Введение
1 Анализ предметной области 6
1.1 Техническое обслуживание обрабатывающего производства
современного промышленного предприятия (на примере токарно-станочной системы): сущность, цели, задачи 6
1.2 Методы повышения эффективности обрабатывающего производства
современного промышленного предприятия (на примере токарно-станочной системы) 7
1.3 Анализ существующих решений и программных разработок в области
оценки общей эффективности обрабатывающего производства современного промышленного предприятия (на примере токарно-станочной системы) 13
1.4 Аффинные преобразования 26
1.5 Правила работы с матрицами 27
1.6 Цель и задачи магистерской работы 30
2 Разработка имитационной модели токарной станочной системы 33
2.1 Модульное представление токарной станочной системы 33
2.2 Моделирование узла токарной станочной системы 36
2.3 Моделирование токарной станочной системы 41
3 Разработка алгоритмов и программного обеспечения 45
3.1 Концептуальная схема информационной системы обрабатывающего
производства (на примере токарного станочной-системе) современного промышленного предприятия 45
3.2 Выбор среды функционального моделирования и среды программной
реализации векторной модели 46
3.3 Разработка функциональной модели системы моделирования
токарной станочной системы 53
3.4 Алгоритм моделирования векторной модели токарной станочной
системы 65
3.5 Реализация имитационной модели токарной станочной системы 70
4.1 Идентификация рисков 76
4.2 Анализ рисков 76
5. Оценка экономического эффекта от имитационной модели токарно-станочной системы 78
5.1Расчет суммарных затрат на разработку имитационной модели токарно-станочной системы 78
5.2 Расчет прибыли в результате использования модуля прогнозирования
аварийности 81
5.3Экономическая эффективность капиталовложений 83
5.4 Расчет по методу ОЕЕ имитационной модели токарной станочной системы 83
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 85
Перспективность развития промышленности Российской Федерации идет по пути реализации Национальной технологической инициативы(НТИ),
которая нацелена на формирование новой экономики, рынков будущего, входящих в концепцию «Индустрия 4.0». При анализе структуры осуществления НТИ было выявлено, что одной из характерных её течений развития считается введение в фабриках будущего передовых производственных технологий. Основными требованиями технологических процессов, реализующихся на производственных системах на базе концепции «Индустрия 4.0»:
- гибкость
- адаптивность
- надежность
- бережливость
- автоматичность
- интегративность
При разработке любых технологических систем, в т. ч. и токарных станков используется жизненный цикл. Жизненный цикл продукта— это время, когда товар обращается на рынке, с момента выхода его на рынок и заканчивая его уходом с рынка. Состоит он из следующих этапов: планирование продукта, проектирование продукта, планирование производства, запуск производства, производство, эксплуатация производства, обслуживание.
Сопоставляя требования к технологическим процессам и используемые на данный момент способы решения вопросов организационного проектирования производственных систем пришли к выводу, что необходимо использовать имитационное моделирование(ИМ) для повышения эффективности обрабатывающего производства современного промышленного
предприятия (на примере токарно-станочной системы) путем совершенствования её технического обслуживания с использованием разработки информационной системы моделирования.
Так как ИМ-это разновидность математического моделирования, которое состоит, как из элементов программной алгоритмизации, так и элементов программной визуализации, то оно гарантирует выполнить в течение продолжительных промежутков виртуального времени возможность: подробное воссоздание моделируемого процесса. Основное преимущество ИМ заключается в отсутствии в формируемых имитационных моделях ограничений на размер входных и выходных данных, структуру, что является весьма значимым со стороны концепции «Индустрия 4.0».
В ходе выполнения проекта разработана информационная система моделирования обрабатывающего производства современного промышленного производства. Повысили эффективность токарно-станочной системы путем совершенствования её технического обслуживания с использованием имитационного моделирования, решив следующие задачи:
1) Рассмотрели несколько методов повышения эффективности работы токарных станков: метод анализа «дерева» неисправностей (РТА), метод анализа видов и последствий потенциальных дефектов (FMEA), метод общей эффективности оборудования (ОЕЕ).
За основу дальнейшей работы выбирается метод общей эффективности оборудования (ОЕЕ), так данный метод позволяет рассмотреть сразу три фактора: доступность, производительность, качество, которые всесторонне показывают состояния оборудования, универсален, метод FMEA не подходит из-за невозможности при его использовании дать единую оценку надежности системы, также метод FTA не подойдёт из-за невозможности «дерева» неисправностей находиться больше двух состояний (неисправность/исправность).
2) Выделили самостоятельные модули токарного станка, влияющие на
положение системы заготовки-инструмента: станина и продольные
направляющие станины, корпус передней бабки, подшипники, шпиндель, корпус трёхкулачкого патрона, кулачки, заготовка, продольный суппорт, поворотный суппорт и его направляющие, поперечный суппорт, резцедержатель, корпус резца, сменная пластина.
3) Сперва нужно смоделировать токарную станочную систему, чтобы её рассчитать, иначе может возникнуть ситуация её неправильной установки, что в конечном итоге приведёт к лишним затратам на исправление ситуации.
Данная задача решается при помощи аффинных преобразований, c учётом не коммутативности матриц.
4) Предложено токарно-станочную систему разложить на минимальное количество модулей, оказывающих влияние на взаимное положение системы заготовки-инструмента. Полученные модули делятся на уровни (Рисунок 2.). Введено понятие заготовительной и инструментальной ветвей.
5) При моделировании токарной станочной системы у каждого узла токарного станка выделены присоединительная и присоединяющая части, две независимые системы координат. Так как у каждого узла есть погрешность изготовления, то она влияет на итоговый профиль заготовки.
6) Дано определение модели токарного станка. Модель токарного станка- это совокупность векторов его отдельных узлов, погрешности их изготовления и соединения.
7) Разработана концептуальная схема информационной системы обрабатывающего производства современного промышленного предприятия (на примере токарно-станочной системы).
8) Рассмотрены программы для функционального моделирования токарной станочной системы Cradle, Ramus, BPwin. Выбрана программа BPwin. Рассмотрены программы C++, Matlab, Microsoft Office Ехсе1.Выбрана программа Microsoft Office Excel.
9) Проведен анализ рисков имитационной модели токарно-станочной системы.
10) Оценен экономического эффект от имитационной модели токарно-станочной системы.
11) Произведен расчет по методу ОЕЕ имитационной модели токарной станочной системы, который подтверждает повышение эффективности токарной станочной системы.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
