Оптимізація технологічних процесів в гнучких виробничих системах

Він визначається по формулі:

де r – середня кількість операцій, що приходиться на один об’єкт (сума операцій по всіх об’єктах, поділена на кількість деталей )

(дет)

Тоді (хв)

КДК
–
число деталеустановок, що проходять на контроль за місяць:

,

де ,

а1
і а2
- поправочні коефіцієнти, що враховують 1 ДУ і вивід на контроль у зв’язку з використанням нового інструмента.

а1
=1,15

а2
=1,05

Тоді

Для того, щоб позиції контролю устигали виконувати весь необхідний обсяг роботи, треба обчислену кількість прийняти рівною більш цілому числу, тобто у даному випадку це буде число 2.

Отже, для того, щоб ГВС працювала продуктивно необхідно мати 2 позиції позиції контролю.

Необхідно розрахувати середню кількість модулів, що приходяться на один об’єкт. Для цього спочатку потрібно розписати кожен об’єкт через модулі, що він проходить:

1) М1 М2

2) М1 М2

3) М3 М1 М2

4) М3 М1 М2

5) М3 М1 М2

6) М3 М1 М2

7) М1 М2

Розділимо сумарну кількість модулів, через які проходять об’єкти, на кількість об’єктів і округлимо отриманий результат. Тоді середня кількість модулів, що приходиться на один об’єкт, буде рівна:

(2+2+3+3+3+3+2)/7=18/7=2,57

Отже, середня кількість модулів, що приходиться на один об’єкт, рівна 3.

Граф переміщень (рис. 2.4.1) дає нам число переміщень між ГВМ, складами і позиціями. Знаючи відстань між ГВМ і швидкість переміщення АТМ, можемо розрахувати час обслуговування АТМ із боку ГВМ.

Граф переміщень

К2
=3030

Рис

К4
=505

Сумарний час роботи АТМ:

(год)

Розрахувавши сумарний час обслуговування ГВМ, можна розрахувати число необхідних АТМ для виконання даної роботи через коефіцієнт завантаження:

Отже, для виконання всієї роботи з обслуговування ГВМ нам потрібно взяти 1 АТМ.

2.4 Розрахунок числа АТМ із боку позицій завантаження / розвантаження

АТМ із боку позицій завантаження / розвантаження служать для подачі порожніх супутників на позицію завантаження, подачі завантажених супутників на склад та доставки на позиції контролю і розвантаження.

Обчислимо час обслуговування АТМ із боку позицій завантаження / розвантаження і контролю:

де К3
– число переміщень між АС і позиціями,

К4
– число переміщень між позиціями,

t3
– час передачі супутника зі стелажа на позицію,

t4
– час передачі супутника з позиції на позицію.

К3
=505+757+2020+1515+505+757=6060;

К4
=252*2=505

t
3
=
t
4
=
t
пер
=1,06 (хв)

(год)

По цьому коефіцієнтові завантаженості визначаємо число АТМ із боку позицій

3.Визначення складу устаткування для транспортування інструментів

3.1 Розрахунок складу інструментів

Основною характеристикою складу інструментів є його місткість, що визначається числом інструментів, необхідних для обробки всієї номенклатури деталей. Таке число інструментів визначається по формулі:

де К1
– це число інструментів для обробки всієї номенклатури деталей, яке визначається по формулі: , причому Кду
в цій формулі береться без обліку 10% запасу, tін
– середній час роботи одного інструмента, а , де nдуб
– число дублерів інструментів для обробки місячної програми.

Тоді (шт)

3.2 Визначення роботів-автооператорів

У даному випадку будемо використовувати систему транспортування інструментів з центральним багатомірним складом, розташованим над ГВМ. Така система вимагає наявності транспортних пристроїв, для доставки інструментів до ГВМ і виводу його із системи.

Виходячи із місткості магазинів ГВМ і з місткості одного ряду інструментів у складі, визначаємо кількість рядів інструментів у багатомірному АСІ.

Якщо склад інструментів складається більш ніж з двох рядів інструментів, то для організації введення і виводу інструментів у склад використовується піднімальний пристрій. необхідна продуктивність піднімального пристрою визначається по формулі:

,

де m – коефіцієнт, що враховує партіонність деталей:

m=3,5 – якщо 50 % деталей виготовляються півмісячними партіями;

Тny
– місячний фонд роботи піднімального пристрою, він дорівнює То
.

Тоді необхідна продуктивність

3.2.1 Визначення числа Р/А з боку ГВМ

Роботи-автооператори здійснюють доставку інструментів у магазини ГВМ і назад. Для визначення їх числа потрібно знати час однієї зміни інструмента і число змін інструментів в місяць.

Сумарний час, затрачуваний на обслуговування ГВМ, визначається по формулі:

,

де Ксм
– число змін інструментів на одному ГВМ протягом місяця.

,

де - число додаткових змін інструмента на одному ГВМ, зв’язана з некомплектністю інструмента.

nду
– число деталеустановок, одночасно оброблюваних на ГВМ,

nін
– число інструментів, що не розміщаються в магазині ГВМ. За умовою, це 2 інструмент на 3 ДУ, тому nін
=2/3.

Тоді

tc
м
– час зміни одного інструмента

де (хв)
– час на підхід до чарунки складу й узяття інструмента,

(хв)
– час на підхід до магазина інструментів і узяття інструмента,

(хв)
– час на поворот і установку

За коефіцієнтом завантаженості одержуємо число роботів-автооператорів з боку ГВМ – 1 шт.

3.2.2 Розрахунок числа Р/А, розташованих усередині автоматизованого складу інструментів

Роботи-автооператори, які розміщуються всередині автоматизованого складу інструментів виконують функції введення і виведення інструментів, а також обмін інструментами між лініями складу. Для визначення необхідного числа Р/А необхідно визначити число переміщень Р/А в цій зоні і час одного переміщення.

Твв
– час вводу/виводу інструментів із ГВС у годинах

(шт) –
число інструментів, що підлягають введенню та виведенню із системи протягом місяця;

- час одного вводу/виводу.

(хв)
– підійти до касети і взяти з неї інструмент,

(хв)
– час на підхід до гнізда з кодовим пристроєм і установку інструмента, де tоп.н
– час визначення номера інструмента, залежить від використовуваного програмного забезпечення і приблизно становить 0,1 хв,

(хв)
– взяти інструмент із гнізда з кодовим пристроєм,

(хв)
– час на підхід до чарунки складу, поворот на 1800
і узяття інструмента,

(хв)
– час на поворот і установку нового інструмента в чарунки,

Тобм
– час на обмін інструментів у годинах

- число змін інструментів між стелажем і складом,

- час зміни інструмента між стелажами АСІ.

(хв)
– підійти до чарунки стелажа і взяти з неї інструмент,

(хв)
– час на підхід до чарунки стелажа 2 і узяття інструмента,

(хв)
– час на поворот на 1800
і установку інструмента зі стелажа 1 у стелаж 2,

(хв)
– час на підхід до чарунки стелажа 1 і установку інструмента зі стелажа 2,

(хв)
– час на поворот і установку нового інструмента в чарунки,

Тоді (хв)

(год)

(год)

За коефіцієнтом завантаженості

визначаємо кількість роботів-автооператорів у АСІ – 2 шт.

4. Вибір автономної транспортно-складської системи

Завданням АТСС є приймання, нагромадження, транспортування, видача всіх видів вантажів (заготовок, напівфабрикатів, готових виробів, інструменту, технологічної оснастки) в технологічну систему ГВС для забезпечення її найбільш ефективного функціонування при виготовленні заданого обсягу виробів заданої номенклатури з найменшими простоями основного технологічного обладнання й мінімальними зведеними витратами.

4.1 Формування віртуальної структури на рівні допоміжного ТУ

АТСС вибирають на основі графа, заданого технологічними маршрутами, відповідно вимогам до здійснення операцій транспортування та концепції дворівневого проектування.

При цьому необхідно передбачити переміщення всіх видів вантажів (інструменти, відходи і т.д. ), а не тільки деталі.

Віртуальна структура на рівні допоміжного ТУ для ГВС подається графом (рис.4). Ребра цього графа являються лініями транспортування елементів матеріальних потоків, а вершини – це окремі функціональні модулі ГВС, на яких виконуються основні операції над об’єктами виробництва.

Таблиця. Віртуальна структура на рівні допоміжного ТО.

4.2 Вибір АС ГВС

Автоматизований склад чи система складів відповідно до змінно-добового графіка роботи ГВС в єдиному ритмі з транспортною системою виконує приймання, укладання, переставляння, зберігання, комплектацію, завантаження-вивантаження на вході-виході потоку матеріалів, напівфабрикатів, заготовок, пристроїв, інструментів тощо.

Задача вибору АС є досить складною, тому що містить у собі визначення типів складів, їхньої кількості та ємності. Вибір типу складу здійснюється на підставі раніше розрахованих його характеристик, а також легкості експлуатації, швидкості доступу до чарунок складу та, що є на сьогоднішній день актуальним, вартості.

Для ГВС на рівні цеху в ряді випадків доцільною є поперечна компоновка автоматичного стелажного МСК, при якій стелажі встановлюються перпендикулярно до технологічної системи ГРВ. Зв’язок між АС та іншими системами ГВС забезпечується транспортною системою. Перевагою такої компоновки є квадратна конфігурація в плані, що пов’язано з характером виробничих площ цеху.

Щодо вибору типу складу за способом складування, то, виходячи зі значення необхідної місткості, проміжний виробничий склад та склад відправлення можна виконати у вигляді кліткових стелажів з автоматичним складським краном-штабелером – складським роботом. Вони відрізняються простотою та легкістю доступу до об’єктів.

4.3 Вибір АТСС ГВС

Метою АТСС є приймання, нагромадження, транспортування, видача всіх видів вантажів (заготовок, напівфабрикатів, готових виробів, інструменту, технологічної оснастки) в технологічну систему ГВС для забезпечення її найбільш ефективного функціонування при виготовленні заданого обсягу виробів заданої номенклатури з найменшими простоями основного технологічного обладнання й мінімальними зведеними витратами.

Можна виділити три схеми організації транспортних потоків у ГВС:

Двостороннього транспортування об’єктів між робочими позиціями, коли н

- Одностороннього кільцевого руху з роз’їздами, коли можливе одночасне переміщення великого числа транспортних засобів, причому після кожного елементарного транспортування відбувається відокремлення носія об’єктів від транспортного засобу

- З довільним маршрутом руху для носіїв об’єктів, що забезпечує надання руху останніх практично в будь-який момент часу та в будь-якому місці виробничої системи (доцільне при великому числі робочих позицій та малому часові обробки об’єктів на кожній з них).

Для нашого випадку ми виберемо другу схему організації транспортних потоків у ГВС, оскільки вона забезпечує більшу гнучкість і допускає широкий діапазон використання АТМ.

5. Розробка структурно-компановочної схеми ГВС

Основною задачею, розв’язуваною на даному етапі, є задача аналізу існуючих компоновочних рішень ГВС і вибір оптимального чи найбільш придатного варіанта на основі усіх раніше розрахованих параметрів підсистем ГВС та кількісних оцінок числа необхідних елементів цих підсистем.

Отже, на підставі результатів проведених розрахунків і процедур вибору виконаємо розробку структурно-компоновочної схеми ГВС, що є кінцевим етапом проектування системи автоматизованого виробництва (див.лист ЗІК 91.360000.100 СКС).

5.1
Розробка функціональної схеми ГВС

У структурі ГІВС інтегруються такі автоматизовані системи: підготовки виробництва, технологічна та керування. Всі вони пов’язані між собою мережею локальних ліній зв’язку для передавання даних. Підсистеми АСНД (автоматизована система наукових досліджень), АСКПВ (автоматизована система конструкторської підготовки виробництвом), АСТПВ (автоматизована система технологічної підготовки виробництва), ОТСАК (організаційно-технічна система автоматичного керування) реалізують інформаційне забезпечення на вході технологічної системи – ГВС. Таким чином, ГВС слід розуміти як елемент, взаємозв’язаний з іншими елементами структури інтегрованої виробничої системи.

Для розробки функціональної структури ГВС необхідно визначити характерні послідовності перетворення матеріальних і інформаційних потоків і характер відповідної цьому перетворенню укрупненої конфігурації ієрархічної багаторівневої системи керування ГВС.

На початок необхідно визначити технологічні маршрути та їхнє забезпечення. Тобто для автоматизації основних операцій потрібне основне та допоміжне автоматичне устаткування, автоматичне забезпечення даного устаткування матеріалом та інструментом, можливість складування всіх видів об’єктів (готової продукції, інструментів, заготовок, тощо), а також забезпечення прибирання відходів.

Реалізація технологічного процесу на базі структурних елементів ГВС вимагає перетворення технологічних процесів на основі модульної побудови. Після здійснення цієї реалізації одержується функціональна схема ГВС.

Але для повного завершення проектування необхідно ще визначити загальну конфігурацію системи керування, тобто виконати нанесення усіх матеріальних та інформаційних потоків, що й утворює функціональну схему спроектованої ГВС (див.лист ЗІК91.360000.200 ФС).

Висновок

На основі вище проведених розрахунків та процедур вибору було розроблено структурно-компоновочну схему ГВС, а на її основі – функціональну схему ГВС, що дало змогу розглянути склад самої виробничої системи та її взаємодію з іншими підсистемами, що в цілому утворює гнучку інтегровану виробничу систему.

На етапах структурно-компоновочного синтезу ГВС ми виконали типізацію елементної бази ГВС на рівні функціональних модулів – обробки, складання, транспортування об’єктів виробництва, контролю їхньої якості та атестації готової продукції, що дало змогу підвищити рівень об’єктивності прийняття рішень при розробці схеми ГВС.

У результаті всіх проведених обчислень була побудована структурно-компонувальна схема ГВС, а на її основі – функціональна схема ГВС.

Виконавши етап проектування можна прийти до висновку, що реально ефективне функціонування ГІВС забезпечується тільки при здійсненні системного підходу до використання автоматизованих систем та модулів, оскільки застосування лише окремих компонентів призводить до суттєвого зниження ефективності ГІВС. Визначення ефективності інтегрованої виробничої системи не повинно зводитись до простого оцінювання рентабельності з урахуванням традиційних видів витрат, а передбачає врахування довгострокових ефектів. Вона забезпечується не тільки внутрішніми властивостями ГІВС, але й оперативністю технологічної підготовки персоналу – зовнішнім відносно неї фактором.

Список використаної літератури

гнучкий виробничий система технологічний

1. Ямпольський Л.С., Поліщук М.М., Ткач М.М. Елементи робото-технічних пристроїв і модулі ГВС. – К.: Вища школа, 1992. – 432 с.

2. Ямпольський Л.С., Поліщук М.М. Оптимізація технологічних процесів в гнучких виробничих системах. – К.: Техніка, 1988. – 175 с.

3. Яхимович В.А. Транспортно-загрузочные и сборочные устройства и автоматы. – К.: Техника, 1974.-144 с.

4. Маликов О.Б. Склады гибких автоматических производств. – Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1986. – 187 с.

5. Лебедовский М.С., Вейц В.А., Федотов А.И. Научные основы автоматической сборки. – Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1985. – 316 с.