Имитационная модель для оптимизации работы участка сборки изделий

Аннотация

В данной работе представлено моделирование работы участка сборки изделий в основу, которой был положен метод имитационного моделирования для выбора оптимальной структуры, обеспечивающей максимальную эффективность производства. Результатом работы является разработка модели и определение количества занятых в производстве и их распределение между операциями, которое ведет к увеличению прибыли предприятия.

имитационный моделирование сборка.

Abstract.

This paper presents the modeling of work of site Assembly of products in the basis, which was based on the simulation method for selecting the optimal structure, providing maximum production efficiency. The result of the work is to develop a model and determine the number of people employed in production and their distribution between operations, which leads to increase the profits of the enterprise.

Ключевые слова:

имитационная модель; моделирование; теория массового обслуживания; прибыль.

Keywords:

imitation model; simulation; queuing theory; profit.

Развитие средств вычислительной техники дает возможность решения различных задач по оптимизации производства на основании передовых информационных технологиях. Увеличение мощности персонального компьютера дало возможность применения программных систем, которые раньше были применимы на средних и больших электронных вычислительных машинах. К таким системам относится средства разработки имитационных моделей. Оптимизация одного из производственных участков смоленской компании Freedom, занимающейся выпуском фурнитуры для оконных стеклопакетов, была выполнена с использованием имитационного моделирования.

На первом этапе проведен анализ предметной области, который позволил конкретизировать структуру сборочного участка и временных параметров процесса. На основе этого в процессе сборки изделий с одним партнером возникла проблема в вопросе оптимизации деятельности отдела по производству изделий. Процесс предполагает поступление на участок узлов двух типов с параметрами л1(1/мин) и л2(1/мин) для первого и второго, соответственно. Первой операцией является предварительная подгонка. Она начинается в том случае, когда в наличии есть по одному узлу каждого типа и завершена подгонка предыдущих узлов. Дальше над узлом первого типа и над узлом второго типа производится операция доводки. Затем узлы поступают на процедуру сборки, которая начинается после поступления узлов обоих типов, которые прежде были взаимно подогнаны.

Особенностью предметной области является необходимость учета соединений при разных условиях сборки, которые оказывают большое влияние на процесс производства изделия. В соответствии с этим, наиболее оптимальным способом, позволяющим эффективно решить проблему оптимизации деятельности сборки продукта, считается метод имитационного моделирования. Указанный метод хорошо реализуется с помощью системы имитационного моделирования GPSS, которая применяется для моделирования, так как он наиболее прост в применении. В виде блоков GPSS можно применять аналоги подобных типов систем массового обслуживания как обслуживающие оборудование, заказы и так далее[1].

Цель моделирования участка сборки изделий — определить количество занятых в производстве и их распределение между операциями, при котором обеспечивается максимальная экономическая эффективность производства.

Для получения практических рекомендаций на основе исследованной модели нужно заранее разработать план эксперимента и провести его. В рассматриваемом исследовании было принято решение о необходимости применения факторного эксперимента, в котором реализуются все возможные сочетания уровней факторов, и исследуется взаимное влияние всех факторов, фигурирующих в модели [2]. Результатом функционирования участка сборки изделий является получение прибыли от реализации одного готового изделия. Стоимость изделия меняется, если после завершения подгонки узлов до момента их сборки проходит более 30 минут, тогда прибыль от реализации изделия уменьшается вдвое.

Следующим этапом была представлена разработка имитационного моделирования. На рынке представлен большой выбор программ, таких как AnyLogic, Eclipse, Темп, GPSS. Главным критерием выбора среды являлось функционирование и стоимость. Проведенный обзор этих систем с учетом названных критериев позволяет сделать выбор в пользу GPSS.

Учитывая применение среды GPSS в моделировании системы, дадим описание отдельных блоков, необходимых для выполнения имитационного моделирования.

Для моделирования поступлений транзактов-изделий по закону Пуассона используется блок generate, после чего он становится в очередь в блоке queue и идет проверка, подошла ли деталь второго типа на подгонку с помощью блока test. После того, как изделия попадают на подгонку, они выходят из очереди с помощью блока depart, а следующие за ними становятся в нее. А те, которые вышли из очереди попадают в устройство pod (блок seize), где задерживаются на какое-то время, используя блок advance, и освобождают его (блок release). Транзакты занимают устройство dovod (блок seize), используя блок transfer, который организует процесс перехода детали на стадию доводки, и спустя некоторое время (блок advance), покидают его (блок release) для последующей стадии сборки.

Стадия сборки деталей начинается только тогда, когда узлы обоих типов прошли предыдущую стадию обработки и взаимно подогнаны. Моделирование этого процесса осуществляет блок test, где происходит проверка, закончило ли стадию обработки изделий. И только после этого изделия обоих типов занимают устройство sbor с помощью блока seize. Сборка длится время, определенное в блоке advance, по окончании которого транзакты выходят из устройства sbor. Для подсчета прибыли от реализации одного готового изделия используется блок savevalue, он же рассчитывает зарплату рабочим. Блок terminate удаляет транзакт из потока. Моделирование условия уменьшения стоимости одной детали вдвое из-за превышения отведенного времени от момента подгонки узлов до их сборки, реализуется с помощью блока assign, который заносит момент окончания стадии подгонки в ячейку C1. Затем в блоке test сравниваем разницу во времени с условием.

Работоспособность модели, точнее, пригодность ее к практическому использованию, определяют ее качественные характеристики. К таким относится адекватность и чувствительность, именно им было уделено особое внимание. Под адекватностью понимается соответствие модели целям и проверяется она по сопоставимости таких статистических характеристик как математическое ожидание, дисперсия и среднеквадратическое отклонение. Оценка адекватности реализуемой модели заключается в том, чтобы проверить, насколько корректно, она отражает концептуальную модель. Эта система сходна с проверкой корректности любой компьютерной программы, и соответственно, решать ее можно с помощью тестирования.

Результаты анализа процесса изготовления деталей на участке показали, что на прибыль предприятия и на скорость изготовления деталей влияют такие факторы, как количество и распределение рабочих на участках.

В результате выполнения экспериментов было определено оптимальное время работы системы, которое максимизирует прибыль. Созданная модель может быть применена с целью рассмотрения изучения производственных структур на других предприятиях после небольшой доработки.

Библиографический список

• 1. Имитационное моделирование экономических процессов: Учеб. Пособие/Емельянов А.А. и др. М.: Финансы и статистика, 2012. 368 с.
• 2. Имитационное моделирование: Практ. Пособие. /под ред. Петрова А. В., М.: Высшая школа, 2013. 48 с.