Обеспечение показателей качества проектируемой ИПС

К основным показателям качества проектируемой ИПС относятся гибкость, надежность, производительность и экономичность.

b(x)

Гибкость современного производства является одним из важнейших характеристик. Чем больше номенклатура производимой продукции и меньше серийность, тем большее значение имеет проблема обеспечения гибкости. С позиций системного подхода обеспечение гибкости – это обеспечение быстроты реагирования производственной системы на различного рода возмущения. Основными источниками внутренних и собственных возмущений в производственной системе являются: объекты производства; технологические процессы, реализуемые в системе; технологическое и вспомогательное оснащение; организация производства и др. (см. рис. 1.6). На входе производственной системы действуют внешние источники возмущений (колебания и дефектность поставок комплектующих, материалов, ресурсов, колебания спроса и др.).

Результатами воздействия возмущений на производственную систему и ее элементы могут быть:

продолжение штатного функционирования (плановая переналадка, настройка оборудования, предусмотренная как составная часть процесса, профилактические работы);

частичная потеря работоспособности (изменение планов-графиков запуска изделий, нештатное подключение резервных мощностей – недогруженного оборудования, оборудования,

не включенного в управляемую часть ИПС и др.); простой (восстановление работоспособности оборудования, оснастки, элементов системы управления, ожидание поставки заготовок, комплектующих, тары, инструмента и др.).

В зависимости от возникшего состояния системы выбирается вариант реагирования на возмущение. Возможность быстрого и целенаправленного реагирования системы на возникшее возмущение зависит от имеющихся форм и видов гибкости, реализованных при проектировании ИПС. Классификационная схема изменяемости технологических систем видов перестроения и вариантов обеспечения гибкости при воздействии возмущений, представлена на рис. 1.7.Ƞ

Гибкость ИПС оценивается коэффициентом гибкости Ƞ_г, определяющим качественную сторону потенциально заложенной в проект гибкости и являющимся функцией от коэффициентов структурной (Ƞ_с.г), технологической (Ƞ_т.г) и организационной (Ƞ_о.г) гибкости:

Ƞ_г = f( Ƞ_с.г , Ƞ_т.г , Ƞ_о.г).

С учетом отдельных влияющих факторов (возмущений) и показателей реагирования на них, коэффициент Ƞ_г можно записать в виде

Ƞ_г= f (V) ,

где V = f(ʋ, Θ) - изменяемость ТС; ʋ – частота перестроения (изменяемости состояний) системы за фиксированный календарный срок; Θ– число структурных элементов ИПС, требующих перестроения.

Реализуемая в ИПС функция гибкости может быть выражена следующим образом

F = ψ (Т_П, Т_В,ʋ, n, N, Θ, S, Т_i),

где Т_П - временная характеристика процесса переналадок; Т_В – временная характеристика процесса восстановления работоспособности системы, за счет средств обеспечения гибкости; n – номенклатура изделий, производимых в ИПС; N– средний объем партий, запускаемых в ИПС; S – количество функциональных связей (транспортных, информационных), требующих перестроения; Т_i – усредненный показатель трудоемкости перестроения.

.Надежность ИПС необходимо рассматривать в двух направлениях анализа и оценки:

- надежность технологического, вспомогательного оборудования и систем управления;

- надежность технологического процесса.

Эти направления взаимозависимы и взаимосвязаны, но теоретическая основа анализа и оценки различна.

Рис. 1.7.Классификационная схема изменяемости ТС, видов перестроения и вариантов обеспечения гибкости при воздействии возмущений в ТС

Анализ и оценка надежности оборудования проводится по классическим методам исследования надежности машин, приборов и систем и под надежностью понимают свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени или требуемой наработки. Надежность оборудования отрабатывается по безотказности, ремонтопригодности и долговечности.

Для восстанавливаемых (ремонтируемых) изделий, к которым относится любое производственное оборудование, основными показателями надежности являются: вероятность безотказной работы; средняя наработка (до отказа, между отказами); коэффициент готовности; среднее время восстановления.

Надежность технологических процессов – это такое их свойство, которое обеспечивает изготовление продукции при заданных условиях производства в течение установленного времени с требуемыми показателями качества и ритмом выпуска. Являясь вероятностной характеристикой, она может быть оценена отношением числа качественных изделий к общему количеству выпущенных изделий. Такой подход характерен для оценки надежности ТП производства простейших механических и электронных устройств, а также при производстве комплектующих – элементной базы аппаратуры. Для сложных приборных комплексов, систем управления, выпускаемых мелкими сериями или единично, показатели надежности ТП тесно связаны с основной характеристикой изделия, с его надежностью в процессе эксплуатации. Надежность ТП оказывает в данном случае хотя и косвенное, но решающее влияние на надежное функционирование изделий и определяется как

Н_ТП = Н_В.К ^. Н_С-М ^. Н_П.К,

где Н_В.К - надежность входного контроля; Н_С-М - надежность сборочно-монтажного процесса; Н_П.К - надежность приемочного контроля.

Рассчитав вероятности появления брака на всех этапах обобщенного ТП, можно оценить Н_ТП. Производительность является одним из важнейших показателей оценки эффективности автоматизированного технологического оборудования и ИПС в целом. Различают понятия – производительность труда и производительность оборудования (станка, агрегата, установки и т.п.). Производительность труда W_t – это количество произведенных изделий N, отнесенное к трудовым затратам T: W_t = N / T. Другими словами – это полная оценка времени, в течение которого изготавливались N изделий. Производительность оборудования Q_t учитывает только то время, в течение которого непосредственно изготавливались изделия, т.е. время производительной работы, называемое штучным временем. При многономенклатурном производстве за смену приходится многократно переналаживать оборудование для изготовления партий других деталей, поэтому необходимо учитывать затраты времени на переналадку. Время на проведение технологической операции с учетом таких затрат называют штучно-калькуляционным

Т_шт.к = Т_шт + Т_п.з / n ,

Т_шт = Т_о.а + Т_в.а + Т_в.оп + Т_уст + Т_конт + Т_доп ,

где Т_уст - время на установку и снятие изделия; Т_конт - время на контроль изделия; Т_доп - дополнительное время (на обслуживание оборудования, смену инструмента, магазинов, уборку и др.).

В анализ фонда времени обязательно входит анализ времени потерь Т_пот, главными составляющими которого являются внутрисменные потери (отсутствие заготовок, тары, инструмента, материалов и др.), организационные межсменные потери, ремонт, устранение брака и др.

С рассмотренными временными показателями связано определение таких важных характеристик как коэффициент технического использования К_т.и и коэффициент загрузки оборудования К_з :

К_т.и = Т_о.а / (Т_о.а + Т_{в. а} ) ; К_з = ( Т_шт - Т_пот ) / Т_шт .

Эти характеристики и затраты на функционирование ИПС определяют ее экономичность. Экономичность в основном характеризуется технологической себестоимостью изготовления изделий заданного качества. Заданное качество зависит от свойства ТП, называемого стабильностью – возможностью сохранения показателей качества производимой продукции в заданных пределах в течение некоторого времени.

С позиции обеспечения гибкости и надежности экономичность ИПС целесообразно оценивать функцией потерь

F_П = (V, Н_ИПС, К_загр, К _{пр.спос}),

где V – изменяемость ИПС; Н_ИПС - надежность ИПС; К_загр - коэффициент загрузки оборудования; К _{пр.спос} – коэффициент пропускной способности элемента ИПС (комплекса, линии, участка).