Визначено аналітичні вирази для одержання функцій розподілу випадкових величин часу роботи гнучкої виробничої системи, що описують її функціонування з урахуванням відмов і часу переналагоджень для випадків апроксимації.

Рассмотрена адаптивная система планирования и управления мелкосерийным производством и информационно-справочная система для эксперта, предназначенная для решения задач планирования и управления мелкосерийным производством в условиях рыночной экономики. Система обеспечивает разработку производственной программы предприятия на этапе формирования менеджером портфеля заказов с учетом разных критериев максимизации прибыли; согласованное распределение производственной программы по подразделениям и интервалам планового периода; формирование планов функционирования подразделений предприятия. Рассмотрены трехуровневая модель планирования мелкосерийного производства, являющаяся основой системы, общая постановка задачи планирования, схема реализации решения задач в системе.

Наведено задачі третього рівня системи планування та управління дрібносерійним виробництвом. Показано, що всі вони відносяться до класів NP-складних і NP-складних у сильному розумінні. Запропоновано новий підхід до їх розв'язання.

На основе законов статистической физики построена математическая модель для описания системы с массовым выпуском продукции. Состояние системы в любой момент времени задается точкой в двумерном фазовом пространстве. Введена функция распределения для базового продукта (элемента системы) и для нее записано уравнение, являющееся аналогом кинетического уравнения в физике. Введены и определены инженерно-производственная и генераторная функции. В нулевом приближении записана замкнутая система уравнений для моментов функции распределения (система уравнений балансов). Моменты функции распределения имеют смысл измеряемых макроскопических параметров системы.

Построена математическая модель экономико-производственных систем с массовым выпуском продукции. Состояние производственной системы (ПС) в любой момент времени задается точкой в двумерном фазовом пространстве. Введена функция распределения (ФР) для базового продукта и для нее записано уравнение, являющееся аналогом кинетического уравнения в физике. Определены инженерно-производственная и генераторные функции. В нулевом приближении записана замкнутая система уравнений (ЗСУ) для моментов ФР. Для ЗСУ состояния макропараметров ПС получены уравнения возмущенного состояния. Записаны условия устойчивости функционирования ПС. Определена взаимосвязь между заделом и темпом перемещения базовых продуктов вдоль технологической цепочки, обеспечивающая устойчивое функционирование технологического процесса.

В микроскопическом описании представлено функционирование производственной системы (ПС) с массовым выпуском продукции. Микроскопические величины определяют траектории базовых продуктов в рассматриваемом технологическом пространстве. Технология производства базового продукта задает центральную технологическую траекторию (ЦТТ). Работа технологического оборудования представлена числовыми характеристиками стохастического процесса. Введен целевой функционал и построена целевая функция ПС. Определено уравнение ЦТТ. Записаны уравнения Эйлера для центрального базового продукта ПС.

Определены виды взаимосвязей между элементами технологических структур гибких производственных систем (ГПС) и приведено их формализованное представление, которое можно использовать для разработки алгоритмов структурного анализа технологических структур ГПС.

Індекс рубрикатора НБУВ: Ж606.3

Рубрики:

Типи та методи виробництва

Шифр НБУВ: Ж69472 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Исследованы структурные компоненты технологических структур гибких производственных систем (ГПС) и показано, что каждая из них есть самостоятельная технологическая структура и может быть реализована с помощью организационной структуры ГПС соответствующего уровня. Определены типовые структурные компоненты технологических структур ГПС.

Изучены сложности составления оптимальных планов. Выделены параметры назначения оборудования для обработки детали. Предложена комплексная многослойная модель оптимизации графика выполнения производственных работ по критерию минимального времени изготовления деталей с учетом случайных факторов. На основании использования конечного автомата выполняется поиск цепочки обработки детали по критерию наименьшей стоимости.

Обоснована эффективность мелкосерийной многономенклатурной модели производства. Проанализированы популярные методы управления. Определены достоинства и недостатки этих методов для предприятий с мелкосерийным многономенклатурным производством. Сделаны выводы о возможности применения исследованных методов для предприятий, производящих информацию.

The equations for a disturbed state of the closed system of the equations of state for the macroscopic parameters of a production system are derived. The stability conditions of functioning the production system are written. The interconnection between the surplus and the rate of motion of the basic products along a technological chain, which guarantees the stable functioning of the production, is shown.

Обсужден введенный автором в опубликованных ранее работах (2003 г.) класс моделей производственных систем с поточным способом организации производства, широко используемый в настоящее время для построения эффективных систем управления производственными линиями. Модели класса, определяющие поведение параметров производственной линии с помощью уравнений в частных производных, получили название PDE-моделей производственных систем.

Рассмотрены задачи замены моделей интегрированных производственных систем оптимальным эквивалентным по входу-выходу элементом на базе методологии оптимального агрегирования. Элементы производственной системы рассмотрены как технологические преобразователи ресурсов в продукт. Разработаны бинарные операторы оптимального агрегирования интегрированных систем с параметрическими связями для структур: производство - склад, производство - развитие, производство с переработкой отходов. Выполнены исследования на моделях.

Приведен метод асимптотического моделирования сложных технических систем, имеющих начальные возмущения технологического происхождения. Он основан на использовании искусственного параметра и мероморфного суммирования асимптотических рядов с помощью двумерных преобразований Паде. Доказаны условия сходимости приближений и устойчивости процедуры построения математической модели относительно новых итераций. Построены модели тонкостенных оболочек и проведено их исследование.

Изложены современные методы описания производственной системы. Показана согласованная связь между предметно-технологическим (микроуровень) и потоковым (макроуровень) описанием системы. Записаны в двухмоментном приближении линеаризованные уравнения для малых возмущений потоковых параметров производственной линии и определены условия их применимости. Получены критерии устойчивости для параметров поточной линии по первому методу Ляпунова. С использованием методов физической кинетики исследована динамика развития возмущений для параметров синхронизированной производственной линии. Определен и обоснован механизм затухания колебаний.

Purpose. The development of analytical methods for designing technological motion trajectories of objects of labour in the state space with the purpose of construction of closed PDE-models, used to describe the manufacturing system. Methodology. For derivation of an equation of the labour object movement in the phase space of states, there has been applied a mathematical tool and the variational calculation methods of analytical mechanics. Findings. An equation of labour object movement in the state of space has been derived and motion integrals, related to the uniformity of time and state space have been considered. Originality. PDE-models of manufacturing systems, used for the engineering of the high performance manufacturing control systems have been improved. The offered model of technological resources transfer to the object of labour is based not on the traditional phenomenological description of the static production phenomena, but on conservation laws, which characterize the transfer process of technological resources to the object of labour and space-time structure of the manufacturing process. It allowed deriving the equation of the objects of labour movement along the manufacturing route, followed by the construction of non-steady-state equations of the PDE models on their ground for the description of the parameters status of the manufacturing process. While deriving the equations of the technological path of movement of the object of labour there were taken into consideration differential constraints, being applied by the manufacturing system to the transfer process of technological resources of the objects of labour, resulting from their interaction with production equipment and against each other in the course of transfer from one manufacturing operation to another. Practical value. Methods for driving the equation of technological path of the object of labour allow developing high-quality models of the transfer processes of the manufacturing system, which are the basis for the high quality enterprise management system engineering with a straight flow method of industrial organization.

Цель работы - рассмотреть проектирование системы управления параметрами производственной линии для предприятия с поточным методом организации производства. Производственная линия предприятия с поточным методом организации производства - это сложная динамическая распределенная система. Технологический маршрут изготовления изделия для многих современных предприятий содержит несколько сотен технологических операций, в межоперационном заделе каждой из которых содержатся тысячи изделий, ожидающих обработку. Технологические маршруты разных деталей одного вида изделий пересекаются. Это приводит к тому, что распределение предметов труда вдоль технологического маршрута оказывает значительное влияние на пропускную способность производственной линии. Для описания таких систем введен новый класс моделей производственных линий (PDE-model). Модели этого класса используют уравнения в частных производных для описания поведения потоковых параметров производственной линии. В данной работе построена PDE-модель производственной линии, потоковые параметры которой зависят от величины коэффициента загрузки технологического оборудования для каждой операции. Авторы получили оптимальное управление потоковыми параметрами производственной линии, в основу которого положен алгоритм изменения коэффициента загрузки технологического оборудования производственной линии. В качестве базового нормативного режима функционирования поточной линии рассмотрен односменный режим работы. Для моделирования работы технологического оборудования после смены использована обобщенная функция Дирака. Научная новизна заключается в разработке метода проектирования систем управления параметрами производственной линии предприятий с поточным методом организации производства, основанного на PDE-модели объекта управления. Авторы предложили метод построения оптимального управления параметрами поточной линии через управление коэффициентом загрузки технологического оборудования. При проектировании системы управления поточная линия представлена динамической системой с распределенными потоковыми параметрами. Предложенный метод проектирования системы управления потоковыми параметрами производственной линии может быть положен в основу проектирования высокоэффективных систем управления потоковыми параметрами производства для предприятий по изготовлению полупроводниковой продукции автомобильной отрасли.

Виконано аналіз двох класів моделей опису виробничих потокових ліній (ПЛ). Проаналізовано використання моделей даних класів для проектування високоефективних систем управління виробничих ПЛ, технологічний маршрут яких складається з великої кількості технологічних операцій (ТО). Розділення технологічного маршруту на велику кількість операцій викликане тенденцією розвитку сучасних виробничих ліній. Синхронізація продуктивності обладнання ПЛ забезпечується акумулюючим буфером. Як фундамент для побудови рівнянь кожного класу моделей використано формалізований опис виробничих ПЛ. Показано загальні риси та особливості використання кожного класу моделей при описі виробничих систем, а також умови їх застосування. Обгрунтовано вигляд рівнянь моделі системної динаміки та рівнянь PDE-моделі. При виведенні рівнянь використано припущення про детермінований темп обробки деталей і відсутність тимчасової затримки та зворотних зв'язків між параметрами ТО. Обговорено використання узагальнених ТО в моделі системної динаміки як спосіб скорочення кількості рівнянь моделі. Продемонстровано 2 граничних переходи від рівнянь PDE-моделі до рівнянь системної динаміки. Показано, що рівняння системної динаміки є окремим випадком рівнянь PDE-моделі, результатом агрегування параметрів виробничої лінії у межах ТО. Обгрунтовано метод побудови рівнянь рівня для моделі системної динаміки PDE-моделі. Для ПЛ із різною кількістю операцій продемонстровано розв'язок задачі про рух деталей по ПЛ. Виконано порівняльний аналіз розв'язку, отриманого з використанням рівнянь системної динаміки і PDE-моделі.

Розглянуто гідродинамічну Kelvin - Voigt модель (KVM) виробничих систем із потоковим методом організації виробництва. Визначено основні макропараметри стану виробничої лінії та взаємозв'язку між ними. Наведено аналіз основних характеристик моделей пружних елементів (ПЕ), які використані для аналізу виникнення динамічних напружень у рухомій конвеєрній стрічці (КС). Сформульовано крайову задачу для пружних поздовжніх коливань у КС із рухомим матеріалом. Передбачається, що деформація елемента стрічки конвеєра відповідає KVM і ковзання рухомого матеріалу по стрічці відсутній. При визначенні сил опору руху, діючих на одиничний елемент стрічки, використано рекомендації DIN 22101: 2002-08. Проведено аналіз KVM ПЕ та продемонстровано відмінні риси моделі. Надано обгрунтування вибору KVM ПЕ для опису процесу виникнення пружних поздовжніх коливань у КС. Оцінено залежність нерівномірного надходження потоку матеріалу та величини напружень у стрічці. Записано вираз для швидкості розповсюдження збурень уздовж рухається КС із матеріалом. Визначено причини прискорення та гальмування КС, пов'язані з нерівномірним надходженням матеріалу на вхід транспортної системи. Продемонстровано зв'язок між швидкістю руху КС і масою матеріалу вздовж секції конвеєра. Показано, що збільшення потужності електродвигуна при старті і прискоренні КС, а також зменшення потужності під час гальмування та зупинки КС є причиною виникнення в ній динамічних напружень. Проаналізовано характерні фази початкового руху КС із матеріалом. Досліджено процес виникнення динамічних напружень з постійним і змінним прискоренням конвеєрної стрічки для фази розгону і гальмування КС. Для аналізу використано модель конвеєрної лінії в безрозмірному вигляді. Отримано вираз для статичних і динамічних напружень у КС. Оцінено амплітуду коливань динамічних напружень і характерний час загасання коливань у КС. Продемонстровано квадратичну залежність швидкості загасання хвилі динамічних напружень зі збільшенням частоти коливання. Показано обернено пропорційна залежність характерного часу загасання виникаючих динамічних напружень від величини коефіцієнта в'язкості композиційного матеріалу КС.