Имитационное моделирование производственного участка

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 03 Ноября 2013 в 14:42, курсовая работа

Краткое описание

Компьютерное моделирование имеет ряд преимуществ по сравнению с другими подходами. В частности, оно дает возможность учитывать большое количество переменных, предсказывать развитие нелинейных процессов, возникновение синергетических эффектов. Компьютерное моделирование позволяет не только получить прогноз, но и определить, какие управляющие воздействия приведут к наиболее благоприятному развитию событий.

Скачать полностью (1.01 Мб) Сколько стоит заказать работу?
Прикрепленные файлы: 1 файл

Записка КМ.doc

— 1.56 Мб (Скачать документ)

По графикам, представленным на рисунках 3.53 - 3.59 видно, что наличие заделов на операциях не может обеспечить беспрерывной работы на протяжении смены, наблюдаются простои.

Рисунок 3.60 – Динамика изменения величины первоначального задела перед  операцией сборки редуктора

Первоначальный задел  на операции сборки равен 0, затем происходит его увеличение, что связано с поступлением деталей на сборку.

Представим результаты работы за смену и параметры работы оборудования за смену в таблице 2 и 3 соответственно.

 

Таблица 3.1 – Результаты работы за половину смены

 

Длительность периода  моделирования

480,796

Объем незавершенного производства 

266

Объем производства

6

Средний коэфф загрузки оборудования

0,373613


 

Таблица 3.2 – Параметры  работы оборудования

 

Номер операции

Номер станка

Время работы

 Номер задела

Величина задела

Коэффициент загрузки по операциям

Коэффициент загрузки комплекса 1

1

2

3

4

5

6

7

1

1

492,057457

1

1

1

0,389362372

2

1

280,9857211

2

0

0,583160786

  

3

1

74,06079107

3

0

0,153706562

  

4

1

345,8133823

4

0

0,717704811

  

5

1

169,5703154

5

0

0,351928055

  

6

1

200,4304304

6

0

0,41597547

  

7

1

461,7034958

7

8

0,958224398

  

8

1

159,021116

8

0

0,330034133

  

9

1

183,3765218

9

0

0,380581604

  

10

1

183,8427453

10

0

0,38154921

  

11

1

473,1115486

11

5

0,981900793

  

12

1

497,8734332

12

0

1

  

13

1

449,269819

13

2

0,932419411

  

14

1

421,5442046

14

0

0,874877373

  

15

1

195,7717253

15

0

0,406306743

  

16

1

485,5285279

16

0

1

  

17

1

475,2021074

17

6

0,986239561

  

18

1

484,1698013

18

4

1

  

19

1

477,4651619

19

23

0,990936329

  

20

1

482,4569502

20

23

1

  

21

1

472,2529012

21

3

0,980118747

  

22

1

480,3031566

22

3

0,996826334

  

23

1

314,556017

23

54

0,652832939

  

24

1

147,2519234

24

5

0,305608225

  

25

1

84,13848568

25

0

0,174621918

  

26

1

133,3138397

26

70

0,276680976

  

27

1

80,92770886

27

35

0,167958237

  

28

1

127,4650432

28

0

0,264542321

  

29

1

40,67839844

29

0

0,084424385

  

30

1

12,16632866

30

0

    

Продолжение таблицы 3.2

1

2

3

4

5

6

7

31

1

5,840360498

31

0

    

32

1

11,6207671

32

0

    

33

1

5,767670517

33

0

    

34

1

12,44732719

34

0

    

35

1

6,4067277

35

1

    

36

1

12,31574335

36

0

    

37

1

6,066365237

37

0

    

38

1

12,06594869

38

0

    

39

1

5,457549634

39

0

    

40

1

11,80615245

40

0

    

41

1

5,977797089

41

0

    

42

1

12,07975811

42

3

    

43

1

12,34846341

43

3

    

44

1

12,2899688

44

3

    

45

1

12,21743702

45

3

    

46

1

12,45267954

46

1

    

47

1

11,99475821

47

1

    

48

1

6,285576184

48

35

    

49

1

315,3686768

    

0,654519542

  

49

2

274,2870513

    

0,569258294

  

 

На основании данных, приведенных в таблице 3.1 и 3.2 можно  сделать вывод о том, что в  среднем загрузка по операциям не достаточно большая, так как на некоторых  операциях оборудование недогружено, т.е. имеются простои. Таким образом, для повышения загрузки оборудования, на котором наблюдаются простои, необходимо проанализировать влияние на критерии оптимальности таких внутренних параметров, как величина межоперационных заделов.

На основании данных, полученных в результате анализа, были выявлены следующие проблемы:

  1. большой объем незавершенного производства;
  2. простои оборудования на некоторых операциях, связанные с различной длительностью операций;
  3. недостаточный коэффициент загрузки оборудования на некоторых операциях.

Для снижения объема незавершенного производства можно провести следующие мероприятия:

• уменьшение количества технологических операций;

• сокращение межоперационных  перерывов;

• снижение трудоемкости изготовления;

• уменьшение материалоемкости продукции.

Они позволят уменьшить  длительность производственного цикла и сократить удельные прямые затраты, что в конечном итоге обеспечит рациональный уровень объема незавершенного производства.

Для повышения эффективности  функционирования объекта имитации необходимо выявить и устранить  «узкие места», для этого необходимо провести анализ на чувствительность, построить регрессионные уравнения. Далее применив различные стратегии оптимизации, находим такие параметры, при которых значения целевой функции достигает экстремума.

 

 

4 Обоснование плана проведения  численных экспериментов с разработанной имитационной моделью

 

В качестве критериев  эффективности функционирования объекта  был выбран объём незавершённого производства, который должен быть минимальным при имеющейся (100%) загрузке оборудования и имеющемся(максимальном) объеме выпуска готовой продукции за смену.

Одной из задач в данной курсовой работе является разработка путей улучшения работы производственного участка. Для этого необходимо найти такое сочетание критериев оценки, при котором было бы достигнуто оптимальное сочетание вышеназванных критериев с помощью:

- увеличения (уменьшения) единиц оборудования на операциях;

- управления величиной  заделов перед началом работы  системы;

- управления величиной  транспортных партий.

Для определения параметров, к изменению которых модель  наиболее чувствительна необходимо провести анализ на чувствительность целевой функции и далее осуществлять оптимизацию лишь этих параметров.

Целевая функция будет  иметь вид:

 

,                                                  (4.1)

 

где Q - выпуск готовой продукции;

- коэффициент загрузки оборудования;

N - объём незавершённого производства.

 

Анализ чувствительности целевой функции F(x) заключается в определении вектора чувствительности А, элементами которого являются абсолютные коэффициенты влияния. Так как аналитического выражения целевой функции обычно получить нельзя, то определение вектора чувствительности A осуществляют численным дифференцированием.

 

,                                               (4.2)

 

или вектора чувствительности Bi с относительными коэффициентами влияния:

 

,                                               (4.3)

 

где - абсолютный коэффициент влияния;

     - изменение значения целевой функции, при изменении параметра на ;

    - относительный коэффициент влияния;

     , - значения внутренних параметров объекта и целевой функции в точке пространства внутренних параметров, в которой осуществляется анализ чувствительности.

Чем больше значения коэффициентов Ai и Bi, тем сильнее влияние параметра xi объекта на целевую функцию F(x).

Анализ чувствительности необходимо проводить в точке центра плана численного эксперимента.

Исходя их критериев  оптимизации, необходимо выбрать внутренние параметры, по которым будем проводить  анализ чувствительности. В качестве таких параметров возьмем те, которые характеризуют так называемые  “узкие места” рассматриваемого процесса. Внутренние управляемые параметры в модели представлены в таблице 4.1.

 

Таблица 4.1 - Внутренние управляемые параметры

Параметр

Наименование

1

2

1

Количество станков  на операции 1 при обработке вала - шестерни

2

Количество станков  на операции 2 при обработке вала - шестерни

3

Количество станков  на операции 3 при обработке вала - шестерни

4

Количество станков  на операции 4 при обработке вала - шестерни

5

Количество станков  на операции 5 при обработке вала - шестерни

6

Количество станков  на операции 6 при обработке вала - шестерни

7

Количество станков  на операции 7 при обработке вала - шестерни

8

Количество станков  на операции 8 при обработке вала - шестерни

9

Количество станков на операции 9 при обработке вала - шестерни

Продолжение таблицы 4.1

1

2

10

Количество станков  на операции 10 при обработке вала - шестерни

11

Количество станков  на операции 11 при обработке вала - шестерни

12

Количество станков  на операции 1 при обработке водило

13

Количество станков  на операции 2 при обработке водило

14

Количество станков  на операции 3 при обработке водило

15

Количество станков  на операции 4 при обработке водило

16

Количество станков  на операции 1 при обработке втулки 1

17

Количество станков на операции 2 при обработке втулки 1

18

Количество станков  на операции 1 при обработке втулки 2

19

Количество станков  на операции 2 при обработке втулки 2

20

Количество станков  на операции 1 при обработке оси  сателлита

21

Количество станков на операции 2 при обработке оси сателлита

22

Количество станков  на операции 3 при обработке оси  сателлита

23

Количество станков  на операции 1 при обработке сателлита

24

Количество станков  на операции 2 при обработке сателлита

25

Количество станков на операции 3 при обработке сателлита

26

Количество станков  на операции 4 при обработке сателлита

27

Количество станков  на операции 5 при обработке сателлита

28

Количество станков  на операции 6 при обработке сателлита

29

Количество станков  на операции 7 при обработке сателлита

30

Количество станков  на операции сборке редуктора

31

Первоначальный задел 1 при обработке вала- шестерни

32

Первоначальный задел 13 при обработке водило

33

Первоначальный задел 21 при обработке втулки 2

34

Первоначальный задел 18 при обработке втулки 1

35

Первоначальный задел 24 при обработке оси сателлита

36

Первоначальный задел 28 при обработке  сателлита

37

Задел перед 8ой операцией  обработки вала - шестерни (задел 8)

38

Задел перед 5ой операцией  обработки сателлита ( задел 32)

39

Задел перед 2ой операцией  обработки вала-шестерни ( задел 2)

40

Задел перед 7ой операцией  обработки сателлита ( задел 34)

41

Задел перед 3ей операцией  обработки вала - шестерни (задел 3)

42

Задел перед 4ой операцией  обработки водило  (задел 16)

43

Задел перед 3ей операцией  обработки сателлита (задел 30)

44

Объем транспортной партии при транспортировке вала - шестерни, водило, втулки 1, втулки 2 , оси сателлита  и сателлита к участку сборки


 

Для обеспечения  репрезентативности выборки данных в каждой точке плана необходимо провести множество опытов при одних  и тех же значениях внутренних управляемых параметров, но при разных значениях случайных факторов. О  репрезентативности можно говорить тогда, когда среднее значение параметра близко к математическому ожиданию. Для этого проанализируем графики мат. ожидания для выходных параметров при 150 повторениях опыта в одних и тех же точках плана.

В результате были построены графики кривых распределения, по оси абсцисс которых откладывается количество повторений, по оси ординат – средние значения после одного опыта, далее после двух опытов и так далее до 150 проведенных опытов. Кривые, описывающие динамику среднего значения, представлены на рисунках 4.1 – 4.3.

 

 

Рисунок 4.1 – Изменение  среднего значения величины незавершенного производства

 

 

Рисунок 4.2 – Изменение  среднего значения величины коэффициента загрузки оборудования

 

Рисунок 4.3 – Изменение  среднего значения величины готовой  продукции

 

На основании графиков, представленных на рисунках 4.1-4.3 можно сделать вывод о том, что после 40 повторений имеет место затухание колебаний величины средних значений всех критериев оценки, таки образом для обеспечения репрезентативности выборки необходимо провести 40 повторений.

Теперь рассчитаем значение коэффициентов А и В по формулам 4.2 и 4.3 соответственно, учитывая что значения ЦФ в точке центра плана для всех параметров Y = 0,008497943. Результаты расчётов представлены в таблице 4.2.

 

Таблица 4.2 – Расчёт абсолютных и относительных коэффициентов влияния

№ п/п

Параметр

X0

Xi

Yi

Аi

Bi

1

2

3

4

5

6

7

1

Изменение количества станков на операциях

Количество станков  на операции 1 при обработке вала - шестерни

1

2

0,00834

0,0001641

0,019315835

2

Количество станков на операции 2 при обработке вала - шестерни

1

2

0,00905

0,0005523

0,06499265

3

Количество станков  на операции 3 при обработке вала - шестерни

1

2

0,00912

0,0006269

0,073775385

 

4

Количество станков  на операции 4 при обработке вала - шестерни

1

2

0,00832

0,0001740

0,020477029

5

Количество станков  на операции 5 при обработке вала - шестерни

1

2

0,00831

0,0001805

0,021235638

Продолжение таблицы 4.2

1

2

3

4

5

6

7

6

Количество станков  на операции 6 при обработке вала - шестерни

1

2

0,00907

0,0005756

0,067731888

7

Количество станков  на операции 7 при обработке вала - шестерни

1

2

0,00908

0,0005804

0,068299939

8

Количество станков  на операции 8 при обработке вала - шестерни

1

2

0,00835

0,0001429

0,016813839

9

Количество станков  на операции 9 при обработке вала - шестерни

1

2

0,00815

0,0003451

0,040611828

10

Количество станков  на операции 10 при обработке вала - шестерни

1

2

0,00832

0,0001764

0,02075488

11

Количество станков  на операции 11 при обработке вала - шестерни

1

2

0,01255

0,0040543

0,477094956

12

Количество станков  на операции 1 при обработке водило

1

2

0,00819

0,0003011

0,035433577

13

Количество станков  на операции 2 при обработке водило

1

2

0,00823

0,0002598

0,030567287

14

Количество станков  на операции 3 при обработке водило

1

2

0,00902

0,0005253

0,061817082

15

Количество станков  на операции 4 при обработке водило

1

2

0,00813

0,0003667

0,043155627

16

Количество станков  на операции 1 при обработке втулки 1

1

2

0,00822

0,0002705

0,031835158

17

Количество станков  на операции 2 при обработке втулки 1

1

2

0,00843

0,0000680

0,008002824

18

Количество станков  на операции 1 при обработке втулки 2

1

2

0,00808

0,0004161

0,048963251

19

Количество станков  на операции 2 при обработке втулки 2

1

2

0,00828

0,0002171

0,025548554

20

Количество станков на операции 1 при обработке оси сателлита

1

2

0,00913

0,0006399

0,075297185

21

Количество станков  на операции 2 при обработке оси  сателлита

1

2

0,00813

0,0003607

0,04244773

22

Количество станков  на операции 3 при обработке оси  сателлита

1

2

0,00855

0,0000578

0,006802495

23

Количество станков  на операции 1 при обработке сателлита

1

2

0,00833

0,0001631

0,019187934

24

Количество станков  на операции 2 при обработке сателлита

1

2

0,00826

0,0002377

0,027967468

Продолжение таблицы 4.2

1

2

3

4

5

6

7

25

Количество станков  на операции 3 при обработке сателлита

1

2

0,00831

0,0001820

0,021419485

26

Количество станков  на операции 4 при обработке сателлита

1

2

0,00831

0,0001807

0,021266866

27

Количество станков  на операции 5 при обработке сателлита

1

2

0,00823

0,0002656

0,031256961

28

Количество станков  на операции 6 при обработке сателлита

1

2

0,00897

0,0004813

0,056634881

29

Количество станков  на операции 7 при обработке сателлита

1

2

0,00912

0,0006265

0,073718452

30

Количество станков  на операции сборке редуктора

2

1

0,00866

0,0001656

0,038977081

31

Изменение величины заделов

Первоначальный задел 1 при обработке вала- шестерни

8

12

0,00833

0,0000397

0,037357608

32

Первоначальный задел 13 при обработке водило

15

23

0,00823

0,0000333

0,0588438

33

Первоначальный задел 18 при обработке втулки 1

70

35

0,00934

0,0000242

0,199336893

34

Первоначальный задел 21 при обработке втулки 2

80

40

0,00944

0,0000236

0,222057817

35

Первоначальный задел 24 при обработке оси сателлита

130

65

0,01023

0,0000267

0,408707969

36

Первоначальный задел 28 при обработке  сателлита

5

3

0,00849

0,0003022

0,177828178

37

Задел 8 перед 8ой операцией  обработки вала - шестерни

4

6

0,00928

0,0003912

0,184116503

38

Задел 32 перед 5ой операцией  обработки сателлита 

2

1

0,00925

0,0007578

0,178356685

39

Задел перед 2ой операцией  обработки вала-шестерни ( задел 2)

2

3

0,00839

0,0001043

0,024540906

40

Задел 34 перед 7ой операцией  обработки сателлита 

4

6

0,00838

0,0000568

0,026715783

41

Задел 3 перед 3ей операцией  обработки вала - шестерни

7

11

0,00925

0,0001892

0,155878324

42

Задел 16 перед 4ой операцией  обработки водило 

3

1

0,00937

0,0004380

0,154618144

43

Задел 30 перед 3ей операцией  обработки сателлита 

3

5

0,00923

0,0003699

0,130590057

44

Изменение величины транспортной партии

Объем транспортной партии вала- шестерня

2

1

0,00884

0,0001170

0,082621629

Объем транспортной партии водило

2

1

Объем транспортной партии втулки 1

6

3

Объем транспортной партии втулки 2

6

3

Объем транспортной партии оси сателлита

6

3

Объем транспортной партии сателлита

6

3


 

 

Рисунок 4.4 – Значения эластичности для соответствующих  внутренних параметров

 

По полученным значениям  коэффициента относительной чувствительности Вi построим график, по оси абсцисс которого откладываются порядковые номера изменяемого параметра (таблица 4.2), а по оси ординат – величины коэффициента относительной чувствительности (эластичности) (рисунок 4.4).

Анализируя данные таблицы 4.2, можно сделать вывод, что наибольшее влияние на критерии оптимальности оказывают следующие внутренние параметры:

    1. количество станков на 11ой операции;
    2. первоначальный задел 24;
    3. первоначальный задел 21.

  Следовательно, необходимо  найти оптимальное  соотношение  этих параметров, при котором  величина незавершенного производства будет минимальной, коэффициент загрузки оборудования максимальным и объем выпуска продукции максимальным. 

Выбранные параметры  в дальнейшем будем обозначать X1,X2,X3 соответственно.

Для того чтобы иметь  наглядное представление о поведении  критериев оценки эффективности функционирования имитационной модели при изменении соответствующих внутренних параметров проведём сканирование. Суть сканирования состоит в определении изменения критериев оптимальности при изменении одного внутреннего управляемого параметра.   

Проанализируем влияние  выбранных внутренних параметров на критерии оценки.

Проведем оценку влияния  изменения количества станков на операции 11 на критерии оценки. Первоначально  на данной операции эксплуатируется 1 станка. Рассмотрим ситуацию, когда на данной операции работает 1, 2, 3 станка. Результаты представлены на рисунках 4.11 -4.13.

 

 

Рисунок 4.5 – Изменение  объема готовой продукции при  изменении количества оборудования на 11 операции

 

Рисунок 4.6 – Изменение  объема незавершенного производства при изменении количества станков на 11 операции

 

 

Рисунок 4.7 – Изменение коэффициента загрузки оборудования при изменении количества оборудования на 11 операции

Из рисунков 4.5 – 4.7 видно, что объем готовой продукции  растет, но очень медленно, так же как и снижение НЗП не значительно. По коэффициенту загрузки лучший результат достигается при количестве станков равном 2. Это объясняется тем, что число рабочих мест увеличивается, но на предыдущих операциях еще не успевают обработать необходимое количество деталей, чтобы загрузить все оборудование.

Информация о работе Имитационное моделирование производственного участка