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

7 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

77351. NEW APPROACHES TO VISUALIZATION OF PROCESSES 27 KB
  Nebogtikov The serch of new types of views is the importnt problems in computer visuliztion systems used for representtions of complex processes. Such pproches pper in vrious res of computer visuliztion see for exmple. We need n dditionl serch of more simple visuliztion metphors tht llow more effective nlysis of bstrct dt.
77352. Общение в Интернете: реальность или уход от нее 17 KB
  Строятся предположения о том что постоянные пользователи интернета с его помощью избегают социальных контактов или возможно изза посещения сети Интернет пользователи теряют способность к живому общению и взаимодействию с другими людьми. Также был использован инструментарий для оценки социальной тревожности измеряемой как сумма страха перед социальными контактами и избегания социальных контактов. Обнаружена отрицательная корреляция между избеганием социальных контактов и количеством друзей знакомых только через интернет интернетдрузья....
77353. ОДИН ПОДХОД К ВЫЧИСЛЕНИЯМ ПО ЗАПРОСУ 33.5 KB
  Проект содержит в себе способ запуска программы перечень входных данных способ их передачи к программе способ сбора результатов вычисления. В данном подходе среда может автоматически решить задачу построения графического интерфейса создав его по описанию входных и выходных данных. Также автоматизируется: передача данных между интерфейсом и программой учет пользователей запусков и результатов контроль ресурсов. Методы распределённых вычислений на основе модели потока данных.
77354. On practice of views design in computer visualization systems 13.5 KB
  For correct nd effective visul representtion it is necessry to understnd ccurtely wht sttes nd fetures of the given object re under interest becuse representtion of fetures sttes nd chnges of sttes there is primry gol of visuliztion. View one my define s the...
77355. ONE APPROACH TO COMPUTING ON DEMAND 26.5 KB
  Consider sitution when we wnt to provide remote ccess to such progrm using the grphicl interfce. It is not esy for mthemticin to upgrde his progrm to the scenrio described bove. This project contins description how to run the progrm list of input dt wy to trnsfer it to the progrm nd the wy to collect the results.
77356. Описание параллельных вычислений при помощи замыканий 35 KB
  Переменная n из множества NMES принимает значение истина только в том случае когда вычислен блок данных с именем являющимся и именем n. Для вычисления в функцию F передаются 1 список аргументов RGS 2 битовый вектор со значениями переменных NMES и 3 вычисленные блоки данных имена которых совпадают с именами переменных из...
77357. ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ФЕНОМЕНА ПРИСУТСТВИЯ В ВИРТУАЛЬНОЙ СРЕДЕ 103 KB
  Цель данной работы определить круг основных понятий связанных с человеческим фактором в контексте виртуальной реальности. В литературе приводятся такие понятия как виртуальная реальность среда виртуальной реальности виртуальная среда иммерсивная виртуальная среда присутствие англ.
77358. О реальности автоматизации отладки счетных программ 26.5 KB
  Современные отладчики позволяя осуществлять мониторинг по ходу исполнения программы помогают в локализации ошибок. Для таких систем нужна эталонная программа или эталонный запуск сохраняющий информацию о ходе выполнения программы. В частности о неправильности может сигнализировать сбой программы типа деления на ноль некорректного обращения к памяти или срабатывания ssertусловия. В случае плавающей ошибки анализируя выдачи программы при разных запусках можно попытаться обнаружить отличающиеся значения.
77359. Средства визуальной поддержки процесса распараллеливания последовательных программ 187 KB
  Одной из важных задач поддержки и организации супервычислений является задача распараллеливания огромных объемов прокладных программ, созданных в предшествующую эпоху для последовательных ЭВМ. Эти программы успешно решали задачи математической физики, моделирования химических процессов, небесной механики и др. После появления современных параллельных вычислителей с 1000 и 10 000 процессоров встает проблема превращения надежных и проверенных кодов в эффективные и мобильные параллельные программы.