CC BY
92
Технические науки — от теории к практике _№ 1 (49), 2016г.
3. Левитский Н.И. Теория механизмов и машин: учебное пособие для вузов - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Наука, 1990. - 592 с.
4. Алексеева Л.Б. Решение задач синтеза механизмов на основе методов оптимизации // Сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции 31 октября 2015 г. В 2-х частях. Часть I. Смоленск: ООО «НОВАЛЕНСО», 2015. - 151 с.
СибАК
www.sibac.info
ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СИСТЕМЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПРОГРАММНОГО ПРОДУКТА TECNOMATIX PLANT SIMULATION
Ильин Роман Андреевич
магистрант Арзамасского политехнического института (филиала) Нижегородского государственного технического университета,
РФ, г. Арзамас E-mail: [email protected]
Бусаров Евгений Игоревич
магистрант Арзамасского политехнического института (филиала) Нижегородского государственного технического университета,
РФ, г. Арзамас E-mail: ew. busaroff@yandex. ru
Шурыгин Алексей Юрьевич
канд. техн. наук, доц. Арзамасского политехнического института (филиал) Нижегородского государственного технического университета, РФ, г. Арзамас E-mail: ashurigin@hotbox. ru
I(Г СибАК
Техни чески е науки — от теории к практике ^^ № 1 (49), 2016г_www.sibac.info
IMITATING MODELLING OF THE PRODUCTION SYSTEM WITH APPLICATION OF PROGRAM PRODUKTA TECNOMATIX OF PLANT SIMULATION
Ilyin Roman
master student of of API (branch of) NSTU, Russia, Arzamas
Eugene Busarov
master student of of API (branch of) NSTU, Russia, Arzamas
Alexey Shurigin
candidate of Technical Sciences, Associate Professor
of API (branch of) NSTU, Russia, Arzamas
АННОТАЦИЯ
Представлены результаты имитационного моделирования производственной системы на примере загрузки участка, состоящего из четырех обрабатывающих центров, партиями деталей четырнадцати наименований. Определена продолжительность цикла обработки всех партий деталей, выполнен анализ загрузки оборудования участка, выявлен резерв для уменьшения продолжительности цикла обработки.
ABSTRACT
Results of imitating modeling of a production system on the example of loading of the site consisting of four processing centers, kits of parts of fourteen names are presented. Duration of an operation cycle of all kits of parts is determined, the analysis of loading of the equipment of a site is made, the reserve for reduction of duration of an operation cycle is revealed.
Ключевые слова: имитационная модель, производственная система, партия деталей, загрузка оборудования, последовательность запуска.
Keywords: simulation model, production system, kit of parts, loading of the equipment, sequence of start.
В настоящее время задача повышения эффективности работы производственных систем машиностроительного производства путем применения САПР как при их проектировании, так и при анализе
Технические науки — от теории к практике _№ 1 (49), 2016г.
динамики функционирования и оптимизации их работы является актуальной [1, с. 132]. Подобный подход обеспечивает сокращение времени проектирования, сроков запуска в производство новых изделий, позволяет выявить проблемные участки при работе производственных систем, оперативно внести изменения и спрогнозировать их последствия, а также оптимизировать работу производственных систем с использованием современных методов.
Tecnomatix Plant Simulation является инструментом имитационного моделирования широкого класса систем и процессов. Он разработан в Германии как инженерный инструмент для применения в производстве. В качестве основы использован объектно -ориентированный принцип построения модели, благодаря чему существенно облегчается создание модели, её изменение, анализ и оптимизация.
Исходными данными для построения имитационной модели работы производственного участка, являлись: маршрут обработки деталей на станках, штучное время обработки для каждой детали, время наладки обрабатывающих центров на обработку каждой партии деталей, а также объём партий деталей (таблица 1).
Таблица 1.
Исходные данные для построения имитационной модели
Наименование детали Маршрут обработки tmr, мин Тпз, на партию,час Партия запуска, шт
Номер операции Наименов. оборудования
Вал 15 Опер 005 FTC 10 12 1,34 50
Опер 010 FTC 10 9,5 1,96 50
Опер 015 FTC 10 9,5 1,39 50
Опер 020 FTC 10 6 1,9 50
Колесо 000 Опер 005 FTC 10 5 0,9 100
Опер 010 FTC 10 8 1,1 100
Опер 015 FTC 10 5,5 0,8 100
Опер 020 ТФЦ 150 9 1,6 100
Опер 025 ТФЦ 150 6,5 1,6 100
Колесо 001 Опер 005 FTC 10 6 0,9 100
Опер 010 FTC 10 12 1,1 100
Опер 015 FTC 10 9 3,2 100
Опер 020 FTC 10 3 1,7 100
Опер 025 FTC 10 7 2,46 100
Колесо 016 Опер 005 ТФЦ 150 2,5 0,8 50
Опер 010 ТФЦ 150 11 2,2 50
Опер 015 ТФЦ 150 4 1,3 50
СибАК
www.sibac.info
ССибАК
№ 1 (49), 2016г_www.sibac.info
Колесо 017 Опер 005 FTC 10 3 0,9 100
Опер 010 FTC 10 4,5 1,1 100
Опер 015 FTC 10 5,5 1,3 100
Колесо 018 Опер 005 ТФЦ 150 8 0,9 100
Опер 010 ТФЦ 150 9 1,1 100
Колесо 020 Опер 005 ТФЦ 150 8 0,8 50
Опер 010 ТФЦ 150 8 0,8 50
Колесо 023 Опер 005 FTC 10 2 1,53 50
Опер 010 FTC 10 3 1,8 50
Опер 015 FTC 10 4 1,86 50
Червяк 000 Опер 005 ТФЦ 150 2 2,09 50
Опер 010 ТФЦ 150 10 7,09 50
Опер 015 ТФЦ 150 12 9,17 50
Ось 151 Опер 005 FTC 10 8 1,64 150
Опер 010 FTC 10 12 1,64 150
Опер 015 FTC 10 12 1,64 150
Шестерня 152 Опер 005 ТФЦ 150 10 1,84 150
Опер 010 ТФЦ 150 12 2,35 150
Опер 015 ТФЦ 150 15 2,2 150
Ось 161 Опер 005 FTC 10 6 1,64 150
Опер 010 FTC 10 15 1,64 150
Опер 015 FTC 10 11 1,64 150
Шестерня 162 Опер 005 FTC 10 13,8 3,06 150
Опер 010 FTC 10 11 2,95 150
Опер 015 FTC 10 6 2,84 150
Шестерня 192 Опер 005 FTC 10 12 2,83 150
Опер 010 FTC 10 15 4,28 150
Опер 015 FTC 10 10,2 2,74 150
Имитационная модель производственной системы (рисунок 1) состоит из двух источников заготовок Source и Source1, четырех единиц обрабатывающего оборудования FTC10_1, FTC10_2, FTC10_3, TFC150, четырех накопителей и стока, то есть выходом с участка (объект Drain). В источнике Source находятся детали, обрабатывающиеся на трёх станках FTC10, а в источнике Source1 находятся детали, обрабатывающиеся на станке TFC150. За каждым из станков закреплен свой накопитель (Buffer, Buffer1, Buffer2 и Buffer3), на которых пришедшие на обработку заготовки ожидают своей очереди на обработку.
^ СибАК
www.sibac.info
Технические науки — от теории к практике _№ 1 (49), 2016г.
. ) Proctinne_FTC10 5etupetime_FTC10
Eventcontroller
Рисунок 1. Имитационная модель производственной системы
Последовательность запуска заготовок на обработку задается таблицами Sequence_FTC10 (рисунок 2) и Sequence_TFC150 (рисунок 3). В эти таблицы занесены детали, обрабатываемые на станках FTC10 и TFC150 соответственно.
object integer 2 string 3 table 4 ¡[iteger hteger
string чи Number Name Attributes Orig Chrom
1 .MUs.Val 15 1 Val 15
2 ,MUs, Koleso ООО 1 Koleso 000
3 .MUs. Koleso 001 1 Koleso 001
4 , MUs, Koleso 017 1 Koleso 017
5 .MUs.Koleso 023 1 Koleso 023
6 .MUs.Os 151 1 Os 151
7 .MUs.Os 161 1 Os 161
8 ,MUs.5hesternya 162 1 5hesternya 162
9 ,MUs.Shesternya_191 1 5hesternya_191
Рисунок 2. Таблица последовательности запуска заготовок, обрабатываемых на станках модели ЖТС10 иТЖС150
Технические науки — от теории к практике № 1 (49), 2016г_
^ СибАК
www.sibac.info
object integer 2 string 3 table 4 integer integer 6
string ми Number Marne Attribute Orig Chrom
1 ,MUs,Koleso 016 Koleso 016
2 ■ Müs,Koleso 018 Koleso 018
3 ■ Müs,Koleso 020 Koleso 020
4 .MUs.Chervyak 000 Chervyak 000
5 ,MUs.5hesternya_152 5hesternya_152
Рисунок 3. Таблица последовательности запуска заготовок, обрабатываемых на станке модели TFC150
string time 2
string MU type Time
1 ■/а1 15 1:06:50:00.0000
2 Koleso ООО 1:06:50:00.0000
3 Koleso 001 2:13:40:00.0000
4 Koleso 017 21:40:00,0000
5 Koleso 023 7:30:00,0000
6 Os 151 3:03:00:00,0000
7 Os 161 3:08:00:00.0000
8 Shestemya_162 3:05:00:00.0000
9 Shestemya_191 2:20:00:00.0000
string time 2
string MU type Time
1 ■/al 15 6:35:24,0000
2 Koleso 000 2:48:00.0000
3 Koleso 001 9:21:36,0000
4 Koleso 017 3:18:00,0000
5 Koleso 023 5:11:24.0000
6 Os 151 4:55:12,0000
7 Os 161 4:55:12.0000
8 Shesternya 162 8:51:00,0000
9 Shesternya_191 9:51:00,0000
а)
б)
Рисунок 4. Таблицы, содержащие времена обработки (а) и наладки (б), для станка FTC10
Времена обработки и наладки станков для станка FTC10 задаются таблицами Proctime_FTCШ (рисунок 4,а) и Setupetime_FTC10 (рисунок 4,б). Времена обработки и наладки заготовок для станка TFC150 задаются таблицами Proctime_TFC150 (рисунок 5,а) и Setupetime_TFC150 (рисунок 5,б). Так как, согласно имитационной модели (рисунок 1) заготовки, обрабатываемые на станках FTC10, проходят через обрабатывающий центрTFC150, но при этом на нем не обрабатываются, время их обработки и наладки в таблицах Proctime_TFC150 и Setupetime равно нулю.
По результатам имитационного моделирования время, которое требуется для обработки всех партий заготовок, составило 13 дней и 4 часа.
^ СибАК
т\пу.яЬасж&
Технические науки — от теории к практике _№о 1 (49), 2016г
5|:ппд и гме 2
5|:ппд "111 Ьуре Л те
1 <о1е5С1 016 14:35:00.0000
г К0|е50 018 1:04:20:00.0000
3 К0|е50 020 13:20:00.0000
4 СЬегууак 000 20:00:00.0000
5 ЗЬегЬегпуа 152 3:20:30:00,0000
6 Уа1 15 0.0000
7 К0|е50 000 1:01:50:00.0000
8 К0|е50 001 0.0000
9 Ко1ею 017 0,0000
10 Ко1е50 023 0.0000
И 05 151 0.0000
12 05 161 0.0000
13 5Ье5|:егпуа 162 0.0000
14 5Ье5|:егпуа_191 0.0000
5|:г1пд и те 2
йМпд М11 Ьуре Т|те
1 <0|е50 016 4:18:00.0000
2 К0|е50 018 2:00:00.0000
3 К0|е50 020 1:36:00.0000
4 СЬегууак 000 18:21:00.0000
5 5Ье5|:егпуа 152 6:23:24.0000
6 Уа1 15 0.0000
7 К0|е50 000 3:12:00.0000
8 К0|е50 001 0.0000
9 К0|е50 017 0,0000
10 К0|е50 023 0.0000
11 05 151 0.0000
12 05 161 0.0000
13 5Ье5|:егпуа 162 0.0000
14 5Ье5|:егпуа_191 0.0000
а)
б)
Рисунок 5. Таблицы, содержащие время обработки (а) и наладки (б), для станка ТЖС150
Из анализа диаграммы работы оборудования (рисунок 6) можно сделать вывод, что участки ожидания и блокировки достаточно велики, что ведет к увеличению времени простоя станков. Средний коэффициент загрузки оборудования в данном случае составляет примерно 0,51.
Статистика ресурсов
|=ТС10_1 ПС10_2 ПС10_3 "П=С150
Рисунок 6. Диаграмма работы оборудования
ССибАК
№ 1 (49), 2016г_www.sibac.info
Но. Resource/Order 31 Ol 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 1 Ii
1 22061422061422061422061422061422061422G6142206142206142206142206141 :2C61422Ü6H; iiT
1 TFC150 ■
2 FTC10_2 1 1
3 FTC10 1 J
4 FTClO_3 1 l
Рисунок 7. Диаграмма Ганта
На диаграмме Ганта (рисунок 7) при отображении ресурсов видны те места, где имеются простои в работе оборудования (узкие черные участки). К причинам простоев можно отнести неравномерность распределения деталей между станками, которая вызвана неоптимальной последовательностью запуска партий заготовок. Таким образом, имитатационное моделирование производственной системы позволило определить цикл изготовления продукции, выявить ее «узкие места», а дальнейшая оптимизация последовательности запуска заготовок позволит сократить цикл их изготовления.
Список литературы:
1. Курненков Д.Н., Шурыгин А.Ю. Моделирование работы участка механического цеха на основе заданного рабочего плана в среде имитационного моделирования Plant Simulation. Техника и технологии машиностроения: материалы IV Международной студенческой научно-практической конференции. (19 марта 2015 г.); Омск: Изд. «ОмГТУ», 2015. - 132-139 с.
2. Steffen BangSow. Manufacturing Simulation with Plant Simulation and SimTalk: - [Электронный ресурс]: Usage and Programming with Examples and Solutions. - Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2010. - 300 с. Электрон. версия печат. публ. URL: http://lheletronica.url (Дата обращения: 07.09.2015).
3. Tecnomatix Plant Simulation 10 Step-by-Step Help.-2010. - 618 с. -[Электронный ресурс] - URL: http://m.plm.automation.siemens.com/en_us/ ImagesZPlantSimulation_Step-By-Step_ENU_tcm1224-143387.pdf (Дата обращения: 07.09.2015).
