CC BY
19
Федоренко Сергей Николаевич, ст. преподаватель, sergey.fedor@mail.ru, Россия, Севастополь, Севастопольский государственный университет
STOCHASTIC MODEL OF SYSTEM CONTROL WITH DISCONNECTION AND PROACTIVE RECOVERY OF THE COMPONENT
M.V. Zamoryonov, V.Ya. Kopp, D.V. Zamoryonova, S.N. Fedorenko
A model is constructed for controlling the system with shutdown and pre-recovery recovery of the component for the monitoring period using the trajectory method. A discretization of a system with a continuous phase space of states is performed on the basis of the phase-coherence algorithm. The process of functioning of such a system is simulated. Comparison of modeling results obtained using the trajectory method and the theorem on the average stationary time of the system stay in a subset of states is compared.
Key words: semi-Markov system, stationary distribution, method of trajectories, repeated enterings, hidden failures, means of control.
Zamoryonov Mikhail Vadimovich, candidate of technical sciences, docent, zamoryo-noffagmail. com, Russia, Sevastopol, Sevastopol National University,
Kopp Vadim Yakovlevich, doctor of technical sciences, professor, v koppamail. ru, Russia, Sevastopol, Sevastopol National University,
Zamoryonova Darya Viktorovna, candidate of technical sciences, docent, za-mika Hkr.net, Russia, Sevastopol, Sevastopol National University,
Fedorenko Sergey Nikolaevich, Senior Lecturer, sergey.fedor@mail. ru, Russia, Sevastopol, Sevastopol National University
УДК 621.9.06
ОСНОВЫ ТЕОРИИ ОПТИМИЗАЦИИ КОНЦЕНТРАЦИИ
ОПЕРАЦИЙ
А. О. Чечуга
Рассматриваются основные тенденции процесса концентрации технологических процессов в условиях массового и серийного производства. Анализируется возможность наличия уровня оптимальной концентрации элементарных операций технологического процесса.
Ключевые слова: концентрация операций, концентрация технологического процесса, уровень концентрации производства.
Концентрация операций в процессе обработки изделий на предприятиях машиностроительного профиля неразрывно связана со структурно-компоновочной схемой автоматизированного технологического оборудования, реализующего разработанный технологический процесс. То есть
308
технологический термин "концентрация операций" в определенном смысле является синонимом конструкторского термина "структурно-компоновочная схема станка".
Синтез оптимального технологического процесса основывается на:
- схеме классификации автоматизированного агрегатируемого технологического оборудования по степени концентрации операций;
- методике разработки (генерации) минимального количества вариантов с максимальной вероятностью нахождения среди них оптимального;
- методике целенаправленного поиска наилучшего решения по экономическому критерию без перебора всех возможных для заданных условий решений.
Концентрации технологического процесса можно добиться за счет уменьшения или упрощения движений, которые совершаются рабочими органами в процессе формообразования поверхности. При концентрации технологического процесса механическую обработку деталей можно осуществлять на небольшом количестве оборудования, которое выполняет большое количество операций. Если возможно применение последовательной концентрации, то это позволит выполнять последовательно один за другим большое количество переходов. Если переходы будут выполняться параллельно, то можно говорить о применении параллельной концентрации технологического процесса. Если в процессе обработки осуществляется применение двух способов концентрации, то может быть использована параллельно-последовательная концентрация технологических процессов.
Применение методов концентрации в процессе обработки позволяет сократить длительность рабочего цикла за счет уменьшения времени рабочих ходов.
С экономической точки зрения дифференциация, а следовательно, и концентрация технологического процесса напрямую зависят от степени механизации непосредственно самого производства. Высокий уровень механизации позволит реализовать более высокий уровень концентрации технологических процессов.
Для современного развития автоматизации производственных процессов в машиностроении характерны три главные тенденции.
Первая - широкое применение метода концентрации технологических операций при создании автоматизированного оборудования не только для массового, но и для серийного, в том числе мелкосерийного производств.
Вторая - использование метода агрегатирования (агрегатно-модульного принципа построения) металлорежущих станков-автоматов и полуавтоматов, автоматических линий, сборочных и контрольных машин, транспортных устройств, промышленных роботов, систем управления и
т.д. При этом в несколько раз сокращаются сроки проектирования и изготовления средств автоматизации и оборудования, создается возможность перекомпоновки и переналадки их при изменении объекта производства.
Третья тенденция - применение микропроцессорной техники и компьютеров для управления на всех уровнях технологическими процессами и производством (УЦПУ, УЧПУ, АСУТП, АСУП, АСТПП, САПР и т.д.). Это позволяет обеспечить гибкость производства, высокую надежность и ремонтопригодность управляющих систем, реализовать большие потенциальные возможности современных технологий.
Существует оптимальная степень концентрации элементарных операций дифференцированного технологического процесса на автоматизированном технологическом оборудовании, неразрывно связанная с компоновкой самих технологических машин. Наиболее ответственным этапом проектирования автоматизированного производства является разработка технического задания и технического предложения, когда должен быть создан технологический процесс и выбраны структурно-компоновочные варианты автоматизированного технологического оборудования. Именно на этой стадии инженерно обосновываются принимаемые технологические, структурно-компоновочные и конструктивные решения, обеспечивающие наивысшую технико-экономическую эффективность при минимуме затрат на автоматизацию.
Так, например, при разработке технического предложения по автоматизации сборки топливного насоса двигателя автомобиля КАМАЗ было выявлены 24 инженерно реальных варианта технологического процесса, которые отличались применяемым оборудованием, степенью концентрации операций и, естественно, технико-экономическими показателями.
На рисунке 1 показаны графики зависимостей приведенных затрат на выпуск продукции от вариантов технологических процессов, обозначенных по оси абсцисс номерами вариантов по возрастанию степени концентрации операций и уровня автоматизированности технологического (сборочного) оборудования. Как видно, каждый тип автоматизированного оборудования имеет на графике локальный минимум технико-экономического показателя (кривые 1 - 4). Огибающая кривая 5, соединяющая локальные экстремальные значения для всех типов оборудования, также, в свою очередь имеет экстремальный характер с наивыгоднейшими (примерно равноценными экономически) вариантами 15, 16 и 17 технологического процесса автоматизированной сборки, которые, однако, имеют не максимально возможную степень концентрации операций. Также значительно влияние степени концентрации операций не только на обобщающий экономический показатель - приведенные затраты на производство изделия, но и на другие показатели. Так, для приведенного примера при программе выпуска топливных насосов N = 250000 штук в год оптимальные варианты автоматизированного технологического процесса по
сравнению с действующим неавтоматизированным производством обеспечивают снижение трудоемкости до 7 раз, сокращение количества рабочих в сборочном производстве - до 6 раз и стоимости оборудования - до 27 раз.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 NN вариантов
техпроцесса
Одношпиндельные автоматы Многошпиндельные автоматы Синхронные автолинии Несинхронные автолинии
Тип автоматизированного оборудования
Зависимость приведенных затрат на выпуск продукции от уровня концентрации операций (вариантов технологического процесса) автоматизированной сборки
Поиск оптимального решения существенно затрудняется не только большим количеством вариантов технологических процессов, которые необходимо разработать и сравнить, но и большим числом параметров, требующихся для проведения расчетов при оценке каждого варианта. Это ставит задачу оптимизации проектируемого автоматизированного технологического процесса по степени концентрации операций в ряд наиболее сложных проблем автоматизации.
Решение ее традиционным методом - сравнением ограниченного количества вариантов, разработанных по опыту и интуиции, - во многих случаях неэффективно, так как оптимальный вариант с большой долей вероятности может не попасть в число рассматриваемых. Полный перебор всех (или хотя бы основных) реально возможных технологических решений нецелесообразен даже с применением ЭВМ, так как этап сбора и переработки исходных данных по всем вариантам существенно трудоемок и достаточно долог из-за отсутствия компьютерных сетей баз данных о средствах автоматизации в стране.
Список литературы
1. Капустин Н.М., Кузнецов П.М., Дьяконова Н.П. Комплексная автоматизация в машиностроении: учебник для вузов. М.: Академия, 2005. 368 с.
2. Автоматизация производственных процессов в машиностроении: учебник для втузов / Н.М. Капустин [и др.]; под ред. Н.М. Капустина. М.: Высшая школа, 2004. 415 с.
3. Автоматизированные системы управления предприятиями массового производства: учеб. пособие для студентов машиностроительных специальностей вузов / А.П. Ковалев [и др.]; под ред. Б.В. Власова, А.П. Ковалева. М.: Высш. шк., 1987.
Чечуга Антон Олегович, студент, ChechugaO@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
BASIS OF THE THEORY OF OPTIMIZATION OF CONCENTRA TION OPERA TIONS
A.O. Chechuga
The main tendencies of process of concentration of technological processes in the conditions of mass and serial production are considered; The possibility of the presence of a level of optimal concentration of elementary operations of the technological process is analyzed.
Key words: concentration of operations, concentration of technological process, level of concentration of production.
Chechuga Anton Olegovich, ChechugaO@mail. ru, Russia, Tula, Tula State University
