Исследование и оптимизация работы сборочно-сварочных робототехнологических систем методом имитационного моделирования

• Автор: Воробьев, Константин Игоревич
• Шифр специальности: 05.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 194 с. : ил.

ГЛАВА X. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СБОРОЧНО-СВАРОЧНЫХ РТС
1.1. Актуальные проблемы исследования сборочно-сварочных РТС
1.1.1. Потребность в методическом обеспечении процесса проектирования РТС
1.1.2. Роль математических методов и натурного эксперимента в проектировании сборочно-сварочных РТС
1.2. Имитационное моделирование в проектировании и исследовании СБОРОЧНО-СВАРОЧНЫХ РТС
1.2.1. Обзор методов моделирования систем
1.2.2. Аналитический и имитационный методы исследования систем
1.2.3. Основные преимущества имитационного моделирования
1.2.4. Область применения имитационного моделирования
1.2.5. Обзор программных средств имитационного моделирования
Выводы по главе
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ СБОРОЧНО-СВАРОЧНЫХ РТС С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
2.1. Структурная схема исследования сборочно-сварочных РТС
2.1.1. Общая схема имитационного моделирования
2.1.2. Структурная схема исследования сборочно-сварочных РТС с использованием имитационного моделирования
2.2. Проектирование сборочно-сварочных РТС
2.2.1. Проектирование технологической схемы сборочно-сварочных РТС
2.2.2. Определение направления оптимизации системы
2.2.3. Подготовка данных
2.3. Построение формальной модели сборочно-сварочных РТС
2.3.1. Концептуальный уровень и уровень оборудования
2.3.2. Определение параметров РТС на концептуальном уровне
2.3.3. Построение критериев эффективности системы
2.4. Построение имитационной модели сборочно-сварочных РТС концептуального уровня
2.4.1. Формирование объектов РТС для построения моделей
2.4.2. Построение модели РТС концептуального уровня
2.4.3. Контроль адекватности работы моделей
2.5. Синтез сборочно-сварочных РТС
2.5.1. Выбор схемы исследования моделей
2.5.2. Поиск оптимума для сборочно-сварочных РТС
2.5.3. Интерпретация результатов моделирования
2.6. Анализ сборочно-сварочных РТС
2.7. Проектирование и моделирование работы оборудования
2.7.1. Рекомендации к проектированию оборудования РТС
2.7.2. Проектирование участков оборудования сборочно-сварочных РТС
2.7.3. Формирование объектов оборудования РТС и построение моделей. Построение модели надежности для различных компонентов РТС
2.7.4. Верификация проектов участков оборудования
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ГЛАВА 3. ОПТИМИЗАЦИЯ СБОРОЧНО-СВАРОЧНЫХ РТС НА ИМИТАЦИОННЫХ МОДЕЛЯХ
3.1. Построение критериев оценки эффективности сборочно-сварочных РТС102
3.1.1. Критерии, основанные на производительности РТС и загрузке оборудования
3.1.2. Анализ влияния структуры критерия на процесс поиска оптимальных решений
3.2. Сравнение методов оптимизации, применимых в имитационных МОДЕЛЯХ
3.3. Адаптация генетических алгоритмов для оптимизации сборочносварочных РОБОТОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ
3.3.1. Общее представление о генетических алгоритмах оптимизации
3.3.2. Анализ эволюционных методов и генетических алгоритмов
3.3.3. Использование генетических алгоритмов для оптимизации сборочносварочных РТС
Выводы ПО ГЛАВЕ
ГЛАВА 4. ВНЕДРЕНИЕ МЕТОДИКИ В ИССЛЕДОВАНИЯХ И ОПТИМИЗАЦИИ СБОРОЧНО-СВАРОЧНЫХ РТС
4.1. ИССЛЕДОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ СБОРОЧНО-СВАРОЧНЫХ РТС НА ТИПОВОМ ПРИМЕРЕ
4.1.1. Выделение типового примера сборочно-сварочной РТС
4.1.2. Основные результаты исследования типового примера
4.2. Ограничения применения методики исследования сборочносварочных РТС
4.3. Имитационное моделирование работы комплекса сборки-сварки кузовов автомобиля ВАЗ 1118/9/7 «Калина» на этапе его проектирования
4.3.1. Создание имитационной модели производственного комплекса
4.3.2. Проведение экспериментов и адаптация модели
4.3.3. Результаты моделирования и оценка его эффективности
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ
Актуальность темы. Для Российской промышленности проблема проектирования производственного предприятия в настоящее время выходит на новый качественный уровень. Это в первую очередь связано с ужесточением условий конкурентной торговли на внутреннем рынке, обусловленным импортом высоких технологий, капитала и, как следствие, развитием рентабельных производств современных высокотехнологичных товаров. Подтверждением системности этого процесса является его государственная поддержка и стимулирование, ярким примером которых можно считать постановление Правительства Российской Федерации № 166 «О снижении и частичной отмене импортных таможенных пошлин на комплектующие для промышленной сборки автомобилей» от 29 марта 2005 года [1].
В свою очередь покупатели предъявляют все более высокие требования к качеству, номенклатуре, цене производимых изделий и, таким образом, формируют потолок цен на каждый вид. продукции, определяют емкость рынка.
При организации современного производства возникает ряд ограничений, обуславливающих выбор способа их проектирования и исследования:
1. Требования по окупаемости производства. На сегодняшний день доход практически не зависит от количества вложенных в создание производства средств, так как емкость рынка и конкурентные условия естественным образом ограничивают объем сбыта. Поэтому важно спроектировать предприятие с таким объемом выпуска, который будет востребован рынком, при этом не тратя средства на мифический потенциал расширения, зачастую реально означающий несбалансированность

Размер партии запуска в РТС однотипных деталей шт. Из условий задачи фактор
Правило управления материальными потоками Альтернативный вариант Из условий задачи фактор
Производительность РТС шт./год >= 0 отклик
Длительность производственного цикла с >=0 отклик
Продолжительность пребывания деталей в очередях с >=0 отклик
Загрузка оборудования ед. [0-1] отклик
Блокировка оборудования ед. [0-1] отклик
Уровень оборудования
Число роботов в ячейке шт. Из условий задачи фактор
Число ячеек/постов в группе или линии шт. Из условий задачи фактор
Скорость транспортных устройств м/с, рад/с Из условий задачи фактор
Производительность группы/линии оборудования шт./год >= 0 отклик
Длительность технологического цикла с >=0 отклик
Продолжительность пребывания деталей в очередях с >=0 отклик
Приведем примеры ключевых параметров сборочно-сварочных РТС с учетом предложенного их иерархического деления:
2.3.3. Построение критериев эффективности системы
Для оценки процесса функционирования моделируемой системы необходимо выбрать некоторую совокупность критериев оценки эффективности, т. е. в математической постановке задача сводится к получению соотношения для оценки эффективности как функции параметров и переменных системы. Эта функция представляет собой поверхность отклика в исследуемой области изменения параметров и переменных и позволяет определить реакцию системы. Эффективность такой сложной