Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 5
АНАЛИЗ СТРУКТУРНОГО РЕЗЕРВИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ КАК МЕТОДА ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ
МНОГОСТАНОЧНЫХ СИСТЕМ 9
Понятие структурного резервирования 9
Виды структурного резервирования 10
Нормативный метод планирования загрузки оборудования
для выполнения производственного задания 12
Структурное резервирование применительно к станочному
участку 13
Нагруженное резервирование 14
Ненагруженное резервирование 16
Облегченное резервирование 18
Методы и модели принятия решений в условиях неполноты
информации 20
Цель и задачи исследования 23
ИССЛЕДОВАНИЕ СМЕШАННОГО РЕЗЕРВИРОВАНИЯ
НА ОСНОВЕ МАРКОВСКИХ МОДЕЛЕЙ 25
Основные определения 25
Стратегии управления резервом станочного оборудования.. 27 Информированность о надежности структурных единиц станочной системы и математическое моделирование........ 28
Марковская модель резервируемого станочного участка
без дифференциации отказов 30
Марковская модель резервируемого станочного участка с
дифференциацией отказов 34
Исходные данные для расчета показателей участка для марковских моделей с дифференциацией отказов и без
дифференциации отказов 43
Выводы 44
ИССЛЕДОВАНИЕ СМЕШАННОГО РЕЗЕРВИРОВАНИЯ МНОГОСТАНОЧНЫХ СИСТЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
СТАТИСТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ 46
Исходные предположения 47
Моделирование работы станочного модуля 48
Моделирование интервала безотказной работы станочного
модуля и инструментальной наладки 50
Моделирование интервала безотказной работы режущего
инструмента в нагруженном и облегченном резервах 50
Моделирование интервала безотказной работы станочного
модуля в нагруженном и облегченном резерве 55
3.4 Моделирование интервала восстановления отказа
станочного модуля и инструментальной наладки 34
-
Время восстановления станочного модуля 58
-
Время восстановления инструментальной наладки 59
-
Алгоритм статистического моделирования участка с резервными станками 60
-
Моделирование нагруженного резерва 65
-
Моделирование работы станка в облегченном резерве 66
-
Моделирование восстановления станочного оборудования . 67
3.9 Моделирование ненагруженного резерва 68
ЗЛО Расчет итоговых показателей 69
-
Исходные данные для моделирования 71
-
Выводы 74
4 ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМА РЕЗЕРВИРОВАНИЯ
СТАНОЧНОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ОБРАБОТКИ РЕЗАНИЕМ 77
-
Введение 77
-
Оптимизация при полной определенности спроса 79
-
Критерий оптимальности 79
-
Вероятностный риск при планировании наработки станочного участка 82
-
Экономический риск невыполнения задания 83
-
Связь между вероятностным и экономическим рисками.... 85
-
Алгоритм оптимизации работы участка со смешанным резервом 86
-
Пример расчета оптимальной стратегии в случае определенного спроса 90
-
Исходные данные 90
-
Результаты расчета 94
-
Сравнение с традиционной методикой планирования загрузки для выполнения производственной программы.... 106
4.3 Оптимизация при вероятностной определенности спроса... 106
-
Статистика колебаний спроса 107
-
Расчет оптимальной стратегии 109
-
Оптимизация при неопределенности спроса на выпущенную продукцию предприятия 112
-
Алгоритм принятия оптимального решения о загрузки оборудования на плановый период в ситуациях вероятностного и неопределенного спроса 115
-
Влияние полноты информации о спросе на эффективность принимаемых решений 118
-
Структура и возможности методики резервирования станочных систем 119
-
Выводы 123
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ 126
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 129
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Эксплуатационные исследования надежности автоматических станочных линий в условиях производства
отопительных радиаторов 138
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Алгоритм моделирования гамма-распределения. 144 ПРИЛОЖЕНИЕ В. Блок - схема статистического моделирования
работы станочного модуля 148
ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Чертеж и краткие сведения о технологии
обработки ниппелей, применяемой на ОАО "Сантехлит" 150
ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Инструкция подготовки исходных данных для
разработанного программного обеспечения 157
ПРИЛОЖЕНИЕ Е. Текст программы оптимизации работы участка со смешанным резервированием станков для Модели 2 и файлы
исходных и итоговых данных 161
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж. Акт о принятии к внедрению результатов
научно-исследовательской работы 180
Введение к работе
При выборе решения в условиях неопределенности, характерной для производственных условий, всегда неизбежен элемент произвола, а, следовательно, и риска. Недостаточность информации всегда опасна и за нее приходится платить.
Для производственного процесса со станочным оборудованием неопределенность связана с отказами оборудования и колебаниями спроса.
Снижение рисков, обусловленных вероятностной сущностью производственного процесса, и повышение ритмичности и стабильности производственного процесса, может быть достигнуто, за счет привлечения дополнительных технологических ресурсов [24]. В частности для разрешения стохастической неопределенности производственного процесса и обеспечения заданного уровня надежности системы с недостаточно надежными структурными единицами, может быть использовано структурное резервирование. Контроль над выпуском может играть главную роль в планировании загрузки станочного оборудования. Резервное оборудование позволяет предотвратить перерывы в выпуске продукции в случае отказа основных агрегатов; а именно, это оборудование можно использовать как компенсирующий механизм, не допускающий остановки всего производства, если возникли неполадки в какой-то части производственной системы, и просто как средство, нейтрализующее колебания спроса и позволяющее поддерживать производство на требуемом уровне.
Обычно на практике периоды высокого потребительского спроса и соответственно высокой загрузки производственных мощностей сменяются периодами низкого спроса и низкой загрузки производственных мощностей.
В связи с этим необходимо разработать методику для планирования выпуска продукции в условиях колебаний спроса и минимизировать издержки, связанные с риском невыполнения и перевыполнения плана относительно спроса. В этом плане представляет интерес подход, основанный на теории игр и статистических решений [15].
При единичном производстве по заказам, когда каждая работа осуществляется по согласованным с потребителем техническим характеристикам, программа разрабатывается просто на основе сроков поставки, согласованных с потребителем, — заказ потребителя фактически предполагает календарный план выполнения заказа. Но при других формах производства заказы сложно планировать, приходиться изготавливать партии продукции впрок и хранить на складе.
Важно сформировать производственный план так, чтобы с минимальными издержками максимально удовлетворить запросы потребителей, даже если они неравномерно распределены по срокам, используя при этом, разработанную методику, основанную на моделировании работы участка со смешанным резервом оборудования.
В первой главе рассматриваются существующие виды резервирования [3,4,21,24,17,23] и дан анализ их применения в технологии машиностроения. На основе этого анализа формируются требования к математической модели резервированной станочной системы.
Во второй главе разработана аналитическая модель станочной системы со смешанным резервом. Дано понятие смешанного резерва. В зависимости от имеющейся информации о надежности структурных единиц участка выделены: марковская модель станочного участка со смешанным резервом без дифференциации отказов и марковская модель станочного участка со смешанным резервом с дифференциацией отказов. Первая модель применяется, когда известна только интенсивность отказов и время восстановления. Во второй модели выделяется два вида отказов: инструментальной наладки и собственно станка. В первом и втором случаях предполагается показательный закон распределения величин интенсивности отказов и времени восстановления станочных модулей и разрабатывается математическая модель станочной системы. Для каждой модели разработаны система показателей работы участка и программное обеспечение, которое позволяет рассчитывать итоговые показатели участка в целом.
Третья глава посвящена статистическому моделированию резервированного станочного участка со смешанным резервом. В этом случае известны законы распределения интенсивности отказов и времени восстановления. Разработан граф состояний станочного модуля при работе в смешанном резерве. Описывается алгоритм статистического моделирования работы участка со смешанным резервом. Разработано программное обеспечение для данной модели, позволяющее рассчитать наиболее важные показатели станочного участка со смешанным резервированием.
В четвертой главе производится оптимизация смешанного резервирования на примере станочного участка обработки ниппелей отопительных радиаторов в условиях предприятия ОАО «Сантехлит» (п. Любохна Брянской области). Разработан критерий оптимальности и алгоритм оптимизации работы участка с использованием отмеченных моделей. Также исследованы несколько ситуаций, связанных с имеющейся информацией о спросе на продукцию предприятия. Предложены практические рекомендации по организации оптимального резервирования станочного оборудования, в зависимости от колебания спроса.
В заключении формулируются общие выводы по диссертации.
Научная новизна результатов заключается в теоретическом обосновании целесообразности применения смешанного (нагруженного, облегченного, ненагруженного) резервирования к многостаночным системам для обработки резанием и выбора оптимального режима смешанного резервирования с учетом надежности оборудования и режущего инструмента, многостаночности обслуживания и степени неопределенности программы выпуска.
Автор выражает благодарность научному руководителю д.т.н., профессору Пасько Н.И. за научные консультации при подготовке диссертационной работы, д.т.н., профессору Иноземцеву А.Н. и д.т.н., профессору Анцеву В.Ю. за полезные замечания и предложения по теме диссертации и другим сотрудникам кафедры «Автоматизированные станочные системы» Тульского государственного университета за помощь и поддержку в ходе обсуждения диссертационной работы, а также сотрудникам ОАО «Сантехлит» пос. Любохна Брянской области за помощь в практической реализации результатов исследования.
