Введение к работе
Актуальность работы. Транспортно-заготовителыше расходы при производстве асбестоцементной продукции составляют существенную долю в себестоимости продукции из-за крайне низкой эффективности ручного труда, применяемого в настоящее время при погрузочно-разгрузочных работах и транспортировании Высвобождение человека из этих операций с одной стороны приводит к исключению тяжелого и вредного труда, что способствует решению социальных задач общества, а с другой стороны создает условия для устранения «слабого звена» в цепи производства с точки зрения уровня автоматизации, поскольку такое высвобождение может осуществляться только средствами автоматики и микропроцессорной техники
Для повышения эффективности транспортно-складских комплексов целесообразно произвести детальное исследование возможностей применения технических средств, используемых в передовых отраслях промышленности, например, гибких автоматизированных производств с широким внедрением робототехнических комплексов и управляющих микроконтроллеров Кроме того, необходимо создать модели, отображающие динамику поведения транспортно-складского комплекса и отдельных его элементов при различных ситуациях. Подобные модели позволяют более детально изучить возможности оптимизации различных операций по таким важным критериям как энергетические затраты или временные затраты при их выполнении. Из всего этого следует, что тематика настоящей диссертационной работы является несомненно актуальной, а исследования, проведенные в рамках этой тематики будут способствовать формированию инженерной методики проектирования систем автоматизации концевых транспортно-складских операций в асбестоцементном производстве с учетом его особенностей
Цель диссертационной работы - совершенствование производства асбестоцементных строительных изделий путем автоматизации концевых транспортно-складских технологических операций на основе применения элементов гибких производственных систем.
Поставленная цель достигается путем решения следующих задач.
определение рациональной стратегии размещения паллет с различным типом асбеста в цехе-складе сырья,
оптимизация процедуры транспортирования паллет с сырьем при ограничениях, устанавливаемых заданным рецептом сырьевой смеси,
исследование влияния свойства интервальности объекта управления на динамические свойства системы управления и нахождение способа его снижения,
совершенствование способа задания активной внешней среды и синтез структуры квазиоптимальной системы автоматического управления мобильным транспортным средством;
5) разработка программного обеспечения проектирования и функционирования микропроцессорной системы автоматизации концевых транспортно-складских операций асбестоцементного производства
Методы исследований. В работе при проведении исследований и решении задач использовались методы системного анализа, теории автоматического управления и оптимизации, теории сетей Петри, моделирования систем
Научную новизну работы составляют
оптимальная процедура транспортирования паллет с сырьем при ограничениях, устанавливаемых заданным рецептом сырьевой асбестовой смеси,
способ снижения влияния свойства интервальное объекта управления на динамические характеристики системы управления мобильным транспортным средством,
методика и алгоритмы обработки измерительной информации, получаемой с декодера-идентификатора, о боковом отклонении мобильного робота,
процедура синтеза квазиоптимальной структуры бортовой системы автоматического управления мобильного робота
Практическая значимость работы состоит
в рекомендациях по изменению расположения и количества мест загрузки/разгрузки цеха-склада асбестового сырья, а также процедур транспортирования и размещения паллет с асбестом,
в рекомендациях по выбору места установки декодера-идентификатора на платформе мобильного робота,
в разработанной программно-аппаратной поддержке процесса автоматизации концевых транспортно-складских операций технологического процесса производства асбестоцементных изделий
Внедрение результатов исследований Результаты исследований, связанные с оптимизацей транспортирования паллет, их рационального размещения в заготовительном цехе-складе асбестового сырья прошли испытания, получили положительную оценку и приняты к внедрения в ОАО «БелАЦИ» Кроме того, в учебный процесс в БГТУ им В Г Шухова внедрены «Физическая модель транспортно-складской системы заготовительного цеха-склада сырья» в форме цикла лабораторных работ по дисциплине «Автоматизация технологических процессов и производств», включающего исследование алгоритмов размещения и транспортирования паллет, аппаратных средств реализации автоматизированной системы управления, программного обеспечения функционирования системы
Апробация работы Основные результаты диссертационной работы были представлены в виде докладов и обсуждены на следующих научно-технических конференциях и семинарах Международной научно-практической конференции «Современные технологии в промышленности строительных материалов и стройиндустрии» (Белгород, 2005), XX Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» (Ярославль, 2007), Международной научно-практической
5 конференции «Научные исследования, наносистемы и ресурсосберегающие технологии в стройивдустрии» (Белгород, 2007), Научно-техническом семинаре кафедры «Техническая кибернетика» БГТУ им В Г Шухова
Результаты исследований опубликованы в открытой печати одна статья в журнале, рекомендованном ВАК РФ, и 6 в сборниках докладов НТК, один патент РФ
Личный вклад соискателя в работах, опубликованных в соавторстве состоит в следующем [Щ8] - по математической модели разработана структура модели динамики мобильного робота в среде MatLab и проведено исследование системы боковой стабилизации, в [2] - предложены связи портов микроконтроллера с периферией и организация опроса многокатушечного датчика бокового положения работа, в [4] - получен итерационной алгоритм оптимизации и предложено формализованное усложнение в постановке задачи, приводящее к учету множественности пунктов загрузки/выгрузки асбеста, на основании которого найден алгоритм оптимизации процесса размещения паллет и их транспортировки, в [5],[7] - сделан анализ состояния уровня автоматизации концевых транспортных операций и выдвинуты предложения по способам и подходам к автоматизации транспортно-складских операций, в [6] - предложена имитационная модель организации движения робота-погрузчика
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
процедура нахождения оптимального алгоритма перемещения паллет с асбестом с учетом ограничения, накладываемого рецептом сырьевой асбестовой смеси,
способ модернизации формирования активной внешней среды гибкого производственного участка на концевом технологическом участке готовой продукции и совершенствование методики обработки измерительной информации, получаемой с декодера-идентификатора,
способ снижения влияния интервальности объекта управления на динамические свойства системы управления мобильного робота,
квазиоптимильная структура устройства управления боковым движением мобильного робота,
инженерная методика построения систем автоматизации концевых транспортно-складских технологических операций асбестоцементного производства
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и приложения, содержащих 155 страницы машинописного основного текста, 54 рисунков, списка использованных источников из 90 наименований на 8 страницах, а также трех приложений на 19 страницах
