Serial A U T O M A T Y K A z. 64 Nr kol. 736
Tadeusz PRZYBYSZ, Zdzisław JURCZYK Stanisław PAWLIK, Franciszek MARECKI Instytut Automa ty ki
Politechniki SlęskiaJ
SYSTEM S T E R O W A N I A MONT AŻ EM POOWOZI CIĄGNIKA LICENCYJNEGO
S t r e s z c z e n i e . W pracy pr zedstawiono zagadnienie sterowania mont a
żem po dwozi clęgnlka licencyjnego. Omówiono dwa podstawowe zadania sterowania, tj. balansowanie linii or az szeregowania zadaó na linii przy montażu wl el owareyjnym or az system sterowania linię.
i. WPROWADZENIE
Sterow an ie montażem podwozi Jest podsystemem systemu PLISTEM (planowa
nie i sterowanie montażami), op racowywanego w Z M URSUS dla produkcji clęg- nika lice nc yj ne go MF [l]. Sterowanie mo nt aż em podwozi obejmuje dwa pod
stawowe pr oblemy i
- balansowanie wielowersyjnej linii montażowej z równoległymi stanowiska
mi pracyj
- szeregowanie ob iektów na linii montażowej (tj. ustalanie kolejności ich r e a l i z a c j i ).
Celem systemu BIS (balansowanie i szeregowanie) Jest zrównoważenie ob~
clężeń czasowych stanowisk pracy na linii montażu p o d w o z U Balansowanie 1 szeregowanie przeprowadza się w okresach tygodniowych, w oparciu o tygo d
niowy plan mo ntażu podwozi. Plan ten określa liczbę podwozi każdej wersji, które należy zmontować na linii w rozpatrywanym tygodniu. Wersja podwozia Jest określona jednoznacznie przez we rsjo: silnika, skrzyni biegów i tyl
nego mostu. Podwozia tej samej wersji mogę być przeznaczone do cięgników kabinowych lub pomostowych.
Montaż podwozi ma charakter mieszany, tzn, podwozia różnych wersji nie tworzę “partii" lecz “m i e s z a n k ę " . .
Montaż mieszany Jest uzasadniony dużę różnicę pracochłonności (suma cza
sów ws zy st kl gh operacji) różnych wersji. Balana linii, wielowersyjnej mu
si zapewniać wy ko ny wa ni e określonych operacji na tym samym stanowisku p r a
cy, ni ez al eż ni e od we rs ji montowanego obiektu. Czas pracy mo ntera w trak
cie cyklu na pewnym stanowisku jest różny dla różnych wersji (może być na
wet wi ęk sz y od czasu cyklu).
110 T. Przybysz, Z. Jurczyk, S t . Pawlik, F. Marecki
Z tego względu należy określić takę kolejność montażu obiektów, która minimalizowałaby przekroczenie przez mo nterów czasu cyklu (wyjście monte
ra poza zakres stanowiska wyznaczony przez czas cyklu).
I ' ' '
2. BA LA NS OW AN IE LINII MONTAŻOWEJ
Wyroby finalne na linii montażowej uzyskuje się w wy ni ku wykonania na nich zbioru operacji o znanych czasach wy ko na ni a i ograniczeniach kolejno- ściowych oraz strefowych. Ograniczenia kolejnościowa określaję dopuszczal
no kolejności wykonywania poszczególnych operacji, ograniczenie strefowe - zbiory stanowisk, na których dane operacja mogą być wykonywane.
Linia montażowa podwozi ciągnika licencyjnego jest linię o strukturze symetrycznej (rys. 1).
Strona prawa.
Rys. 1. Schemat linii montażu podwozi ciągnika
Wzdłuż linii rozmieszczonych jest M stacji montażowych.No każdej sta
cji wyróżniamy dwa stanowiska pracy! po lewej 1 prawej stronie linii. Na każdym stanowisku pracuje jeden monter.
Dla linii wielowersyjnej na poszczególnych stanowiskach pracy w y ko ny
wane aą różne podzbiory operacji, zależnie od montowanej wersji. Dlatego też równoważenie obciążenia pr ac owników przeprowadza się w ramach pewnego okresu czasu (np, tygodnia), w ciągu którego ma być wy ko na na zadana licz
ba ob iektów poszczególnych wersji. Balansowanie musi spełniać warunek, by suma czasów operacji przydzielonych na każde stanowisko nie przekraczała np, tygodniowego efektywnego, czaau pracy.
Proces balansowania linii montażowej wielowersyjnej rozpatrywać można jako N-etapowy proces decyzyjny (N - liczba operacji). -
Do rozwiązania zadania balansowania opracowane zostały 2 algorytmy.
Pierwszy, oparty na programowaniu wieloetapowym, drugi - na metodzie gałę
zi i ograniczeń.
Obliczenia prowadzone są w cyklu tygodniowym w oparciu o następujące d a n e :
S t r o n a Lewa
m
u1) tygodniowy plan produkcji (liczby aztuk podwozi poszczególnych w e r sji i ich kody),
2) dane normatywne o:
a) linii montażowej (wykaz stacji 1 stanowisk);
b) wykonywanych operacjach;
- kody operacji wymaganych do zrealizowania poszczególnych wersji, - macierz ograniczeń ko l e j n o ś c i o w y c h ,
- macierz ograniczeń strefowych,
- we kt or przynależności do strony linii, - czas wykonania operacji.
Wynikiem działania procedur jest wydruk rezultatów balansowania w po
staci tabel zawierających dla każdego ze stanowisk wykaz przydzielonych do niego operacji z wyszczeg ól ni en ie m czasów ich wykonania oraz wydruk czasów łącznych i efektywności stanowiska. Czasy łączno są iloczynem cza
su operacji i wi el okrotności wykonania operacji.
Efektywność stanowiska pracy Jest liczona jako stosunek rzeczywistego czasu pracy do tygodniowego efektywnego czasu pracy.
Druga z metod balansowania wykorzystuje ideę gałęzi i ograniczeń. W y stępujące w problemie warunki dzieli się na dwie grupy. Pierwsza grupa w a runków podaje zasady tworzenia pojedynczego rozwiązania dopuszczalnego, zaś druga podaje możliwość tworzenia zbioru rozwiązań dopuszczalnych.
W pierwszej kolejności wymaga się więc, by suma czasów operacji nie przekraczała czasu cyklu linii, a operacje równoczesne były wykonywane w tym samym przedziale czasowym, zaś operacje nierównoczesne były w y ko ny
wane w różnych, niezachodzęcych na siebie przedziałach czasowych. Ponadto nie wolno przekroczyć maksymalnej dopuszczalnej liczby stacji (stacja od ci ne k'linii - zawiera dwa stanowiska: prawe i lewe).
,i oparciu o drugą grupę w a r u nk ów bada się dopuszczalne rozwiązania dla:
- dozwolonych technologicznie kolejności wykonywania operacji,
- usytuować poprzecznych operacji, tzn. po różnych dozwolonych stronach l i n i i ,
- usytuować operacji wz dł uż linii, tj. dozwolonego (dla danej operacji) zbioru stacji linii.
D o konuje się przeglądu rozwiązań dopuszczalnych, badając w sposób upo
rządkowany możliwości przydziału operacji na stanowiska linii. Zapamięta
ne zostaje pierwsze rozwiązanie dopuszczalne. Dalsze rozwiązania są po
równywane z poprzednio zapamiętanym w oparciu o kryterium minimalizacji liczby stanowisk pracy. To kryterium je'St“*wykorzystywane również w po
średnich etapach tworzenia kolejnego rozwiązania dopuszczalnego przy po
równywaniu z analogicznym etapem poprzedniego rozwiązania, tzn. dla tego samego podzbioru operacji już przydzielonych oraz dla tej samej kolejno
ści operacji aktualnie rozpatrywanego stanowiska. Zarzuca się dalsze two
rzenie tego rozwiązania, jeśli wynik poprzedniego rozwiązania na badanym etapie był niegorszy od aktualnego rozwiązania,
112 T. Przybysz, 2. Jurczyk, St. Pawlik, F. Marecki
W zależności od charakteru danych oraz możliwości obliczeniowych uży
wanej maszyny cyfrowej można wy br ać Jeden z w a ri an tó w pracy algorytmu ba
lansowania:
- przebadanie wazyatkich rozwięzań do puszczalnych (rozwiązanie dokładne), - znalezienie przynajmniej Jednego rozwlęzania do pu szczalnego i nleprze-
kroczonie zadanego czasu obliczeń (rozwiązanie przybliżone).
Ta ostatnia możliwość pozwala na zastosowanie metody w przypadku znacz
nego wy miaru problemu.
Drugim powodem rozważania zastosowania opisanego podejścia sę wz ględ
nie małe wyma ga ni a dotyczęce pojemności pamięci operacyjnej, co może po
zwolić na łatwiejszy dobór sprzętu in formatycznego dla potrzeb systemu BIS,
3. SZEREGOWANIE ZADAŃ NA LINII M0 NT AZ 0W E3
Wi eloweroyjna produkcja wy bo ró w na linii montażowej polega, na "prze
p u sz cz en iu” przez linię montowanych ob iektów poszczególnych werejl partia
mi będż też w sposób przemieszany.
Przemieszanie we rB ji wy robów Jest korzystna ze wz ględu na możliwości wyrównania w ten sposób obciężeń (tzn, czasów efektywnej pracy w cyklu) poszczególnych monterów.
Każde stanowisko pracy ma określone podstawowe rozmiary wynikajęce z podstawowego zasięgu pracy zainstalowanych narzędzi oraz tzw. rozszerzone rozmiary. Jeśli zasięg narzędzi pozwala na pracę poza granicami podstawo
wymi. Dozwolone Jest zatem nakładanie się rzeczywistych rozmiarów stano
wisk, po których poruszaję się monterzy w trakcie mo nt aż u,Rozłęczność sta
nowisk występujo w każdym po je dy nc zy m cyklu między stanowiskami po jednej stronie oraz między stanowiskami leżęcymi po przeciwnych stronach, Jeśli wymagaję tego ograniczenia kolejnościowe wy ko nywanych operacji. Zadaniem nazywać będziemy realizację na linii montażowej podwozia danego typu.
Z procodury balanau znany Jest rozdział operacji, jakie trzeba wykonać na s t an ow is ko oraz czasy ich wykonania.
Wskaźnikami jakości uszeregowania, które należy minimalizować, sę:
- maksymalne zakresy stanowisk na linii, - auma rzeczywistych zakresów stanowisk,
- suma przekroczeń podstawowych zakresów stanowisk.
Ola rozwięzanla zadania szeregowania opracowano algorytm symulacyjny oparty na następujęcych założeniach:
- znan y Jest tygodniowy plan produkcji,
- procedura balansu wyznacza stały w cięgu tygodnia rozdział podzbiorów operacji na stanowiska,
- znane są długości kolejnych odcinków czasu efektywnej pracy linii w Cię- gu tygodnia,
- w momencie rozpoczęcia pracy po przerwie każdy z monterów zaczyna pracę na poczętku awego stanowiska podstawowego,
• monter może odejść ze stanowiska w momencie zakończenia ws zy st ki ch o p e racji przydzielonych do wyko na ni a na obiekcie,
- monterzy mogę się poruszać w z d ł u ż linii w ramach rozszerzonych za kresów B t a n o w i s k ,
- ze wz ględu na konieczność zachowania cięgłości pracy wa pó łp ra cu ję cy ch z linię montażu podwozi linii montażu końcowego, w każdej kolejnej n-tce podwozi winn y być zachowane proporcje mi ęd zy we rs ja mi traktorów po mosto
wych i kabinowych,
- procedura szeregowania nie uwzględnia a t an ów poczętkowych linii w y n i k a jących z kontynuacji wy ko ny wa ni a operacji na obiektach, które weszły na linię w poprzednim tygodniu.
Algorytm symulacyjny bazuje na JednokrokowaJ optymalizacji w kolejnych etapach decyzyjnych jednego z podanych kryteriów.
Wyniki obliczeń drukowane sę w postaci tabulogramu uszeregowania po d
wozi, tabulogramów maksymalnej rozpiętości stanowisk na poszczególnych zmianach or az wart oś ci ws ka ź n i k ó w jakości uszeregowania,
4. UWAGI KOŃCOWE
Opracowany syatem BIS pozwala na optymalizację procesu montażu podwo
zia ciągnika licencyjnego HF. Sz cz egółowy opis systemu zamieszczony Jest w [l]. Sys tern został przetestowany ha danych modelowych zbliżonych do rze
czywistych. Nie można jeszcze stwierdzić, który z programów balansowania okaże się bardziej efektywny dla danych rzeczywistych. Trwają prace nad wielokrokowym algorytmem optymalizacji szeregowania zadań. Au torzy mają nadzieję, że dalsza wśpółp ra ca Instytutu Automa ty ki z Z M URSUS pozwoli na praktyczne wy korzystanie systemu BIS do sterowania produkcją podwozi ciąg
nika.
LITERATURA
[1] KOWALOWSKI H. i inni: Opracowania algorytmów i programów systemu pro-?
grasowania i sterowania montażami PLISTEM, Instytut Au to ma ty ki Poli
techniki śląskiej, Gliwice 1981.
[2] TH OM OP OU LO S N.T.s A Sequenciffg Procedurę for Multi Model Ao tenbly Li
nes. Doctoral Thesis, Industrlal Engineering Department, Illinois Jn- atltute of Technology, Oa nuary 1966.
114 T. Przybysz. Z. Jurczyk, St. Pawlik, F. Marecki
[3j WESTER L, , KILBRIOGE M . : The Assembly Line Model— Max Sequencing Pr o
blem. The Procedings of tho Th i r d International Conference on Opera
tion Research 1963, Ounod, Paris 1964.
Recenzent! Prof. dr hab. inż. Zd zisław TRYBALSKI
Wp łynęło do Redakcji 15.05,1982 r.
CHCTEMA yilPABJIEffllfl CBOPKOłi BACCH JIHUEHllHOHHOrO IPA K TO PA
P e 3 d u e
CtaTLH nocBeqeHa npodnene ynpaBJieHHa cdopKofi macca jujqeHmsoHHoro ipaKTO- pa. IIoKa3aHH ocHOBHue aaAaaH ynpaBaeHaa, T.e. CajuiaHcapoBaHae jikhhh h oidop 3aAaHHit Ha jihhhh b cjiyaae MHoroBepcaoHHofi cdopKH a ianie;A a H a cacieMa ynpa- BJieHHH CdopO'IHOS JIHHHeit.
THE CONTROL S Y ST EM OF T H E LICENCE TR ACTOR U N DE RCARRIAGE ASSE MB LY
S u m m a r y
We present the problem of the control of the as sembly of the licence tractor undercariage. We disouss two basic control problems, ie, assembly line balancing and task sequencing under multiversion assembly as well as the control system of the assembly line.
