автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Выбор параметров транспортно-складской системы и оперативное управление запасами производственного участка

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ'

5Г6 од

На правах рукописи

- 5 ДПР 1893

ОСИПОВ Павел Александрович

УДК 62-505

ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ ТРАНСПОРТНО-СКЛАДСКОЯ СИСТЕМЫ И ОПЕРАТИВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЗАПАСАМИ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО УЧАСТКА

\ ■

Специальность 05.13.01 - управление в технических системах

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук :

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 1092

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном техническом университете.

Научный руководители доктор технических наук,профессор А.А.Первозванский

Официальные оппоненты: доктер технических наук,профессор Г.Н.Черкесов

кандидат технических наук Ю.И.Скерописов - '

Ведущая организация: НШТМАШ фирма "Траноклад" г.Санкт-Петербур:

Защита состоится " 22" о^рр 1993 г. > I(э часов на заседании специализированного Совета Д 063.38.07 "при Санкт-Петербургском государственном техническом университете, по адреоу: 195251,Сакк^-Петербург,Политехническая

С диссертацией можно ознакомиться в Фундаментальной библиотеке Санкт-Петербургского Государственного технического университета

Автореферат разослан г.

Ученый секретарь специализированного Совета

кандидат технических наук С.С.Попев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проплямн Пчпясм являютсяосновным динамическим элемен--том производства.Склада играют роль преобразователей грузопотоков, сглаживают неравномерности циклов производства, транспортировки и потребления.Накапливание грузов позволяет преодолеть временные, пространственные, количественные и качественные несоответствия между наличием и потребностью в материалах.

Переход к большей самостоятельности предприятия на принципах хозрасчета и самофинансирования требует эффективного использования научных методов управления запасами на всех стадиях развития производства - от проектирования транспортно-складских комплексов до разработки стратегия оперативного управления.Роль научного управления запасами возрастает с внедрением рыночных отношений.

Запасы грузов,хранящиеся на складе,случайным образом меняются во времени.Причинами сложного вероятностного поведения запасов являются меняющиеся циклы технологических операций,сменяемость видов продукции,изменения технологии,влияние внешних поставок,ненадежность технологического,транспортного и вспомогательного оборудования, неравномерность работы транспорта и т.д.

Разработке систем оперативного управления запасами и методам определения оптимальных параметров складов на стадии проектирования посвящено большое количество научных работ.Вместе с тем,недостаточно изученными являются методы оценки качества работы складского хозяйства,а также способы определения основных параметров складских систем на этапе проектирования или реконструкции.Недостаточно, разработаны приемы решения указанных задач в условиях неопределенности информации о процессах поставки и потребления.Тре буют также дальнейшей разработки вопросы оперативного управления

4

запасами при нечетком выполнении договоров,планов и графиков поставки и потребления.Практически отсутствуют программные средства! ориентированные на комплексное решение указанных выше задач. релью диссертации является создание аналитических и имитационных моделей динамики многономенклатурных запасов и разработка методов управления запасами в условиях неопределенности процессов поставки и потребления. Задачи исследования-

1.Провести анализ работы ряда конкретных производственных систем с точки зрения правильности выбора основных параметров транспортно -складского комплекса. .

2.Разработать эффективные аналитические и имитационные модели транспоргно-складских систем, учитывающие вероятностный характер грузопотоков.

3.Провести модельные исследования реальных систем и сформулировать рекомендации по выбору основных параметров складов.

4.Разработать эффективные алгоритмы управления запасами,ориентированные на применение средств вычислительной техники.

5.Разработать комплекс программных средств решения указанных задач методы исспелпвяния в работе использованы методы исследования операций,теории массового обслуживания,теории вероятностей и математической статистики,имитационного моделирования.

Научная нппичнр.Для исследования поведения складских систем в условиях неопределенности процессов поставки и потребления показана эффективность использования аппарата парных очередей теории массового обслуживания.

Поставлена и решена задача об обслуживании потока пар,выявлены закономерности функционирования такой системы массового обслу-

г.

живания.

Доказан- рад теорем относительно выходящего потока обслуженных комплектов.

Получены оценки компонент вектора состояния складской системы и разработан алгоритм управления ею на основе метода оптимальней калмзновскоя фильтрации и прогнозирования. Практическая ценность раяптн.Рязряботяны метода исследования поведения накопительных систем в условиях сложного вероятностного характера воздействия для всея области изменения параметра загрузки.

Показана эффективность методов оценки основных параметров накопительных устройств на основе минимального количества информации о свойствах процессов поставок и потребления.

Проведен анализ статистических исследования грузопотоков на постах Главного тракторосборочного конвейера ПО "Кировския завод".

Исследована организация работа и проведен расчет транспортно-накогаггельной системы некоторых типовых структур ГПС.

Разработан программный комплекс имитационного моделирования складских систем.В комплекс включены расчетные фдцмулы,аналитические зависимости и алгоритмические модели транспорггно-складских систем. Комплекс оснащен средствами диалога, подсказок по контексту, имеет демонстрационный пример и набор программ предстартового контроля. Имеются версии комплекса для ЕС, СМ и 1ВМ РС и совместимых с ними машин.

внедрение.Результаты диссертации внедрены на ПО "Кировский завод", в НПО -Прометей",ИЦ ГПС СПГТУ,включены в разработки ВИАСС,используются в учебном процессе Санкт-Петербургского государственного технического университета и Новочеркасского политехнического института . _

Апрпяаиия рьпзты и публикации. ОСНОВНЫб НауЧНЫЭ ПОЛОЖвНИЯ И ТвОре-

тическив результаты докладывались на Всесоюзном научно-практическом семинаре "Прикладные аспекты управления сложными системами" .(Кемерово,1983).Международной конференции "Ооргаупе а иап1ри1аспе гаг 1ас1еп1а v 1еогИ а ргахГЧКозхсе.СЗБК, 1§89),на Республиканской научно-методической конференции "Основные направления повышения качества подготовки инженерных кадров в свете перестройки высшего образования"(Ленинград,1988),на Всесоюзном научно-практическом семинаре "Тренажеры и имитаторы"(Пенза,1990),на Всесоюзной конференции "Проблемы создания и эксплуатации гибких автоматизированных производств"(Харьков,1990),на научных семинарах кафедр "Механика и процессы управления"(1987,1992) и "Прикладная математика"(1987) Санкт-Петербургского государственного технического университета и кафедры "Под'емно-транспортные машины и робототехнические комплексы"(1988) Новочеркасского политехнического института.

Основные результаты диссертации опубликованы в 21 печатной работе.

Методика и результаты моделирования транспорлгно -складских комплексов реальных производственных систем.

Решение задачи об обслуживании потока пар для всей области значений параметра загрузки и асимптотические формулы оценки основных параметров склада.

Методика определения оптимальной точки заказа с помощью калмановского оценивания и прогнозирования параметров грузопотоков и состояния склада.

Программный комплекс имитационного моделирования складских систем.

н

Структура и пд"ен раеоты.Диссертация СОСТОИТ ИЗ введения,трех глав,заключения и выводов.Об"ем работы составляет ISO страниц машинописного текста,включающего ¿>6 рисунков и таблиц. Список использованных источников литературы составляет 1S5" наименования работ отечественных и зарубежных авторов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы основные цэли,задачи диссертации,отмечены полученные научные и практические результаты.Приведена структура и краткое содержание глав.

в первпя глявв приводится описание следующих трех схем организации грузопотоков в реальном производстве.

Г.Транспортно-складской комплекс Главного тракторосборочяого конвейера ПО "Кировския завод".

Транспортно-складскоя комплекс тракгоросборочного производства представляет собой систему складов постов сборки, расположенных вдоль ленты сборочного конвейера,соединенных с экспедициями приема-выдачи грузов с помощью подвесного толкающего конвейера. Загруженные на экспедициях приема транспортные средства (сцэпы) слэдуктг вдоль трассы подвесного конвейера к постам сборки, где с помощью устройств адресования поступают на отводящие магистрали соответствующих складов фаз сборки.Разгруженные сцепы поступают в обратную магистраль подвесного конвейера,по которой они следуют к месту загрузки.

Требуется разработать методику и дать рекомендации по выбору оптимальных размеров складов фаз сборки,а также предложить и исследовать систему оперативного управления запасами комплектующих

5

на этих складах.Обе эти задачи должны решаться с учетом сложного вероятностного характера процессов поставки и потребления комплектующих деталей.

2.Участок ГПС Северного зовода.

Участок ГПС механообработки содержит экспедицию приема-выдачи грузов,участок комплектации,центральный склад и три технологических модуля (ТМ).соединенные транспортной подсистемой.В качестве транспортных средств использованы кран-штабелер,обслуживающий внешние грузопотоки,комплектацию,центральный склад и два ХМ и транспортный робот-тележка,обслуживающий третий ТМ.Все 1М имеют локальные накопители.Участок производит токарную обработку деталей типа "вал" и "фланец" и фрезерную обработку деталей типа "плита".

Требуется обеспечить опгимальный выбор основных параметров центрального склада и локальных накопителей.

3.Полигон Инженерного центра ГПС.

Полигон ИЦ ГПС представляет собой участок механообработки деталей (токарная и фрезерная обработка).Отличается от ГПС Северного завода количеством обрабатывающих модулей (два),штзбелеров (два) и общей комроновкой.

Требуется определить основные параметры центрального склада и локальных накопителей и сравнить две схемы организации грузопотоков на участке.-

Далее формулируются возникающие здесь задачи выбора основных параметров транспорггно-складских комплексов (ТСК) и оценки характеристик их функционирования.Отмечается сложный вероятностный характер грузопотоков, необходимость введения управления. Приводится классификация грузопотоков по сложности их описания. Обсуждаются

особенности моделирования комплектного спроса и обработки прерыва-6

ния грузопотоков из-за ненадежного оборудования.

Далее,в п.1.3.I.,рассматривается задача выбора основных пара-

\

метров склада на этаго проектирования или реконструкции.Моделируется типичная для этой стадии разработки ситуация,когда на, интервала планирования [0,1] фиксированы П - суммарная поставка и п -

»

количество партий, которыми реализуется прошсс поставок. Аналогичная информация известна и о соответствующих параметрах н и в процесса потребления со склада.В остальном процзссы поставки и потребления являются произвольными случайными функциями времени. Запас х(Ь) в момент г определяется соотношением

x^t)=x+c^ (t)-n(t); Ь« [И.Т] (1)

О Л П

Требуется определить вероятности

Р{вах х(Ь)£ Зу) и Р{ю1п х(Ь)>0) (2)

где хо-началыша запас.Б у-предэльная емкость склада.

ап(0 и лп(ь) - суммарная поставка и спрос к моменту ь. ап(Т)=П; ^В(Т>»Н; Условие,гарантирующее отсутствие дефицита с заданной вероятностью

Р{««х (ftu<t)-c.n(t)]S х0) = 1-с1 (3)

Аналогично,об ем склада будем определять из условия:

Р(вах Зу-х0) = 1-*2 (4)

Уравнения <3> и (4) могут быть представлены в виде

Р«п<К'П'3У-хО>=1-'2 <8>

Для рпв<-> существует точное выражение,которое здесь не приводится ввиду громоздкости.Уравнения <Б),<в> решаются с помощью ЭВМ. Для случая непрерывной (п=®) поставки или непрерывного (п=ш> спроса в работе получены явные зависимости для Рт п(.) и Р „<•>. При-

7

водится пример решения (5) и (6) на ЭВМ.

Далее,в п. 1.3.2.проводится исследование динамики запасов как очередей комплектующих.Детали (узлы) поступают на посты сборки согласно схеме,описанной выше.Кроме потока деталей,на пост сборки из предшествующего поста поступает поток собираемых изделия-об'ек-тов сборки.Обслуживание (сборка) происходит лишь при наличии комплекта из детали и собираемого изделия. Таким образом, пост сборки

потребляет детали и собираемые изделия комплектами по одному из

(

каждого из двух входящих потоков.Выходящим потоком является поток собранных изделий.Изучение динамики зазапасов при комплектном потреблении сведено к известным постановкам задачи исследования парных очередей.

Пусть »^ш , 1 = 1,2; - интенсивность входящих потоков;

КО -интенсивность Обслуживания (сборки, обработки) Обслуживание (сборка), может начаться лишь при наличии заявок обоих типов.В случае мгновенного (^«о обслуживания для РПШ-вероятности наличия в очереди п заявок,принадлежащих 1-му (п>0)' потоку справедливо (1аб2,Бав1епО следующее соотношение: Рпи)=вхр{-[Аи)+Ви)ШАа)/8и)](п~к)/2 1п_к(2 УА(Е)6(Е) ); (7) )<к; вш^х^Ос!?; к-начзльное количество заявок.

I, <х)=Ех21+1с/[221+к 1!(1+к)!]-функция Бесселя шрвого рода мни-к 1=0 иого аргумента.'

(7) справедливо и для п<0 (очередь 2-заявок).Семиинварианты распределения (7) имеют ВИД:

*2к-1=А(1:)"Ви): *2к=Аа>+В(,;) и,т.К. х^о>0,1=1,2; то дисперсия распределения (7) растет с

ростом времени.Поэтому в рассматриваемой парной очереди нет стационарного режима,т.е.неуправляемый склад (х-интенсивность постав-&

ки, ^-интенсивность спроса) неустойчив.

Далее доказывается,что выходящий поток не является простейшим Условия существования стационарного режима в неуправляемой системе приводятся в п.1.3.4. Такими условиями являются ограничение мест ожидания,а также ограничения на время пребывания заявок в системе.Привадятся стационарные решения системы колмогоровских уравнений баланса вероятностей переходов и подчеркивается,что хотя введение ограничений и стабилизирует неуправляемую парную очередь, но такой тип стабилизации для складских систем неприемлэм.Действительно, устойчивый режим достигается либо выходом запаса на ограничение и появлением потерянных поставок,ли5о возрастанием потерь из-за нетерпения (порчи) заявок.

Далее рассматривается парная очередь с конечной интенсивностью обслуживания </и<»),Уравнения Колмогорова дяя такой системы имеют ВИД:

«>0,п>0

Р0,0<к>гР1,1"-рвУХ1*Ч2>!

р»,п<0>г^0п

Отдельно рассматриваются случая быстрого <г>-в1п <х1Л2)/м изло) и медленного (/»«VI) обслуживания.

В случае быстрого обслуживания применяя к <8) преобразован» Лапласа по ь, взодя производядуя функцию по п и в,разлагая полу данное для нее вырашвиие в ряд Тейлора,воспользовавшись формулами Со-хоцкого и тооремоя Руда и проведя обратные преобразования удчвтсп вычислить порвмв члаяы ряда

Р0п>а>"(>'1/Л2)"П/2вхр1:'(Х1+Х2Н:11п(2УХ1Х:2,;); 1

Р(1> (/к Р<0) +Р(0>6 '

1,п+1 1 2 0,п+1 1,0 п,0

Р<2)(1:>—Х2/Х2Р(0> -( Р(0)+Р<2))6 + Р(0>6 (д)

р(2) /Ь1-^2/х2Р<0> - Р<0)<5 + Р(0><5

2,п+1 1 2 0,п+1 *3,0 п,0 2,0 п,1

Р<2>-2*. /К Р<0>- рО>-о(о2>-0,0 12 0,0' Рю,п"0(р

^«»Р«» 2 симметричны относительно я,п

Приведем также выражения для вероятностей р. и) наличия в 00 к системе к пар: рк<ь>=^СРк+;)Л(ь)+РкЛ1^(ь)]-Рк)к(1);

Дяя случая имеем:

Р0(1)-1-р[1-ехрС-2^Ь)10(2Х1)]+2р2вхр(-2Хь>[10<2^)-11(2>,1)] Р1С1)=р[1-вхр(-2Х1)1и(2\1)]-р2(1+вхр(-2ХЬ>[10(2\1)-411(2х£)]}|<10) Р2(1)=р2{1-вхр<-2Х1Я211(2\к)+10<2Х1>]}

Из (9) следует,что Рвпи)->в,1-><ю,т.е.стационарный режим отсутствует, хотя дм очереди пар (необслуженных комплектов) существует стационарное распределение (10),т.е.задержки на внутрисклад-ское обслуживание приводят к очереди опросов при наличии запаса.

В п.1.3.6.предыдущая задача решается в случае большой загрузки прибора,что соответствует медленной работе обслуживающего устройства (сборщиков,обрабатывающего или внутрискладского оборудования). Проведена аппроксимация дискретного процесса <ч,п,ю прихода и обслуживания заявок диффузионным процессом (х,у,г),согласованным с дискретным в моменты 1-го достижения целочисленных уровней по х, г.г.Согласование понимается как равенство первых двух моментов распределения времени достижения процвссом (п,п,ю уровня ю+1,п+1 или к+1 соответствекно первым двум моментам распределения времени 1-го достижения процессом (х.у.г) того же уровня при условии,что в

ю

начале процесс (х,у,г) находился в точке (и,п,к).Уравнения Фоккера -Планка-Колмогорова имеют вид:

1/2«2Р/Лс2-<№/Лх)+\2( 1/гвг?/ву2-вр/ву)^(, 1/292?/ег2-в?/»г{^ Так как количество пар,пришедших в систему в установившемся режиме за постоянное время Т не должно превышать количества пар, покинув-

I

ших систему за то же время, то (II) нужно решать с условиями отражения на граница г=С"1п(х,у)].Начальные условия имеют ввд: Р(х,у,г,0,х0,у0,20)=<$(х-х0)<5(у-у0)<5(г-г0) х0*0.У0г0.г05 иЬ(х0,у0)

В результате решения (II) с условиями (12) получены выражения для совместной плотности распределения времени прихода к-той пары, количества ушедших обслуженных пар и распределения количества пар,обслуженных к моменту прихода к-той пары.

Таким образом,проведено аналитическое исследование парной очереди с конечным временем обслуживания в двух режимах:при малой и большой загрузке обслуживающего прибора.Область средних значения параметра загрузки исследуется методом имитационного моделирования Метод имитационного моделирования позволил уточнить границы применимости аналитических моделей,описанных выше.Область малых значений параметра р - это интервал [0,0.35],область больших значений : Р« С0.8.1].

В заключении главы I приведена формальная схема для определения исходных данных,необходимых для последующего аналитического моделирования.На'этом,начальном этапе траиспортно-складская система рассчитывается в предположении равномерности и непрерывности грузопотоков.Производится выбор транспортной и технологической тары, опенка интенсивнрстей грузйпотокав,производительности и количества транспортных средств.Вычисляются об'емы зон хранения загото-

а

| (12)

вок,деталей,брака и т.п.С помощью этой расчетной схемы проведен предварительный расчет транспортно-складских комплексов реальных производств,описанных в начале главы. Полученные расчетные значения основных параметров грузопотоков и транспортно-складских систем использованы как начальные приближения параметров аналитических и имитационных моделей.

вторая глава посвящена разработке вопросов управления грузопотоками в условиях неопределенности процессов поставки и потребления. Приводятся основные результаты теории управления запасом одного продукта.На примере системы снабжения сборочного конвейера комплектующими узлами с помощью грузонесущего конвейера как транспортной системы построен функционал качества управления многономенклатурным запасом

здесь

ч^-об-ем поставок ¿-деталей за этап п длительности дп; гдп=т;

Т-плановый промежуток.

р(ч^)-издержки на оплату поставок.

)-штраф за отказ в хранении ¿-деталей на этапе п. 1^п-издерм<ки хранения л -запасов на этапе п. штрафы за неудовлетворение спроса на этапе п.

^-плата за хранение ¿-детали в единицу времени.

Приведен также вариант критерия оптимальности управления запасами при учете возможности размещения запасов во временном хранилище при переполнении основного.

Далее,в п.2.3..рассматривается общий алгоритм оперативного

управления транспортно-склздской системой с учетом запаздывающей реакции поставщика.Неопределенность в об'емах опросов,поставок и уровнях заполненности складов заключается в том, что нэ все параметры могут быть измерены,а значения параметров,доступных измерению, являются случайными функциями времени.Этот факт приводит к необходимости получения оценок указанных параметров и построения управления по этим оданкам. Наличие случайного запаздывания в реакции поставщика компенсируется составлением прогноза состояния склада.

Рассматривается многономенклатурная задача управления запасами при комплектном потреблении.Эта задача возникла в связи с исследованием системы управления запасами комплектующих на постах сборки Главного тракторосборочного конвейера ПО "Кировский завод". Комплектность потребления отражает характер спроса со стороны сборочного конвейера,потребляющего детали и узлы комплектами дяи сборки изделий (тракторов). Обозначим:

а1(ь>,1=1.....н -заполненность 1-склада в момент ь.

п^ь)-плановое поступление деталей на I-склад (поставка), киьплановая выдача комплектов-изделий (спрос). Уравнения состояния системы: а1(1+1)=а1(Ь)+^1(Ь)-К(Ь)Н1+и1(Ь)+У1(Ъ)

и+1 > (ь )+и2Н < I ну2[) < е > к(с+1)=ка)+и2Н+1(ь)+У2[)+1а)

4Ъ

Таким образом,вектор СОСТОЯНИЯ Х(1) = Ца1, . . . ,ан>/?1.....

складской системы описывается линейным разностным уравнением:

Х(Ь+1)=А(1)Х(Ь)+В(1)и(1)+У(Ь) •) наблюдается (13>

*(Ь>=Н<Ь)Х(0 + *и)

Здесь: urjuj.

W5IW1«

, и2Н+1|| -управление.

'У2Н+1ЧТ-нарушения графиков поставки и потреблен!

по срокам и размеру партий. ,гнВ - погрешности информационной части системы.

|Ен-Ен Иот от

Ги °н 0 В1°Н Ен 0

1оТ от J

О=|0.. h=lh]L.

,.,0|-н-мерный нулевой вектор. ...,hHjT-Beicrop комплектности. EH=di»e(i,...,1)-н*н единичная матрица. 0н-нхн нулевая матрица. Виц матрицы в определяется возможностью управления поставкой <оп ративньш заказ) и спросом (вариируя скорость и останавливая сб рочный конвейер).

Так как характеристический многочлен системы (13) имеет и рень *.=1.то неуправляемая система не обладает свойством асимгтгсл ческой устойчивости.Показано,что минимальный полином матрицы а имеет степень ю=2 и,т.к. гепвЦв ав||=2Н+1,то пара а,в вполне j равляема.Матрица наблюдений н(t) должна иметь специальный вид тем,чтобы система была наблюдаемой.Показано,что если

" H N " " "

:2Н|1,и,по определению,система в обоих случаях вполне наблюдаема.

f

la практике н=н2,т.е.контролируется заполненность складов фаз и количество собранных к моменту t комплектов.Погрешности v(t> и *(t) в дальнейшем считаются независимыми гауссовыми белыми шумами " Начальные УСЛОВИЯ ХСв^Ца^в), . . ,aH(B),f?1(0), .. ,Г>н<0>,К<0)ЦТ с известными н[Х(0)]=в0и M{[X(0)-n0)[X(0)-n0]T}rG(0) не коррелированный с v(t) случайный вектор.

Далее описывается известный алгоритм калмансвской фильтрации,

определяющий следующую структуру оптимального фильтра:

JjjT______!?______________________________-

Р5! — „ — ) л

-»<^--<v>--li:il-r-l»fJ--< >-><^)"| к ¡--Сл>—<"*'>--jz-11

!

J —

■ни

! w

Рис.1

Оптимальный фильтр получается из исходной системы установкой перед ее входом усилителя с коэффициентом усиления к с вычисляется алгоритмом) и замыканием полученной системы отрицательной обратной связью,содержащей усилитель с коэффициентом усиления н.

Приводится алгоритм оптимального линейного экстраполятора,который представляет собой последовательное соединение оптимального фильтра (рис.!) и экстраполирующего звена <рис.2).

рис.г.

Получаемая одновременно с прогнозом оценка его дисперсии использу-

16

ется как характеристика его точности при определении глубины прогнозирования »Q исходя из заданной надежности прогноза Полученный таким образом прогноз *<t+»o|t)-||a<t+öo|t),iHt+eo|tJTMC-пользуется для построения управления по (s,S)-политике.

Модельные эксперименты показали высокую эффективность предложенной методики,которая позволяет уменьшить простои сборочного конвейера из-за нехватки комплектующих и повысить производительность сборки на 50Х.

В третьей гпавд ОбСУВДЭЮТСЯ ВОПРОСЫ ПОСТрОвНИЯ ИМИГЭЦИОННЫХ

моделей складских систем.Рассматриваются достоинства и недостатки метода имитационного моделирования.Приводятся основные принципы проектирования пакетов прикладных программ (ППП) имитационного моделирования складов и накопителей.

Затронуты вопросы выбора датчиков псевдослучайных чисел.Отмечается, что существует зависимость качества датчиков от типа ЭВМ, длины ее разрядной сетки,быстродействия и пр.Выбор реализации генератора случайных чисел определяется также классом решаемых задач

Приводится описание трех разработанных автором пакетов имитационного моделирования трэнспортно-склздских систем,ориентированных на различные типы вычислительной техники.

В п.3.1. приводится описание одного из блоков обшей системы моделирования - диалоговой системы расчета параметров накопителя в рамках детерминированной модели. Приводятся кадры диалога с пользователем, в результате которого производится описание грузов,выбор тары, вычислению интенсивностей грузопотоков исходя из плановых задания на год,Исходя из интенсивностей грузопотоков выбирается параметры,марка и количество транспортных средств.Задав изометрические размеры помещения,получаем рекомендации но размещению стол/б

лаяргого склада.Последним пунктом расчета является пункт меню "Проект" .Предоставляется возможность просмотреть файл отчета о проекте склада на экране,внести коррективы и вновь выполнить расчет.Окончательная версия отчета может быть отпечатана.

В п.3.2. описывается пакет моделирования транспортно-склад-ского комплекса тракторосборочного производства.Пакет предназначен для построения имитационных моделей многофазных систем массового обслуживания без буферов между фазами.Моделируются процессы снабжения, сборки, движение конвейера.Максимальное чиоло фаз 32.Предлагается 15 моделей грузопотоков поставки деталей на посты сборки и модель спроса со стороны сборочного конвейера к складам фаз.Имеются модели системы управления запасами.Определяются узкие места системы снабжения,оценки заполненности складов фаз как функций времен,оценки вероятностей состояний системы снабжения,оценки коэффициентов использования оборудования,средние длительности простоев конвейера по вине каждого поста, а также из-за ненадежного оборудования.Пакет эксплуатируется в ДОС ЕС.Имеется блок предстартового контроля.

В п.3.3. приводится описание пакета моделирования многономенклатурного склада!Это может быть либо центральный склад участка ГПС.либо локальный накопитель.Пакет реализует описание об'ектов и суб'ектов хранения,транспортировки и обработки на участке с помощью развитого аппарата спускающихся меню.

Пакет располагает набором расчетных схем,традиционно используемых при конструировании складов и накопителей,а также описанных выше аналитических моделей.Метод не накладывает ограничений на вероятностные характеристики грузопотоков и процесса обслуживания.В настоящее время пакет программ насчитывает 15 датчиков-моделэй

,

грузопотоков и 8 про1рамм их преобразования.На их основе построень и испытаны 5 датчиков случайных величин.представляющих собой длительности обработки заготовок в процессе их превращения в готовую ч деталь. Для всех подпрограмм пакета разработаны и реализованы тестовые задачи.которые об'единены в блок предстартового контроля.

Пользователю предоставляется возможность получить с различной степенью точности оценки основных параметров накопителей с учетом геометрии ромещения и выбранного (возможна проверка вариантов) обрабатывающего,транспортного и складского оборудования.

Блок сбора и обработки статистической информации вычисляет широкий сшктр оценок характеристик накопителей.

Далее приводится алгоритм работы пакета,иллюстрированный кадрами экрана пользователя.Рассматриваются этапы описания моделируемой системы,задание технологии обработки,транспортировки и хранения деталей.Существует возможность расширения списка предлагаемых технологий и номенклатуры.

Ветвь "Моделирование" вызывает выполнение одного из' трех последовательных этапов: "Расчет'', "Аналитическое", "Имитационное" .Выбор пункта "Расчет" вызывает диалоговую систему расчета накопителя, описанную выше.^то позволяет провести грубую оценку параметров склада и транспортных средств.Полученные оценки используются в качестве исходных для последующих этапов проектирования.Пункт "Аналитическое" вызывает набор аналитических моделей,рассмотренных в первой главе.Пункт "Имитационное" вызывает моделирование описанной выше системы с фиксацией промежуточных (по времени) состояния системы в 50 точках на интервале моделирования.Моменты фиксации либо равномерно (по умолчанию) распределены по промежутку жизни модели, либо могут быть расставлены по желанию пользователя.Это может быть

<3

интересно для более детального представления об эволюции вектора состояния системы в критические моменты времени.

Полученные результаты представляются на экране в виде краткой (или полной) справки.По желанию пользователя может быть получена твердая копия справки.Изменив интересующие параметры.можно перейти к следующей итерации процесса изучения работы склада.

Все изложенное вьше справедливо (с соответствующими сокращениями) и для Проектирования локального накопителя.

Первым испытанием разработанного пакета была его поверка на детерминированной модели.С этой далью был заготовлен комплект исходных данных о моментах и об'емах поставок и спросов,вычерчена ожидаемая реализация изменения запаса во времени и вручную рассчитаны характеристики работы склада.Затем этот же процесс моделировался с помощью пакета.После полного совпадения ¡Результатов моделирования с ручными расчетами,детерминированная задача была включена в набор тестов блока предстартового контроля подпрограмм пакета .

Следующим этапом проверки правильности работы ГОШ было решение с его помощью задачи о парном обслуживании.Аналитическое решение этой задачи было подробно рассмотрено в первой главе.Сравнение результатов расчетов по формулам (7,9,10) и результатов моделирования показало,что модель дает хорошие качественные и количественные оценки работы складской системы в заданных условиях.

Далее,в п.3.4.приводятся результаты имитационного моделирования описанных выше (рис.1-3) производственных систем.Для сравнения приведены результаты аналигическош моделирования. Выявлен эффект введения управления,который обеспечивает уменьшение об'емов складов фаз сборки на 28-72* в зависимости от фазы.

а .

Для складов ГПС Северного завода показана практически линейная зависимость об'ема центрального склада от неравномерности грузопотоков. Даются рекомендации по уменьшению об'ема локального накопителя ТМ3 на 60х.При высокой неравномерности грузопотоков требуется организация дополнительных складов на приеме грузов извне и возле модулей ТМ1и ТМ2.

Для трзнспоргно-складского комплекса на полигоне ИЦ ГПС проведено сравнение двух вариантов схемы внутренних 1рузопотоков, даны рекомендации по выбору об'емов центрального склада и локальных накопителей.

ВЫВОДЫ

1.Построены аналитические и имитационные модели транспортно-складских комплексов производственных систем.Моделирование работы реальных производственных участков показало,что.■

1.1.Созданные модели грузопотоков полностью удовлетворяют практическим потребностям и реально отображают специфику сборочного и обрабатывающего производства.

1.2.Аналитические и имитационные модели позволяют проанализировать предлагаемые и действующие компоновочные решения транс-иоргно-складских комплексов и дать рекомендации по оптимизации схем грузопотоков и параметров складов.

1.3.На основе предлагаемых моделей разработаны методы оценки и прогнозирования состояния складских систем и управления по полученным оценкам.

2.Исследовано поведение парных очередей с обслуживанием во всей области параметра загрузки р.Получены распределения длин очередей в случаях малой и большой загрузки прибора.Для средних значений 20

параметра р предлагается использовать имитационное моделирование.

3.Сформулирован и доказан ряд теорем относительно выходящего потока комплектов.

4.Разработан программный комплекс имитационного моделирования производственных систем с точки зрения взаимодействия транспортно-складского комплекса с внешней системой.

Основные результаты отражены в следующих работах:

1. Вильчевский Н.О. .Осипов П.А.Выбор основные параметров склада и управление с учетом запаздывания.Деп.в ВИНИТИ 22.01.86 и 452-В88.

2. Вильчевский Н.О..Пилипчук С.Ф..Осипов П.А..Фрейдинов Ю.Л.О проектировании транспортно-технологических систем автоматизированных производств.Dopravne а nanipulacne ¿ariadonia v teo-rii a praxi . 19-20 oaj 1989. о. 34-41 .Don techriicy CSVTS Rosien, CSSR.

3. Морозов E.H..Осипов П.А.Исследование системы управления сборочным конвейером с помощью имитационного моделирования.Деп.в ВИНИТИ 27.07.82, N 4042-82Деп.

4. Осипов П.А.Имитационные исследования складских систем с помощью ППП "СКЛАД".Деп.в ЦНИИТЭИМС 18.12.87,н 167 MC.

5. Осипов П.А.Сравнение некоторых методов решения задачи оптимальной нелинейной фильтрации.Сб.научн.трудов.Прикл.матем.ТПИ, Тула,1979,73-80.

6. Осипов П.А. Сеточный метод решения уравнения Стратоновича в одной задаче коррекции гировертикали,Сб.научн.трудов.Некоторые вопросы- дифференциальных уравнений в решении прикладных задач. ТПИ, Тула, 1983,61-68. 2/

7. Осипов П.А.Оптимальная фильтрация с предварительной статистической обработкой поля в одной навигационной задаче.В сб.Случайные процессы в САУ.Труда ЖГМО.Л. ,1984.78-81.

8. Осипов П.А.Некоторые аспекты управления сборочным конвейером машиностроительного предприятия.Всесоюзный семинар "Прикладные аспекты управления сложными системами".Кемерово,21-25 марта 1983 г.

9. Осипов П.А.Калмановский фильтр в схеме управления складом.Дэп. в ЩИИТЭИМС Н 132 МС-86.'

10. Осипов П.А.Анализ устойчивости складов ГПС на моделях парных очередей.Деп.в ЩИИТЭИМС н 160 МС-87.

TI. Осипов П.А.Имитационная модель склада с непрерывным спросом и случайной поставкой.Деп.в ЩИИТЭИМС Н 168 МС-87.

12. Осипов П.А.О влиянии длительности обслуживания на характеристики работы склада.Деп.в ЦПИИТЭИМС н 168 МС-88.

13. Осипов П.А.О распределении длительности такта сборочного конвейера и критерии качества управления запасами комплектующих. Дэп.в ЦНИИТЭИМС N 2Л0 MC-9о. /'

14. Осипов П.А.Влияние задержек при некоторых стратегиях управления запасами комплектов.Деп.в ЦНИИТЭИМС N 204 мс-чо

15. Осипов П.А.О критерии качества управления запасами поста

сборки с учетом резервного хранилища.Деп.в ЦНИИТЭИМС N 2оЯ мс-9о

16. Осипов П.А..Морозов E.H.Моделирование транспортно-складских комплексов с применением ППП моделирования дискретных процэс-сов (СМДП-В).Деп.в ВИНИТИ н 147-83 Дэп.

17. Осипов П.А..Пилипчук.С.«.Некоторые аспекты применения ЭВМ в курсе РТТС.Респ.научно-мет.конф."Основные направления повышения качества подготовки инженерных кадров в свете перестройки 2 2

, высшего образования".9-я секц.Май 1988.ЛПИ.

18. Осипов П.А..Пилипчук С.Ф.,Фролкин С.М.Диалоговая система имитационного моделирования накопительных устройств. ЩЩТП, Пенза, 16-17 апр.1990.

19. Осипов П.А..Цодиков А.Д.Диффузионное приближение в задаче об обслуживании пар.Деп.в ВИНИТИ н 2819-В90.

20. Осипов П.А..Цодиков А.Д.Обслуживание потока пар.В сб.Исследования по прикладной математике.ЛПИ.Л.,1990,с.108-121.Деп.в ВИНИТИ 18.05.90,И 2Й55-В90.

21. Пилипчук С.Ф..Осипов П.А.,Фролкин С.М.Имитационная модель накопительной системы ГПС механообработки.В сб.Проблемы создания и эксплуатации гибких автоматизированных производств.Харьков, 9-10 окт.1990.

Ротанг еМГГУ. £3, пу> /¿О.