Miskolci Egyetem Gépészmérnöki és Informatikai Kar Logisztikai Intézet
Logisztikai mérnöki szak Logisztikai folyamatok szakirány
Görgőspályás anyagmozgató rendszerek tervezése
Diplomamunka
Készítette: Tóth-Szabó Mária SRCUAN 2014
Tartalomjegyzék 1
Görgős szállítópályák ..................................................................................................4
1.1
Görgőspályák fő részei: ...............................................................................................5
1.1.1 Pályaszerkezet..............................................................................................................5 1.1.2 Gördülő elemek ............................................................................................................5 1.1.3 Hajtás (opcionális) ........................................................................................................7 1.2
Pályaszakaszok ............................................................................................................7
1.2.1 Hajtás nélkül ..................................................................................................................7 1.2.2 Hajtott ...........................................................................................................................10 1.3
Csoportosítás ..............................................................................................................13
1.3.1 Továbbító erő szerint: ................................................................................................13 1.4
A berendezéssel megoldható anyagáramlási feladatok ......................................14
2
Anyagmozgató rendszerek .......................................................................................15
2.1
Anyagmozgatási folyamatok, eszközök ..................................................................15
2.2
Görgőspálya rendszerek ...........................................................................................17
2.2.1 Görgőspálya rendszerek alkalmazása esetén megjelenő kiegészítő műveletek ....................................................................................................................18 3
Anyagmozgató rendszerek tervezése .....................................................................23
3.1
Rendszertervezés ......................................................................................................24
3.1.1 Szakértő rendszerek ..................................................................................................24 3.1.2 Osztályozás .................................................................................................................24 3.1.3 Szakértő rendszerek jövője ......................................................................................30 3.2
Rendszertervezés alkalmazása görgős pályarendszerek tervezésére .............30
3.3
Rendszertervezés szimuláció segítségével ...........................................................37 1.
4
Görgőspályás anyagmozgató rendszerek tervezési jellemzői ............................38
4.1
Jellemzők .....................................................................................................................38
4.1.1 Zavaró tényezők definiálása .....................................................................................38 4.2
Görgőspályás anyagmozgató rendszerek vizsgálata ...........................................41
4.2.1 Kiinduló modell............................................................................................................43 4.2.2 Megoldások keresése ................................................................................................44 4.2.3 Bemenő paraméterek ................................................................................................45 4.2.4 Kimenő paraméterek..................................................................................................46 4.3
Eredmények elemzése ..............................................................................................46
4.3.1 Paraméterek (általános bevezető)...........................................................................46 4.3.2 Diagramok és eredmények .......................................................................................47 4.3.3 Kiértékelés ...................................................................................................................54 5
Összefoglalás..............................................................................................................63
6
Summary......................................................................................................................64
2.
Bevezetés Napjainkban fontos szerepet kap a minél költséghatékonyabb megoldások alkalmazása az ipar számos területén, mivel a logisztika egy olyan terület, ahol a pazarlások, nem értékteremtő folyamatok fokozottabban előfordulhatnak, ezért fontos megvizsgálni, hogy az egyes feladatokat a logisztikában hogyan lehetne
költséghatékonyabban,
megfelelő
minőségben
megoldani
és
biztosítani. Az automatizált rendszerek fontos eleme a görgőspálya, elemeinek kiválasztása bonyolult, sok tapasztalatot igénylő feladat, amely során nem elég csak az egyes gépeket kiválasztani, összeállítani, hanem figyelembe kell venni többek között az ütemezési feladatokat, karbantartási időközöket, cseréket, az anyagok biztonságos továbbítását. Ezért van szükség az ezekhez a feladatokhoz
kapcsolódó
módszerek,
módszertanok
feltárására,
megismerésére illetve összekapcsolására, hogy minél hatékonyabb legyen a tervezés és már a kezdeti szakaszban elkerülhetővé váljanak olyan problémák, amelyek a későbbiekben óriási költségeket jelenthetnének nem csak pénzben, hanem egyéb erőforrásban is. Tehát ezért fontos minél alaposabban megismerni és feltárni az egyes görgőspálya elemek szerkezeti részeitől kezdve a megoldandó feladatok eszközein át egészen a szakértő rendszerekig illetve szimulációig a lehetséges megoldásokat.
3.
1 Görgős szállítópályák A görgőspálya olyan folyamatos működésű anyagmozgató berendezés, amelynél a mozgatandó termékeket adott vonalvezetésű pályába ágyazott gördülőelemek továbbítják, így az anyagmozgatási feladatokat csúszási ellenállás helyett gördülési ellenállás ellenében kell elvégezni. A görgős szállítópályán 1,0…3000 kp súlyú, legalább egyik oldalán síkfelületű darabáruk vagy egységrakományok vízszintesen vagy közel vízszintesen továbbíthatók. Az árut alátámasztó, de egyben haladását is lehetővé tevő legfontosabb alkotó elemei a görgők vagy görgőtárcsák, esetleg nagyméretű golyók. Ezeket lábakkal
alátámasztott
vázszerkezetbe
szerelik.
Ennek
megfelelően
megkülönböztetnek görgőspályákat, görgőtárcsás pályákat és golyóspályákat (vagy mezőket). A továbbítandó áruval szembeni követelmény, hogy a mozgatott egység (doboz, láda, rakodólapos rakomány) megfelelően merev és legalább egyik, a görgőkön felfekvő oldalán sík legyen, ill. olyan hosszirányú vezetőlécekkel, vagy hornyokkal legyen ellátva, amelyek az alátámasztó görgőkön való áthaladást lehetővé teszik. Előnyei: Egyszerűségük,
üzembiztonságuk,
kis
önsúlyuk
és
átszerelhetőségük.
Felhasználási területük a folyamatos gyártás és a szerelés munkahelyei közötti munkadarab továbbítás, a csomagoló, az előkészítő és a rendelés összeállító üzemrészek, valamint a raktárak árumozgatása. Egyedi hajtású görgőspályákat főleg hengerdékben, a csoportos hajtású görgőspályákat az automatizált üzemen belüli és raktári anyagmozgatásban - például az üveg, fa és építőanyag iparban - a folyamatos gyártásnál használják. Hátránya: Az üzemi közlekedő utak forgalmát jelentősen akadályozzák. [1] [2]
4.
1.1 Görgőspályák fő részei: A görgőspálya részeit három fő csoportba lehet sorolni: pályaszerkezet, gördülő elemek és hajtás, ez utóbbi opcionális (1. ábra). A következő főbb pontokban ezeket részletezem.
Gördülő elem
Pálya Hajtás 1. ábra Görgőspálya felépítése [3]
1.1.1 Pályaszerkezet A pályaszerkezet részei az oldalfal és a lábak, amelynek segítségével lehet megadni a görgőspálya magasságát.
1.1.2 Gördülő elemek Görgők, görgőslecek Ebben az esetben fontos a görgők kialakítása, vagyis az, hogy milyen az átmérő és hossz aránya. A tervezés során figyelembe kell venni, hogy mekkora nehézségű anyagokat kell továbbítani. Az élettartammal is foglalkozni kell, hogy a karbantartásra, cserékre időben sor kerüljön. A terheléstől bekövetkező alaki eltérés is fontos tényező, ezt a 2. ábra szerint lehet felírni.
t
2. ábra A tökéletes körtől való eltérés, deformitás (t) [4]
5.
A 3. ábrán látható acél (bal oldali) és műanyag (jobb oldali) görgők hosszának és terhelhetőségének az aránya. (x tengely - görgő hossza y tengely - t eltérés)
3. ábra Acél és műanyag görgők x tengely - görgő hossza y tengely - t eltérés [4]
Az élettartam függ tehát a használat idejétől, a terheléstől és a sebességtől.
4. ábra Hengeres görgők [3]
Tárcsák A tárcsák vagy álló tengelyre vagy forgó tengelyre vannak rögzítve például zsugorkötéssel, amely az agy felmelegítésével, vagy a tengely lehűtésével hozható létre (5. ábra). Speciális esete, az íves szakaszos tárcsa.
5. ábra Tárcsás görgők [3]
6.
Golyók Golyóágyon van lefektetve egy golyó, így minimális a súrlódási erő. Itt nem szoktak hajtást alkalmazni, de kézzel a mozgatandó árut lehet mozgatni. Karbantartásuk olcsó és egyszerű (6. ábra). (Például leválogatási feladatoknál.)
6. ábra Golyós görgők [3]
1.1.3 Hajtás (opcionális) A
pályaszakaszokat
lehet
csoportosítani
hajtás
nélküli,
illetve
hajtott
szakaszokra. A következő pontban mindkét csoportot részletezem.
1.2 Pályaszakaszok 1.2.1 Hajtás nélkül Szállítóeleme az egyenes pályaszakaszokon hengeres, az íves szakaszokban hengeres
vagy
kúpos
palástú
görgő.
A
görgők
általában
gördülő
csapágyazásúak, a kisebb teherbírásúak golyós, a nagyobbak henger vagy kúpgörgős csapágyakkal. Kisebb teherbírás és forgalom esetén a nagyobb ellenállású műanyag csapágyazás is megfelel. A görgők i távolságát, osztását az áru l hossza és az egy görgőre jutó terhelés, tehát a görgő teherbírása szabja meg. Azért, hogy az áru haladás közben ne billegjen, legalább két görgőn kell egyidejűleg felfeküdnie, ebből imax≤ l/2 a sima, nyugodt járás érdekében azonban célszerű, ha i=l/4 … l/5 A görgőosztás szokásos értéke 50, 75, 100, 150, 200 mm. Előnyös, ha a görgőspályák vázszerkezete gyorsan szerelhető és lehetővé teszi az egyes egységek egymáshoz való könnyű csatlakoztatását.
7.
A hossztartó alátámasztása telepített pályánál L- vagy U acélból hegesztéssel készül.
Az
áthelyezhető
pályák
csőből
hegesztett
alátámasztásainak
magassága szorító bilincs vagy csavarozás esetében fokozatmentesen, csapszeges kivitel esetében lépcsőzetesen állítható. A görgőnek a vázba erősítése a szerkezeti kialakítás fontos része. A vázban a befogadó
furatokat
úgy
kell
kiképezni,
hogy
a
görgőtengelyek,
a
pályatengelyhez viszonyítva merőlegesek, egymással párhuzamosak elfordulás és kiesés ellen rögzítettek legyenek, ugyanakkor fontos, hogy a görgők felső alkotói egy síkba essenek. A görgőspályán mozgó áru sebessége függ a pálya lejtésétől, az áru súlyától és a felületének jellemzőitől, a görgők átmérőjétől, csapágyazásától és annak tömítésétől, valamint a görgők osztásától és súlyától. A lejtős görgőpályán az áru sebessége általában 0,3 … 0,5 m/s. A legnagyobb sebességet az áru leesés elkerülésének igénye és biztonságtechnikai szempontok korlátozzák, ezért a sebessége maximum 0,8 m/s lehet. A túlságosan nagy sebességre való felgyorsulás megakadályozására a pályába fékezőgörgőket építenek be, amelyek a felgyorsult áru mozgási energiáját felemésztik. Ugyanezt a célt szolgálják a gravitációs pályába beépített hajtott görgős pályaszakaszok és torlasztó pályák is. A pálya lejtését rendszerint úgy választjuk meg, hogy a legkönnyebb és legnehezebb áru végiggördülhessen rajta. A görgő pálya szükséges lejtése a végigfutó áru gördülési ellenállásának legyőzéséhez és az álló görgők felgyorsításához szükséges energiából számítható. Végleges értékeket a kiválasztott típusú görgőspályán a szállításra kerülő áruval folytatott próbafutás után, a görgőspálya telepítése előtt célszerű meghatározni. [2] Egyenes szakaszok Lehetnek görgős vagy tárcsás felépítésűek. A mozgatandó terméknek legalább 3 db görgőn kell támaszkodnia, így várhatóan nem alakul ki elakadás. Az
8.
osztásközt két szempont alapján lehet definiálni. Az egyik a görgők maximális terhelhetősége, a másik a termék nagysága. (7. ábra)
7. ábra Egyenes szakasz [3]
Íves szakaszok Az áru ívekben való befordulását kúpos görgők vagy két sorban szerelt hengeres görgők biztosítják. A görgők hosszúsága a hosszuktól is függően 1:3 1:10. A pályaív sugara (mindig a pálya középvonalára vonatkoztatva) 600 1500 mm, általában: R=(3…4) B B - a görgős szállítópálya egyenes szakaszának szélessége Az áru beszorulási veszélye miatt a pályaív szélessége nagyobb, mint az egyenes pályaszakaszé. Az ívben haladás során a görgő és az áru között csúszás lép fel, emiatt az áru az ív külső oldalán leeshet, ennek megakadályozására célszerű korlátot és szegélylécet felszerelni. [2] Egyenes görgős: kényszerpályák alkalmazásával oldható meg. (8. ábra)
8. ábra Íves szakasz (egyenes görgős) [3]
9.
Kúpos görgős: ebben az esetben nincs szükség kényszerpályára. (9. ábra)
9. ábra Kúpos görgős íves szakasz [3]
Tárcsás: A pálya által leírt körív központi szöge lehet 45 fok, 90 fok, 180 fok stb. (10. ábra)
10. ábra Tárcsás görgős íves szakasz [3]
1.2.2 Hajtott Darabáruk egyenletes sebességű vízszintes vagy kis emelkedési szögű továbbítására alkalmasak. A hosszuk 4 - 20 m, a sebességük 0,3 - 1,5 m/s között van. A legnagyobb emelkedési szög általában 12 - 15 fok amit az áru és az alátámasztó hajtott görgő palástja közötti súrlódási tényező szab meg, emiatt a szabadonfutó görgőspályákéhoz hasonló szerkezeti kialakítású görgőik palástját érdesebbre készítik, esetleg gumi vagy műanyag bevonattal látják el. Az alátámasztó görgők forgatása egyedi vagy csoportos hajtású lehet.
10.
Egyedi hajtású görgőspályát általában a kohászat hengerműveiben és olyan üzemekben használnak, ahol nagy súlyú és méretű terheket nehéz üzemi feltételek mellett, nagy sebességgel kell továbbítani. A nagy átmérőjű görgők hajtását vagy motoros hajtóművekkel vagy a villamos hajtódobokhoz hasonló belső áttétellel kimondottan erre a célra gyártott villamos motorral oldják meg. a szállítási sebessége: 1 - 3 m/s. A csoportos hajtású görgőspályák kényszerkapcsolattal vagy súrlódás útján működtethetők. Az utóbbi egyszerűbb és előnyösebb, mert lehetővé teszi az áru feltorlasztását a pályán, illetve az összetorlódott áru egyenletes továbbítását is. A
kényszerhajtású
görgőspályáknál
legelterjedtebb
a
lánchajtás.
A
hajtóelemként használt görgős lánc vagy kettesével kapcsolja össze az egymás mellett lévő görgőket, ez esetben minden görgőhöz két lánckerék szükséges, de elmarad a feszítés vagy a kerekekhez hozzászorított, végigfutott láncot használnak. Nagy oldaljátékú görgős lánccal az íves görgőspálya hajtása is megoldható. A szállítási sebessége maximum 0,5 m/s. A súrlódó hajtású görgőspályák hajtóeleme ékszíj, lapos szíj vagy vezetőbordás keskeny gumiheveder lehet, szállítósebességük 1 - 1,5 m/s A görgők érintkező felületét érdesebbre kell hagyni és a jobb erőátadás érdekében a hajtóelemet alulról a nyomógörgőkkel a hordozógörgők közé be kell feszíteni.A hajtott elemeknél biztos, hogy megjelenik minden esetben a feszítés is. [2] Egyenes szakaszok Hevederes hajtás (súrlódásos kapcsolat) A szállítógörbék alatt található egy hajtóheveder, amely alatt a nyomógörgők helyezkednek el. (11. ábra)
11.
11. ábra Hevederes hajtás alkalmazása [3]
Gömbszíjas hajtás (súrlódásos kapcsolat) Kisebb termékek továbbítása esetén használható megfelelően. Kétféle konstrukciót lehet alkalmazni (12. ábra). Az egyik esetben egy központi meghajtó tengely segítségével történik a görgők mozgatása. Ezzel hatékonyan lehet kisebb termékeket mozgatni, kisebb a szíjak érintkezése. A másik esetben 1-1 tengely hajt meg görgőpárokat. Ekkor még kisebb terhelést lehet a görgőkre adni.
12. ábra Gömbszíjas hajtás alkalmazása [3]
Láncos hajtás (alakzáró kapcsolat) Nehéz termékek továbbításakor érdemes alkalmazni (13. ábra). Ez egy kényszer lánc, lánc-kerék kapcsolat.
12.
13. ábra Láncos hajtás alkalmazása [3]
Íves szakaszok Gömbszíjas hajtás (súrlódásos kapcsolat) Ebben az esetben a vonóelem egy gömbszíj, amit hajtani kell.
1.3 Csoportosítás 1.3.1 Továbbító erő szerint: Hajtás nélküli görgőspálya (gravitációs vagy szabadonfutó) A pálya vízszintes vagy lejtős elrendezésű, az áru vízszintes pályán kézi mozgatással, a lejtősökön pedig az áru súlyának a pálya irányába eső összetevője útján továbbítható. Hajtott pályák (kényszererő) Görgői egyedi vagy csoportos hajtásúak, a pálya emelkedési szöge az árunak a görgőn való megcsúszása határáig növelhető. Külső erő Például kézi mozgatás. Ezen kívül a csoportosítás történhet: A görgő mozgatása szerint: szabadonfutó, hajtott,
13.
A mozgás iránya szerint: vízszintes, ferde, A gördülőelem kialakítása szerint: görgős, tárcsás, hevederes.
1.4 A berendezéssel megoldható anyagáramlási feladatok Szállítás Például technológiai folyamaton belül, üzemrészek között (épületen belül) lehet értelmezni. Torlasztás A szállított rakományok torlasztására akkor van szükség, ha az egymást követő egységek egymást akadályozzák. Az automatikus torlasztás során az egységek nem ütköznek össze, egymástól adott távolságra felsorakoznak. A torlasztás megoldható mechanikus megakasztóval, illetve bizonyos hajtási szakaszok kikapcsolásával. Tárolás Például műveletek közötti vagy késztermék tárolás. Átadás Az átadás lehet kézi, golyósgörgők segítségével vagy lehet automatikus, terelő korlát, láncos leterelő, tolólap, billenő elem, terelődob, láncos áthordó, fordító asztal, függőleges átadó elem (szakaszos vagy folyamatos működésű lift), konvejorra átadó elem. [1] [2]
14.
2 Anyagmozgató rendszerek Anyagmozgató rendszer alatt egy adott anyagáramlási rendszert és az azt megvalósító anyagmozgató berendezések összességét értjük. Az anyagmozgató rendszerek csoportosíthatók:
az alkalmazott eszközök összetétele szerint (homogén, inhomogén), a berendezések kapcsolata szerint (soros, párhuzamos, stb.), térbeli kiterjedés szerint (üzemi, üzemek közötti, stb.), a feladatok kiosztása szerint (egyedi, kapcsolt, stb.), stb.
Az anyagmozgató rendszerek sajátos feladatai közé tartozik az egyes berendezések mozgásának összehangolása az átadási pontokon, ill. a kereszteződési pontokon, a különböző berendezések szállítási és rakodási kapacitásainak
összehangolása,
univerzális
(különböző
eszközökkel
használható) tároló helyek kialakítása, a várakozási jelenségek kezelése (eszköz sorban állás), az eszközökkel és a különböző feladatokkal kapcsolatos információáramlás biztosítása, illetve egyéb feladatok. Az anyagmozgató rendszerek tervezése, kiépítése és működtetése alapvetően a rendszerelemek és kapcsolataik függvénye. A rendszer definiálásához meg kell adni:
az anyagmozgatási feladatok kapcsolatait, az anyagmozgatási folyamatok felépítését és kapcsolatait, az alkalmazott anyagmozgató eszközöket, az anyagmozgató eszközök jellemzőit, az anyagmozgató eszközök kapcsolatait, az eszközök és feladatok hozzárendelését, a kiszolgált objektumok jellemzőit, a kapcsolódó objektumok és folyamatok jellemzőit, stb. [3]
2.1 Anyagmozgatási folyamatok, eszközök Az anyagmozgatási feladatok különbözőképpen kapcsolódhatnak egymáshoz, elsősorban a technológia műveletek kötöttségeinek és a mozgatott anyagok, áruk függvényében. Eszerint lehetnek függetlenek és kapcsolódók. Az anyagmozgatási folyamatok különböző egyedi feladatok összekapcsolásaként adódnak elő, az egyes kapcsolatok meghatározzák a folyamatok felépítését, 15.
amely lehet nyitott, zárt, illetve csomópontos. Egy adott anyagmozgató rendszer több, különböző folyamatot tartalmazhat, amelyek viszonya definiálja a rendszer jellegzetességeit. (14. ábra)
14. ábra Anyagmozgatási feladatok és folyamatok tipikus kapcsolódási lehetőségei [3]
Az alkalmazott anyagmozgató eszközök összetétele meghatározza a kiszolgáló rendszer alapvető tulajdonságait. Az anyagmozgató eszközök kapcsolatát alapvetően a feladatok és a folyamatok kapcsolatrendszere határozza meg. Az eszközök kapcsolata három különböző szinten valósulhat meg: Objektum-szinten Az anyagmozgató eszközök objektum-szintű kapcsolata abban nyilvánul meg, hogy van legalább egy olyan objektum a rendszerben, amelynél az adott eszköz találkozhat a másikkal. A
kapcsolat
megvalósulhat
mind
technológiai,
mind
anyagáramlási
objektumokban. Ez a kapcsolat nem feltételez együttműködést, legtöbbször a hatás csak a várakozásokban jelenik meg. A tervezés szempontjából két aspektust kell figyelembe venni:
várakozó helyek, illetve pályák kialakítása, a kapcsolódó objektumok miatt összehangolt árukezelési megoldások alkalmazása.
16.
Feladat-szinten Az anyagmozgató eszközök feladat-szintű kapcsolata esetén legalább egy feladat teljesítése során együtt kell működnie az adott berendezéseknek. Ez a kapcsolat az eszközök tervezése szempontjából elsődleges fontosságú, mert a működés teljes összehangolását igényli. A közös feladatok esetén a következő kapcsolódási formák fordulhatnak elő:
szinkron beszállítás (osztott feladatok), osztott szállítási folyamat (áruátadás), rakodási-szállítási kapcsolat, gyűjtési-elosztási kapcsolat, stb.
Működési-szinten Az anyagmozgató
eszközök
működési-szintű
kapcsolata
esetén
a
berendezések csak a működés közben találkoznak a feladatok végrehajtása során. Ez
a
kapcsolat
leggyakrabban
a
közös
szállítás
útvonalak,
illetve
kereszteződések használatában merül ki. A tervezés szempontjából két aspektust kell figyelembe venni:
Egy
a szállítási útvonalak összehangolása, összehangolt útvonal-rendszer és szállítási hálózat kialakítására van szükség. anyagmozgató
rendszer
feladatai
különféle
eszközökkel
is
megvalósíthatók, de egy adott feladathoz mindig rendelni kell egy adott eszközt. Az eszközök és feladatok hozzárendelése lehet:
előre definiált (nem változtatható), tervezett (adott stratégia mentén időszakosan előre definiálható), eseti (a szabad kapacitások függvényében változtatható). [3]
2.2 Görgőspálya rendszerek A görgőspályák általában komplex rendszerekben kerülnek alkalmazásra, ami azt jelenti, hogy különböző kialakítású és funkciójú pályaszakaszokat kapcsolnak össze, amikből nyitott, vagy zárt pálya nyomvonal alakítható ki. A 17.
rendszerben történő működtetés ebben az esetben az egyes pályaszakaszok illesztését, összehangolását és kapcsolt működtetését jelenti. A folyamatos működésű berendezések csoportjába tartoznak a görgős pályarendszerek, melyek esetén a folyamatok automatikus lefolyása a gépek jellegéből adódóan adott, így a kiegészítő műveleteket kell automatizálni. Ilyenek például a teherfelvétel (fel- és leadás, átadás, stb.), indítás, leállítás, megszakítás, torlasztás. [3]
2.2.1 Görgőspálya rendszerek alkalmazása esetén megjelenő kiegészítő műveletek Átadás merőleges pályaszakaszra A
görgős
fő
pályaszakaszra
érkező
egységet
azonosítani
kell
egy
pályaelágazás előtt, ezt egy azonosító szenzorral lehet megoldani. Ha ez az azonosítás vonalkóddal történik, szükség lehet még a görgőspályára érkezés előtt az egység megfelelő forgatására, RFID esetén erre nincs szükség. Ha az azonosítás megtörtént, akkor az áru további útja már ismert: vagy halad tovább a fő pályán, vagy át kell adni az egységet a merőleges pályaszakaszra. Ez többféle módon is történhet az áru súlyától függően. Először is szükség van egy pozíció érzékelő szenzorra, amely segítségével megadható az, az időpillanat, amikor az egység biztonságosan továbbítható a merőleges pályaszakaszra, a leborulás veszélye nélkül. Ezután például ha az áru súlya nem túl nagy - így a súrlódási együttható elenyésző - akkor lehet használni egy toló eszközt. Ha az áru súlya nagy, akkor a görgők közül egy külön hajtással rendelkező kiemelkedő lánc továbbítja az egységet. A merőleges pályaszakasz lehet például hajtott vagy hajtás nélküli, gravitációs pálya is. (15. ábra)
18.
Pozíció érzékelő szenzor
Azonosító szenzor
Átadó szerkezet
15. ábra Átadás merőleges pályaszakaszra [3]
Munkahelyi tárolás (be- és kimenő) Egy munkahelyhez hozzá lehet rendelni egy bemenő (például alapanyag) és egy kimenő (például késztermék) várakozó sort. A hatékony és folyamatos munkavégzés érdekében 1-1 görgőspályán az egységek várakozhatnak, továbbíthatók. (16. ábra) Bemenő tároló esetében a görgőspályának hajtás nélkülinek vagy leállíthatónak kell lennie. Az első terméknek adagolási pozícióba kell jutnia, melyet egy szenzor érzékel. A termék biztonságos megérkezése érdekében szükség lehet torlasztásra. A kimenő tárolónak hajthatónak, vagy lejtősnek kell lennie. Szükség van még egy szenzorra, amely érzékeli, ha a kimenő pályaszakasz elejére egy egységet helyeznek.
19.
Pozíció érzékelő szenzor
Bemenő tároló
Adagolási pozíció
Munkahely
Pozíció érzékelő szenzor
Kimenő tároló
16. ábra Munkahelyi tárolás [3]
Munkahelyi kiszolgálás A munkahelyi kiszolgálás automatizálása esetén szükség van egy adagoló berendezésre. Három különböző fő pozíciót lehet megkülönböztetni:
a bejövő pályaszakaszon a szenzor által érzékelt adagolási pozícióban lévő egység, munkahelyen belüli pozíció, kimenő pályaszakaszon található szenzor által érzékelt kitárolási pozícióban lévő egység
Az egység orientációját tehát szenzorok segítik. Az adagolás történhet egységenként vagy az egységből kivéve. Mivel nem biztos, hogy egy egység pontosan az a mennyiség, amelyet a munkahely felhalmozás nélkül fel tud dolgozni, így szükségessé válhat egy ideiglenes tároló, adagoló hely alkalmazása. Ezt az adagolást robot, manipulátor vagy speciális adagoló szerkezet alkalmazásával lehet megvalósítani. Szükség lehet az üres egységrakomány képző eszköz oda és elszállítására. Az adagolási folyamat végén új egység kerül az adagolási pozícióba (17. ábra).
20.
Adagoló berendezés Adagolási pozíció
Bemenő tároló
Kimenő tároló Munkahely
17. ábra Munkahelyi kiszolgálás [3]
Pályaszakaszok összevezetése Ebben az esetben az a feladat, hogy két pályaszakaszt kell összevezetni, a rajtuk elhaladó egységek sérülése, megakadása nélkül. (18. ábra) Az egységek ütközésének elkerülése érdekében két fontos kitételt kell tenni:
Legalább az egyik pályaszakasz leállítható kell, hogy legyen. Érzékelni kell az egységek beérkezését és elhaladását.
Gondoskodni
kell
a
görgők
sebességének
összehangolásáról
és
összevezetést az egységek tulajdonságainak megfelelően kell kialakítani. Leállítható pályaszakasz
Összevezető pályaszakasz
Egység érzékelő szenzor Egység érzékelő szenzor
18. ábra Pályaszakaszok összevezetése [3]
21.
az
Tárolás tároló pályaszakaszon Több esetben is fontos tároló pályaszakaszt közbeiktatni. (19. ábra) Szenzor segítségével lehet osztályozni és ideiglenesen a tárolókapacitást kihasználva amely a pályaszakasz hosszától függ - szelektíven (például különböző típusonként) tárolni az egységeket. Fontos továbbá, hogy a tároló szakasz hajtással rendelkező és leállítható legyen, hiszen az egység csak igény szerint kell, hogy továbbításra kerüljön. A kitárolás során a FIFO elv érvényesül, azaz a legelőször a pályaszakaszra érkező egység hagyja el legelőször a tároló részt. Inhomogén rendszerek esetében a főpályáról leágazó gravitációs görgőspályák és szenzorok segítségével is lehet szelektíven tárolni az egységeket. Ekkor a hajtás nélküli pályáról egyéb logisztikai berendezéssel, például targoncával lehet továbbítani az egységet a megfelelő helyre. Ez emberi beavatkozást igényel, de megoldható automatizálás segítségével is, viszont a megvalósítás nagyon költséges.
2. tárolócsatorna
Átadó szerkezet
Azonosító szenzor
Pozíció érzékelő szenzor
1. tárolócsatorna
19. ábra Tároló pályaszakasz [3]
22.
3 Anyagmozgató rendszerek tervezése Anyagmozgató géprendszerek tervezése során általában egy komplex anyagáramlási feladathoz keresünk megfelelő kiszolgáló berendezéseket és összehangoljuk azok működését. A
megoldást
kereshetjük
feladat-szemléletű,
vagy
rendszer-szemléletű
megközelítéssel. Feladat-szemléletű megközelítés esetén a tervezést különálló anyagmozgatási részfeladatok megoldásával keressük. Rendszer-szemléletű megközelítésnél a rendszer egészét vizsgáljuk és a rendszerelemek közötti kapcsolatok alapján keresünk megoldást. Ilyen esetekben a rendszerek hasonlósága alapján történik a tervezés, aminek elvégzéséhez szükség van ún. tipikus anyagáramlási rendszerek definiálására. A feladat-szemléletű megközelítés a szakirodalomban jobban publikált, nagy előnye, hogy a tényleges anyagáramlási paraméterekre épít és matematikailag jobban leírható. A feladat-szemléletű tervezés során négy alapvető részfeladatot kell megoldani:
Anyagáramlási objektumok telepítésének tervezése (hely megválasztása), Anyagmozgató eszközök tervezése (kiválasztás és méretezés), Egységrakomány-képző eszközök tervezése (típusok és berakási módok) és Anyagmozgatási feladatok ütemezése (fel- és leadások, járattervezés, stb.).
A hagyományos tervezés során a cél az anyagmozgató berendezések megválasztása. A tervezés során az adott feladatokat megvalósító eszköz rendszer kiválasztása az adott rendszer paraméterek alapján integráltan történik. Az eszközkiválasztás megvalósítására szolgáló módszerek:
analitikus módszerek, tudásbázisú módszerek, hibrid (tudásbázist és analitikus módszert is felhasználó) megoldások. [3]
23.
3.1 Rendszertervezés Általában az eszköz kiválasztás, folyamat mérnökök feladata, akiknek nincs elég tapasztalata és ezen felül kevés rendelkezésre álló eszköz van a segítésükre. Sok mennyiségi technika és számítási algoritmus létezik a témával kapcsolatban, például CRAFT, CORELAP, ALDEP, PLANT és COFAD. Ennek ellenére sok mérnök a kézzel fogható megoldásokra támaszkodik. Ilyen megoldások lehetnek:
Tankönyvek, kézikönyvek és a saját tapasztalat. A berendezést eladó tanácsa, amely ugyan ingyenes, de az érdek miatt nem megbízható Analitikus módszerek, de ezek túl leegyszerűsítettek. Konzultáció egy anyagkezelési szakértővel, amely egy jó megoldás is lehetne, de nagyon drága.
Tehát a feladatot teljesítő mérnök a saját tudására és tapasztalatára hagyatkozik, egy-egy anyagmozgató berendezés kiválasztása során, ha ez nem is jelenti a legköltséghatékonyabb megoldást.
3.1.1 Szakértő rendszerek Mivel ma már ezernyi típusú berendezés és gyártó van a piacon, emiatt egy anyagmozgató rendszer kialakítása meglehetősen komplex és fárasztó feladat. Egy szakértő rendszer képes elfogulatlan döntést hozni, gyorsabban reagálni, alacsonyabb költségeket generálni és nagyobb a rendelkezésre állása egy emberi
szakértőhöz
képest.
Az
anyagmozgatási
feladatokat
ellátó
berendezések kiválasztása során a szakértő rendszerek adatbázisa általában fix és mozgatható gépeket definiál, amelyeket két pont közötti folyamatos vagy szakaszos anyagmozgatásra lehet felhasználni.
3.1.2 Osztályozás Az
anyagmozgató
berendezések
kiválasztására
használt
alkalmazások három féle nagyobb csoportba sorolhatók.
24.
számítógépes
Analitikus megoldások Az analitikus módszerek alkalmazása az ipari feladatokra nem megfelelő, mivel a feladatokat túlegyszerűsíti, így nem valóságosak a megoldások. Tudásbázisú megoldások A
tudásbázisú
szakértő
rendszereket
széles
körben
alkalmazzák
anyagmozgató berendezések kiválasztási problémáira. Ezek úgy működnek, hogy felmérik a felhasználó által megadott jellemző értékeket, amelyet arra használnak, hogy kiválasszák a legköltséghatékonyabb berendezés típusát az előre
létrehozott
alternatívák
közül.
A
tudásbázis
szabályai
általában
berendezésekkel kapcsolatos iratokból, könyvekből vagy szakértővel való konzultációs adatokból származnak. Egy tudásbázis szabályokból épül fel, melyben
előre
vagy
hátrafelé
haladó
láncolással
lehet
kiválasztást
megvalósítani. (20. ábra) Szabálybázis
Ténybázis
IF… THEN… Fact1, Fact2,…
KÖVETKEZTETŐ AUTOMATA
KEZELŐI INTERFÉSZ
20. ábra Szabályalapú tudásszemléltetést és következtető automatát alkalmazó megoldás [5]
Előrehaladó láncolás (forward chaining): a végkonklúzió megtalálása a feladat, a megadott tényekből kiindulva. Hátrafelé haladó láncolás (backward chaining): az elérendő cél adott és a szükséges előfeltételek megtalálása, illetve a megadottak elégséges voltának megállapítása a cél. [5]
25.
Az előrehaladó láncolást alkalmazó részben, a rendszer megpróbálja kikövetkeztetni a megfelelő anyagmozgató berendezés típusát, melynek alapja az ismert kapcsolatok és a részletezett követelmények. A hátrafelé haladó részben, pedig kikérdezi a felhasználót a berendezés jellemzőiről, így keresi a feladathoz a legmegfelelőbb gép típust. Tudásbázis fejlesztés Egy tudásbázis fejlesztése esetén három fő irányvonalat kell követni.
Meg kell határozni egy listát, amely tartalmazza az anyagmozgató géptípusokat, és ezek közül egyet vagy többet megjelölni, amelyet a rendszer a felhasználónak ajánlhat. Definiálni kell az anyagmozgató eszköz jellemzőit, hogy ezt össze lehessen egyeztetni a felhasználó által megadott anyagkezelési szükségletekkel. Hibrid rendszerek esetében pedig, a heurisztikus szabályok fejlesztése a cél az anyagmozgató berendezés kiválasztásához.
A második pontban leírt jellemzők, darabárut mozgató anyagmozgató eszköz esetén a következők lehetnek:
A mozgás síkja: Ez a mozgásokra utal, lehet vízszintes, függőleges vagy ferde. Energiaforrás: Ez vonatkozik a gravitációs vagy elektromos energiára, ami mozgatja az anyagokat vagy működteti a berendezést. Sebesség: Az anyagok mozgatásához szükséges sebesség Hőmérséklet: A mozgatott anyagok hőmérséklete. Terhelhetőség: Szállító kapacitás. Vízszintes szállítás: Azt a vízszintes távolságot jelenti, amelyet az anyagmozgató gépnek le kell fednie. Termék alak: A szállított árura vonatkozik, amely lehet általános alakú vagy nem általános alakú. Torlódás: Arra vonatkozik, hogy képes-e az adott berendezés az árut a mozgatás során felhalmozni Flexibilitás: Ez a jellemző arra vonatkozik, hogy milyen mértékben lehet a berendezést mozgatni. A nagy flexibilitású berendezéseket lehet egyik helyről a másikra mozgatni, az alacsony értékkel bírókat pedig csak magas költségek árán.
26.
Anyagmozgató eszköz pontozásának számítása A kiválasztáshoz a berendezéseket valamilyen módszer alapján súlyozni kell, ilyen például a lentebb (21. ábra) látható pontozás pszeudo kódja is. A különböző
anyagmozgató
eszközök
pontozása
egy
mérőszám
arra
vonatkozóan, hogy az eszköz mennyire teljesíti az anyag kezelési elvárásokat a tulajdonságai alapján. A pontozás kiszámítása a súlyozott érték (Weighted Evaluation Method) módszer koncepcióját és az elvárt érték feltételrendszerének (Expected Value Criterion) kombinációját egyesíti a kockázatok alatti döntéshozatalhoz. A pontozás általában egy a lentihez hasonló algoritmus alapján számítható.(21. ábra)
21. ábra Algoritmus felépítése a pontozás számításához [6]
A programozói logika összehasonlítja a felhasználó által megadott értéket (attribute) a berendezés jellemzőivel (value). Ha egyezést talál az adott berendezés pont értéke növekszik (score), ennek értéke az adott jellemző előzőekben megadott súlyának (wt. of Attribute) és az összes jellemző súlyozásának hányadosa. Mindezt még meg kell szorozni egy valószínűségi változóval (probability), amely a következőképpen számolható:
27.
Probability = conf + (1-conf) * [(x-1)/(a-1)] conf: arra a bizonyosságra utal, hogy a felhasználó a kért információ birtokában van x: a kedvező események száma a: a jellemzők különböző értékeinek a teljes száma Ha esetleg a felhasználó által megadott érték egyik berendezés jellemzővel sem egyezik, akkor is növekszik a pontszám, de csak kisebb értékkel és a maximum pontszám 100 lehet. Ez a pontozási rendszer a végső listázás során fontos, körülbelül 80-100 pontig érdemes listázni a berendezéseket egy ilyen pontozású rendszerben. Ez a részletezett megoldás előrehaladó láncolást használ, mivel a felhasználó által megadott adatok alapján egyre részletesebben, lépésenként halad a megoldandó feladatot megfelelően teljesíteni tudó berendezések kis csoportja felé. [6] Hibrid megoldások (fuzzy logika, heurisztikus algoritmus) A hibrid megoldásoknak nem csak az eszköz kiválasztásában van szerepe, hanem bizonyos szempontok alapján optimalizálásra is sor kerülhet. Először is ezekben található egy tudásbázis és mind a mennyiségi, mind a minőségi jellemzőket össze lehet hasonlítani a fuzzy logika segítségével. Ezek után egy célfüggvényt lehet meghatározni, például minimum költség. A hibrid megoldások esetében két fő részre lehet osztani a működést. Egyrészt van egy tudásbázisú fuzzy logikát és crisp logikát is használó kiválasztás és van egy heurisztikus algoritmuson alapuló optimalizáló rész.
28.
Tudásbázis A berendezés jellemzőit össze kell gyűjteni egy tudásbázis felépítésénél. Ezeket külön csoportba lehet osztani aszerint, hogy szám vagy nem szám alapú. A szám alapú jellemző például a terhelhetősége egy gépnek. Ezek alapján lehet létrehozni egy, egydimenziós tengelyt, amin a maximum érték a legnagyobb értékű adott jellemzővel bíró berendezés, a lenti ábra egy lehetséges súly alapú osztályozás látható (22. ábra). A felosztott trapézok metszéspontja körül kell, hogy legyenek a legközelebbi berendezések, így még van egy átmenet is az egyes terhelhetőségek között, nem éles a határ.
22. ábra Fuzzy logika alapján történő felosztás [7]
Létezhet olyan fuzzy szabály is, amelyben együtt érdemes kezelni egyes funkciókat, mint például szállítási távolság és gyakoriság. Ekkor egy közös bizonyossági értéket lehet hozzá rendelni, amely a berendezés teljesítményére utal, a legjobb az 1 érték, a minimum értéke pedig 0. A szabályok egy része tehát ezen a fuzzy logikán, következtetéseken alapul. A másik része, amely nem számosítható, crisp logikát használ. Ez egy egyszerű IF_THEN következtetés, itt nincs külön felosztás. Heurisztikus algoritmus A tudásbázis alapján a szakértő rendszer egy listát készít, amelyet optimalizálni kell bizonyos szempontok alapján. Ezt meg lehet tenni genetikus algoritmus segítségével. Az egyes megoldásokat a kromoszómák adják, amelyben az egyes gének egy-egy géptípust jelölnek. Ebben az esetben a fittnes érték meghatározása több összetevőből állhat például beruházási költségek, alkalmassági faktorok és variációk. Lehetnek olyan kikötések, amik miatt a kiszámolt optimális közeli megoldás nem tökéletes, például az egy folyamatban használt berendezések legyenek ugyanolyan típusúak, ahol csak lehet. [7]
29.
3.1.3 Szakértő rendszerek jövője A szakértő rendszerek fontos szerepet töltenek be az anyagmozgató berendezés kiválasztása során. Egy részről megkönnyítik a munkát és a tudásbázis olyan előre összegyűjtött adatokat tartalmaz, amely akár meg is előzheti egy-egy szakember tudását, mivel az adatbázisok naprakész információkkal szolgálnak. Egy központosított hálózati adatbázisban a gyártói adatok frissítése akár percenként is történhet. Másrészről a hibrid rendszerek esetében olyan módszereket lehet alkalmazni, mint például a költségoptimalizálás. Ez azért nagyon fontos, mivel a mai nagy termelő
vállalatok
esetében
a
komplex
rendszerek
megvalósításának
beruházási vagy fejlesztési költségei óriásiak. Tehát az ipari érdekeket a költséghatékonyságával, a megbízható, naprakész információ átadásával szolgálja, így az anyagmozgató berendezések kiválasztásánál mindenképpen nagy szerepe van a jövőben is.
3.2 Rendszertervezés alkalmazása görgős pályarendszerek tervezésére 1. példa A következőkben egy példán keresztül összefoglalom, hogy hogyan lehet csoportosítani a szállítandó anyag tulajdonságait, majd ez alapján - követve egy szakértő rendszer általános felépítését - hogyan lehet ezeket a mérhető és nem mérhető tulajdonságokat osztályozni, csoportosítani és egy kiválasztás során felhasználni. A feladat darabáru továbbítása görgőspálya rendszeren át.
alapterület: 600mm X 400mm
tömeg: 65kg
30.
400 mm
600 mm
Görgő szélessége: 400𝑚𝑚 + 50 … 100 𝑚𝑚 = 450𝑚𝑚 Szabvány: 500 mm 600 × 1 3 = 200 𝑚𝑚 max 600 × 1 5 = 120 𝑚𝑚min
Görgőtávolság:
Távolság: 700m-re kell szállítani
vagy
700.000 𝑚𝑚 1000 𝑚𝑚 = 70 𝑡𝑒𝑟𝑚é𝑘 𝑒𝑔𝑦𝑠𝑧𝑒𝑟𝑟𝑒 𝑎 𝑝á𝑙𝑦á𝑛 A következő tényezőket vettem figyelembe:
Áru nagysága Távolság Görgőátmérő
Pálya terheltsége:
Valódi: 70 𝑑𝑏 á𝑟𝑢 × 65 𝑘𝑔 = 4550 𝑘𝑔 Maximális: 1 db áru 4db görgő 25 kg/görgő X 4 görgő = 100 kg terhelés 70 db áru 70 X4 X 25 = 7000 kg Tulajdonságok:
Görgőspálya szélessége Terhelés/görgő Távolság Sebesség Típus Torlódás Hőmérséklet
31.
Szélesség: vékony
normál
keskeny
300
600
széles
800
extra széles
1000
[mm]
Távolság:
rövidtáv
középtáv
hosszútáv
300
650
[mm]
Súly:
nagyon könnyű
10
könnyű
közép
30
nehéz
60
extra nehéz
100
A sebesség és hőmérséklet tolerancia értékek szintén szám értékek, így a fenti felosztás azoknál is lehetséges. A „típus” kétértékű lehet: hajtott vagy gravitációs, illetve a torlódásra lehet lehetőség vagy nem. Tudásbázis gépek Az egyszerűbb számolás érdekében csak 3 tulajdonságot vettem figyelembe. 32.
[mm]
Beállított 1. gép
2. gép
3. gép
Prioritások
érték a
A feladatban
felhasználó
szereplő áru
által Szélesség [mm] Távolság [m] Súly [kg/görgő]
700
750
650
3
Normál
600 mm
700
500
1000
2
Hosszútáv
700 m
30
10
50
4
Könnyű
25 kg/görgő
9 1. táblázat Prioritások és beállítások
A megfelelő értékek aláhúzással vannak jelölve. Pontozás 1. gép
2. gép
3. gép
Szélesség
3 × 100 9
2 × 100 9
4 × 100 9
Távolság
2 × 100 9
10
2 × 100 9
Súly
4 × 100 9
10
4 × 100 9
99
53
99
2. táblázat Pontozás
Ez a módszer alkalmas arra, hogy megadott tulajdonságok alapján segítse a felhasználót 1-1 gép kiválasztása esetén. Lehetőséget ad a felhasználónak, hogy prioritásokkal lássa el az egyes tulajdonságokat így is szűkítve, illetve bővítve a feladatra legalkalmasabb gépek listáját. Hátránya az, hogy a megadott
tulajdonságok
dinamikusan
szimulációval, ahol ez megoldható. 33.
nem
bővíthetők,
szemben
egy
2. példa A következő példa első részében bemutatom, hogy hogyan lehet kiszámolni egy eszköz költségét, amely nem csak a vásárlási költséget foglalja magába, hanem egyéb a használat során jelentkező költségeket is. A második részben pedig költségadatok alapján 2 populációra keresek optimális rendszer összeállítást. Költség A következő költség részekkel lehet számolni:
eszköz költség távolság (milyen messzire kell vinni az árut) súly (milyen súlyú a termék)
Egy eszközre:
Eszköz költség:
o váz o görgők o kiépítés o egyéb (pl.: hajtás) (Az előző példával számolva a továbbiakban) Egy eszköz fiktív költsége: 1000 Ft Távolság: 0,5 × 700 − 1 = 0,5 × 699 = 349,5 (𝑠ú𝑙𝑦𝑜𝑧𝑜𝑡𝑡 𝑝𝑜𝑛𝑡é𝑟𝑡é𝑘) 0,5 – a súlyozás megadott értéke A (-1) érték azért van megadva, mivel nem érdemes ezzel a tényezővel számolni, ha a távolság kisebb, mint 1 méter. Súly: 0,4 ×
7000 𝑘𝑔 − 100 𝑘𝑔 = 27,6 (𝑠ú𝑙𝑦𝑜𝑧𝑜𝑡𝑡 𝑝𝑜𝑛𝑡é𝑟𝑡é𝑘) 100 𝑘𝑔
34.
Az eszköz terheltségének nagyobbnak kell lennie, mint az egy egységnyi szakaszra jutó terhelésnek, a számlálóban ezért szerepel egy kivonás. 𝑘ö𝑙𝑡𝑠é𝑔 = 1000 𝐹𝑡 × 1 + 27,6 + 349,5 = 378.100 𝐹𝑡
Hibrid megoldás Görgőspálya rendszer
3.
1. 4. 2.
23. ábra Görgőspálya rendszer példa hibrid kiválasztásra
Szakértő rendszer által kiadott gépek költségei (fiktív) Költség [Ft] 1. gép
2. gép
A1
1000
A2
Költség [Ft] 3. gép
C1
5000
2000
C2
3700
A3
4000
C3
4500
A4
2500
D1
2000
B1
2300
D2
5000
B2
2000
D3
3700
B3
42000
D4
4500
4. gép
35.
1. populáció 1. gép
2. gép
3. gép
4. gép
Költség [Ft]
E1
A1
B2
C3
D1
9500
E2
A1
B3
C1
D3
13900
5100
18,4%
E3
A3
B2
C2
D4
14200
4800
17,3%
E4
A2
B1
C2
D2
13000
6000
21,6%
E5
A4
B3
C1
D2
16700
2300
8,3%
19000-
34%
9500=9500
27700 = 5540 = 𝐽1 5
Mutáció E5 = [A4 B3 C1 D2] E5 = [A4 B3 C2 D2] Keresztezés E2 = [A1 B3 C1 D3] E2 = [A1 B3 C2 D4] E3 = [A3 B2 C2 D4] E3 = [A3 B2 C1 D3]
2. populáció 1. gép
2. gép
3. gép
4. gép
Költség [Ft]
E1
A1
B2
C3
D1
9500
E2
A1
B3
C2
D4
13400
5600
19,31%
E3
A3
B2
C1
D3
14700
4300
14,82%
E4
A2
B1
C2
D2
13000
6000
20,68%
E5
A4
B3
C2
D2
15400
3600
12,41%
190009500=9500
32,75%
29000 = 5800 = 𝐽2 5
36.
A költségszámítás - a példa első felében súlyozásos módszerrel – lehetőséget ad arra, hogy az egyes tulajdonságokat eltérő súllyal lehessen számítani. Így a bemutatott tulajdonságokon kívül akár olyan költségekkel is lehet számolni, mint a karbantartások a várható élettartam alapján, vagy a minőségi hibák például terméksérülés. Hátránya viszont, hogy a súly értékek szubjektívek, csak egy keretet adnak az egyes paraméterek vizsgálatára és egységesítésére.
3.3 Rendszertervezés szimuláció segítségével A szakértő rendszerek használata fontos része egy rendszertervezésnek, ezt kiegészítve a szimulációk segítségével elérhetővé válnak olyan információk, amelyek a működés során felmerülnének, de a módosításuk, helyettesítésük óriási költségeket jelenthet.(Például egy gyártó berendezés áthelyezése egyik helyről a másikra.) A költségek közvetve egyéb formákban is megjelenhetnek, mint például az idő. Ide tartoznak az ütemezési feladatok, az átfutási idők és a rendszerben megjelenő zavaró tényezők is. Zavaró
tényezők
azok,
amelyek
fennakadást
okoznak
egy
rendszer
működésében. A későbbiekben ezeket a tényezőket vizsgálom, majd sorra veszem a görgős pályarendszerek tervezése során fellépő zavaró tényezőket és ezeket tovább elemzem.
37.
4 Görgőspályás anyagmozgató rendszerek tervezési jellemzői Görgőspályás anyagmozgató rendszerek tervezése során fontos meghatározni, hogy mik azok a tényezők, amelyeket figyelembe kell venni vagyis mik és mekkora hatással vannak a rendszer működésére. Fontos vizsgálni továbbá azt is, hogy az egyes jellemzők módosítása milyen hatással van a rendszer kimenetére.
4.1 Jellemzők A görgős pályarendszer tervezése során jelentkező feladatokat két fő részre lehet osztani. Először is vannak megváltozhatatlan vagy csak nehezen megváltoztatható kiinduló adatok, amelyeket csak a csatlakozó megelőző vagy követő részrendszerek módosításával lehet alakítani. Ilyenek a forráspont(ok), nyelőpont(ok) elhelyezkedése és száma, a szállítandó anyag távolsága. Térbeli korlátot szabhat még a görgős pályarendszer kialakítását illetően az elhelyezkedés egy üzemen, csarnokon belül például egy elágazás esetén befolyásolhatja a csatlakozó elemek összefutási szögét. Időbeli korlátot szabhat az áruk lehetséges továbbítási sebessége, amely függ az áru súlyától és a pálya alakjától (például íves szakaszok). Másik fő részbe azok a feladatok tartoznak, amelyeket a tervezés során szabadon lehet alakítani. Ide azok a rendszerelemek sorolhatóak, amelyek 1-1 anyag átadását biztosítják a fő anyagáramlási irányba vagy irányból egy részrendszerre. Ezek befolyásolják 1-1 anyag rendszerben eltöltött idejét, hiszen ilyen csomópontok a rendszer pillanatnyi megállítását is okozhatják, ezáltal a későbbiekben, mint zavaró tényezőket fogom kezelni ezeket az elemeket.
4.1.1 Zavaró tényezők definiálása Zavaró tényezők tehát azok az elemek, amelyek befolyásolják, vagy befolyásolhatják 1-1 anyag rendszerben eltöltött idejét. A görgőspálya rendszerek esetén a következő fontosabb ilyen elemek jelenhetnek meg a tervezés során:
38.
Tolólap Forgóasztal Robotkar Megmunkáló hely Puffer Várakozási pontok Szintkülönbségek (pl.: lift) Hajtás és hajtás nélküli szakaszok Torlasztások Csatlakozási pontok Egyéb folyamatos működésű rendszerhez való csatlakozás, átadási pont Reverzibilis hajtású görgős pályaszakasz alkalmazása
Ezek között az elemek között is van viszont olyan, amelynek a paramétereit igazából egy szállítási feladat tervezése során nem lehet változtatni, például a megmunkáló helyeken eltöltött idő. Görgős pályarendszerek tervezése esetén azokat a zavaró tényezőket kell vizsgálni, ahol az eltöltött idő az anyagok átadásával kapcsolatos, egyik részrendszertől a másikig. Ezeket a következő főbb kategóriákba lehet sorolni:
Átadási hely szerint vízszintes átadás (forgóasztal, tolólap) (24. ábra) Átadási hely szerint függőleges átadás (lift) (25. ábra) Elágazás (26. ábra) Összefutás (27. ábra)
24. ábra Átadási hely szerint vízszintes átadás (forgóasztal, tolólap) [3]
39.
25. ábra Átadási hely szerint függőleges átadás (lift) [3]
26. ábra Elágazás [3]
40.
27. ábra Összefutás [3]
Viszont nem minden esetben lesznek ezek a pontok olyan zavaró tényezők, amelyek ideje még sokszorosára is növelheti a rendszerben eltöltött időt. Ennek meghatározására a következő képlet használható: 𝑡𝑚 < 1 𝑧𝑎𝑣𝑎𝑟ó 𝑡é𝑛𝑦𝑒𝑧ő 𝑖𝑑𝑒𝑗𝑒 𝑛𝑒𝑚 𝑛ő 𝑡𝑘 𝑡𝑚 > 1 𝑧𝑎𝑣𝑎𝑟ó 𝑡é𝑛𝑦𝑒𝑧ő 𝑖𝑑𝑒𝑗𝑒 𝑛ő 𝑡𝑘 ahol 𝑡𝑚 − 𝑎 𝑚ű𝑘ö𝑑é𝑠𝑖 𝑖𝑑𝑒𝑗𝑒 𝑒𝑔𝑦 𝑧𝑎𝑣𝑎𝑟ó 𝑝𝑜𝑛𝑡𝑛𝑎𝑘 𝑡𝑘 − 𝑘ö𝑣𝑒𝑡é𝑠𝑖 𝑖𝑑ő
4.2 Görgőspályás anyagmozgató rendszerek vizsgálata A
vizsgálathoz
szimulációs
modelleket
készítettem
és
elemeztem
PlantSimulation szoftver segítségével. A PlantSimulation a Siemens PLM Software alkalmazása. A program alapvetően
az
szimulációjára,
iparban
előforduló
optimalizációjára
termelési szolgál.
és A
logisztikai
folyamatok
PlantSimulation
egy
objektumorientált alkalmazás, ennek köszönhetően a modellek a programban a fejlesztők által beépített, vagy a felhasználó által létrehozott objektumokból építhetők fel. Az objektumokból kialakított modell kiegészíthető úgynevezett metódusokkal, programtöredékekkel, melyek a modell működését befolyásolják. A program használatának végső célja általában a felépített rendszer 41.
működésének vizsgálata, illetve valamilyen szempont(ok) szerinti vizsgálata, optimalizációja. [8] A modellek definiálásakor a zavaró tényezők hatását csak determinisztikus esetekre
végeztem,
hiszen
a
kapott
sztochasztikus
eredmények
az
általánosításra befolyással lehetnének. Így összesen 3 kategóriába soroltam a zavaró tényezők hatását: 1. kategória: 1-5 mp - elágazás 2. kategória: 5-10 mp - tolólap 3. kategória: 10-15 mp - lift, forgóasztal
Vizsgálat tárgya:
matematikai
Valóságos rendszer
Modell fizikai
Folyamat jellege:
Determinisztikus
Folyamat idobeni lefolyása:
Folyamatos
Diszkrét
Manuális
Számítógépes
Végrehajtás módja:
Sztochasztikus
Digitális
Interaktív
Animáció nélkül
Analóg
Fuzzy
Hibrid
Kötegelt (batch)
Animációval
Szakaszos
Folyamatos
28. ábra Szimulációs modellek strukturálódása, osztályozása [1]
42.
Az elkészített szimulációs modellben a folyamat jellege determinisztikus, az időbeni lefolyása folyamatos (28. ábra). Az elkészített modellek esetében az anyagok érkezését 2-20 mp között vizsgáltam és a vizsgálat időtartama 30 perc volt, ezek mindegyik modellben ugyanazok a beállítások.
4.2.1 Kiinduló modell A kiinduló modellben 1 forráspontot, 1 nyelőpontot, 1 puffert és 1 görgős pályaszakaszt vizsgáltam. A használt szoftver működéséből adódóan tettem a rendszerbe egy puffert. Ez azért fontos, mivel a görgőspálya kapacitását ugyan beállítottam végtelenre, mégis korlátot ad a szállított anyagok mérete az görgőspályán való elhelyezést illetően. A szoftverben a mozgatott anyagok modellezésére MU-kat vagyis Moveable Units egységeket alkalmaztam, a beállított méretek pedig 0.5mX0,5m (29. ábra).
29. ábra Moveable Units beállított méretei
A puffer kapacitását is végtelenre állítottam, így a szoftverben a beérkező várakozó anyagok rendszerben eltöltött ideje is hozzáadódik a mért statisztikákhoz (30. ábra).
30. ábra Puffer kapacitásának beállítása
43.
Háromféle statisztika számíttatására van lehetőség a szoftverben:
Transport (szállítás) Storeage (tárolás) Production (műveletek)
A modell felépítése során szállítási (puffer és görgőspálya) és tárolási elemeket (zavaró tényezők) alkalmaztam. A puffert azért állítottam be, mint szállítási tényező,
mivel
azt
a
szimulációban
a
görgőspálya
képzeletbeli
meghosszabbításának tekintettem. A zavaró tényezőket pedig csak a megkülönböztethetőség miatt számítottam máshová. Ezeket 1-1 SingleProc nevű beépített anyagáramlási elem segítségével valósítottam meg. Azért nem tettem a rendszerbe külön görgős pályaszakaszt ennek a megoldására, mivel ott befolyásolja a MoveableUnits egységek mérete is az egy szakaszon eltöltött időt. Így ezzel a megoldással tudtam definiálni 1-1 zavaró tényezőt, amelynek a zavarási ideje befolyással van a rendszerre és a konkrét megvalósítást nem vettem figyelembe. (például szenzorok elhelyezése, megállítások foglaltság esetén)
4.2.2 Megoldások keresése Az esetek nagy száma miatt a szoftver egy részét, az Experiment Manager nevű megoldást alkalmaztam a vizsgálatokra. Ez arra szolgál, hogy 1-1 felépített modellben előre definiált bemenő és kimenő adatok megadásával a rendszert vizsgálni lehessen. A szoftverben beépített függvények segítségével adatokat lehet lekérni és bevinni a rendszerbe.
44.
31. ábra Beépített függvények
Ez minden egyes objektumra külön lekérhető, illetve futás előtt, alatt és után is ellenőrizhető aktuális értékekkel együtt.
4.2.3 Bemenő paraméterek Bemenő értékek közül 2 paramétert módosítottam. Az első az a rendszerbe a forrásponton
keresztül
érkező
anyagok
között
eltelt
idő.
Ezt
a
root.Source.interval segítségével vizsgáltam. A másik paraméter az egyes zavaró tényezők idejének a módosítása volt: root.SingleProc.proctime. A rendszervizsgálat esetén több esetben a bemenő paraméterek száma nagy volt, ezért az Experiment Manager multi-levelexperiment design (32. ábra) lehetőségét használtam ezeknek a megadására.
45.
32. ábra Experiment Manager, multi-levelexperiment design
Itt lehetőség van megadni a felső és alsó határt és a lépésközt. Így a vizsgálat során az előre beállított bemenő paraméterek segítségével tudtam vizsgálni a változtatások hatását.
4.2.4 Kimenő paraméterek Kimenő paraméterek közül vizsgáltam a beérkező darabszámot, a kimenő darabszámot, az anyag rendszerben eltöltött átlagos idejét, a szállítási eszközön eltöltött időt és várakozást, a zavaró tényezőkön eltöltött időt és várakozást.
4.3 Eredmények elemzése Vizsgáltam a beérkezési idő és a zavaró elemek számának és zavaró idejének megváltoztatásának hatásait a rendszerben áthaladó anyagokra. A kapott eredményeket egy excel táblában elemeztem, az adatok nagy számára való tekintettel Pivot táblákat használtam a kimutatások elkészítésére. Ezekben a kimutatásokban mátrix szerkezetet követve sor oszlop kombinációban vannak egymáshoz rendelve az adatok, amelyek dinamikusan változnak az alapadatok változtatásával.
4.3.1 Paraméterek (általános bevezető) Az elemzés során 3 fő kimeneti paramétert definiáltam: Kimenő elemek darabszáma A kimenő elemek darabszáma egy fontos mutató, amelyet százalékos megoszlásban is vizsgáltam, 100%-nak tekintettem azt az esetet, amikor a rendszeren az anyag bármilyen megakadás nélkül végig tud haladni egy megadott idő alatt ezt az értéket mértem.
46.
Nyelőpont
Forráspont
(Mérési szakasz) 33. ábra Kimenő elemek darabszámának mérési pontja
Rendszerben eltöltött idő A rendszerben eltöltött idő az az idő, amely alatt az anyag a forrásponttól a nyelőpontig áthalad. Ez a mutató szintén százalékos, az összes áthaladt anyag rendszerben eltöltött idejének az átlagát veszi alapul, és 100%-nak tekintettem azt az értéket, ahol nincs várakozás.
Forráspont
Nyelőpont
(Mérési szakasz) 34. ábra Rendszerben eltöltött idő mérési szakasza
Várakozási idő és zavaró idő hányadosa Várakozási idő az az idő, amelyet az anyag a görgős pályaszakaszokon tölt várakozással. Zavaró idő az az idő, amely az alap átfutási időhöz képest eltér.
4.3.2 Diagramok és eredmények Minden vizsgált paraméter esetén a környezet azonos volt, azaz a vizsgálat időtartama és az egyes esetekben a modellek kialakítása. Így hasonlítottam össze az eredményeket. Kimenő elemek darabszámának vizsgálata Vizsgáltam a kimenő elemek darabszámát kétféle paraméter függvényében: az anyagok beérkezési időközének változása és a rendszerben elhelyezett zavaró elemek száma szerint. Először is megvizsgáltam, hogy alap esetben, ha a rendszerben nem található semmilyen zavaró tényező, akkor hogyan alakul a be- és kimenő darabszám.
47.
1000 900 800 Darabszám
700 600 500 400
Bemenő db
300
Kimenő db
200 100 0 2
4
6
8
10 12 14 16 18 20
Beérkezési időköz *mp+
35. ábra 0 zavaró elem esetén: Bemenő és kimenő darabszám
A fenti (35. ábra) látható, hogy csak a pálya hosszának és a beérkezési időköznek van befolyása a nyelőpontig eljutó kimenő anyagokra. Egy zavaró elem hozzáadásával a diagram a következőképpen módosul. 1000 900 800
Darabszám
700 600 500 Bemenő db 400
Kimenő db
300 200 100 0 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Beérkezési időköz *mp+
36. ábra 1 zavaró elem esetén: Bemenő és kimenő darabszám
48.
Ebben az esetben (36. ábra) már látható, hogy az egy zavaró elem hozzáadása módosította a nyelőpontig eljutó elemek darabszámát. A zavaró elem 5 mp volt, amely egy korlátot ad a rendszer áteresztő képességére. Ez a korlát egészen 5mp-es beérkezési időközig fennáll. Ez százalékos megoszlásban a lenti ábrán látható. Tehát már 1 zavaró tag jelenléte a beérkezési időtől függően akár 40%-ra is visszaszoríthatja a rendszer áteresztő képességét. (37. ábra) 120
Százalék (%)
100 80 60 0 zavaró elem 40
1 zavaró elem
20 0 2 3 4 5 6 7 8 9 1011121314151617181920 Beérkezési időköz
37. ábra Százalékos összehasonlítás 0 zavaró tag és 1 zavaró tag között, a kimenő db alapján
Mivel a 2 zavaró elemet tartalmazó rendszer esetében az első zavaró tag 5 mp, a második zavaró tag pedig 5,6,7,8 mp és ezeknek a kombinációi, így ott már nem 5 mp az a határ, ahol a rendszer áteresztő képességét korlátozza a zavaró elem, hanem ettől több, körülbelül 8 másodperc. A 4 zavaró elemet tartalmazó esetben pedig a 4. zavaró tag 7,8,9,10 mp-es értékeket tud felvenni. (38. ábra)
49.
1000 900 800 Darabszám
700 600 500 400
Bemenő db
300
Kimenő db
200 100 0 2
4
6
8 10 12 14 16 18 20
Beérkezési időköz *mp+
38. ábra 4 zavaró elem esetén: Bemenő és kimenő darabszám
A 39. ábra mutatja a kimenő darabszám százalékos megoszlását a 0 zavaró elemet tartalmazó rendszerhez képest. Azt, hogy mennyi a kimenő elemek darabszáma befolyásolja minden esetben a pálya hossza és a beérkezési időköz. A lenti diagramon (39. ábra) látható, hogy a zavaró elemek számának növekedésével egyre lentebb tolódnak az y tengelyen a görbék. Ez azt jelenti, hogy minél több zavaró elem található a rendszerben, annál kisebb a rendszer áteresztő képessége. 120
százalék (%)
100
0 db zavaró elem 1 db zavaró elem 2 db zavaró elem 3 db zavaró elem 4 db zavaró elem
80 60 40 20 0 2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Beérkezési időköz (mp)
39. ábra Kimenő elemek százalékos megoszlása a 0 zavaró elemet tartalmazó rendszerhez képest
50.
Rendszerben eltöltött idő A rendszerben eltöltött időt vizsgáltam a zavaró elemek és a beérkezési idő függvényében. Ebben az esetben százalékos kiértékelést folytattam, ahol a száz százalék jelentette az alap időt, amit a rendszerben az anyag eltölt. A 40. ábrán látható a rendszerben eltöltött idő százalékos viszonyításban, amikor a rendszerben nincs zavaró elem, tehát az anyag várakozás és
Rendszerben eltöltött idő az alap időhöz viszonyítva (%)
fennakadás nélkül tud tovább haladni.
120,00% 100,00% 80,00% 60,00% 40,00% 20,00% 0,00% 2
3 4
5
6 7
8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Beérkezési időköz
40. ábra Rendszerben eltöltött idő, a zavar nélküli értékhez viszonyítva %-os eloszlásban (0 zavaró elem esetén)
A 41. ábrán már egy zavaró elemet tartalmazó rendszer értékei láthatók. Tehát kilencszerese lesz 2mp-es beérkezési időköz esetén a rendszerben eltöltött idő az alap időhöz képest. Ez az érték 3 mp esetén körülbelül 6,25-szeres növekedés, 4 mp-es beérkezés esetén pedig 3,75 szeres érték.
51.
Rendszerben eltöltött idő az alap időhöz viszonyítva (%)
1000,00% 900,00% 800,00% 700,00% 600,00% 500,00% 400,00% 300,00% 200,00% 100,00% 0,00% 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Beérkezési időköz *mp+
41. ábra Rendszerben eltöltött idő, a zavar nélküli értékhez viszonyítva %-os eloszlásban (1 zavaró elem)
A 42. ábra 4 zavaró elemig összesítve ábrázolja a rendszerben eltöltött idő változását beérkezési idő és zavaró tagok alapján.
Rendszerben eltöltött idő az alap időhöz viszonyítva (%)
1000,00% 900,00% 800,00% 700,00% 600,00%
0 zavaró elem
500,00%
1 zavaró elem
400,00%
2 zavaró elem
300,00%
3 zavaró elem 4 zavaró elem
200,00% 100,00% 0,00% 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Beérkezési időköz *mp+
42. ábra Rendszerben eltöltött idő, a zavar nélküli értékhez viszonyítva %-os eloszlásban
52.
Várakozás ideje/zavaró tényező A harmadik paraméter, amit vizsgáltam 0 zavaró elem esetén 0 eredményt ad, hiszen ott nincs se zavarás, se várakozás. 1 zavaró elem esetében már lehet vizsgálni a kapott paramétert, ez az eredmény a 43. ábra Várakozás/zavaró
Várakozás/zavaró tényező aránya
elem aránya (1 zavaró elem esetén)látható. 120 100 80 60 40 20 0 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Beérkezési időköz *mp+
43. ábra Várakozás/zavaró elem aránya (1 zavaró elem esetén)
4 zavaró elem esetében (44. ábra) ez az arányszám a 3. táblázat szerint
Várakozás/zavaró tényezők aránya
változik. 30 25 20 15 10 5 0 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Beérkezési időköz *mp+
44. ábra Várakozás/zavaró elem ideje (4 zavaró elem esetén)
53.
Beérkezési
időköz:
Beérkezési
időköz:
Beérkezési
2mp
3mp
4mp
1 zavaró elem
103,8
69,2
34,6
4 zavaró elem
23,98987404
20,37066903
16,75347929
3,397041104
2,065242652
Csökkenés
4,326825552
időköz:
arányának mértéke 3. táblázat Várakozás/zavaró elem idejének változása
Tehát a 2 mp-es beérkezési időnél a csökkenés mértéke kb. 4 szeres volt, viszont ha a beérkezési idő a 2-szeresére nő akkor az arányszám a felére csökken.
4.3.3 Kiértékelés A következőkben kiemelek pár fontosabb arányszámot és mutatót az eddigiekkel kapcsolatosan főleg az egyes zavaró elem kombinációkat figyelembe véve. Zavaró elemenként a rendszerben eltöltött idő Ebben az esetben az x tengelyen a zavaró elemek találhatóak egyesével bontásban. Az x tengelyen a legalsó sor jelzi az 1. zavaró elemet másodpercben, az a feletti a 2. zavaró elemet szintén másodpercben és így tovább. A két zavaró elemet tartalmazó rendszerben az eltöltött idő a zavaró tényezők idejének növekedésével együtt egyre nő. (45. ábra)
54.
Rendszerben eltöltött idő *perc+
3,7 3,65 3,6 3,55 3,5 3,45 3,4 3,35 5
6
7
8
5 Zavaró elemek *mp+
45. ábra Zavaró elemenként a rendszerben eltöltött idő (percben, 2 zavaró elem)
A 4 zavaró elemet tartalmazó rendszerben is egyre növekvő értékeket vesz fel a görbe, azaz egyre nő a rendszerben eltöltött idő, de kisebb a meredeksége,
Rendszerben eltöltött idő *perc+
mint a 2 zavaró elemet tartalmazó rendszernek. (46. ábra) 4,5 4,3 4,1 3,9 3,7 3,5 3,3 3,1 2,9 2,7 2,5 7 9 7 9 7 9 7 9 7 9 7 9 7 9 7 9 7 9 7 9 7 9 7 9 7 9 7 9 7 9 7 9 6
7
8 5
9
6
7
8
9
6
7
6
8
9
6
7
7
8
9
8
5 Zavaró elemek *mp+
46. ábra Zavaró elemenként a rendszerben eltöltött idő (percben)
Általánosságban elmondható, hogy zavaró elemenként a rendszerben eltöltött idő hasonló mintázatot alkot bizonyos periódusonként. A rendszerben eltöltött idő növekvő tendenciát mutat, de a meredeksége nem nagy. Az idő
55.
tekintetében az utolsó 2 zavaró tényező egy felső korlátot ad, ezt bemutatom a
Rendszerben eltöltött idő *perc+
következő példán. 4 3,9 3,8 3,7 3,6 3,5 3,4 3,3 3,2 3,1 3 6 7 8 9 6 7 8 9 6 7 8 9 6 7 8 9 5
6
7
Összesen
8
5 Zavaró elemek *mp+
47. ábra Zavaró elemenként a rendszerben eltöltött idő (percben, 3 zavaró elem)
A 3 zavaró elemmel rendelkező rendszerben a következő két esetet vizsgálom meg: az első zavar 5mp, a második zavar 7 illetve 8. 7 másodperc esetén az 57-6 illetve 5-7-7 másodperces zavaridők esetén a rendszerben eltöltött idő közel azonos (47. ábra). 8 másodperc esetén pedig az 5-8-6, 5-8-7, 5-8-8 ugyanígy. A kirészletezett eredményeket a 4. táblázat tartalmazza.
56.
Zavaró
Rendsze
Zava
Rendszerben
Zavaró
Rendszerb
Zavaró
Rendsz
tényezők
rben
ró
eltöltött idő
tényező
en eltöltött
tényezők
erben
(mp)
eltöltött
ténye
(perc)
k (mp)
idő (perc)
(mp)
eltöltött
idő (perc)
zők
idő
(mp)
(perc)
5-7-6
3,457301
5-7-7
5-7-8
3,473968486
3,8641975
819 5-8-6
-
31
3,620810
5-8-7
5-8-8
3,630823587
3,6428622
591
5-8-9
3,87821
48
9623
Rendszerben eltöltött idő *perc+
4. táblázat Részletezett eredmények 3,7 3,65 3,6 3,55 3,5 3,45 3,4 3,35 6
7
8
6
7
7
8
8 5 Zavaró elemek *mp+
48. ábra Rendszerben eltöltött idő
Kimenő darabszám A kimenő darabszám a zavaró elemek megjelenésével párhuzamosan egyre csökken, hiszen a rendszer áteresztő képessége is csökken, egyre több zavar tartja az anyagot a rendszerben. A következő ábrán az x tengelyen a zavaró elemek találhatóak egyesével bontásban. Az x tengelyen a legalsó sor jelzi az 1. zavaró elemet másodpercben, az a feletti a 2. zavaró elemet szintén másodpercben és így tovább. (49. ábra)
57.
Kimenő darabszám
162 160 158 156 154 152 150 148 146 144 142 6
7
8
9
5
6
7
8
9
6
6
7
8
9
7
6
7
8
9
8
5 Zavaró elemek *mp+
49. ábra Kimenő db szám
Az ábrán (49. ábra) látható a csökkenő tendencia, de vannak ismét kiemelendő területek, amelyet a 3 zavaró tényezőt tartalmazó rendszer ábráján elemzek tovább. Először is az utolsó zavaró elemet veszem alapul. Ez legyen például a 3. zavaró tag 6 mp-es foglaltsággal. Ha a második zavaró tag 5 mp, akkor a kimenő darabszám kb. 160, ha 6 mp, akkor is kb. 160, ha 7 mp, akkor kb. 158 ra esik ez az érték, 8mp. esetén pedig 154. A többi esetet is egyesével megnézve kimondható, hogy jelentős csökkenés akkor következik be a kimenő darabszámban, ha az utolsó zavaró elem értéke kisebb, mint az utolsó előtti ilyen zavaró érték. Négy zavaró elem esetén is sorra veszem ezeket a következő ábrán és az alatta lévő táblázatban, ha:
A
1. zavaró tényező = 5mp 2. zavaró tényező = 7 mp 3. zavaró tényező = 6,7,8,9 mp 4. zavaró tényező = 7,8,9,10 mp
58.
vizsgált
értékek
ezek
kombinációi (mivel az első két érték egyenlő: táblázatos jelölés 3. zavaró idő – 4. zavaró idő)
Kimenő darabszám
175 170 165 160 155 150 145 140 135 130 125 6--7 7--7 8--7 9--7 6--8 7--8 8--8 9--8 6--9 7--9 8--9 9--9
6-10
7-10
8-10
9-10
Kimenő db 168 168 159 150 159 159 158 150 150 150 150 149 142 142 141 141 Zavaró elemek *mp+
50. ábra Kimenő db
Itt is megfigyelhető, hogy az utolsó zavaró tag nem változik, csak ha az utolsó előtti zavaró értéke nagyobb, mint a sajátja. i –zavaró tag sorszáma k - zavarás időtartama Ha a ki ≤ ki+1, akkor a kimenő darabszámok azonosak, egyébként csökkennek Várakozási idő/zavaró idő A szimuláció segítségével mért adatok a lenti ábrán láthatóak. Az x tengelyen a zavaró elemek találhatóak egyesével bontásban. Az x tengelyen a legalsó sor jelzi az 1. zavaró elemet másodpercben, az a feletti a 2. zavaró elemet szintén másodpercben és így tovább (51. ábra). Y tengelyen pedig az arányszám látható.
59.
Várakozási idő/zavar idő aránya
6 5 4 3 2 1 0 6
7
8 5
9
6
7
8
9
6
6
7
8
9
7
6
7
8
9
8
5 Zavaró tényezők *mp+
51. ábra Várakozás/zavaró idő (3 zavaró tényező)
Az 51. ábrán látható a 3 zavaró tényezőt tartalmazó rendszer diagramja. Pirossal vannak jelölve azok a pontok, ahol 1-1 törés látható a görbében. Ezeket a pontokat tovább részletezem az 5. táblázatban, ahol a töréspont előtti és utáni pontjait is figyelembe veszem: 5-7-6 (k. pont), 5-7-7(k+1. pont), 5-78(k+2 pont) illetve 5-8-7, 5-8-8, 5-8-9 pontokat. 5-7-6 (k+1). pont – k. pont
5-7-7 (k+2). pont – (k+1). pont
5-7-8
4,94810934 5-8-7
4,938343056
(k+1). pont – k. -0,19678 pont 4,751324845 5-8-8
-0,19294 4,745400179
(k+2). pont – (k+1). 0,187018 pont 4,938343056 5-8-9 5. táblázat
60.
0,325575 5,070974921
Tehát a vizsgált zavaró tényezőt megelőző pont van hatással az aktuális tényezőre, ha megegyezik a zavaridő, akkor a várakozás/zavaró idő aránya a
Várakozási idő/zavaró idő aránya
megelőző ponthoz képest csökken. 7 6 5 4 3 2 1 0 7 9 7 9 7 9 7 9 7 9 7 9 7 9 7 9 7 9 7 9 7 9 7 9 7 9 7 9 7 9 7 9 6
7
8 5
9
6
7
8
9
6
7
6
8 7
9
6
7
8
9
8
5 Zavaró elemek *mp+
52. ábra Várakozás/zavaró idő
Szimulációs eredmények összegzése A vizsgálatok során azonos környezetet feltételeztem az egyes modellekben, itt környezet alatt a pálya hosszát és a beérkezési időközöket értem, sztochasztikus hatásokat nem vettem figyelembe. Az egyes zavaró hatások befolyása nagyban függ az ütemezéstől, viszont a zavaró tényezők időbeli korlátait figyelembe véve is lehet javítani a rendszer teljesítményén, legyen szó akár kimenő darabszámok növeléséről vagy akár a rendszerben eltöltött idő csökkentéséről. Mindehhez megfelelően kiválasztott eszközök szükségesek, amelyek az adott feladat ellátására a legmegfelelőbbek. A zavaró tényezők hatása akkor jelentkezik, ha a hatás ideje nagyobb, mint az anyagok beérkezési ideje. A kimenő elemek számát és a rendszerben eltöltött időt befolyásolja a zavaró elemek ideje, illetve az, hogy ne legyen torlódás az egyes zavaró elemek előtt, hiszen akkor a várakozás miatt nem tud az anyag a rendszeren áthaladni. Minél több zavaró elem van a rendszerben, a kimenő elemek darabszáma egyre csökken (53. ábra), a rendszerben eltöltött idő egyre nő, tehát a rendszer áteresztő képessége egyre csökken. Azt, hogy mennyit kell
61.
várakozni egy adott zavaró tényező előtt, mindig a megelőző pont határozza
Kimenő elemek száma percenként
meg. 60 50 40 30 20 10 0 7 9 7 9 7 9 7 9 7 9 7 9 7 9 7 9 7 9 7 9 7 9 7 9 7 9 7 9 7 9 7 9 6
7
8 5
9
6
7
8
9
6
7
6
8
9
6
7 5 Zavaró elemek *mp+
53. ábra Kimenő elemek száma/rendszerben eltöltött perc
62.
7
8 8
9
5 Összefoglalás A görgőspálya rendszerek tervezése során a feladatok hierarchikus struktúrát alkotnak. Ahhoz, hogy egy automatizált görgőspálya rendszer megfelelően, hatékonyan működjön, szükség van az egyes elemek tulajdonságainak ismeretére, azok rendszerre gyakorolt hatására. Meg kell határozni, hogy egy rendszeren belül hogyan lehet összekapcsolni az egyes elemeket, de mindez egy rendszertervezéshez nem elegendő, ehhez szükség van egymást erősítő módszerekre és a lehetséges szűk keresztmetszetek, zavaró tényezők feltárására. A ma használt módszerek közül két fontos témakört vizsgáltam meg a dolgozat során. Az egyik módszer a szakértő rendszerek alkalmazása, amely a mesterséges intelligencia fejlődésével, az adatok felhőkben való tárolásával, az egyre újabb algoritmusok megjelenésével egyre közelebb jut ahhoz, hogy naprakész segítség legyen egy tervezés során és optimum közeli megoldásokat nyújtson heurisztikus módszerekkel egy tervező részére. A másik módszer a szimuláció, amely segítségével olyan rendszerváltozatokat lehet modellezni, amely eszközeit nem kell megvásárolni, üzemeltetni, mégis a mérési eredmények
segítségével
feltárhatóvá
válnak
a
rendszer
esetleges
hiányosságai. Ez a két fő módszercsoport egymást kiegészítve hatékony segítséget nyújt egy rendszertervezés során. Egy rendszerben megjelenhetnek olyan zavaró tényezők, amelyek a kimenő elemek darabszámát, az anyagok rendszerben eltöltött idejét nagyban befolyásolhatják nem csak azáltal, hogy időt kötnek le, hanem azáltal is, hogy várakozás keletkezik a rendszerben. Az egyes zavaró elemek egymást nagyban befolyásolják, főleg azért, mert torlódások alakulhatnak ki, egyre több a várakozás egy olyan rendszerben, amely a zavaró elemeket nem megfelelően kezeli. Mindezek mellett a dolgozat során példákkal alátámasztott módszerek, a rendszertervezés során az egyes rendszerváltozatokat segítenek rangsorolni, amely támogatja a hatékony döntéshozatalt és redukálja a később megjelenő változtatások számát. Végezetül pedig szeretném kiemelni, hogy egy rendszertervezési feladathoz ahhoz,
hogy
hatékonyan
feladatmegoldások
működjön
szükségesek,
összehangolt,
amelyek
legfőképp
egymásra egy
épülő
folyamatosan
fejlesztett megoldási metódus eredményeképp jöhetnek létre és kerülhetnek alkalmazásra.
63.
6 Summary The tasks make a hierarchic structure during the designing process of a roller conveyor system. To make the roller conveyor system work smooth and effective, we have to know the characteristics of certain elements and the effect they can make on the system. We have to define the method of linking the different elements but this would not be enough to design a system as we have to know the systems that strengthen each other, and reveal the weakest links, disturbing elements. During my thesis, I investigated two amongst those systems that been used nowadays. One method is the application of expert systems that - by the wide-spread of the cloud systems, the development of the artificial intelligence and the appearance of the newest algorhythms - is becoming closer and closer to be an updated help for a system designer by giving near-optimum solutions through the heuristic systems. The other method is simulation through what we can make models on systems with no need of buying, operating it's devices however with the help of the results we can reveal the possible weaknesses of the system. These 2 main groups of methods - by supplementing each other - can provide an effective help when designing a system. Disturbing parts can appear in a system that can have great influence on the quantity of the outgoing elements, the length of time that was spent in the system not by binding time but by making waiting time in the system. The individual disturbing parts can highly effect each other mostly because obstructions can develop in the system and more and more waiting time will be in the system that cannot handle disturbing parts. Besides all these, throughout my thesis, methods that are proved by examples help to priorize the different types of systems and this priorization helps the effective decision-making and reduces the future system changes. Finally, I would like to highlight that aligned solutions are needed for an exercise to have it run effectively. These solutions can come off and got applied as a result of a continuously developed system.
64.
Köszönetnyilvánítás Elsősorban
hálás
köszönettel
tartozom
Dr.
Telek
Péternek,
a
témavezetőmnek, aki lehetőséget adott a diplomamunkám elkészítésére. Köszönöm a sok útmutatást, javaslatot, amely segített a téma kidolgozásában. Köszönöm továbbá a Logisztikai Intézet tanárainak a képzés során átadott ismeretanyagot, amely segített a dolgozat elkészítésében.
65.
Irodalom jegyzék [1] Miskolci Egyetem Anyagmozgatási és Logisztikai Tanszéki jegyzetek [2] Dr. Felföldi László – Anyagmozgatási kézikönyv [3] Dr. Telek Péter egy. adj. - Logisztikai gépek és berendezések c. órai jegyzet és egyéb jegyzetek [4] Gyártók internetes oldalának információja (Kaiserkraft, Socosystem, Interroll) [5] Dr. Dudás László PhD – Mesterséges intelligencia tantárgy jegyzet [6] Daniel J. Fonseca, GopalUppal, Timothy J. Greene - A knowledge-based system for conveyor equipment selection (Department of IndustrialEngineering. The University of Alabama, Tuscaloosa 35487, USA) [7] A Hybrid Fuzzy Knowledge-Based Expert System and Genetic Algorithm for efficient selection and assignment of Material Handling Equipment - S. Hamid L. Mirhosseyni, PhilWebb [8] http://hu.wikipedia.org/wiki/Plant_Simulation
66.
