CC BY
12
Рассмотрены особенности разработки модели реального бревна с учетом его размеров, формы и пороков древесины по результатам деструктивного разделения (распиловки) бревна в производственных условиях. Сравнение результатов реальной распиловки бревна с результатами имитационной распиловки модели этого бревна показали адекватность разработанной модели и ее пригодность для дальнейших исследований.
Ключевые слова: бревно, сканирование, пороки древесины, пиломатериал, модель, имитационная распиловка, программное обеспечение для трехмерного моделирования SolidWorks.
Mayevskyy V.O. Model development of real log for its sawing simulation into sawn timber
The features of the development of model for real log with its size, shape and available wood defects as a results of destructive cutting of log in working conditions were examined. Comparison of real-sawing log with the results of simulation model of same log showed adequacy of this model and its suitability for further researches.
Keywords: log, scanning, wood defects, timber (lumber), model, sawing simulation, software for three-dimensional simulation SolidWorks.
УДК[674:658.011.54/56]:674.214 Доц. Т.В. 1ванишин, канд. техн. наук -
НЛТУ Украти, м. Львiв
РАЦЮНАЛЬНА ПОСЛ1ДОВН1СТЬ РОЗТАШУВАННЯ ВЕРСТАТ1В У АВТОМАТИЗОВАНИХ Л1Н1ЯХ
Дослщжено можливють застосування розроблено'1 методики впорядкування послщовносп розташування машин рiзноi продуктивное^ для структур триверстат-них автоматизованих лшш зi стохастичною тривалютю оброблення заготовок на рiв-но- та рiзностабiльному обладнанш. Встановлено характер та ступшь впливу параметра Ерланга технолопчних операцш на продуктивнють машинно'1 системи. Розроб-лено рекомендаци щодо ефективносп компонування автоматизованих лшш з ураху-ванням ращонально'1 послщовносп продуктивностей та стабiльностей верстатiв.
Ключов1 слова: автоматизована лшя, оброблення, заготовка, продуктивнють, параметр Ерланга, стабшьнють, компонування, стохастична тривалють, технологiчна операцiя, ращональна послiдовнiсть машин, ступiнь впливу, ефективнють.
Актуальнiсть теми. Шд час проектування ефективних структур автоматизованих лшш постшно доводиться виршувати завдання вибору рацюналь-ного порядку розташування машин у технолопчному потощ, який забезпечува-тиме максимальну пропускну здатшсть (продуктившсть) багатоверстатноi системи. Виршення цього завдання е одним з екстенсивних способ1в покращення ефективносп функцюнування автоматизованих лшш завдяки швелюванню накладених втрат робочого часу обладнання, зумовлених складною природою взаемовпливу р1знопродуктивних верстат1в у структурах машинних систем.
Вплив способу розташування верстат1в з р1зною продуктившстю на ефектившсть роботи автоматизованоi лши дослщжувало багато вчених, зок-рема: А. Владз1евський, К. Окамура, Г. Ямашша [1, 2] (у машинобудуванш) та Д. Воевода, I. Турлай, Д. Дудюк, В. Максим1в [3-6] (у люовому комплекс^. Однак шд час розроблення методик \ алгоритм1в рацюнального компонування лшш процес оброблення заготовок розглядали детермшованим [1, 2], або стабшьносл технолопчних операцш, величина яких залежить вщ впливу на процес функцюнування обладнання значноi кшькост стохастичних збурю-
328
36i|)iiiiK науково-технiчних праць
Науковий вкиик НЛТУ Укра'1'ни. - 2011. - Вип. 21.3
вальних факторiв [5, 6], приймали однаковими. Тому для умов iмовiрнiсного функцiонування обладнання таю методики потребують певного уточнення.
Мета дослвдження. Встановлення характеру та ступеня впливу ста-бiльностей технолопчних операцiй на порядок розташування верстатв зi сто-хастичною тривалiстю оброблення заготвок в автоматизованих лiнiях.
Методика розв'язання задачг Згiдно iз запропонованим алгоритмом [2, 5, 6] побудови ефективних структур автоматизованих лшш, високопро-дуктивт верстати повиннi працювати в технолопчному потоцi мiж малопро-дуктивними машинами, причому найменш продуктивний верстат мае бути завершальним. Такий спосб компонування машинно! системи придатний для детермшованих машинобудiвних процесiв оброблення заготовок. А в дерево-обробцi обладнання працюе в умовах випадково! невизначеност тривалостi технологiчних операцiй, якi з високою достовiрнiстю описуються Ерланго-вим законом розподшу ймовiрностей [5, 7]. У такому разi пiд час вибору ра-щонально1 послiдовностi продуктивностей верстатв у автоматизованiй лши з метою шдвищення ефективностi 11 функщонування, необхiдно враховувати коефiцiенти стабiльностi технолопчних операцш К! (параметра Ерланга), як
характеризують непостiйнiсть iнтервалiв випуску продукци - Кг = 112/&2 (и),
- 2 . . • 2 де: ti - середне значення тривалостi технолопчно! операци; - величина
дисперси тривалостi технолопчно1 операци.
Для досягнення поставлено1 мети за допомогою iмiтацiйного моделю-вання дослiджено роботу триверстатно1 автоматизовано1 лши, структура яко! оптимiзована за критерiем рацiонального розташування верстатв з рiзними вiдносними продуктивностями: Р\ = 1.5, Р2 = 2 i Р3 = 1 (п'ять iнших можливих структур лши - Р1 = 1.5, Р2 = 1 i Р3 = 2; Р1 = 1, Р2 = 2 i Р3 = 1.5; Р1 = 1, Р2 = 1.5 i Р3 =1; Р1 = 2, Р2 = 1.5 i Р3 = 1 та Р1 = 2, Р2 = 1 i Р3 = 1.5 не розглядали, як, зпд-но iз запропонованим алгоритмом [5], е неефективними). На першому кроцi дослщжень стабiльнiсть технологiчних операцiй на всх дiльницях машинно1 системи приймали однаковою, а параметри Ерланга варiювали в межах 1 < К < 50, i = 1, ..., 3 (К = 1 - технолопчний процес е чисто випадковим, К = 50 -технолопчний процес наближаеться до детермшованого). За результатами ви-конаних обчислень побудовано графiчнi залежностi PL = f (К), якi дали змогу встановити характер та стутнь впливу параметрiв Ерланга К iнтервалiв випуску продукци на продуктившсть автоматизовано1 лши PL (рис. 1).
1,2 1
0,8 0,6 0,4 0,2
2 3 А 5 10 5 20 25 30 35 40 45 5
25 20 15 10
2 3 А 5 10 15 20 25 30 35 0 45 51
а) К б) К
Рис. 1. Залежшсть продуктивностi автоматизовано'1 лши Рь вiд стабiльностi технологiчних операцШ К:: а - в1дносне значення Рь; б - змта Рь у в1дсотках
Розрахунки показали, що розробленi методики впорядкування посль довностi розташування верстатiв рiзноl продуктивност в автоматизованих ль нiях [2, 5, 6] можна застосовувати для випадку, коли стабшьшсть оброблення заго^вок на вЫх дiльницях машинно! системи буде однаковою (незалежно вiд того, чи технолопчний процес е чисто випадковим - К1 = К2 = К3 = 1, чи за своши характеристиками наближаеться до детермшованого процесу - К1 = К2 = К3 = 50). Рiвномiрне пiдвищення параметрiв Ерланга К на вЫх верстатах приводить до зростання продуктивност лшй Рь, але найбiльша динамiка такого впливу спостершаеться тiльки на промiжку змши 1 < К < 20 (рис. 1, а). У цьому разi пропускну здатшсть машинно! системи можна збшьшити до 23 % (рис. 1, б). Подальше шдвищення стабшьносл технологiчних операцiй (К > 20) завдяки здшсненню органiзацiйно-технiчних заходiв [8] е неефективним, оскiльки величина Рь приймае усталене, але не максимальне значення.
З iншого боку, на виробнищш рiдко вдаеться забезпечити однакову стабшьшсть технолопчних дiльниць автоматизовано! лшй. А це означае, що для умов проектування машинних систем з рiзнопродуктивними та рiзноста-бшьними верстатами потрiбно розробити iншi способи компонування машин у !х структурах. Тому, змоделювавши роботу триверстатно! лшй з п = 3! мож-ливими послiдовностями продуктивностей верстатiв Р{ i к = 3! граничними послщовностями змiни параметрiв Ерланга К отримано залежнiсть вщносно! продуктивностi машинно! системи Рь вiд факторiв Р{ i К (табл. i рис. 2).
Табл. Ыдносна величина продуктивностi автоматизовано'1 лти Рь для рiзноi
послiдовностi продуктивностей Р1 та параметрiв Ерланга К верстатiв
№ варь анта Послвдовност1 продуктивностей Рь Р2 i Р3 Послщовносп коес лщенпв стабшьносп верстат1в Кь К2 1 К3
1-10-20 1-20-10 10-1-20 10-20-1 20-1-10 20-10-1
1 1-1.5-2 0.8349 0.8384 0.8583 0.9341 0.8642 0.9391
2 1-2 - 1.5 0.8634 0.8617 0.9211 0.9061 0.9271 0.9116
3 1.5-1 - 2 0.8571 0.8633 0.8341 0.9172 0.8367 0.9114
4 1.5-2 - 1 0.9113 0.9063 0.9264 0.8607 0.9209 0.8625
5 2-1.5-1 0.9392 0.9335 0.8643 0.8387 0.8577 0.8343
6 2-1 - 1.5 0.9113 0.9168 0.8376 0.8626 0.8334 0.8569
З таблиц та рис. 2 видно, що в разi компонування автоматизовано! ль нй верстатами з рiзною стабшьшстю технологiчних операцiй запропонований спосiб [2] розмщення високопродуктивного верстата в цен^ й структури, а найменш продуктивно! машини - у кiнцi технолопчного потоку (варiант № 4), е не найкращим (для К1 = 10, К2 = 1 i К3 = 20) й поступаеться варiанту № 1 (для К1 = 20, К2 = 10 i К3 = 1) та варiанту № 5 (для К = 1, К2 = 10 i К3 = 20) побудови машинно! системи. Перший i п'ятий варiанти розташування верстатiв у лшй з вщповщними спiввiдношеннями параметрiв Ерланга К (рис. 2), де машини встановлено в й структурi за порядком зростання чи спа-дання продуктивностей Р^ е ефективнiшими i, одночасно, - рiвноцiнними. Варiант № 2 не поступаеться за ефектившстю варiанту № 4. Варiанти № 3 i № 6, де найменш продуктивний верстат працюе мiж двома, бiльш продуктив-ними машинами, дають найнижчу пропускну здатнiсть автоматизовано! лшй i е недоцiльними для й компонування.
Науковий вкник НЛТУ Укра'1'ни. - 2011. - Вип. 21.3
3 4
Вар1ант структури лши
Рис. 2. Величина вiдносно'i продуктивност1 яти Рь для рiзних варiантiв розташування рiзнопродуктивних iрiзностабiльних верстатiв
Отже, тд час компонування автоматизовано! лши доцшьно, щоб найменш продуктивний верстат мав найвищу стабiльнiсть оброблення заготовок, а найпродуктившша машина, порiвняно з шшими верстатами, вщзна-чалася найнижчим коефщентом Ерланга. Стабiльнiсть роботи третьо! маши-ни повинна бути вищою за стабiльнiсть найбiльш продуктивного верстата. Таке компонування автоматизовано! лши максимально локашзуе можливi накладенi втрати робочого часу обладнання й шдвищуе ефектившсть И фун-кцiонування.
Висновки:
1. Методика компонування структур автоматизованих лшш, коли високоп-родуктивт верстати розташоват м1ж низькопродуктивними машинами, а найменш продуктивний верстат - у юнщ технолопчного потоку, е ефективною для детермшованих { стохастичних процешв оброблення заготовок з однаковими стабшьностями технолопчних операцш К Для тдвищення продуктивности Рь таких машинних систем необхщно одно-часно тдвищувати стабшьност роботи вс1х технолопчних дшьниць К
2. Якщо верстати, яю агрегатують автоматизовану лшю, працюють в умо-вах стохастично! невизначеност й характеризуються неоднаковими параметрами Ерланга К то ця методика побудови машинних систем е хиб-ною. Для такого випадку верстати доцшьно розташовувати в порядку зростання чи спадання !х продуктивностей - Р1 > Р2 > Р3 або Р1 < Р2 < Р3. Але таю структури машинних систем будуть ефективними тшьки в тому раз1, коли для вказаних стввщношень продуктивностей верстат1в забез-печуються таю стввщношення коефщеипв стабшьносп технолопчних операцш: К1 < К2 < К3 та К1 > К2 > К3.
3. Сформульоват рекомендацп щодо тдвищення ефективност роботи автоматизованих лшш доцшьно застосовувати як тд час проектування но-
вих триверстатних систем, так i для реконструкцп працюючих на вироб-
ництвi лшш.
Л1тература
1. Владзиевский А.П. Автоматические линии в машиностроении / А.П. Владзиевский. - М. : Изд-во "Машгиз", 1958. - 287 с.
2. Okamura K. Analisis of the effect of buffer storage capasity in transfer line systems / K. Okamura, H. Yamashina // Transactions of the A.I. I. E., 1977. - 43 c.
3. Воевода Д.К. Основные методы автоматизации в лесной промышленности / Д.К. Воевода. - М. : Изд-во "Лесн. пром-сть", 1962. - 428 с.
4. Турлай И.В. Оптимизация некоторых параметров многооперационных машин / И.В. Турлай, А.С. Федоренчик // Лесной журнал : Известия ВУЗов России, 1977. - № 1. - С. 75-83.
5. Елементи теорп автоматичних лшш / Д. Л. Дудюк, Л. Д. Загвойська, В.М. Максимiв, Л.М. Сорока. - Киiв-Львiв, 1998. - 190 с.
6. Максим1в В.М. Моделювання процеав функцюнування автоматизованих лшш дере-вообробки : монографiя / В.М. Максимiв. - Львiв : Вид-во УкрДЛТУ, 1997. - 184 с.
7. ¡ванишин Т.В. Про деяю результати математичного опису тривалосп технолопчних операцш столярно-будiвельного виробництва / Т.В. 1ванишин // Проблеми автоматизацп ль сопромислового комплексу : зб. матер. допов. Мiжнар. наук.-практ. конф., 27-28 травня 1996 р. - Львiв : Вид-во УкрДЛТУ, 1996. - С. 43-46.
8. ¡ванишин Т.В. Пщвищення стабшьносп iнтервалiв випуску за рахунок техшчного вдосконалення деревообробного обладнання / Т.В. 1ванишин // Науковий вюник УкрДЛТУ : зб. наук.-техн. праць. - Львiв : Вид-во УкрДЛТУ. - 1997. - Вип. № 6. - С. 94-98.
Иванишин Т.В. К вопросу рациональной последовательности расположения станков в автоматизированных линиях
Исследована достоверность по применению разработанной методики последовательного расположения машин разной производительности в структурах трехста-ночных автоматизированных линий со стохастической длительностью обработки заготовок на разностабильном оборудовании. Установлен характер и степень влияния параметра Эрланга технологических операций на производительность машинной системы. Разработаны рекомендации относительно эффективности компоновки автоматизированной линии с учетом рациональной последовательности производительности и стабильности станков.
Ключевые слова: автоматизированная линия, обработка, заготовка, производительность, параметр Эрланга, стабильность, компоновка, стохастическая длительность операций, технологическая операция, рациональная последовательность машин, степень влияния, эффективность.
Ivanyshyn T.V. The method of rational planning of structures of the automated lines with machine-tools of the different productivity
The method of rational location of the machine-tools with different productivity and stability of work in automated lines with three machine-tools is developed. The character and degree of the influence of Erlang's parameter of woodworking machine-tools on the productivity of line is investigated. Recommendations for the construction of effective structures of automated lines with stochastic character of duration of technological operations are developed.
Keywords: automated line, machinig, purveyance, productivity, Erlang's parameter, stability, stochastic duration, technological operation, rational location of machine-tools, degree of influence, efficiency.
