Разработка и исследование однородных производственных сред на основе многофункциональных модулей Кузьмина, Елена Валерьевна

Введение к работе

Актуальность теми. Основным направлением автоматизации прсиз-ьодственных процессов в единичном и мелкосерийная производстве является создание гас, однако, несмотря на их высокую эффективность, в составе ГПС можно выделить элементы и принципы построения, которые являются сдерживающими факторами в достижении наивысших показателей по основним свойствам современных производственных систем: гибкости, надежности, живучести, раэвиваеыосги и адаптируемости.

Б то же время, объем требования, предъявляемых к современному механообрабатыванцему производству, в частности, к обрабатывающему и мапипуляциоішому оборудованию, транспортно-складским системам и системи;-! управления оборудованием, определяющий стремление к достижению указанных свойств, ставит задачу разработки новых перспективних направлений, основанных на нетрадиционном подходе к организации ГПС л их Климентов.

Оффектпьнии направлением повышения надежности, гибкооти и других основных свойств ГПС является развитие принципов децентрализации применительно ко всем подсистемам ГПС, в связи с чем разработка концепции однородных производственных сред, реализующих принципы; децентрализации на всех уровнях ГПС, модульности построения, многовариантности маршрутов материальных потоков, многофункциональности 8лементов и однородности элементов и связей, становится особо актуальной .

В связи с вышесказанным исследование возможности и целесообразности построения ОЛС на основе многофункциональных модулей нетрадиционной компоновки, реализующие указанные принципы однородности на уровне элементной базы ОЛС и выступающих в качестве унифицированного технологического, транспортного и накопительного оборудования, позволяет сделать вывод о перспективности проводимых исследование при проектировании ГПС для различных отраслей промышленности.

Тематика работы включена в Государственную научно-техническую программу ГКНТ СССР "Технологии, машины и производства будущего" и научно-техническую программу Гособразования СССР "Нозыа технологии й автоматизация производственных процессов в машиностроении".

Целью работы является расширение функциональных возможностей и оптимизация показателей качества производственных систем на основе разработки и исследования структур, элементной базы, методов математического описания и моделей однородных производственных сред.

Указанная цель определила основные задачи, поставленные и решен-іше в работе.

1. Разработка, исследование и систематизация структур и параметров однородных производственных сред.

2. Построение элементной базы, реализующей основополагающие свойства однородных производственных сред.

3. Разработка метода математического описания стационарных ОПС.

4. Выбор к оптимизация основных показателей качества ОПС.

5. Разработка и исследование алгоритмов маршрутизации потоков заявок в стационарных ОПС.

Методы исследовании. В работе использовались теоретические и экспериментальные методы исследований с применением аппарата теории вероятностей и мат.статистики, теории сетей и систем массового обслуживания, линейного программирования, ііля имитационного моделирования исследуемого класса ОПС использовались методы планирования и-проведения экспериментов, а также методы моделирования дискретних процесоов и метода транзактной имитации, реализованные на языке 6-PSS .

Научная новизна работы заключается в следу «та:..:

6. Предложен метод исследования функционирования стационарных ОПС с одновременной и предварительной настройкой, основанный из применении аппарата стохастических сетей систем массового обслуживания и транзактной имитации.

7. Построены и обоснованы аналитико-яшташюшше подели_для анализа и синтеза стационарных ОПС на базе многофункциональных модулей.

8. Предложен и реализован новый тип многофункционального ;.:одуля, отвечавший требованиям параллельности операций, норостраизшс.мсстн

СТРУКТУРЫ И КОНСТРУКТИВНОЙ ОДНОРОДНОСТИ 0ЛЄМЄІІТОВ И СВЯЗСЙ ЇМ I^і СОХ

уровнях декомпозиции системы.

4. Определены классификационные признаки и систематизированы па
раметры для многофакторного анализа ОПС..

Практическая ценность результатов работы состоит в следующем: I. Предложен многокоординатный модуль нетрадиционной компоногка на базе приводов линейного поремещеняя в качестве принципиально новой элементной базы для построения на его основе различных классов ОПС.

'с. Предложены оригинальные структурны'? и компоновочные решения ОПС на базе шогофункциональьих модулей, заяитенпые авторскими свя-

детельствами СССР.

3. На основе разработашшх яиалигако-иматациошшх моделей даны практический рекомендации по выбору структур стационарных ОЇІС с одновременной настройкой и оптимизации их основных показателей качества .

4. Разработан универсальный комплекс программ, реализующих совокупность имитационных моделей для исследования и оптимизация структур "и параметров ОЇЇС по заданный критериям эффективности.

5. '/-ксперп: енталыю on ре деле і га области эффективного применения алгоритг.оп линейной и нелинейной маршрутизации в зависимости от мощности среды и номенклатури входного потока заявок и области рационального использования 0П0 в сопоставлении с ГПС аналогичной структуры.

6. Разработаны классификационныепйОШн однородных производственных сред. ..

Положения, шносиные на защиту:

1. Основними классификацйонішмя признаками ОПС являются мобильность и ішсгрпшзаекость элементов и связей, определяющие задачи многофакторного исслодошиия различных классов сред.

2. В качестве элементарного модуля ОПС, реализующего основные принципы однородности на всех уровнях декомпозиции системы, предлагается многокоординатний модуль нетрадиционной компоновки на Сазе приводов линейного перемещения.

3. Эффективный метод исследования функционирования стационарных ОПС с одновременной л предварительной настройкой основан на применении аппарата стохастических сетевых моделей массового обслужява- . кия,-

4. Для решения задач анализа и синтеза 0IJC необходима разработка аналитико-имитациошшх моделей.

5. Области эффективного применения алгоритмов линейной и нели-н-'йной маршрутизации для исследуемого класса ОЛС определяются мощностью среды и номенклатурой входного потока и практически не зави-о1т от соотношения дисциплин обслуживания я характера поступления ,'Л'лтериалыщх потоков.

G. Области рационального использования ОПС в сопоставлении с ПІС аналогичной структуры определяются средним временем полного об-слухиппния заявки и находятся в определенных диапазонах соотношений времени обработки и времени транспортировки заявки \^To/f_r.}-

Реализация результатов работы. Результаты теоретических и экспериментальных исследований могут бить использованы при проектировании и исследовании ГПС и их элементов.

Исследования, проведенные б работе, использовдпы; i< ОСЬ,],' ИЭТИ {г.Новосибирск) при. разработке опытных образцов многокоордпнатных модулей нетрадиционных компоновок-в качестве элементно;¹. для построения на их основе производственных систем и заилишш авторскими свидетельствами СССР. Материалы диссертационной работы использованы также с ОКБ прецизионных станков (г.Одесса) и внедрены в производстве при разработке опытного образца многофункционального модуля и исследовании параметров компоновок модуля как элемента производственных систем.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались:

6. На 4 Всесоюзных научно-технических конференциях по тематике "Автоматизация, технологических процессов и производств" и "ГПС" (г.Киев, 1985, 1986, 1967; г.Уфа, І98В).

7. На 5 республиканских, областных и отраслевых научно-прап;:-ческях'конференциях (г.Москва, 1986; г .Ленинград, 1986; г.Кемороьч, 1987; г.Ижевск, 1988; г Ларьков, 1969).

. 3. На 2 Всесоюзных школах-семинарах молодых ученых и специалистов (г.Новосибирск, 1985; г.Минск, 1988).

4. На научно-технических семинарах НЭТИ и СКТБ АТМО (г.Новосибирск, 1983-1986 гг.) и кафедры ГПС инженерного центра Г!Ю i:p.i ,'LU.!' им.М.И.Калинина (г.Ленинград, 1987-1990 гг.).

Публикации'. По теме диссертационной работы опубликовано 15 печатных работ, в том числе 5 авторских свидетельств СССР, 2 отчета по НИР.

Структура и объем работы. Диссертационная рибота состоит из
введения, четырех глав, заключения,'списка литературы из О- коро
нований и приложений. Общий объем работы с. включает: ссаов-
яая часть - 150 с. машинописного текста, Ь таблиц на Ш с, -II рд-
сунка на 48 с. и 70 с. приложений.