Введение к работе
;отяци>11
Актуальность' работ». Основной тевдеицией развития современного производства является создание интегрированных явтоматизиро-вогашх предприятий» наиболее перспективными ?.з которых ОчиТяыТея действуодие и создаваемые в настоящее время Гибкие проиародствен~ ниє системи (ШС), характеризующиеся'способностью оперативно пере-строиватьея на выпуск новой продукции. Организувдш и объединяющим звеном в ПІС выступает автоматизированная транспортно-накопитель-ная система (АТНС), свойство которой оказквпкя реіваюзае влияние на свойства ГПС в целом, на эффективность ее функционирования.
Важным условием уменьшения объемов незавершенного производства,-а следовательно и повышения эффективности производственного процесса является увеличение непрерывности технологических процессов, обусловленное сокращением времени транспортирования и хранения изделие. В связи с этим актуальной является проблема выбора оптимальних структур транспортно-накопктелы&х систем (THG).
Необходимая информация Мя правильной оценки'закладываемой в проект степени евтемятясацяи и гибкости ЇНС может бить подучена в результате анализа маторйалопотокоп для фиксированных значений параметров производственноЯ системы и.заданного распределения деталей по партіш. При этом обязательно 'должны рассматриваться динамические закономерности работа проектируемой системы, взаимосвязи ее частей, процессов обработки, накопления материалов, возможности создания их. запасов и транспортировю». Но все эти вопросы слишком сложны-для полного описания и исследования с использованием аналитических методов проемирования, к тому хе находяпдахся в настоящее время в стадии формирования. В связи, с этим основным инструментом автоматизированного"проектирования-.'сложных систем и, в частности» автоматизированных транспортно-складских является з настоящее время метод имитационного моделирования, применение которого сопровождается 'преодолением ряда препятствий, сдоркивапдос его широкое распространение. Среди отих ватрудненгЛ особо значимим (даже з современных условиях) является объем вычислительных работ, необходимых для получения до'ітгїточно точных и статистически значимых результатов моделирования. Ь свете вышесказанного актуальной прсіче^оі "ялл.іегся- рчзвнтпо теоретических л прикладных вопросов автоматизированного проектирования слоашх производственных систем г. в частности, одной из основных составляющих таких систем - АТНС.
г l't.iui.iiiu, таких задач и ішсанщона настоящая работа.
1'.і.',ота LUiiuJiiKiiia в соответствии с целевой Комплексной іцкц'рлшлой ГШП' і;С;:р (задание 35.0І.СВД), ориентирована на виислчнпиио їии "Моделирование к оптимизация интегрированных СА1ІР" и соответствует одному из основных направлений Воронежского почнтохнячоолого инотитута "Разработка СЛЕТ, роботов и ГАН".
Пень и задачи исследования.Цадъю работы является разработка комплексного подхода к организации и реализация трая-спортно-складскнх процессов ГНС механообработки на базе ооаданш! модшіий и алгоритмов проектирования и оперативно-техноягд'ического планирования и управления АІНС, позволяющих повысить ЕхЭДектльность гибкого производства.
Лля достижшшя лтой цели в работе поставлены следующие задачи:
определить структуру автоматизированной трлнсиортно-нско-патнлілой сиотомы с учетом принципиальных особенностей функ-ционщювапиа гибкого механообрабатывающого производства;
построить технологические и информационные модели тран-оноргигюваиия и складирования материалов ГПО механообработки;
рііаіиботш'і, и исследовать математические модели проекти-ровгнши шшіалі ной структуры АТШ с заданными ідодішми и щадимый параметрами и оптимального плана загрузки автомати-ащкишиого склада (АС);
построить имитацроннуы модоль (Дункционировашш автоматизированной системы транспортирования и накопления в рамках гйОіюі'о производственного участка механообработки;
создать алгоритмичоскоо обеспечение процесса проекти-іювшшя оптимальной структуры АТНС, ностроошш оптимального плана загрузки АО и иштационной модели функцпоїшрования А'ШО как составной части ШС механообработки.
Методы исолодовшшя. Для решения поотанлонных задач в р,ібокі применялись методы теории вероятностей и случайных процессов, математической статистики, теории графов, вычисли-tojuiHoU математики и математичоского моделирования, исследования операций, построения алгоритмов и программ.
Наущая новизна работа состоит з следующем:
-
Предложен йодход к организации транспортно-складоких процессов, отличающийся объединением задач проектирования оптимальной структуры ЛТНС, планирования оптимального размещения партий грузов по ячейкам склада и определения рациональной очередности обслуживания материальных потоков, позволяющий в рамках интегрированной подсистемы реализовать функции оксплуа-тационного проектирования и оперативно-технологического управления.
-
Построены технологические и шформационнне модели транспортирования и складпроваїшя материалов ПЮ механообработки, отличающиеся учетом переменной структури материало-потоков п позволяющие перепроектировать структуру АТНС во время эксплуатации в.зависимости от изменения программ випуска и номенклатуры изделий,
-
Разработана модель проектирования оптимальной структуры А'ПЮ, отличающаяся учетом потерь от простоев технологического оборудования за счет ожидания обслуживания и средств транспортировки и складирования (СТО) яз-са'не аффективного использования, позволяющая вибирать их оптимальное число в зависимости
от количества единиц технологического оборудования и интенсивности материалрпотоков.
.4. Разработана модель планирования оптимального размещения партій грузов по ячейкам склада, отличающаяся' использованием интегрального критерия минимума энергетичооких затрат, что обеспечивает сведение задача к известной задаче о назначениях и позволяет проводить поиск оптимального плана загрузки ячеек склада при реализации как единичных» так и групповых технологических операций по обработке деталей .
5. Построена имитационная модель функционирования . АТНС в.рамках ПК механообработки, отличающаяся использованием В качестве математической схемы кусочно-линейного агрегата, что в условиях дискретного характера работа позволяет -четко фиксировать изменения состояния в зависимости от детерминированных причин и случайных воздействий, и в конечном итоге
обеспечивает определение рациональной очередности обслуживания материальных потоков.
С. Разработаны вычислительные схемы алгоритмов проектирования одтдаальной структуры, поиска рационального плана загрузки АС я имитации функционирования АТНС ГПС, отличающиеся от известных более полным учетом формирующейся в процессе поиска информации и обеспечивающие эффективное решение поставленных задач.
Практическая ценность и реализация результатов работы. Практическая ценность выполненных исследований заключается в следующем:
предложена технология решения задачи проектирования рациональной структуры автоматизированной скстеьш транзпортироваяия и накопления материалов в ГПС механообработки на этапах от построения концептуальной ідодели до алгоритмизации включительно;
разработана и реализована на ЭВМ модель проектирования оптимальной загрузки АС на основе подхода, реализующего концепцию создания к развития ресурсосберегающих технологий производства продукции}
разработала моделирующаяпрограммная система, ориентированная на поддеркку процессов проектирования гибких производственных оистем а их составных частей,.в частности, автоматизированной транспортпо-складской системы; .
разработана модель диалогового процесса, которая может быть использована ври проектировании произвольных диалоговых систем сценарного типа.
Реализация н промышленности» Результаты исследований в виде математического и программного обеспечения автоматизированною проектирования оптлмааьаой структуры ".'_: АТНС, загрузки АС и кмктационйоЗ модели функционирования АТНС в условиях мэханообработки внедрены в Носковскоы отделении Всесоюзного центра перспективных исследований» разработок и внедрения "СИГНУМ" при правлении союза научных н инженерных обществ СССР.
Апробация работы. Основино результати работы доклодшкикісь и обсуддадись на научно-практическом семинаре "Теория и практика создания целостных систем оперативного управления производством" (13 апреля 1988 г., г. Воронеж); Всесоюзном совещании-С'.';пшаро молодых учених ц специалистов "Разработка и оптимизация САПР и ГАЛ изделий электронной техники на базе высокопроизводительных мянп- и микроЗВМ" (II-19 сентября 1389 г., г. Воронея); Всесокз-ной конференции "Моделирование систем автоматизированного проек-тирования, автоматизированных спетом, научных исследований и гибкіас автоматизированных производств" (30 мая - I июня 1983 г., г. Тамбов); Региональной научно-практической конференции "Организация систем управления производством в условиях Функционирования целостного хозяйственного мзхадизма" (19-20 октября IS89 г., г. Воронеж); IX Симпозиуме "Эффективность, качество, надежность систем "человек -.техника" (28-30 ноября 1990 г., г. Веронек); научной сессии Воронежского государственного университета (II-25 марта IS80 г., г. Вороные); научно-технических конференциях НИС ИМ (ГШ0-І990 гг.,- г. Воронеж).
. Публикации. По теме диссертационной работа опубликовано II печатных работ и двеметодические разработки.
Структура и объем работы. Дисоьртацпонная работа состоит из введения,- четырех глав, заключения, изложенных на 175 стр. машинописного текста, содержит 2G рисунков, 4 таблицы, библиографии из 121 наименования, приложение.