Применение математического моделирования для оптимизации производственных процессов Текст научной статьи по специальности «Математика»

УДК 621.7:519.711.3

В.Г. Мартынов,V.G. Martynov, e-mail: corsairsr@mail.ru

Омский государственный технический университет, г. Омск, Россия

Omsk State Technical University, Omsk, Russia

ПРИМЕНЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ

APPLICATION OF MATHEMATICAL SIMULATION FOR OPTIMIZATION OF PRODUCTIONS

Оптимизация производственного процесса с целью повышения экономической эффективности предприятия - одна из ключевых задач технологии машиностроения; при этом проведение экспериментов с математическими моделями вместо натуральных экспериментов гораздо менее затратно. Однако широкому внедрению

326

Динамика систем, механизмов и машин, № 2, 2014

этой практики в техотделах предприятий пока мешает отсутствие специальных компьютерных программ для анализа и оптимизации параметров технологических процессов.

Production optimization for the purpose of increase of economic efficiency of the enterprise - one of key tasks of technology of mechanical engineering; thus carrying out experiments with mathematical models instead of natural experiments much less expensive. However widespread introduction of this practice in technical departments of the enterprises while is hindered by absence of special computer programs for. Analysis and optimization of parameters of technological processes.

Ключевые слова: математическое моделирование, функционирование производственных систем, имитационное моделирование

Keywords: mathematical modeling, functioning of production systems, imitation modeling

С середины XX в. в самых различных областях человеческой деятельности стали широко применять методы математического моделирования и связанного с ним компьютерного эксперимента для изучения тех объектов или явлений, натуральный эксперимент с которыми затруднен или невозможен вовсе (моделирование разрушений от ядерного взрыва или гравитационного воздействия космических тел). Возникли, соответственно, и новые дисциплины, изучающие математические модели соответствующих объектов и явлений, а также методы исследования этих моделей - «математическая химия», «математическая лингвистика» и т. д.

Математическая модель - это приближенное описание какого-либо класса явлений или объектов реального мира на языке математики.

Математическим моделированием называется процесс построения и изучения математических моделей. Основная цель моделирования - исследовать эти объекты и предсказать результаты будущих наблюдений.

В технологии машиностроения математическое моделирование начало внедряться в 1960-х годах [1], при этом, объектами моделирования выступали как создание технологического процесса (различные комбинации готовых решений при изготовлении деталей типовых групп), так и производственный процесс в целом (например, транспортные грузопотоки деталей и готовых изделий в цехе) или его части (процесс накопления погрешностей размеров детали при механообработке).

Моделирование процессов производства (а также любого другого объекта) выполняется разнообразными методами, подразделяющимися, в общем, на два класса: аналитическое и имитационное моделирование. При этом имитационные модели являются более оптимальными, так как имитационное моделирование позволяет работать с более сложными моделями большей размерности с учетом большего количества влияющих на функционирование объекта факторов.

Применение методов математического моделирования для оптимизации каких-либо аспектов производственного процесса на современных промышленных предприятиях представляется актуальным, так как проведение каких-либо натуральных экспериментов в данном случае весьма не рационально, так как устоявшийся ритм производства придется нару-

шить для введения нового оборудования, изменения маршрута обработки детали и проч. Гораздо эффективнее будет, не вмешиваясь в текущий производственный процесс, просчитать эффективность изменений ТП, исследуя математические модели. Приведем два примера производственных задач, которые могут быть решены методом математического и компьютерного моделирования:

Необходимо выпустить партию деталей типа тел вращения. Выгоднее обработать их на имеющихся токарных станках или приобрести высокопроизводительный обрабатывающий центр?

Сборка изделия N на 1-ой операции производится параллельно на семи рабочих местах. Какой экономический эффект будет от применения электрического инструмента вместо ручного и сколько рабочих мест это позволит высвободить без снижения такта производства?

327

Динамика систем, механизмов и машин, № 2, 2014

К сожалению, комплекс средств автоматизации труда, используемых современным инженером - технологом пока ограничивается только CAD-пакетами для работы с чертежами, разного рода автоматизированными справочниками и примитивными текстовыми редакторами для заполнения форм карт технологических процессов.

Создание комплекса специфичных компьютерных программ для помощи в анализе принятия того или иного технологического решения - одна из научных проблем ближайшего будущего.

Библиографический список

1. Технология машиностроения [Текст] : учеб. для вузов по специальности "Технология машиностроения": В 2 т. - 2-е изд., стер. - М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2001 - . -ISBN 5-7038-1283-6.

Т. 1 : Основы технологии машиностроения / В. М. Бурцев, [и др.]; под общ. ред. А. М. Дальского. - 2001. - 562, [1] с.

2. Пантюшин, С. В. Робототехника и гибкие автоматизированные производства. В 9-ти кн. Кн. 5. Моделирование робототехнических систем и гибких автоматизированных производств : учеб. пособие для втузов / С. В. Пантюшин, В. М. Назаретов, О. А. Тягунов [и др.] ; под ред. И. М. Макарова. - М. : Высш. шк., 1986. - 175 с.