6.3. Определение и оптимизация границ групп допусков

Оптимизация АСС подразумевает под собой определение и оптимизацию границ групп допусков величин влияния, и решение такой системы оптимизации означает решение задачи оптимизации АСС.

Для построения системы оптимизации предполагается исходным пунктом наличие любой модели допуска δY (6.10), производственных допусков δX i , лежащих в области сходимости К и требуемого функционального допускаδYтреб . Система оптимизации будет являться зависимой от всех этих

выше перечисленных переменных [5]. Компоненты системы оптимизации условно можно подразделить на целевые функции, которые подлежат оптимизации и вспомогательные условия, которые отражают содержательные предпосылки согласованности технологических, практических и алгоритмических аспектов.

Решение система оптимизации АСС нацелена на выполнение трех ниже приведенных требований:

соблюдение требуемого функционального допуска δYтр:

равенство объемов групп допусков:

Система равенств (6.11) или (6.12) и (6.13) представляют собой не линейную систему из 2n уравнений с количеством неизвестных 2n для определения и

Таким образом, с помощью вышеуказанных уравнений (6.11) - (6.13) может быть описана система оптимизации, используемая в случае АСС.

112

Система определения и оптимизации границ групп допусков АСС устраняет условия, которые выдвигает теория селективной сборочной технологии, в соответствии с которыми, кривые распределения действительных размеров величин влияния должны быть полностью идентичными. Попытка минимизации количества не собираемых деталей при помощи уравнивания площадей групп допусков Fis была уже сделана, однако полной системы оптимизации, соединяющей воедино все основные требования и представленной в виде единой математической последовательности уравнений, до настоящего момента не существовало.

Алгоритм к решению системы оптимизации определяется итерационным характером самого определения системы. То есть производится последовательное определение границ групп допусков за (1+р) шагов Первым шагом устанавливают первую группу допусков Fi1, с каждым следующим

шагом r=1,2…,р - пару групп допусков [Fis, Fi(s+1)]. Обе группы допусков Fis и Fi(s+1) дополнительно упорядочены относительно центра распределения Ме.

Если величина влияния X1 принимается в качестве базовой, то тогда все четные

группы допусков F1(2r) (s=2r при r=1,2,..., р) всегда будут расположены слева от центра распределения (рис. 6.5).

,

Рис. 6.5. Расположение групп допусков F1s величины влияния Xi

Для всех прочих величин влияния Xi (i=2,3,…,n) равнозначные группы допусков Fi(s+1) (s=2r; r=1,2,…,ρ) располагаются относительно центра распределения произвольным образом. Если модель допуска зависит от n переменных, то возникает 2n возможностей упорядочения групп допусков высшего порядка около, определенной на первом этапе, группы первого порядка. С увеличением числа n величин влияния Xi (i=1,2,…,n) экспоненциально увеличивается количество возможностей упорядочения, которые должны вычисляться. Поэтому для упрощения вводится специфическое ограничение, которое предлагает в качестве подходящего

113

решения рассматривать такое положение ν, при котором площадь пары групп допусков является максимальной

Система оптимизации, представленная выше были реализована в специализированной программе АSM-OPT 320. Данная программа предоставляет в распоряжение пользователя среду для проведения определения и оптимизации границ групп допусков для различных формулировок задач и предусматривает различные опции, задающие полное описание проблемы оптимизации.

6.4. Реализация АСС

Узел, который должен быть собран, состоит из n структурных элементов Ei (i=1,2,...,n). Во время сборочного процесса "k" узлов и отдельных деталей из этого количества измеряются и определяются группы допуска, предварительно эти комплектующие помещаются в не упорядоченный магазин. Оставшиеся (n- k) структурные элементы измеряются предварительно и раскладываются в, так называемые, упорядоченные магазины, уже по группам допусков. Комплектующие, группы допусков которых совпадают, направляются в сборочную установку, где производится операция их соединения. Непосредственно, сама структура сборочной установки в целом может быть реализована тремя способами, однако, наибольшее распространение получила реализация селективной сборочной установки с использованием промежуточного накопителя деталей.

Промежуточный накопитель служит для накопления моментально не собираемых, не собираемых в данный цикл сборки, структурных элементов, т.е. в промежуточный накопитель помещаются структурные элементы, группа допуска которых не соответствуют приоритетной группе допуска действительного сборочного цикла. Реализация селективной сборки может производиться по одному из двух правил, выбор которого диктуется результатами определения и оптимизации границ групп допусков.

Правило A: группа допусков Fs базового элемента E1s, случайным образом вынутого из магазина, определяет группу допусков действительного цикла сборки. Промежуточный накопитель для базовых структурных элементов при реализации данной стратегии отсутствует, в промежуточный накопитель помещаются только структурные элементы E2, E3,…,Ek.

Правило B: группа допусков Fs, содержащая максимальное число структурных элементов, становится приоритетной для действительного сборочного цикла. Как правило, эта группа допусков F1(s=1). Как базовый элемент E1 так и структурные элементы E2, E3,...,Ek которые не соответствуют приоритетной группе допусков действительного сборочного цикла, помещаются в промежуточные накопители.

114

Реализация сборочной технологии по правилу А считается бесприоритетной, по правилу В- приоритетной стратегией. На основании проведенного моделирования селективного сборочного процесса было установлено, что стратегию А более выгодно использовать в том случае, если количество элементов в группах примерно одинаково, т.е. приближено в равновероятностному распределению, в том случае когда стратегия В более выгодна, когда существуют группы или группа, количество элементов в которых (которой) значительно больше чем в остальных.

При реализации AСС осуществляется по специализированному сборочному алгоритму. Условно этот сборочный алгоритм делится на три подалгоритма в зависимости от видов структурных элементов.

Сборочная ячейка АСС обладает временными характеристиками, которые являются составляющими для определения длительности сборочного цикла.

Внутри сборочной ячейки АСС функционируют материальный и информационный потоки. Материальный поток гарантирует снабжение всех станций АСС - ячейки структурными элементами одинаковых групп допусков. Реализация снабжения является вопросом организации сборочной и измерительной станций, а так же промежуточного накопителя и транспортной системы, связывающей все эти станции.

Главной характеристикой АСС является успех сборки h и для количества узлов N, собираемых за постоянный период сборки M (количество тактов), эта характеристика может быть представлена в виде следующего выражения:

где, L-пустые такты, в которых не производится сборка;

Реализуемый успех сборки зависит так же от объема промежуточного накопителя, количества групп допусков и их наполнения.

Из-за случайного характера выемки структурных элементов Ei(i=1,2,...,k) из не упорядоченных магазинов и остаточной загрузки промежуточных накопителей (оставшиеся детали с предыдущих периодов) вероятность установки pi и выемки qi структурных элементов из промежуточного накопителя будут тоже различаться, а следовательно успех сборки h от периода к периоду сборки будет разным.

Важным вопросом при организации сборочной ячейки АСС становиться организация промежуточных накопителей. Промежуточные накопители обладают рядом характеристик. Практикой было доказано, что наиболее выгодной разгрузкой промежуточного накопителя является его разгрузка путем

115

«выталкивания» структурных элементов, задержавшихся в нем дольше всего, за счет чего возможно значительное сокращение его объема ZSi. Возврат вытолкнутых структурных элементов Ei после окончания одного или большего количества периодов сборки и повторное управление процессом сборки уменьшает количество не нашедших применения структурных элементов.

Технология АСС уже была реализована для решения нескольких конкретных производственных задач для предприятий Германии: изготовления подшипников качения, воздуходувных моторов и т.д. Однако эти примеры использования АСС не способны охватить все отрасти приборостроения. Как любая новая технология, АСС испытывает дефицит своего использования, вследствие недостатка исследования возможности ее применения в других областях.

При исследовании механизмов действия АСС была выявлена необходимость осуществления имитационного моделирования селективной сборочной технологии, именно для этих целей и был разработан программный модуль АSM-SIM 200. Создание такого модуля диктовалось необходимостью дополнительного исследования процессов, протекающих внутри сборочной ячейки и необходимостью осуществления анализа параметров специфических компонентов селективной сборочной ячейки. Кроме того, данный модуль, созданный для моделирования является вспомогательным продуктом для проведения конструирования самой сборочной ячейки и определения оптимальных параметров ее конструкции. при этом модуль является универсальным программным продуктом, специфика же конкретных условий применения отражена с помощью изменения входных параметров моделирующей программы.

При построении концептуальной модели селективного сборочного процесса производилось моделирование селективной сборочной ячейки с предварительной сортировкой в магазинах, промежуточными накопителями и одной монтажной установкой.

Процесс сборки в селективной сборочной ячейке делится на периоды, по окончании которых подсчитываются количество собранных узлов, успех и продолжительность сборки. Периоды, в свою очередь, делятся на такты. В течение такта осуществляется одно элементарное действие, такое как извлечение структурного элемента из промежуточного накопителя, упорядоченного или неупорядоченного магазина, измерение, помещение элемента в промежуточный накопитель или монтажную установку.

Структурные элементы вынимаются из магазинов, измеряются и при совпадении группы допуска вынутого структурного элемента с группой допуска структурных элементов, уже помещенных в монтажную установку, помещается туда же. Иначе вынутый элемент помещается в промежуточный

116

накопитель. Когда в монтажной установке находятся все структурные элементы, производится сборка узла и узел вынимается из монтажной установки и помещается на палетту.

Входными параметрами модуля являются:

-число периодов сборки, количество тактов в периоде;

-для каждого структурного элемента из неупорядоченного магазина: времена выемки, измерения, помещения и сопряжения, объём промежуточного накопителя;

-для каждого структурного элемента из упорядоченного магазина: время выемки и сопряжения;

-время операции закрепления (сборки);

-количество и объемы групп допусков.

Входные параметры могут вводиться пользователем, сохраняться в файле и читаться из него.

Результатами работы моделирующей программы являются:

-в конце каждого периода: количество собранных узлов, время и успех сборки, для каждого промежуточного накопителя: число элементов, помещённых в промежуточный накопитель, извлечённых из него, выброшенных и оставшихся;

-в конце всего цикла сборки: количество собранных узлов и успех сборки, для каждого промежуточного накопителя: число элементов, извлечённых из промежуточного накопителя, и выброшенных из него.

После окончания выполнения алгоритма методы возвращают результаты выполнения, по которым вычисляются промежуточные и окончательные результаты работы модели сборочной ячейки.

117