Повышение производительности функционирования автоматизированных технологических систем путем моделирования и оптимизации технических решений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.06, кандидат технических наук Проснева, Марина Кузьминична

• Проснева, Марина Кузьминична
• кандидат технических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат технических наук Проснева, Марина Кузьминична

Введение

Глава 1 Состояние вопроса, цель и задачи исследования

1.1. Развитие автоматизированных производственных систем

1.2. Проектирование автоматизированного производства

1.3. Методы повышения эффективности автоматизированного 27 производства

1.4. Цели и задачи исследования

Глава 2. Структура и свойства автоматизированных производств

2.1. Свойства автоматизированного производства

2.2. Структура автоматизированного производства

2.3. Выводы

Глава 3. Анализ функциональных характеристик оборудования

3.1. Анализ свойств корпусных деталей и возможность их 51 изготовления в автоматизированном производстве

3.2. Анализ технологического оборудования и возможность его 62 включения в автоматизированное производство

3.3. Анализ функций и технических характеристик транспортного оборудования

3.4. Анализ функций и технических характеристик складов

3.5. Анализ функций и технических характеристик спутников

3.6. Анализ геометрии и конструкции режущих инструментов

3.7. Информационная структура баз данных

3.8. Выводы

Глава 4. Постановка и решение задачи построения автоматизированного 83 производства

4.1. Методика подбора типажа оборудования и определения 84 структуры

4.2. Методика определения номенклатуры деталей, наиболее 89 эффективно обрабатываемых в автоматизированном производстве

4.3. Управление технологическими процессами обработки деталей 120 в автоматизированном производстве

4.4. Выводы 125 Общие выводы и результаты 127 Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение производительности функционирования автоматизированных технологических систем путем моделирования и оптимизации технических решений»

Одна из важнейших задач машиностроения — автоматизация мелкосерийного и серийного производства. Объем продукции, которого достигает 70 — 75% от всего объема продукции машиностроения [21, 42]. Попытки решить ее в традиционном производстве оказались неудачны. Необходимыми оказались качественно новые технические решения. Толчком для таких решений стало бурное развитие микропроцессорной техники, обусловливающее возможность применения гибкой технологии изготовления, реализуемой в гибких системах.

По мнению английских специалистов, применение автоматизированного производства (АП) является обязательным условием выживания машиностроительных компаний в суровой конкурентной борьбе на мировом рынке [25]: конкуренция с дешевой рабочей силой развивающихся стран; более низкая себестоимость продукции, достигаемая японскими конкурирующими компаниями; более сложная с каждым годом подготовка квалифицированных кадров; быстроменяющиеся требования мирового рынка машиностроительной продукции; широкие возможности, связанные с дальнейшем развитием ЭВМ, микропроцессорной техники и их использованием в производстве.

Вместе с тем затраты на создание АП велики, они исчисляются миллионами долларов. Поэтому очень важной задачей является их оптимизация на всех этапах, а именно: проектирования, изготовления и эксплуатации автоматизированного производства. Только такой комплексный подход к определению технологии подбора и изготовления деталей, состава и структуры системы, а также управлению ходом технологического процесса их изготовления — это единственный путь оптимизации затрат на создание и эксплуатацию автоматизированного производства.

Большинство АП предназначено для обработки корпусных деталей -управление ими более сложно, т. к. диапазон длительности технологических операций для них лежит в более широких пределах, нежели для деталей типа тел вращения.

Исходя из вышеизложенного, в качестве объекта исследования выбраны автоматизированные производства общего назначения (в таких системах изготовляются детали широкой номенклатуры с производительностью от 1-2 до 10-15 дет/час.), применяемые для обработки корпусных деталей.

Итак, целесообразным является решение научной задачи, заключающейся в минимизации себестоимости и времени изготовления деталей в автоматизированном производстве путем комплексного управления подбором основных элементов автоматизированного производства: деталей, технологии их изготовления, оборудования АП и установления их взаимосвязей.

Заключение диссертации по теме «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)», Проснева, Марина Кузьминична

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. В диссертации решена задача, имеющая существенное значение для машиностроения и заключающаяся в повышении производительности функционирования автоматизированных технологических систем путем моделирования и оптимизации технических решений.

2. Установлено, что в первую очередь, необходимо разработать производственную подсистему, под которой понимается динамическая подсистема станков, учитывающая происходящие в ней во времени процессы, и только потом на основании полученных результатов - остальные функциональные подсистемы АП.

3. Автоматизированное производство и его составляющие элементы необходимо рассматривать во взаимосвязи со средой, с которой АП обменивается материальными, энергетическими и информационными потоками, поэтому разработка функциональных подсистем АП должна предусматривать их взаимодействие.

4. Показано, что на современном уровне знаний о производственных процессах количество информации, содержащейся в деталях, подлежащих изготовлению, необходимо дополнить, так как установлено, что процесс проектирования АП является процессом селекции необходимой информации о корпусных деталях, технологическом оборудовании, транспортном оборудовании, складах, спутниках, инструментах и в последующем соответствующего ее преобразования.

5. На основании анализа информации о деталях и составных элементах автоматизированных производств разработана информационная структура баз данных по корпусным деталям, технологическому оборудованию, транспортному оборудованию, складам, спутникам, инструментам. Определены все связи между составляющими элементами баз, тип и размерность каждого элемента. Такой подход намного уменьшает возможность неправильного ввода данных в соответствующие базы. Состав информации, включенной в базы данных, был апробирован во время проектирования системы, это позволяет утверждать, что выделено необходимое и достаточное для проектирования автоматизированного производства количество информации и формализовано ее описание.

6. Показано, что подсистема станков определяется в результате целенаправленного преобразования исходных (применяемых для проектирования) множеств станков и деталей, в результате которого определяются типы станков и количество станков каждого типа. Чтобы работа автоматизированного производства была эффективной, структура подсистемы станков должна изменяться при переходе к обработке другого вида деталей, а значит, должна быть гибкой.

7. Детали одной партии могут обрабатываться по вариантным маршрутам в зависимости от ситуации, сложившейся в момент времени поступления деталей на обработку и передачи на следующий по маршруту станок.

Установлено, что в качестве критерия оптимизации маршрутов обработки и переналадок подсистемы станков следует принимать использование стойкости режущих инструментов при обработке множества деталей в АП. Разработанная методика позволяет комплексно оптимизировать маршруты обработки и время переналадок станков, что делает ее весьма эффективной.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Проснева, Марина Кузьминична, 2008 год

1. Carter C.F. Flexible automatisieren jetzt oder spater. VDI Zeitschrift, 126 (1984)/5.

2. Bessant J. Flexible Manufacturing Systems on overview. Microelectronies Monitor. 1984/XII.

3. Carter C.F. Trends in Machine Tool Development and Applications. Proc. Of the 2hd Int. Konf. of Product Development and Manufacturing Technology, 1972.

4. Asada H., Slotine J.J.E. Robot Analysis and Control, J.Wiley and Sons, 1986.

5. Блехерман M.X., Судов E.B. Управление транспортными потоками в ГПС // Станки и инструмент. -1988, №12, с. 4-10.

6. Блехерман М.Х., Федосеева Н.Г. Организационно-технологический анализ транспортно-складского обеспечения ГПС // Станки и инструмент. -1985, №11, с. 3-5.

7. Вильческий О.Н. Математическое моделирование транспортно-складских систем ГПС // Вестник машиностроения. -1985, №8, -с. 5356.

8. Сотников М.И. Выбор типа транспортных устройств для ГПС // Станки и инструмент. -1987, №11, с. 18-20.

9. Lenard W. Dobor srodkow transportu w elastycznych systemach produkcyjnych ESP // Systemy produkcyjne. Teoretyczne i practyczne129problemy projektowania. Materialy konferencyjne. -Warszawa: Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej, 1990. -s. 348-355.

10. Tomaszewski K. Modele i algorytmy procesu projektowania systemow produkcyjnych // III Krajowa Konferencyja Robotyki. Tom 1. Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej. -Wroclaw: 1990. s. 279-288.

11. Warnecke HJ. Flexible automatisierte teilfertigung in mittelstadichen Unternehmen. VDI Zeitshrift 124 (1982)/17.

12. Гибкие производственные системы Японии / Пер. с яп. A.JI. Семенова / Под ред. А.Ю. Лешинского. -М.: Машиностроение, 1987, -232.

13. Кузнецов Ю.И. Применение технологической оснастки для совершенствования гибких станочных систем // Вестник машиностроения. -1987, №4, с. 50-54.

14. Cyklis J., Pierzchala W. Taktyka sterowania ESP w oparciu о model macierzowy // VI Krajowa Konferencja Automatyzacji Dyskretnych Procesow Przemyslowich. -Gliwice: Zeszyty naukowe Politechniki Slaskiej z.96,1988. -s. 41-53.

15. Krupa Т., Elhesnawi B. Approach to Managing FMS by the Use ot petri Net theory // Systemy produkcyjne. Teoretyczne i practyczne problemy projektowania. Materialy konferencyjne. -Warszawa: Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej, 1990. -s. 319-330.

16. Rafalski R. Podstawy projektowania obslugiwania elastycznych. // Systemy produkcyjne. Teoretyczne i practyczne problemy projektowania. Materialy konferencyjne. -Warszawa: Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej, 1990. -s. 362-368.

17. Wojciechowski J., Zalewski A. Technologiczno-organizacyjne modelowanie elastycznych systemow produkcyjnych // VI Ogolnopolska Konferencja Naukowo-Techniczna. -Zielona Gora: Wydawnictwo Wyzszej Szkoly Inzynierskiej, 1990. -s. 37-42.

18. Кирьянов В.Н. Системно-информационное и программное обеспечение инструментальных систем ГПС // Станки и инструмент. -1988, №5, с. 13-16.

19. Мамонтов В.И., Дахер М., Казан Д.А. и другие. Проблемы разработки гибких автоматизированных технологий управления. // Проблемы комплексной автоматизации: Труды Четвертой Международной научно-технической конференции. Киев: КПИ, 1990, с. 33-37.

20. Португал В.М. Оперативное управление гибким автоматизированным производством. // Проблемы комплексной автоматизации: Труды Четвертой Международной научно-технической конференции. Киев: КПИ, 1990, с. 53-57.

21. Banaszak Z., Roszkowska Е. Podsystemy komputerowo zintergrowanego wytwarzania // I Krajowa Konferencja Robotyki. Tom 1. -Wroclaw: Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej, 1988. -s. 29-36.

22. Marecki F. Sterowanie elastycznych systemow produkcyjnych // VI Krajowa Konferencja Automatyzacji Dyskretnych Procesow Przemyslowich. -Gliwice: Zeszyty naukowe Politechniki Slaskiej z.96, 1988. -s. 83-96.

23. Szadkowska-Skrzypiel J. Model bezkolizyjnego systemu transportowego ESP // VI Krajowa Konferencja Automatyzacji Dyskretnych Procesow Przemyslowich. -Gliwice: Zeszyty naukowe Politechniki Slaskiej z.96, 1988. -s. 151-158.

24. Лищинский JI.Ю.:Структурный и параметрический синтез гибких производственных систем.-М.:Машиностроение,1990.-312 с.

25. Гибкие производственные системы Японии /Пер. с яп. A.JI. Семенова /Под ред. Д.Ю. Лещинского. -М.¡Машиностроение. 1987. -232.

26. Василев В.Н.: Организация, управление и экономика, гибкого интегрированного производства в машиностроении. -М Машиностроение , 1986. -312 с.

27. Системное проектирование интегрированных производственных комплексов /А.Н. Домораикий, A.A. Лескин, В.Л. Пономарев и др. Под общ. ред. В.М. Пономарева. -Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1986. -319 с.

28. Автоматизированное проектирование и производство в машиностроении /Ю.М. Соломенцев, В.Г.Митрофанов,-А.Ф.Прохоров и др. /Под общей ред. Ю.М Соломениева, В. Г. Митрофанова. -М.: Машиностроение. 1986. -256 с.

29. Блехерман М.Х. Федосеева Н.Г. Организационно технологический анализ транспортно-складского обеспечения ГПС. //Станки и инструмент. -1985. №11.-с. 3-5.

30. Вильческий О.Н. Математическое моделирование транспортно-складских систем ГПС //Вестник машиностроения. -1985. №8. -с.53-56.

31. Гибкие автоматизированные производства В.О. Авбель, А.Ю Звоницкий , В .Н. Каминскии, и др.: Под ред. С.А. Майорова, Г. В. Орловского. -Л.: Машиностроение. Ленинг. 1983. -376 с.

32. Гибкие производственные комплексы Под ред. П.Н. Белянина, В.А. Лещенко. -М. Машиностроение. 1984. -384 с.

33. Горюшкин В.И. Основы гибкого производства деталей и приборов. Минск:Наука и Техника, 1984.-231 с.

34. Мальков О.В.: Склады гибких автоматизированных производств. -Л.Машиностроение 1986. -188 с.

35. Организационно технологическое проектирование ГПС /В.О.

36. Азбель, А.Ю.Эвоницкий, В.Н. Каминский и др. /Под ред. С.П.МитроФанова.-М.¡Машиностроение. Ленинг. отд-ние, 1986. -294 с.

37. Автоматизация проектирования технологических процессов в машиностроении /B.C. Корсаков, Н.М. Капустин, K.-Z Темпельгоф и др. /Под общ. ред. Н.М. Капустина. -М.: Машиностроение. 1985. -304 с.

38. Гибкое автоматическое производство //Под общ. ред. С.А. Майорова, Г.В. Орловского, С,Н, Халиконова -Л. : Машиностроение . 1985. -454 с.

39. Бирюков В.В. , Митрофанов В.Г., Петров Б.М Концепция создания компьютеризованных интегрированных производств. //Станки и инструмент . -1988 . №8 . -с . 8-9.

40. Изменение технологии производства в результате применения гибких автоматизированных производств. Hammer М. (gruppa diag. Западный Берлин). //Станки и инструмент. -1985. №2. -с.25-27.

41. Введение в теорию интегрированных САПР гибких технологий и производств /Под ред. Ю.М. Соломенцева , В. А. Исаченко , В. Я. Полыскалина. М.: Машиностроение .1990. -582 с.

42. Власенко Ю.Н., Швачко Г. Г., Фурсова Н.К. Интеграция задач управления и проектирования в гибких дискретно-непрерывных системах //Проблемы комплексной автоматизации: Труды Четвертой международной научно технической конференции -Киев: КПИ. 1990 -с.14-18.

43. Кузнецов Ю.И. Основные тенденции развития приспособлений для ГПС //Станки и инструмент. -1988, №5. -с.13-16.

44. Свиць А., Липски И. Информационное обеспечение системы проектирования гибкого автоматизированного производства.

45. Проблемы комплексной автоматизации: Труды Четвертой международной научно технической конференции -Киев:КПИД990. -с.64-68.

46. Брон Д.М., Воскобойников Б.С., Черпаков С.С., Шашков Е.В.: Автоматизированные комплексы из станков с ЧПУ с централизованным управлением от ЭВМ для обработки корпусных деталей. -М. Машиностроение. 1974. -68. С.

47. Маталин Д. А., Дашевский Т.В., Княжниикий И.И.: Многооперационные станки. -М. Машиностроение, 1974.-320 с.

48. Аверьянов О.И. Модульный принцип построения станков с ЧПУ. -М. Машиностроение,1987. -2 32 с.

49. Мелихов А.Н. Ориентированные графы и конечные автоматы. -и.:Наука. Гл.ред.Физ.-мат лит. ,1971. -416 с.

50. Блехерман М.Х. Организационно-технологическое группирование деталей в ГПС //Вестник машиностроения. -1986. №6. -с. 37-39.

51. Аверьянов О.И., Ковальцун С.И., Осмоловский Ф.А. Системы инструментального обеспечения ГПС для корпусных деталей /'/Станки и инструмент. -1986 > №8. -с.2-4.

52. Блехерман М.Х. Организация производственного процесса в ГПС. //Станки и инструпент. -1986. №10. -с. 5-8.

53. Серебренный В.Г. Выбор номенклатуры обрабатываемых деталей при поэтапном создании гибких автоматизированных производств //Станки и инструмент. -1986. №8. -с.2-4.

54. Васильев В.Н. Дащенко А.И. Рочев Ц.М. Группирование деталей и оптимизация структуры оборудования ГПС // Вестник машиностроения. -1988. №5. -с.34-38.

55. Митрофанов С.П. Групповая технология машиностроительного производства. В 2т.-3-е изд. -JL: Машиностроение. -Ленингр. отд-ние,1341983.-T.I.-407 с.,-Т2. -376 с.

56. Брон A.M. Опыт использования и перспективы развития ГПС для обработки корпусных деталей //Станки и инструмент -1986. №41. -с.10-11.

57. Дащенко А.И. , Межов А.Е. , Бесов A.C. Выбор рациональных структурно-компоновочных схем гибких станочных систем //Системное проектирование гибких технологических комплексов в машиностроении: Тезисы докладов -Владимир, 1982. -с.9-10.

58. Дедков В. К. , Пупков К.А. , Чинаев П.И. Автоматизированное программируемое машиностроительное производство. -М. : Наука , 1985. -184 с.

59. Диалоговое проектирование технологических процессов /Н.М.Капустин, В.В. Павлов, JI.A. Козлов и др.-Машиностроение, 1983. -255 с.

60. Аверьянов 0. И., Дащенко А. И., Межов А.Е. Агрегатно-модульный принцип построения гибких автоматизированных линий и оптимизация их структурно компоновочных схем //Вестник машиностроения.-1986,№ 5.-е,34-40.

61. Автоматизированные системы технологической подготовки производства в машиностроении /Под ред. чл.-кор.АН БССР Г. К. Горанского. -М.:Машиностроение. 1971. -240 с.

62. Е.О. Адамов, С.М. Дукарский. Концепция гибкой автоматизации экспериментального машиностроения. М.: НИКИЭТ, 1990.

63. Ф.Ф. Нагибин. Экстремумы. М.: Просвещение, 1976.

64. Т.Г. Ли, Г.Э. Адаме, У.М. Гейнз. Управление процессами с помощью ЭВМ. Моделирование и оптимизация. М.: Радио, 1983.

65. Технология системного моделирования// Под ред. Емельянова C.B., М.: Машиностроение, 1988.

66. Соломенцев Ю.М., Басин A.M., Климов C.B. Ситуативное проектирование технологических процессов в гибкой автоматизированной производственной системе /Вестник машиностроения.-1984, №3. -с.47-50.

67. Базров Б.М. Совершенствование машиностроительного производства на основе модульной технологии // Станки и инструмент. -1985, №10, -с. 22-24.

68. Аликов А.И., Пенек Я.Д., Волоценко П.В. Оперативная система технологической подготовки производства в ГПС //Станки и инструмент.-1988. №8 -с. 4-6

69. Базров Б.М. Классификация станочных приспособлении //Станки и инструмент. -1989, N"3. -с.26-31.

70. Белянин П.Н. Гибкие автоматизированные производства в машиностроении //Сб. научных трудов.-М.: НИАТ. 1982 -186 с.

71. К. Дж. Эрроу, л. Гурвиц, X. Удзава. Исследования по линейному и нелинейному программированию. M.: М., 1982

72. C.B. Жак. Оптимизация проектных решений в машиностроении. Ростов-на Дону: Ростовский университет, 1992.

73. Мясников В.А., Игнатьев М.Б., Перовский E.H. .'Модели планирования и управления производством, -М.:Экономика , 1982.

74. Смоляр Л.И.: Теория расписаний и управления. -М.: Наука, 1975 .232 с.256 с.