Автоматизация расчета режимов работы комплектов машин

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 621.9

Автоматизация расчета режимов работы комплектов машин

А.Н. Заикин, Е.А. Памфилов, Е.Г. Изюмова

Аннотация

работоспособность технический автоматизированный

Проанализированы основные факторы, влияющие на повышение работоспособности комплектов технических средств. Рассмотрены особенности методики автоматизированного расчета режимов функционирования комплектов технических средств.

Ключевые слова: работоспособность; технологическая система; комплект машин; режимы работы.

Повысить работоспособность технологической системы можно несколькими способами: резервированием внезапно отказавших машин и оборудования, путем определения оптимальной периодичности и объема технического обслуживания и ремонта технических средств (ТС) и назначения обоснованных режимов их функционирования. Суть первого способа заключается в том, что на каждое ТС, находящееся в эксплуатации, необходимо иметь резервное, которое вступит в работу в случае отказа основного. Но так как приобретение и содержание дополнительного парка ТС обходится весьма дорого, то использование этого способа малоприемлемо. Вместе с тем, согласно второму способу, сведение времени пребывания ТС в ремонте из-за внезапных отказов к нулю практически невозможно.

Последний способ является наиболее приемлемым из перечисленных, так как он не требует больших экономических затрат и может быть быстро внедрён в производство. Методика реализации данного способа сводится к следующему. Режимы функционирования машин должны обеспечивать: требуемые сроки и качество работ; производительность ТС, равную максимальной выработке ведущего ТС при минимальных удельных затратах и снижении времени на выполнение задания.

Для этого необходимо объединение всех ТС, выполняющих комплекс операций, в соответствующие комплекты, которые характеризуются числом ТС каждого типа, структурой и характером их взаимодействия при выполнении смежных операций. Комплекты ТС, обеспечивающие выполнение всех операций конкретных технологических процессов, представляют собой поточные линии (рис.1). Причем особенностью выполнения большинства технологических процессов является то, что между смежными операциями создаются запасы объектов труда (ОТ), которые обеспечивают гибкие связи между ТС каждой операции. Поэтому на производстве наибольшее распространение получили комплекты ТС, отвечающие линиям смешанного агрегатирования с гибкими связями.

Проведенный анализ позволяет сделать вывод, что схема пополнения и выработки оперативных запасов между парой операций в общем виде представляет собой схему смешанного агрегатирования, когда запас пополняют n и потребляют m ТС. Это заключение будет справедливо и для любых вариантов, так как n и m могут принимать значения целых чисел (n=1,2,3,…., N; m=1,2,3,…, M). На основании этой модели с учетом особенностей каждой операции можно анализировать процессы потребления и пополнения оперативных запасов между всеми технологическими операциями.

Как показали проведенные исследования, межоперационные запасы - многоуровневые. Любые ТС ненадежны в работе, требуют технического ухода, т.е. каждое ТС имеет свой коэффициент технического использования. Наиболее невыгодна ситуация для пары смежных ТС, когда выходит из строя предыдущее ТС, а объем запасов или на минимальном уровне, или отсутствует. Техническая причина, вызывающая необходимость создания такого типа запасов, определяет их название - технические. С другой стороны, этот объем запасов ОТ предупреждает простои последующего ТС, когда предыдущее прос-таивает. Поскольку эти запасы только страхуют бесперебойную работу ТС, то правомерно называть их страховыми. После создания объема технических (страховых) запасов ОТ предыдущими ТС вступают в работу ТС на следующей операции (Q_i > Q_S). С этого времени запасы ОТ начнут расти с интенсивностью (Q_i - Q_S)t (рис. 2). Во втором случае (Q_i < Q_S), прежде чем начнется работа ТС на следующей операции, необходимо создать дополнительный объем запасов. Поскольку такой объем запасов будет зависеть от организации выполнения работ, он может быть назван организационным. Организационный объем запасов (Q_О) дополняет страховой до объема, гарантирующего бесперебойную работу ТС, поэтому правомерно называть его гарантийным.

- технические средства для выполнения операций

- оперативный запас объектов труда

- запас сырья неограниченного объема

Рис. 1. Графические модели взаимосвязи ТС в комплекте: а) схема последовательного агрегатирования с гибкими связями; б, в) то же ветвящиеся и сходящиеся; г) то же смешанного типа с гибкими и жесткими связями

Отсюда следует также, что межоперационные запасы объектов труда имеют какую-то предельную для конкретных условий величину Q_Г, гарантирующую бесперебойную работу ТС, и в общем виде могут быть рассчитаны по формуле

Q_Г = Q_С + Q_О ,

где Q_С - объем страховых запасов, м ³; Q_Г - объем гарантийных запасов, м ³.

Первый период (Т⁽¹⁾) работ включает число дней, необходимое: t₁ - для создания запасов (t₁ = Q_С / Q_i при Q_i > Q_S; t₁ = Q_Г / Q_i при Q_i < Q_S); t₂ - их потребления и пополнения основными ТС без увеличения численности (сменности) технических средств (УЧТС) (t₂ = (Q_Г - Q_C)/(Q_i - Q_S) при Q_i>Q_S; t₂ = (Q_Г - Q_C)/(Q_S - Q_i) при Q_i<Q_S); t₃ - совместной работы основных и дополнительных ТС (ДТС). Второй и j -й (Т^(j)) месяцы (в расчетном периоде j = 1, 2, 3, .., J месяцев) содержат число дней t₂ и t₃ (работа только основного оборудования и основного и ДТС). Последний месяц (Т^(J)) характеризуется числом дней t₂, t_3, t₄, где t₄ - число дней, необходимое основным s-м ТС, вырабатывающим запасы ОТ для реализации после завершения i-ми ТС (пополняющими запасы) работ по изготовлению определенного для конкретных условий объема выпускаемых ОТ .

Размещено на http://www.allbest.ru/

Момент времени T₁ соответствует началу совместной работы основных ТС на предыдущей операции (с объемом пополнения запасов Q_i) и последующей (с объемом их потребления Q_S). Если объемы пополнения запасов меньше объемов их потребления (Q_i < Q_S), то объемы запасов с момента T₁ начнут уменьшаться, а если Q_i > Q_S - увеличиваться. Для ограничения роста или снижения объемов запасов необходимо на отстающих операциях в момент времени T₂ подключать ДТС с объемом пополнения (Q_iD) или потребления (Q_SD) запасов или УЧТС. После изменения численности или сменности работы s-х ТС при Q_i > Q_S объем выработки Qs запаса увеличится до величины Q_S^(D) =Q_S+Q_DS, которая должна быть больше объема пополнения (Q_i < Q_S^(D)). Тогда объем запасов начнет снижаться и за время t₃ достигнет уровня страхового запаса Q_С (момент T₃ ).

После УЧТС (i-х) при Qi < Qs объем пополнения Q_i запаса увеличится до вели-чины Q_l^(D)=Q_i+Q_Di, которая должна быть больше объема потребления (Q_l^(D) > Q_S). Тогда объем запасов начнет расти и за время t₃ достигнет величины гарантийного запаса Q_Г (момент T₃). Такой режим работы ТС дает возможность начать второй и j-й месяцы работ, имея величину оперативного запаса, равную Q_С (Q_i > Q_S) или Q_Г (Qi < Qs).

В соответствии с рис. 2 и анализом общепринятого показателя отчетности - числа дней работы ТС (месяц) для определения оптимальных объемов гарантийных запасов и поддержания их на определенном для конкретных условий уровне за счет подключения дополнительного оборудования (с учетом обеспечения максимальной выработки комплекта ТС) разработаны математические и аналоговая модели (рис.3) [1]. Значительно снизить трудоемкость расчетов по этим моделям позволяет соответствующее программ-ное обеспечение, которое было разработано на кафедре «Информационные технологии» БГИТА.

Программное обеспечение позволяет автоматизировать расчет режимов работы комплектов ТС для конкретных производственных условий.

Например, программное обеспечение для расчетов режимов работы лесосечных машин написано на языке Pascal в среде программирования Delphi 7. Программа для удобства ее применения имеет визуальный интерфейс, понятный для пользователя.

Рис. 3. Укрупненная аналоговая модель расчета режимов работы технических средств на весь срок выполнения заданного объема производства

При обращении к программе на экране появляется информация о назначении программы (рис. 4).

Рис. 4. Информационное окно программы

Для запуска программы необходимо подвести курсор к клавише «Запустить программу» и нажать левую клавишу мыши. После нажатия левой клавиши мыши на экране появляется второе окно - главное меню программы (рис. 5). В этом окне имеются соответствующие ячейки для ввода значений переменных величин. Ввод исходных данных начинается с планируемого количества месяцев, необходимого для разработки лесосеки. Для этого курсор устанавливается в соответствующей ячейке, и вводится необходимое значение. После окончания ввода общих данных ввод подтверждается, курсор устанавливается напротив схемы того технологического процесса, который соответствует планируемому, и нажимается левая клавиша мыши. На экране высвечиваются таблицы данных по основным и дополнительным машинам с числом строк, соответствующим планируемому количеству месяцев.

Рис. 5. Главное меню

Далее вводятся данные по основным и дополнительным машинам. При вводе данных по дополнительным машинам необходимо следить за тем, чтобы объем выработки машин на отстающих операциях в сумме с дополнительным был больше объема выработки на ведущей операции. После окончания ввода этих данных курсор подводится к строке «Подтвердить ввод данных по основным и дополнительным машинам», и нажимается левая клавиша мыши. Если все исходные данные введены правильно, на экране появится меню (рис. 6), в котором заполнены все необходимые параметры проектируемого процесса.

Рис. 6. Меню после подтверждения ввода данных по основным и дополнительным машинам

После этого курсор подводится к кнопке «Выполнить расчет», и нажимается левая клавиша мыши. Выполняется расчет, и на экране появляются его результаты (рис. 7). При необходимости они могут выводиться на печать. Для этого курсор подводится к кнопке «Вывод на печать», и нажимается левая клавиша мыши.

Рис. 7. Результаты расчета

Полученные режимы работы (оптимальные объемы оперативных запасов ОТ и режимы их пополнения и потребления) дают возможность организовать работу комплекта ТС, обеспечивающую его выработку, равную выработке ведущего ТС в комплекте.Увеличение объема выработки комплекта ТС до максимально возможного уровня позволяет уменьшить продолжительность их работы по выпуску заданного объема продукции примерно на 30%, снизить удельные капитальные вложения на 15…20 руб./м³, а эксплуатационные затраты - на 12…20% .

Список литературы

Заикин, А. Н. Технология лесозаготовок. Ч.1. Управление межоперационными запасами, расчет режимов работы машин и технико-экономических показателей: учеб. пособие / А. Н. Заикин. - Брянск: БГИТА, 2001. - 80с.

Материал поступил в редколлегию 22.12.08.

Размещено на Allbest.ru