Предварительный расчет схемы управления потоками заказов на полиграфическом производстве

А

Рис. 2. Топография поверхности пера лопатки после ЭПП

водилась в течение 30 секунд в водном растворе сернокислого натрия концентрацией 0,2 моль/л при напряжении 300 В). На полированной поверхности (рис. 2, выноска А) явно прослеживается наличие лунок диаметром « 0,6—0,8 мкм от

разрядного воздействия. Время, необходимое для достижения шероховатости Ra = 0,14 мкм, рассчитанное по построенной модели, составляет примерно 175 с, а экспериментальное — 190 с, что подтверждает адекватность предлагаемой модели.

Предлагаемая модель теплового поля необходима для проведения технологических расчетов и позволяет оценить величину снимаемого материала и время, необходимое для достижения требуемого уровня шероховатости полируемой поверхности, определить зону температурного влияния, а так же произвести оптимизацию процесса электролитно-плазмен-ного полирования.

Проведенные исследования показали, что применение метода электролитно-плазменного полирования снижает время на обработку таких сложных в производстве изделий, как турбинная лопатка, в два раза при значительном снижении термических и полном отсутствии силовых воздействий на обрабатываемую заготовку.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Шишов, Г.А. Технология производства турбин [Текст ] / Г.А. Шишов, С.Ю. Михаэль, Ю.М. Зубарев, В.И. Катенев.- СПб.: Изд-во СПИМаш, 1998.— 191 с.

2. Маслов, Е.Н. Теория шлифования материалов [Текст] / Е.Н. Маслов.— М.: Машиностроение, 1974.— 320 с.

3. Сипайлов, В.А. Тепловые процессы при шлифовании и управление качеством поверхности [Текст] / В.А. Сипайлов.— М.: Машиностроение, 1978.— 168 с.

4. Ушомирская, Л.А. Особенности чистовой обработки турбинных лопаток [Текст ] / Л.А. Ушомирская, А.И. Фоломкин, В.И. Новиков // Металлообработка.— 2008. № 4.— С. 19-21.

УДК 519.1: 655.1

Иванов А.В., Ваганов В.В, К.А. Котов

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫМ РАСЧЕТ СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПОТОКАМИ ЗАКАЗОВ НА ПОЛИГРАФИЧЕСКОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

Полиграфическое производство характеризуется большим разнообразием выпускаемой продукции и различными технологиями, применяемыми при ее изготовлении. В издательской и полиграфической отрасли на новом витке развития полиграфии происходят существенные качественные и количественные преобразования. За счет появления и развития

цифровой технологии упрощается набор текста, возрастает скорость обработки текста и изображений, повышается качество изображений, что способствует гибкости и управляемости производственного процесса [1-3]. При управлении этапами реализации полиграфических заказов возникает задача диспетчеризации этих заказов, что в общем случае требует решения оптимиза-

ционных многокритериальных задач большой размерности в реальном масштабе времени. Современный этап эксплуатации таких сложных объектов, как линии полиграфического производства и системы их обеспечения, характеризуется потребностью обеспечить растущие требования к качеству и количеству полиграфической продукции через повышение эффективности управления организационно-техническими системами при растущем объеме заказов в условиях существенного ограничения выделяемых ресурсов производства. В рамках указанного противоречия на первый план выходит проблема разработки и внедрения оптимизирующих технологий в системах контроля, управления, эксплуатации и обслуживания систем полиграфического производства. Вопросы, связанные с построением эффективных методов комбинаторной оптимизации и их использования в процессах управления сложными производственными комплексами для класса экстремальных задач, представляют практический интерес как основные процедуры решения сложных задач, требующих большого объема вычислений или дорогостоящих экспериментов.

Схема оптимального управления потоками заказов

Рассмотрим процесс производства печатной продукции, представляя его технологическими цепочками на трех стадиях: допечатной подготовки, печатного процесса и послепечатной обработки [4—6]. Допечатная подготовка охватывает этапы работ начиная от идеи оформления, подготовки текстовой информации, изобразительных оригиналов и графики и заканчивая изготовлением готовых печатных форм, которые используются для печати тиража. Печатные процессы рассматриваются как регламентированная последовательность технологических операций, проводимых с использованием технических средств, собственно изготовления печатной продукции и направленных на производство полиграфических изданий. Послепечатная обработка — процесс, в котором для изготовления продукции должно быть осуществлено, как правило, большое количество технологических операций.

Эффективность суммарной технологической цепочки зависит не только от производственной

мощности задействованных машин, на которых производятся технологические операции, но и от вида логистических связей между этими операциями.

В процессе управления технологическими операциями часто встречаются задачи оценивания функциональных возможностей, выбора состава и планирования применения средств, входящих в систему полиграфического производства. Для решения этих задач могут быть использованы различные подходы в зависимости от особенностей и назначения таких систем [7-9].

Рассмотрим парк полиграфического производства в цепочках как систему, целью функционирования которой является выполнение некоторого перечня задач А = {аь ..., а, ..., ат} на характерном интервале времени Т с директивно заданными временами их завершения Одна из важнейших задач в полиграфии — качественно загрузить производственные ресурсы. Эта особенность схем технологии данного вида производства объясняется достаточно длинной цепочкой производственного цикла, в котором может применяться значительное количество различных видов допечатного, печатного и по-слепечатного оборудования. Поэтому проблема эффективной диспетчеризации производства каждого конкретного заказа — достаточно остра. В состав оптимизируемой по производственному назначению системы входят средства, обладающие различными характеристиками Х= {хь ..., хг ..., хп}и способные выполнять задачи аj за определенные интервалы времени Ту в соответствии с матрицами назначений В = = \\Ьу\\ и времен Т = ||ту||, где Ьу = 1, если]'-я задача может быть осуществлена г-м средством и Ьу = 0, если не может. Вариант решения перечня задач — распределение их между средствами в виде матрицы

п _

и = |\ш\: X ЩЬу = 1, ] е1, Ш. г=1

Каждый из вариантов задействования производственных мощностей в цепочке оценивается по показателю ресурсоемкости и степени выполнения объема задач в виде

п Ш

N (и ) = С (X ) + ХХщщ, г=1У=1

'

р)=££^т "

м у=1 "

где Пу — ресурсы на выполнение /-м средством j-й задачи; C(X) — затраты ресурсов на поддержание функционирования средств полиграфических линий на заданном интервале времени; Р(ту) — вероятность выполнения /-м средством j-й задачи за время ту.

Требуется выбрать состав средств X0, обеспечивающий решение определенного перечня типовых задач по ожидаемым результатам их вы-

min,

полненияприпредпочтениях С (и) ——

и ^ж^ {и }

Р (и)—-> шт.

У ' и {и}

Решение этой задачи предлагается на основе итерационного построения области вариантов А = {и е Z{и} IЯ (и)еС], Я (и) = (С (и), Р (и)) для возможных составов системы средств. Это может быть достигнуто путем нахождения последовательности таких решений с использованием рекурсивных алгоритмов оптимизации. При этом переход от одного (1-го) варианта решения к другому осуществляется за счет вариации текущего состояния распределения работ в ранжированном списке заказов и выбора среди возможных комбинаций предпочтительного — по заранее заданным критериям, например и1+1 = а^шт С (и), где В1 ={и1 = и1 + АЩ — А

множество возможных вариаций текущего оптимизационного решения.

В результате объединения множеств и исключения из него доминируемых решений будет образовано искомое множество оптимизационных вариантов.

Рис. 1. Область оценок возможных решений для двух составов средств

На рис.1 представлен вид областей оценок решений по организации выполнения двумя составами производственных линий предполага-

H С U)

емого перечня потока заказов, где H = ç^y

Область Q соответствует сокращенному составу производственных средств. Искомые решения находятся на линии, обозначенной abc.

Из рисунка видно, что при сокращении состава используемых производственных средств общие затраты ресурсов на выполнение потока заказов снижаются в основном за счет сокращения затрат С(Х), но при этом сужается множество возможных решений и падает степень надежности выполнения объема заказов.

Информации, представленной в таком виде, достаточно, чтобы оценить функциональные возможности системы управления потоками заказов с использованием различного состава производственных поточных линий и выбрать предпочтительный вариант их задействований.

Поточные линии — один из самых перспективных видов оборудования. Полиграфические процессы в большинстве своем многоопераци-онны, поэтому их выполнение наиболее эффективно именно на поточных линиях. Поточные линии обеспечивают непрерывность процесса, строгую последовательность проведения всех операций и позволяют максимально сократить или полностью ликвидировать перерывы между ними. Однако поточные линии требуют четкой работы каждой составляющей ее машины или устройства. Перерыв в работе хотя бы одной машины нарушает нормальный ритм процесса.

Предлагается на основе данного подхода разработать прикладные алгоритмы и элементы программного комплекса, которые могут быть использованы в автоматизированных системах управления потоками заказов полиграфических предприятий при планирования производства на достаточно больших интервалах.

Для оптимизации технологической схемы, связанной с ходом выполнения графиков прохождения заказов в производстве, предлагается общая схема рекурсивного комплексирования оптимизационных задач по мере их поступления на некотором интервале времени функционирования производства, которую иллюстрирует рис. 2. Итоговым критерием оптимальности,

Оптимизация по назначению средств заказа

Рис. 2. Общая рекурсивная схема оптимизационных алгоритмов в системе управления потоками заказов

наиболее полно отражающим требование наилучшего использования производственных ресурсов (при обеспечении минимальных сроков реализации заказов), является минимум длительности совокупного производственного цикла изготовления портфеля заказов на заданном интервале времени.

Таким образом, для эффективной реализации системы управления потоками заказов на полиграфическом предприятии необходим комплексный подход, реализующий процесс оптимального динамического использования производительности технологического оборудования, ограниченного перечня заданных материалов и нормативных ограничений по времени реали-

зации полиграфической продукции. При использовании общей схемы оптимального управления потоками заказов полиграфического предприятия оперативно рекурсивно решаются в быстром вычислительном базисе три взаимосвязанные задачи:

распределение множества заказов по производственным мощностям через решение задачи о назначениях;

ранжирование заказов в потоке по одному или нескольким критериям предпочтения через решение задачи сортировки;

поиск наиболее эффективного производственного маршрута выполнения последовательности заказа или маршрутизация производственных мощностей на множестве заказов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Афанасьева, А .Д. Технология полиграфическо- 2. Кондрашова, В.К. Экономика полиграфическо-

го процесса [Текст] / А.Д. Афанасьева, Г.Б. Сафро- го предприятия [ Текст] / В.К. Кондрашова, О.Г. Иса-нова.- М.: МГОУ, 2004.- 45 с. ева.- М.: МГУП, 2000.- 234 с.

3. Миронова, Г.В. Организация полиграфического производства [Текст] / Г.В. Миронова.— М.: Изд-во МГУП, 2002.- 352 с.

4. Волкова, Л.А. Издательско-полиграфическая техника и технология [Текст] / Л.А. Волкова.- М.: Изд-во МГУП, 1999.- 143 с.

5. Проектирование полиграфического производства. Современные подходы к решению задач проектирования [Текст].- М.: Изд-во МГУП, 2008.372 с.

6. Романо, Ф. Современные технологии издатель-

ско-полиграфической отрасли [Текст ] / Ф. Романо.-М.: Принт-медиа центр, 2006.- 454 с.

7. Чистов, В.В. Чистов В.В., Волков А.Л. Теория принятия решений [Текст]: Учебное пособие / В.В. Чистов.- М.: Изд-во МГУП, 2002.- 396 с.

8. Ефимов, М.В. Теория автоматического управления [Текст] / М.В. Ефимов.- М.: Изд-во МГУП, 2006.- 420 с.

9. Дорф, Р. Современные системы управления [Текст] / Р. Дорф, Р. Бишоп.- М.: Изд-во МГУП, 2002.- 396 с.

УДК 621.8

П.И. Романов, С.В. Викторенкова

РАЗРАБОТКА СБАЛАНСИРОВАННЫХ МАНИПУЛЯТОРОВ ДЛЯ РЕМОНТА ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ МАШИН

В ранее опубликованных работах [1, 2] доказано, что важным фактором, влияющим на надежность лесозаготовительных машин, является технология ее ремонта. Завершающий этап ремонта - сборка. Если обеспечить ее качество, то надежность технологической машины по критериям безотказности и долговечности будет соответствовать уровню, достигнутому на всех предыдущих стадиях ремонта. Установлено, что используемые технологии сборки при ремонте лесозаготовительных машин не обеспечивают качества сборки и нарушают требования безопасности работ. Поэтому предложена новая технология сборки, основанная на применении специально разработанного пневматического сбалансированного манипулятора (СМ) с комбинированной позиционно-астатической системой управления [3]. Особое достоинство пневматических сбалансированных манипуляторов - возможность реализовать позиционный тип управления, при котором обеспечиваются высокая точность и плавность позиционирования, необходимые при выполнении сложных сборочных работ. Однако пневматическим сбалансированным манипулятором с позиционным типом управления свойственны низкие динамические характеристики, значительные усилия управления, трудоемкость настройки системы на определенный вес груза. Поэтому авторами разработана и запатентована струк-

тура устройства управления на основе комбинированного позиционно-астатического способа с автоматическим уравновешиванием веса груза. Предложенная система управления, благодаря автоматической мгновенной настройке на вес объекта манипулирования и малому усилию управления (не более 30 Н), позволяет повысить динамические и точностные характеристики манипулятора до значений, при которых основные характеристики эргатической мани-пуляционной системы «манипулятор - человек-оператор» (точность позиционирования, максимальная скорость, длительность переходных процессов) определяются возможностями человека-оператора и практически не зависят от массы объекта манипулирования. Устройство управления (см. рисунок) может работать совместно со сбалансированными манипуляторами, построенными по любым кинематическим схемам. Оно включает в себя: силовой пневматический цилиндр 1, к полостям которого подключены выходы редукционных пневматических клапанов 4 и 5 с пропорциональным электрическим управлением; задающее устройство 2; устройство 3 формирования сигналов управления. Задающее устройство состоит из датчика положения 21, рукоятки управления 22 и тормозного механизма 23.

Доказано [1], что предложенная технология ремонта позволяет обеспечить качество сборки лесозаготовительных машин и повысить долго-