CC BY
9
НЛТУ
УКРЛ1НИ
t ,
Hl/IUB
Науковий bIch и к Н/1ТУ УкраТни Scientific Bulletin of UNFU
http://nv.nltu.edu.ua https://doi.org/10.15421/40270919 Article received 02.11.2017 р. Article accepted 28.11.2017 р.
УДК 658.527:011.56
ISSN 1994-7836 (print) ISSN 2519-2477 (online)
[^1 Correspondence author R. Ya. Orikhovskyy romanorix9@gmail.com
Р. Я. Орiховський
Нацюнальний лкотехтчний утверситет Украши, м. Львiв, Украта
НАДШШСТЬ АВТОМАТИЗОВАНИХ ВИРОБНИЧИХ СИСТЕМ
У МЕБЛЕВОМУ ВИРОБНИЦТВ1
Проанаизовано вплив надшноста обладнання на стабшьшсть технологiчних операцш та ефектившсть функцiонування автоматизованих виробничих систем у меблевому виробництвi. Розглянуто сучаснi методи визначення надiйностi для вирь шення завдань пiдвищення ефективноста функцiонування автоматизованих виробничих систем на меблевих тдприемствах. Надiйнiсть обладнання мае значний вплив на стабiльнiсть процеав та фактичну продуктивнiсть автоматизованих лшш. Зни-ження надiйностi зумовлюе значне зниження фактично! продуктивностi автоматизованих лшш i зниження стабiльностi тех-нолопчних операцiй. Ненадiйнiсть технжи, недолжи в оргашзацп пращ, фактори зовнiшнього впливу спричиняють втрати часу функцiонування технолопчного обладнання. Вплив надiйностi технiчних засобiв на технологiчнi показники ефектив-носта проявляеться у тому, що на^дки вiдмов технiчних засобiв вiдображаються на поведшщ об'екта керування. Ефектив-шсть автоматизованих виробничих систем визначаеться технолопчними показниками. Технологiчнi показники ефективнос-та вiдображають кiлькiсть та якiсть виготовлено! продукцп, кiлькiсть витрачено! сировини та матерiалiв, використання тех-нологiчного обладнання та енергй. Технологiчнi показники ефективноста iстотно залежать вiд надiйностi обладнання. Шд-вищувати надiйнiсть автоматизованих виробничих систем доцшьно за допомогою розроблення схем компонування обладнання, структурно-параметрично! оптимiзацil, структурного резервування та iмiтацiйного моделювання.
Ключовi слова: надiйнiсть обладнання; параметр стабшьностц технологiчнi показники ефективностц автоматизованi ви-робничi системи; iмiтацiйне моделювання; структурно-параметрична оптимiзацiя; резервування.
Вступ. Вивчення особливостей гехнологiчного про-цесу виготовлення меблiв показуе, що на нього пос-гiйно впливають рiзнi випадковi фактори. Тому трива-лосп операцiй меблевого виробництва е величинами випадковими, осшльки вони залежать вщ таких випад-кових впливiв: розмiрно-якiсних характеристик сировини i матерiалiв, надiйносгi устаткування, оргашзацп процесу.
Виклад основного матерiалу досл1дження. На
ефектившсть функцiонування автоматизованих систем керування технолопчними процесами у меблевому ви-робницта iсгогно впливае надiйнiсгь гехнiчних засобiв, виробничого обладнання, засобiв керування. Нена-дiйнiсгь гехнiки, недолiки в оргашзацп пращ, фактори зовшшнього впливу спричиняють втрати часу функщ-онування технолопчного обладнання. Вплив надшносп гехнiчних засобiв на гехнологiчнi показники ефектив-носп проявляеться у тому, що наслщки вiдмов техшч-них засобiв позначаються на поведiндi об'екта керування (рис.).
Меблевi дегалi характеризуются розмiрами i фiзич-ними властивостями, що приймають рiзнi значення в деякому дiапазонi !х змiни. Мiж цими значеннями не-мае визначеного постшного зв'язку, параметри сировини i матерiалiв мають властивостi випадкових величин. Тривалють циклу технологiчних операцiй у меблевому
виробницта складаеться з тривалосп робочого ходу, несумiщених холостих ходiв i часу циклових втрат. По-зацикловi втрати безпосередньо впливають на трива-лiсть лише окремих робочих циктв. Позацикловi втрати спричиняються насамперед ненадiйнiстю технiки, недолiками в оргашзацп пращ та шшими факторами зовшшнього впливу.
На вщновлення нормального процесу функцюну-вання верстата потрiбен певний час. Витрати часу на ввдновлення нормально! роботи обладнання збшьшу-ють тривалiсть iнтервалiв випуску i знижують фактичну продуктивнiсть верстапв. Отже, у продесi функщ-онування верстатiв вiдбуваеться послщовне чергування двох рiзних перiодiв - перiоду безперебшноТ роботи i перiоду вiдновлення робочого стану машини. Перюд безвщмовноТ роботи верстата у технщ називають часом напрацювання н а перюд вщновлення И роботоз-датностi - часом вщновлення Спiввiдношення мiж цими параметрами визначае технiчний рiвень устатку-вання та ефективнiсть його використання у виробниц-твi. Його оцiнюють долею часу безвщмовноТ роботи tн або коефщентом готовностi. Коефщент готовностI КГ е комплексним показником надшносп i визначае ма-тематичне сподiвання частини часу нормального функ-дiонування автоматизовано!' лшп
Kr =-
(1)
t
н
1нформащя про aBTopiB:
Орiховський Роман Ярославович, канд. техн. наук, доцент кафедри автоматизацп та комп'ютерночнтегрованих технологiй. Email: romanorix9@gmail.com
Цитування за ДСТУ: Орiховський Р. Я. НадШшсть автоматизованих виробничих систем у меблевому виробництвк Науковий
вкник НЛТУ УкраТни. 2017. Вип. 27(9). С. 92-94. Citation APA: Orikhovskyy, R. Ya. (2017). The Reliability of Automated Production Systems in Furniture Manufacture. Scientific Bulletin of UNFU, 27(9), 92-94. https://doi.org/10.15421/40270919
Вщмови ТЗ
Об'ект керування
т
Зупинка технологичного процесу
Витрата сировини, палива, простш, додатков1 пуски
3
Ремонтний персонал ТЗ
Змша характеристик технолопчного процесу
Виготовлення браковано! продукцн
Зниження продуктив-
HOCTi
Збшынення витрат сировини, палива, eHepri'i
Зниження
якосп продукцп
лг г 1 г 1 т
1 1 1 '
Кшьюсть зупинок технолопчного процесу Тривал1сть про-CToi'B технолог!ч-ного процесу Неповне виготовлення продукцп Перевитрата сировини, eHepri'i, палива Змша пока-зниюв якосл продукц1'1
Оперативний персонал АСУ ТП
I_.._
S ю | « 1 о n я я ° к на®.«
й о э «
^ 3 tr
н b ш я со
5 о я u Я й я «
III % § %
^ я
Я Я f о, я О
ё -t
s .5 о
Н й»
н w
я ю
о о
Я Рч
ю о
Запасн1частини i матер1али
II
О
D С R )S
s i'l
я 5 ш
н Й °
« 3
о, g
я & ш °
я .2 о ю S о
S а а 8
g X Я I
й .г
о- я
Н X
я « СП i-
Трудов1 вирати персоналу
BapTicTb продукцп
Соб1варт1сть продукцп'
X
Економ1чний ефект
Рис. Вплив вщмов технiчних засобгв на показники ефективноста автоматизованих виробничих систем
4т
Каштальш вкладення
>< I И
Рентабельшсть виробництва
Питом! витрати
На ефектившсть функцiонування автоматизованих виробничих систем у меблевому виробництвi iстотно впливае надштсть технiчних засобiв, виробничого об-ладнання, засобiв керування. Ненадiйнiстъ технiки, недо-лiки в оргашзаци працi, фактори зовнiшнъого впливу спричиняють втрати часу функцюнування технолопчно-го обладнання. Надштсть обладнання спричиняе знач-ний вплив на стабшьшсть технологiчних операцiй та ефектившстъ функцюнування автоматизованих виробничих систем. Зпдно з дослвдженнями (Dudiuk et al., 1996; 1998) триватсть виробничих операцiй розподiляеться за розподшом Ерланга, який використовують для опису технолопчних операцiй меблевого виробництва
F(t) = р{т< t} = 1 - e-K■ £
: ( )' i!
(2)
K--
(3)
де: F(t) - функцiя розподiлу iнтервалiв часу; p{T<t} -ймовiрнiсть того, що тривалiсть операцп' буде меншою вщ деякого значения t; ц — штенсившсть операцп'; K -параметр Ерланга, який описуе стабшьшсть технолопчно! операцп'. Параметр Ерланга визначаеться вщношен-ням квадрата середньо! тривалост! операцп' до !! дис-персп
t2
:D(t).
Залежно в!д величини дисперсп параметр К може приймати р!зш значення в д!апазош вщ 1 до ж. Якщо К=1, коли дисперая тривалост! операцш дор!внюе !! се-реднш величин!, отримуемо розподш, для опису чисто випадкових процеав. За вадсутносп дисперсп', коли триватсть операцп' постшна, параметр K несшнченно великий (K^x). Завдяки цш властивост! розподш Ерланга дае змогу описувати широкий д!апазон тривалос-т! виробничих операцш з р!зним ступенем нер!вном!р-ност!, в!д чисто випадково! до постшно! включно. Дисперая штервалу випуску характеризуе стабшьшсть технолопчно! операцп' ! визначаеться за формулою
щш) = (+ Гц 2) +
tH ^ '
-Ц
tH
Dц + Db +(гц + tB )2
— \2 ц
Kr
Dц +
tH
Db + tB | 1 - tH
(4)
де: Бц, DB — дисперс!я тривалост! в!дпов!дно циклу та часу вшновлення; tц — тривал!сть циклу технолопчно! операц!!.
Отже, залежн!сть (4) визначае дисперсш тривалост! !нтервалу випуску продукцп для конкретних параметр!в тривалост! циклу, часу безв!дмовно1 роботи устаткуван-ня та часу в!дновлення його роботоздатност!. З теор!! над!йност! устаткування в1домо, що середн! значення часу напрацювання на в!дмову tH й часу вшновлення tB пов'язаш м!ж собою сп!вв!дношенням (1). Тому дисперсш штервалу випуску продукц!! можна виразити через коеф!ц!ент готовност!
Dm = Бц +^ tH
, + |1 -ц |(K-1 -Г/
(5)
Параметр Ерланга К1В для !нтервалу випуску обчис-люють за допомогою сшввщношення
Kib =
tiB_ Db
ц_
Kr
—2 Dц + ^
Kr
-1
K2
Щ + l 21 - 1K1 - Kr )2
2
1
(6)
Стаб!льн!сть технолопчно! операцп визначаеться параметром Ерланга тривалост! циклу Кц! залежить вш коеф!ц!ента готовност! машини КГ. Тшьки для !деально1 машини (Кг=1) параметр К1В залишаеться на р!вн! його величини для тривалостей циклу Кц. Параметр стабшь-ност! циклу Кц проявляе сильний вплив на допустиму над!йн!сть машини лише в д!апазош в!д Кц=1 до Кц=2. Тут допустим! меж1 коефщента готовност! досить висок! (Кг=0,90-0,98). Забезпечити таку над!йн!сть в умо-вах меблевого виробництва нелегко. Подальше зростан-ня параметра стабшьносп циклу Кц мало впливае на допустиму надшшсть машини. Таким чином прояв-ляеться важливе значення первинного впорядкування стаб!льност! тривалост! циклу. 1нтенсившше ! в ширшо-му д!апазон! впливае на допустиму надшшсть вщносна тривал!сть часу напрацювання. Виконаш за допомогою !м!тац!йних моделей статистичш досл!дження та анал!з л!тературних джерел (Dudiuk et al., 1996; 1998), дають змогу сформулювати основн! висновки щодо впливу
2
2
1
1
надшносп технолопчного обладнання на ефективнiсть автоматизованих виробничих систем у меблевому ви-робнщтш загалом. Висновки
1. Надiйнiсть технолопчного обладнання створюе знач-ний вплив на стабiльнiсть технологiчних операдiй та ефектившсть автоматизованих виробничих систем у меблевому виробнидтвi.
2. Результати iмiтацiйного моделювання пiдтверджують, що середне значення тривалостi iнтервалiв випуску продукцп визначаеться величиною середнього значення часу технолопчно! операцп i коефiдiентом готов-ностi верстата.
3. Зменшення надшност устаткування призводить до значного зростання дисперсп iнтервалiв випуску про-дукци.
4. Значне зростання дисперсп iнтервалу випуску iз зни-женням надшност машин, призводить до iнтенсивного зменшення параметра стабшьност для iнтервалу випуску. Особливо рiзко знижуеться коефщент стабшь-
ност обладнання i3 зменшенням його коефщента готовности
5. Пщвищення надiйностi автоматизованих виробничих систем доцшьно проводити з використанням структурного резервування та структурно-параметрично! опти-мiзацil технологiчних лiнiй.
Вирiшення зазначених завдань поряд з iншими тех-нiчними й органiзацiйними заходами, дасть змогу знач-но покращити надшшсть автоматизованих виробничих систем у меблевому виробнищга.
Перелiк використаних джерел
Dudiuk, D. L. (Ed.), Maksymiv, V. M., Soroka, L. Ya., Orik-hovskyi, R. Ya. et al. (1996). Imitatsiine modeliuvannia hnuchkykh avtomatyzovanykh linii u lisovyrobnychomu kompleksi: monohra-fiia. Kyiv: ISDO. 140 p. [in Ukrainian]. Dudiuk, D. L., Zahvoiska, L. D., Maksymiv, V. M., & Soroka, L. M. (1998). Elementy teorii avtomatychnykh linii: navch. po-sibnyk. Kyiv-Lviv: IZMN. 192 p. [in Ukrainian].
Р. Я. Ориховский
Национальный лесотехнический университет Украины, г. Львов, Украина
НАДЕЖНОСТЬ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СИСТЕМ
В МЕБЕЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Проанализировано влияние надежности оборудования на стабильность технологических операций и эффективность функционирования автоматизированных производственных систем в мебельном производстве. Рассмотрены современные методы определения надежности для решения задач повышения эффективности функционирования автоматизированных производственных систем на мебельных предприятиях. Надежность оборудования имеет значительное влияние на стабильность процессов и фактическую производительность автоматизированных линий. Снижение надежности приводит к значительному снижению фактической производительности автоматизированных линий и снижению стабильности технологических операций. Ненадежность техники, недостатки в организации труда, факторы внешнего воздействия вызывают потери времени функционирования технологического оборудования. Влияние надежности технических средств на технологические показатели эффективности проявляется в том, что последствия отказов технических средств отражаются на поведении объекта управления. Эффективность автоматизированных производственных систем определяется технологическими показателями. Технологические показатели эффективности отражают количество и качество изготовленной продукции, количество израсходованного сырья и материалов, использование технологического оборудования и энергии. Технологические показатели эффективности существенно зависят от надежности оборудования. Повышать надежность автоматизированных производственных систем целесообразно с помощью разработки схем компоновки оборудования, структурно-параметрической оптимизации, структурного резервирования и имитационного моделирования.
Ключевые слова: надежность оборудования; параметр стабильности; технологические показатели эффективности; автоматизированные производственные системы; имитационное моделирование; структурно-параметрическая оптимизация; резервирование.
R. Ya. Orikhovskyy
Ukrainian National Forestry University, Lviv, Ukraine
THE RELIABILITY OF AUTOMATED PRODUCTION SYSTEMS IN FURNITURE MANUFACTURE
The influence of equipment reliability on stability of manufacturing operations and efficiency of automated production systems in the furniture industry is analysed. The modern methods of determination of reliability for solving problems of improving the functioning of furniture factories of automated production systems are researched. Reliability of equipment has a significant impact on the stability of the process and on the actual performance of automated lines. Reduced reliability leads to a significant reduction in the actual performance automated lines and reduce the stability of manufacturing operations. Unreliable equipment, shortcomings in the organization of work, factors of external influence cause a loss of operating time of technological equipment. The impact of technical equipment reliability on technological performance indicators is manifested in the fact that the consequences of failures of hardware are reflected in the behaviour of the control object. Efficiency of automated production systems is determined by technological indicators. Technological performance indicators reflect the quantity and quality of manufactured products, the amount of raw materials consumed, the use of process equipment and energy. Technological performance indicators of automated production systems depend heavily on the reliability of equipment. Furniture details are characterized by size and physical properties having properties of random variables. Failures in technological lines affect the reliability due to the random nature of the characteristics of workpieces and machine parameters. To restore the functioning of an automated production system, it takes some time. The time spent on restoring the normal operation of the equipment reduces the actual performance of the technological lines. The need to increase the reliability of equipment is due to a decrease in the quantity and quality of products and unreasonable costs of energy and raw materials. Improve the reliability of the automated industrial systems using expedient development schemes equipment layout, structural and parametric optimization, redundancy and structural simulation.
Keywords: equipment reliability; parameter stability; technological indexes of efficiency; automated production systems; imitation design; structurally and parametric optimization; reservations.
