|
Ключевые слова: роботизированная производственная ячейка, имитационное моделирование,
3DEXPERIENCE, DELMIA, ТПА.
Имитационное моделирование в наше время становится все более популярным
методом исследования реального производства. Многие современные предприятия
используют имитационные модели для определения большого количества параметров при
изготовлении изделий, что позволяет оценить все плюсы и минусы, риски, экономические и
временные затраты в реальном производстве.
Целью работы являлось создание модели роботизированной производственной ячейки
(РПЯ) и расчет ее производительности. Актуальность темы подтверждается тем, что в
настоящее время множество предприятий используют данную технологию, позволяющую
решить организационные аспекты производства, используя как итоговый результат графики
параметров работы производственной линии. Данная работа показала не только
математические расчеты, но и визуальную составляющую.
На основе проведенного анализа видов имитационного моделирования был выделен
наиболее подходящий для данной работы метод дискретно-событийного моделирования. С
помощью него проводится моделирование производственных процессов ячейки литьевого
участка в системе 3DEXPERIENCE [1].
В лаборатории кафедры ТПС Университета ИТМО изначально располагался только
термопластавтомат (ТПА) фирмы Ferromatic Milacron Electra Evolution EE30-55. Остальное
необходимое оборудование для имитации роботизированного производства отсутствовало. В
данной работе для достижения итоговых результатов имитационного моделирования
требовалось выполнить следующий список задач:
1. выбрать необходимые элементы для построения роботизированной производственной
ячейки;
2. смоделировать элементы роботизированной ячейки;
3. расположить оборудование, учитывая геометрическое положение помещения, взяв во
внимание план литьевого участка, где будет находиться роботизированная
производственная ячейка;
Альманах научных работ молодых ученых
XLVII научной и учебно-методической конференции Университета ИТМО. Том 1
248
4. составить временные циклы, включающие параметры: впрыск, выдержка под давлением,
охлаждение, движение литьевой формы, извлечение, также время движения роботов,
систем перемещения и отрезки литников на лазерном станке;
5. на основе созданной 3D-модели выполнить имитационное моделирование.
На первом этапе в качестве исходных данных для моделирования выступает
информация о составе располагающегося оборудования: ТПА, роботы, столы, схваты,
лазерный станок, системы перемещения, программируемый логический контроллер (ПЛК).
Также к исходным данным относятся 3D-модели отдельных станков и технологической
оснастки, роботов и других устройств автоматизации и механизации.
На втором этапе были определены виртуальные контроллеры для каждого
исполнительного устройства. Затем была организована связь между ними на уровне входных
и выходных (Input/Output или I/O) сигналов. Посылаемые между устройствами команды
сообщают каждому элементу РПЯ, в какой момент следует выполнять требуемую операцию,
достигая, таким образом, совместное взаимодействие при выполнении имитационного
моделирования процесса работы участка.
На третьем этапе были смоделированы основные и вспомогательные операции для
отдельных устройств, такие как литье полимера, извлечение из формы и перемещения
роботами полученной отливки, обработка на станке лазерной резки (с целью удаления
литниковой системы), передвижение по системе перемещения и т.д. Для обеспечения
синхронной работы и своевременного выполнения задач несколькими устройствами в
программу каждой отдельной задачи были введены переменные, инициирующие или
останавливающие движение исполнительных устройств.
На четвертом этапе была построена общая модель технологического процесса с
применением
инструментов
имитационного
моделирования
системы
DELMIA
3DEXPERIENCE. Временные параметры технологических операций и циклов были
получены с помощью моделирования процесса литья в САЕ-системе Moldex3D на
операционном уровне [2]. На рисунке можно увидеть выполненную модель
роботизированной производственной ячейки.
Рисунок. Итоговая версия роботизированной производственной ячейки
Результатов имитационного моделирования следующий:
1. четырехмерная (3D+время) модель автоматизированного участка полимерного литья;
2. управляющие программы для промышленных роботов;
3. алгоритм взаимодействия оборудования;
4. модели технологической оснастки;
5. определение и оптимизация времени производственного цикла;
6. расчет производительности автоматизированного литьевого участка [3].
Альманах научных работ молодых ученых
XLVII научной и учебно-методической конференции Университета ИТМО. Том 1
249
На основании выполненной работы были получены следующие данные по
имитационному моделированию РПЯ за восьмичасовой рабочий день: диаграмма Ганта,
показывающая такты циклов всех операций, произведенных за период работы на литьевом
участке; среднее время изготовления одной отливки; степень загруженности элементов
ячейки в процентах. Навыки, накопленные за время работы с проектом, будут использованы
для улучшения данного прототипа производства, а также перехода в более сложную форму
представления виртуального производства, когда используются технологии построения
«цифровых двойников» [4].
Do'stlaringiz bilan baham: |
