Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние вопроса, цель и задачи исследования 10
1.1 Описание предмета исследования 10
1.2 Методика проектирования ПСС участка ГПС и определение производительности КШ 19
1.3 Время цикла стеллажного КШ 22
1.4 Способы решения задачи зонирования 30
1.5 Цель и задачи исследования 45
Глава 2. Разработка временной модели цикла работы автоматического стеллажного КШ с учётом динамики его движений 46
2.1. Описание динамики работы механизмов КШ при перемещении тары в зоне хранения склада ГПС 46
2.2. Время перемещения грузоподъёмника КШ между ячейками стеллажа 51
2.3. Определение за какое количество ячеек до конечной поступит сигнал на торможение КШ 58
2.4. Время, затрачиваемое КШ на установку и выемку тары из ячеек стеллажа 60
2.4.1. Время работы приводов КШ при выемке тары из ячейки стеллажа 61
2.4.2. Время работы приводов КШ при установке тары в ячейку стеллажа 66
2.5. Выводы по главе 2 67
Глава 3. Проектирование псс участка ГПС и определение производительности автоматического стеллажного КШ 68
3.1. Вместимость и зонирование стеллажа ПСС участка ГПС 68
3.2. Среднеожидаемое время, затрачиваемое КШ на перемещение единицы тары в зоне хранения ПСС участка ГПС 79
3.3. Методика проектирования ПСС участка ГПС 88
3.3.1. Исходные данные 88
3.3.2 Проектирование ПСС участка ГПС 91
3.3.2.1. Параметры стеллажа при одностороннем расположении его вдоль трассы движения КШ 91
3.3.2.2. Параметры стеллажа при двустороннем расположении его вдоль трассы движения КШ 95
3.4. Определение производительности КШ 97
3.5. Выводы по главе 3 99
Глава 4. Алгоритмическое и программное обеспечение информационно-управляющей модели ПСС участка ГПС 101
4.1. Обоснование выбора метода определения производительности ПСС 101
4.2. Алгоритмическое представление модели 104
4.3 Программная реализация модели работы ПСС участка ГПС... 108
4.3.1. Описание структуры ячейки 108
4.3.2. Описание структуры заявки 109
4.3.3. Описание структуры груза 110
4.4. Общее описание программы 112
4.5. Выводы по главе 4 117
Глава 5. Экспериментальные исследования 119
5.1. Исходные данные для проектирования накопителя ПСС участка ГПС и моделирования её работы 119
5.2. Определение параметров стеллажа ПСС участка ГПС и производительности КШ при заданном грузопотоке путём имитационного моделирования 128
5.2.1. Определение интенсивности запроса тары участком ГПС и построение диаграммы Гантта 128
5.2.2. Параметры стеллажа ПСС участка ГПС 131
5.2.3. Определение производительности КШ путём имитационного моделирования его работы 133
5.3. Сравнительный анализ выходных данных по двум методикам 139
5.4. Выводы по главе 5 141
Основные выводы и результаты работы 143
Список литературы 145
Приложение 154
- Методика проектирования ПСС участка ГПС и определение производительности КШ
- Описание динамики работы механизмов КШ при перемещении тары в зоне хранения склада ГПС
- Среднеожидаемое время, затрачиваемое КШ на перемещение единицы тары в зоне хранения ПСС участка ГПС
- Алгоритмическое представление модели
Введение к работе
Тенденции развития современного машиностроения в направлении снижения производственных затрат, развития новых технологий, увеличения номенклатуры и повышения качества выпускаемой продукции привели к широкому распространению во всём мире гибких автоматизированных механообрабатывающих участков.
На эффективность работы автоматизированного механообрабатывающего участка и цеха в целом оказывает влияние планировка участка, а в частности совмещение или разделение входа и выхода. При незначительных материальных потоках вход и выход с участка совмещают. Это позволяет сократить холостые пробеги межоперационного и внутрицехового транспорта, капитальные и эксплуатационные затраты на приемо-сдаточную секцию, а также приводит к росту концентрации работ по приёму и выдаче тары [ 5 ]. При значительном грузопотоке вход и выход с участка разделяют.
Выбор планировки производственного участка с совмещением или разделением входа и выхода зависит от производительности приёмосдаточной секции, а именно системы «стеллаж - кран-штабелёр». Это связано с тем, что на кран-штабелёр могут быть возложены, кроме обслуживания зоны хранения, функции по обслуживанию отделений, выполняющих вспомогательные функции (распаковка, проверка качества и количества прибывших грузов и т.д.), а также при некоторых планировках участка обслуживание основного оборудования. Кроме того, он относится к стандартному оборудованию и выпускается серийно, т.е. при проектировании его модель подбирают из номенклатурного ряда, выпускаемого промышленностью. В итоге, это привело к тому, что кран-штабелёр является «слабым звеном» во всей цепочке переработки грузов.
Исследованиями в области проектирования системы «стеллаж - кран-штабелёр» занимались А.А. Смехов [ 65, 66, 67, 68, 70 ], О.Б. Маликов [ 44,
45, 46, 47, 48 ], Ю.М. Краковский [ 35, 36, 37, 38 ] и другие учёные [3, 40, 54, 55, 58, 60, 86 ]. Существующие исследования складских систем охватывают, в основном, крупные складские комплексы, в то время как вопросы исследования небольших автоматизированных складов участков ГПС не получили достаточного развития. Несмотря на кажущуюся схожесть в принципах и методах их проектирования, различие в условиях работы автоматизированных складов участков ГПС выдвигает специфические требования к методам его проектирования, поэтому применение достаточно сложных алгоритмических методов, приемлемых для крупных складских комплексов, едва ли можно считать приемлемыми для складов участков ГПС. По сравнению со складом цеха или завода для складов участков ГПС характерны следующие особенности: возможность прибытия и отправления грузов небольшими партиями, с небольшими интервалами по времени; зависимость грузопотоков не столько от особенностей работы транспорта, сколько от производительности основного оборудования; ритмичность грузопотоков, отсутствие большой неравномерности. Поэтому при проектировании небольших складов, таких как автоматизированный склад участка ГПС, необходимо учитывать эту специфику.
Анализ работ [7, 11, 26, 39, 64, 65 ] по определению времени цикла крана-штабелёра показал не точность расчётов, вызванную сделанными допущениями. Авторы выше перечисленных работ не учитывали времена движения крана-штабелёра и грузоподъёмника при разгоне, торможении, движении на установочной скорости при позиционировании, а также нет рекомендаций о том за какое количество ячеек до конечной крану-штабелёру поступит сигнал на торможение. Сделанные допущения обоснованы тем, что эти времена оказывают незначительное влияние на общее время цикла в виду их малости по отношению к общему, т.к. перемещения грузоподъёмника крана-штабелёра происходят на значительные расстояния. Однако, как показал анализ работ и экспериментальные исследования, для складов
7 участков ГПС характерны преимущественно перемещения грузоподъёмника крана-штабелёра на незначительные расстояния. Поэтому возникает необходимость определения времени цикла работы крана-штабелёра с учётом динамики его движений.
Оценка производительности системы «стеллаж - кран-штабелёр» по рекомендациям [13, 47 ] осуществляется по среднему времени цикла крана-штабелёра. Эту задачу пытались решить [ 59, 66, 74 ] с помощью аналитических методов: теории массового обслуживания, теории нечётких множеств, симплекс метода, теории вероятности и классических методов оптимизации. В итоге пришли к выводу, что ни один из вышеперечисленных методов не подходит для решения данной задачи, а в качестве метода исследования необходимо использовать имитационное моделирование.
Учитывая вышесказанное, возникает необходимость создания методики, позволяющей смоделировать работу приемо-сдаточной секции участка ГПС с учётом всех особенностей её работы. Это позволит определять загрузку крана-штабелёра особенно для случаев, когда стоит выбор по совмещению или разделению функций приёма и выдачи тары, т.к. от этого зависит планировка приемо-сдаточной секции и самого участка, т.е. совмещение или разделение входа и выхода.
Целью данной работы является разработка методики проектирования автоматизированных приемо-сдаточных секций механообрабатывающих участков серийного производства.
Научная новизна диссертационной работы заключается в следующих положениях:
выявлены зависимости времени цикла работы крана-штабелёра от динамических характеристик его движений;
выявлены связи вместимости стеллажа приемо-сдаточной секции механообрабатывающего участка от количества наименований
8 одновременно обрабатываемых заготовок и неравномерности их поступления на участок;
разработана имитационная модель работы приемо-сдаточной секции автоматизированного механообрабатывающего участка серийного производства;
разработан алгоритм проектирования приемо-сдаточной секции. Практическая ценность работы заключается в разработке методики
проектирования приемо-сдаточной секции автоматизированного механообрабатывающего участка серийного производства, позволяющей:
определять время цикла крана-штабелёра с учётом динамических характеристик его движения, что повышает точность расчётов при проектировании или моделировании его работы;
сократить страховой запас в стеллаже приемо-сдаточной секции, путём непрерывного обмена тары между механообрабатывающим участком и складом цеха;
распределять заготовки по зонам хранения в стеллаже приёмосдаточной секции механообрабатывающего участка с учётом их оборачиваемости в каждый период времени, используя разработанную программу, что позволяет сократить время выполнения погрузочно-разгрузочных операций краном-штабелёром;
создавать программные средства ориентированные на временные, геометрические и планировочные параметры стеллажа при проектировании приемо-сдаточной секции механообрабатывающего участка.
Результаты проведённых исследований в виде рекомендаций по формированию автоматизированной приемо-сдаточной секции механообрабатывающего участка серийного производства были использованы на предприятии ОАО «Йошкар-Олинский завод лесного
9 машиностроения» участок по изготовлению деталей для сборки «Дроссельного узла».
На защиту выносится:
методика определения времени цикла автоматического стеллажного крана-штабелёра;
математическая модель функционирования приемо-сдаточной секции автоматизированного механообрабатывающего участка серийного производства в виде аналитического описания её элементов;
имитационная модель функционирования приемо-сдаточной секции;
методика проектирования приемо-сдаточных секций автоматизированных механообрабатывающих участка серийного производства.
Методика проектирования ПСС участка ГПС и определение производительности КШ
При определении времени цикла КШ по данной формуле возникнут следующие погрешности: нет рекомендаций по определению среднего расстояния, которое проходит КШ при перемещении тары по горизонтали и вертикали; не учтено время на разгон, торможение, движение на установочной скорости при позиционировании и механическое торможение; нет рекомендаций по определению коэффициента а.
Рассмотрим определение продолжительности рабочего цикла стеллажного КШ при случайном размещении груза в ячейках стеллажей по методике [ 65 ]. Примем, что h и L - соответственно высота и длина стеллажа, Vy и Vx - скорости движения грузоподъёмника в вертикальном и КШ в горизонтальном направлениях, to - сумма времён на дополнительные операции, то рабочий цикл Тц КШ определяется следующим соотношением: номер яруса по высоте, на уровне которого расположено перегрузочное устройство для приёмки и выдачи грузов из стеллажа хранилища.
Автор [ 26 ] не учитывает время на разгон и торможение, движение грузоподъёмника и КШ на установочной скорости и при механическом торможении. Как отмечалось выше, эти данные могут оказать значительное влияние на результаты расчётов времени цикла КШ. При расчёте времени движения КШ и грузоподъёмника на постоянной скорости автор принимает её максимально возможной. При перемещении на короткие расстояния КШ не успевает разогнаться до этой скорости и начинает торможение. Нет сведений, как был определён коэффициент- 1,05.
Все авторы единогласно утверждают, что сложность вызывает определение среднего времени цикла КШ, т.к. это время является функцией скорости транспортного средства и длины его перемещения. Длина перемещения транспортного средства, работающего в условиях ГПС, есть величина случайная.
Большое значение в увеличении производительности ПСС, а в частности КШ играет рациональное размещение тары в накопителе (стеллаже) - зонирование. Первое детализированное описание задачи зонирования встречается 1968 в труде Б.И. Певзнера «Краны-штабелёры для складских работ», в которой излагаются основные принципы этой проблемы [55].
При этом отмечается, что оборачиваемость отдельного груза а, есть величина случайная и распределённая на некотором интервале 0 а, атах. На основе данных обследования ряда действующих многономенклатурных складов утверждается, что оборачиваемость отдельных типов грузов плотно заполняют интервал возможных значений функций распределения оборачиваемости F(a) и можно с некоторым допущением считать, что функция распределения непрерывна и дифференцируема в этом интервале и существует плотность распределения вероятностей/fo). Расчёт средних путей перемещений КШ в зависимости от значений математического ожидания и среднего квадратичного отклонения оборачиваемости грузов показал, что при подобном расположении грузов в складской секции сокращение путей КШ, а следовательно и времени их работы достигает 30%. Однако пояснений, почему именно 30% и каким образом получена данная величина, в работе не приводится. В следующей работе [ 54 ] Певзнер Б.И. дополняет, что на большинстве складов предприятий машиностроения средний коэффициент оборачиваемости лежит в интервале между 30 и 10, что соответствует десяти - тридцати дневному запасу грузов. В совместной работе с А.И. Зерцаловым и И.И. Бененсоном «Краны штабелёры» [ 32 ], Б.И. Певзнер приводит зависимость для определения числа ячеек т„ лежащих в данном интервале оборачиваемости по осям абсцисс и ординат: вероятность попадания ячейки в интервал оборачиваемости Да, = д, - atA, где а, и a,.i границы интервалов, так что 0 ... at а,.} ... атах. Если же все ячейки данной зоны, предназначенные для хранения определённых групп грузов, заняты, то груз следует направлять на хранение в ячейки близлежащие и прилегающие к этой зоне, а в периоды временного прекращения грузопераработки осуществлять перестановку грузов в ячейки с соответствующей им оборачиваемостью. Всё управление складом в целом, и в частности определение адресов хранения грузов рекомендуется осуществлять с помощью ЭВМ. Расчёт принадлежности ячеек к определённой зоне оборачиваемости, по мнению автора, следует производить в программе, работающей вне оперативного времени на основе статистических данных годовых и квартальных отчётов, и корректировать по мере поступления новой информации.
Описание динамики работы механизмов КШ при перемещении тары в зоне хранения склада ГПС
Одним из основных показателей складов ГПС, определяющих их эффективность, является перерабатывающая способность, т.е. количество принятых и выданных грузовых единиц за определённый временной период, которая в значительной степени зависит от производительности КШ. Основным параметром, определяющим производительность КШ, является продолжительность цикла. Продолжительность цикла в свою очередь зависит от способа управления КШ (автоматическое, полуавтоматическое или ручное).
В условиях ГПС наибольшее распространение получило автоматическое управление работой КШ как наиболее производительное. Для определения времени цикла стеллажного автоматического КШ при переработке грузов сначала необходимо рассмотреть работу механизмов КШ при перемещении тары между ячейками стеллажа. В работе А.И. Зерцалова [ 32 ] представлено наиболее полное описание этого процесса. Место загрузки КШ расположено в точке А (рис. 2.1). Необходимо переместить тару из точки А в ячейку Б стеллажа. После поступления заявки на КШ происходит перемещение грузоподъёмника при одновременном включении
При одновременном включении приводов передвижения грузоподъёмник КШ движется по траектории, представляющей собой прямую линию, уравнение которой у = кх+Ь, здесь к = VH/VI, где Vi и ц-рабочие скорости КШ соответственно по горизонтали и вертикали.
При движении грузоподъёмника вдоль ячеек стеллажа его траектория не является прямой линией, однако ввиду малости отклонений от прямой это обстоятельство принимать во внимание не будем, т.к. оно оказывает не значительное влияние на результаты расчётов [ 32 ].
Прямая линия движения грузоподъёмника делит пространство стеллажа на две зоны. Время обслуживания ячеек, находящихся в зоне 1 и расположенной ниже прямой у=кх+Ь, определяется временем работы привода передвижения (в горизонтальном направлении). Время обслуживания ячеек, находящихся в зоне II, расположенной выше прямой линии, определяется временем работы привода подъёма (вертикальное направление). Например, при движении грузоподъёмника КШ к ячейке Б с координатами [х,; у,] (рис. 2.1), расположенной в точке, находящейся в зоне I, включаются одновременно приводы подъёма и передвижения. Грузоподъёмник движется по траектории, описываемой прямой у=кх+Ь. По достижении заданной координаты по высоте у, привод подъёма выключается и КШ продолжает лишь горизонтально передвигаться до заданной точки х,.
От системы управления поступает заявка на обслуживание КШ. Необходимо из ячейки Б с координатами [х1+ь у,ц] взять тару с грузом и переместить её в ячейку С [х1+2; у,+2], на момент поступления заявки грузоподъёмник КШ находится у ячейки А с координатами [х,; у,]. Как видно из рис. 2.2 при выполнении полного цикла грузоподъёмнику КШ необходимо пройти отрезки пути разные по длине (АБ и БС), соответственно время прохождения этих отрезков будет тоже различно. Полный цикл КШ можно условно разделить на 4 участка (рис. 2.3), где 1 - циклограмма передвижения КШ; 2 - циклограмма подъёма грузоподъёмника КШ; 3 - циклограмма выдвижения захвата. VL, VH, V3 - соответственно скорости механизмов передвижения, подъёма и выдвижения захвата. На участке I циклограммы КШ выполняет холостой ход, т.е. грузоподъёмник движется к ячейке стеллажа, где находится тара с грузом (отрезок АБ на рис. 2.2). У КШ находящегося в состоянии покоя одновременно включаются приводы подъёма и передвижения. Система автоматического управления, после задания адреса прибытия грузоподъёмника, определяет необходимую рабочую скорость механизмов КШ (по горизонтали и вертикали соответственно) как функцию пути перемещения. Выбор рабочей скорости производится с таким расчётом, чтобы КШ выходил хотя бы на короткие отрезки пути на установившийся режим, а не работал исключительно в режиме пуска и торможения. В противном случае происходит перегрузка механизмов и перегрев электродвигателя, вызывающие аварийные ситуации. Приводы отключаются по достижении КШ или грузоподъёмником требуемого положения. Грузоподъёмник при приёме груза должен находиться ниже груза на расстоянии hi. Это расстояние от низа опорной поверхности тары до датчика остановки КШ по высоте (рекомендуется назначить равным 40 - 50 мм [ 44 ] в существующих конструкциях стеллажей). Напротив каждой ячейки по высоте устанавливают две пластинки на расстоянии 80 - 100 мм [ 44 ] одна от другой (в зависимости от размера тары): одна (верхняя) - для загрузки тары с грузом на этот ярус, вторая (нижняя) - для съёма тары с этого яруса стеллажа. На участке II циклограммы КШ забирает тару из ячейки стеллажа. Телескопический захват грузоподъёмника выдвигается внутрь стеллажа, после чего грузоподъёмник поднимается на установочной скорости на расстояние равное 2/2/. Тара остаётся на телескопическом захвате грузоподъёмника. Затем захват возвращается в исходное положение. На участке III КШ выполняет рабочий ход, т.е. движется с тарой к ячейке С для её выгрузки (отрезок БС на рис. 2.2). Работа механизмов КШ по перемещению грузоподъёмника вдоль ячеек стеллажа на этом участке циклограммы происходит аналогично, как и на участке I. На участке IV КШ производит выгрузку тары (грузоподъёмник находится выше полок стеллажа на расстоянии hi), телескопический захват грузоподъёмника выдвигается внутрь стеллажа, затем грузоподъёмник опускается на расстояние равное 2/г; и телескопический захват возвращается в исходное положение. Рассмотренный цикл работы КШ является идеальным и может быть реализован только при автоматическом управлении.
Среднеожидаемое время, затрачиваемое КШ на перемещение единицы тары в зоне хранения ПСС участка ГПС
Распределение ячеек по зонам. На основании технологии перемещения тары с заготовками КШ по ПСС можно сделать вывод, что распределять ячейки стеллажа по зонам необходимо с учётом времён // и tj (рис. 3.2), т.к. именно они оказывают влияние на производительность КШ. Суммируем время движения грузоподъёмника КШ от конвейера 1 до ячейки - tj и время движения грузоподъёмника от этой ячейки до конвейера 2 - t2, т.е. It = tj + t2. Распределяем суммарное время для каждой ячейки It по возрастанию от Itmn до Itmax. Затем, зная количество ячеек в зоне, а также суммарное время It доступа до ячейки распределяем ячейки по зонам, начиная от Itmm в сторону увеличения времени до Itmax.
Для определения загрузки КШ необходимо знать, когда и какие наименования заготовок будут находиться в той или иной зоне. Согласно диаграмме Гантта (рис. 3.1) известно в каждый из периодов времени 7} наименования заготовок обрабатывающихся в настоящий момент на участке, их количество, а также интенсивность запроса тары с заготовками участком. Для повышения производительности КШ тару с большей оборачиваемостью следует располагать таким образом, чтобы время доступа до ячеек было меньше по сравнению с временем доступа до других ячеек. Таким образом, необходимо распределять заготовки по зонам по интенсивности запроса их участком в каждый период 7).
Смена зон. В каждый период 7) происходит заново перераспределение заготовок по зонам. Это происходит по тому, что партия запуска какого-либо наименования заготовок заканчивается и для загрузки освободившегося основного оборудования поступают заготовки нового наименования. Поэтому для повышения производительности КШ каждый раз необходимо перераспределять тару с заготовками по зонам в зависимости от интенсивности запроса её участком ГПС.
Рассмотрим, как происходит перераспределение заготовок по зонам на примере. В период Tj на участке обрабатывались заготовки А, Б, В, Г. Интенсивность запроса тары участком для детали А равна tA, для детали Б E, для В - tB и для детали Г - tr, соответственно они распределились в зависимости от интенсивности запроса tA tB tR ti по зонам: І зона деталь А, II зона - Б, III зона - В, IV зона - Г. Партия запуска заготовок А заканчивается и по счётчику партии запуска остаётся Е3-1 единиц тары (Е3 -количество ячеек в зоне), в этом случае на пульт управления поступает сигнал об окончании партии запуска заготовок А. Далее согласно плану запуска-выпуска участка в обработку должна поступить партия заготовок детали Д с временем выхода с участка t%. В этом случае сравнивается время выхода единицы тары вновь запускаемой детали с временами выхода других деталей, которые продолжают обрабатываться на участке, т.е. ІБ їв tp. Получается, что тара с заготовками Д в периоде 7)+/ будет располагаться в зоне III стеллажа. Когда во вновь сформированной зоне освобождаются ячейки (количество ячеек равное партии прибытия) от «старой тары» (тара с заготовками В), то поступает сигнал в систему управления, что можно завозить тару с заготовками Д. Процесс смещения зон в стеллаже представлен на рис. 3.4.
Для определения производительности КШ при перемещении тары в зоне хранения ПСС необходимо определить среднее время, затрачиваемое им на перемещение одной единицы тары. Как указывалось в параграфе 3.1, для повышения производительности КШ стеллаж разбивается на зоны. В зависимости от интенсивности запроса тары с заготовками участком заготовки перераспределяются по зонам в каждый период 7} по новому. Таким образом, необходимо определить среднее время, затрачиваемое КШ на перемещение единицы тары для каждой зоны в рассматриваемый период 7). Определим среднее время на перемещение одной единицы тары на примере зоны I стеллажа. где hpx, tipx, tipx - время рабочих ходов КШ при перемещении единицы тары; tixx, fix , tixx - время холостых ходов КШ при перемещении единицы тары; At - постоянное для данного КШ время, включающее в себя: время выдвижения захвата, подъёма и опускания грузоподъёмника на установочной скорости при взятии и установке тары в стеллаж, время срабатывания приборов автоматического управления. Здесь величины t3 и At - есть константы, т.к. их значения определяются по формулам представленным в п.2.2 и п.2.4 зависят только от характеристик
КШ и ПСС и не требуют моделирования. Величины / \рх , 2/u, tin, 12», tixx являются случайными, т.к. их значения зависят от местоположения КШ, которое нельзя определить для заданного момента времени однозначно. Это связано с тем, что нам не известно нахождение (координата ячейки) КШ на момент поступления заявки на перемещение тары с заготовками, т.к. после выполнения цикла КШ не возвращается в исходное положение, а остаётся у ячейки, где был закончен цикл. Это позволяет уменьшить время цикла КШ. Для определения значений этих времён был проведен вычислительный эксперимент, в котором фиксировалось количество обращений КШ к каждой ячейке за контрольное время. Определим каждое из этих значений.
Алгоритмическое представление модели
Сущность моделирования заключается в определении производительности стеллажного КШ при заданном грузопотоке на участок ГПС, т.е. справится или нет КШ с поставленной задачей. Алгоритм модели работы ПСС представлен на рис 4.1. Модель состоит из десяти блоков. Непрерывные линии представляют пути движения заявок, а штриховые линии - управляющие воздействия, изменяющие состояние других блоков в зависимости от прошедших событий или выполнения условий. БЛОК 1. «Блок ввода исходных данных». Для формирования ПСС участка ГПС и программной реализации её работы необходимы следующие исходные данные: 1. Для формирования очереди заявок вводятся данные по поступлению заготовок на производственный участок согласно плану запуска-выпуска изделий. Как указывалось выше, наиболее оптимальная форма подачи таких данных является диаграмма Гантта (рис. 3.1). 2. Для определения вместимости стеллажа необходимы данные по размеру партии прибытия заготовок на производственный участок. 3. Для определения параметров стеллажа, вводятся данные по габаритным размерам ячеек, высоте производственного помещения и т.д. 4. Для определения времени цикла КШ согласно расчётам по формулам представленным в главе 2 вводятся технические характеристики двигателей КШ и грузоподъёмника. 5. Для сокращения среднего времени цикла КШ при перемещении тары с заготовками и деталями определяются рациональные координаты входа на участок с ПСС и выхода с участка на ПСС. . «Блок генерации заявок». В этом блоке создаются заявки и хранятся в «очереди будущих событий». Данные для формирования заявок, как указывалось выше, берутся из диаграммы Гантта (рис. 3.1). В систему управления работой ПСС поступают заявки от трёх «потребителей» (конвейеров) (рис. 3.2). С конвейера 1 - поступают заявки на перемещение тары с заготовками в ячейки стеллажа через интервал времени Т„ определяемый по формуле: где К, - партия прибытия тары с заготовками /-го наименования внутрицеховым транспортом; t, - интенсивность запроса тары с заготовками /-го наименования участком. С конвейера 2 - заявки на перемещение тары с заготовками /-го наименования из ячейки стеллажа на производственный участок. Запрос возникает через интервал времени равный tt. С конвейера 3 - заявки на перемещение тары с деталями /-го наименования с производственного участка на внутрицеховой транспорт, через интервал времени равный /,. Отклонения от планируемых моментов времени поступления заявки системе управления происходит по приближённо нормальному закону [ 7, 35, 74 ]. После генерации заявки хранятся в «очереди будущих событий» отсортированные по срокам своего появления в системе. При возникновении заявки в ней содержится не более одного события для каждого типа груза. Когда время возникновения этого события в системе станет равным текущему времени в модели, заявка покинет БЛОК 2 и войдёт в имитационную модель. В тот же момент в блоке происходит розыгрыш нового события. Так происходит до тех пор, пока время вхождения новой заявки в систему не превысит срока окончания моделирования. БЛОК 3 формулируется так «Пуста ли очередь ожидающих заявок (БЛОК 4)». Он проверяет наличие ожидающих исполнения заявок. Возможны два исхода: если очередь пуста, заявка беспрепятственно движется к БЛОКУ 5, в противном случае, заявка ожидает освобождения КШ в БЛОКЕ 4. БЛОК 4. «Блок ожидающих выполнения заявок». Любая заявка, которая не может быть выполнена непосредственно в момент появления, должна ожидать своей очереди на обслуживание КШ в данном блоке. Движение заявок из этого блока возможно только в следующий БЛОК 5. Очередь действует по принципу FIFO (First In First Out) - «первый пришёл, первый ушёл». Первой в БЛОК 5 из БЛОКА 4 поступит самая «старая» заявка, т.е. заявка, которая была раньше всех создана и попала в очередь. БЛОК 5 проверяет доступность канала для выполнения следующего задания. Условие БЛОКА 5 формулируется так «Свободен ли КШ?». Если ответ положительный, то заявка поступает в следующий БЛОК 6, если отрицательный, то заявка ожидает в очереди в БЛОК 4, переключая БЛОК 3 в режим «очередь занята». БЛОК 6 формулируется так «Выполнима ли заявка?». Блок проверяет возможность выполнить заявку в текущий момент времени. Если заявка выполнима, она следует дальше в БЛОК 7, если нет то в БЛОК 9, где и уничтожается - выводится из модели. Суть проверки состоит в следующем: если заявка на выдачу груза, то проверяется наличие грузов этого типа в занятых ячейках стеллажа; если заявка содержит поступающий на хранение груз, то проверяется наличие свободной ячейки в зоне стеллажа для хранения грузов именно этого типа. БЛОК 7. «Блок подбора ячеек в стеллаже» выполняет функцию грузораспределителя. В этом блоке для пришедшей заявки происходит подбор ячейки, наиболее подходящей по своим характеристикам при наличии более одного возможного варианта, т.е. если требуется поместить груз на хранение - происходит подбор пустой ячейки, если выдать груз -поиск ячейки с грузом требуемого типа с минимальным временем доступа до ячейки. БЛОК 8. Имитирует работу КШ, т.е. все четыре участка (рис. 2.3) его рабочего цикла. В этом блоке происходит имитация непосредственного исполнения заявки краном-штабелёром. БЛОК 8 так же управляет БЛОКОМ 5, подавая управляющие сигналы о доступности КШ на выполнение очередного задания. Как только КШ освободился и в очереди есть заявки, ожидающие исполнения - первая из них поступает на выполнение КШ. Принимаем, что время начала работы КШ совпадает со временем появления заявки в системе. БЛОК 9 служит для вывода и уничтожения событий из модели. БЛОК 10 служит для вывода результатов моделирования. Он занимается сбором данных моделирования (количество обращений к каждой ячейке) и затем, используя эти данные, производится расчёт загрузки КШ по формулам, представленным в п.3.3.3.
