Содержание
Автоматизированные производственные системы (АПС) обеспечивают высокую производительность и качество изготавливаемой продукции.
Однако наличие большого числа взаимосвязанного оборудования приводит к возникновению следующих проблем:
- Выбор структуры АПС.
- Выбора типа транспортной системы.
- Определение состава оборудования РТК.
Кроме того, решение указанной проблемы осложняется наличием внецикловых потерь времени, носящих стохастический характер.
Поэтому актуальной является задача определения эффективного количества технологического оборудования (станков в составе РТК и транспортных средств в АПС), обеспечивающего максимизацию загрузки оборудования и производительности системы.
Имитационное моделирование для определения необходимо количества станков
Имитационное моделирование позволяет решить данную проблему. Имитационные модели дают оценку характеристик производительности АПС, коэффициента загрузки оборудования и других характеристик.
С помощью имитационного моделирования можно оценить:
- Влияние загруженности РТК на производительность системы.
- Установить при какой загрузке РТК необходимо улучшение транспортной системы.
- Определить какое количество транспортных средств обеспечит максимальную производительность.
В данной статье продолжаются исследования, проведенные в работе [2], рассматриваются два варианта повышения производительности АПС при максимальной загрузке оборудования:
- Определение минимально необходимого количества станков-дублеров в каждом РТК.
- Определение минимального числа транспортных средств.
Задачей первого исследования являлась оценка минимально необходимого количества станков-дублеров в каждом РТК на производительность АПС.
Исследования проводились на программном комплексе, использующем имитационные модели GPSS/H и описанном в статье [3], где АПС состоит из 5 РТК, с программой выпуска 150 деталей в сутки.
В ходе серии экспериментов постепенно снижалась средняя загрузка РТК, входящих в состав АПС, за счет увеличения количества станков дублеров.
Порядок проведения экспериментов был следующим:
- Первоначальная структура АПС оценивалась с помощью имитационных моделей GPSS/H, выявлялась наиболее загруженная РТК.
- Производительность комплекса оценивалась по времени изготовления партии деталей.
- Для увеличения снижения коэффициент загрузки РТК, в его состав добавлялся еще один обрабатывающий станок.
- Затем производилась оценка полученной структуры АПС и выбор новой РТК, для добавления дополнительной единицы оборудования.
В результате проведения серии экспериментов построен график, представленный на рисунке 1:
Из графика следует:
- С уменьшением коэффициента загрузки РТК, уменьшается время изготовления партии деталей, а следовательно, происходит рост производительности АПС.
- При этом увеличивается загрузка транспортной системы (увеличивается число заявок на транспортировку).
- При достижении коэффициента загрузки транспортной системы значения 0.8, рост производительности прекращается.
- Дальнейший рост производительности достижим улучшением характеристик транспортной системы.
Имитационное моделирование для определения необходимо количества транспортных средств
Задачей второго исследования являлось определение минимального количества роботизированных тележек, обеспечивающих максимальную производительность.
Для решения этой задачи была произведена серия экспериментов где:
- Варьировалось количество роботизированных тележек от 1 до 7.
- Для каждого варианта создана имитационная модель, получены данные о производительности АПС и загрузке оборудования.
На рисунке 2 приведен график зависимости времени необходимого на производство заданного количества деталей от количества роботизированных тележек:
При увеличении количества роботизированных тележек, отмечается рост производительности.
Рост производительности наблюдается до тех пор, пока он не ограничивается производительностью обрабатывающего оборудования.
На рисунке 3 представлен график зависимости загрузки оборудования от количества роботизированных тележек:
Из графиков 2 и 3 видно:
- Что рост производительности АПС (сокращение времени изготовления партии деталей) наблюдается при увеличении количества транспортных средств, до тех пор, пока не ограничивается производительностью РТК.
- При загрузке хотя бы одной из РТК технологической цепочки до 80 %, происходит постепенное замедление роста и при величине загрузки РТК более 93 % дальнейшее увеличение числа роботизированных тележек нецелесообразно.
Для приведенного частного случая 3 роботизированные тележки обеспечивают наибольшую производительность АПС.
Результаты исследований:
- Увеличение производительности РТК, увеличивает производительность АПС, до тех пор, пока загрузка транспортной системы не достигает 80 %, дальнейший рост производительности возможен лишь за счет увеличения пропускной способности транспортной системы.
- При коэффициенте загрузки РТК равном 80-90 %, увеличение производительности транспортной системы оказывается не эффективным.
Список литературы
- Моделирование систем при помощи компьютерной имитации и анимации: учебное пособие / В.В. Зиновьев, А.Н. Стародубов, Кемерово, Кузбасский государственный технический университет, 2010 год, страница 118.
- Проектирование компьютерно-интегрированных производственных систем / В.А. Полетаев, В.В. Зиновьев, А.Н. Стародубов, И.В. Чичерин, под редакцией В.А. Полетаева, Москва, Машиностроение, 2011 год, страница 324.
- Алгоритм работы модуля оптимизации структуры автоматизированной производственной системы.
- Автоматизация поиска оптимального варианта автоматизированной транспортно-складской системы.
Источник: Исследование характеристик автоматизированных производственных систем с использованием имитационного моделирования / В.А. Полетаев, В.В. Зиновьев, А.Н. Стародубов, А.И. Цигельников // Вестник КузГТУ, 2013 год, №2, страницы 74-76.
