамках оперативно-календарного планирования, так и в теории расписаний был» восвядено большое количество работ. Проблемам повышения загрузет оборудования били посвящены работы С.Дконсона, Р.В„Коншя, Л.И,Сиодяра, А.А.Варпсзвакского, Н.Б.глироносецкого, В.В.Шкурбы, Ю.А.Зака, В.А.Мяснвкова, Е.И.Перовской, А.Д.Чудако-ва, Б.Я.Фалевича, М.1.Блехор;.:а»:а, Г.Н.Васильева и др. авторов.

Б большинстве работ время процесса переналадки ГПМ рас-

сматрпвадссь как постоянная величина, взвестная на момент нача-

»

ла планирования* к определялась как переналадка станка с I -ой ояерадав на J -ув, т.е. время переналадки зависело от потребностей в технологических ресурсах двух сиеяных партияоперацай в распвеаиги одного станка.

Подобный подход был вриеилеы и точен для отдельных МС с Ч1Ш в универсальных станков. В условиях безлюдной технологии большинство ГШ шее? в своей составе различные накопители и магазины техпологическоё г вспомогательной оснастки по всем элементам - ¿в ИС» по манипулятору, по накопителю и т.п. Состав этих ресурсов довольно значителен и складывается в процессе

работы ГШ в зависимости от последовательности поступления на обработку различных партияопераций. При этом при поступлении новой партияоперации состав ресурсов может вполне соответствовать требуемому. Время переналадки ГПМ тогда может колебаться от нуля до максимума. Таким образом, время переналадки зависит не только от требуемого состава ресурсов для обработки партия-операции, но так же от состояния ГПМ на момент планирования, которое характеризуется как собственными техническими и функциональными характеристиками, так и тем составом ресурсов, который имеется на момент планирования. При поступлении новой партияоперации ГШ переходит в состояние, отвечающее требованиям по выполнению данной партияоперации.

Подобный подход к определению времени переналадки ГПМ должен быть учтен при составлении оперативного плана для ГПК, состоящего из нескольких ГШ.

Кроме того, большинством авторов не уделялось должного внимания вопросам оптимального пересчета оперативных планов при их нарушении.

На основании вышеизложенного и цели работы были, сформулированы следующие основные задачи.

1. Исследовать процесс переналадок в ПШ, структуризиро-вать его информационное содержание и разработать методологическое обеспечение и математическую модель по определению содержания и временных затрат процесса переналадок.

2. Разработать методологическое в математическое обеспечения процесса минимизации времен переналадок для отдельных ГПМ.

3. Разработать методику минимизации всех непроизводительных времен в ГПК с учетом предлагаемого метода определения времени переналадок.

4. Разработать методику пересчета оперативных планов в

случав их нарушения.

5. Разработать программное обеспечение (ПО) процесса оптимизации расписаний работ в П1К в рамках подсистемы оперативного планирования.

6. Выявить области эффективного применения предлоаенного ПМО и выдать рекомендации по оперативному планировании.

Во второй главе выполнена формализация процесса переналадок в ГШ и разработана методика определения состава в времена переналадок. С этой целью была проведена формализация и структуризация технологической информации следующим образом.

По всей номенклатура деталей МЫ информация по каадой единице планирования (И) В с/ , а в нашем случав Ы1 являются партияоперацпи, была представлена в виде технологического кло-кества ,,

Теу*1 У.Щ, Хшу,..., Хкеу] , ш

где XКб¿/ - К -ся характеристика требуемого состава ресурсов дяя Ш Данные характеристика с общим числом К представляет собой коходаио данные технологического процесса обработка €иу - трзбуеиые количественные в качественные параметры выполнеино! ЕЙ Ву , ?рэбуешз тапн оснасток, инструментов, управляющие программа Е я,. Таган образ си, множество (I) отрезает даннне.г'охнояогачаского процесса. В дальнейшем была сформирована вдозоства по каддо! С -ой дотакк - 7Ыс а по всей иоиапкяатура - Тт . Бел информация по сборудованна так ге была арадстаглэна в шяг иво^есте во основдш олемонтам ПШ :

1) подсасгеаа ссйокгого тохнологичзского оборудовакзя ( 5 );

2) подсистема ьаевпуларогалзй доташшя е заготовкам ( М );

3) Еодсвсгега накопявкгя да^&изй и заготовок (А/ ). При этом

полная информация по этим элементам ( Ss , Sm а S/v ) была дифференцирована на множества, представлявшие постоянные технические или функциональные характеристики (75 ,Тм ,7/v ) и переменные - Ts ,7м ,7> , которые, в свои очередь, разбивались по группам накоплений ресурсов в ГПК (оперативные, локальные и централизованные накопления ресурсов) -Tki,Ткг ,Тк3, где K${S,M,f/}. Взаимосвязь подобной информации мазду номенклатурой М и оборудованием представлена на ряс.1. Совокупность множеств в правой части этой граф-схзми образует состояние ПП4 Srntfi 11 а момент планирования и состав ресурсов в накоплениях.

Поскольку переналадка ПШ означает дооснащеаие ого требуемым соотавом ресурсов я приводениэ в соответствие с требуешош для HI функциональных параметров, то, сравнивая кновостза Thij о Sm Ml по одноименным характеристикам с помощья определенных оперший отношений на множествах, определялось множество операций переналадок LQiMtj при переходе ПШ яэ С -го состояния в £+1 -оо. Имея матрицу времен отдельных операций переналадок [^ Пер] . определялось общее время процесса порокаладок в ТПМ, X н «

inopЫ^^О^Ы^ор]) . (2)

Поскольку весь комплекс переналадок может быть выполнен несколькими наладчиками, то бита поставлена задела совмещения во времени выполнения отдельных операций переналадок с критерием минимума календарной длительности внполконкя есого комплекса и ограничениями на совместимость отдельных операций л послодоштольность шюдяотм. Такая задела зптораротлролаляеь как задача формкрокаш расяксоотя ддя дэторшгшфосзякоЗ одно- . стаднШюй счете?.«! с ¡П° ас»рашш.тг»п обмуготвадаяк: устройствами и решалась с nor-,;cnvi оддзтпдасго алгоритма З.Вчпава. Пртт этом опродмяласх, лмгвнип» юиппип У:рг;,:ои'Л прсцооса «аре-

Rio. 1 Граф-схема взаимосвязи телюлогнчаской информации в ПШ.

наладок Т~л су .

Анализ обобщенно;! задачи сокращения-непроизводительных времен показал, что подобная задача может быть представлена в сетевой постановке (рис.2). Еаршинамп на сети являются партия-операции, а дуги отражает возможность включения тех или иных партияопераиий в расписание того или иного 1Ш и несут на себе оценки времен переналадок. Задачи подобного типа относятся к классу Л/Р -полных задач сложного комбинаторного характера.

В качество варианта решения такой задачи был предложен вариант поэтапного решения с предварительным анализом номенклатуры деталей и оборудования на первом этапе, что позволяет умонь-пшть размерность общей задачи назначения к свести ее к нескольким одинаковым задачам малой размерности. При этом вначале формируется. предварительное назначение деталей: по критерия максимума использования рабочей зоны станка в ПЗМ. Такая задача была поставлена и решена в терминах булового программирования.

В дальнейшем корректировалось количество выбираемого оборудования и величины партий запусков по критерию минимума выбираемых станков. При этом задача решалась как задача целочисленного линейного программирования.

Окончательно предварительное назначение корректировалось по критерию директивных сроков с оценкой возможности выполнения отдельных работ в более поздние сроки.

Предложенная методика определения состава а времени процесса переналадок позволяет достаточно точно оценить эти затраты времени, что мояет быть использовано в подсистемах*оперативного планирования. Зтап предварительного анализа номенклатуры . деталей и оборудования позволяет уменьшить размерность обдзЗ задачи плакирования и, кроме того, может быть использован на этапе предварительного проектирования ГПК.

СО

li ^ J \ ^ J \ < Jj

§

I

CO

В

CP Ш

© 1

о о

'S

M

Й «

СП «

о I«

Ci о

s

Третья глава посвящена формализации а решению задач минимизации непроизводительных времен при составлении расписаний. Анализ задач оперативного планирования показал, что в данном случав могут бить поставлены два типа задач:

1. Задача минимизации времен переналадок на одном ГПМ.

2. Задача минимизации всох непроизводительных времен в ГПК.

В первом случае решается задача сокращения только времени переналадок на загрузка одного ГШ. При этом все детали, закрепленные за ним, обрабатываатся только на нем, своевременность их поступления гарантирована и отсутствует простои по причине транспортировок, т.е. рассматривается случай отдельного ГЯМ с гарантированным запасом деталей.

Во втором случае рассшгравается работа ГПК, состоящего из /7 ГШ, связанных меяду собой технологическим процессом прохождения деталей и транспортншя охшрздпямя (см. ряс.З). В атом случае существуют такие потери врэиенн, как "¿ос - потери времена от простоя ГОЛ по причине отдания партии деталей, находящаяся в обработке, а так по Ьосг - потери времени от простоя ГШ,! по причине ожидания даталэй, находящихся в процессе транспортировка. Все эта времена находятся ео взаимосвязи а поэтому задача сокращения времен переналадок не ыодет быть ре-века баз учета зх влияния ка расписание ГПК.

Обобщенная математическая модель, графическая интерпретация которой представлена в еэдо сети (см. ряс.2), для обоях случаев можа? бить представлена б сдадузхцш шде.

На номенклатура деталзй мы ц составе ПШ А!{п) необходяио тая сгруппировать партидопврация за гибкие модуля ГПК, чтобы удовлетворялся критерий

ъосезя -сррз^ [

а4

Фл

£

б -

■ос &1/ -'ЕпервЦ и

^оес] и

-Г® -

и

фонд времени работы X -го ГШ на оперативном плане; расписание работы /с -го 'ПШ; расписание работы ШК на оперативном плане; суммарное время простоя К -го 1Ш на ЕЛ б ¿у' ;

^первс/ - моменты начала и окончания переналадох на партии Ш В^ ;

- моменты нечала и окончания обработки партии Ш 91] ;

- моменты начала к окончания транспортной операция на партии ЕП бС/ ;

- моменты начала и окончания работы К ~го ГПМ.

/гв ^вк

Рис.3 Диаграмма расписания работы ШК механообработки.

при ограничениях

Кй п п

1I ее] (а о'КI оЦк + 1перс//<)+/Г ?

1*1 Л1*/ к*/ ^

Ф};

В{В£>с*<.б>; ш

/77>/ ; ; (Х£/ £0 ; С.ОПэ11 ¿СН/к>0,

гдз о у к - время пребывания ЕП на К -ом ГПМ, вклвчащее время обработки и время съема-установки детали на станок; О. - величина партии запуска ЕП 6с]к ; &с] Ф} -

условие предшествования для деталеоперадай по ход}' техпроцесса; 3 - состав дополнительных ограничений к задаче.

Для данной обцэй модели оптимизации расписаний в ГПК была рассмотрены л предложены различные критерии я ограничения, которые могут быть использованы прл планировании. В качество частных критериев были выбраны следуйте критерия от оснопшх потерь времени.

•Р

1) К = гШп / ЬПаа ■• " кРитеРя'Ч кяшмука зрол:за паренала-

* ? док в ПИ;

2) = ГШп ^остцк - критерий минимума времон простоев

Л"«/

п . ГШ от транспортных операций;

3) ~ кРНТ9Ра^ минимума времен простоев

ГПМ при ожидании поступления на ПШ партняопвраций. На основе данных критериев был построек ряд интегральных критериев, а так ле были предлоаэны критерии стоимостной структуры затрат.

Классификация задач оптимизации расписаний работ в ГПК позволила конкретизировать, с учетом состава критериев и ограничений/ общув модель я разработать несколько математических

моделей, две из которых были взяты за основу при дальнейших исследованиях.

Первая модель представляет собой задачу минимизации непроизводительных времен для одного ГПМ.-Вторая модель представляет собой задачу минимизации непроизводительных времен в ГПК.

Дш обоих моделей били разработаны алгоритмы на основах метода ветвей и границ (МВГ). Графическая интерпретация алгоритмов представляла собой частные случаи обобщенной сети. Поскольку дуги такой сети несут на себе оценки времен переналадок, то в обоих алгоритмах возникает задача такого группирования тех юш иных парткяопераций на те или иные ГПМ, т.е. построить на сети такой путь, чтобы обеспечить минимум выбранного функционала, который так юш иначе отражает затраты времени на переналадку. При этом для обоих алгоритмов били определены условия включения той шш иной ЕЛ в расписание того или иного ГПМ, ;фктерйя аддитивности. Кроке того, алгоритм задачи оптимизации расписаний в ШК предусматривает наиболее полный случай задача расписаний - случай с нефиксированными маршрутами деталей, что представлено на рно,4 в виде соответствующего графа.

Рйс.4 Гр£ф поиска оптимального распкс^мс.

Это позволяет оценивать эффективность альтернативного назначения взаимозаменяемого оборудования при разработке технологических процессов.

Цпя обоих случаев были определены аналитические характеристики расписания - моменты начала и окончания всех действий. Бала проведена классификация времен простоев оборудования и на основе втого получены формулы для определения этих величин в зависимости от различных потерь времени.

Разработанные математические модели и алгоритмы оперативного планирования с различным составом критериев и ограничений позволяют оптимизировать план-графики работ как всего П1К, так я отдельных ГПМ. Процесс планирования характеризуется наличием полной информации о состояниях каждого ГШ, всех временны» параметров оперативных планов, наличием карт переналадок.

В чотвертой главе разработана методика оптимального пересчета оперативных планов при их нарушении. Во вникание принималось два вида нарушения - рассогласование план-графика работ в ГОК и отказ.

Под рассогласованием понимается опережение во времени или запаздывание сроков выполнения на какой-либо К -ом ПЕЛ комплекса деталэопераций, а под отказом понимается невозможность даль- ,, не;!шего выпуска деталей с какого-либо ГПМ а ШК, обусловленную различны?.® причинами.

Исходными данными процессов пересчета оперативных планов являются адреса выбивался из графика гибких модулой, момента времени отказов, величины партий деталей оставшихся необработанными на отказавшем ПШ и моменты поступления информации о рассогласовании расписаний.

Алгоритма пересчета планов были разработаны как для случая

одного ПШ, так и для случая П ГПМ в ГПК.

При пересчета расписаний в случае отказов на отказавшем ГПМ определяется момент начала выполнения нового плана с учетом времени восстановления (ремонта) и времени пересчета плана, после чего определяются моменты начала выполнения нового плана на остальных, неотказавпшх ГПМ. Причем прерывания обработки на последних не допускаются. После этого определяется новое множество номенклатуры , которое подлежит обработке. Формирование нового плана-расписания производится по той же методике, которая применялась при формировании плана в начале, что обеспечивает оптимальность принятого решения при выполнении ограничений по директивным срокам изготовления деталей. В результате пересчитываемый план вступает в силу на всех ГПМ, как правило, не в один и тог же момент времени, а по мере освобождения ГПМ от обрабатываемых партияопераций, постепенно и является логическим продолжением предыдущего расписания. В работе рассматривались так же случаи одновременного и последовательного отказов нескольких ГПМ.

Методика и алгоритмы пересчета расписаний в случае рассогласований учитывает возможность наличия резервов времени у ПШ, т.е. опережения действительного расписания относительно расчетного. В некоторых случаях подобные резервы позволяют обойтись без пересчета планов. В случаях ке нарушения директивных сроков вначале определяется момент окончания пересчета и поскольку мы не прерываем какую-либо работу в ГПК, то моментом начала скорректированного плана является ближайший момент высвобождения ГПМ от партии деталей посла момента окончания пересчета. Таким образом, новый план так же вступает в силу постепенно, по мере освобоетания гибких модулей. Особенностью методики пересчета планов при рассогласованиях является то, что оценивается нвоб-

ходимость пересчета и соответствующей коррекции плана путем сравнения вновь пересчитываемого плана с прежним, скорректированным с учетом запаздывания. Пересчитываемый план в случае рассогласования так же является оптимальным, поскольку используется одна и та же методика формирования оперативных планов.

Предложенная методика пересчета оперативных планов при их нарушениях позволяет оперативно, в динамике корректировать планы работ в ГПК, обеспечивает преемственность по оптимальности и может быть использована в различных системах оперативного планирования.

В пятой главе представлено описание разработанного программного обеспечения и результаты эксперементальных исследований на предложенных моделях оперативного планирования.1

Обобщенный подход к созданию математических моделей и алгоритмического обеспечения позволил разработать ПО, отвечающее разработанным математическим моделям при использовании различного состава критериев и ограничений. При этом возмоясно формирование планов как с фиксированными, так и о нефиксированными маршрутами деталей. Кроме того, возможно решение традиционных задач с постоянными величинами времен процессов переналадок, задаваемых в виде матриц.' Выбор типа применяемой модели и состава ограничений осуществляется пользователем в интерактивном рожиме. Разработанное ПО представляет собой комплекс прикладных программ, реализованных на ПЭШ, по оперативному планированию и мояет использоваться как инструмент оперативного планирования цехового назначения, а так же при моделировании расписаний в процессе исследований.

Чийленное моделирование расписаний, .и эксперемэнтальная проверка предлагаемых моделей проводилась на номенклатуре де-

о

талей, гибких комплексах и модулях по данным предприятий, а так яе на аналогичных данных тестового характера. Количество деталей в запусках составляло 2-12 штук, количество ГШ в ГПК - от двух до пяти штук. Период планирования составлял от четырех до восьми часов. Время, необходимое для построения оптимального плана, завысило как от типа применяемой ПЭВМ, так и . от размерности задачи и составляло от 3 до 18 минут.

Численные исследования моделей планирования на различных критериях и ограничениях, при различных запусках, для случая о нефиксированными маршрутами позволили установить следующее,

1. Наиболее эффективным для случая одного ГПМ является критерий минимума времен переналадок - F"t . Оптимальная последовательность загрузки деталей позволяет сократить общее время переналадок на 35 - 405?, что составляет один час в смену. Тем самым возможно увеличение общей загрузки ГПМ в средней на

та _ tcif « X и — хи^е а ^т?»/,

2. Наиболее эффективным при планировании в ГПК является интегральный критерий минимума всех непроизводительных врецоп

~ F"*/T)Lf1 • Ег° прачеиенно обеспечивает сокращение

непроизводительных времен на 30 - на каждом ГШ в средней в течении сизин* Прп síсм вреыона переналадок сокращается на 7 - Все сто позволяет повысить загрузку всего ГПК на 10 ~ I5¡S в оиону.

Применение частных пригоркев Ft , F¿ е F¿ кь пезьагл-о "г повысить загрузку ШК н в радо случаев ухудиаот расппсакпэ. Поэтому ех пршгошше возмоадо ллш> о состава ограничений, учи-тавasasx потери црешзя ко ограг»зинио частным критераа«.

3. йзивношо зз хоъои запуске величина партия xors: си ошо£ детали снсошг оущестшняко кэыеивиЕЯ в общую структур? pacirecaicis воуго ШК. Kpoass íoro, пероочот нового on9paraar,oto

плана требуется гак же в том случае, если полностью повторяется номенклатура запуска, т.к. состояния гибких модулей и состав ресурсов в накоплениях ГПК и ГПМ, как правило, отличаются от тех состояний, при которых были выполнены предыдущие запуски.

4. Оптимизация план-графиков работы гибких систем по предлоконныкя критериям позволяет минимизировать состав и время операций переналадок, что позволяет снизить трудоемкость этих операций и повысить производительность труда наладчиков.

При моделировании запусков с фиксированными маршрутами в задаче формирования расписания в ШК эффективность применения вышеуказанных критериев несколько ниже а позволяет повысить его загрузку в среднем на 7 - 10$ о сокращением времен переналадок на 5 - 8?. При этом повшеаие эффективности тем вше, чем боль- ' пе коэффициент закрепления партияопарацпй за станками.

-Сравнение результатов экспериментов дХя случаев с фиксированными и нефиксированными маршрутами по возмоаностям повышения эффективности в пользу последних, что обуславливает необходимость разработки на стадиях САПР ТП альтернативных технологических процессов а маршрутов доя всей номенклатуры деталей с возможностью выполнения партияоперацяй на-различных взаимозаменяемых станках.

Проверка адекватности расчетных опаратншых планов реальным в производственных уелошях подтвердила достоверность пред-лоаенной метода!® планирования и возможность применения ПЫО в качестве эффективного зшструшнта оперативного планирования.

На оспозе анализа эксперсиэнтальных данных и практической оценки предлагаемого Ш.!0 бшш разработаны рекомендации по выбору моделей и критериев, обеспечивающих наибольшую эффективность работы гибких комплексов токарной обрабргки.

основные вывода

1. Задача сокращения затрат времен на переналадки в ГПК имеет свои особенности в условиях безлюдной технологии и она должна реиаться как комплексная задача сокращения всех основных непроизводительных затрат времени.

2. При определения времени переналадок необходимо учитывать вою технологическую информацию на предыстории планирования. Предложенная математическая модель определения времени переналадок может быть представлена в виде модели на множествах, что позволяет достаточно точно определить время переналадок.

5. Для решения задач оптимизации планирования могут быть использованы разработанные модели и алгоритмы, построенные на основах метода ветвей и границ. Их применение позволяет использование различных критериев и ограничений, что позволяет решать различные оптимизационные задачи в оперативном планировании. Для снижения размерности обпей задачи планирования может быть проведен предварительный анализ на первом этапе по предложенным критериям уточнения номенклатуры деталей и состава оборудования.

4. При нарушении оперативных планов может быть применена разработанная методика их пересчета как в случае отказа, так и в случае рассогласования плана. При этом выполнение нового плана не прерывает обработку партий деталей, может начинаться в разные моменты времени на различных ГПМ и он так же является оптимальным.

5. Исследования моделей планирования, критериев к ограничений позволили выявить наиболее эффективные области их применения и выработать рекомендации по оперативному планированию.

6. Наибольшей гибкостью планирования н возможностью повы-

шения эффективности ГПК обладают системы с нефиксированными маршрутами деталей.

7. Применение разработанных методик, алгоритмов и ПМО позволяет увеличить загрузку отдельных ГШ на 10 - 1Ъ% в смену с сокращением времени переналадок на 35 - 4(#. Повышается эффективность эксплуатации ГПК на 10 - 15$. Источником эффективности при этом является сокращение непроизводительных времен, в том числе времен переналадок.

8. Результаты работы использованы в ряде комплексных работ по САПР ТП и приняты к внедрению на ЛМПО "Красный Октябрь" (г. Ленинград).

ОСНОВНЫЕ ПЕЧАТНЫЕ РАБОТЫ ПО Ш ДИССЕРТАЦИИ

• I. Султан-заде Н.№., Загидуллин P.P.' Задача оптимизации назначения номенклатуры деталей в ШС /В сб, тезисов докладов П Всесовзн. симпозиума "Логическое управление с использованием ЭШ", Москва, 1988, с. 331-334,

2. Загидуллин Р.Р» Повышение производительности гибких токарных комплексов /В сб. тезисов докладов в.~?.кок$. я X научная конференция болгарских аспирантов в СССР с международным участием", Москва,-1988, с* S3.

3. Султан-зада Я.М., Загидуллин Р,Р„ Синтез технологических операций и организация производства /В сб. тезисов докладов н.-т.хонф. "Проблемные вопросы развития и повышение эффективности внедрения автоматически производственных комплексов с разной степенью технологической гибкости", часть I, Тазкеят, 1989, с, 12 - 13.

4. Загидуллин P.P. Оптимизация назначения деталей на этапе предварительного формирования расписания /В сб. тезисов

о

- 24 -

докладов н.-т.коиф.' "Проблемные вопросы развития и повышение эффективности внедрения автоматических производственных комплексов с разной степенью технологической гибкости", часть II, Ташкент, 1989, о. 6-7.

5. Султан-заде U.U., Загидуллин P.P. Способы повышения производительности гибких производственных комплексов /В сб. тезисов докладов республ. н.-т.конф. "Автоматизация машиностроения на базе гибких технологических систем и робототехнических комплексов", Баку, 1989, с. 11-12.

6. Султан-заде Н.М., Загидуллин P.P. Повышение производительности гибких систем механообработка /В сб. тезисов докладов н.-т.конф. "Теория и практика разработки и внедрения оредств автоматизации и роботизации технологических и производственных процессов", Уфа, 1939, с. 47.

7. Загидуллин P.P. Оптимизация структуры гибких производственных систем /В сб.тезисов докладов н.-т.кокф. "Теория а арак-тика разработки и внедрения средств' автоматизации и роботизации технологических и производственных процессов", Уфа, 1989, с. 10,'

8. Султан-заде Н.М., Загидуллин P.P. Автоматизация планирования работ на вгало технологической подготовки производства

/В сб.тезисов докладов н.-т.конф."Ресурсосберегающее технологии в механосборочном производстве", Днепропетровск, 1990, с. 3-4.

9. Султан-заде Н.Ы., Загидуллин P.P. Повшение производительности гибких систем механообработки за счет оптимизации расписаний /Моск. отанкоиибтрум. ин-т., Москва, 1930,- 18 е.: кл.~ Бйблиогр. Z назв.- Деп. во ВНИИТЭМР, й 124 - ет90.

10. Султан-заде U.M., Загидуллин P.P. Минимизация длительности комплекса работ, совмещенных во времени /Моек» станкоикс-трукпин-т. ,МоокваД930.-7 с.шл.-Дев» во ШИЙТ5*'.РД -