Расчет и проектирование гибкой производственной системы

Министерство  образования и науки РФ

ФГАОУ ВПО «Российский государственный профессионально – педагогический

университет»

Машиностроительный  институт

Кафедра технологии машиностроения и методики профессионального обучения 
 
 
 
 
 
 
 

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

Таблица 2

 
 

    1.2. 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: