Государственный комитет Российской федерации по высшему образованию

Тульский государственный университет

Кафедра "Автоматизированные станочные системы"

Надежность автоматизированных

ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СИСТЕМ

Лабораторная работа N 4

РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ АВТОМАТИЧЕСКОЙ

ЛИНИИ С ГИБКОЙ СВЯЗЬЮ

Методические указания

Тула 2000

1.Цель и задачи работы

Получить представление о прогнозировании качества и надежности технологических машин;

Научить использовать показатели надежности и ремонтопригодности структурных единиц автоматических технологических систем для расчета надежности и производительности автоматизированного технологического оборудования.

Овладеть основными методами расчета надежности и производительности станков и станочных систем на стадии проектирования.

2.Теоретические сведения

Некоторые варианты структурных схем автоматических линий (АЛ) показаны на рис. 2.1.

Показатели надежности и производительности автоматической линии зависят от:

- показателей надежности и ремонтопригодности структурных единиц;

- числа станков на каждом участке и их производительности;

- вместимости промежуточных накопителей;

- варианта организации обслуживания автоматической линии.

Для расчета показателей автоматической линии используется программа MODLAL11, которая позволяет рассчитывать автоматические линии с числом участков 20 при числе станков на каждом участке до 20.

Предусмотрены два варианта накопления промежуточных заделов:

1) в промежуточные накопители (рис.2.1 а,б,в,г);

2) в общий накопитель для всей автоматической линии (рис.2.1 д).

Предусмотрены также следующие варианты организации обслуживания автоматической линии:

1) наладчики закреплены за участками (на каждом участке не менее одного наладчика);

Рис.2.1.Типовые структурные схемы рассчитываемых автоматических линий.(АЛ). а – АЛ с однопоточным конвейером с закрепленными призмами для заготовок и обработанных деталей; б – АЛ с однопоточным конвейером-накопителем с незакрепленными призмами-поддонами; в – АЛ с двухпоточным конвейером-накопителем; г – АЛ с участками, обслуживаемыми роботами; д – АЛ с общим накопителем-складом. 1,2,3 – станки соответствующих участков; 4 – входной накопитель; 5 - конвейер; 6 – промежуточный накопитель; 7 - портальный автооператор загрузки-разгрузки станков; 8 - выходной накопитель; 9 – двурукий робот загрузки-разгрузки станков соответствующего участка; 10 – трасса перемещения роботов; 11 - поворотный робот обслуживания станков соответствующего участка и склада; 12 - накопитель-склад .

2) наладчики не закреплены за участками, обслуживание выполняется бригадой наладчиков, станки участков обслуживают с относительным приоритетом (без прерывания начатого обслуживания) по критерию текущей производительности участков;

3) как и в варианте 2 обслуживание выполняется бригадой, но приоритеты абсолютные (допускается прерывание начатого обслуживания);

4) обслуживание бригадой наладчиков, но приоритеты назначаются по уровню запасов в промежуточных накопителях, прерывание начатого обслуживания не допускается;

5) то же что и в варианте 4, но приоритеты абсолютные (прерывание начатого обслуживания допускается).

2.1.Особенности алгоритма расчета

Расчет ведется методом статистического моделирования. Станки в пределах каждого участка считаются одинаковыми по надежности и производительности и не различаются. Все наладчики считаются одинаковыми по интенсивности обслуживания и тоже не различаются. Состояние АЛ в текущий момент определяется числом исправных станков и занятых наладчиков по участкам, а также запасами в промежуточных накопителях [2]. Длительность моделирования определяется автоматически в процессе расчета по заданной точности расчета средней производительности.

Интервал безотказной работы и интервал восстановления станочного модуля предполагается распределенным по экспотенциальному закону.

Ненадежность межоперационного транспорта учитывается на этапе подготовки исходных данных путем переложения её на станочные модули, охватываемые этим транспортом. т.е. интенсивности отказов и удельные простои станочных модулей складываются с соответствующими показателями конвейера. Ненадежность промежуточного накопителя перекладывается на станочные модули смежных участков аналогично предыдущему случаю. Соответствующие формулы приведены в методических указаниях к выполненной уже лабораторной работе N 1 [1].

Предполагается, что на входе АЛ заготовки всегда есть, а на выходе обработанные детали укладываются так, что работа АЛ не задерживается. Учет нерегулярности подачи заготовок на вход АЛ и отвоза деталей с выхода АЛ можно провести, если включить АЛ в более общую систему с фиктивными участками на входе АЛ. При варианте обслуживания 2 и 3 в качестве критерия приоритетности принята величина

(2.1)

где m_j- число исправных станков на j-ом участке в соответствующий момент времени; a_{j -} интенсивность восстановления; b_j - интенсивность отказов; q_j - номинальная производительность станочного модуля j-го участка. В соответствии с этим критерием наладчик переходит к обслуживанию станочного модуля того участка АЛ, доля которого в данный момент величина R_j минимальна, т.е. переходит на лимитирующий по данному критерию участок. При относительном приоритете это переход выполняется после окончания начатого обслуживания (вариант 2), а при абсолютном приоритете (вариант 3) - после отказа очередного станочного модуля.

Более простой критерий приоритетности связан с учетом уровней запасов деталей в промежуточных накопителях. Высший приоритет дается станку из того участка, запас перед которым максимален. Формально этот критерий выражается так:

(2.2)

где x_j - запас деталей в накопителе вместимостью l_j, стоящем на выходе j-го участка; М - число участков АЛ.

Высший приоритет присваивается тому станку участка, для которого в данный момент этот критерий минимален. Этот критерий реализован в вариантах 4 и 5.

2.2.Пояснение к выходной информации

Средняя производительность определяется как отношение наработки АЛ (числа деталей, сошедших с последнего участка АЛ) за время моделирования к этому времени.

Номинальная производительность АЛ - это производительность АЛ при её безотказной работе. Номинальная производительность участка - это его производительность при исправной работе всех его станков без наложенных простоев.

Потенциальная производительность АЛ - это её средняя производительность, если исключить простои из-за ожидания наладчиков, связанного с многостаночностью обслуживания. Потенциальная производительность участка, это его средняя производительность, если число наладчиков равно числу станков, что равносильно исключению простоев из-за ожидания наладчиков при многостаночном обслуживании.