Омский государственный технический университет

Кафедра «Автоматизации и робототехники»

Методические указания

к выполнению домашнего задания по дисциплине

«Автоматизация и робототехника»

для студентов специальности 280102 -

«Безопасность технологических процессов и производств»

Cоставитель:

Гудинов В.Н.

Омск-2007

Введение

Целью домашнего задания является применение студентами на практике теоретических знаний, полученных ори изучении дисциплины «Автоматизация и робототехника». При выполнении контрольной работы студенты должны рассчитать количество элементов (гибких модулей, столов-накопителей, роботов, складов) гибкой производственной системы (ГПС), необходимых для обработки заданной номенклатуры деталей, и предложить компоновку ГПС. Для выполнения данной контрольной работы студентам необходимо владеть знаниями по курсам «Технология и оборудование механосборочного производства», «Ме­таллорежущие инструменты», «Металлорежущие станки и станочные комплексы»», «Станки с ЧПУ».

При выполнении домашнего задания студент получает номер варианта задания от преподавателя. Варианты заданий для расчетов (но­менклатуры обрабатываемых деталей, трудоемкости их изготовления, количество деталей и др.) приведены в таблицах 1 и 2 приложения 1.

На основании исходных данных студент должен определить:

• количество гибких производственных модулей (ГПМ) и их загрузку;

• количество накопителей;

• параметры склада.

По полученным расчетам выполняется планировка гибкой производственной системы (ГПС).

1. Содержание

1.1. Теоретические предпосылки расчета гибких производственных

систем и их элементов

Гибкие производственные системы относят к категории больших сложных систем (БСС), так как ГПС удовлетворяют признакам БСС:

1. многомерность системы (большое число элементов ГПС);

2. многообразие форм связи элементов системы между собой (иерархиче­ские структуры);

3. многокритериальность (наличие ряда часто противоречивых критериев, которым должна удовлетворять ГПС);

4. многообразие циркулирующей информации в пределах ГПС;

5. многократное изменение состояния системы.

Гибкие производственные системы представляют собой системы массового обслуживания, и для расчетов компоновки гибких производственных систем используют математический аппарат теории массового обслуживания, который позволяет на основе вероятностных расчетов определить количество единиц основ­ного технологического оборудования (гибких производственных модулей), необ­ходимого для обработки в заданный по плану период Т заданного количества N различных деталей общей трудоемкостью Q при среднем времени обработки од­ной детали s и среднем интервале поступления детали в систему а.

Так как в общем случае время обработки изделий на станке (время одной операции) s и интервал поступлений (время между обработками на станке двух последовательных изделий) а есть величины случайные, гибкая производственная система должна иметь на входе определенное число накопителей к, предназна­ченных для образования очереди поступающих изделий на тот случай, если к мо­менту поступления очередной детали все имеющиеся станки будут заняты обработкой других деталей.

Для упрощения транспортных операций в системе организуем ГПС по прин­ципу «станок-склад-станок». Это означает, что каждая деталь при обработке по каждой операции попадает на станок через склад.

Тогда общее число деталеопераций, которые должны быть выполнены в системе за плановый период Т, можно определить по формуле:

, (1)

где - количество операцийi-го наименования,

- число операций при изготовлении детали i-го наименования,

- количество типов разных деталей.

Общие трудозатраты (трудоёмкость) при выполнениидеталеопераций за заданный планом периодможно определить по формуле:

, (2)

где - трудоёмкость одной операции (j=1…) детали.

Тогда среднее время (трудоёмкость) выполнения одной деталеоперации есть отношение общей трудоёмкостик общему числу деталеопераций

, (3)

Для определения среднего значения (интервала) поступлений деталей на станок a воспользуемся формулой:

, (4)

где - планируемый период изготовления детали.

Общее число гибких производственных модулей (станков) определяется по формуле:

, (5)

В формуле (5) принимается ближайшее целое число с избытком.

Тогда коэффициент загрузки одного ГПМ (в данном случае станка) определяется отношением:

, (6)

Как сказано выше, для надежной работы ГПМ требуется накопители, необ­ходимые для обеспечения очереди запросов при отсутствии свободных станков. Для расчета необходимого числа накопителей можно воспользоваться соотно­шением, учитывающим вероятностный характер :

, (7)

где - это- факториал, равный=1*2*3….*

, (8)

В выражении (8) для :

, (9)

С учётом этого выражение для можно написать в виде:

, (10)

Формула для определения числа накопителей упрощается:

, (11)

Располагать накопители в ГПС можно разными способами:

• способ 1: сосредоточить все накопители в компактную группу, располо­жив их перед цепочкой ГПМ. Обычно этот способ применяется при .

• способ 2: распределить все накопители по отдельным ГПМ. Обычно этот способ используют при .

• способ 3 (комбинированный): часть накопителей распределяется по ГПМ, остальные располагают компактной группой перед цепочкой ГПМ. В этом случае целесообразно комплектовать все ГПМ одинаковым количеством накопителей.