36725

Моделирование технологического процесса ремонта и замены оборудования

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

На предприятии имеется L станков которые работают 24 часа в сутки. Всего в системе M станков M LLсобственныеMLарендуемые для резерва. Любой из станков может выйти из строя в любое время. В мастерской есть три участка ремонта станков.

Русский

2013-09-23

230.5 KB

6 чел.

абораторные работы по дисциплине «Компьютерное моделирование».

Лабораторная работа № 7.

Лабораторная работа № 7.

Тема: «Моделирование технологического процесса ремонта и замены оборудования».

I. Постановка задачи.

На предприятии имеется L станков, которые работают 24 часа в сутки. Всего в системе M станков, M>L(L-собственные,M-L-арендуемые для резерва). Любой из станков может выйти из строя в любое время. Если станок сломался, его заменяют другим, резервным, а сломанный направляют для ремонта в мастерскую. Отремонтированный станок возвращается как резервный.

В мастерской есть три участка ремонта станков. Технологический цикл  ремонта начинается на участке диагностики, где определяются причины выхода из строя и необходимый вид ремонта. Ремонт выполняется в механических и электронных мастерских. Статистические данные показали, что в75% случаев происходит отказ электрооборудования, а в 25%-механики. Диагностикой занято - m1 рабочих, ремонтом механики- m2 рабочих, ремонтом электронного оборудования - m3 человек.

Заработная плата рабочих ремонтных мастерских-W руб. за час, плата за арендные станки-S руб. в сутки. Почасовой убыток при использовании менее L станков в производстве составляет Q руб. на станок. Убытки возникают вследствие спада производства.

На диагностику уходит A1В1 часов, ремонт электрооборудования  A2В2 , механического оборудования- A3В3 часов (распределение равномерное). Если станок используется в производстве, время наработки на отказ имеет экспоненциальное распределение с параметром T часов. Время для перевозки станков в ремонт незначительно и его не учитывают. Между рабочими в мастерских нет отличий.

Заработная плата за аренду станков не зависит от того,  используется он или нет.

Руководителю необходимо определить, сколько рабочих надо нанять для работы в мастерских и сколько станков арендовать ( т.е. сколько нужно иметь в резерве, чтобы можно было бы подменить на случай поломок).

Цель- минимизация стоимости производства.

Длительность времени моделирования- дней.

В соответствии с целью исследования необходимо построить компьютерную модель позволяющую определить наилучший вариант технологического процесса ремонта и замены оборудования для обеспечения минимальной себестоимости производства.

II. Исходные данные.

Варианты данных для моделирования приведены в таблице.

Вариант

L

T

A1B1

A2B2

A3B3

H

W

S

Q

1

50

160

 21

3010

455

360

7.75

650

120

2

40

120

 3 1

257

403

300

7.25

500

140

3

44

135

 32

2212

387

365

7.35

480

130

4

48

125

 21

186

352

310

7.7

750

155

5

55

165

 3 2

257

474

320

7.05

540

125

6

50

140

 31

335

483

340

8.0

580

160

7

45

145

 21

318

403

315

7.55

630

110

8

50

150

42

246

375

315

7.45

460

100

9

45

135

21

287

405

310

7.35

520

112

10

60

145

32

2010

518

320

7.45

710

132

11

48

125

42

274

436

330

7.15

670

144

12

52

130

21

235

404

360

7.5

540

15

13

44

140

42

316

415

365

7.55

510

123

14

38

150

31

334

394

312

7.65

480

135

15

60

160

32

308

505

322

7.55

550

140

16

55

155

21

267

415

300

7.45

600

130

17

50

145

42

258

435

315

7.35

650

110

18

45

155

31

247

475

314

7.25

530

130

19

47

128

21

311

445

310

7.5

560

140

20

52

135

31

228

487

350

7.75

620

120

21

35

145

42

305

503

324

7.55

580

145

22

40

140

31

336

435

314

7.65

480

125

23

30

130

21

247

426

334

7.45

500

120

24

35

155

32

284

413

285

7.3

550

143

25

45

160

21

224

406

320

7.35

560

132

26

53

136

32

3110

389

310

8.05

610

147

27

58

128

21

289

458

300

7.75

584

157

28

48

150

32

356

4010

315

7.85

615

166

29

52

138

21

309

356

310

8.1

600

160

30

55

140

21

285

368

300

7.9

585

155

31

60

150

31

228

453

315

8.0

500

140

32

55

220

21

305

506

350

9.5

550

120

33

60

200

32

336

559

285

7.5

560

145

III. Методические указания.

Последовательность действий для организации поиска наилучшего варианта технологического процесса:

- рассчитать среднее время ремонта станков R с помощью операционного анализа сетей СМО;

- сформулировать гипотезу о потенциально узком месте системы и определить его;

- описать стратегию поиска решения задачи, определить необходимое количество   арендованных  станков и ремонтников для проведения моделирования;

- разработать программу проведения экспериментов, предварительно определив количества прогонов модели для каждой комбинации ’’количество рабочих - количество станков’’ с записью стоимости затрат в матрицу результата.

Стратегия поиска решения задачи. При  фиксированном количестве нанятых рабочих в мастерски средние дневные затраты будут изменятся в зависимости от количества арендованных станков. Эта зависимость имеет вид вогнутой кривой. Аналогично при заданном количестве арендованных станков влияние количества нанятых рабочих на дневные затраты имеет тот же вид. Если вообразить рассматриваемую ситуацию в трехмерном пространстве: количество арендованных станков- количество рабочих- дневные затраты, то можно предположить, что поверхность дневных затрат будет также вогнутой вниз поверхностью и будет иметь одну точку минимума. Таким образом, поиск сочетания ’’ количество нанятых- количество арендованных’’ является поиском этой точки.

Сравним между собой почасовую заработную плату рабочих  ,почасовую стоимость аренды одного станка S и убытки из-за нехватки одного станка .Последний показатель значительно превышает два других. Это означает, что оптимальное соотношение надо искать среди тех значений, которые обуславливают минимальные затраты из-за простоев станков.

Рассмотрим ’’ идеальную ’’ систему, в которой станок, вышедший из строя, никогда не простаивает перед  тем, как рабочий начнет ремонт. Найдем  нижнюю оценку необходимого количества ремонтников. Каждый станок имеет средний цикл часов, который состоит из фазы работы (среднее время работы до выхода из строя T) и фазы ремонта(среднее время ремонта R).

Минимальное среднее время ремонта станков можно определить с помощью операционного анализа по коэффициентам посещаемости узлов сети СМО, которая моделирует мастерскую, и среднего времени ремонта на каждом рабочем месте : R=  , j=1,2,3.

В соответствии с исходными данными имеем:.

Пропускная способность определяется узким местом, где коэффициент загрузки ремонтников приближается к единице. Потенциально узкое место определяют по формуле

.

Необходимо сбалансировать систему, то есть добиться приблизительного равенства средних величин ремонта, поскольку время ремонта станков полностью определяется узким местом. Это можно сделать за счет увеличения  количества работников на рабочих местах с  , где - номер наименее загруженного рабочего места, которое определяется по формуле: .

Приблизительное равенство средних значений времени ремонтов приводит к выполнению равенства

                   (1)

где .

Таким образом, пропускная способность мастерской будет сбалансирована, если коэффициенты загрузки рабочих мест в мастерской будут между собой приблизительно равными. Тогда коэффициент использования станков в такой идеальной системе

.

По условиям задачи имеем L собственных станков. Для того, чтобы исключить затраты в следствие снижения объемов производства, общее количество станков, которое используется в системе, должно равняться

,

где  означает операцию округления x до ближайшего целого с избытком.

Пусть   .   (2)

Тогда при L работающих станках  станков должно находиться в резерве. Однако, учитывается случайность времени отказа и времени ремонта, станки могут простаивать в тех местах, где потенциально возможно ожидание. Таким образом, учитывается заданный критерий затрат, необходимо арендовать больше, чем   станков.

Схема алгоритма поиска. Наилучшую комбинацию’’ количество арендованных станков - количество рабочих мест ’’ можно найти таким образом :

1. Считаем что элементы комбинации ’’ количество арендованных станков - количество рабочих мест ’’ определяются соотношениями (1) и (2).

2. Проводим серию экспериментов для комбинации ’’ количество арендованных станков - количество рабочих мест ’’. После каждого прогона сохраняем в соответствующей матрице результатов коэффициенты загрузки,(j=0, 1, 2, 3) и величину затрат на производство.

3. После проведения экспериментов, данные, полученные в серии прогонов заносим в таблицу. Приближение значения коэффициента загрузки станков   к единице свидетельствует о том, что станки быстро возвращаются в рабочее состояние, то есть не простаивают, что свидетельствует о достаточном количестве отремонтированных и (или) арендованных станков.

Комби-

нации

Количество

ремонтников

Среднее значение коэффициентов

загрузки

Количество

станков

Среднее

значение

стоимости

производства

4. По результатам моделирования определим узкое место системы. Выдвигаем гипотезу об увеличении количества ремонтников в этом узле (увеличиваемое значение может быть больше единицы). Если же узких мест нет, увеличиваем количество станков  и для новой комбинации ’’ количество арендованных станков - количество рабочих мест ’’ возвратимся к п.2.

5. Прекращаем моделирование, если никаких изменений значений  не приводит к уменьшению среднего значения стоимости производства. Комбинация ’’ количество арендованных станков - количество рабочих мест ’’, которой отвечает наименьшее среднее значение затрат на производство, является решением задачи.

PAGE  4


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

85032. Стресс и его влияние на человека 31.18 KB
  Стресс и его влияние на человека Цель урока. Познакомить учащихся с понятиями стрессовый фактор и стресс; проанализировать стадии стресса влияние сильного стресса на здоровье человека. Изучаемые вопросы Стрессовые факторы и стресс. Стадии стресса влияние сильного стресса на здоровье.
85033. Анатомо-физиологические особенности подросткового возраста 31.27 KB
  Познакомить учащихся с особенностями развития организма в подростковом возрасте обратить внимание на возможность появления функциональных расстройств в организме человека. Изучаемые вопросы Развитие человека в подростковом возрасте. Правила личной гигиены в подростковом возрасте. В подростковом возрасте могут возникнуть различные функциональные расстройства органов: повышение кровяного артериального давления сердцебиение учащение пульса иногда одышка головная боль.
85034. Формирование личности подростка в процессе взаимоотношений со взрослыми 32.05 KB
  Обсудить стратегию поведения в возможных конфликтных ситуациях с родителями чтобы не доводить эти ситуации до критических. Стратегия поведения подростка в конфликтной ситуации с родителями. В процессе социального взросления подростка особую роль играет семья и общение с родителями. Стратегии поведения подростка в случае возникновения конфликта с родителями должны исходить из принципов сотрудничества.
85035. Формирование личности во взаимоотношениях со сверстниками 30.82 KB
  Формирование личности во взаимоотношениях со сверстниками Цель урока. Проанализировать причины возрастания потребности в общении со сверстниками; особенности общения в подростковом возрасте. Изучаемые вопросы Потребности в общении со сверстниками в подростковом возрасте. Изложение учебного материала Обратить внимание учащихся что подростковый возраст это период когда потребность в общении со сверстниками становится одной из центральных.
85036. Формирование взаимоотношений со сверстниками противоположного пола 30.74 KB
  Формирование взаимоотношений со сверстниками противоположного пола Цель урока. Сформировать убеждение что каждый человек должен рассматривать вопросы взаимоотношений с лицами противоположного пола с позиций норм нравственности и обеспечения сохранения своего здоровья и здоровья окружающих. Обратить внимание учащихся на особое место которое начинают занимать в их жизни взаимоотношения со сверстниками противоположного пола. Интерес к вопросам пола и первая влюбленность у многих возникают очень рано часто задолго до наступления полового...
85037. Взаимоотношения подростка и общества. Правовая ответственность несовершеннолетних 30.94 KB
  Проанализировать основные причины правонарушений совершаемых в подростковом возрасте; разобрать с учащимися отдельные положения Уголовного кодекса РФ предусматривающие уголовную ответственность несовершеннолетних. Основные причины правонарушений совершаемых подростками. Эти знания позволят каждому избежать правонарушений которые совершаются случайно за компанию и не стать преступником. Изучение совершенных подростками правонарушений показывает что в большинстве случаев эти поступки явились следствием притязаний молодых людей на...
85038. Здоровый образ жизни и безопасность жизнедеятельности 31.03 KB
  Сформировать у учащихся целостное представление о том что здоровый образ жизни залог безопасности человека в повседневной жизни и в различных опасных и чрезвычайных ситуациях. Общие понятия о культуре безопасности жизнедеятельности. Уровень культуры безопасности жизнедеятельности как критерий определения уровня здоровья и безопасности. Подчеркнуть что общая культура населения нашей страны в области безопасности во многом не соответствует реальным условиям жизнедеятельности она отстает от стремительных темпов развития цивилизации.
85039. Первая медицинская помощь пострадавшим и ее значение 31.59 KB
  Познакомить учащихся с правилами оказания первой помощи и средствами которые могут быть использованы при этом. Сформировать у них убеждение в том что каждый человек должен владеть приемами в оказании первой медицинской помощи пострадавшим. Общие правила оказания первой медицинской помощи. Средства используемые при оказании первой медицинской помощи.
85040. Первая медицинская помощь при отравлениях аварийно химически опасными веществами (АХОВ) 25.42 KB
  Первая медицинская помощь при отравлениях аварийно химически опасными веществами АХОВ Цель урока. Познакомить учащихся с правилами оказания первой медицинской помощи при отравлении наиболее распространенными аварийно химически опасными веществами аммиаком и хлором. Если такой возможности нет повторить с учащимися какие химически опасные вещества относятся к АХОВ напомнить что наиболее распространенными АХОВ являются аммиак и хлор. Контрольные вопросы Какие вещества называются аварийно химически опасными Каковы признаки отравления...