Биография

  Реферат

  Библиотека

  Ссылки

  Отчет о поиске

  Индивидуальное   задание

  t-box@inbox.ru

  ДонНТУ

  Портал   магистров   ДонНТУ

Коробкова Татьяна Александровна

Факультет

Кафедра

Тема магистерской работы

Научный руководитель

Реферат

• Введение. Обоснование актуальности темы
• Цели и задачи
• Предпологаемая научная новизна
• Предпологаемая практическая ценность
• Обзор существующих исследований и разработок
• Планируемые результаты
• Заключение
• Источники

Введение. Обоснование актуальности темы

Непрерывный НТП и связанное с ним непрерывное увеличение количества и сложности изделий, а также старение приводит к резкому возрастанию трудоемкости и сложности конструктивных и технологических работ. Наблюдающаяся тенденция к увеличению роли инженерного труда в общей трудоемкости изделий прогрессивно возрастает. Одной из основных причин такого положения является несоответствие между уровнем и темпами автоматизации и механизации физического труда и автоматизации процессов проектирования. Технологическая подготовка производства новых изделий характеризуется большой трудоемкостью и длительными сроками проведения проектных работ. На предприятиях и в проектно-технологических институтах разрабатывается от нескольких тысяч до сочен тысяч технологических процессов в год. Затраты времени на проектирование операционных технологий на одну деталь в зависимости от ее сложности от 5-6 часов до нескольких недель. Еще большее время необходимо для разработки управляющих программ для станков с ЧПУ. В связи с этим, общее время на разработку операционных технологий и подготовку управляющих программ для станков с ЧПУ значительно превышает время изготовления самой детали. В этих условиях традиционные методы проектирования не могут обеспечивать своевременного и качественного выполнения работ по технологической подготовке производства изделий и приходит в противоречие с требованиями НТП. В настоящее время остановить прогрессивный рост численности ИТР, сократить стоимость и сроки технологической подготовки производства возможно только на основе создания АС технологического проектирова-ния.

В гибких автоматизированных производствах реализуются основные направления научно-технического прогресса в промышленности:

• интеграция управления, проектирования и изготовления изделий на основе высокого уровня автоматизации;
• совершенствование организации производства и его подготовки;
• внедрение ЭВМ для решения проектных и производственных задач.

При разработке новых автоматизированных производств и реконструкции существующих, на первый план выдвигается обоснование целесообразности капиталовложений, выбор оборудования, эффективность проектирования при условии, что обоснована номенклатура изделий подлежащих изготовлению в условиях гибкой производственной системы (ГПС), определены технологические маршруты, время обработки, контроль и пр. Особенно остро эти задачи стоят перед промышленностью машиностроительной и энергетической, что обуславливается определяющим значением этих отраслей в ресурсо- и энергосбережении.

В большинстве случаев ГПС формируются на базе станков с ЧПУ, что в значительной степени способствует внедрению групповых методов обработки. Использование дорогостоящего оборудования с ЧПУ, промышленных роботов и групповых методов в серийном и мелкосерийном производстве должно предусматривать моделирование и построение оптимального движения потоков предметов труда по рабочим позициям. Результаты такого моделирования в дальнейшем должны использоваться как при построении отдельных роботизированных звеньев производственного процесса, так и при проектировании роботизированного производства в целом. Найденная в результате моделирования оптимальная схема потоков предметов труда в зависимости от того, как была сформулирована исходная задача, позволяет определить либо оптимальную структуру гибкого производства, обеспечивающую высокую степень использования основных фондов, либо найти вариант, обеспечивающий максимальную загрузку оборудования в условиях существующей структуры производства.

Цели и задачи

Целью данной работы является разработка автоматизированной подсистемы оптимизации компоновки производственного оборудования машиностроительного предприятия.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• Выбор и обоснование критериев оптимизации компоновки производственного оборудования;
• Разработка постановки задачи определения оптимальной компоновки оборудования;
• Выбор метода оптимизации и его модификация;
• Разработка программного модуля реализующего вышепоставленную цель;

Предпологаемая научная новизна

Предлагается создание модифицированного генетического алгоритма адаптированного для решения специализированной задачи получения близких к оптимальным компоновочных решений для оборудования ГПС на цеховом уровне; Для получения оптимальной схемы компоновки оборудования предполагается наряду с генетическим алгоритмом использовать модель ГПС, для обеспечения расчета целевой функции для заданного набора хромосом.

Предпологаемая практическая ценность

Актуальность задачи проектирования КР обусловлена тем, что именно на этом этапе ГПС формируется как интегрированная система станков и автоматизированного транспорта. Рациональность заложенных здесь решений позволит уменьшить капитальные затраты на вспомогательное оборудование, улучшить организационные показатели работы ГПС (уменьшить время нахождения детали в системе, повысить надежность функционирования и др.), улучшить использование производственных площадей. При внесении задач проектирования КР в контур автоматизированного проектирования эффект может быть получен не только за счет улучшения качества проекта, но и за счет интенсификации процесса проектирования.

ГПС ориентируется на использование групповых методов производства, при которых для групп однородной по тем или иным конструктивно-технологическим признакам продукции устанавливаются однотипные высокопроизводительные методы обработки с использованием однородных и быстропереналаживаемых орудий производства. Представляется возможным использование типовых технологических решений, обобщенных маршрутов обработки, характерных для определенного класса, группы деталей, модификации изделий и позволяющих формировать индивидуальные технологические маршруты в зависимости от конструктивных и технологических признаков конкретных деталей. Групповой метод производства в значительной мере определяет производственную структуру цехов и участков, систему планирования и обслуживания.

Найденная в результате моделирования оптимальная схема потоков предметов труда в зависимости от того, как была сформулирована исходная задача, позволяет определить либо оптимальную структуру гибкого производства, обеспечивающую высокую степень использования основных фондов, либо найти вариант, обеспечивающий максимальную загрузку оборудования в условиях существующей структуры производства.

Кроме того, моделирование движения потоков предметов труда дает возможность для отдельных производственных процессов, использующих оборудование с ЧПУ, сварочные роботы, автоматизированные сборочно-сварочные комплексы, осуществлять группирование операций на отдельных позициях, обеспечивающее необходимую степень синхронизации работы оборудования в пределах заданного ритма работы.

В сформированном варианте размещения КР в площади участка позиции основного оборудования обезличенные, т.е. в каждую позицию допускается установка любого станка системы. Для окончательного определения принципиально-возможных структурно-компоновочных решений необходимо распределить оборудование по позициям. А поскольку схема распределения основного технологического оборудования значительно влияет на такие показатели качества проектного варианта КР ГПС как пробег транспорта, суммарный грузопоток в системе, время транспортирования деталей, то распределение должно быть оптимальным.

Обзор существующих исследований и разработок

Под компоновочным решением (КР) понимается принципиальная схема взаиморасположения и взаимосвязи основного (станочного) и вспомогательного оборудования, трасс движения межоперационного транспорта, а также, если необходимо, обеспечивающих служб ГПС, причем такая схема, которая обеспечивает требуемые организационно-плановые характеристики ГПС и возможность размещения на отведенных производственных площадях.

На основе опыта формирования их структур можно сделать вывод, что компоновочные структуры ГПС зависят от серийности производства, для которого создается ГПС. Типовые компоновочные структуры следующие:

1. В зависимости от типов организации материальных потоков:
   • с централизованным складом;
   • с промежуточным накопителем;
   • с комбинированной структурой.
   Варианты размещения с централизованной структурой применяют в единичном и мелкосерийном производстве деталей с большой станкоемкостью, а также крупногабаритных деталей.
2. Типовые компоновочные структуры в зависимости от принятой технологии классифицируются:
   • по методу группирования однотипного оборудования, при котором упрощается проблема максимальной загрузки оборудования;
   • по методу групповой технологии – группирование разнотипного оборудования оптимальной производительности, но при этом усложняется проблема равномерной загрузки оборудования;
   • по методу жесткой технологической последовательности операций.
   В интегрированном производстве можно применять сочетание указанных методов.
3. Типовые компоновочные структуры в зависимости от взаиморасположения рабочих зон и зон обслуживания следующие:
   • линейная - распространена как в ГПС для изготовления деталей типа тел вращения, так и корпусных деталей

   
   Рисунок 1 - Линейная структура компоновки

   • круговая - применяется в ГПС для изготовления различных деталей при использовании в качестве транспортного и загрузочного средства манипулятора вращательного типа

   
   Рисунок 2 - Круговая структура компоновки

   • комбинированная - предпочтительна, если она выполняется в форме решетки с квадратными ячейками.

   
   Рисунок 3 - Комбинированная структура компоновки

4. Типовые компоновочные структуры в зависимости от способов реализации подачи инструмента следующие:
   • с ручной тележкой;
   • с общим автоматическим транспортом для деталей и инструмента;
   • со специальным транспортом для инструмента.
5. Типовые компоновочные структуры в зависимости от компоновки АТСС по направлению протяженности склада следующие:
   • вдоль линии станков;
   • перпендикулярно линии станков;
   • без склада.
   Склады вдоль линии станков целесообразно использовать при однорядном расположении станков; поперечные склады рекомендуются при многорядном расположении станков. Планировка с поперечным складом занимает меньшую площадь, но требуется транспорт, обслуживающий станки.

При проектировании компоновочных структур следует стремиться к минимизации

• используемой производственной площади;
• суммарного пути перемещения транспортных средств (ТС);
• суммы затрат на создание транспортной системы.

Количество и технические параметры ТС следует выбирать с учетом повышенного коэффициента использования станочного оборудования в составе ГПС и возможности работы в двух основных режимах: автоматическом - с управлением от центральной ЭВМ и полуавтоматическом - с управлением от оператора.

В качестве основного принципа построения ГПМ и ТС следует использовать агрегатно-модульный, позволяющий на единой конструктивной базе реализовывать различные компоновочные структуры и технологические процессы с учетом специфики конкретных производственных помещений.

Для транспортирования заготовок применяются чаще всего рельсовые тележки и индуктивно управляемые тележки - робокары. Кроме того, находят применение электрокары, краны и роботы. Загрузка-разгрузка станков ГПС осуществляется чаще всего на спутниках, реже роботом или вручную. Вместе с тем, смена инструмента в магазинах станков осуществляется главным образом вручную и реже АСИО на спутниках или кассетами.

Планируемые результаты

Результаты моделирования компоновочных решений ГПС важны для энергетического машиностроения и промышленности строительных материалов, экономический эффект от применения которых обеспечивается тем, что:

• найденная в результате моделирования оптимальная схема потоков предметов труда позволяет определить оптимальную структуру гибкого производства, обеспечивающую высокую степень использования основных фондов, найти вариант, обеспечивающий максимальную загрузку оборудования в условиях существующей структуры производства;
• моделирование движения потоков предметов труда дает возможность для отдельных производственных процессов осуществлять группирование операций на отдельных позициях, обеспечивающее необходимую степень синхронизации работы оборудования в пределах заданного ритма работы;
• установленные в результате моделирования интенсивности потоков предметов труда между отдельными рабочими позициями являются основой для решения вопросов о компоновке оборудования в ГПС и отдельных ГПС в цехе, обеспечивающей минимальные затраты на организацию перемещения предметов труда;
• при оптимальном размещении оборудования на производственной площади участка суммарная длина транспортных перемещений, проходимых всеми деталями в процессе их обработки является минимальной; выполнение этого условия уменьшает общую длину транспортного пути при межоперационных перевозках, что позволяет сократить необходи-мое число транспортных средств и расходы, связанные с транспортными перемещениями;
улучшается непосредственно качество проекта и увеличивается интенсификация процесса проектирования.

Заключение

В гибких автоматизированных производствах реализуются основные направления научно-технического прогресса в промышленности: интеграция управления, проектирования и изготовления изделий на основе высокого уровня автоматизации; совершенствование организации производства и его подготовки; внедрение ЭВМ для решения проектных и производственных задач. При разработке новых автоматизированных производств и реконструкции существующих, на первый план выдвигается обоснование целесообразности капиталовложений, выбор оборудования, эффективность проектирования при условии, что обоснована номенклатура изделий подлежащих изготовлению в условиях гибкой производственной системы (ГПС), определены технологические маршруты, время обработки, контроль и пр. Особенно остро эти задачи стоят перед машиностроительной отраслью.

Объектом данной магистерской работы служит машиностроительное предприятие, а именно его производственные участки и их технологическое оборудование. В ходе магистерской работы будут разработаны программные модули, реализующие задачу оптимизации компоновки оборудования машиностроительного предприятия в условиях дискретного типа производства. Будет построена многокритериальная оптимизационная модель, на основе следующих критериев: время длительности производственного цикла изделия, загрузки производственных мощностей (оборудования), стоимости оборудования, время работы и простоя оборудования. В данном реферате я попыталась пояснить основные задачи и цели моей магистерской работы, сделать краткий обзор проблем возникающих при решении подобных задач, представить данные по существуюющим разработкам и методикам. Слудует отметить, что данный автореферат не является окончательной версией, т.к. завершение исследований по теме магистерской работы планируется до 31.12.2006. За окночательной версией диссертации, пожалуйста, обращайтесь к автору.

Источники

1. Эффективность переналаживаемых роботизированных производств. - В.А. Козловский, Э.А. Козловский. – Ленинград: Машиностроение, 1985.
2. Автоматизированные системы технологической подготовки робототехнического производства./ - Л.С. Ямпольский, О.М. Калин. – К.: Вища школа, 1987.
3. Математическое обеспечение конструкторского и технологического проектирования с применением САПР - Курейчик В.М. - М.: Радио и связь, 1990.
4. Genetic algorithm optimization for the machine layout problem - Norhashimah Morad -
   URL: http://www.journal.au.edu/ijcim/jan00/morad.doc
5. Проектирование Машиностроительного Производства - Полетаев В.А. -
   URL: http://www.ispu.ru/library/lessons/Poletaev2/
6. Genetic Algorithms in Search, Optimization and Machine Learning - Goldberg D.E. - Addison-Wesley, 1989.