Введение к работе
Актуальность темы. Сложные производственные процессы (ПП) как объект исследования характеризуются тем, что проведение натурного эксперимента зачастую является дорогостоящим или невозможным. Однако, достоверная информация об их свойствах позволяет повысить эффективность принимаемых решений в различных областях - от проектирования до управления. В связи с этим, представляет интерес разработка математических моделей производственных процессов, предназначенных для решения исследовательских задач.
Вагшейшей фазой производства является технологический процесс сборки, для эффективности которого большое значение имеют такие работы, как транспортировка и комплектование деталей и сборочных единиц. Такие производственные процессы характеризуются многими параметрами, динамичны, испытывают влияние случайных воздействий. Динамические свойства наиболее полно учитываются в моделях, при разработке которых производственный процесс представляется в виде динамической системы. В этом направлении можно выделить работы А.А.Первозванского, П.А.Ватника.
Следует отметить, что создание средств исследования сложных технологических процессов признано одной из эффективных областей автоматизации, ей посвящено значительное количество публикаций. В зарубежных разработках научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы, относящиеся к созданию систем транспортировки, распределения, подачи деталей, являются одним из важных направлений ( фирмы J)»«ifa? (teetionic bub>m&tLon,OtAloaid Marine Сот-рогъШп , 1'Aaii „Toyota" Маг/иле Wotfei).
Анализ основных результатов в области разработки математических моделей производственных процессов, включающих сборочные и распределительные операции, показывает малые возможности исследования статистических и динамических характеристик потоков предметов, если объект имеет сетевую структуру и большую размерность. Модели таких объектов зачастую значительно упрощаются, используется детерминированный подход или рассматриваются стационарные режимы функционирования, то есть не учитываются в должной мере динамические свойства моделируемого объекта.
Актуальность и практическая ценность задач, связанных с использованием динамических моделей и статистических методов при моделировании объектов производства, были отмечены на Всесоюзной НТК "Применение статистических методов в производстве и управлении" (г.Пермь, 1990 г.). На данное направление ориентированы научные и практические задачи, решаемые в диссертационной работе.
Цель работы - повышение эффективности моделирования процессов производства дискретного и дискретно-непрерывного типа, имеющих сетевую технологическую структуру, включающих распределительные и сборочные операции.
Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:
-
Разработка математической модели производственного процесса, включающего сборочные и распределительные операции на основе декомпозиции, динамического и ыашрутно-непрерывного представления.
-
Исследование стохастического варианта модели системы распределительных операций с точки зрения анализа и синтеза объекта.
-
Исследование стохастического варианта модели многономен клатурной поточной сборочной линии.
-
Разработка модели сиетеш ресурсов в производственном подразделении и процессов их распределения.
-
Разработка методики настройки и агрегирования предложенных моделей.
-
Разработка структуры системы автоматизации моделирования производственного процесса, включающего сборочные и распределительные операции.
V. Программная реализация задач моделирования динамики объекта на основе предложенных моделей.
Методы исследований: Поставленные в работе задачи решены на основе использования аппарата дифферекци&чьных и разностных уравнений, методов теории вероятностных процессов, теории систем, аппарата логики предикатов, принципов построения программного обеспечения ЭВМ.
На защиту выносятся:
-
Результаты декомпозиции и требования к компонентам интегрированной модели производственного процесса с сетевой технологической структурой.
-
Модель динамики производственного процесса, включающего распределительные и сборочные операции.
-
Стохастическая модель системы распределительных операций.
-
Стохастическая модель ыногономенклатурной поточной сборочной линии.
-
Модель функционирования ресурсов оборудования и работы персонала в производственном подразделении, включавшая формализацию распределения компонент ресурсов.
-
Методика настройхи разработанных моделей на реальный объект.
-
Алгоритмическое и программное обеспечение моделирования динамики процессов распределения и сборки.
Научная новизна:
Формализованы на основе использования непрерывной ыаршрут-но-технологической координаты свойства процесса комплектования и сборхн, свяэаняие с протяземностью технологических ыарзфутоа
Получены оригинальные аналитические соотнопения, позволяющие осуществлять анализ и синтез системы распределительных операций с учетсы случайных отклонений интенсивностей потоков деталей н динамического перераспределения их компонент. Разработан эффективный по времена алгоритм синтезч.
Предложена ыодель статистической динамики сборочного процесса, учитывающая его нестационарные характеристики.
Разработанная дискретно-логическая модель системы ресурсов в производственном подразделении позволяет осуществлять агрегирование с динамической моделью системы производственных потоков.
Практичаскую ценность работы представляют следующие результаты:
Програізяое обеспечение моделирования производственного процесса, которое является открытым и может быть использовано
совместно с другими программными средствами, что расширяет возможности его использования.
Алгоритмы решения задач исследования вероятностных и динамических характеристик системы распределительных операций, обеспечивающие сокращение вычислительных затрат в 2 - 10 раз.
Математическое обеспечение, позволяющее исследовать многономенклатурное незавершенное производство с точки зрения обеспечения комплектности выпускаемых изделий и сокращения затрат на его создание и поддервание.
Программно-информационная реализация модели распределения ресурсов, сокращающая процесс настройки в 2 - 3 раза.
Методики моделирования сборочно-распределительных процессов.
Реализация результатов в промышленности. Практическими результатами явились разработки математического, программного и информационного обеспечения исследования производственных объектов с сетевой технологической структурой и дискретным типом производства. Результаты использованы в научно-исследовательских работах, выполняемых на кафедре АСУ в 1Э8о_1990 г.г., а также переданы НПО "ПАРМА". Суммарный экономический эффект от внедрения составил 36 тысяч рублей.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы обсуждались на следующих конференциях и семинарах:
всесоюзной НТК с участием стран членов СЭВ "Применение статистических методов в производстве и управлении", г.Пермь. 1990 г.;
областной НТК "Математическое моделирование в сложных системах", НТС РЭС им. А.С.Попова, Пермь, I9b9 г.;
I региональной ШК "Совершенствование методологии и технологии создания перспективных автоматизированных систем",
г. Пермь, 19Ь9 г.;
- П всесоюзной НТК "Тренажеры в формировании профессиональ
ных навыков при подготовке специалистов", союза НПО СССР,
г. Ульяновск, 1968 г.
Публикации. По результатам проведанных исследований опубликовано II печатных работ, а также получено положительное решение о выдаче авторского свидетельства.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и содержит 14Ь страниц машинописного текста, 25 страниц иллюстративного материала. Список литературы содержит 97 наименований.
