Повышение эффективности автоматических линий механообработки деталей тел вращения за счет использования накопителей транзитного типа

Современная автоматическая линия (АЛ) — сложная производственная восстанавливаемая система машин, комплекс технологическогоосновного, вспомогательного и накапительно — транспортного оборудования, систем контроля и управления, с помошью которых в определенной технологической последовательности и с определенным темпом изготавливается определенный вид продукции в требуемом количестве и требуемого качества.

За основу модели процесса проектирования АЛ может быть принята традиционная многоуровневая схема, которая широко применяется в практике проектирующих организаций. Большое разнообразие деталей, обрабатываемых на АЛ, различие требований по производительности, различные требования заказчиков приводят к тому, что проектирование АЛ представляет собой сложную многовариантную и трудно формализуемую задачу.

В данном исследовании будет рассмотрен этап технического задания АЛ, который является основополагающим для последующих разработок.

Основные параметры АЛ — его структурная компоновка и техническая характеристика — должны быть определены на первых этапах проектирования. Важность такого подхода заключается в том, что если частные структурные ошибцки могут быть исправимы при изготовлении и наладке АЛ, то ошибка выбора технологического процесса и в основном замысле не поддаются корректировке. Именно этим можно объяснтъ, что из-за ошибочного прогнозирования производительности многие АЛ не выходят на проектную производительность.

Из графа дерева процесса технологического проектирования (рис. 1) следует, что выбор основных технических параметров АЛ является многовариантной задачей и с точки зрения создания САПР АЛ нужно принимать такие математические модели каждого этапа (яруса), которые бы исключали итерационный процесс. Такой подход обоснован тем обстоятельством, что наличие итерационных процессов может привести к резкому удлинению времени нахождения оптимальных решений и тем самым, с учетом надежности ЭВМ реализация САПР АЛ практически может стать невозможным.

Анализ процесса технического проектирования показывает, что самыми неформализуемыми этапами являются выбор заготовки и разработка технологического процесса по переходам. Это объясняется тем, что выбор заготовки обуславливается возможностями заказчика, а выбор технологического процесса по технологическим переходам всегда останемся открытым процессом в силу сопряженности с другими отраслями науки и техники. Кроме того, выбор технологического процесса по переходам связан с творческой деятельностью технологапроектировщика, что делает его трудноформализуемым.

Этапы «оптимизация техпроцесса по операциям», «выбор или компонование оборудования», «структурная компоновка АЛ» и «планировка АЛ» являются более формализуемыми процессами, к которым могут быть применены строгие математические методы пошаговой оптимизации, которые резко сократят число итераций и тем самым повысится эффективность проектирования АЛ.

Как следует из анализа процесса проектирования АЛ, после этапа «разработка процесса по переходам» можно перейти к этапу выбора структурной компоновки. Считая при этом, что каждый технологический переход реализуется на — отдельном станке (технологический переход соответствует технологической операции). В таком процессе проектирования число технологических операций максимально и с точки зрения компоновки АЛ имеет максимальную длину. Функциональная цель этапов оптимизации технологического процесса по сторонам обработки и технологической операции приводит к уменьшению длины АЛ и, естественно, к изменению состава оборудования и структурной компоновки. Отсюда следует, что такое преобразование структурной компоновки и состава оборудования должно выполняться с точки зрения конечного результата, т. е. изменения технико-экономических показателей АЛ или, другими словами, с учетом изменения надежности и производительности оборудования. Анализ существующих методов исследования и проекгирования технологических операций на АЛ показывает, что эта задача решается без учета изменения надежности оборудования и структурных преобразований АЛ.

Таким образом, задача проекгирования АЛ состоит в том, чтобы при зм9Нньпь1 технических ограничениях л определить технические характеристики оборудования, которые обеспечивали'! бы технические условия на обрабатьшаемую деталь и заданную щ) ограмму выпуска.

Изучение состояния вопроса о создании АЛ, постановка общей задачи и рассмотрение особенностей процесса щзоектирования позволяют сформулировать основные направления предлагаемой работы установление зависимостей между структурными компоновками и производительностью АЛ, выявление факторов, воздействуя на которые можно повысить производительность, формирования математических моделей производительности для создания математического обеспечения проектирования АЛ, повышающих качество проектных решений.

Цель работы — повысить качество консфукторско-технологических решений при разработке АЛ и снизить трудоемкость проекгирования за счет разработки теоретических положений оптимизации структурной 5(ко|Апоновки/!ДЛсоздания математического обеспечения проектирования, позволяющего ащрматизировать процесс принятия проектных рещений.

Деталь.

1-й ярус выбор заготовки".

2-й ярус «разработка техпроцесса по переходам».

3-й ярус оптимизация техпроцесса по операциям.

4-й ярус «выбор или компонование оборудования».

5- й ярус «опгимизацР 1я структурной компоновки».

6- й ярус «планировка».

7-й ярус «технико-технологические показатели».

Рис. 1. процесс технологического проектирования.

Общие выводы и полученные результаты.

1. На базе теории марковских цепей и теории графов показано, что математическая модель однопоточных двухучастковых АЛ для определения производительности зависит: от значений интенсивностей потока отказов и восстановления всех структурных элементовот соотнощения номинальных производительностей участковот типа используемых накопителейот способа приема и выдачи деталей при отказе накопителяот системы обслуживания (количества наладчиков) — от использования общих устройств (централизованной системы-управления, использования промыпшенных роботов и т. д.).

2. Доказано, что величина выигрыша в коэффициенте готовности однопоточных двухучастковых АЛ для заданной вместимости накопителя достигает максимального значения при одинаковых проектных производительностях участков, то есть когда aajai =^2².

3. Установлено, что при неограниченном росте вместимости накопителя проектная производительность однопоточных двухучастковых АЛ стремится к своему предельному значению, равному проектной производительности лимитирующего участка.

4. Установлено,.что повышение проектной производительности однопоточных двухучастковых АЛ можно достигнуть следующими путями: -увеличением вместимости накопителей, то есть за счет увеличения объема незавершенного производства и стоимости транспортно-накопительной системы- - увеличением разности номинальных производительностей участков, то есть засчет режимов резания или применения новой технологии.

5. Установлено, что один и тот же уровень проектной производительности линии достижим несколькими вариантами варьирования значения перечисленных выше параметров, поэтому для каждого случая необходимо пользоваться экономическим критерием целесообразности выбранного решения.

6. Разработан метод расчета производительности однопоточной структуры для произвольной структурной компоновки, использующий нижнюю и верхнюю оценки производительности АЛ и учитывающий изменение следующих параметровразность цикловых производительностей участковкоэффициент готовности накопителейтип используемых накопителей.

7. Получено аналитическое решение для определения интенсивности отказа и восстановления эквивалентного участка при расчете нижней оценки гроизводтшьносга АЛ, которое позволяет более точно определить вместимость накопителей для достижения определенного уровня влияния потерь участков на общие потери всей системы, т.к. этот фактор является функцией интенсивности отказа и восстановления участков и вместимости накопителей.

8.Разработан метод оптимального деления АЛ на произвольное число участков, который обеспечивает более эффективное использование накопителей, разности цикловых производительностей оборудования и многопочности структуры. Для рассмотренного примера предложенный метод деления АЛ на четыре участка, используя лишь факторы места расположения накопителя и разность цикловых производительностей повышает производительность на 16% по сравнению с общепринятым условием деления на участки с одинаковым коэффициентом готовности.