Метасистемный подход к автоматизации производства бетонных изделий | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 21 декабря, печатный экземпляр отправим 25 декабря.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Научный руководитель:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №37 (275) сентябрь 2019 г.

Дата публикации: 15.09.2019

Статья просмотрена: 68 раз

Библиографическое описание:

Дущанов Т. С. Метасистемный подход к автоматизации производства бетонных изделий // Молодой ученый. — 2019. — №37. — С. 98-101. — URL https://moluch.ru/archive/275/62426/ (дата обращения: 13.12.2019).



Современное строительство, благоустройство приусадебных участков, улиц немыслимо без изделий из бетонных смесей. Они используются при строительстве многих искусственных сооружений начиная с фундамента здания заканчивая декоративными изделиями для фасада, интерьера и ландшафта. Объясняется это простотой, дешевизной, быстротой их изготовления. Сегодня предъявляются довольно жесткие требования к качеству бетонных изделий. Этот вопрос можно решить следующими способами: увеличение производственных площадей, распараллеливание и расширение технологий, улучшение производительности процессов и обслуживание оборудования. При этом, поскольку масштабы производства велики — автоматизация актуальна. Средства механизации, используемые при производстве, включают бетономешалки, формы для отливки, шлиф машины. Автоматизация производства бетонных изделий делает производственный процесс более эффективным, безопасным и менее трудоемким.

Ключевые слова: производство, метасистемная терминология, структурированная система, железобетон, бетонные изделия

Изготовленные на заказ сборные железобетонные изделия являются широко используемыми компонентами строительных проектов. В этих продуктах реализована технология предварительной сборки, которая дает уникальную возможность для инноваций и экономии средств для строительных проектов. Тем не менее, сам процесс от проектирования до производства содержит неопределенности из-за внешних факторов: междисциплинарный дизайн, культура производства на строительной площадке. Типичная рабочая нагрузка на заводах по производству сборного железобетона представляет собой сложную комбинацию уникально и идентично разработанных продуктов, которые имеют различные сроки поставки и требуют дорогостоящих специальных форм. Естественно исследование методов автоматизации производства позволит повысить производительность изготовления бетонных изделий, повлияет на успех производственной программы. Сюда же добавляется снижение рисков травматизма и других опасностей для здоровья, связанных с кремнеземной пылью, шумом, деформациями и растяжениями. Однако автоматизация требует привлечения высококвалифицированных кадров [1,2].

Строительство любого завода по производству сборного железобетона является дорогостоящим мероприятием, а строительство автоматизированного завода влечет за собой значительные первоначальные затраты, которые могут показаться чрезмерными. Но в этой ситуации нужно смотреть на долгосрочную перспективу.

Иногда требуется выйти за пределы отрасли, применить инновационный подход и использовать преимущества новейших технологий, которые помогут сделать производство безопаснее, эффективнее и прибыльнее, чтобы обеспечить более высокое качество конечной продукции.

Состав бетонной смеси является одной из самых важных аспектов технологического процесса производства бетонных изделий. Взаимосвязь между компонентами бетонной смеси обеспечивает прочность конечного продукта. В процессе регулировки соотношения компонентов смеси необходимы предварительные исследования, имеющие целью получение точных пропорций компонентов. Результаты проводимых испытаний необходимо обрабатывать математическим и статистическими методами для выявление устойчивых тенденций [3,4].

Однако существует ряд трудностей в процессе автоматизации выбора состава бетонной смеси. Основная трудность заключается в том, что характеристики и компоненты бетонной смеси находятся в определенных пределах, в результате для прогноза качества во время установки соотношения параметров могут понадобиться сложные компьютерные алгоритмы вплоть до применения теории искусственного интеллекта.

Подсистема управления данным процессом проектируется на основе метасистемного подхода [5,6].

Метасистема определяется как тройка:

(1)

где — параметрическое множество; — может быть множеством любых систем, в данном случае — это множество технологий изготовления бетонных изделий, чьи параметрические множества являются подмножествами ; — процедура замены, реализующая определенную функцию вида

(2)

Для максимально эффективного осуществления замены одной функционирующей системы на другую, необходимо поставить и решить шесть метасистемных задач [7,8]: выявление поддиапазонов эффективного функционирования входящих в метасистему систем; оценка и повышение необходимого уровня готовности систем к функционированию; разработка стратегии переключения отдельных или групп одновременно функционирующих систем; выявление и обеспечение сочетаемости, согласованного взаимодействия систем; оптимальное перераспределение ограниченных общесистемных ресурсов; синтез оптимальной метасистемы.

Подойдем теперь к рассмотрению производства и представим его в виде метасистемы, на которую поступает поток заявок на обслуживание, как это сделано в работе [9], состоящей из структурированных систем, которые в свою очередь состоят из систем данных

(3)

с правилом замены технологического процесса

. (4)

Множество параметров в этом случае будет представлено ассортиментом производимых изделий. Тогда множество представляет множество технологических процессов для изготовления перечисленного ассортимента, поскольку структурированные системы сами являются интегрированными, будем считать составляющими структурированных систем — системы данных. Каждая из этих систем данных включают в себя описание операций технологического процесса (режимы смешения, нагрева, выстойки компонентов, типы оборудования, инструмента, приспособлений). Таким образом, каждый из технологических процессов включает набор взаимосвязанных операций (структуру). Например, SDi = {(xV, xD)|x Nq}, где xV — множество связующих переменных для системы данных , xD — множество систем данных, — количество элементов в структурированной системе, а N — количество систем данных в j-ом элементе структурированной системы.

Применительно к производству бетонных изделий структурированную систему будет моделировать технология, включающая связанные системы данных, задающих оборудование, конструкцию изделия с указанием методов обработки поверхностей, технологических режимов обработки. Метасистема соответственно будет находиться на верхнем уровне управления, в ее ведении будут все ресурсы производства в виде технологического, транспортного и складского оборудования (рис. 1).

Рис. 1. Модель предприятия по производству бетона

Кроме того, решение шести вышеупомянутых задач метасистемного подхода позволит структурировать оптимизацию производственного процесса. Например, одна и та же поверхность может обрабатываться по различным технологиям. Поддиапазоны при этом можно выявить с помощью многомерного пространства признаков.

Для технологий, включенных в производство, потеря готовности связана с неисправностью оборудования, отсутствием закладок, сырья, материалов, используемых при данной технологии. Готовность можно оценивать вероятностью того, что система будет функционировать к моменту переключения на нее.

Третья задача метасистемного подхода является прогностической и связана в производстве с составлением расписания [9].

Четвертая задача предусматривает некоторую взаимосвязь систем, например на структурном уровне, когда сочетания некоторых технологий при функционировании дают больший эффект, чем другие их сочетания. Например, функционирование технологии изготовления какого-либо изделия создает отходы, которые могут использоваться другой технологией, или функционирование двух близких технологий с резко меняющимся спросом на каждый вид продукции, изготавливаемый с их помощью — «выбросы» рынка можно умело сглаживать, гибко управляя объемами выпуска.

Пятая задача, возникает только при использовании в производстве метода групповой технологии, при этом на первый план выходит потребность в их координации, оптимизации ресурсов, направляемых на каждую систему, с целью добиться наибольшей эффективности метасистемы. При этом общесистемные ресурсы направляются в большей мере на ту технологию, которая больше всего увеличивает метасистемный эффект.

Наконец, шестая задача связана с оптимизацией набора технологий в метасистеме. В качестве критерия можно выбрать коэффициент удельного эффекта, то есть отношение эффекта от включения данной технологии в портфель метасистемы к затратам, связанным с ее приобретением и освоением, и тогда в портфель включаются в первую очередь системы с самым большим коэффициентом удельного эффекта. Эта задач, в первую очередь связана с оптимизацией набора производственного оборудования.

При планировании загрузки производства, представляемой как метасистема, необходимо правило замены подбирать таким образом, чтобы коэффициент загрузки оборудования был максимальным. Причем в данном случае необходим некий обобщенный коэффициент загрузки поскольку он должен учитывать загрузку многих единиц оборудования. Его можно принять в виде:

где — количество единиц оборудования, — общее время работы, — коэффициент загрузки i-ой единицы оборудования

Литература:

  1. Батраков, В. Г. Модифицированные бетоны. Теория и практика / В. Г. Батраков // 2-е изд-ие, перераб. и доп. — М.: Стройиздат, 1998. — 768 с.
  2. Волков И. К., Зуев С. М., Цветкова Г. М. Случайные процессы. — М.: Изд-во МГТУ им. Баумана, 1999. — 448 с.
  3. ГОСТ 7473–2010. Смеси бетонные. Технические условия. — Введ. 01.01.2012. — М.: Стандартинформ, 2011. — 28 с.
  4. ГОСТ 13015–2012. Изделия бетонные и железобетонные для, 2014. — 55 с. строительства. Общие технические требования. Правила приемки, маркировки, транспортирования и хранения. — Введ. 01.01.2014. — М.: РИА
  5. Миронов, С.В., Пищухин А. М. Метасистемный подход в управлении. Оренбург: Изд-во: Оренбургский государств. ун-т, 2005. 336 с.
  6. Миронов С. В., Пищухин A. M. Метасистемный подход к проведению экспертизы опасных производственных объектов // Успехи современного естествознания 2005. № 6. С. 81–82.
  7. Ахмедьянова, Г. Ф. Метасистемная задача управления готовностью технических средств к функционированию /Г. Ф. Ахмедьянова Т. А. Пищухина, А. М. Пищухин // Научно-технический вестник Поволжья, 2018. -№ 5. — С. 161–164 с.
  8. Пищухин, А. М. Оптимальные методы построения и управления мультиструктуркными системами автоматизации технологических процессов и производств на основе вероятностных критериев качества. // Дис. д-ра техн. наук. Оренбург, 2001. — 355 с.
  9. Pishchukhin A. M., Pishchukhina Т. А. The Control Simulation of the Enterprise on the Basis Metasystem Approach // Universal Journal of Control and Automation. — 2013. — Vol. 1(4). — Р. 98–102.
Основные термины (генерируются автоматически): система данных, изделие, структурированная система, единица оборудования, производство, технологический процесс, сборный железобетон, производственный процесс, правило замены, удельный эффект.


Похожие статьи

Этапы технологического процесса изготовления швейных...

Процесс изготовления швейных изделий занимает значительный удельный вес в общем цикле технологического процесса их

Технологические процессы изготовления швейных изделий являются основой швейного производства и включают в себя всю совокупность...

Разработка производственного процесса (на примере...)

Процесс «Производство извести» является одним из основных процессов на предприятии.

Процесс «Планирование выпуска продукции», который осуществляет планово-экономический отдел, является поставщиком планового задания для производственного процесса.

Моделирование технологических процессов производства...

Моделирование технологических процессов производства электронной аппаратуры инструментами когнитивной графики. Гоношилов Дмитрий Сергеевич, магистрант; Маркос Лорето Ордас, магистрант. Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана.

Промышленная автоматизация в России: проблемы и их решения

Автоматизация промышленных производств даёт наибольший эффект в производствах с массовым выпуском продукции и сравнительно

Сначала следует провести исследование с целью выяснить, что требует замены, какое оборудование нужно внедрить, каким образом...

Проблемы выбора системы управления запасами...

Предприятиям, специализирующимся на выпуске железобетонных изделий и конструкций, свойственны особенности производства

Логистическая система доставки железобетона позволяет устранить необходимость выгрузки и хранения конструкций на строительной...

Применение инструментов системного инжиниринга...

Технологическая подготовка производства (ТПП) представляет собой совокупность

Начинаем этот процесс не с привычных технологических возможностей оборудования, а со

- Планирование системы коммуникаций — определение информационных потребностей...

Выявление проблемных ситуаций при автоматизации...

Ключевые слова: технологический процесс, автоматизация, производство бетона, БСУ

Проблемы ввода сетевого оборудования всистему автоматизирования производства.

Черниговский А. И. Современное состояние и перспективы систем автоматизации бетонных...

Проектирование технологичных изделий приборостроения...

В систему производства входит целый ряд сложных подсистем, в том числе подсистема

Как правило, конструктор работает в контексте существующей производственной системы

Однако в некоторых случаях производственные системы могут быть построены заново или...

«Карта потока создания ценности» как ключевой элемент...

Процесс изготовления швейных изделий занимает значительный удельный вес в общем цикле технологического процесса их производства.

Основные термины (генерируются автоматически): производственный процесс, система, экономический эффект, предприятие...

Похожие статьи

Этапы технологического процесса изготовления швейных...

Процесс изготовления швейных изделий занимает значительный удельный вес в общем цикле технологического процесса их

Технологические процессы изготовления швейных изделий являются основой швейного производства и включают в себя всю совокупность...

Разработка производственного процесса (на примере...)

Процесс «Производство извести» является одним из основных процессов на предприятии.

Процесс «Планирование выпуска продукции», который осуществляет планово-экономический отдел, является поставщиком планового задания для производственного процесса.

Моделирование технологических процессов производства...

Моделирование технологических процессов производства электронной аппаратуры инструментами когнитивной графики. Гоношилов Дмитрий Сергеевич, магистрант; Маркос Лорето Ордас, магистрант. Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана.

Промышленная автоматизация в России: проблемы и их решения

Автоматизация промышленных производств даёт наибольший эффект в производствах с массовым выпуском продукции и сравнительно

Сначала следует провести исследование с целью выяснить, что требует замены, какое оборудование нужно внедрить, каким образом...

Проблемы выбора системы управления запасами...

Предприятиям, специализирующимся на выпуске железобетонных изделий и конструкций, свойственны особенности производства

Логистическая система доставки железобетона позволяет устранить необходимость выгрузки и хранения конструкций на строительной...

Применение инструментов системного инжиниринга...

Технологическая подготовка производства (ТПП) представляет собой совокупность

Начинаем этот процесс не с привычных технологических возможностей оборудования, а со

- Планирование системы коммуникаций — определение информационных потребностей...

Выявление проблемных ситуаций при автоматизации...

Ключевые слова: технологический процесс, автоматизация, производство бетона, БСУ

Проблемы ввода сетевого оборудования всистему автоматизирования производства.

Черниговский А. И. Современное состояние и перспективы систем автоматизации бетонных...

Проектирование технологичных изделий приборостроения...

В систему производства входит целый ряд сложных подсистем, в том числе подсистема

Как правило, конструктор работает в контексте существующей производственной системы

Однако в некоторых случаях производственные системы могут быть построены заново или...

«Карта потока создания ценности» как ключевой элемент...

Процесс изготовления швейных изделий занимает значительный удельный вес в общем цикле технологического процесса их производства.

Основные термины (генерируются автоматически): производственный процесс, система, экономический эффект, предприятие...

Задать вопрос