Определение и оптимизация границ групп допусков

 

Оптимизация АСС подразумевает под собой определение и оптимизацию границ групп допусков величин влияния, и решение такой системы оптимизации означает решение задачи оптимизации АСС.

Для построения системы оптимизации предполагается исходным пунктом наличие любой модели допуска  (4.10), производственных допусков , лежащих в области сходимости К и требуемого функционального допуска . Система оптимизации будет являться зависимой от всех этих выше перечисленных переменных [23,32]. Компоненты системы оптимизации условно можно подразделить на целевые функции, которые подлежат оптимизации и вспомогательные условия, которые отражают содержательные предпосылки согласованности технологических, практических и алгоритмических аспектов.

Первым главным целевым условием для реализации системы оптимизации становится максимизация минимального влияния признаков качества.

Кроме того, к системе оптимизации АСС предъявляются следующие требования:

- соблюдение требуемого функционального допуска dY _тр:

                                                                                                                (4.11);

- равенство объемов групп допусков:

,

для всех                                                   (4.12);

- минимизация неиспользуемых комплектующих:

                       ,

                       для всех                                                (4.13).

Система равенств (4.11) или (4.12) и (4.13) представляют собой не линейную систему из 2n уравнений с количеством неизвестных 2n для определения границ групп допусков  и .

Таким образом, с помощью вышеуказанных уравнений (4.11) – (4.13) может быть описана система оптимизации, используемая в случае АСС.

        Система определения и оптимизации границ групп допусков АСС устраняет условия, которые выдвигает теория селективной сборочной технологии, в соответствии с которыми кривые распределения действительных размеров величин влияния должны быть полностью идентичными. Попытка минимизации количества не собираемых деталей при помощи уравнивания площадей групп допусков F _is была уже сделана, однако полной системы оптимизации, соединяющей воедино все основные требования и представленной в виде единой математической последовательности уравнений, до настоящего момента не существовало.

        Алгоритм к решению системы оптимизации определяется итерационным характером самого определения системы. То есть производится последовательное определение границ групп допусков за (1+ ) шагов [30,31]. Первым шагом устанавливают первую группу допусков F_i1, с каждым следующим шагом r=1,2…, - пару групп допусков [F_is, F_i(s+1)]. Обе группы допусков F_is и F_i(s+1) дополнительно упорядочены относительно центра распределения Ме. Если величина влияния X₁ принимается в качестве базовой, то тогда все четные группы допусков F_1(2r) (s=2r при r=1,2,… ) всегда будут расположены слева от центра распределения (рис. 4.4).

 

Рис. 4.4  Расположение групп допусков F_1s величины влияния X_i

( X₁ принята за базовую), Ме- центр распределения, –нижняя граница, –верхняя граница группы допуска [30,31].

 

Для r-го шага определения пары групп допусков [F_1(2r), F_1(2r+1)] и при условии, что X₁- принимается за базовую, является действительным:

                           p _1(2r) = l _1(2r-a) и l _1(2r+1) = p _1(2r-1),                  (4.14),

 где, r=1,2,…,r; при а=1 для r=1 и а=2 для r$1

   Для всех прочих величин влияния X_i (i=2,3,…,n) равнозначные группы допусков F_i(s+1) (s=2r; r=1,2,…,r) располагаются относительно центра распределения произвольным образом. Из этого следует, что существует n=2^n-1 возможностей расположения групп допусков. Если модель допуска зависит от n переменных, то возникает 2ⁿ возможностей упорядочения групп допусков высшего порядка около определенной на первом этапе группы первого порядка. С увеличением числа n величин влияния X_i (i=1,2,…,n) экспоненциально увеличивается количество возможностей упорядочения, которые должны вычисляться. Поэтому для упрощения вводится специфическое ограничение, которое предлагает в качестве подходящего решения рассматривать такое положение n, при котором площадь пары групп допусков является максимальной:

                      при F_n=                            (4.15).

Система оптимизации, представленная выше реализована в специализированной программе АSM-OPT 320 по средствам RAD- системы Delphi (версия 2.0) для операционной системы Windows. Данная программа предоставляет в распоряжение пользователя среду для проведения определения и оптимизации границ групп допусков для различных формулировок задач.

Данная программа предусматривает следующие опции:

- оптимизация групп допусков для любого числа целевых величин Y _i одновременно;

- оптимизация групп допусков относительно любого числа величин влияния X _i;

- возможность работы с любым видом гистограмм распределения величин влияния X _i;

- проблемная спецификация весовых коэффициентов первого и второго порядка, соответствующая использованию для расчетов квадратичной модели допуска;

- реализация различных стратегий оптимизации.

Четыре первые характеристики определяют структуру задаваемой проблемы оптимизации. Необходимость сопровождения стратегий оптимизации возникает, с одной стороны, из критериев разрешимости самой проблемы оптимизации, а с другой стороны, из-за проблемы анализа возможностей расположения групп более высокого порядка.

Программа предлагает несколько опций для постановки стратегии оптимизации.

Таким образом, проведение операций определения и оптимизации границ групп допусков реализовано в конкретном программном продукте.

Реализация АСС

 

Узел, который должен быть собран, состоит из n структурных элементов E_i (i=1,2,…n). Во время сборочного процесса “k” узлов и отдельных деталей из этого количества измеряются и определяются группы допуска. Предварительно эти комплектующие помещаются в не упорядоченный магазин. Оставшиеся (n-k) структурные элементы измеряются предварительно и раскладываются в так называемые упорядоченные магазины уже по группам допусков. Комплектующие, группы допусков которых совпадают, направляются в сборочную установку, где производится операция их соединения. Непосредственно сама структура сборочной установки в целом может быть реализована тремя способами, однако наибольшее распространение получила реализация селективной сборочной установки с использованием промежуточного накопителя деталей.

Промежуточный накопитель служит для накопления моментально не собираемых, не собираемых в данный цикл сборки структурных элементов, т.е. в промежуточный накопитель помещаются структурные элементы, группа допуска которых не соответствуют приоритетной группе допуска действительного сборочного цикла.

Реализация селективной сборки может производиться по одному из двух правил, выбор которого диктуется результатами определения и оптимизации границ групп допусков:

Правило A: Группа допусков F_s базового элемента E_1s, случайным образом вынутого из магазина, определяет группу допусков действительного цикла сборки. Промежуточный накопитель для базовых структурных элементов при реализации данной стратегии отсутствует, в промежуточный накопитель помещаются только структурные элементы E₂, E₃,…,E_k.

Правило B: Группа допусков F_s, содержащая максимальное число структурных элементов, становится приоритетной для действительного сборочного цикла. Как правило, эта группа допусков F₁(s=1). Как базовый элемент E₁ так и структурные элементы E₂, E₃,…,E_k которые не соответствуют приоритетной группе допусков действительного сборочного цикла, помещаются в промежуточные накопители.

Реализация сборочной технологии по правилу А считается бесприоритетной, по правилу В - приоритетной стратегией. На основании проведенного моделирования селективного сборочного процесса было установлено, что стратегию А более выгодно использовать в том случае, если количество элементов в группах примерно одинаково, т.е. приближено к равновероятностному распределению, в то время как стратегия В более выгодна, когда существуют группы или группа, количество элементов в которых (которой) значительно больше чем в остальных.

При реализации AСС осуществляется по специализированному сборочному алгоритму. Условно этот сборочный алгоритм делится на три подалгоритма в зависимости от видов структурных элементов.

Сборочная ячейка АСС обладает временными характеристиками, которые являются составляющими для определения длительности сборочного цикла.

Внутри сборочной ячейки АСС функционируют материальный и информационный потоки. Материальный поток гарантирует снабжение всех станций АСС - ячейки структурными элементами одинаковых групп допусков. Реализация снабжения является вопросом организации сборочной и измерительной станций, а так же промежуточного накопителя и транспортной системы, связывающей все эти станции.

Главной характеристикой АСС является успех сборки h и для количества узлов N, собираемыхзапостоянный период сборки M (количество тактов), эта характеристика может быть представлена в виде следующего выражения:

  ,                                  (4.16),

где, L-пустые такты, в которых не производится сборка;

Реализуемый успех сборки зависит так же от объема промежуточного накопителя, количества групп допусков и их наполнения.

Из-за случайного характера выемки структурных элементов E_i(i=1,2,…,k) из не упорядоченных магазинов и остаточной загрузки промежуточных накопителей (оставшиеся детали с предыдущих периодов) вероятность установки p_i и выемки q_i структурных элементов из промежуточного накопителя будут тоже различаться, а, следовательно, успех сборки h от периода к периоду сборки будет разным.

Важным вопросом при организации сборочной ячейки АСС становиться организация промежуточных накопителей. Промежуточные накопители обладают рядом характеристик. Практикой было доказано, что наиболее выгодной разгрузкой промежуточного накопителя является его разгрузка путем «выталкивания» структурных элементов, задержавшихся в нем дольше всего, за счет чего возможно значительное сокращение его объема ZS_i. Возврат вытолкнутых структурных элементов E_i после окончания одного или большего количества периодов сборки и повторное управление процессом сборки уменьшает количество не нашедших применения структурных элементов.

Технология АСС реализована для решения нескольких конкретных производственных задач для предприятий Германии [22,25]: изготовления подшипников качения, воздуходувных моторов и т.д. Однако эти примеры использования АСС не способны охватить все отрасли приборостроения. Как любая новая технология, АСС испытывает дефицит своего использования вследствие недостатка исследования возможности ее применения в других областях. Таким образом, становиться особенно важным исследование возможности применения АСС для других отраслей приборостроительного производства, например, для таких как оптико-механическое приборостроение.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

В заключительной части данного учебного пособия целесообразно изложить сущность и основные понятия виртуальных предприятий. Т.к. такие предприятия уже широко используются зарубежом, их создание в России представляется не только необходимым, но и неизбежным.

Ниже кратко изложены эти основные понятия и определения.

Виртуальное предприятие, как временная форма кооперации, обеспечивает клиентам выгоду благодаря оптимизации системы производства благ.
В теории управления определение "виртуальный" стало ключевым. Все чаще говорят о виртуальных продажах, банковских операциях, фондах, фабриках и организациях. В принципе виртуальное предприятие обладает теми же возможностями и потенциалом, что и традиционное. Но в то же время у него нет подобных институциональных и структурных рамок. Такой "квазиорганизации" можно дать следующее определение:

Понятие "виртуальный", употребляется для характеристики объекта, который, будучи нереальным, существует.

Примером виртуализации могут служить безналичные расчеты, когда переводимые со счета на счет суммы можно рассматривать как "виртуальные деньги".

Более серьезный пример - случай, когда с помощью средств Internet на экране компьютера воспроизводится центр продаж какой-либо фирмы. При этом, помимо выбора и заказа различных вещей могут осуществляться и прямые покупки. Фирма предлагает систему оплаты через Internet и организует эти процессы. Таким образом, она действует как "виртуальный банк", не выстраивая при этом обычную банковскую инфраструктуру.