Задание 1. Технологические расчеты на основе параметров надежности элементов системы

Стр 1 из 3Следующая ⇒

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Уфимский государственный авиационный технический университет

Кафедра технологии машиностроения

Методические указания

К выполнению расчетно-графической работы

По дисциплине «Гибкие производственные системы»

Уфа 2011

Составители: Р.Г. Касимов, В.А. Юлдашев

Методические указания по выполнению расчетно-графической работы по дисциплине «Гибкие производственные системы»/ Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т; Сост.: Р.Г. Касимов, В.А. Юлдашев - Уфа, 2011. – 18 с.

Для выполнения расчетно-графической работы студентами, обучающимися по подготовке дипломированного специалиста 651400 «Машиностроительные технологии и оборудование» специальности 150206 (120700) «Машины и технология высокоэффективных процессов обработки материалов». Содержат основные теоретические положения для выполнения работы и варианты заданий расчетно-графической работы, определяют порядок выполнения работы. Приведены основные требования, предъявляемые к их содержанию и оформлению.

Табл. |. Ил. 18. Библиогр.: | назв.

Рецензенты:

технический университет, 2011

Составители: _________ Р.Г. Касимов

_________ В.А. Юлдашев

Рассмотрено на заседании кафедры «___» ________ 2011г.

Зав. кафедрой, д.т.н., проф. ______________ А.М. Смыслов

Рассмотрено на заседании научно-методического Совета

по специальности 151001 «Технология, машиностроения»

протокол № _______ «___» _______ 2011г.

Председатель научно-методического Совета,

д.т.н., профессор ____________ А.М. Смыслов

Содержание

Введение……………………………………………………………….. 4

1. Основные термины и определения………………………………… 4

2. Содержание РГР…………………………………………………… 5

3. Задания РГР……………………………………………………..…… 6

Список литературы……………………………………………………… 18

Введение

Одним из важнейших направлений развития машиностроительных предприятий является комплексная автоматизация производства. В настоящее время в зависимости от уровня организационной структуры производства и уровня автоматизации в области гибких автоматизированных производств (ГАП) принята терминология, определяемая стандартом ГОСТ 26228-84.

Основные термины и определения

Обобщающим и основным термином является гибкая производственная система (ГПС). Под гибкой производственной системой понимается совокупность (или отдельная единица) технологического оборудования и системы обеспечения его функционирования в автоматическом режиме, обладающая свойством автоматизированной переналадки при производстве изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик. ГПС подразделяются по организационной структуре на:

Гибкий производственный модуль (ГПМ) - гибкая производственная система, состоящая из единицы технологического оборудования, оснащенная автоматизированным устройством программного управления и средствами автоматизации технологического процесса, автономно функционирующая и имеющая возможность встраивания в систему более высокого уровня.

Гибкая автоматизированная линия (ГАЛ), гибкий автоматизированный участок (ГАУ) - это ГПС, состоящая из нескольких гибких производственных модулей, объединенных в единый комплекс с помощью средств автоматизации и автоматизированной системы управления. В ГАЛ технологическое оборудование расположено последовательно в соответствии с принятым технологическим процессом, а ГАУ предполагает расположение оборудования по технологическому маршруту с возможностью его изменения.

Гибкий автоматизированный цех (ГАЦ) - представляет собой гибкую производственную систему, которая представляет собой совокупность ГАЛ и (или) ГАУ, предназначенную для изготовления изделий заданной номенклатуры.

Гибкий автоматизированный завод (ГАЗ) - гибкая производственная система, которая представляет собой совокупность ГАЦ, предназначенную для изготовления изделий заданной номенклатуры.

По ступеням автоматизации ГПС подразделяются на гибкие производственные комплексы (ГПК) и гибкие автоматизированные производства (ГАП).

Гибкий производственный комплекс определяется как ГПС, состоящая и нескольких гибких производственных модулей, объединенных автоматизированной системой управления и автоматизированной тpанспоpтно-складской системой (АТСС), автономно функционирующая в течение заданного интервала времени и имеющая возможность встраивания в систему более высокой ступени автоматизации.

Содержание РГР

Гибкое автоматизированное производство представляет собой ГПС, состоящую из одного или нескольких ГПК, объединенных автоматизированной системой управления производством и тpанспоpтно-складской автоматизированной системой, и осуществляющей автоматизированный переход на изготовление новых изделий с помощью автоматизированной системы научных исследований (АСHИ), систем автоматизированного проектирования (САПР) и автоматизированной системы технологической подготовки производства (АСТПП).

В общем случае в систему обеспечения функционирования технологического оборудования ГПС входят: АСHИ, САПР, АСТПП, автоматизированная система управления предприятием (АСУП), АТСС, автоматизированная система инструментального обеспечения (АСИО), система автоматизированного контроля (САК), автоматизированная система удаления отходов (АСУО) и т.д.

Особую роль в ГПС играет АТСС - система взаимосвязанных автоматизированных транспортных и складских устройств для укладки, хранения, временного накопления, разгрузки и доставки предметов труда, технологической оснастки и удаления отходов. АСИО, состоящая из взаимосвязанных элементов и включающая накопители, устройства смены и контроля качества инструмента, предназначена для хранения, автоматической установки и замены инструмента.

Создание ГАП целесообразно в основном на предприятиях среднесерийного, мелкосерийного и единичного типов производства и требует предварительного экономического обоснования.

При широком внедрении ГАП требуется освоение методов системного проектирования, взаимоувязанной отработки технологических объектов, интегрированных систем автоматизированного управления и подсистем внешнего обеспечения ГАП, создания индустриальной базы централизованного обеспечения и эксплуатационного сервиса.

Задания РГР

Задание 1. Технологические расчеты на основе параметров надежности элементов системы

Надежность элементов технологических систем является решающим фактором, определяющим ресурс их работы и величину стоимости. Надежность – это свойство технологической системы сохранять работоспособность в установленных пределах значений всех параметров, определяющих способность выполнять требуемые функции в необходимых режимах и условиях применения системы, в течение всего времени функционирования.

Основным показателем надежности технологических систем (ТС) является вероятность безотказной работы P(t), т.е. вероятность того, что в рассматриваемом интервале времени t работы оборудования не возникнет отказа всей системы или ее элементов. Этот параметр принимает значения в пределах от 0 до 1.

Другим параметром надежности является наработка на отказ (или ресурс безотказной работы), определяющийся временем T, в течение которого система работает без отказов и сбоев. При этом время Т должно быть больше или равно времени t при заданном уровне вероятности безотказной работы P(t). По величине времени безотказной работы устанавливают сроки плановых ремонтов, времени подналадки элементов системы, а также подбирают структурные элементы технологической системы для обеспечения равного времени их функционирования без отказов. В основном изменение надежности элементов ТС во времени подчиняется нормальному закону распределения, экспоненциальному закону распределения или закону распределения Вейбула. Так, наиболее широко применяемый закон распределения вероятности безотказной работы Вейбула, имеет следующий вид:

(1)

где e – основание натурального логарифма,

a, b – коэффициенты, определяемые по результатам эксплуатационных и опытных испытаний оборудования,

t –время функционирования оборудования, в часах.

С использованием формулы (1) для отдельных элементов ТС можно установить вероятность безотказной работы всей системы, как

, (2),

где l – число компонентов в системе, влияющих на ее надежность.

Поскольку элементы ТС имеют различные значения показателей надежности, то целесообразно производить их подбор с близкими числовыми значениями параметров надежности, что обеспечивает наиболее эффективную эксплуатацию оборудования. Для выравнивания времени безотказной работы в автоматизированном производстве часто применяют различные накопительные устройства, которые в этом случае дополнительно к компенсации различия времени обработки на разных компонентах системы позволяют увеличить время безотказной работы системы. Величина времени безотказной работы определяет межремонтный ресурс ТС и ее элементов или установить количество заготовок, которые можно обработать до возникновения очередного отказа в системе.

Задание 1.1. По заданным зависимостям вероятности безотказной работы P(t) отдельных элементов (станок, транспортер, промышленный робот) ГПМ определить ресурс безотказной работы всего модуля, при обеспечении вероятности безотказной работы P(t)= 0,95. По результатам расчетам построить графики изменения вероятности безотказной работы отдельных компонентов и всего модуля от времени работ t в диапазоне от 0 до 1000 часов с шагом 100 ч.

Исходные значения коэффициентов в уравнениях вероятности безотказной работы элементов приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Вариант задания	Состав ГПМ	Значение коэффициента а	Значение Коэффициента b
01	Станок Транспортер ПР	15,7 16,1 17,3	0,26 0,28 0,29
02	Станок Транспортер ПР	15,3 нет 16,9	0,25 нет 0,29
03	Станок Транспортер ПР	15,8 16,1 17,3	0,26 0,27 0,29
04	Станок Транспортер ПР	15,9 16,1 17,3	0,26 0,28 0,30
05	Станок Транспортер ПР	15,8 16,2 17,2	0,24 0,27 0,28
06	Станок Транспортер ПР	15,7 16,4 17,3	0,26 0,27 0,30
07	Станок Транспортер ПР	15,7 16,1 17,3	0,26 0,28 0,28
08	Станок Транспортер ПР	15,7 16,0 17,3	0,27 0,28 0,29
09	Станок Транспортер ПР	15,7 16,1 17,5	0,26 0,27 0,31
10	Станок Транспортер ПР	15,7 16,1 17,3	0,25 0,29 0,30
11	Станок Транспортер ПР	15,7 16,1 17,3	0,26 0,28 0,30
12	Станок Транспортер ПР	15,3 нет 16,9	0,26 нет 0,30
13	Станок Транспортер ПР	15,7 16,1 17,3	0,26 0,28 0,30
14	Станок Транспортер ПР	15,6 16,4 17,1	0,26 0,27 0,31
15	Станок Транспортер ПР	15,6 16,2 17,3	0,26 0,28 0,28
16	Станок Транспортер ПР	15,7 16,4 17,3	0,26 0,27 0,28
17	Станок Транспортер ПР	15,6 16,2 17,3	0,26 0,27 0,31
18	Станок Транспортер ПР	15,7 16,4 17,3	0,25 0,28 0,29
19	Станок Транспортер ПР	15,7 16,4 17,3	0,26 0,28 0,30
20	Станок Транспортер ПР	15,7 16,4 17,3	0,24 0,27 0,28
21	Станок Транспортер ПР	15,6 16,1 17,3	0,24 0,27 0,29
22	Станок Транспортер ПР	15,7 16,4 17,5	0,26 0,27 0,29
23	Станок Транспортер ПР	15,7 16,4 17,3	0,26 0,27 0,31
24	Станок Транспортер ПР	15,3 нет 16,9	0,25 нет 0,30
25	Станок Транспортер ПР	15,3 16,5 16,9	0,25 0,27 0,30

Задание 1.2. Для заданной структуры ГАЛ (рис. 1), состоящей из ГПМ механической обработки изделий, и известными уравнениями вероятности безотказной работы определить:

- максимальное количество изделий в партии запуска, которые могут быть изготовлены до появления отказа в ГАЛ;

- определить место установки накопителя в линии и его объем для выпуска большего количества изделий по сравнению с ранее найденным значением.

Модули ГПМ 2 и ГПМ 3 являются дублерами по выполняемым функциям, т.е. они выполняют одинаковые технологические операции.

Такт работы линии равен 0,45 часа.

Рисунок 1 – Схема структуры ГАУ

Исходные данные для задания 2 представлены в таблице 2. Для отдельных ГПМ заданы уравнения вероятности безотказной работы при P(t) = 0,95, с помощью которых необходимо определить время их безотказной работы Т.

Таблица 2

Вариант задания	Т - время безотказной работы ГПМ, часов при P(t)=0,95	Значение коэффициента а	Значение Коэффициента b
01	Т₁= 400 Т_{2, 3}= 300 Т₄ = 200 Т₅= 270 P(t)₆ = 1 -	15,7 16,1 17,3 16,4	0,26 0,28 0,29 0,30
02	Т₁= 400 Т_{2, 3}= 320 Т₄ = 200 Т₅= 300 P(t)₆ = 1 -	15,3 15,8 16,9 17,1	0,25 0,30 0,29 0,29
03	Т₁= 400 Т_{2, 3}= 300 P(t)₄ = 1 - Т5 = 200 Т6= 270	15,8 16,1 17,3 15,3	0,26 0,27 0,29 0,31
04	Т₁= 400 Т_{2, 3}= 300 Т₄ = 200 Т₅= 270 P(t)₆ = 1 -	15,9 16,1 17,3 16,4	0,26 0,28 0,30 0,27
05	P(t) = 1 - Т_{2, 3}= 300 Т₄= 400 Т₅ = 200 Т₆= 270	16,2 17,2 15,8 16,9	0,24 0,27 0,28 0,30
06	Т₁= 400 Т_{2, 3}= 300 Т₄ = 200 Т₅= 270 P(t)₆ = 1 -	15,7 16,4 17,3 15,4	0,26 0,27 0,30 0, 29
07	Т₁= 400 Т_{2, 3}= 300 Т₄ = 200 Т₅= 270 P(t)₆ = 1 -	16,1 17,3 15,7 17,1	0,28 0,28 0,26 0,31
08	Т₁= 450 Т_{2, 3}= 340 Т₄ = 220 Т₅= 290 P(t)₆ = 1 -	16,1 17,3 15,7 17,1	0,27 0,28 0,29 0,26
09	Т₁= 400 Т_{2, 3}= 300 P(t)₄ = 1 - Т₅ = 200 Т₆= 270	15,7 16,1 17,5 16,7	0,26 0,27 0,31 0,28
10	Т₁= 400 Т_{2, 3}= 300 Т₄ = 200 P(t)₅ = 1 - Т₆= 270	17,3 15,7 16,1 15,6	0,25 0,29 0,30 0,26
11	Т₁= 500 ч, Т_{2, 3}= 350 ч, Т₄ = 250 ч, Т₅= 290 ч. P(t)₆ = 1 -	16,1 17,3 15,7 15,6	0,26 0,28 0,30 0,27
12	Т₁= 420 Т_{2, 3}= 400 Т₄ = 280 Т₅= 370 P(t)₆ = 1 -	15,3 17,3 16,9 15,9	0,26 0,27 0,30 0,28
13	P(t)₁ = 1 - Т₂= 400 Т_3,4= 300 Т₅ = 200 Т₆= 270	15,7 17,3 16,1 17,1	0,26 0,28 0,30 0,25
14	P(t)₁ = 1 - Т₂= 400 Т_3,4= 300 Т₅ = 200 Т₆= 270	15,6 16,4 17,1 15,6	0,26 0,27 0,31 0,27
15	Т₁= 440 Т_{2, 3}= 380 Т₄ = 210 Т₅= 290 P(t)₆ = 1 -	15,6 16,2 17,3 15,6	0,26 0,28 0,28 0,27
16	Т₁= 420 Т_{2, 3}= 330 Т₄ = 240 Т₅= 300 P(t)₆ = 1 -	15,7 16,4 17,3 15,4	0,26 0,27 0,28 0,28
17	Т₁= 400 Т_{2, 3}= 300 Т₄ = 200 Т₅= 270 P(t)₆ = 1 -	15,6 16,2 17,3 16,6	0,26 0,27 0,31 0,30
18	Т₁= 410 Т_{2, 3}= 350 Т₄ = 200 Т₅= 280 P(t)₆ = 1 -	15,7 16,4 17,3 16,6	0,25 0,28 0,29 0,31
19	Т₁= 400 Т_{2, 3}= 300 Т₄ = 200 P(t)₅ = 1 - Т₆= 270	15,7 16,4 17,3 16,5	0,26 0,28 0,30 0,27
20	Т₁= 400 Т_{2, 3}= 300 Т₄ = 200 Т₅= 270 P(t)₆ = 1 -	15,7 16,4 17,3 16,5	0,26 0,28 0,30 0,27
21	Т₁= 400 Т_{2, 3}= 300 Т₄ = 200 P(t)₅ = 1 - Т₆= 270	15,6 16,1 17,3 15,6	0,24 0,27 0,29 0,25
22	Т₁= 400 Т_{2, 3}= 300 P(t)₄ = 1 - Т₅ = 200 Т₆= 270	15,7 16,4 17,5 17,1	0,26 0,27 0,29 0,30
23	Т₁= 450 Т_{2, 3}= 300 P(t)₄ = 1 - Т₅ = 240 Т₆= 300	15,7 16,4 17,5 17,1	0,26 0,27 0,29 0,30
24	Т₁= 400 Т_{2, 3}= 330 Т₄ = 230 Т₅= 290 P(t)₆ = 1 -	15,3 16,9 17,5 17,1	0,25 0,30 0,29 0,30
25	Т₁= 440 Т_{2, 3}= 370 Т₄ = 250 Т₅= 280 P(t)₆ = 1 -	15,3 16,5 16,9 17,1	0,25 0,27 0,30 0,26

Задание 1.3.

По заданным параметрам надежности, стоимости отдельных компонентов ТС (см. табл.3) подобрать компоновку ГПС, состоящей из станка с ЧПУ, промышленного робота и накопительного устройства. При этом общая стоимость ГПС должна быть меньше или равна сумме располагаемых капитальных средств, величина которых выбирается по своему варианту в табл. 4. При этом необходимо выбрать вариант компоновки ГПС, обеспечивающий максимальный ресурс безотказной работы

Таблица 3

Наименование Устройства	Варианты ресурса безотказной работы при P(t)=0,95 в часах	Стоимость варианта устройства, т. руб.
Станок с ЧПУ 1. 2. 3. 4.	2000 3200 4500 5000	1800,0 1980,0 2110,0 3500,0
Промышленный робот 1. 2. 3.	1800 2100 6000	1200,0 1400,0 1800,0
Накопительное устройство 1. 2. 3.	5000 6000 8000	12,0 12,5 14,0

Таблица 4

Вариант задания	Располагаемая сумма капиталов, т.руб.
1	5320,0
2	5300,0
3	4950,0
4	5100,0
5	4800,0
6	4760,0
7	4870,0
8	5000,0
9	5100,0
10	4900,0
11	5310,0
12	5300,0
13	4955,0
14	5090,0
15	4870,0
16	4725,0
17	4880,0
18	5010,0
19	5210,0
20	4920,0
21	4950,0
22	5100,0
23	4800,0
24	4870,0
25	4725,0

Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 124; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!