Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Российский государственный профессионально-педагогический университет»

Машиностроительный факультет

Кафедра технологии машиностроения, сертификации

и методики профессионального обучения

Задания и МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению контрольных работ

По дисциплине «оборудование механосборочного производства и средства автоматизации»

(часть 2)

для студентов всех форм обучения

направления подготовки 051000.62 Профессиональное обучение (по отраслям)

профиля подготовки «Машиностроение и материалообработка»

профилизации «Технология и оборудование машиностроения»

Екатеринбург

РГППУ

2015

Задания и методические указания к выполнению контрольных работ дисциплине «Оборудование механосборочного производства и средства автоматизации» (Часть 2). Екатеринбург, ФГАОУ ВПО «Российский государственный профессионально-педагогический университет», 2015. 29 с.

Автор:	доцент, канд. техн. наук	В.А. Штерензон

Одобрены на заседании кафедры технологии машиностроения, сертификации и методики профессионального обучения.

Протокол от __________. № __.

Зав. кафедрой ТМС

Н.В. Бородина

Рекомендованы к печати методической комиссией Машиностроительного факультета РГППУ. Протокол от __________. № __.

Председатель методической комиссии МСФ		Ю.И. Категоренко
Декан МСФ		Ю.И. Категоренко

© ФГАОУ ВПО «Российский государственный профессионально-педагогический

университет», 2015

© Штерензон В.А., 2015

Содержание

ВВЕДЕНИЕ	4
1. Теоретические ОСНОВЫ расчета гибких производственных систем и их элементов	5
1.1. Расчет количества гибких производственных модулей	5
1.2. Расчет склада для ГПС	8
2. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ	14
2.1. Определение исходных данных	14
2.2. Расчет гибкой производственной системы и ее элементов	14
2.3 Расчет склада и транспортных средств для ГПС	17
3. Требования к оформлению контрольной работы	25
Литература по теме контрольной работы	26
Приложение 1. Варианты заданий	27
Приложение 2. Пример оформленият титульного листа	29

ВВЕДЕНИЕ

Целью контрольной работы является применение студентами на практике теоретических знаний, полученных при изучении дисциплины «Оборудование механосборочного производства и средства автоматизации». При выполнении контрольной работы студенты должны ознакомиться с теоретическими основами расчета и проектирования гибких производственных систем (ГПС), овладеть методикой расчета и проектирования ГПС для выпуска заданной номенклатуры деталей: необходимо определить количество элементов (гибких модулей, столов-накопителей, роботов, складов) гибкой производственной системы и предложить компоновку ГПС.

При выполнении контрольной работы студент определяет номер варианта задания по номеру его фамилии в списке группы. Варианты заданий для контрольной работы приведены в приложении 1.

На основании исходных данных студент должен определить:

• количество гибких производственных модулей (станков с ЧПУ или обрабатывающих центров с ЧПУ) и их загрузку;

• количество накопителей;

• параметры склада;

• характеристики транспортного робота.

По полученным расчетам предлагаются и рассчитываются варианты компоновки гибкой производственной системы, обосновывается выбор наиболее оптимального варианта.

1. Теоретические основы расчета гибких производственных систем и их элементов

1. Расчет количества гибких производственных модулей

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

• многомерность системы (большое число элементов ГПС);

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

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

• многообразие циркулирующей информации в пределах ГПС;

• 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 a.

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) a есть величины случайные, гибкая производственная система должна иметь на входе определенное число накопителей k , 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 Nобщ деталеопераций, которые должны быть выполнены в системе за плановый период Т, можно определить по формуле (1)

,

(1)

где N_i – количество деталей i-го наименования;

W – число операций при изготовлении детали i-го наименования;

n – количество типов различных деталей.

Общие трудозатраты (трудоемкость) Qобщ при выполнении Nобщ деталеопераций за заданный планом период Т можно определить по формуле (2)

,

(2)

где Qj – трудоемкость одной операции (j=1,…Wi) детали Ni.

Тогда среднее время (трудоемкость) выполнения одной деталеоперации s есть отношение общей трудоемкости Qобщ к общему числу деталеопераций Nобщ

,

(3)

Для определения среднего значения (интервала) поступлений деталей на станок а воспользуемся формулой (4)

,

(4)

где Т – планируемый период изготовления деталей.

Общее число гибких производственных модулей (станков) m определяется по формуле (5)

,

(5)

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

Тогда коэффициент загрузки u одного ГПМ (в данном случае станка) определяется отношением (6)

(6)

Как сказано выше, для надежной работы ГПМ требуется накопители, необходимые для обеспечения очереди запросов при отсутствии свободных станков. Для расчета необходимого числа накопителей k можно воспользоваться соотношением (7), учитывающим вероятностный характер u, s, a

,

(7)

где m! – это m-факториал, равный m = 1*2*3*……..*m

,

(8)

В выражении (8) для р

,

(9)

С учетом этого выражение для р можно переписать в виде (10)

,

(10)

Формула для определения числа накопителей k 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 k < m.

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

• 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.