CC BY
65
УДК 519.876.5
РАЗРАБОТКА ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ УЧАСТКА МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ Собенина Ольга Валерьевна, к.т.н., доцент (e-mail: [email protected]) Пак Алла Анатольевна, старший преподаватель
Воронежский государственный технический университет, г.Воронеж
В статье рассматривается создание имитационной модели участка механической обработки в среде Tecnomatix Plant Simulation. В результате получена имитационная модель, позволяющая анализировать поведение реальной производственной системы.
Ключевые слова: имитационное моделирование, технологические процессы, механическая обработка.
В настоящее время для анализа производственных систем существует множество различных методов. Также существует множество программных комплексов, основанных на аналитических методах исследования. Особое место среди всех методов занимает имитационное моделирование. Имитационная модель позволяет исследовать практически любую систему.
Проанализировав доступные средства имитационного моделирования, выбор был сделан в пользу программного продукта компании Siemens -Tecnomatix Plant Simulation. Tecnomatix Plant Simulation компании Siemens PLM Software представляет собой инструмент дискретного моделирования, который создает цифровые модели производственных систем. Созданные цифровые модели производственных систем позволяют определять оптимальные характеристики проектируемой системы. Возможности системы:
• создание цифровых моделей производственных систем;
• анализ узких мест;
• статистические данные и графики;
• возможность проведения экспериментов;
• моделирование технологического оборудования и рабочих мест.
Однако выбранный программный комплекс имитационного моделирования не позволяет создавать сложные имитационные модели стандартными средствами. Для расширения стандартных характеристик объектов в Plant Simulation применяется язык программирования SimTalk. Программный код записывается в одном из объектов-методов, который устанавливается как событие к одному или нескольким имитациям производственных модулей.
Исходные данные для разработки имитационной модели представлены в виде маршрутной карты технологического процесса механической обработки. Маршрутная карта технологического процесса содержит операции обработки детали и время обработки. Технологический процесс механиче-
ской обработки преобразован для применения в Tecnomatix Plant Simulation.
Имитационная модель участка механической обработки представляет собой набор объектов программного средства Tecnomatix Plant Simulation, взаимодействие которых обеспечивает имитацию процесса механической обработки.
Первым этапом создания имитационной модели является добавление отдельных каталогов для имитаций оборудования каждого типа. При этом, на каждую имитацию оборудования дополнительно создается накопительный буфер, обеспечивающий блокировки оборудования уже обработанной имитации детали. Размер буфера определяется в соответствии с оборудованием, перед которым он расположен. В случае если загрузка оборудования большая, то и размер буфера увеличивается.
Следующий этап разработки имитационной модели - настройка объектов, имитирующих работу механообрабатывающего оборудования. В свойствах объектов, имитирующих оборудования, устанавливается время для переналадки. Это делается для того, чтобы изменение времени имитации обработки происходило до начала обработки. При этом время переналадки достаточно установить на минимально значение.
Этап создания имитационной модели - разработка программных методов, регулирующих создание, перемещение и обработку имитаций деталей на участке.
Программный метод "Enter" используется для установки времени имитации обработки на оборудовании. Смысл работы данного программного метода заключается в выборке нужного времени обработки из таблицы, содержащей весь технологический процесс. Выполнение данного метода происходит при поступлении имитации детали.
Для того чтобы имитации детали правильно перемещались по модели, создан дополнительный буфер для каждого типа оборудования. Он располагается после имитации оборудования. Этот буфер реализует программный метод "Exit". Данный программный метод просматривает технологический процесс и определяет операцию, которая только что была выполнена с имитацией детали. Затем метод направляет деталь на буфер следующего оборудования. Разработанный метод универсален и может применяться в случае, если на участке будет происходить обработка более чем одно детали.
Разработанная имитационная модель полностью повторяет структуру реального участка механической обработки. На рисунке 1 схематически представлены имитации оборудования.
-P-ta—р ->—в
■a-j -В-ta^- +j-p_ta- ■ -p_ta-4 ||+--р_ша- -и_
DHASHPUTAHPLlDliAZHPLITAa DCHPU С
DCHPJQ
т
CHPU2
i_KJ"H |t+—DJO-
ИЧСНШ -!Cj5QlF13QCeQlFL3Gi йоЕЦЮОоЕЕЮС taSR33Gi
^CeQlFliSl
-BJD-ь -t-DJO-
-о_ю—H -t—о_ю-
m
№
¡ti352ZVl OUAZHP
■nJ iEAZHPLTTAll jJTAi'
RAIMPlITAJ
~1 I-Г
-0-Ю-7*! ¡t+T0-10"
DO55Aj5Q
ihfi5ASQFlll'l
oSSAflQFUll
WeisdHO Wfil-lODiVeisLHO 1^611
—PJO—-+—P-BJ-
nHF5i R.F51 Will
~Е}_Ш—H -*—0_И-
№1512 a 1512 tal£12Q
-DJO—•- -+-DJO-
-P-tn-H |t+—p_ta- ■ -pjo-4 |t+—si-to- -P-tn—p +-cua-
DalUfiJ al4S3 DolHfiil
Da2H55 о2И55 Da24551 DiVeisLHO WGSIOUVeisLHO WG22
-В_Ю—- -*—о_ю-
OJO-i— -+TOJO
DofiW^ofiWJ DaSWa
DtZHPUl
-о_ю—H -t—о_ю-
4
¡CHPUll
-P-tn—p -t—P-tO~
ВоЕИЗЙАпЕИЗЙА Dq5H52A1
йгйчаз обчаз вайчазо
CHPU12
Da7430 йо743И
- -*—DJO-
taZSQ2aQ4№2aQlDQZ3Q2aQWl
DalfiJ alt: bal£H
~D_tQ—-+-DJO-
—0_Щ—H -H-OJB-
talA&i alA&i DaiAS^l
Рисунок 1 - Имитационная модель участка механической обработки
Имитационная модель повторяет особенности реального участка механической обработки. Благодаря этому представляется возможным провести имитацию обработки деталей и проанализировать результат. Анализ разработанной имитационной модели проведен на примере обработки 50 имитаций деталей. В результате проведения имитационного прогона установлено время, необходимое для механической обработки 50 деталей. Имитационный прогон проводился с учетом работы в 1 восьмичасовую смену.
Помимо определения времени, затрачиваемого на обработку имитаций деталей, Tecnomatix Plant Simulation предоставляет расширенные возможности анализа созданной модели. Проведен анализ с использованием объекта "Sankey Diagram". Этот объект позволяет анализировать материальные потоки производства и оценивать их эффективность.
Еще одним эффективным методом анализа производственного процессы является определение загрузки оборудования, выраженное в процентном отношении.
В результате проведенного анализа, сделали вывод о загрузке оборудования участка механической обработки и сложности материальных пото-
ков. Сложность материальных потоков значительно увеличивает время, требуемое для обработки деталей.
Таким образом, создана имитационная модель, позволяющая просчитывать поведение реальной производственной системы. Применение имитационной модели в оптимизации реального производства позволит определить узкие места производства, выявить неиспользуемые производственные ресурсы, определить необходимость увеличения производственных мощностей.
Список литературы
1. Гусев, П. Ю. Имитационное моделирование производства деталей из полимерных композиционных материалов/П. Ю. Гусев, М. И. Чижов, Ю. С. Скрипченко// Компьютерные исследования и моделирование. 2014. -Т. 6, № 2. С. 245-252.
2. Гусев П.Ю. Автоматизация и оптимизация технологических процессов в Tecnomatix Plant Simulation/П.Ю. Гусев, М.И. Чижов, Ю.С. Скрипченко// Вестник Воронежского государственного технического университета. 2011. -Т. 7. -№ 12.1. -С. 36 -38.
3. Siemens PLM Software - Plant Simulation. - Электрон. дан. - Режим доступа:http://www.plm.automation.siemens.com/ru_ru/products/tecnomatix/plant_design/pl ant_simulation.shtml
Sobenina Olga Valerievna, candidate of engineering sciences,
(e-mail: [email protected])
Pak Alla Anatolievna, senior lecturer
Voronezh technical state university, Voronezh, Russia DEVELOPMENT OF SIMULATION MODEL THE MACHINING
STATION
The article discusses the creation of a simulation model of the machining station in the environment of Tecnomatix Plant Simulation. The result is a simulation model that allows to analyze the behavior of a real production system.
Keywords: simulation, process engineering, machining.
