автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Разработка метода и алгоритмов автоматизированного проектирования структуры гибких автоматизированных участков механообработки

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ДЕЛАМ НАУКИ И ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ

Самарский орцена Трудового Красного Знамени авиационный институт имени академика С.П.Королева

РАЗРАБОТКА МЕТОДА И АЛГОРИТМОВ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫ ГИБКИХ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ УЧАСТКОВ МЕХАНООБРАБОТКИ

Специальность:05.13.12 Системы автоматизации

проектирования

На правах рукописи

ЧИГАРИНА Елена Ивановна

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Самара 1991

Работа выполнена в Самарском ордена Трудового Красного Знамени авиационном институте им. академика С.П.Королева

Научный руководитель : кандидат физико-математических наук, в.н.с. Герасимов Н.В.

Научный консультант : доктор технических наук,

профессор Колосов В.Г.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Мелехин В.Ф„ • кандидат технических наук Лашков В.И.

Ведущее предприятие - Экспериментальный научно-исследовательский институт металлорежущих станков (ЭНИМС).^

Защита состоится " /3 " 1991 г. в ¡3часов

на заседании специализированного Совета Д 063.87.02 Самарского авиационного института имени академика С.П.Королева.

Адрес института: 443086, г.Самара, Московское шоссе 34.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Самарского авиационного института.

Автореферат разослан "ЛЯ' 40._1991 г.

Ученый секретарь специализированного Совета к.ф.-м.н.

А.А.Каленгьев

ОГОАЯ ХАРАКГШЮталА PAL0TK

Актуальность там;. 3 настоящее вне:.:я доля мелкосерийного, дкнпчаого и опытного производство ::зд?ллй ызштзостроення л рибороотроекпя составляет около 60?» всеiv выпуска малин г. пр:!-оров. Частпя сменяемость издс.тлй сопровождается их конструктивна услсгяешеи, гопольгоз2й«;м ггудяообрзбауизаек-м иэтер:<.'!лс-з, З'дестчйннкм покоен,!с:.' требо»йк;:г л точности изготов/еНЕЯ дет-.— ей к соорке узлов. Eco эти ¿зкторц Еедуг к гозрзстянга объемов ехзшгческой обработки детллу-, .чоторзя нередко составляет теперь о 50£ обсей трудоемкости илу ска дзделг^. Поэтому проблем: уско-■екпя производства дознх издел:п"1 л, в первую очередь, ускорения .еханической обработка дета.»:.", является взсы.и зктуальяоЗ. апж-твекннЭ путь ео pèseras - это повышение производительности трудэ а основе лЕгенспдакацгл производства. Базой такой ::нтена::¡.¡r.Hsuj-j: :БЛяет:.;я создание pzôkzx производственных систем (IU'J). Зозцо.1яо-тя яостшгеЕяя ШС потенцнальао заложенного s них уровня технзт-:еской z экономической эффективности с&чззнн с совершенстьонзнтем рсцесса проектирования. ¡Lv.emio на зтапо птзктпрозашк ¡ается техника, технология к оггвнлззшя производства. 3 зтоЯ вяля представляет интерес рзсс.'.гстренная а работе методляа a2xc.'.:ù-'иэпроэ-знксго проектирования структуры гпбкзх аьтог1зтм::розанкюс чзсткод кегакячеокой обработки деталей (ГАУ(Ы)), позволшцоч :ократпть ьргмя предварительного проектирования к более ебь'ехтпз-;о внбрэтъ наплучпуз, s сшсле векторного .критерия качоотм, ■труктуру, рассмотрев иря зтом болнаое чпело ззраангоз технологи-езедих, производственных и ксглюновочнях фу^-г^оно.тано-цглгецх структур.

Под работы. Поэкпеяие а^кгавнэога и йзчеотвя кгбкда: льхо-1а?лглров5нных участков механообработкк га сччг повиезнуд ¿rave-ггаз проектных регенлЗ путем оятяаазадк г? азто^зтхзацнл продл тсекгароваяпя: структура ГАУ(М) на осчове прлыепен^ч :,'.эт2г.аткчь* «его л'одолпровашя.

Метолн. лсследовсь::;й. Поя pesetm поставленной задач;: лепо.ль-:овзеы ¿¡бтодь* слстз.'-'.чогс анализа, теории ;.аогоуро.эн5лнх игрвру.::-гоиквх оистеа, :».;етодн комбинаторной оптимизации s теории гзссотого обслуанв.-жия, /летода решения Аяогоярлтзряалхных г'»д<;ч од-гпчдзеайп s прсв.чтзроззкия технологических процессов а ГОЛ.

_ —

f

Му'ч;;:;'-" CjO.v'.y/i/pô-t'jia гллте'чтгчиская ,\:од-"П; ре^сц;:.

н::я с~:гг:::у]г. ГЛУ {'.:.) в м-де «{огокр::^]-::. .-дко?. гк-дтс: опт:::.':»з':и-.'.:!, учйтилоюгм!: пг:; й']ч::с.чни;: коз

?с:-рузк:: есорудоь ••: потер;: ¡.puittic по орс-ги-зйцг.оцко с.vjiлрл.тер'.'Г: структур-: уч;: riisoe? так

г с '-кт^ькост:; F. гапкост:., ' рг::звод"те.-:!.нест>-, эк он о

!'."!îîiсtî. р.с-у. ;СС~;!Н.'| мстодккь аа?ом--г-;.з:,.ро^ан,:ого проь'ктг.розгщ скг;-: П<ЛУ(М), гптравдойса л:! !.-.0'.-0д сs :::>: одной глнэгокр тс .л;;!с;; г;.;; ко-.-л■ : тоулого к по'_•.-. •..о-^те.илост;' 'солее

з.с.У'Л.чздзддлч), попельчу-хдя г .и_тгор::и! опр

до.:-. :.;•„•• ::о'.-.-.-..:.с2:ги"Я!ост:: пгщгси^ч, о5еп::сч;за:-.ги'1' ;.z:rj:

но- о с.г-:г>ей, уточ.ч.и.".;'-' нпч'-син«

' е-,"ч ;.-■! p:i:.'p-:iG?:'!:;;c.: тог, аат

г:-«г*о про-тгир к ГЛ-'(!.'.) по::2од:%-о содрг

iu-rp-i-n. К" яог-д'пгг.с' 1VJ(M) г по:»аг.:ть уроаекь его техаглсско' о:1. ? h, глтл^ост;:. : • -..- ■• ••:•:• • у^т^т-:. Результату дпсссрт.гдг.идю? р;:Со7и и л: vie

• д:::::: пр.гр".::.i:oro сС^спьче.чг.я келг.-дзоа'-н:: пр: посгспко?. с ; гт::о :-.:::'.:-гс участ.::. :.:c::a::c:>i: :Согг." о:;:;:

■j'rj:^-: ПО 'Г.?--1, с::о;:х£ кс.у.соосрпэноггп создания хо:."лск;>! : и . т/ол"лчего уч^сткь о х а к j 7 О т ; : : с: о т ;- l: кч удхтру^екто.тьчо:.: з^ьс-д*: .ZZ'.l .'j.;.l-pyiu-i, a Tî'œc г. уческоа пгогсссе ко *с.кудь?е?с к-пл;^: пд.ч-чернчх р::;ст;!.::коь За.-др-гого ал::;..ц;:ол

- ... ...._. Ocîioпа-.омд::-'! д::ссертл:д::; док/л.д'.ьлл::

. 1.'; I усдодих учс:::;х :: сг.о'дп-.л'стс

" ... :.•••• :.--:rc:u:v г. .Х'пуддгори .*. ргс:

-лдД-^г. ;:г_ Взсгэдзыга ссгвдпг.дг. "Эл^ко^лчс-гиге прci.-svi: л .-"д- н;: : г 1.. .-.т.дглше 2ьго:/дvt:з^роьч-.гших :: рос оготеджчегкдх о:: " :•" ; Д:сЛ Г.; на чзтлорто:.; Баесс-:-:зко.м л.Ъсрдп-

•..;•£•:•::•:-.•: 'дvscr.os огглечак;:« с;.г:~г. СЛГГг—

:\..y..r ::с. .lier г.; кн Bc-.cc:-:?aci коп^срскщд; " Jcj; г:... ;: ;; :.г. ::o:i Te::.n:rL;i - г; г г :: з :: 'i

г. li-i:. г.; :::. Г-.гпус?.".:::;:нспс:: :-:оя;ср:1:-ддг. " .,исс::-?;:зг.-

:;;..: г.-: :v.c:î;:x 73:aîg.-.crr.«-:йс:.г..-:коовп ,

г. i ..:;', -ici- г.; к и плте-:: :'.с.7:о?р^сдезо2 нзучя!

-rerjï.л;.с.-с,4. r.oi-T-.-pSî^:.: " Тгорпл л пр^;;т;:::а pizpzccrrs: ::

2недр2км средств гнто.^атлзацлл л роботпзацла телкологлчо'.: czx ц сроизводстйешщх процессов", г. /¿a, I';ó9 г.; из Ресгуслл-канекой научно-практической конференций " Разработка :t зн^дро-н::е робототехничссклх ko:.ii.1'jkcob я САПР ГПС", г.Лолл'.р-Слз, I99C г.; aa 4-2 Дальне во-Л'очноз каучис-тс.мспйлкоЯ ксн;в "С АЛ? з надежность азголатиз;-;?эзоалэгто проасгодсгз-з з ."сглно-ссрозш:г.".г.З.тздпгостолДЭЭС1 г.; па ь,аучно--т,э:и1:гчес:-:лх сэвугпу. кгсг ¿рлгролззсдатьа дилгателей летглсльных unnap.^TOj л \'ехклч!;-окой габернетлка 7а;.ирс/.ого ьзиацконаогс. ааста-гута.

Публикации. Ло теме длссертпцлл осуолякоаа.чо 17 l¿',>íct.

я объец шроты. Длсоартаи-'оннач рчсота со ítoiit ;:э звздеяия, чо2иг«ч глаз, зашслмеягя, ослоа-шх реьул>лч':па ■/. швод-хз, списка литзратусы я двух пр.-1дожеилЗ. Раб mi пэлгяена на :->13 странлцах .'лселкоплслого гекств, содер.глт 30 рлсуилоа л 9 таблиц, список, литературы лз 133 кал-'.юя о

ССДЕРдШЯ РАНЗШ

Во чледенлл обоснована актуальность темы, приведена обпок характерноrasa работы л научная левизна.

Отмечено, что использовании традладон-да:, неалтом j глзлройгчгс-!;! мыедпв проектированля при созданил 1ПЗ оглзалось Нйп^е.'ллелцм а с .и у злач..Г£.тьной трудоемкое r:i разработ.о: кес;-;оль:.сгх ¿юр/.ант ог а зоамоаностя случайного забора оксичйтеодого лреелтног«' деления, так ялд оптимальный (ж блазкх! s нему) варазз? аз практике íío.~st вообще не расзкагривпться а, ссссзегстзенпо, аа. .¡>->эра-батинаться. С другоЛ сторона, рэцаонал.ыюсть одноьярл.лгтког'о про«к?арованн>: полностью зависит от ряда случг&ых ^'ктзьоз, зк..тачая опнт а квалпрякагда проектлролдлкш. Псотоуу пел йокьтгз распространен:« получают методы автома1: Гс-лронснаого лтое.чт'по-ланля, основанные из иатвигтюеалои ^оделлтталлл PIO.

3 лерэоЛ глява сделана зос ¿'--.ноз:« ^здгчз аз?;*.«гязлр г*::-ного проектировал;^ пи, пок",зжа ее кош-лдсяосгь й елогполтъ, осуществлен аналитический обзор ллтерзтурл яо та/,с jutsccps-jua.í л здчйленн задач;: исследозая/л.

Задача структура ГПС Бл-лпаег этапы n;jf>5.<T¿-

рпватч гохнологаческих процессов, Сргаш'.за^олло--^.',;-.;;.-;-', • лек-": тЪооиацлащо-уирозлйапеЛ структур. В д-чяяс2 wCct-j с:.-, г:отр„.

- А -

перлле дна этапа. Дрд это:.', под ортш1лза1л1о:шо-пролзлодс'гзе!1ло;1 ст::у;:тучю.1 понлмайтея кзчесгазяачй л хоя;:чеэт:*мши.'1 состав оснозлого к испамогатсль&ого технологлчесхого, трансфертного, складного оборудования, ко-чпоновха л размецзнла осорудова-нлл нд з-силой алоцади.

ло;£1лелскоо7ь задача кроехтарср-н-.'Л струхтури ПП оСуслоз лсха ¡пдхчхем р.г!да оооггкюогеЯ процессов ПГС,

>:ллл:\:;лхел оопозсС лзесого произээдстип, а гл^анно не оСходх-Мо-сгьа аг.дкт.'гш а •технологичесхлй процесс н-г только цодв-шпраэ-лелллх да;1отьл:1 ко ламой г ¡пш рззн-:роз. Лор.ли, влж'.его алдз, злу прешли: сзоЛстз пред;.;.¡то.! труда, но л дейстн::.! по определи с остолбим лозледклх, лсг.о:лог; г.-елышх (гриисхортнкх, нал.чдо-и-хх XV «ийа&иоздзшлк л т.д.) л ^прльлл^хх деЯсталХ длд асе.! пр• л аодст-лннсй ойзте»!. Вспо-оглтлльнхе л упр:л1ллэ::.ле деЛсгьлл л я^лллгел «ооС:сод;иел£! для осудестнлочля обработал.сборлл ,кс::т ролл лзделлй, но отдоленлз ах от осноз.'^х технологлчоеллх доЛс ■•:•.;{ г::л;>')дл? к оллбочлха, пургн^с-надьт;:.: зархлктац пролззодс л одето:.' прл гш отсек;::: о:1 по создана ГЛС, и л частно сгл, ::э согдаллп струлгурд П1С.

Олллс^ть гребле:.:;.; лро-;дтлро:;:х.'Я стрултурн ГЛЗ олреде.г" етс;: лал..ч::е:! содшоге алела ле одаозлачллх езязе" ¡.'.е:-ду техио-л о :•::-:;: с:::::::: ладачл:.::, требу:о;.;лх прл проелтлрозаклл

стру лтур:; ШЗ.

.\е •::.:•:• хскостэ, сло^яоггь обьехта кроах?-:розлн:*л прлзодлт г лооглодллоогл аннлтзу бал^сго .чодлчоотьз зарладтоз эезмолних ^сго^арла.чгг/ссть структур 1Г;0 аозагкее? лэ-за болгсс л..лхчз;тза дслуз:л:.ла сочетадлЛ техаологлчес:'.лх прохсссоз ке тоддхс длд ргл-шгх, но л для одднлхозхх ?;глоз деталей, аозиозис огл лследьзозал;:л обору-озянкя аозллчнкх тжоз (ослозкого тех-нодогллгеол.ого,транспортного,ск-"Здз::ого), разллчллх ко.'лоцозо::, р;-зллчлол стел-знч лзтолатлзалда пролззодстьа. Этл обстоятельства прллодят к ле обход л:.:оатл лслользозаклл :.:гтодоз автомата; рочлхлогэ пр^-хтарозлаич прл заборе наиболее зьеродной для „э* к .то лрзлззодлтва структура П!С.

Г-ае ;:.:отронд рябо?-: С.Г;...Дтроузхозу .Л.-л-хллхасхого, И.О.] 1:с23-:ого,Л.О.Я.,'лол?.ского,В,Г.Сзр2бргиаого ,З.А,Петроза ,3,Л.Горала:: л друглх алтороа по лолроеал г.рседтлрззздля ШС,

,.о;:аз:л;о, что отсутствует дгл-:л:л:р ::лоанал г:ог:.:а.-л:с-ог•:•■;::

(тематическая модель и методзка синтеза структуры ШС, ушты£зв-¡я эзэаудое влияние л связи технолопгиской.ароззводстлеЕШой з нляоновочной фуккцяональяо-целозих структур, что приводи? нодо-?аточно обосноваинш решениям на этапе прэдпроекяшх исследования.

В с вяз:: с этиы л диссертация поставлен*! следуадне задает::

1. Определять я фориааазовать критерии выбора рациональной струк-/рн ГА7(М).

2. Сформулировать матакатическуп задач}' добора рациональной гручгуры ГлУ(л) .учптнвая яр» этом технолог;.гчесиио, технические и ргчкигацисшшз аспекты объекта проектпрозряия.

2. Определять мчтод решения задачи шбора рациональной струк-урц ГАУ(М).

4. ?азрасо'1-аТГ-. и ра&тазовать в виде автоматизированной дцзло-оэо£ с.чсте«н методику автоматнзгроаанаог» проектирования структура Г.'ЛЮ.

I:о второй главе выявлена особенности объекта проектирования» спользуя аппарат теории цногоуролявЕш: иерархически: систем и рлнгдлш системного подхода; приведены матекатическая формулароэ-а л анализ задач;: проект^ровангя структура ГАУ(,М), оплезн метод ешешя сформулированной задачи.

Крдтерга выбора структуры ГАУ('.1) учишвает такие показатели ¿.фяктигностя ШС.как гибкость, производительность,экономичность, ти покупатели является наиболее распространенными пр'д оценка выборе варианта лпбоД ГПС. Перечень зазванных на;'.с.зйтел£20 по смотрению проехтпроввдка, монет бнть расширен пли явлено/, для его созданная диалоговая система проектирования струнур\- ГАУ{:,!) ■ мест средс?;« вклнчзния новых н изменения состава по-

ззателей, не меняя при этом саиу ы&тцсику авто.мылздрозаллогз •• роектцрования. \

Задача выбора наилучшей структура ГлУ(М) но этапе дрогсгроекг.-•нх исследований сформулирована как задеЦ комбинаторной' овяси-. ации и состой в определении яо^агзлатурн л'числа оонощоУ^тохно-:огичоского оборудования а совокупности с тч-лПелогкческ.д.'.'л й^рыру--ааи обработки деталей.номенклатуры и числа тралепоргяше ородотз, 'аракетров накопительной годсистешСеглкости центрального склада, мкости промелет очках накопителей, размеров полеты),компоновки и изменения оборудования на заданно!! производственной лигедэдн.ила-;ово-оргз]Е1зационных парзштров(размеров рятдоа л партий запуска ;еталей, последовательности запуска деталей в обработку)^

Считается лзпостшш число типов деталей - л_п_ годовая прогрчшла выпуска деталей 'каздого тппа -Л^ ( к = п. ).1,дя каз типа деталей возможна реализация технологических маршрут и 'Ч()-> Трудоемкость сбрабстгдх детали к -го типа и -м с до", по цзршруту составляет .реальный годолоЛ фонд

времени работ Ь-го станка равен ' Гл -К^'К^, где Т31 -тиздыл фовд вра:.:сн:: работ оборудована; К - коэффдцпецт за кк оборудования, учитывался:!; престол I ~го_сгхлкз из-за расп кия Гб^ запуска деталей в обработку ( с!~ !,п! )КТ:- коойрл ент загрузки оборудования« учлшлаЕДлй ггрссгол I -п/станка I процсссо озадаяая храненортиог> средства. Во дсех тохнелогаче иврдрутах обработки всех тлгол деталей используется 1 тип станков! £--/.1 }. Ъ тс:.: лл:: дне:; хагпруле £ при обработка тс пли пне;'; дотаял к -го глпа станок I исхот не использоваться тогда кО. Затрата на приобретение и эксплуатации ¿.-го о теню, составляем С0. „ Бра;лл носатой I -го стенка в оезумнп: запуска >•;детали л обработку равно и заплехт от конкр ного В5р:.йнт£ к со ладозатольаос г;: запуска детали а обработку ( а'= /, п- ). Врсш простое; I -го станка а одеданди обслугл; ник транспорт:^: средство,1.: радио £?> п зависят от конкретксгс варианта раааеэдикя оборудования да"участие ~Г2(<( 1, К!

т

количество I -х станков) л. .'/.одели транспорт го средства т (- "''¡^^ируеисе ч.хсло_

делай транспортних ерздетз £ -го типа, с-'- —Г; компоновки; 2 - та ело тппов ираислзрпкл средств (кран-Етабелер, папьлы-телеЕЯИ,рельсоЕие телзха'л к т.д.) с -2 кс.улонсвки; 1г-=/,У, гдг V - число рассг.зтрдваегдхх вариантов ксгленоэкп).Затраты на г обретение ы аксплуетацда I -го транспортного средства содг£ ляат С.^ , Емкость цзигрального накопителя равна £ ( Е~1,В!; где ЕЛ/ - ыахегкелъпо аозлххлксо число'ячеек склада).Затраты х разработку с ¿ксплуатЕщхэ одной ячейки склада составляют С, Емкость локалыюго (прлстансчного) накопителя ^ -го' станка рг ще КМ - макешлально возгхешхоо число позещй. локального яакошпгат), с затраты ел создание е эксплуатацию одной позиции локального накопителя составляет .Плодадь н ал в ты ,ф у нгахххоштру щей на участке, кезет прхшшлать одно из а; чендй р-1, йР , где //Р анализируемое число тппов па

нормального ряда палат) н зависит от размеров партий запуска талей, размер портил запуска даталеЗ к -го гипа равен Рк \-i.N]. , к-1,п). Затраты на изготовление единицы плоцадл дплеты стазлям? С пл . Затраты на незавершенное производство аоставля-

''тп "а питч? от длительности производственного цикла. Все орудование размещается на заданной ллодадл Б .

.'.¡ате.чатическал интерпретация задачи определения оптимальной руктуры ГАУ(М) для векторного критерия качества сформулирована :ьлуиимм образом. Критерий слтималыюстг:

т. ах

: п

£ 2 Ь,,.-р\

¿Т, кл/ 4 г *___

Чу»

11 „ I л ; / = ;

¡,-.1 кч ь]к г * ТГ, кч « мЬ1к

с>= /, V ; £ =/, ЕМ ; К1,- 1ТКМ ; }'= <, ЫГ> ;

л

£ /V,

__'

<<

Ф,.=-г

1есь - вреда настройки Ь -го стааа^- при перехода да к -а ^таль п$й j -й технологии; ^ - *лслс>. фактически имевшихся злзей ыезду структурными компонентами сасге^ш для ^ -^.чето-

)зки.

Ограничения:

з технологическому маршруту: .

! Г, если для обработки деталей к -го типа используется

!>..= -Д маршрут;

О г противном случае ;

ч

Мк _

о '

г

Чр"

по пролзподотЕеансй програтз е реальному годовому фонд;, времени

к'1 / *

ло яранспортнсму срздстэу:

I, если а V -й калгсаовка лсьдльзуется транспортное средство С -го типа ^р -модели О в проткано^ случае;

по коафЗэдпеагу загрузил оборутюгашя, учнтшгщцеуу простои в огэдашщ траиппортнш; сред ста:

2 т\/л -гг. < г.. (/ - кт. ) ,

ь=!71 ; <Г = ТУ ; чр=/,Л1г„ ; с(=1,К! ,

где Сг - время простоя ь -й вделв оборудования в сш:дглпш транспортного средства ^ -й модели £ -го типа г -2 койконозян щи ГЛ^ -и размещении оборудования; до коэффищенгу еагрузки оборудования, учитывгодецу простоя в ояяаани: поступления деталей в обработку:

£ ^ ) ;

/, I ; с{= {, п.! • тае

- вреия простоя V -й изделп оборудовался в ащданаи к -1 детали длк Рв^ -го расписана-: запуска деталей в обработку; по плодадс:

2 ВЛУК0, + I • КТ^ +8С ^ Бо5 , 77?

где площадь, занимаемая с< -м станком,

- площадь, заншзеиая локальный накопителей;

5Т - площадь,занкшешя транспортным средством С -го типа £ -й модели & -С кошоаоачг;

- плоэддь, заницаеиая складом; на переменные: _

Щ- целые . ; I = /. I __-_

КТ^-целые ; £=1, £ =/, ^ ; 1, V

Г5 - ,...,(/„ ) : £/-/,1; гг= [^у] ;

г£ , если станок с параметром еС размещен в V -И позшсп: по горизонтали и ^ -й позиции по вертикали

О з противной случае ;

и = / , ; у = / , IV , где

С - число позиций расположении станков по горизонтали; 'V - число позиций размещения станков по вертикали;

:а размер партии запуска деталей:

Л

2 £ N

к*1 х к>1

по:

х& приведенные затраты: 3 < 3

1'а производительность:

а ^ о •

критерий Ф^ характеризует технологическую гибкость системы, Ф2 - гибкость структурнэ-ко.'.'доновочной схемы, - ЭКОНОШ1Ч-:ость. - производительность.

Сформулированная задача относится к классу многокритериальных комбинаторных задач целочисленного программирования и состоит в зыборэ такого набора параметров, который обеспечивает ыаксималь-юе значение критерия качества. Показано, что эта задача являете": ЫР -полной в сильно« смысле, что означает невозможность ее решения полиномиальным алгоритмом.

В качестве метода решения сформулированной задачи принят иетод сведения исходной задачи к последовательности более прости:: задач (подзадач). С учетом айда целевой функции выделена следующая совокупность подзадач, для большинства из которых существуют либо аналитические методы решения, либо эвристические алгоритмы, репапдие оптимизационные подзадачи:

1. Классификация и разбиение? исходного шокестза деталей на группы по конструктивно-технологическим признакам.

2. Формирование для даадой группы деталей, с учетом наличия различных типов и моделей основного технологического оборудования множества вариантов иарщрутных технологических процессов.

3. Определение количества" основного технологического оборудовали, необходимого для выполнения заданной производственной ¡фограммы выпуска данной номенклатуры деталей.

- го -

4.Определение размеров партий запуска, ритмов запуска для каждой группы деталей.

5. Определение размеров транспортных партий и размеров налеты, функционирукщей на участке.

6. Определение последовательности запуска деталей для каздо рабочего места,обеспечивающей минимум коэффициента простоя обор дования из-за расписания.

7. Формирование множества компоновочных схем расположения оборудования.

8. Определение емкости центрального накопителя.

9. Определение моделей транспортных средств, емкости докали накопителей и размещения оборудования для данного типа компоноз и варианта технологического маршрута, обеспечивающих минимально значение коэффициенту простоя оборудовашш а ожидании транспор ных средств,

10. .вычисление значения критерия качества структуры Л\У(М).

В работе приведены формулировки каядой из подзадач, описаны

методы и модифицированы существующие алгоритмы, их решающие. Процесс решения подзадач при расчете одного варианта структуры ГАУ(М) является итерационным, что связано с осооенностью формулировки подзадач, отражающей кошлексность объекта проектирован: При расчете количества основного технологического оборудования учитываются не только технологические факторы, но и организащш ные, технические факторы, елияещис на выбор того или иного варианта структуры ГАУ. Так, для определения времени простоя оборудования из-за транспорта и расписания, нужно знать параметры транспиртно-складской подсистемы, компоновочную схему расположения оборудования, расписание запуска детатей в обработку. В то ; время для составления расписания и определения параметров АТСС пуано знать количество основного технологического оборудования, зависящее от коэффициентов простая оборудования из-за расписания и транспорта, и неясно, какую подзадачу нужно решать раньке подзадачу расчета количества основного технологического оборудования, приняв приближенное знзчение для коэффициентов простоя из-за расписания ;т транспорта или решать задачи определения параметров АТСС и-составления расписания, приняв начальное приближение для количества основного технологического оборудова-

Для решния вопроса о расположении выделенных подзадач в определенно?, последовательности разработан алгоритм, позволяющий получить последовательность репения подзадач с шшимальнш числом связей, уточнямих начальное приближение. Под связью, уточняющей начальное прнслидение понимается такая связь мегду подзздача.чн, когда вводные дгшше последующей подзадач;', является аходнкм:: для предыдущей.

Разработанный алгоритм вхлвчает следующие этапы: 1,. ¿водятся обозначения:

Л, - число рассматриваемых подзадач;

= {.!,■ I ¿'/,п^}- ;,и-:о.7.естно рассматризае.'лах подзадач;

У.Х^ь"^! у =/,!<?; ; 1=1, л2 }- многестзо входит величин,

Ь -й подзадач, спрзделяе.'асс з других подзадачах множества Д|2 ,

где количество зхолню: величин I -.1 подзадачи, определяемых в других задача;: .множества М2 ;

УУ\ ~ I| ;, ; Ъ- I, шеяеотзо зыходных вели-

чин 0-2 подзадач, где 8 количество ниходних величин д-й подзадачи;

'ЛОЗ- число сзязе2, уточняшях начальное пркбли&ение.

Задача состоит в определении последовательности Р05=(2 .,£г )( обеспечкяйшей мкккиум Ееличлке .405 .

2» За начальную понимается последовательностьР05и,= (21.....2* ).

п { ~ ~ К,* / 7

построенная из мкат.ества "Л 2 в порядке возрастания К« • ,так как раньег дел—:а решаться та подзадача, в ¡шторой меньше неизвестных зходлнх величдн.

3. л.я начальной последовательности подсчитывэется число связеИ, утечняпцлх начальное приближение:

К05= 2 05: 1=2 0

(

/ , УХу Л УУг*0

ч

г

4. Строится последовательность проектирования с минимальным чгслсм связей KOS путем анализа каддоЯ с&язи 0S . Под прямой связно понимается саязь мезду подзадачами.когда выходные данные предыдущей задачи является входными для последующей. С целью анализа возмо.тлости замены связи, уточняющей начальное приближение, на прямую рассматриваются пересечения множеств входных и выходных величин:

Pji = VXj П VYb ; /- L-1,l ; ¿ =2,rcz .

зсли PQji = 0 . то связи, уточнгащоУ начальное приближение, ме;кду 1 -ü н j -й подзадачами нет. Если PRj j ^ 0 , то мезду Ь -й и j -й подзадачами имеется сиязь, уточняющая начальное приближение. В это:.: случае анализируется множество подзадач мезду о -Л к j -ц подзадачами:

Д 1Sj. = { Zj Лг} .

5. Г.гсдсчхтывается количество прямых связей - PS^; и связей, уточняю::;;ix начальное приближение, - £?5^,ыезду подзадачами множества AiA'.-j :

f ( , VYy n VX-^-0

и- <

Sk = < ' £-' л .

•L 0 ,VYkn a

I 0, VX/ Г/ VY;=0

EcszxOSji> PSji, то (i -s и j -к подзадач!: меняются мзстамд» Tet.: са.'лг: изменяется последовательность > а число/COS умень-

шаете.-; да ед'.шлцу. Полученная последовательность считается пехе 'нoii для дальнейшего анализа.

!£сли OSj ¿ С PSji, то последовательность POS ц не меняется. В результате д-шолненхн алгоритма получается последовательность >5 сп следе идя подзадач с минимальна« числом связей, уточ-няэдгх начальное прхблинекие, так как остаются только те связи, "/да'-.^.-гдй которых ке дрнаоднт к уконыпениа обдэго числа сьязсй -KOS .. . '

синий алгоритм использован при определении последовательности положения выделенных подзадач (см, рлс.1), на основе которой троен алгоритм расчета одной точки пространства параметров .одной задачи. Программа, написанная а соотзететыш с этим 'оритмом, била исследована в связи с влияние;-. коэффициента «С

число втерацдЛ а процессе роботы алгоритм:; (см. рис.1). Анализ •лнных эксперт» ».-итоа показал, что при значениях d из интервала ИЗ ,95 коэ./Лиидекты простоя оборудования из-за планово-организа-йкых и транспортных издержек достигают заданно} точности.

Для ремения срормулировзннол выло млогокритерпальнол задачи (ользоваи мстсд сокращения иногества неходких вариантов к пэ-эсенля :,Т>::ект::внцх векторов Парето, разработанной И."„Соболем Р.г.Стзтннком. 3 соответствии с зтим методом построен ^тэнсти-зкл.'! алгоритм реаеше: задачи проектирования стругсзрц ГАУ(.'')• 5 т';зтье:1 главе описано програг-юнос и информационное сбеепече-подсистемы аналитического моделирования структуры ГАУ(м) а 'ÍP, поддержи з-'ж-цей технологию автоматизированного проелтирова-я ГАУСд) .л!?0 - технолзг::я, ислользозанчая на этапе проектирола-л и олнег-нля программного обеспечения подсистем1; аналитического датирования структуры ГАУ С.!) »позволила ускорить этап разработки ограм-лгого обеспечения, выявить взаимосвязи входнкх и »-ылодних .лгчил алгоритмов, а тайме четко описать алгоритмы и прег.'риммы. >к построения пакета приглядных программ поде истомы акалптичесдо-> моделирования ислольсованн методы структурного и модульного ;ограм:-.про22кия, что способствовало обеспечению наглядности, юстоты использования и чтения программ и позволило при несбходи-зсти добавлять новые модул:: без изменения общей структуры пакета ;нклг;;,Ч1::: программ.

В ч5Т1?ег!То:: глзве. приведена апробация разработанной диалого-зй подсистемы аналитического моделирования структуры ГАУ(1,1) на римере создания ГА--Ч'.!) для трех предприятии г.Самары. Прш.:енонле зтедлил позволило сократить значение коэряицпзнтов простоя из-за ранслортглз; л плшюзе-ергзнпзацненнцх издержек до 0,03-0,0-1 по рав.ченгп: со среднестатистическими данными для коз1«ицпектоз , ост.-:Вля:-х;их 0,1-0,2. Хроме этого уде на этапе предпроектн.ас ис-л-здозаний методика позволила определить наилучшие в смысле приятого критерия качественный и коллчествзшшй состав основного -зхчологлческсго, транспортного.складского оборудования, выбрать :смпоноз>:;> н мардрутны:': технологический процесс.

Обобщенная блок-схема решения подзадач задачи проектирования структура ГАУ(Ш

Классификация и разбиение деталей на группы

Подбор парка металлорежущего ооорудовыния '5орг»"пт50зьние шожеотза машрутннх ТП

Определение количества основного технологического оборудования

Опссделе;ше размеров партий и ритмов запуска дегалей

Расчет размеров транспортных партий" и размеров налеты

Составление расписания запуска деталей в обработку. Расчет КПшР.

Выбор типа компоновки из множества компоновок

Опведолениs емкости локальных накопителей, скорости транс портных средств, сбеспкчкве.та.'х

t.; ; vlr.'.y Г\ г .Т.'

Одог/гзленпв «.кости центрального накопителя

? у е.!

В .уж-дгтендп рассмотрена перспектива развития тлетидакн к алго-птмов автоматизированного проектирования структуры ГАУ('.0 .приеден«: оСмле выводы » осксвнпо результаты.

OCHCBKíE РЕЗУЛЬТАТЫ й ШЗОДЫ

1. Построена математическая модель структуры ГЛУ(М) в в;:ди ком-::наюрпо.п. задачи целочисленного программирования; в качества це-езо.Ч .j'jmzv": аыборз структуру Г/7(м) пршят векторшй ?.рит.зр::3, читана:.::-;::': такие показатели эа^ектпинуоти ГПС как гибкость, рокзводит^д: аость, экономичность.

2. 3 качестве метода резекик с-рормулирозанпон задач:: иртют етод разбиения походной задачи на подзадач:: меньшей размерности; азрабитг.ны нсдсстг.глдц- :: модп-лугроазпы:, с учетом постанов:'/-' за-с-ч::, олгоритмц, рапомдлс подзадач;!; разработан алгоритм,позполя-:;:и1 получить последовательность ременид подзадач с м.ип:малы;:;м пело:.: салзе::, угочняичих начальное приближение.

2. На основе маминныи зкепериментез порчено, что построенный л:-ор:::м расиста црабаей '.'очка пространства параметров позволяет остпчь заданную точность коз д.;:.ц.:ентов простоя оборудования з-за ¡ы-аково-срганнзацпсшпзс и транспортник издерпе" при значз-:.,-;:■: ..:::;иекта ci ;:з пнгкрзала 0,6-0,95.

-1. "стодккс. автоматизированного проектирования структуры IYw(I-) • еелкзогана а з:~г пакета прикладных програ:::.: подсистемы аналит;:-:-.с.:ого .моделирован:": а С/С? ,псддер.'.~:'^аде11 технологии автомат:-зп-!ов-н::сго проектирования структуры ГЛУр). Применение метод:::-;:: ;:о-волп'о, по с:кьнен.:;э со сре;ичестатистпчесг::.'.и данным:: »повысить :сэ;.:: ;:снт загрузки оборудовала на 20% за счет caœeiCE времени ростом основного те:-:с.тог::чсз;:ого оборудования из-за планово-ор-" низа дленных и транспортных издер.г.ек.

Огнсвнсс содермаппе работы опубликовано а следующих работах: I. Герасимов ¡'..2, jonzzozx L.:í. ДанРилов A.D. Автоматизация .::онс.г.ч. -::п:х расчетов при проектирован::/. гибкого рсГ * газированного :рс::зводот.:;о/7С-коно:с:,-:ззк::с прсблзмы создания элективных робото-э хылчес:::::. г: стем:Тез. З'лсоазного научнс-техничеснсго соде-:ания.-Ордмон::к:и;з;,I2C--J.IIc.

Л. Гор. е.:mo-; II.3. ,Itoi:0B::.i0Ba ".Л.,Панфилов А.!0. Автомлтизпрован-:ын диспетчер ГАД// Ерогр-ссддыпе методы в техдологлп производства

д:игателей:Сб.научн.тр./КуАИ. - Куйбышев,1984. - С. 103-109

3. Герасимов К.В., Коновалов Е.:1. ,Панфилов A.L3. Автоматнзиро-ванная система оперативно-производственного плакирования// Проблем! разработки и внедрения ГАП н САПР в мапиностроенлл:Тез. докладов республиканского научно-технического семинара. - Йошкар-ОлаД984.-С.5-6.

4. Герасимоз Н.В. »Панфилов А.Ю.,Чигорина Е.И. ШС как иерархическая система// Совершенствомsxe технологических процессов изго-тоатедил азиздвпгатйлей:Сб.каучн.тр./КуЛИ. - :<у.'1быцев ,1985. - 22с.

5. Смирнов С .Д. »Чпгаркаа Е.П. Выбор экономически элективного состава ГПС// Автоматизированные системы управления технологическими процессами и системы управления ГПС :Тез.дохл. областного Ыйаотраслевогого семинара. - КуМгсев Д987. - С» 16-19.

6. Зитер П.А. »Герасимов Н.В. »Пацф'&аов A.S., Чигарина Е.И. Экономический анализ вариантов ГПС: ¿Методические указания /ЦуАП.-л; быиезД986.- 22с.

7. Герасимов Н.В. .Смирнов С.Д. »Члгаркна Е.И. Модель расчета sjót тпшосгн ПС на ЗКД:!1и£)ор?^цпоякиг листок .'27-83. - Куйбш:ев:ЦгШ1, I9SS. - 2с.

8. Герасимов Н.В.»Чигартна Е.И. Автоматизированная система epoev тированш оргзшхзациоако-прогзводстЕснной структуры ГАУ ксханообра-бстки./Куйбииев. авпац.гл-т» - КуйбыжевД983.-23с. -Дед. ь 2ШТЭ! 8.09.88,J3347.

Э. Герасимов Н.В. »Чкшрзаа Е.П.Дналоговая система многоуровневого проектирования орг-екпзашоако-ирохзводсгвеншй структуры ГЛУ иедакообрзботкхг// Ссзрскенсте проблемы информатики, ш: а.\л зельноЛ техники и авте/лзтизацци:Тсз.докл. Всесоюзной конХерехщхп.-"оокьа, 1988. - C.I6.

10. Герасимов Н.В. ,С"лрдон С.Д,,Чдгариня Е.И. Экояомндо-матема-тдческоз исаеларомнае ШС// Содерзенстдовзниа технологических процессов изготовления х: сборки авиадвигателей :Сб.научи.тр./КуАИ. - Куйбхлзев,I93G. - С.94-101.

11. Fep.-jzüoa II.В. /Гагарина Е.П. Построение имитационно.! «одеж гибкого азтеглаткзированасго участка механообработки с щпзгдезвеа r.r-'тей Петр.:// Куйбыаев.свн8Ц.лш-г.-КуйбиаевД283. -16с,-Деп. д ü":ili:iT3L¿' О? 22-11.88 , ,''425.

12. Герягд'оэ Н.В. .Чигарияа E.ü. Определяйте последоззтзльнозтн ;г;-ч р.д'хечдл при проектировании слокннх спсте.г'./^уйбдл,, аюгац.

;лг-т,-Чупс»'^,;Z-J83*,-I¿C.-AÍ;X. В Н-ЫЛТК 20.03. Ш,.';-З896-Зсе.

13. Герасимов Н.В., Чигарина Е.И. Разработка групповых технологий на ПО ГПЗ-4 для ГАУ тел вращения// Автоматизация машиностроения на базе гибких технологических систем и робототехничес-ких комплексов: Тез.докл.республиканской научно-технической конференции. - Баку, 1989. - С. 28-29.

14. Герасимов Н.В., Чигарина Е.И. Формальный метод определения последовательности принятия решений при проектировании организационно-производственной структуры ГАУ механообработки//Теория и практика разработки внедрения средств автоматизации и роботизации технологических и производственных процессов: Тез. докл.Рес-публиканской межотраслевой научно-технической конференции. - Уфа, Г989. - С.5 - 6.

15. Проектирование структуры гибких автоматизированных участков тел вращения: Методические указания/ Сост. Герасимов Н.В., Чигарина Е.И., Куйбыш. авиац. ин-т.-Куйбышев, 1989. - 36с.

16. Герасимов Н.В., Вишнев С.А., Чигарина Е.И. Проектирование групповых технологических процессов для гибких автоматизированных участков механообработки./ Куйбыш. авиац. ин-т.-Куйбышев, 1990. - 103 с. - Деп. в ВИНИТИ 23.01.90, № I.

17. Герасимов Н.В., Чигарина Е.И. Разработка подсистемы аналитического моделирования организационно-технологической структуры в САПР ГАУ механообработки// САПР и надежность автоматизированного производства в машиностроении: Тез. докл. 4-й Дальневосточной научно-технической конференции. - Владивосток, 1990.

- С. 135-138.

Подписано в печать 4.10.91 . Формат 60x84 1/16. Офсетная печать. Уч.-изд.л.1.0 Тираж 100 экз. Заказ £ 179 . Бесплатно. Участок оперативной полиграфии. САН. Самара, ул. Ульяновская, 18.