Имитационное моделирование производственного участка

 

Цапфа 1	Наименование операции	Трудоемкость, мин	Оборудование
1	Заготовительная	0,39	Пресс-ножницы СНЖ
2	Токарная	8,54	1К62Д
3	Шлифование	6,51	3М162

 

Таблица 2.4 -  Технологический  процесс изготовления цапфы 3.

Цапфа 3	Наименование операции	Трудоемкость, мин	Оборудование
1	Заготовительная	0,39	Пресс-ножницы СНЖ
2	Токарная	8,54	1К62Д
3	Шлифование	5,51	3М162

 

Таблица 2.5. - Технологический  процесс изготовления сборочный вал.

Сборочный вал	Наименование операции	Трудоемкость, мин	Оборудование
1	Сборка	3,40	Верстак слесарный
2	Термообработка	51,10	Электропечь
3	Рихтовка	5,60	Пресс винтовой
4	Сверлильная	2,60	2М112
5	Слесарная	2,20	Верстак слесарный
6	Токарная	8,15	1К62Д
7	Рихтовка	5,60	Пресс винтовой
8	Шлифование	12,80	3М162
9	Фрезерная	5,50	6Н81

 

Оплата труда производится на основе сдельно-премиальной системы.

Плановая калькуляция  вала ГУД 2332A указана в приложении Б. Чертежи деталей и сборки представлены в приложении В.

Передача предметов  труда по операциям, а также передача деталей на операцию сборки осуществляется вручную, т.е. после обработки на одной операции, детали перекладываются  в соответствующий задел.

В подразделении используются следующие транспортные средства:

1. внутри цеха: тележка;
2. между цехами: электрокары.

 

При создании имитационной модели функционирования производственного  участка по изготовлению вала ГУД 2332A  в объекте моделирования к внутренним параметрам можно отнести следующие:

1. норма времени изготовления детали на операции;
2. количество оборудования на операции;
3. величины сформированных перед операциями заделов;
4. величина входного потока;
5. величина транспортной партии;
6. количество смен;
7. длительность смены.

К выходным параметрами отнесем:

1. объем готовой продукции изготавливаемой за смену;
2. объем незавершенного производства;
3. коэффициент загрузки оборудования по каждой операции;
4. средний коэффициент загрузки оборудования по операциям;
5. коэффициенты загрузки комплексов (операций, которые выполняются одним работником).

К критериям оценки эффективности  функционирования имитационной модели данного объекта относятся:

1. объем готовой продукции;
2. величина незавершенного производства;
3. коэффициент загрузки оборудования по операциям.

Производственным процессом, обеспечивающим эффективное функционирование экономического объекта - участка по изготовлению вала ГУД 2332A, является такой производственны процесс, при котором обеспечивается максимально возможное изготовление готовой продукции, максимально возможная загрузка имеющегося оборудования по операциям, а также минимально возможная величина незавершенного производства.

Максимально возможный  коэффициент загрузки оборудования по операциям может быть обеспечен за счет оптимально необходимой величины межоперационных заделов, количества оборудования на каждой операции, величины транспортной партии и величины входного потока. В свою очередь максимально возможный коэффициент загрузки оборудования обеспечивает бесперебойную работу оборудования, т.е. без простоев.

Также величина заделов на каждой операции и количество единиц оборудования на операциях, величина транспортной партии влияют не объем незавершенного производства.

На величину объема готовой  продукции, изготавливаемой за смену оказывают влияние: длительность смены, количество оборудования по операциям, величина заделов и величина входного потока.

При моделировании необходимо принять некоторые допущения, которые позволят упростить имитационную модель, к таким допущениям относятся:

1. на моделируемом участке производится только рассматриваемый сборочный узел вал ГУД 2332A, тип производства – массовый;
2. передача предметов труда по операциям осуществляется поштучно вручную, т.е. после обработки на одной операции, детали перекладываются в соответствующий задел.
3. в случае, когда при выполнении основных технологических операций задействовано более одного станка, примем, что после операции и перед операцией формируется один межоперационный оборотный задел;
4. фонд рабочего времени равен длительности одной смены (480 мин) без регламентированных перерывов;
5. оборудование по операциям работает без поломок и остановок на ремонт и обслуживание;
6. количество оборудования используемого по операциям ограниченно станочным парком;
7. длительность выполнения операций не зависит от физического состояния работника.

Для решения задачи имитационного  моделирования в качестве инструмента  будем использовать программную  систему «Имитационная модель 7.3», а так же пакет Excel, позволяющий провести одновариантный анализ, наглядно отразить его результаты в виде диаграмм, графиков.

 

2 Описание качественных  и количественных характеристик  элементов системы

 

При моделировании функционирования производственного участка по изготовлению редуктора необходимо учесть, что анализируемый объект является вероятностной системой, поэтому длительности выполнения основных технологических операций будут рассматриваться как случайные величины.

При моделировании случайной величины необходимо знать ее вероятностные характеристики. При выполнении   технологической операции высококвалифицированным работником ее длительность может быть сокращена незначительно. Предположим, что длительность операций может быть сокращена максимум на 10%. Увеличение длительности технологической операции может быть безграничным, это связано с всевозможными поломками оборудования, неэффективными действиями работников, задержками при поставке деталей и т.д.

Исходя из вышесказанного можно утверждать, что наилучшем  образом для описания технологических операций подходит распределение Вейбулла. Левая граница данного распределения зафиксирована и в нашем случае она будет отражать минимально возможное время для выполнения технологической операции, пик распределения будет отражать норму времени необходимую для выполнения технологической операции, а правая граница будет отражать максимально возможное время  необходимое для выполнения технологической операции (в нашем случае данное время может быть сколь угодно большим). Пример распределения Вейбулла приведен на рисунке 2.1.

Основными параметрами  распределения Вейбулла являются: коэффициент формы α, коэффициент растяжения β, сдвиг и мода.

В нашем случае мода будет  равна норме времени на выполнение  основных технологических операций, коэффициент формы α примем равным 2. Для определения коэффициента растяжения b и сдвига используем программу «Подбор параметров распределения Вейбулла.

Рисунок 2.1 – Пример распределения Вейбулла

 

Для всех технологических  операций подберем параметры распределения Вейбулла. Норму времени на выполнение операций  при подборе параметров распределения будем задавать в часах. Результаты подбора параметров приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 – Параметры распределения Вейбулла для основных технологических операций Данные параметры были рассчитаны для осуществления имитации процесса изготовления вала ГУД 2332A.

 

3 Анализ функционирования имитационной модели

Имитация процесса производства редуктора в производственном подразделении, будем проводить  с использованием программы «Имитационная модель 7.3».

Для проведения анализа  модели необходимо построить модель и проверить правильность функционирования построенной модели. Исходные данные по построенной имитационной модели приведены в приложении В.

Описание модели состоит  из нескольких разделов: 1 – размерность  модели; 2 – описание операций; 3 –  описание взаимосвязи операций и  заделов; 4 – создание комплексных  операций; 5 – описание заделов; 6 –  описание взаимосвязи заделов с  входными и выходными потоками.

В разделе размерность  модели указываются количество заделов, количество операций, количество комплексов, количество входящих потоков и количество исходящих потоков.  В нашем  случае количество операций 39, количество заделов 52, количество комплексов 6(комплексом в нашем примере является перевозка электрокаром готовых деталей на сборку, а так же все многостаночники), количество входящих потоков 0, количество исходящих потоков 1 (под исходящим потоком понимается готовая продукция). Этот раздел служит для проверки правильности описания модели. Значения заданных в нем параметров должны соответствовать размерам областей, описывающих соответствующие разделы параметров.

В разделе описание операций указывается следующие параметры:

- тип события - определяет закон распределения плотности вероятностей, принятый для описания случайной величины длительности выполнения операции. В нашем случае для основных производственных операций мы приняли закон распределения Вейбулла, следовательно в поле тип события будем указывать V2(распределение Вейбулла), для транспортировки, погрузки и разгрузки готовых деталей на электрокар будем указывать N(нормальное распределение) так как длительность движения транспорта от пункта к пункту практически всегда остается равной;

- поле 1 – в данном  поле указывается мода соответствующая  распределению Вэйбулла. В нашем  случае значение моды равно  значению нормы времени на  операцию (в случае нормального  распределения также указывается  мода);

- поле 2 – в данном  поле указывается   коэффициент растяжения β соответствующий данной моде (в случае нормального распределения указывается дисперсия);

-вид операции –  в данном поле определяем объем  порции потока, в передаче которого  участвует данная операция. ZD (заданная детерминированная) означает, что данная операция вида «рабочая с заданной порцией», т.е. в процессе выполнения соответствующие заделы уменьшаются и увеличиваются в соответствии с заданной порцией и пропорциями, заданными Матрицей связей операций;

- количество оборудования  – в данном поле указывается количество оборудования задействованного соответствующей операции.

В разделе описание взаимосвязи  операций и заделов описывается  взаимосвязь операций и заделов.

В этой матрице в столбце  с номером соответствующего задела в строчке входящей операции необходимо ввести отрицательное значение, а в строке исходящей операции – положительное. В строке описания технологической операции, которая берет предмет труда с предшествующего задела, обрабатывает его и передает на следующий задел, в столбце предшествующего задела задается «-1», а в столбце последующего – «1».

В разделе создание комплексных операций отмечены операции, выполняющиеся одним и тем же работником (комплексом в нашем примере является перевозка электрокаром готовых деталей на сборку). Для определения комплексных операций служит область под названием «Матрица Комплексов», в которой количество столбцов соответствует их количеству, а количество строк общему количеству операций в модели. Такие операции не могут выполняться одновременно, а выполняются в определенной последовательности. Последовательность их выполнения задается в соответствующем столбце. Значение «1» задается операции, которая будет выполняться первой среди объединенных в данный комплекс.

Тип описываемого комплекса  зависит от того, как входящие в него операции распределены во времени. Так как в нашем случае операции выполняются строго по порядку и не одна из них не может быть пропущена, ее тип определяется значением «O» - с очередью.

В разделе 5 производится описание заделов. Каждый задел, кроме входных и выходных, увеличивается за счет входящих операций и уменьшается за счет выходящих. В один задел могут входить, а так же и выходить из него, любое количество операций.