Файл: Зак И.С. Автоматизация процессов сборки швейных изделий (основы построения оптимального ряда полуавтоматов).pdf

В работах [5], [14] рассмотрены вопросы динамики аналоговых систем с серводействием, предназначенных для воспроизведения кри­ волинейного контура по программе, заданной, например, краем сое­ диняемых полуфабрикатов. Показана возможность применения для этой цели электромеханических и пневмогидравлических устройств.

Большой опыт автоматизации перемещений накоплен исследова­ тельскими и проектно-конструкторскими организациями, занятыми разработкой металлорежущих станков [15], газорезательных и сва­ рочных установок, приборов для графического изображения информа­ ции, полученной в результате расчетов на ЭВМ.

В полуавтоматах находят применение те же рабочие головки и устройства для съема сборочных единиц, которые используются в швейных машинах неавтоматического действия.

Специфическим элементом конструкции швейных полуавтоматов являются подвижные швейные головки. Такие головки описаны в ра­ боте [16].

Методика расчета пневматических устройств, применяемых для фиксации полуфабриката на заданной позиции, предложена в работе

[17].

В результате выполнения названных выше исследовательских и проектно-конструкторских работ создано множество разнообразных средств, которые могут служить основой для создания швейных по­ луавтоматов.

Главными причинами, сдерживающими широкое внедрение полу­ автоматов на сборочных операциях швейного производства, являются длительность разработки и серийного освоения полуавтоматов, созда­ ваемых на оригинальных базах, высокая стоимость изготовления и эксплуатации оборудования, выпускаемого малыми сериями, и от­ носительно небольшой экономический эффект, который достигается при автоматизации рабочих перемещений на отдельно взятой техноло­ гической операции при сохранении конструкции швейного изделия, технологии сборки и организационных условий работы потока, сло­ жившихся при использовании оборудования с ручным управлением.

Современный уровень развития науки и техники позволяет пред­ ложить обширное множество вариантов автоматизации сборочных опе­ раций швейного производства, отличающихся как свойствами полу­ фабрикатов, сборочных единиц и способами ведения процесса, так и техническими средствами, применяемыми для выполнения операций.

Для решения проблемы автоматизации сборочных операций не­ обходимо рассмотреть во взаимосвязи многочисленные факторы, влияю­ щие на экономическую эффективность автоматизации, и разработать методику поиска оптимального варианта ее осуществления.

За последние годы в отдельных областях техники выполнены ра­ боты, направленные на построение оптимальных рядов машин, в том числе металлорежущих станков [6, 18], подъемно-транспортных и строительно-дорожных машин, самолетов и т. д. Решение задачи по­ иска оптимального ряда складывается из содержательного описания -технической системы, в составе которой должен функционировать искомый ряд, и построения на его основе математической модели, пред­

12

ставляющей собой реальную систему, посредством совокупности со­ отношений (функциональных зависимостей и логических условий), имеющих следующую структуру:

U (х , и, с) = О

<р (х, и, с) = О fi(x, и, с) = О

fn (x, и, с) = О

где U — значение критерия, характеризующего качество построенного ряда;

и = <;«!, «2> • • ■» wv> • • • . « v * > — набор переменных, кото­ рыми можно управлять;

х— <СЧ> х2, . . . , Xj, . . . , Х/»> •— набор неуправляемых пере­ менных;

В качестве критерия U обычно принимают приведенные затраты потребителей оборудования, представляющие собой сумму себестои­ мости выполнения операций и отчислений от капитальных вложений:

Зависимость <р (х , и) = 0 характеризует так называемую функцию спроса, т. е. потребность в выполнении определенной совокупности операций.

Зависимость <р (х, и) — 0 определяет распределение операций по значениям переменных.

Если переменные и и х изменяются дискретно, то функцию спроса характеризуют указанием частостей q (xj, uv). Частости q (Xj, uv) определяют долю операций, которые характеризуются /-м значением переменной х и v-м значением переменной и.

Спрос может быть охарактеризован путем задания плотности ве­ роятности или частостей, рассчитанных по количеству операций. За­ висимость ср (х, и) и частости q (xjt uv) рассчитывают также на основе определения затрат времени на выполнение операций, обладающих определенными свойствами.

После пересчета, выполняемого с учетом постоянных, характери­ зующих годовой фонд времени работы оборудования и потребность в резервном оборудовании, функцию спроса выражают через потреб­ ное число машин.

Зависимости f (х, и, с) = 0 определяют капиталовложения в обо­ рудование, стоимость его эксплуатации и другие составляющие затрат как функции от управляемых и неуправляемых переменных. Эти за­ висимости называют функциями затрат.

13

Ограничения на области применения отдельных видов оборудова­ ния обычно выражают в виде логических условий. Например, процес­ сор, характеризуемый большим значением управляемой переменной, может заменить любой процессор, характеризуемый меньшим значе­ нием управляемой переменной.

Модели, применяемые для поиска оптимальных типоразмерных рядов оборудования, отличаются:

отнесением тех или иных свойств, оказывающих влияние на крите­ рий качества, к категориям управляемых переменных, неуправляе­ мых переменных или постоянных (параметров);

формой представления связей между свойствами, учитываемых при оптимизации;

составляющими затрат, которые учитываются при построении ряда; математическим аппаратом, применяемым для поиска оптимума. Наиболее распространенной является постановка задачи поиска оптимального ряда оборудования [6], [18], которая рассматривается ниже на примере построения оптимального ряда универсальных то­

карных станков.

Управляемыми переменными, подлежащими определению в ходе построения ряда, являются значения высот центров станков, вклю­ чаемых в ряд. Возможные значения управляемой переменной задаются

Индексами к и v обозначены произвольные значения управляемой переменной (мя<щ ,).

В качестве неуправляемой переменной рассматривается диаметр обтачиваемой детали х.

Спрос на станки представлен зависимостью ср (х) = 0. Эта зависи­ мость определяет частости, с которыми операции, где диаметр точе­ ния равен х, встречаются во всей совокупности товарных операций,

Затраты на изготовление станков и их эксплуатацию представлены как функция от высоты центров станка и и размера годового выпуска N, который выражается через функцию спроса и постоянную Т0. По­ следняя определяет число лет, за которое удовлетворяется спрос на оборудование. Предполагается, что станки с высотой центров uv при­ меняются для выполнения операций, где диаметр точения х находится

14

В названных выше работах построение ряда осуществляется в та­ кой последовательности (рис. 1.1). Вначале совокупность операций, выполняемых на станках, изучается методами математической ста­ тистики, что позволяет определить вид функции ср (х) = 0, описав ее одним из законов распределения или представив в виде таблицы значений.

На основе обобщения опыта изготовления и эксплуатации станков составляются уравнения регрессии, определяющие конкретный вид зависимостей

О

съ

5?

5

*

са

§-

4

Рис. 1.1. Схема построения'оптимального ряда оборудования

Приведенные затраты на выполнение совокупности токарных ра­ бот представляются выражением:

Результатом построения ряда является выделение в множестве (1.2) подмножества

намического программирования.

Последний метод весьма эффективен, так как позволяет получить результат с помощью несложной вычислительной процедуры, которая может быть реализована как с помощью ЭВМ, так и на клавишных вычислительных машинах.

Остановимся на этом методе несколько подробнее.

Вначале из зависимости (1.8) определяют значения приведенных затрат Ufa, которые соответствуют обработке деталей с диаметром

15

точения их<Сх < uv на станках с высотой центров uv. Результаты рас­ чета удобно представлять в виде таблицы.

Ход дальнейших рассуждений можно иллюстрировать с помощью следующей модели.

Рис. 1.2. Поиск оптимального варианта:

а — перебор всех возможных вариантов; б — последовательный много­ шаговый процесс

Пусть требуется переместиться с уровня 0 на уровень v*, затратив минимальное количество средств U. Перемещаться можно или непо­ средственно с уровня 0 на уровень v*, или с заходами на любые про­ межуточные уровни А,.' Каждому из возможных путей 0—v* соответст­ вует сумма затрат, составляющие которой определяют цену перемеще­

16