Эффективность и ритмичность процессов производства Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

сти; оы = - интенсивность напря-

жений.

Закон ползучести £°и=/(о„, Т, ср/, /) предполагаем известным.

3. Используя шаговый метод по времени, определяем деформации ползучести на и-м шаге

(8)

где вип_! - величины деформаций ползучести на предыдущем шаге по времени; ё^^ - величины скоростей деформации ползучести в момент времени А/ - шаг по времени; к, I = = 1,2,3.

4. Полученные деформации ползучести подставляем в исходное уравнение равновесия и в граничные условия. Решаем заново систему уравнений (5), (6) с учетом деформаций ползучести полученных на прошлом шаге по времени и т. д.

В Ы В О Д

Данный алгоритм решения позволяет производить расчеты напряженно-деформированного состояния полых цилиндров при значительных объемных изменениях, вызванных неравномерным нагревом и нейтронным облучением с учетом тепловой и радиационной пол-зучестей.

Л И Т Е Р А Т У Р А

1. Куликов, И. С. Прочность элементов конструкций при облучении / И. С. Куликов, Б. Е. Тверковкин. -Минск, 1990. - 134 с.

2. Клус, С. А. Напряженно-деформированное состояние полого толстостенного цилиндра при неравномерном нагреве и радиационном облучении / С. А. Клус, И. С. Куликов, А. В. Чигарев // Инновации в машиностроении. -2008. - № 23. - С. 218-224.

Поступила 03.03.2009

УДК 629.11.001.24:531.3

ЭФФЕКТИВНОСТЬ И РИТМИЧНОСТЬ ПРОЦЕССОВ ПРОИЗВОДСТВА

Канд. техн. наук, доц. ЧЕПЕЛЕВА Т. И.

Белорусский национальный технический университет

Цель статьи - рассмотрение сосредоточенных и распределенных конкурирующих процессов и некоторых основных положений метода структурирования ресурсов машиностроительного производства.

Возможность конвейерной реализации различных конкурирующих процессов зависит от практической возможности представления общего ресурса в виде последовательности составных частей. Множество процессов Р назовем множеством конкурирующих процессов, если эти процессы обладают хотя бы одним общим ресурсом. Через общие ресурсы осуществляется взаимодействие процессов произ-

водства. Особую роль в машиностроении играют структурирование производственного ресурса

и решение проблем оптимальной организации как параллельных конкурирующих процессов производства, так и комплексных, а также их сосредоточенное распределение и выполнение. Разработан математический аппарат сетевых дуговзвешенных графов, а также получены способы расчета точных значений минимального общего рабочего времени выполнения различных действующих производственных процессов рабочего ресурса с ограниченным числом интеллектуальных исполнителей с оценками

трудоемкости с учетом числа рабочих блоков и процессов. Полученный математический аппарат служит отправной точкой в решении проблемы организации и распределении множества взаимодействующих конкурирующих процессов в машиностроительном производстве.

Основная идея метода структурирования процессов производства состоит в обеспечении декомпозиции (т. е. разбиении) рабочего ресурса на блоки и организации одновременного, параллельного использования этих блоков множеством процессов.

Для параллельного использования рабочих блоков характерной является та ситуация, когда один и тот же блок или часть его необходимо выполнять многократно, циклически. Введем некоторые обозначения.

Подмножеством множества рабочих ресурсов или просто ресурсом назовем многократно выполняемый рабочий блок или его часть, а множество соответствующих производственных процессов - конкурирующими. Пусть Я, -некоторый ресурс, а Я - множество конкурирующих процессов, где / = 2, к. Задача состоит в следующем: требуется организовать производство таким образом, чтобы общее время выполнения рабочих процессов Я,, использующих ресурс Я,, было минимальным, / = 1, п.

Для решения поставленной задачи применяется стратегия последовательного обслуживания и распределение п рабочих процессов с использованием различных механизмов.

Под рабочим ресурсом в машиностроительном производстве будем понимать некоторый источник, основу для производства. Например: если используется источник энергии - энергоресурсы; если основа для работы - сырье - сырьевые ресурсы; аналогично финансовые ресурсы, рабочие ресурсы и т. д.

Интеллектуальный исполнитель в машиностроительном производстве - это некоторая интеллектуальная машина. Его основная функция - распределение производственных процессов в определенной логической последовательности и обработка рабочего ресурса с целью получения некоторого конечного результата. Он создает, нормирует и обрабатывает производственные процессы. Интеллекту-

альный исполнитель производства - это организатор и исполнитель в одном лице (но в обратную сторону не всегда верно). Интеллектуальный исполнитель превращает хаос каких-то производственных задач в последовательную упорядоченную систему с целью достижения цели при их решении. Роль интеллектуального исполнителя могут исполнять прежде всего рабочий коллектив, автоматы, определенная робототехника, полуавтоматы и т. п.

Процессы - это определенные действия, направленные на решение поставленных производственных задач.

Рассмотрим более подробно схему «Структура производства» (рис. 1). Пусть ^ - время выполнения каждым из процессов ресурса Я. В этом случае суммарное время выполнения процессов: Т = Ш. Заметим, что дополнительные временные затраты на распределение процессов здесь не учитываются.

Время Т можно существенно сократить, если обеспечить структурирование ресурса Я производства на рабочие блоки Яь Я2, ..., Як с последующей конвейеризацией как рабочих блоков по процессам, так и процессов согласно интеллектуальным исполнителям.

При этом необходимо пройти следующие этапы:

а) структурирование ресурса на рабочие блоки;

б) организацию параллельного взаимодействия процессов, рабочих блоков и интеллектуальных исполнителей;

в) совмещение во времени выполнения различных процессов, использующих один и тот же рабочий блок Яь г = 1, к,

г) запоминание (по завершению использования очередного рабочего блока) и восстановление (перед началом использования следующего рабочего блока) необходимой информации о промежуточном состоянии процессов;

д) запуск производственных процессов на выполнение и их завершение;

е) выбор режимов взаимодействия рабочих процессов, интеллектуальных исполнителей и рабочих блоков;

ж) обеспечение специальных средств описания взаимодействия производственных процессов, интеллектуальных исполнителей и рабочих блоков ресурса производства;

г*-

В2 Негосу-

дарственные

Р_Процесс

управления

Научная

деятельность

Р

Организаторская деятельность

Р 4 —^- Трудовая

деятельность

1 г 1 г 1 г

ря1 Человек + ря 1 Человек + ря 1 Человек + ря 4 Человек +

робототехника компьютер, обо- управленческий техника, робото

рудование аппарат техника

Рис. 1. Структура производства

з) разработка алгоритмов реализации взаимодействия процессов, интеллектуальных исполнителей и рабочих блоков ресурса производства;

и) поддержка взаимодействия процессов, интеллектуальных исполнителей и рабочих блоков.

Исходя из структурной организации машиностроительного производства осуществляется структурирование ресурса на соответствующие рабочие блоки. Это происходит на этапах создания математической модели машиностроительного производства, а также на этапах создания алгоритмов ее решения. Далее каждый

рабочий блок оформляется с помощью специального математического описания. Число рабочих блоков разбиения ресурса производства зависит от количества процессов и интеллектуальных исполнителей, накладных расходов и других параметров.

Проведены доказательства соответствующих критериев эффективности и оптимальности структурирования процесса производства согласно количеству рабочих блоков, интеллектуальных исполнителей ресурса производства с учетом необходимых параметров.

Для описания взаимодействия процессов, интеллектуальных исполнителей и рабочих блоков ресурса производства введена их соответствующая нумерация.

Пусть имеется Я7 процессов, РЯк интеллектуальных исполнителей, Б]- рабочих блоков, где

7 = 1, я; к-\,р; 7=1,5. Причем рабочие блоки расположены линейно. Тогда специально выделенный организующий производственный процесс предоставляет рабочие блоки структурированного ресурса производства Я}, у = 1,5, каждому из процессов Р, 7 = 1, п. В случае сосредоточенной обработки возможна монополизация интеллектуального исполнителя 7-м производственным процессом. При этом если ]-й

рабочий блок, у=1, 5, освобождается очередным 7-м производственным процессом, то он предоставляется (7 + 1)-му процессу, а 7-й процесс получает в свое распоряжение (/ + 1)-й рабочий блок или переводится в состояние ожидания до момента освобождения (/ + 1)-го

блока, /=1,и-1, 7=1,5-1 ит. д. (рис. 2).

^ Блок Б циклический

РЯГ1 рктх рКпМ

Рис. 2. Организация взаимодействия компонентов структуры производства Вестник БНТУ, № 3, 2009 63

При распределенной обработке монополизации интеллектуальных исполнителей производственными процессами не происходит, а рабочие блоки одного и того же производственного процесса выполняются различными интеллектуальными исполнителями.

При недостаточном, ограниченном наличии интеллектуальных исполнителей возможно совмещенное во времени выполнение производственных процессов. Запоминание и восстановление промежуточных состояний производственных процессов, запуск их на выполнение и их завершение, выбор режимов взаимодействия процессов, интеллектуальных исполнителей и рабочих блоков осуществляет организующий процесс.

Предлагаемый метод организации взаимодействия конкурирующих процессов с ресурсом производства, основанный на его структурировании на параллельно выполняемые блоки, позволяет использовать один и тот же ресурс для множества конкурирующих процессов одновременно. Задача обоснования метода структурирования ресурсов на параллельно выполняемые рабочие блоки по времени реализации заданных объемов работ носит комплексный

характер, что приводит к сложным математическим расчетам.

В Ы В О Д

Для решения подобных задач требуется, прежде всего, построение математических моделей, адекватно отражающих различные аспекты взаимодействия множества процессов, с учетом их физической специфики. Анализ показывает, что на пути решения этой комплексной проблемы большинство математических задач носит дискретный, комбинаторный характер. В связи с этим при построении и исследовании математических моделей и задач оптимальной организации параллельных процессов производства применяются теории множеств, расписаний, графов, комбинаторной оптимизации. Рассмотрены вопросы моделирования и алгоритмизации структуры производства с использованием метода структурирования (разбиения на части) и организации параллельного выполнения множества взаимодействующих конкурирующих производственных процессов.

Поступила 17.07.2008