Операции управления

Операции управления сами по себе не изменяют состояния полуфабрикатов и непосредственного отношения к обработке и сборке не имеют - в результате операций управления вырабатывается информация, необходимая для согласованной работы отдельных составляющих элементов производственного комплекса.

Примеры операций управления: регулирование скорости производственного процесса, регулирование параметров, характерных для той или другой операции (усилий, температуры и т.п.), распределение полуфабрикатов между параллельно работающими станками или линиями, выработка признаков прекращения или возобновления подачи полуфабрикатов к станку или линии в зависимости от длины очереди, контроль хода производства и качества продукции и т. д.

Предполагается существование оборудования (управляющее устройство, человек-оператор), которое обеспечивает выполнение операции управления.

В результате операции управления вырабатывается информация о требуемых изменениях технологических режимов и структуры производственного процесса для рассматриваемого комплекса оборудования. Эта информация может быть представлена в виде поправок ∆β_к к параметрам производственного оборудования. Осуществляется привязка операции управления ко времени выполнения самой производственной операции.

Операция управления начинается после поступления полуфабриката и заканчивается до начала производственной операции - применяется в случае, если наибольшее влияние на ∆β оказывают параметры поступающего полуфабриката а_к (главная задача управления – настроить станок на режим, соответствующий параметрам поступающего полуфабриката).

Операция управления начинается после окончания производственной операции – применяется в случае, когда задача управления состоит в поддержании стабильных значений состояний поступающего полуфабриката а_к или стабильных режимов работы оборудования β_l, а ∆β определяется значениями величин состояния полуфабриката а_к и параметров станка β_l.

Операция управления и производственная операция выполняются одновременно.

Формализуются случаи возможных ошибок, сопровождающих операции управления (случайными функциями могут быть как состояния и параметры станка, так и сама ∆β). Для описания ошибок используются обычные методы задания вероятностных характеристик.

Формализация отклонения течения производственного процесса от нормального

Рассмотренные схемы формализации предполагали нормальное течение процесса. Нарушения нормального течения процесса (параметры процесса выходят за допустимые пределы) могут быть связаны с расстройством режима синхронизации, выходом из строя элементов оборудования и его ремонтом, периодическими наладками оборудования.

Расстройства режима синхронизации производственного процесса

При идеальной синхронизации производственного процесса операция над j-ым полуфабрикатом начинается в момент, когда закончилась операция над (j – 1)-ым полуфабрикатом и после подготовки станка к следующей операции: t^п_i = t^k_j-1 + τ ^г_i-1.

На практике такое равенство часто нарушается: интервалы времени, определяющие синхронизацию элементарных актов производственного процесса, могут быть случайными величинами, что может привести к образованию очереди у занятых станков и простоям свободных.

Поступивший к станку очередной полуфабрикат застает станок занятым (выполняется операция над предыдущим полуфабрикатом или станок готовится к выполнению очередной операции).

Предположения о дальнейшем ходе процесса и судьбе полуфабриката:

- ожидание начала операции (нормальное течение процесса не нарушается);

- ожидание начала операции в течение заданного интервала времени τ^ж (например, в случае горячей заготовки), если операция за этот интервал не началась, очередной полуфабрикат исключается из производственного процесса – срыв процесса;

- полуфабрикат исключаются из производственного процесса (например, уходя в брак) с заданными вероятностями - срыв производственного процесса.

В случае срыва производственного процесса необходимы предположения по конкретизации судьбы исключенного полуфабриката:

- полуфабрикат уходит в брак;

- полуфабрикат хранится вблизи станка, ожидая своей очереди (в этом случае необходимо фиксировать новый параметр станка – максимальный объем местного склада для хранения ожидающих полуфабрикатов);

- полуфабрикат дорабатывается (вручную или с помощью дополнительных операций).

Интервал ожидания τ^ж может быть детерминированной, зависящей от состояния и параметров полуфабрикатов, или в общем случае случайной величиной с заданным законом распределения.

Формализованная схема учета работы местного склада: производственный процесс протекает нормально, если количество п полуфабрикатов в очереди меньше некоторого заранее заданного п*, п < п*, при п = п* подача полуфабрикатов на склад прекращается, затем снова возобновляется при п < п*.

Ожидания станков.

Если в момент готовности станка к работе t^г очередной полуфабрикат не поступил (t^п_i > t^k_j-1 + τ ^г_i-1), то могут иметь место следующие предположения о дальнейшем ходе производственного процесса:

- нормальное течение процесса не нарушается: станок не работает до момента t^п или работает вхолостую (в этом случае учитывается время холостой работы станка, что бывает существенным для подсчета времени наработки оборудования);

- происходит срыв процесса и т. д.

Появление брака в процессе выполнения производственной операции.

В процессе производственной операции j–ого полуфабриката на i–ом станке может возникнуть брак с вероятностью p^бр_ij (q_ij = 1 – p^бр_ij - вероятность выполнения операции без брака), которая в общем случае зависит от параметров полуфабриката и от параметров станка. Обычно наиболее существенна зависимость p^бр от тех характеристик станка, которые описывают его состояние как функцию интервала времени, прошедшего с момента последней наладки станка - по мере удаления от момента наладки станка вероятность брака возрастает.

Cрыв процесса за счет отказов оборудования

В случайные моменты времени выходят из строя отдельные элементы производственного оборудования.

Предполагается, что станок состоит из блоков (первичных элементов). Каждый блок (элемент) в данный момент времени может находиться лишь в одном из двух возможных состояний: либо быть исправным (работать), либо быть неисправным (отказать, выйти из строя). Выход из строя каждого блока представляет собой случайное событие.

Длительность безотказной работы блока t^отк - случайная величина. Функция распределения F(t) случайной величины t^отк характеризует надежность блока и равна вероятности того, что t^отк ≤ t, т.е. F(t) = Р { t^отк ≤ t }.

При моделировании часто принимают F(t) = 1 – е^-λt. Здесь λ - среднее значение количества отказов, приходящихся на единицу времени (интенсивность отказов). Среднее время безотказной работы T_cр для показательного закона распределения оказывается равным T_cр = 1/λ.

Закон распределения случайной величины t^отк может быть определен по опытным данным путем обработки достаточно обширного статистического материала.

Следствия отказов оборудования.

В случае отказа оборудования полуфабрикат может уйти в брак с вероятностью р^бр или остаться годным для дальнейшей обработки с вероятностью 1 - р^бр. После того, как полуфабрикат ушел в брак, его судьба не интересна.

После ремонта отказавшего оборудования длительность операции τ^оп может уменьшиться (вместе с ремонтом производится наладка станка, что способствует ускорению обработки полуфабриката). При продолжении обработки того же полуфабриката появляется новая случайная величина τ^д - время дополнительной обработки полуфабриката. Закон распределения τ^д зависит от параметров станка и полуфабриката.

Состояние станка после отказа одного из его блоков:

- весь станок становится непригодным к выполнению операции;

- станок полностью не отказывает, но качество его работы снижается (например, увеличивается вероятность брака, снижается период времени между последовательными наладками станка, увеличиваются отклонения состояния изделий а^k_II после операции и т. д.).

Индикация неисправности или отказа оборудования: в модели должно быть отражено, в какое время и по сигналу какого индикатора (прибора, человека и т. д.) становится известным факт отказа оборудования.

Предполагается, что вышедший из строя элемент оборудования может быть отремонтирован или заменен исправным. Время ремонта элемента (замены) τ^рем является случайной величиной с заранее известным законом распределения, зависящим, как правило, только от характеристик оборудования.

Временной интервал ремонта оборудования:

- кратковременный (замена отказавшей детали), другие блоки и элементы не затрагиваются;

- длительный - наряду с устранением неисправности в отказавшем конкретном блоке, производится наладка других блоков.

Для формализации такой схемы могут быть приняты следующие предположения. При кратковременном ремонте оборудования временем ремонта можно пренебречь. При длительном ремонте определяется время ремонта и момент ввода в строй оборудования. Длительность безотказной работы после любого ремонта - случайные величины.

Постепенный выход оборудования из рабочего состояния.

Возможные предположения о судьбе полуфабрикатов и состояниях оборудования вследствие износа оборудования (наиболее распространенные, но не единственные): заметное увеличение доли бракованных изделий, увеличение разброса координат состояний полуфабриката после операции, увеличение среднего значения (а иногда и разброса) длительности выполнения операции.

Для ликвидации последствий износа оборудования принимаются специальные меры, которые обычно сводятся к периодическим прерываниям производственного процесса (наладка оборудования) для замены или ремонта износившихся элементов (например, смена резцов, подшипников и т. д.).

Обычные предположения при формализации периода времени между последовательными наладками: период между последовательными наладками имеет постоянную длительность; очередная наладка производится в момент, когда суммарное время работы станка достигает заданного значения; очередная наладка назначается тогда, когда вероятность брака или разброс длительности операции выходят за некоторые условные пределы.

Длительность наладки в общем случае считается случайной величиной с заданным законом распределения.

Наладка оборудования может быть единственным основным занятием специально выделенной части персонала (бригады наладчиков). В этом случае могут возникать очереди станков, требующих наладки, а также простои наладчиков. Для формального описания закономерностей, связанных с наладкой оборудования в таких случаях, можно использовать соответствующие типы систем массового обслуживания.