Расчет гибкой производственной системы и ее элементов

РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ

ГИБКОЙ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СИСТЕМЫ

 

Контрольная работа по дисциплине

 «Автоматизация производственных процессов»

 

Код задания 8.

 

 

Выполнил студент

 группы ЗТО-409с                                                                           А. Г. Иванов

 

Проверил                                                                                   

 Доцент, канд. техн. наук                                                        В. А. Штерензон

 

 

Екатеринбург 2011

1.1. Определим конкретные исходные данные для своего варианта и занесём их в таблицы

Таблица 1

№ деталей	Кол-во за плановый период, шт	Трудоемкость операции, мин
		1	2	3	4	5
1	50	5	7	12	-	-
2	40	3	8	16	7	-
11	15	7	9	9	11	-
13	40	6	3	5	10	-
14	20	4	8	5	11	6

 

Таблица 2

Т, ч	А, м	В, м	С, м	Hдоп, м	f	g	d, м	Vx, м/мин	Vy, м/мин	Vox, м/мин
24	0,6	0,5	0,8	5	0,35	0,5	5	50	12	40

 

 

Расчет гибкой производственной системы и ее элементов

1.2.1. Определим число деталей N, которые должны быть обработаны в системе за плановый период Т. Для упрощения транспортных операций организуем работу ГПС по принципу «станок-склад-станок» (Это означает, что каждая деталь при обработке по каждой операции вводится через склад). Тогда число деталей N, обрабатываемых в системе, есть

 

N = 50 + 40 + 15 + 40 + 20 = 165 шт.

 

    1.2.2. Определим общее количество деталеопераций Nобщ:

            где Ni – количество деталей i-го наименования;

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

N – количество типов различных деталей.

Nобщ = 50 * 3 + 40* 4 + 15* 4 + 40* 4 + 20* 5 = 630 шт.

1.2.3. Определим общие трудозатраты Qобщ  по обработке Nобщ  деталеопераций за плановый период Т = 24 часа:

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

Qобщ = 50* (5+7+12) + 40* (3+8+16+7) + 15* (7+9+9+11) + 40* (6+3+5+10) +

+ 20* (4+8+5+11+6) = 1200+1360+540+960+680=4740 мин

 

            1.2.4. Определим среднюю трудоемкость s выполнения одной деталеоперации:

s =   4740: 630 = 7,52 мин.

            1.2.5. Определим средний интервал а поступления деталей на станок (среднее время между запросами на обслуживание):

             где Т – планируемый период изготовления деталей.

a = 24* 60* 0,9: 630 = 2,06 мин.

               

 

           1.2.6. Определим общее количество гибких модулей m:

   В формуле принимается ближайшее целое число с избытком.

m = 4740: (0,9* 24* 60) = 3,66

            Принимаем 4 модуля.

 

            1.2.7. Определим коэффициент загрузки u одного ГПМ:

u = 7,52: (4* 2,06) = 0,91

            1.2.8. Определим необходимое количество накопителей k:

 

k = (0,91* 0,91): (1-0,91) = 0,8284: 0,09 = 9,205

            Принимаем 10 накопителей.

 

  Проанализируем полученные результаты:  получена ГПС, в которую входят 4 гибких производственных модулей и 10 столов –накопителей. Данная ГПС может обрабатывать заданную номенклатуру деталей за 24 часа при коэффициенте загрузки каждого модуля u =0,91, среднем времени обработки одной детали s =7,52 мин и среднем интервале между поступлениями детали a =2,06 мин. Большое число столов-накопителей объясняется тем, что коэффициент загрузки ГПМ очень высок, и практически в любой момент поступления детали в систему ни один ГПМ не свободен от обработки. Кроме того, обеспечить такое высокое значение и технически сложно по соображениям надежности. Реально достижимые значения u лежат в пределах

 

0,8 < u < 0,9

Поскольку ни a, ни s изменить нельзя, т.к. они заданы обрабатываемой номенклатурой и плановым периодом, изменить u можно только, добавив в ГПС еще один ГПМ. Примем m = 5. Пересчитаем коэффициент загрузки ГПМ и количество накопителей:

u = 7,52: (5* 2,06) = 0,73;

    тогда количество накопителей получится равным

 

k = 0,73* 0,73: (1-0,73) = 0,5329: 0,27 = 1,97

    Принимаем 2 накопителя.

 

Таким образом, ГПС включает в себя 5 ГПМ и 2 стола-накопителя. За 24 часа она обрабатывает 630 деталеопераций общей трудоемкостью 4740 минут при среднем коэффициенте загрузки модуля 0,73, среднем времени обработки одной деталноперации 7,52 минут, среднем интервале времени между деталеоперациями в системе 2,06 минут.

 

     1.3 Расчет склада и транспортных средств для ГПС

     1.3.1 Расчет вместимости и размеров склада

Расчет вместимости склада проводим для общего объема поступлений R = Nобщ = 630 деталеопераций по формулам:

Sобщ = Sо + Sраб,

 

где Sо – страховой запас;

Sраб – рабочий объем.

Под страховым запасом So понимают запас деталей, обеспечивающий с определенной вероятностью бесперебойную работу ГПС между двумя поступлениями деталей на склад. Величина So определяется по формуле

 

                            ,             

 

где R – общий объем потребления (и поступления) деталей;

z – количество поступлений на склад (может принимать только целые значения);

f - вероятность возникновения дефицита (т.е. ситуации, при которой склад не сможет обеспечить подачу деталей в ГПС).

Очевидно, что при f = 1 (стопроцентная вероятность дефицита) So = 0, т.е. страховой запас отсутствует и система практически работать не сможет. При f = 0 So = R, т.е. величина склада равна общему объему поступления. В этом случае склад никогда не будет использован полностью.

Общая предварительная емкость склада Sобщ определяется по формуле

 

                     ,   

 

где g – вероятность переполнения склада.

При g = 1 склад будет вмещать только страховой запас и малейшее отклонение от времени поставки приведет либо к переполнению склада, либо к дефициту деталей. При z = 1 общая предварительная емкость склада Sобщ равна страховому запасу Sо. В формулах и  значения Sо и Sобщ округляются до ближайшего большего целого значения.

Так как в исходных данных количество поступлений z деталей на склад не задано, самостоятельно задаемся значениями z =1, 2, 4, 6, 8 и проводим расчеты для каждого z. На основании расчетов выбираем наиболее подходящий вариант.

Пусть количество поступлений на склад z = 1. Поставляем исходные числовые данные в формулы:

     страховой запас Sо:

 

     Округляем Sо до 508

     общая предварительная емкость склада:

 

       количество этажей Кэ:

                                ,

 

      где Hдоп – максимально допустимая высота складского помещения;

 

Кэ = 5: (1,1* 0,5) – 1 = 8,09

 

В данном случае можно округлить Кэ до 8.

        количество ячеек по длине склада К:

 

К = 508: 8 = 63,5

         Округляем К до 64.

         высота склада Н:

H = 8* 1,1* 0,5 = 4,4м

          длина склада L:

L = 64* 1,1* 0,6 = 42,24 м ~ 42,3 м

           уточненное количество ячеек Sобщ:

Sобщ = 8* 64 = 512

Варианты расчета для различных количеств z поступлений деталей в склад за плановый период Т =24 ч сведены в таблицу:

 

 

Z			Sо, шт	Sобщ, шт	Кэ, этаж	К, шт	H, м	L, м	Sобщ, шт
1	0,806	0,707	508	508	8	64	4,4	42,3	512
2	0,769	0,541	243	414	8	52	4,4	34,4	416
4	0,48	0,399	76	265	8	34	4,4	22,5	272
6	0,35	0,288	37	189	8	24	4,4	15,9	192
8	0,252	0,206	20	134	8	17	4,4	11,3	136