Показатели функционирования автоматических линий

ИССЛЕДОВАНИЕ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ

ПРОИЗВОДСТВЕНОЙ СИСТЕМЫМЕТОДОМ

ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

 

 

Методические указания

к выполнению самостоятельной работы по дисциплине

«Компьютерное моделирование в технике»

для бакалавров направления 15.04.05 –

Компьютерное моделирование в технике

 

 

Электронное издание локального распространения

 

Одобрено

редакционно-издательским советом

Саратовского государственного

технического университета

 

Саратов 2016

Все права на размножение и распространение в любой форме остаются за разработчиком.

Нелегальное копирование и использование данного продукта запрещено.

 

Составители: Захаров Олег Владимирович,

Янкин Игорь Николаевич

 

Под редакцией И.Н. Янкина

 

Рецензент В.В. Погораздов

 

 

410054, Саратов, ул. Политехническая, 77

Научно-техническая библиотека СГТУ имени Гагарина Ю.А.

тел. 52-63-81, 52-56-01

http: //lib.sstu.ru

 

 

Регистрационный

номер _____________

 

ã Саратовский государственный

технический университет, 2016

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

 

Целью работы является ознакомление студентов с особенностями эксплуатации производственных систем (на примере автоматической линии) и методами исследования их функционирования на основе имитационного моделирования.

 

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

 

Базой современного автоматизированного производства являются технические системы. В обобщенном виде под технической системой понимается совокуп­ность технологического (металлорежущего) и вспомогательного оборудования, установ­ленного в порядке реализации технологического процесса или произволь­ным образом, объединенного системой управления, автоматическими механизмами и устройствами для транспортирования изделий.

Производственные технические системы часто создаются в виде автоматических линий (АЛ). От выбора структуры АЛ во многом зависит производительность и другие технико-экономические показатели оборудова­ния.

 

Показатели функционирования автоматических линий

 

На рис.1 приведены схемы автоматических линий с жесткой (а) и гибкой (б) межагрегатной связью.

 

Рис.1. Схемы автоматических линий с жесткой (а) и гибкой (б)

межагрегатной связью

 

Автоматическая линия с жесткой межагрегатной связью представляет собой станочную систему, остановка любого агрегата которой вызывает простой всей системы машин. При минимальном количестве оборудования, отсутствии накопителей и заделов заготовок между станками этот вариант, как правило, экономически наиболее целесообразен. Однако объединение большого количества недостаточно надежного в работе технологического оборудования, непосредственно влияющего друг на друга в процессе экс­плуатации, может привести к значительным дополнительным простоям, снижению производительности и ухудшению экономических показателей.

Автоматическая линия с гибкой межагрегатной связью содержит устройства для приема, хранения и выдачи заготовок (накопители), что позволяет повысить производительность сбло­кированных агрегатов. Межоперационные запасы могут обеспечить работу линии при вышедшем из строя станке до тех пор, пока это позволяет их вместимость. Накопителями могут быть магазины и бункеры, а также сами транспортные устройства (лотки, конвейеры и т.п.).

В автоматической линии с гибкой межагрегатной связью накопители заделов устанавливают между всеми технологическими машинами. Взаим­ное влияние агрегатов может быть сведено до минимума при достаточной вместимости накопителей. Поэтому важным моментом при проектировании АЛ является определение оптимальной емкости накопителей, поскольку чрезмерные запасы изделий в накопителях ведут к снижению показателей эффективности АЛ.

Влияние вместимости накопителя в автоматической линии на произ­водительность может быть оценено коэффициентом межстаночного на­ложения потерь D. Величина D зависит от вместимости накопителя и находится в пределах 0≤D≤1. При накопителе, который полностью компенсирует потери со­седних станков, D=0, а при отсутствии накопителя D=1. В остальных случаях накопитель лишь частично компенсирует простои соседних станков.

Основными показателями функционирования АЛ являются производительность, надежность работы и ритмичность выпуска продукции.

Производительность АЛ определяется числом годных деталей, изготавливаемых в единицу времени. Различают производительность цикловую, техническую и фактическую.

Цикловая производительность (Q_ц) – это число изделий, выдаваемое станочной системой за время цикла работы: , где n – число изделий за цикл работы; T _ц – время цикла (в АЛ последовательного действия за 1 цикл принимается цикл обработки одного изделия и n=1). Цикловая производительность характеризует лишь потенциальные возможности станочной системы.

Техническая производительность (Q_т) – число изделий, выдаваемое станочной системой за одну единицу времени с учетом простоев СС и времени на переналадку оборудования: .

Фактическая производительность (Q_ф) – число изделий, выдаваемое станочной системой за одну единицу времени с учетом всех видов простоев оборудования (переналадка, техническое обслуживание, восстановление работоспособности после отказа и другие).

Надежность АЛ отражает ее свойство сохранять работоспособность и выдавать годную продукцию в течение заданного интервала времени. Она связана со способностью АЛ к безотказной работе. В свою очередь, надежность АЛ определяется надежностью входящих в нее агрегатов и в наибольшей степени определяется надежностью технологического оборудования.

Основные факторы, определяющие надежность технологического оборудования, связаны со случайными явлениями. Для их описания применяют математический аппарат теории вероятностей. Отказ является случайным событием. Процесс, приводящий к потере работоспособности оборудования – это случайная функция. Поэтому наработка на отказ или период работоспособности – это случайная величина.

Надежность станков носит вероятностный характер и может быть оценена вероятностью безотказной работы P(t) на интервале времени T. Вероятность безотказной работы станка уменьшается с течением времени его эксплуатации. На начальном этапе эксплуатации она высокая, а впоследствии по истечении ресурса работы она приближается к нулю (0≤ P(t) ≥1).

В свою очередь, вероятность отказов F(t) связана с вероятностью безотказной работы P(t) зависимостью F(t)= 1- P(t). Точка пересечения двух кривых F(t) и P(t) дает средний период наработки станка на отказ T _н. Для различных станков на разных этапах их эксплуатации величина T _н может изменяться в значительных пределах.

Отказы в зависимости от вызванных их причин делятся на отказы функционирования и отказы параметрические. Отказы функционирования, как правило, связаны с поломкой узлов или деталей и приводят станок в состояние неработоспособности. Параметрические отказы наиболее характерны для технологического оборудования и связаны с выходом параметров обрабатываемых деталей за границы допускаемых значений (точности, качества поверхностей и т.д.). В обоих случаях станок требует определенного периода времени на восстановление его работоспособности или подналадки, в течение которого он простаивает и не выдает продукцию. Период восстановления станка T _в зависит от степени поломки и может быть оценен вероятностным значением.

Периоды времени наработки на отказ и периоды времени восстановления работоспособности для различных типов оборудования могут быть оценены статистическими средними значениями, которые можно получить экспериментальным путем или на основе моделирования потоков отказов и восстановлений.