4.2. Комплексная модель ОКП для ГПК механической обработки
переналадок - Q.., и *ттире [87, 100].
Данная модель в дальней-U ijk
шем будет служить базовой при формировании моделей планирования для
межцеховых автоматизированных систем.
Представим исходную постановку задачи планирования.
На множестве номенклатуры деталей, представленном множеством ЕП,
которыми являются партияоперации M{e,.,i = \,m;j = l,p.} при условиях
U i
(2.46-2.47), оговаривающих учет деталей и сборочных узлов, и множеством ОУ, представленных множеством ГПМ, ТС и складской системы -N{nir} U R{fj} U S{n } необходимо составить оптимальное расписание.
181
Все виды моделей расписаний в ОКП
f
1
С одним обслуживающим устройством (п=1)
С несколькими обслуживающими устройствами (п>1)
I
Системы для единичного производства
I
Системы для мелкосерийного производства
I
Системы с одним классом ОУ (ГПМ)
I
Системы с фиксированными маршрутами ТП
I
Системы с несколькими классами ОУ (ГПМ, СС, ТС)
I
Системы с нефиксирован-ными маршрутами ТП
I
Системы с детерминированными значениями величин
ijk
% И^
I
Системы с недетерминированными значениями величин
-ijk
I
Системы без учета
компоновочно-технических
особенностей элементов ГПК и
адекватной структуры
обслуживания
I
Системы с учетом компоновочно-технических особенностей элементов ГПК и адекватной структуры обслуживания
I
Системы с жесткой формой
представления единиц планирования пооперационная технология)
Системы с гибкой формой представления единиц планирования (вариант с диф-ференциацией операций)
I
Модели расписаний для локальных ОУ и их групп (ГПК)
I
Однородные модели планирования
I
Модели с регулярными партиями запуска
I
Модели для межцеховых и связанных вариантов исполь-зования отдельных ОУ и ГПК
Неоднородные модели планирования
I
Модели с нерегулярными партиями запуска
I
Выбранный вариант расписания
Рис.4.1.
Классификация моделей расписаний182
Графическая интерпретация произвольной модели расписания для случая Л/{ЗхЗ}, N{3}, R{2} и5{1} представлена на рисунке 4.2 диаграммой Гантта. Как видно из диаграммы, основными потерями времени для
каждого ГПМ в расписании ГПК 0 являются: ^гткре ~ потери времени,
ijk
связанные с наличием операций переналадок в ГПМ при поступлении но-вых партияопераций деталей; t^ - потери времени, связанные с ожи-
eijk
данием партий деталей, находящихся в требуемый момент на обработке на
предыдущей операции; /^~ - потери времени, связанные с ожидани-
eijk
ем партий деталей, находящихся в процессе транспортирования; t^^ -
ijk
потери времени, связанные с занятостью транспортных средств; ^^.р
ijk
- потери времени, связанные с занятостью склада; t^-. - общее неиспользованное время оборудования на данном горизонте планирова-
V
ния; t - суммарное время простоя к-то ГПМ при обработке ЕП е..,
ijk
без учета величины tr,^ , которая определится как сумма неиспользован-
к
ных времен в начале и в конце отрезка планирования:
W =W + W ' (4Л)
* к к
На рис.4.2 т\, и № - моменты начала и окончания работы к-го ГПМ на
H KH H КН Н
интервале планирования; т^ и rQe , тш?е и тш?е г
ijk ijk ijk ijk ijk
и fjp - моменты начала и окончания соответственно обработки ЕП ijk
183
ft
ci
Ф
ci
Nt
ш*»ш *» ft
'211
222
111
„KH
'ПЕРе,
_KH
133
rTPe
'ОСЗе
111
222
Ч1ЕР&
133
*ТРл
'OCTe,
N.
rH KH
4l2. °?312
131Ш
r02
"322
^222
Hi H
222
4)Cfc
*222 Ше232
.f,
312
"333
N^
H0„
•*¦ 'ПЕРв
t
ТУ
Г"~*
1«
133
_KH
ноз
Ф
TI:
a
222
133"
Tl
TPte
•4 >
'TPlft
Я
312
222
R,
OCCe,
P TC
333-
*TP2e,
333"
*TP2e
7
333
lT2ft
-KH
333
rT2e,
'ТП1е,
'THli
ft
Рис.4.2 Диаграмма расписания
184
„кн
.
^не..,, переналадки ГПМ и операции транспортирования; гт и г~,
ijk ijk
моменты начала и окончания обслуживания r-и ТС очередной заявки;
f - подготовительное время для r-го ТС; tr^..- время перемеще
ijk
ту
ния /-го ТС на исходную или промежуточную у'-ю позицию; t?u - об-
ijk
1 2
щее время обслуживания заявки е.., r-и ТС; t и t - неиспользо-
IJK "О, ^ и
ванное время работы к-vo ГПМ в начале и в конце смены соответственно.
Тогда обобщенная математическая модель задачи ОКП для локального ГПК имеет следующий вид.
п п п
? 'iIEPe.., ' ? 'оСе..7 ' ? 'оСТе... '
к = \ ук к = \ ук к = \ Ук
п п п
F = f 2 *ОСЗе' ? 'ОСО? , ' ^ W '
к = \ Ук к = х ук к = х к
П У П У
, ^ '0ТУе.., ' S 'оГСе..,
mm
(4.2)
П
eyk^yVvy^
>н •>. ^кн
*/? ij-ls
ТОел, Ое,
ilk ap,s
k,seN{l,n};
\е. еМ"0 ve, ее.;
} i a i
k,seN{l,n};
(4.3) (4.4)
(4.5)
185
(4.6)
p-
Л ^fiJk^ij^Oe.., +'ПЕРе.., +'0G?..7 +'OCT>..; +/OC3e..7 +
1=1 j = 1 ул У А: у Л i/A: z/A:
)<Ф,
(4.7)
? I
+'0CCe..7 + ГОТУе..7 +/0TO... 'J~C*'
i/A: ijk ijk
III
{1.лд}; {rfy(=),^yH,r«c(=),r^cH};
N\
Ь{1.лб};
(/тс,гТу)П^ПЕр=0;
ТС ТУ ПЕР ^ М{{1};{1..«р};{«р}};
(4.8)
IV
-H
V
г н гн кн1/=1
гт/е LVre J»'-v, zi
А^ТР, е.., +'ТТУ, е..7 +/ТТС7 е... +'тСУ, е.., +
m=l /w уА: lm ijk lm ijk lm ijk
+'тсс, .., >**Т;'/б*&г>:
T| -TxHe ' l?R;i,msM;k,qeN{l,n}; I ijk I mhq
тскЮ€^в,г0Н]'/ = 1,5';
?<'cy, +'cc7 )^фск/' 'e*<4,>:
/w=l lm lm
-KH
Гр >г?и , leS;i,meM;k,qeN{l,n}; / i/A: / m«#
'{1.ля};Ь{1.лб} М{{1};{1..лр}};
(4.9)
(4.10) (4.11) (4.12)
(4.13) (4.14)
(4.15)
Vl{B{Bv};
(4.16)
186
где т > 1; п >\;г > 1; а..
> О; а.. = const - величина партии запуска ЕП;У У
*п > 0 - время, отводимое на выполнение ЕП е.. на к-ом ГПМ; р.> 1-
ijk у
количество операций на i-й детали; Ф~, - фонд времени работы к-го ГПМ на горизонте планирования; Фт#- фонд времени работы /-го ТС на горизонте планирования; Ф~ ,- фонд времени работы 1-го ОУ склада; Z. - количество заявок для / -го ТС на горизонте планирования, Zs - количество
заявок для .у-го ОУ склада; гй и Г^н - моменты начала и окончания
I ijk I ijk
работы /-го ОУ склада над какой-либо заявкой. В качестве горизонта пла-нирования может выступать восьмичасовая смена.
Модель для обобщенной задачи ОКП в ГПК предлагается в виде вид блочной структуры (блоки I - VI).
Первый блок отражает область критериев задачи. Выражение (4.2) представляет собой функционал задачи временного характера в обобщенном виде, отражающим основные потери времени. Некоторые потери времени, связанные с обслуживанием ГПМ при установке и удалении ресур-
сов - J] Yyrv ' ^ ЧУГС определены как optional (по условию), по-
к=\ ijk k=\ ijk
скольку их присутствие в общей структуре потерь времен зависит от структурных и технологических особенностей обслуживания (возможность совмещения процесса переналадки ГПМ с процессами удаления и установки ресурсов (см. гл.З).
Второй блок включает условие задания ЕП - либо в виде операций, либо в виде переходов - (4.3), условие предшествования по выполнению ЕП (4.4), а также условие (4.5) предшествования для ЕП, представляющих собой сборочные узлы (см.п.п.2.6).
Третий блок отражает требования к функционированию ГПМ. Выражение (4.7) - это ограничение по фонду времени работы каждого ГПМ в
187
ГПК. Выражение (4.8) представляет собой описание структурных особенностей ГПМ и технологических характеристик обслуживания. При этом указывается количество ПЗР для каждого ГПМ - {1.лд}, количество мест в
ПЗР ГПМ - b{\ .лЛ , характер установки и удаления ресурсов по моментам начала- {т5у(=),г5у(~),гйр(=),Гпп^(~)}, возможность совмещения операций переналадок в ГПМ с операциями установки и съема ресурсов -WjC, tZy) П fттср = 0; (tjr, *нгу) П *ттср * &}» а также количественный параметр обслуживаемых заявок - М{{1};{\.л^};{««}}.
Таким образом, вблоке отражается весь состав ограничений и требований технического и технологического характера, относящийся к ГПМ.
Четвертый блок в данной модели отражает требования к транспортным устройствам. Выражение (4.10) отражает ограничение по фонду времени ТС. Выражение (4.11) отражает условие предшествования для ТС (ТС в том случае может обслужить заявку, если она на временной оси данного ТС не пересекается с любой другой заявкой, обслуживаемой данным ТС).
Пятый блок отражает требования к складской системе ГПС. Выражение (4.13) отражает ограничение по фонду времени каждого склада или ОУ склада. Выражение (4.14) отражает условие предшествования для ОУ складской системы (ОУ в том случае может обслужить заявку, если она на временной оси данного ОУ не пересекается с любой другой заявкой, обслуживаемой данным ОУ). Выражение (4.15) представляет собой описание структурных особенностей складской системы и технологических характеристик обслуживания. При этом указывается количество ОУ для каждого склада (роботов-штабелеров) - {1..%}, количество мест в ПЗР - Ъ{\..лЛ и
множественный характер обслуживания заявок - М{{1};1..«р}.
Последний, шестой блок в модели, представленный выражением (4.16) представляет собой обобщенный состав дополнительных ограниче-
188
ний (ограничения по директивным срокам выпуска деталей и т.п.), что характеризует открытость математической модели.
Выражения 4.6,4.9 и 4.12 являются опциональными, они аналогичны по смыслу и отражают множество возможных моментов начала работы ГПМ, ТС и СС соответственно на текущем горизонте планирования.
Таким образом, блочное представление модели ОКП характеризуется тем, что при появлении в структуре ГПК каждого нового ОУ появляется блок, в котором присутствуют ограничения по фонду времени данного ОУ, условие предшествования при обслуживании заявок и требования структурного и технологического характера. Подобное развитие моделей ОКП можно наблюдать по работам [258, 63, 65, 77], где автором представлены различные модели ОКП с ОУ от ГПМ до ТС.
Подобное блочное представление моделей в ОКП автоматизированных станочных систем позволяет автоматизировать процесс формирования моделей и создать предпосылки для объектного принципа формирования программного обеспечения по построению оперативных планов.
При решении подобных задач, как показали исследования [62, 258, 63, 64, 65], возможно использование различных алгоритмов. В данной модели возможно определение расписаний для трех классов ОУ - для ГПМ, ТС и СС. Комплексный характер модели позволяет получать частные модели различной степени детализации, о чем будет сказано ниже.
Еще по теме 4.2. Комплексная модель ОКП для ГПК механической обработки:
- Загидуллин Равиль Рустэм-бекович. Система оперативно-календарного планирования автоматизированного механообрабатывающего мелкосерийного производства на основе комплексных моделей [Электронный ресурс] : диссертация... д-ра техн. наук : 05.13.06. - Москва: РГБ,2007. - (Из фондов Российской Государственной Библиотеки)., 2007
- Структура работы.
- Научная новизна.
- 1.5. Задачи, решаемые в системах оперативно-календарного планирования современного производства
- 1.7. Обзор существующих моделей и состояния работ в области оперативно-календарного планирования
- 1.8. Выводы. Цели и постановка задачи исследования
- СИНТЕЗ СТРУКТУРЫ СИСТЕМ ОПЕРАТИВНО-КАЛЕНДАРНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ
- 4.2. Комплексная модель ОКП для ГПК механической обработки
- 4.2.1. Обоснование горизонта планирования в задачах ОКП
- 4.4. Математическая модель ОКП для единичного производства
- 4.5. Межцеховые модели ОКП в ТИС
- 4.6. Автоматизация формирования математических моделей ОКП
- ГЛАВА 5. ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ ВСИСТЕМЕ ОКП ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
- 381 ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- ЖЕЛЕЗНЫЙ ПОРОШОК ИЗ ОТХОДОВ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
- Выбросы в атмосферу загрязняющих веществ (ЗВ) при механической обработке древесины
- Глава 5 Оборудование для механической обработки заготовок