Загрузка автоматического стеллажного крана-штабелёра, определяемая имитационным моделированием работы склада участка ГПС

ЗАГРУЗКА АВТОМАТИЧЕСКОГО СТЕЛЛАЖНОГО КРАНА-ШТАБЕЛЁРА, ОПРЕДЕЛЯЕМАЯ ИМИТАЦИОННЫМ МОДЕЛИРОВАНИЕМ РАБОТЫ СКЛАДА УЧАСТКА ГПС

Рассмотрено решение вопроса по определению загрузки автоматического стеллажного крана-штабелёра с помощью имитационного моделирования работы склада участка ГПС.

Ключевые слова: автоматизированный склад, загрузка автоматического крана-штабелёра, участки ГПС, имитационное моделирование.

На эффективность работы участка ГПС во многом оказывает влияние его складская система, а именно приёмосдаточная секция (ПСС), которая выполняет следующие функции: взаимодействие с внутрицеховым транспортом; своевременное и бесперебойное снабжение заготовками технологического оборудования; хранение полуфабрикатов, оснастки и т.д.; обслуживание секций, выполняющих подготовительные операции такие как сортировка, укладка заготовок в складскую тару или в кассеты, ориентация деталей в таре или на спутнике и т.д. Для хранения тары в ПСС чаще всего используют стеллажи, которые обслуживает стеллажный кран-штабелёр с автоматическим управлением (КШ). От точности определения загрузки КШ зависит принятие решения по возлагаемым на него функциям при проектировании участка ГПС, что непосредственно отражается на компоновке и планировке ПСС и участка ГПС в целом.

Согласно выполняемым функциям ПСС можно представить как систему обработки заявок. Заявки характеризуются типами грузов и видами поступающих запросов: приём и выдача тары. Поток заявок, поступающих КШ, можно описать в виде пуассоновского потока. Задача КШ заключается в том, чтобы за определённое время обслужить максималь-

ное количество заявок, т.е. обеспечить заданную производительность. Для определения производительности КШ необходимо рассчитать среднее время цикла по перемещению единицы тары и по возможности сократить его. Сократить время цикла КШ можно за счёт уменьшения времён по перемещению грузоподъёмника КШ между ячейками стеллажа для загрузки-выгрузки тары. Длительность прохождения этих участков зависит от скоростей работы механизмов и расстояния между ячейками, т.е. окончания предыдущего и начала выполнения нового запроса. В свою очередь расстояние на которое будет перемещаться грузоподъёмник КШ зависит от порядка распределения грузов между ячейками стеллажа, определяемого зонированием склада. Для решения задачи зонирования склада необходимо отслеживать состояние каждой ячейки стеллажа, последовательность обработки поступающих заявок на КШ, состояние очереди заявок, распределение грузов между ячейками.

Анализ литературы показал, что аналитическое описание динамической вероятностной системы, к которой принадлежит рассматриваемая система «стеллаж-КШ» в ПСС, получается чрезвычайно сложной и практически не реализуемой задачей. Задать достаточно простое аналитическое описание системы «стеллаж-КШ» в общем виде можно лишь с учётом допущений, которые значительно искажают истинную картину происходящего, кроме того, аналитическое описание системы «стеллаж-КШ» не даёт возможность проведения сравнения результатов при различных вариантах распределения грузов, а значит и нельзя говорить о степени эффективности того или иного решения. Поиск решения осложняется также тем, что часть искомых переменных, например, длительность циклов КШ, будут зависеть одна от другой.

Таким образом, для решения задачи по определению среднего времени цикла и соответственно производительности КШ необходимо использовать имитационное моделирование. Сущность моделирования заключается в определении производительности стеллажного КШ при заданном грузопотоке на участок ГПС, т.е. справится или нет КШ с поставленной задачей.

Программная реализация информационно-управляющей модели ПСС участка ГПС, построена с учётом: времени цикла КШ, учитывающего динамику работы механизмов перемещения грузоподъёмника; вместимости и зонирования стеллажа ПСС, учитывающего особенности грузопотока внутри цеха и технологии переработки грузов на ПСС. Структура и алгоритм программы работы ПСС позволяет проводить сравнительный анализ влияния на производительность КШ следующих параметров: интенсивности грузопотока, номенклатуры деталей, параметров стеллажа и скоростных характеристик двигателей КШ. Разработанная программа имеет развитую диалоговую систему с оператором типа системы «меню», позволяющую путём ответа на представленные программой вопросы выбирать требуемые функции для их выполнения. Программа включает в себя несколько подпрограмм, ориентированных на выполнение следующих основных функций, которые отражены на вкладках программы:

• формирование очереди поступающих заявок КШ от системы управления ПСС;

• формирование параметров стеллажа ПСС;

• сведения технических характеристик двигателей КШ и грузоподъёмника для расчёта длительности циклов КШ;

• имитационное моделирование работы ПСС;

• формирование и вывод экспериментальных данных по работе ПСС.

На первой вкладке программы «График поступления заготовок» вводятся данные о поступающих заготовках на участок ГПС (рис. 1), что позволяет сформировать очередь запросов. Для облегчения работы оператора по вводу информации и её восприятия вкладка программы выполнена в виде диаграммы Гантта.

На второй вкладке программы «Приёмо-сдаточная секция» вводятся данные для формирования параметров стеллажа, технические характеристики двигателей КШ и грузоподъёмника, а также представлена имитационная модель работы ПСС (рис. 2).

На третьей вкладке программы «Загрузка КШ» представлены данные имитационного моделирования работы ПСС (рис. 3).

Рис.1 График поступления заготовок на участок ГПС

Рис. 2. Формирование стеллажа и выходные данные имитационной работы ПСС

Гр*. юумм- «со» II*. П«Т«М >»о<а«<~мисци. Зарока Г,.тш с. л1£ Ч _1 .*1 =1

Г1 71В) внлззлттвхз 0. 3361*1431ГЗЮ7 1

п 1М0 «петлям о.мжыяюгг

и П40 У4итгмояои 04вЯ5ЭИ61ЯЮ7

Т5 400 100С4М17ИМ04 0 44г*71вММ71Ь

ть эао иодавмтаях ОЯЮТМвЖПЗЯ

\! 1200 4зав41 гггювбл О.ИОШИШЮ?

I* X» 47 П449КЯ10» о.я*ттгьют

Т1 1ГО 4702*Ж24121<Я онтхтхпо

-Ьжж — 1

м 45 1Л41товк»зза

ж 4$ »иж»;4«1Э4и »

6 ег здегзэовтэк Л

й ы зияатшвп г*

к я деяяшмо» 21

Кплфффицилмт иглотлпппни* ПНОруЛППАМИ! |046

Рис.3 Выходные данные имитационного моделирования работы ПСС и определение загрузки КШ

Вывод результатов моделирования и расчётов для удобства контроля проектантом представлен по каждому из рассматриваемых периодов Ту. В верхней части вкладки представлены следующие данные по загрузке КШ: Ту — длительность периода; Ъ tcр / п — время, затрачиваемое КШ на перемещения тары /-го

наименования при заданном грузопотоке; Ср — расчетное количество КШ; Спр — принятое количество КШ для данного грузопотока. В нижней части вкладки представлены данные для каждого периода Ту, т.е. количество и наименования обрабатываемых заготовок на участке, распределение их по зонам, среднее время для каждой из зон — tcр р i, количество единиц тары поступивших на участок за рассматриваемый период Ту.

Структура вывода выходных данных имитационного моделирования работы ПСС наглядно показывает загрузку КШ в каждый период времени Ту, что позволяет оперативно выявлять периоды его наибольшей загрузки и принимать меры по её снижению.

Программа была испытана в решении компоновочных и планировочных задач складов участков ГПС в дипломных, курсовых и лабораторных работах студентов кафедры «Технология машиностроения» ФГОБУ ВПО МГТУ «Станкин» и применена на заводе ОАО «Йошкар-Олинский завод лесного машиностроения» при перепланировке участка по изготовлению «Дроссельного узла» в механическом цехе. В результате использования предложенной методики были получены следующие результаты:

• сократилась производственная площадь участка на 7 %;

• эксплуатационные расходы на приёмо-сдаточную секцию сократились на 236 тыс. рублей в год.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Вороненко В.П., Соломенцев Ю.М., Схиртладзе А.Г. Проектирование машиностроительного производства / Под ред. член-корр. РАН Ю.М. Соломенцева — М.: Дрофа, 2009. — 348 с.

СОДЕРЖАНИЕ

Григорьев С.Н., Терешин М.В.

ПОВЫШЕНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕСУРСА ИНСТРУМЕНТА ПУТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ РЕЗАНИЯ ПО МАКСИМАЛЬНОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ.............................3

Григорьев С.Н., Терешин М.В.

УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ РЕЗАНИЯ ПО МОЩНОСТИ ПРИВОДА СТАНКА..........................................7

Верещака А. С., Лазарева М.Н.

РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ СИСТЕМЫ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОГО РЕЗАНИЯ (ЭЧР), ОЦЕНКА ЗНАЧИМОСТИ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА ПАРАМЕТРЫ ЭЧР. 11

Сотова Е. С.Верещака А. С., Лазарева М.Н.

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕРМОНАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ

РИ ИЗ ВКК.............................................15