CC BY
21
ТЕХНОЛОГИЯ ЛЕГКОЙ И ПИЩЕВОЙ _ПРОМЫШЛЕННОСТИ_
УДК 658.012
Р.В. Артюх, А.А. Белоцкий
СТРУКТУРНЫЕ МОДЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ И ПРОЦЕССОВ
Для анализу варгантгв виробництва на передпроектному етат планування розглядаеться можливгсть використання досвгду минулих розробок шляхом формування архгву технологгчних процеав. Пропонуеться структурна модель технологичного процесу на основI ун1ф1кованих структур технологгчних операцт. Зроблена формалгзацгя основних етапгв побудови структурног модел1 ТП.
Введение. Предприятия, стремясь сохранить свои позиции на рынке в условиях конкуренции и нестабильности, вынуждены непрерывно улучшать производственный процесс, осваивая новые технологии и оборудование. Особую остроту приобретают вопросы улучшения методов планирования при разработке инновационной продукции. При этом объектом управления является техническая подсистема предприятия, в которой обеспечивается проектирование и преобразование исходного продукта в изделия [1].
Основу технической подсистемы составляют технологические процессы производства. Характеристики продукции, которые обеспечивают её рыночные преимущества, зависят от уровня конструкторских проектов и совершенства технологии изготовления продукции [2].
Постановка проблемы. Первым этапом проектирования технологического процесса (ТП) является разработка его структуры. Проработка состава и последовательности выполнения технологических операций позволяет определить перечень требуемой оснащенности и оценить объем ресурсов для дооснащения.
Одним из путей сокращения времени на разработку технологических процессов является использование предыдущего опыта разработок проектов. Для удобства использования опыта прошлых разработок информация должна формироваться и храниться в компактном виде пригодном для оперативного анализа, моделирования и принятия управленческих решений [3].
При определении перечня потенциальных вариантов работ (технологических операций) необходимо описать основные ТП данного производства. Объекты понятий, описывающие ТП, классифицируются по имеющимся категориям, описываются связи между ними и затем производится поиск ТП в базе технологических решений, близких к описываемой. Решения, с которыми производится сравнение, называются эталонными решениями.
Поскольку технологическая операция является основной структурной единицей технологического процесса и на ее основе строится принцип унифицированной детали и группового ТП обработки, следует использовать способ компактного, информативного и наглядного представления структуры пооперационного технологического процесса.
Решение проблемы. Технологический процесс - основная часть производства, в данной статье рассматривается как целенаправленная система, состоящая из структурно-функциональных элементов и упорядочивающих их связей, обеспечиваемая свойствами, позволяющими решать поставленную задачу развития. Структурными элементами технологического процесса являются технологические операции и их объединения в подпроцессы. Функциональными связями являются межоперационные производственные материальные потоки в технологических структурах различной конфигурации.
Анализ технологических процессов различных производств показывает, что операциями обработки, сборки, разборки (распределения), нарезки (штамповки), контроля, и испытания практически исчерпывается весь их набор [4]. Для формирования унифицированной структурной модели технологической операции введем три следующих характеристических параметра: количество входов -пвх , количество выходов - пвых и учетный коэффициент передачи технологической операции Ку .
Учетным коэффициентом передачи по 1-му входу и ]-му выходу Ку будем называть отношение счетного
количества физических единиц материалов, комплектующих изделий, сборочных узлов и т.п. - увыч ]-го выхода технологической операции к счетному количеству поступивших на вход технологической операции физических единиц материалов, сборочных узлов и изделий увх1. Сформируем описание основных технологических операций.
Обработка - операция, цель которой - выполнение над изделиями какой-либо технологической процедуры обработки, имеет один вход пвх =1, один выход пвых =1, соответственно учетный
коэффициент передачи Ky =1.
Сборка - операция, цель которой - агрегирование изделий, имеет несколько входов пвх = N и
один выход пвых = 1 с учетным коэффициентом передачи KyJ < 1.
Разборка (распределение) - операция, цель которой - разагрегирование сборочных узлов, распределение комплекта одинаковых деталей на несколько потоков, имеет один вход пвх = 1 и
несколько выходов пвых > 2 с учетным коэффициентом передачи по любому выходу KyJ > 1.
Нарезка (штамповка) - операция, цель которой - переход от групповой технологии обработки изделий к единичной, имеет один вход пвх = 1 и несколько выходов пвых > 1 с учетным коэффициентом
передачи Kyj > 1.
Контроль - операция, цель которой - проверка качества изделий, направленная, как правило, на сортировку, имеет один вход пвх = 1 и несколько выходов пвых > 2 с учетным коэффициентом передачи
KyJ > 1. Для контрольной операции учетный коэффициент передачи по KyJ является случайной величиной с математическим ожиданием M j^Kyj JJ и среднеквадратичным отклонением сК .
Тренировка - операция, цель которой - улучшение качества изделий, имеет один вход пвх = 1 и один выход пвых = 1, учетный коэффициент передачи KyJ = 1.
Испытание - операция, имеющая один вход и один выход с учетным коэффициентом передачи
Ky = 1 .
Для рассмотренных выше операций составим таблицу 1.
Таблица 1.
Характеристические параметры технологических операций
Количество входов Количество выходов Учетный коэффициент
Операция max mm max mm передачи
Обработка 1 1 1 1 1
Тренировка 1 1 1 1 1
Испытание 1 1 1 1 1
Нарезка 1 1 N 1 >1
Сборка N 2 1 1 <1
Разборка 1 1 N 2 >1
Контроль 1 1 N 1 >1
Из анализа таблицы можно сделать следующие выводы:
1) структура операций «обработка», «тренировка», «испытание», «нарезка», «разборка» являются частными случаями по отношению к операциям «сборка» и «контроль» и поэтому из дальнейшего рассмотрения могут быть исключены;
2) минимальное число входов в структуре операций «сборка» и выходов в структуре операций «контроль» не может быть меньше двух.
Таким образом, набор минимальных унифицированных структур технологических операций может быть ограничен двумя операциями: А и Б (рис. 1).
Вх 1 Вых 1'
Рис. 1. Минимальная структурная модель обобщенных технологических операций: А-сборка; Б-контроль
Так как любая технологическая операция может иметь несколько выходов, имеет смысл объединить операции А и Б в одну унифицированную операцию, минимальная структура которой приведена на рис. 2.
Рис. 2. Минимальная структурная модель обобщенной технологической операции
Для синтеза структур процессов производства можно использовать приведенные выше модели. Структуры более сложных операций компонуются на базе структуры унифицированной технологической операции путем последовательного соединения входов и выходов минимальных структур.
С точки зрения системного подхода, построение структурной модели ТП осуществляется путем выполнения следующих формализованных этапов:
1. Выполняемые системой (технологическим процессом) функции могут быть формализованы в виде множества решаемых задач Е = {Б1} (технологических операций). Каждая из задач Е^1 = 1,Ь может содержать q = этапов. Для каждой задачи из множества Е существуют возможные варианты ее решения.
2. Связи между функциями, задачами и их этапами задаются графами вида
вЕ = ^Е^ ,ЕС[1 Ц, где Е(1 ,Е(1 е Б . Дуги графа характеризуют последовательность
решения задачами и отражают направление движения производственных материальных потоков. В соответствии со структурами универсальных операций, можно определить основные виды связей: последовательные, соединение, разветвление.
Будем называть задачи и этапы последовательно зависимыми, если реализация каждой последующей задачи может начинаться только после окончания предыдущей и параллельно зависимыми при связях задач друг с другом типа сборки и разветвления.
3. Определяются виды и характеристики технических средств, которые могут использоваться в технологическом процессе или группе операций для каждого варианта возможного построения ТП: А = - состав технических средств, ] = 1,Б - тип технических средств.
Выводы. Представление структурной модели технологического процесса на основе унифицированной структуры технологической операции позволяет производить анализ технологического процесса на предпроектном этапе планирования без необходимости разрабатывать параметрическую составляющую модели, что значительно сокращает сроки проведения оценки реализуемости планов развития.
Таким образом, необходимая для анализа информация группируется вокруг унифицированной структуры модели операции, что значительно упрощает организацию хранения и доступа к архиву прецедентов. Представление процесса изготовления типовой детали, построенный на основе унифицированных структурных моделей, позволяет сократить объем хранящейся информации и процедуры её анализа. Кроме этого, появляется возможность строить процессные модели отдельных технологических процессов и оценивать такие характеристики как производительность, ритмичность, загрузка, межцеховая и внутрицеховая маршрутизация и другие динамические характеристики процесса производства, а также количественные характеристики оснащенности процесса для реализации заданных объемов выпуска продукции.
На основе полученных структурных моделей унифицированных операций можно строить потоковые модели технологических процессов и производить анализ и вычисление параметров функционирования производственного процесса с учетом характеристик материальных потоков.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Маховикова Г.А. Планирование на предприятии / Г.А. Маховикова, Е.Л. Кантор, И.И. Дрогомирецкий - Юрайт, 2010. - 144 с.
2. Шепеленко Г. И. Экономика, организация и планирование производства на предприятии / Г. И. Шепеленко. - Изд. центр "МарТ", Феникс, 2010. - 608с.
3. Bergmann R. Developing industrial case-base reasoning application: the INRECA methodology /
4. R. Bergmann, S. Breen, M. Goker, M. Manago, S. Wess //Berlin: Springer-Verlag. - 1999. - Lecture mtes in artificial intelligence, LNAI-1612.
5. Андрейчиков А.В. Интеллектуальный метод синтеза технологических инноваций / А.В. Андрейчиков // Известия вузов. Машиностроенда. - 2003. - №10. - C. 47-62.
АРТЮХ Роман Владимирович - научный сотрудник Харьковского национального университета радиоэлектроники.
Научные интересы:
- автоматизированные системы управления.
БЕЛОЦКИИ Алексей Александрович - аспирант, ГП «Научно-исследовательский технологический институт приборостроения», г. Харьков. Научные интересы:
- автоматизированные системы управления.
