Введение к работе
Актуальность работы.Автоматизация производственных процессов на основе использования гибких производственных систем (ГПС) является одним Из направлений повышения эффективности машиностроения. Реализация принципа гибкости требует решения множества дополнительных проблем при проектировании в сравнении с традиционным построением производственного процесса. Это связано с тем, что на стадии проектирования ГПС невозможно точно учесть влияние изменения условий функционирования создаваемого производства, влючая изменение организационно-технологических характеристик номенклатуры выпуска, возмущ&кия хода производственного процесса и так далее, что значительно увеличивает риск окупаемости капиталовложений для.разрабатываемой ГПС, так называемый риск инвестирования-.
Анализ 37 ГПС механообработки различных отраслей машиностроения показал, что лишь 6 из них признаны заказчиком в процессе эксплуатации эффективкыш, з.Ю случаях испольауешде ГПС были перепрофилированы, 2 ГПС демонтирозаны как не соответствующие произведет венньм условиям предприятия. Потери в стоимостном выражении составили сотни тысяч рублей в сбязи со значительной стоимостью ГПС. Среди основных причин иокно выделить: изменение номенклатуры выпуска, ненадежность технологического оборудования, организация и обеспечение переналадки, управление и диепетчирова-ние процессов в ГПС. Большинство из возникающих при эксплуатации проблем момэт быть выявлено на проеістной стадии, для чего необходимо оценить процесс функционирования проектируемой ГПС. Эта за-, дача решается на этапе принятия решения о целесообразности продолжения проектных работ лицом принимающим решение .(ЛПР). Качество принимаемых решений определяется точностью оценки показателей, характеризующих функционирование проектируемой ГПС в системе предпочтений ЛПР.
Как показывает опыт разработки и исследования ГПС наиболее надежным средством оценки ПР является имитационное моделирование на ЭВМ. Погрешность методов разработки и оценки ПР ГПС без имитации как правило не менее 10 - 20 Z , причем для сложных ГПС погрешность расчетов по отдельным показателям достигает 40 - 50 X.
Имитационное моделирование по своей сути является экспериментальным методом, поэтому для получения качественной оценки необходима формализация предполагаемых изменений параметров, характеризующих неопределенность ПР ГПС и условий функционирования.
я прогагных решении 1
Существенным недостатком использования имитационного моделирования является необходимость значительных затрат, связанных с построением имитационной модели (ИМ) объекта проектирования и технологией моделирования, что увеличивает риск инвестирования для разрабатываемой ГПС, кроме того неопределенным остается влияние представления производственного процесса в ИМ на точность оценки показателей функционирования проектируемой ГПС.
Для принятия достоверного решения необходимо оценить - процесс функционирования ГПС с учетом неопределенности, характеризуючи компоненты оценки проектируемой ГПС: ПР, метод оценки, условия функционирования, ИМ объекта проектирования. Отсутствие методов и методик для оценки проектируемой ГПС в условиях неопределенности с использованием средсгв имитационного моделирования приводит к значительным потерям, связанным с созданием и внедрением неэффективных ПР. ' '
Целью работы является повышение качества оценки ПР ГПС и достоверности принимаемых решений при проектировании на основе' разработки метода с использованием имитационного моделирования и создание на его основе научно-обоснованной методики оценки функционирования проектируемой ГПС в условиях неопределенности.
Методы исследования. Для решения поставленной задачи использовался системный подход, предусматривающий комплексный анализ неопределенности объекта проектирования, средства анализа (Ш) и метода реализации оценки ПР ГПС. Разработка концептуальной модели для оценки ПР ГПС в условиях неопределенности проводилась с использованием теории множеств. При исследовании процесса имитации, функционирования ГПС применялась теория планирования эксперимента, результаты обрабатывались с помощью методов факторного анали-. за и математической статистики. Задача ранжирования и выбора наиболее значимого показателя функционирования ПР ГПС решалась с использованием теории нечетких множеств. Для ранжирования параметров ПР ГПС использован метод экспертных оценок.
Научная новизна. В работе впервые сформулирована и. решена задача оценки ПР ГПС в условиях неопределенности с использованием . имитационного моделирования. Разработана концептуальная модель для оценки ПР ГПС. Разработан метод оценки ПР ГПС - дополняемый факторный имитационный експеримент (ДФЮ). Выявлены параметры ПР ГПС, влияющие на статистическую составляющую погрешности оценки отдельных показателей функционирования. Разработан метод контроля
5>
пррпставитрльности результатов имитационного моделирования по статистическим характеристикам анализируемых показателей. Сформулированы требования к составу показателей функционирования проектируемой ГПС для проведения пкспертизы ПР с использованием ИМ.
Практическая- ценность. На основе проведенных з работе исследований создана методика, позволящая оценить функционирование проектируемой ГПС в условиях неопределенности и ограничения ресурса проектирования. Разработано програшное обеспечение (ПО) автоматизации факторного имитационного эксперимента (ИЗ). Разработана методика определения параметров имитационного прогона. Проведена экспериментальная проверка адекватности ИМ. Получены практические рекомендации по доработке технического проекта ГПС Херсонского комбайнового завода (ЖЗ).
Апробация работы. Разработанная методика оценки ПР ГПС внедрена в качестве методических рекомендаций в отрасли тракторного и сельскохозяйственного машиностроения; использована при оценке технических проектов ГПС ХКЗ к n/я Г-4575; аванпроектов ряда предприятий ІАінсганкопрсиа. Разработанное ПО внедрено на предприятиях НПО "НИИТСХМ" и п/я Р-6668. Сбиий экономический сффект составил 42 тыс. рублей в год. Экономия достигнута за счет улучшения проектньп: решений по выявленным "узким местам"; обоснованного вы-, бора ПР; повьжэнкя эффективности моделирования с использованием Ш различней степени детализации. Материалы диссертации докладывались на Всесоюзных научно- технических, конференциях "Проектирование систем" (г. Москва, 1988), "Конотрукторско-тёхнологическая информатика-Ш", "Бауманские чтения" Хг.Москва, 1989); Международных научно-технической конференции "Роботика-90" (НРВ, г.Созо-поль) и семинаре КШСКОПРООН (г.Москва, 1990),' зональной научно-технической конференции "Организационно-технологическое проек-тироваюю ГПС" (г. Устинов, 1986).
Публикации. Основное содержание работы опубликовгло в 4- печатных работах.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав; общих выводов и приложения. Обвий объем работы 165 страниц машинописного текста, 30 рисунков, 14 таблиц и 76 страниц приложений. Список литературы г S7 наименований.