МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

СЕВАСТОПОЛЬСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Швехер Максим Романович

УДК 658.52.011.56.012.3 : 621.865.8.002

ВПЛИВ БЛОКУВАНЬ І ГНУЧКОСТІ ТРАНСПОРТНОЇ СИСТЕМИ

НА НАДІЙНІСТЬ І ПРОДУКТИВНІСТЬ

АСИНХРОННОЇ АВТОМАТИЗОВАНОЇ ЛІНІЇ ЗБОРКИ

Спеціальність 05.13.07 – Автоматизація технологічних процесів

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Севастополь – 2003

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Севастопольському національному технічному університеті Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Копп Вадим Якович,

завідувач кафедри приладобудування Севастопольського

національного технічного університету.

Офіційні опоненти: - доктор технічних наук, професор, Скатков Олександр Володимирович, завідувач кафедри кібернетики й обчислювальна техніка СевНТУ;

-

генеральний директор ОАО “Оргтехавтоматизація”, м. Сімферополь.

Ведуча організація: Національна гірська академія України, м. Дніпропетровськ

Захист відбудеться “23” жовтня 2003 р. у 13 годині на засіданні спеціалізованогоого вченого ради Д50.050.02 при Севастопольському національному технічному університеті за адресою:

99053, м. Севастополь, Стрілецька балка, студмістечко.

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці СевНТУ за адресою:

99053, м. Севастополь, Стрілецька балка, студмістечко, бібліотека СевНТУ.

Автореферат розісланий 22.09. 2003 р.

Учений секретар спеціалізованої

вченої ради к.т.зв., доцент В.О. Крамарь

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми.

Автоматизовані виробничі системи (АВС) займають ведуче місце серед засобів випуску продукції в серійному і масовому виробництві. Для кожного виробу при заданих вимогах до кількості і якості продукції може бути розроблена велика кількість варіантів АВС. Тому при проектуванні і модернізації автоматизованих виробництв одним з ефективних інструментів для досягнення раціонального сполучення їхньої високої надійності і продуктивності є використання математичного моделювання.

Зборка є заключним і визначальним етапом виробничого процесу, що забезпечує якість виробу. У зв'язку з цим задача підвищення її надійності і продуктивності стає надзвичайно важливою.

Моделювання АВС базується на математичному апараті, розвитому на теоріях: надійності, марковских і полумарковских процесів, мереж масового обслуговування. При дослідженні даних систем у роботах Гнеденко Б.В., Гордона В.Дж., Джао Д.Д., Джексона Дж.Р., Клейнрока Л., Королюка В.С., Мура Ф.Р., Ньюэла Г.Ф., Пронникова А.С., Северцева Н.А., Ушакова И.А. і ін. характерною рисою є прийняття ряду допущень, що знижують точність розрахунків, через складність досліджуваного об'єкта. Однак, у виді високої продуктивності автоматизованих ліній (АЛ) навіть незначні погрішності в її розрахунку можуть привести до значних прорахунків при визначенні обсягу випуску продукції.

У цьому зв'язку актуальною задачею є розрахунок і оптимізація параметрів функціонування асинхронної АЛ з урахуванням блокувань і гнучкості транспортної системи при використанні ефективного математичного апарата.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Результати досліджень отримані в рамках виконання комплексної програми “Науково-технічний прогрес і його соціально-економічні наслідки на 1999-2010 р. по Україні” АН України, а також при виконанні фінансуємых держбюджетних НДР “Міра” № держ. реєстрації 0197U0089863 і “Міра 1” № держ. реєстрації 0101U001237.

Мета і задачі дослідження.

Ціль роботи - забезпечення продуктивності і надійності асинхронної автоматизованої лінії зборки (ААЛЗ), що має можливість змінювати маршрути транспортування продукції, з урахуванням надійності і взаємних блокувань елементів на основі моделювання і за рахунок оптимізації обсягів накопичувачів.

Для досягнення поставленої мети сформульовані і вирішені наступні задачі:

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

Методи дослідження.

Теоретичні й експериментальні дослідження роботи ААЛЗ проводилися з використанням положень математичного аналізу, математичного програмування, теорії імовірності і математичної статистики, а також теорії марковских процесів.

Наукова новизна одержаних результатів.

Запропоновано ймовірносно-аналітичну й імітаційну моделі функціонування асинхронних АПС, заснована на методі приведення до найгіршого елемента, що враховує вплив блокувань на функціонування, як окремих елементів, так і всієї лінії в цілому, а також можливість вибору стратегії транспортування продукції (передача, минаючи накопичувач). Вирішено дві задачі оптимізації, зв'язані з забезпеченням максимальної і заданої продуктивності ААЛЗ.

Практичне значення отриманих результатів.

Розроблені моделі аналізу і параметричної оптимізації асинхронних АВС є як складовою частиною систем “проектування – технологічна підготовка виробництва”, так і засобом для забезпечення усталеної роботи існуючих автоматизованих виробництв за рахунок розрахунку оптимальних страхових запасів.

Упровадження результатів дисертаційної роботи здійснено на ряді машинобудівних підприємств України, а також у навчальному процесі вузів. Запропоновані методи орієнтовані на застосування в дослідницьких роботах у конструкторських і науково-дослідних організаціях, а також у суміжних областях.

Особистий внесок здобувача.

Дисертаційна робота виконана на основі ідей автора і його самостійних розробок. У випадку використання в дисертації теоретичних і експериментальних даних інших авторів указуються посилання на літературні джерела.

Апробація результатів дисертації.

Основні положення дисертаційної роботи доповідалися й обговорювалися на наступних науково-технічних конференціях: “Автоматика-2000” м. Львів, 2000р., крім цього, - на об'єднаних наукових семінарах кафедр “Приладобудування” і “Автоматизація технологічних процесів і виробництв” СевНТУ.

Публікації.

За результатами виконаних досліджень опубліковано 4 статті в збірниках наукових праць вузів; одна публікація - у збірнику праць науково-технічної конференції; отриман деклараційний патент на винахід.

Структура й обсяг дисертації.

Робота складається з вступу, п'яти розділів, висновків, списку використаних джерел з 139 найменувань і 5 додатків. Текст роботи виконаний на 148 сторінках, містить 58 малюнків, 20 таблиць. Загальний обсяг роботи- 270 сторінок. У додатку поміщені акти впровадження результатів роботи.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтована актуальність теми, мета і задачі дослідження, що захищаються автором положення, а також результати апробації і практичного застосування дисертаційної роботи.

У першому розділі “Сучасний стан гнучких автоматизованих ліній зборки й особливості їхнього математичного моделювання” даний огляд сучасного складального виробництва, що складає зі складних інтегрованих систем. Класифікація гнучкої складальної системи (ГСС) показує, що основною структурною одиницею складального виробництва є ГАЛЗ, що складається з осередків, об'єднаних транспортно – накопичувальною системою (ТНС).

Класифікація й аналіз ГАЛЗ дозволили установити, що ефективність функціонування таких систем досягається оптимальною організацією складального процесу, інтенсивним використанням функціональних можливостей ТНС, основного і допоміжного устаткування. Типи структур ГАЛЗ є об'єктом дослідження в дисертації.

Виконано класифікацію ТНС. Розглянуті пристрої, будучи елементами тимчасового резервування, дуже впливають на надійність функціонування складальної лінії.

Докладний аналіз і класифікація поняття “гнучкість” конкретизували коло задач дисертації, у тому числі - підвищення гнучкості живучості за рахунок тимчасового резервування систем зборки.

На підставі системного аналізу складального виробництва й огляду літературних джерел сформульовані мета, задачі дослідження й обґрунтований підхід до побудови математичних моделей ГАЛЗ.

Другий розділ “Математичні моделі функціонування гнучких автоматизованих ліній зборки” присвячений розробці математичних моделей ГАЛЗ. Для формалізації математичного опису ГАЛЗ проводиться їхній аналіз з урахуванням відмовлень, відновлень, блокувань і можливості передачі деталей, минаючи накопичувач. В основі обраного підходу моделювання лежить метод вкладених ітерацій. Цей метод дає можливість, зберігаючи спільність і системність у математичному описі, приєднувати до розглянутої структури сполучені частини, що входять у систему вищого рівня ієрархії (стикування - ліній один з одним, лінії і складу).

У відомих роботах по моделюванню АЛ при розрахунку продуктивності передбачається, що визначальної є останній осередок, а всі інші частини лінії забезпечують її функціонування. Однак у процесі роботи всі осередки лінії обслуговують у середньому однакову кількість продукції, тому за визначальну може бути прийнята кожна з них. У даній роботі за таку прийнятий осередок, що має найгіршу продуктивність з урахуванням надійності. Такий підхід дозволяє усунути протиріччя, що відповідає цьому класу моделей, що полягає в розходженні значень коефіцієнтів готовністей АЛ до прийому і видачі продукції.

У даному розділі викладається технологія створення математичних моделей функціонування як однопотокової гнучкої автоматизованої лінії зборки (ОГАЛЗ) (рис.1), так і багатопотокової. Моделі відображають блокування осередків, що полягають у відсутності продукції на вході осередків чи можливості передати її далі. Накопичувальні елементи призначені для зменшення впливу блокувань. Додатковим фактором, що зменшує цей вплив, є пряма передача продукції, минаючи накопичувач. У цілому накопичувачі в процесі роботи фактично змінюють параметри надійності осередків. Для обліку цього впливу розглянуті частини АЛ, що складаються з накопичувача і сусідніх з ним
k-1-ої і k-ої осередків (рис. 2а). Граф станів цієї структури з урахуванням блокувань і можливістю передачі продукції з осередку на осередок, минаючи накопичувач, представлений на рис.2б.

Рис. 1. Структура ОГАЛЗ

а)

б)

Рис. 2. а) Структура частини АЛ; б) Граф станів частини АЛ

Стану графа:

Sk0 – обидві осередки (k-1) і k, а також k-ий Н справні;

Sk1 (Pk1)- (k-1)-а Я вийшла з ладу, k-а Я справна і працює, k-ий Н справний і в ньому є продукція;

Sk2 (Pk2)– k-а Я несправна, (k-1)-а Я справна і працює, k-ий Н справний і в ньому є вільні місця;

Sk3 (Pk3)- (k-1)-а Я несправна, k-а Я и k-ий Н справні, але не працюють, тому що k-ий Н цілком спорожнений;

Sk4 (Pk4)– k-а Я несправна, (k-1)-а Я и k-ий Н справні, але не працюють, тому що k-ий Н заповнений до відмовлення;

Sk5 (Pk5)– k-ий Н несправний, обидві Я (k-1)-а і k-а справні і працюють, тому що можлива пряма передача деталей, минаючи накопичувач;

Sk6 (Pk6)– (k-1)-а Я и k-ий Н несправні, а k-а Я справна;

Sk7 (Pk7)- k-а Я и k-ий Н несправні, а (k-1) Я справна;

Sk8 (Pk8)– обидві Я (k-1) і k несправні, а k-ий Н справний.

На графі стрільцями позначені потоки подій із указівкою интенсивностей:
k011, k101 – потоку відмовлень і відновлень (k-1)-ой Я;

k012, k102 – потоку відмовлень і відновлень k-ої Я;

k03, k30 – потоку відмовлень і відновлень k-го Н;

k13– потоку припинення роботи Н при його повному спорожнюванні зі стану Sk1;

k24– потоку припинення роботи k-го Н при його абсолютному заповненні зі стану Sk2.

Накопичувач змінює параметри надійності (k-1)-ой і k-ої осередків, коефіцієнти готовності яких: КГ1=(Рk0+Рk2+Рk5) - для (k-1)-ой осередку; КГ2=(Рk0+Рk1+Рk5)- для k-ої осередку.

Інтенсивності відмовлень осередків з урахуванням впливу накопичувача Э1і Э2 рівні:

Якщо для найпростішого елемента відомий коефіцієнт готовності й інтенсивність потоку відмовлень?, те визначення інтенсивності потоку відновлень не викликає труднощів.

Середня довжина черги в накопичувачі визначається итераційно, з використанням формули для одноканальної СМО з обмеженням по довжині черги.

На нульовій ітерації інтенсивності надходження й обслуговування заявок у кожної СМО визначаються без обліку впливу довжин черг один на одного. На першій і наступній ітераціях, коли уже визначені на попередній ітерації довжини черги Li (i=1,...,n), обчислюються Рi (i=0,1,...,5), що відповідають графу (рис.1). Ітерації продовжуються доти, поки коливання довжин черг від ітерації до ітерації не стануть менше заданої величини.

Модель багатофазної ОГАЛЗ з урахуванням блокувань будується на основі взаємодій основних і сполучених ділянок лінії. Перша ділянка (основна) містить к-ий Н и наступну к-ую Я, а друга ділянка (сполученна) містить к-ий Н и (k—1)-ую Я (рис.1). Їхні моделі відомі.

При використанні методу приведення до найгіршого елемента вираження для визначення k і мk – интенсивностей потоків надходження продукції на k-ий накопичувач
(k-ую СМО) з попередньої частини лінії і їхнього обслуговування наступною частиною лінії рівні

де - інтенсивності відмовлень і відновлень осередку Як з урахуванням впливу нагромаджувача, - час обслуговування на k-ої осередку, - обсяг k-го нагромаджувача.

Після визначення Lк коефіцієнт готовності лінії визначається з вираження:

де u- номер найгіршого елемента.

Модель ОГАЛЗ дозволяє визначати продуктивність, коефіцієнт готовності лінії і середньостатистичних довжин черг (заділи продукції) у накопичувачах, що важливо при плануванні виробництва. На її основі виявлено, що гнучка передача продукції дозволяє підвищити продуктивність на 3 - 7%, а облік впливу блокувань позначається на точності обчислень у межах від 1 до 3%.

Багатопотокову гнучку автоматизовану лінію зборки (БГАЛЗ), можна представити як систему, що складається з потоків, що сходяться, інтенсивність кожного з який залежить від інтенсивністі інших. У її основі лежить модель вузла, структура якого показана на рис.3.

Рис.3. Структура вузла БГАЛЗ.

На рис. 3 технологічні осередки лінії позначені , а межопераційні накопичувачі - . Осередок Я1 є вузловий. У даному випадку під технологічними осередками розуміються галузі вузла, що представляють собою однопотокові асинхронні автоматизовані лінії, приведені до елементів, що мають два факторних стани: відмовне і робоче. При побудові моделі припускаємо, що система є марковской, усі потоки відмовлень елементів є найпростішими, а часи їхнього відновлення розподілені по експонентному законі. Часи обслуговування продукції на осередках вузла також розподілені по експонентному законі.

Вихідними даними для побудови моделі є: інтенсивності відмовлень і відновлень осередків; середні часи обслуговування на них продукції; інтенсивності відмовлень і відновлень нагромаджувачів; місткості нагромаджувачів . Передбачається, що на всі n входів вузла (рис.3) продукція постійно подається, а з виходу безупинно убирається.

На нульових ітераціях окремо розраховуються n двохфазних систем: і визначаються довжини черг у нагромаджувачах , а також інтенсивності потоків надходження ? ?і обслуговування ?заявок. На першій і наступній ітераціях розраховуються також n двофазних систем, але на відміну від нульової ітерації враховуються впливи всіх елементів один на одного.

Після визначення і розраховуються довжини черг у накопичувачах . Далі на кожній ітерації визначаються змінені блокуваннями нові еквівалентні параметри осередків . На цьому ітерація закінчується і починається наступна, на якій враховуються довжини черг і параметри осередків, визначені на попередній. Далі визначається коефіцієнт готовності вузла в цілому і здійснюється його приведення до найпростішого елемента, для якого визначені інтенсивності потоків відмовлень і відновлень, а також середній час обслуговування продукції.

У третьому розділі “Перевірка адекватності математичних моделей і реалізація теоретичних результатів досліджень” розглянуті питання імітаційного моделювання ААЛС і експериментального дослідження головного конвеєра зборки силового агрегату МеМЗ-245 мелітопольского моторного заводу. Доводиться опис структури і складу аналізованої АЛ із указівкою технологічного процесу зборки силових агрегатів і умов відбраковування продукції. У ході експериментальних досліджень зважувалися задачі: виявлення причин відмовлень складальної лінії, її окремих елементів, нагромадження необхідних статистичних даних для розрахунків, установлення законів розподілу потоків відмовлень і потоків відновлення, визначення коефіцієнта готовності і продуктивності АЛ.

Порівняння результатів теоретичних і експериментальних досліджень підтверджує адекватність аналітично-вероятностної моделі ГАЛЗ. Погрішність розрахунків лежить у межах 2,8%.

Проведено комп'ютерний експеримент на основі імітаційної моделі ГАЛЗ, що дозволив оцінити вплив виду закону розподілу, часу обслуговування одиниці продукції, а також місткості межопераційних накопичувачів на параметри лінії і зроблений висновок про адекватність аналітичної моделі АЛ і можливості її практичного застосування. Результати
(рис. 4) аналітичне й імітаційне моделювання відрізняються в середньому на 3,7%.

Рис. 4. Результати імітаційного ( ) і математичного ( ) моделювання ОГАЛЗ

Четвертий розділ “Розробка моделей параметричної оптимізації гнучких автоматизованих ліній зборки” присвячений розробці моделей параметричної оптимізації ГАЛЗ. На базі моделей функціонування АЛ, представлених у другому розділі і можливих видах обмежень, що накладаються на параметри лінії, зважуються пряма і зворотна задачі оптимізації. Пряма задача зв'язана з вибором оптимальних обсягів межопераційних накопичувачів ГАЛЗ при обмеженні витрат на утворення і збереження в них запасів проміжної продукції. У формалізованому виді задача виглядає в такий спосіб:

при обмеженнях: ; ,

де М – вектор, координатами якого є обсяги нагромаджувачів ГАЛЗ; Мk – максимально припустимі обсяги нагромаджувачів; Сk – питомі витрати на збереження одиниці продукції в Нk; З – припустиме значення сумарних витрат на утворення і збереження запасів проміжної продукції.

Для спрощення шукається рішення задачі целочисленного програмування при припущенні, що mk () належить безлічі дійсних чисел [0, Mk]; а потім пропонується спосіб відшукання целочисленного рішення. З урахуванням цього припущення ця задача є задачею нелінійного програмування при нелінійних обмеженнях Kг і Lг () – нелінійні функції від М).

У результаті визначення оптимальних параметрів накопичувачів продуктивність лінії збільшується на 5-6%.

Зворотна задача формулюється так: знайти оптимальні обсяги накопичувачів ГАЛЗ, що забезпечують мінімальні витрати на зміст проміжної продукції в накопичувачах при обмеженні на мінімально припустиме значення продуктивності (а, виходить, і на коефіцієнт готовності ) і на мінімально припустимий обсяг накопичувачів. Математичний запис задачі має вид: знайти

при обмеженнях: ; .

Як і в першому випадку задача зважувалася щодо довжин черг у накопичувачах, а потім знаходилися їхні обсяги, при цьому алгоритм рішення розглянутої задачі практично цілком відповідає попередньої. Проведені дослідження дозволяють знизити витрати на зміст незавершеного виробництва на 10-12%.

В п'ятому розділі “Проектування автоматизованих виробничих систем” розроблені структура і принципи реалізації діалогової програмної системи (ДПС), призначеної для автоматизації рішення задач аналізу й оптимізації АЛ. Комплекс включає блоки: аналітичних моделей, імітаційних моделей, оптимізації. Багатовіконний інтерфейс і діалоговий режим, дозволяє організувати зручну форму спілкування з користувачем. Інструментальне середовище такої конфігурації забезпечує роботу в інтерактивному режимі з математичними моделями, що описують широке коло об'єктів і процесів.

Приведено приклади моделювання АЛ машинобудівних підприємств, запропонована конструкція транспортно-накопичувальної системи, що забезпечує можливість гнучкої передачі продукції, минаючи накопичувач.

У додатках представлені аналітичні перетворення при висновку розрахункових залежностей, акт і програма проведення експериментального дослідження, тексти програм аналітичного й імітаційного моделювання, акти про впровадження результатів дисертаційної роботи.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ І РЕЗУЛЬТАТИ РОБОТИ

Загальним підсумком роботи є створення методу математичного моделювання ААЛЗ. Розроблено моделі і для розрахунку й оптимізації характеристик продуктивності і коефіцієнта готовності зазначених систем. Результати роботи полягають у наступному:

1.

-

-

-

2.

3.

4.

5.

Проведено імітаційне моделювання однопотокової ГАЛЗ, що підтвердив адекватність теоретичних результатів і дозволило оцінити вплив окремих характеристик АЛ на продуктивність і коефіцієнт готовності ОГАЛЗ у цілому. Порівняння результатів імітаційного й аналітичного моделювання показує, що максимальна відносна погрішність визначення стаціонарного коефіцієнта готовності по аналітичній моделі складає 3,7%.

6.

Список опублікованих праць

1.

2.

3.

4.

5.

Анотацiя

Швехер М.Р. Вплив блокувань і гнучкості транспортної системи на надійність і продуктивність асинхронної автоматизованої лінії зборки.- Рукопис.

Дисертація на здобуття ученого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.07 – автоматизація технологічних процесів. – Севастопольський національний технічний університет, Севастополь, 2003.

Дисертація присвячена питанням забезпечення продуктивності і надійності асинхронної автоматизованої лінії зборки (ААЛЗ), що має можливість змінювати маршрути транспортування продукції, з урахуванням взаємних блокувань елементів на основі моделювання і параметричної оптимізації. У роботі запропонован підхід до математичного моделювання асинхронних автоматизованих виробничих систем, що враховує метод приведення до найгіршого елементу, вплив блокувань на функціонування, як окремих елементів, так і всієї лінії, а також можливість зміни стратегії транспортування продукції (передача минаючи нагромаджувач) з використанням ітераційної процедури, що дозволяє визначити довжини черг у накопичувачах. Вирішено задачі оптимізації, зв'язані з забезпеченням максимальної і заданої продуктивності ААЛЗ. Пропоновані алгоритми і програмне забезпечення підвищує ефективність як при проектуванні і технологічній підготовці виробництва, так і є засобами для забезпечення усталеної роботи існуючих автоматизованих виробництв.

Ключові слова: асинхронна автоматизована лінія зборки, осередок, накопичувач, математична модель, найгірший елемент, блокування, ітераційна процедура.

Аннотация

Швехер М.Р. Влияние блокировок и гибкости транспортной системы на надёжность и производительность асинхронной автоматизированной линии сборки.- Рукопись.

Диссертация на соискание учённой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.07 – автоматизация технологических процессов. – Севастопольский национальный технический университет, Севастополь, 2003.

Диссертация посвящена вопросам обеспечения производительности и надёжности асинхронной автоматизированной линии сборки (ААЛС), имеющая возможность изменять маршруты транспортирования продукции, с учётом взаимных блокировок элементов на основе моделирования и последующей параметрической оптимизации.

На основе анализа структур и процессов функционирования ААЛС были построены математические модели для одно- и многопоточных автоматизированных линий. Предложенные модели позволили рассчитать среднюю длину очереди в накопителях, учесть гибкую передачу продукции, а именно, передачу с ячейки на ячейку, при отказавшем накопителе или при отказе транспортной системы в целом. Сделана попытка в более полном объёме учесть влияние элементов друг на друга, а также влияние накопителей фактически изменяющих параметры элементов. В диссертации принят итерационный подход к построению математических моделей. Основой выбранного подхода является метод вложенных итераций, позволяющий сохранить основные принципы системного проектирования.

Структура однопоточной гибкой автоматизированной линии (ОГАЛС) включает в себя основные участки, содержащие накопитель и последующую ячейку, сопряжённые участки, содержащие накопитель и предыдущую ячейку, а также полные – содержащие две ячейки и накопитель между ними. Математическая модель строилась с учётом графов состояний рассмотренных участков. Соответственно графам записаны и решены уравнения состояний для определения финальных вероятностей. В качестве аппарата исследований были приняты марковские модели.

Установлено, что вследствие наличия блокировок и накопителей, изменяются параметры отказов и восстановлений ячеек, определяемые на каждой итерации. Другими особенностями данных итераций является: определение длин очередей в накопителях с использованием формулы для одноканальной СМО с ограничением по длине очереди, учёт возможности передачи продукции, минуя накопитель, в соответствии с графом состояний участков АЛ.

Одной из основных задач является использование метода приведения к наихудшему элементу. Наихудшим элементом является та из рассматриваемых ячеек, которая имеет меньшую производительность с учётом надежности. В данной работе этот метод применён с учётом блокировок и гибкости транспортной системы АЛ. Он позволил устранить различие между коэффициентами готовности на приём и на выдачу продукции.

Показано, что структуру многопоточной гибкой автоматизированной линии сборки (МГАЛС) можно представить как систему, состоящую из сходящихся потоков. Такая структура является основной, соответствующей сборочному производству. Модель узла лежит в основе МГАЛС и состоит из узловой ячейки и подходящих к ней сопряжённых ветвей. В данном случае ветви узла, соответствующие ОГАЛС, приведены к технологическим ячейкам, имеющим два факторных состояния: отказовое и рабочее. При построении модели предполагаем, что система является марковской, все потоки отказов элементов являются простейшими, а времена их восстановления и обслуживания на ячейках распределены по экспоненциальному закону. Рассматриваемая модель строится на методе вложенных итераций. Основным достоинством данных моделей является то, что удалось распространить метод приведения к наихудшему элементу, возможность гибкой передачи продукции и блокировки элементов на указанные структуры.

Сравнение теоретических результатов и экспериментального исследования главного конвейера сборки силового агрегата МеМЗ-245 мелитопольского моторного завода подтверждает адекватность аналитико–вероятностной модели ГАЛС. Компьютерный эксперимент на основе имитационной модели ГАЛС позволил оценить влияние вида закона распределения, времени обслуживания единицы продукции, а также ёмкости межоперационных накопителей на параметры линии и показал адекватность аналитической модели АЛ и возможность её практического применения.

На основе полученных моделей решены две задачи оптимизации: обеспечение максимальной производительности при ограничении на суммарные затраты продукции незавершённого производства в накопителях; обеспечение заданной производительности при минимальных затратах на незавершённую продукцию. Задачи условной оптимизации приводились к задачам безусловной и решались градиентным методом. При этом были разработаны специальные алгоритмы, учитывающие возможность изменения модели при использовании метода приведения к наихудшему элементу.

Разработаны структура и принципы реализации диалоговой программной системы (ДПС), предназначенной для автоматизации решения задач анализа и оптимизации АЛ. Применение предлагаемых алгоритмов и программного обеспечения повышают эффективность как при проектировании и технологической подготовке производства, так и являются средствами для обеспечения устойчивой работы существующих автоматизированных производств.

Ключевые слова: асинхронная автоматизированная линия сборки, ячейка, накопитель, математическая модель, наихудший элемент, блокировка, итерационная процедура.

Annotation

Maxim R. Shvekher. The influence of the blockages and the flexibility of the transportation system on the reliability and productivity of asynchronous automatized assemblage line.- Manuscript.

Dissertation for the competition for a candidate of technical sciences degree in the specialization 05.13.07. – automatization of technological processes.- Sebastopol National University of Technology; Sebastopol, 2003.

The dissertation is devoted to the issues of providing the productivity and reliability of asynchronous automatized assemblage line (AAAL) which has an ability to change the routes of the product transportation. The work takes into account mutual blockages of the elements based on the modeling and parametrical optimization. The approach of the asynchronous automatized production systems suggested in the dissertation takes into consideration the method of reduction to the worst element. It also takes into account the influence of blockages on the functioning of separate elements as well as of the whole line. The approach also considers the possibility of changing the strategy of product transportation (the transfer omitting a storage device) using iterative procedure. This procedure allows determining the lengths of the queue in a storage device. The tasks of the optimization connected with the provision of the highest possible and a given productivity AAAL were solved. Suggested algorithms and software increase the efficiency during the developing and technological preparation of production. They also can be used as means provide stable work of existing automatized productions.

Key words: asynchronous automatized assemblage line; technological cell; storage device; mathematical model; the worst element; blockage; iterative procedure.

Здано до набору 08.09.2003. Пiдписано до друку 15.09.2003. ДК № 1272 вiд 17.03.2003 р. Формат 60х901/16. Офс. др. Умов. друк. арк. 1,125. Тираж 100 прим. Зам. № 30.

Видавництво СевНТУ, Севастополь, 99053, Стрiлецька балка, Студмiстечко, Науково-методичний центр (ауд. Г-210).

E-mail: