Курсовая работа: Вибір найкращого варіанта ГВС (гнучкої виробничої системи)

Анотація

У даній курсовій роботі розглядається гнучка виробнича системи, що призначена для отримання максимального прибутку від роботи. Побудова цієї системи при заданих початкових умовах обґрунтовується розрахунками.

Робота виконана на 19 сторінках, містить 4 рисунки та 1 таблицю. Робота має 2 доданки, з текстом програми та результатами її роботи. При розробці теоретичного матеріалу було використано два навчальних посібника.

Робота виконана українською мовою.

Аннотация

         В данной курсовой работе рассматривается гибкая производственная система, которая предназначена для получения максимального дохода от работы. Построение этой системы при заданных начальных условиях обосновано расчетами.

         Работа выполнена на  19 страницах, содержит 4 рисунка и 1 таблицу. Робота имеет 2 приложения, с текстом программы и результатом ее работы. При разработке теоретического материала были использованы два учебных пособия.

         Работа выполнена на украинском языке.

Appendix

          In the given course work the flexible industrial system which is intended for reception of the maximal income of work is considered. Construction of this system at the set entry conditions is proved by calculations.

          Work is executed on 19 pages, contains 4 figures and 1 table. The robot has 2 appendices, with the text of the program and result of its work. Used literature in two items.

          Work is executed in the Ukrainian language.

Зміст

Вступ………………………………………………………………………………….4

1. Опис ГВС……………….………………………………………………………….5

                 1.1. Аналіз ГВС……………….………………………………………….5

                 1.2. Визначення проблеми………………………………………………7

                 1.3. Виявлення цілей ГВС та побудова дерева цілей………..………...7

                 1.4. Постановка задачі…………………………………………………...8

2. Склад та структура ГВС…...……………………………………………………...9

3. Декомпозиція та агрегування ГВС…...…………………………………………10

4. Побудова моделі ГВС…...……………………………………………………….11

5. Визначення критеріїв ГВС та побудова цільової функції…….………………13

6. Вибір оптимальних параметрів ГВС….……………………….……………….14

Висновки…………………………………………………………………………….15

Список використаної літератури…………………………………………………..16

Додаток А. Текст програми………………………………………………………..17

Додаток Б. Результати розрахунків……………………………………………….19

Вступ

 

На сьогоднішній день існує чимало підприємств. Деякі з них процвітають, а деякі, навпаки, приносять лише збитки. Постає питання: як же вирішити це питання? Суттєвим кроком для збільшення прибутку може стати введення гнучкої виробничої системи.

         Принцип гнучкої виробничої системи полягає у наступному - за деякими критеріями (інтенсивність потоку заготівок, прибуток від  обробки однієї заготовки, вартість обслуговування одного верстата, …) зіставляється таблиця. Потім, обирається рядок, прибуток в якому є максимальним. Значення цього рядка і будуть оптимальними значеннями для виробничої системи.

         Отже, метою цієї роботи є  розробка проекту гнучкої виробничої системи з певними параметрами та щоб вона була корисною та діючою.

1. Опис ГВС

 

1.1. Аналіз ГВС

Кожна виробнича система повинна добре адаптуватися до нових умов для того, щоб параметри функціонування виробничого процесу були постійно на потрібному рівні. Тобто вона має бути адекватною поточним умовам свого функціонування. Інакше цю властивість називають гнучкістю. Гнучкість - це властивість даного виробництва оперативно перейти на випуск іншої номенклатури виробів, але ця важлива властивість не вичерпується, бо крім номенклатури може змінюватися кількість продукції, часовий такт випуску, характеристики входу. Отже задля більш ефективної праці виробнича система має бути гнучкою.

Гнучка виробнича автоматизована система - це виробнича система зі складною структурою, що у свою чергу має різні функції і взаємозв'язки між підсистемами. Робота усіх компонентів такої системи координується як єдине ціле системою керування, що забезпечує швидку зміну програми функціонування технічних способів системи, при зміні об'єкту виробництва.

У структурі ГВС можна виділити такі підсистеми:

·     система управління – система, що здійснює оптимальне управління технологічною системою, організацію виробничого процесу, управління підсистемами, інформаційними потоками і т. ін. Вона також формує оперативні завдання для верстатів та систем обслуговування, здійснює контроль за виконанням виробничого процесу та вплив на нього в разі відхилень від запланованого ходу виробництва.

·     технологічна система - сукупність взаємозв’язаних технологічних машин (верстати з ЧПУ, роботи), які здійснюють виробництво деталей в автоматичному режимі;

·     система інструментального забезпечення - система, яка здійснює оперативну підготовку і зберігання різних інструментів, а також їх контроль, облік і доставку до основного технологічного обладнання;

·     система контролю - це система, яка здійснює контроль технічних засобів ГВС і деталей, діагностику обладнання, що входить до складу всіх систем;

·     складська система - це система, що служить для зберігання нормативного запасу заготівок, приборів, інструментів і їх видачі у виробництво, а також накопичення й зберігання готових деталей;

·     транспортна система - система, що складається з транспортних та накопичувальних пристроїв, які здійснюють міжопераційне зберігання та доставку заготівок, виготовлених деталей до головної технологічної системи або до складу.

ГВС може бути побудована за різними принципами:

o  Принцип агрегатно-модульного будування – це побудова ГВС на базі гнучкіх виробничих модулей (ГВМ). ГВМ, як компоненти ГВС, самі можуть складатись із типових елементів: верстатів, маніпулятора, накопичувача та ін.

o  Агрегатно-модульний принцип – це формування складу технічних і програмних засобів на основі застосування стандартного апаратно-програмного інтерфейсу і можливість компонування на єдиній конструктивній базі ГВС з різноманітними функціями, розробка типових проектних рішень.

o  Принцип розвитку – це забеспечення можливості поповення, удосконалення та обновлення систем й компонентів ГВС, що розсматрює поетапний розвиток ГВС як с точки зору масштабів і організаційної структури системи, так і с точки зору рівня її автоматизазіі.

1.2. Визначення проблеми

В данній роботі розглядається гипотетичне збиткове підприємство. Найвірогідніші причини збитковості наступні: великі витрати на виробництво; низька якість продукції; недосконалість методів виробництва; недостатні обсяги виробництва; застаріле обладнання.

Найочевиднішим рішенням проблеми збитковості є реорганізація виробництва, зміна застарілого обладнання на сучасніше та автоматизація більшості процесів. Проводячи ці зміни треба врахувати багато факторів для налагодження найбільш оптимального виробництва, що в свою чергу призведе до отримання максимального прибутку. Використання методологій системного аналізу приведе до ефективного вирішення існуючих проблем та врахування всіх факторів.

1.3. Виявлення цілей ГВС та побудова дерева цілей

Як було з’ясовано головною проблемою підприємства є його збитковість. Отже, головною метою даної роботи є перебудова підприємства для отримання максимального прибутку.

Розіб’ємо нашу ціль на під цілі та побудуємо дерево цілей (Рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 – Дерево цілей

1.4. Постановка задачі

Розробити проект гнучкої виробничої системи. Знайти оптимальну кількість верстатів та накопичувачів даної виробничої системи при умові прибутковості підприємства за такими умовами:

·     інтенсивність потоку заготівок за годину – 91 заготівок за годину;

·     середній час обробки однієї заготівки – 0,181 години;

·     прибуток від  однієї заготовки – 9,1 грн.;

·     витрати на обслуговування одного верстата – 6,9 грн/год;

·     витрати на обслуговування одного накопичувача – 1,9 грн/год;

·     стандартна ємність накопичувача – 10 шт;

Довести можливість або неможливість побудови виробничої системи з цими початковими характеристиками.

2. Склад та структура ГВС

Так як прибуток підприємства напряму залежить від технологічної системи необхідно розглянути її склад та структуру.

Наша система складається зі складів, конвеєра, маніпуляторів, накопичувача і верстатів. Процес виготовлення продукту наступний:

а)   Заготівки, за допомогою конвеєра, зі складу надсилаються до накопичувача

б)   Якщо  верстат вільний, він надсилає відповідний сигнал до накопичувача.

в)   Накопичувач, в свою чергу, надає нову деталь для обробки.

г)   Коли обробка закінчена деталь надсилається на склад, в звільнившийся верстат знову посилає запит на обробку нової деталі.

Цей процес схематично представлений на рисунку 2.1.

Рисунок 2.1 – Схема технологічної системи

3. Декомпозиція та агрегування ГВС

Після аналізу декомпозованої системи (Рисунок 3.1) можна зробити висновок, що деякі компоненти технологічної системи можна об’єднати в окремі агрегати:

·     Об’єднавши склад заготівок, транспортний конвеєр та накопичувач можна отримати агрегат для поставки та зберігання заготівок.

·     Об’єднавши маніпулятор М1.N та М2.N отримаємо агрегат, що здатен самостійно подати заготівку на верстат, обробити її та відправити виріб на склад.

Після таких об’єднань отримуємо сукупність агрегатів (Рисунок 3.2).

Рисунок 3.1 – Схема декомпозиції

Рисунок 3.2 – Схема агрегування

 

4. Побудова моделі ГВС

Модель – це деяка інша система, яка зберігає існуючі властивості оригінала та  дозволяє дослідження фізиичними чи  математичними методами.

Після опису даної виробничої системи, її декомпозиції і агрегування, з'ясувавши взаємодію елементів цієї виробничої системи отримуємо можливість представлення даної системи у вигляді системи масового обслуговування (СМО). Оскільки кількість верстатів і кількість заготівок у черзі обмежені, то цілком логічно , що дана СМО має бути багатоканальною СМО з обмеженою довжиною черги. До того ж: система є найпростішою; моменти надходження заготівок є випадковими, і підлягають експоненційному закону розподілу.

Користуючись мовою математичних символів розробимо математичну модель:

·     l - інтенсивність потоку заготівок;

·     tср – середній час обробки однієї заготівки;

·     d - прибуток від однієї заготовки;

·     Vв – витрати на обслуговування одного верстата;

·     Vn - витрати на обслуговування одного накопичувача;

·     l – стандартна ємність накопичувача;

·     n – кількість верстатів;

·     Прибуток визначається за формулою:   П = D – V

·     Загальний прибуток:  

·     Середня кількість заявок, що обробляється за одиницю часу:

·     Довжина черги:  m = l ∙ k

·     Ймовірність того, що система обслуговуэ n заявок, та m заявок – у черзі):

,     

·     Інтенсивність потоку обслуговування:

·     Ймовірність того, що система вільна:

·     Загальні витрати:


5. Визначення критеріїв ГВС та побудова цільової функції

 

          Головну характеристику системи обираємо виходячи з мети роботи. Найголовнішим критерієм данної ГВС є її прибутковість, а саме – максимальний прибуток при мінімальних витратах.

Цільова функція – це функція, яка поєднує характеристику якості функціонування  з параметрами системи.

          На основі математичної моделі та обраного критерію якості будуємо цільову функцію (формулу для розрахунку прибутку):

6. Вибір оптимальних параметрів ГВС

         Для того, щоб дізнатися які параметри є оптимальними запрограмуємо цільову функцію. Програма повинна перебирати усі параметри у певному діапазоні та видавати найсприятливіше співвідношення верстатів та накопичувачів.

         Частина результату роботи програми наведена в таблиці 1.

Таблиця 1 –Таблиця значень цільової функції

Верстатів Накопичувачів Прибуток
17 1 11,08
17 2 600,11
17 3 756,29
17 4 767,11
17 5 171,26
17 6 754,40
18 1 9,18
18 2 598,21
18 3 754,39
18 4 765,21
18 5 759,36
18 6 752,50

         Отже найбільший прибуток отримаємо при сімнадцяти верстатах та чотирьох накопичувачів.

Висновки

В данній роботі був розроблений проект гнучкої виробничої системи. Знайдена оптимальна кількість верстатів (сімнадцяти) та накопичувачів (чотири) даної виробничої системи при умові прибутковості підприємства за такими умовами:

·     інтенсивність потоку заготівок за годину – 91 заготівок за годину;

·     середній час обробки однієї заготівки – 0,181 години;

·     прибуток від  однієї заготовки – 9,1 грн.;

·     витрати на обслуговування одного верстата – 6,9 грн/год;

·     витрати на обслуговування одного накопичувача – 1,9 грн/год;

·     стандартна ємність накопичувача – 10 шт;

Отже, можливість побудови виробничої системи з цими початковими характеристиками існує. Прибуток буде складати 767,11 гривень за годину.

         Код програми, що використовувалася при розрахунках та результати її роботи иожна побачити у додатках А та Б відповідно.

Список використаної літератури

1. Перегудов Ф.І., Тарасенко Ф.П. Введення в системний аналіз – М.:Вища шк., 1989. – 367 с.

2. Медвєдєв В.А., Вороненко В.П. Технологічні основи ГПС – М.: Машинобудування, 1991. – 240 с.

Додаток А. Текст програми

program kursovik;

uses crt;

var a, t, d, vv, vn, r, p, part1, part2, part3, result, mainr:double;

    k, n, m, l, n1, k1:integer;

 

function fakt(f:integer):integer;

var y, zu:integer;

Begin

zu:=1;

for y:= 1 to f do

zu:=y*zu;

fakt:=zu;

end;

 

function stepen(x:real; y:integer):double;

begin

 

stepen:=exp(ln(x)*y);

end;

 

function sum(r: real; n:integer):real;

var i:integer;

    res:real;

begin

 res:=0;

 for i:=1 to n do

  begin

  res:=res+(stepen(r,i)/fakt(i));

  end;

 sum:=res;

end;

 

begin

clrscr;

 a:= 91;

 t:= 0.181;

 d:= 9.1;

 vv:= 6.9;

 vn:= 1.9;

 l:= 10;

 r:=a*t;

 mainr:=0;

  writeln(' ----------------------------------');

  writeln('|         |  k   |  n  |  dohid    |');

  writeln('|----------------------------------|');

 for k:= 17 to 23 do

 begin

  for n:= 1 to 6 do

  begin

  part1:= stepen(r,(n+l*k))/(stepen(n,(l*k))*fakt(n));

  part2:=1/(1+sum(r, n) + (stepen(r, (n+1))/n*fakt(n)) * ((1-stepen((r/n), (l*k)))/(1-(r/n))));

  part3:=vv*n+vn*k;

  result:=d*a*(1-part1*part2)-part3;

  writeln('|pributok | [',k,'] | [',n,'] | = ', result:8:2,'|');

  if(mainr<result) then

     begin

     mainr:=result;

     n1:=n;

     k1:=k;

     end;

  end;

 end;

  writeln(' ----------------------------------');

  writeln(' gde n- kilkist nakopi4uva4iv');

  writeln('     k- kilkist verstativ');

 writeln('MAX=', mainr:0:2,' pri k= ',k1,' n= ',n1);

 readln;

 

end.

Додаток Б. Результати розрахунків