Устройство для моделирования задач загрузки оборудования Советский патент 1983 года по МПК G06N1/00 

с5 УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЗАДАЧ ЗАГРУЗКИ ОБОРУДОВАНИЯ , - , 1 : Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для оптимального планирования загрузки оборудования, моделирует деятельность промышленных объектов по производству полуфабрикатов и товарной продукции. Устройство служит для ан лиза календарных планов с целью выбора рациональных границ технологических этапов производства продукции, распределения заказов между смежными цехами, выбора оптимальных технологических схем производства продукции, расчета потребности в за готовке по источникам поступления, расчета загрузки оборудования. Известно уст1эойство для моделирования процессов управления матери альными ресурсами, содержащее-блоки измерения, индикатор, генераторы импульсных сигналов, блоки задания адреса, блоки формирования адреса, регистр и коммутаторы tl 1 Недостатком известного устройства является низкая точность моделирования . . Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для моделирования задач загрузки оборудования, содержащее блоки установки задания по производству товарной продукции, блоки моделирования продуктивности оборудования по производству товарной продукции,шину Включение, устаноес вочные шины, генератор импульсов, элементы И и ИЛИ, соединенные между собой согласно топологии иcJ;лeдyeмoго графа С 2 . Недостатком данного устройства является невозможность задания различных значений ресурсов времени дифференцированно по группам оборудования, невозможность учета ограничений по производственным заданиям и балансовым соотношениям заготовка-изделие. Кроме того, в устройстве.

отсутствует возможность задания расходных коэффициентов, отсутствует всесторонний анализ моделируемой ситуации .поскольку оценивается лишь перегруз или недогруз оборудования, а также не оценивается эффективность варианта моделирования, что в конечном счете, обусловливает его низкую точность моделирования,

.Цель изобретения - повышениеточности моделирования.

Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее две группы счетчиков, группу элементов И, группу блоков моделирования производ ства товарной продукции, генератор импульсов, две группы олементов ИЛИ, дополнительно -содержит группу реверсивных счетчиков, третью группу счет чиков, группу сумматоров, группу блоков моделирования производства полуфабрикатов, rgynny блоков моделирования баланса продукции, группу блоков локальной оценки эффективности производства, каждый блок моделирования производства товарной продукции содержит элемент НЕ, первый регистр, элемент ИЛИ, первый индикатор, второй регистр и второй индикатор, делитель частоты с регулируемым коэффициентом деления, элемент И второй вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, а выход , элемента И подключен к входу делителя частоты и к суммирующему входу второго регистра, вход элемента НЕ, соединен с выходом элемента ИЛИ, выход делителя частоты подключен к вычитающему входу первого регистра и входу сброса второго регистра, дый блок моделирования производства полуфабрикатов содержит элемент И, делитель частоты, регистр, индикатор причем суммирующий вход регистра соединен с выходом элемента И, а выход соединен с входом делителя часто ты, выход которого соединен с входом сброса регистра, каждый блок моделирования баланса продукции содержит регистр, элемент ИЛИ, индикатор, элемент НЕ, делитель частоты, элемент И, первый вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, а выход соединен с вгходом делителя часто ты, выход которого соединен с вычитающим входом регистра, выход элемен т ИЛИ соединен с входом элемента НЕ, каждый блок локальной оценки эф фективности производства содержит

индикатор, сумматор, группу элемен-тов И, регистр, выходы которого соединены с первыми входами элементов И группы, а выходы элементов И группы соединены с соответствующими входами сумматора, выход которого подключен ко входу индикатора, выходы элементов ИЛИ первой группы соединены с информационными входами счетчиков третьей группы соответственно, установочные входы которых являются первой информационной группой входов устройства входы элементов ИЛИ первой группы соединены с входами соответствующих счетчиков первой группы и являются второй группой информационных входов стройства, выходы реверсивных счетчиков группы подключены соответственно к первым входам элементов И группы, вторые входы которых объединены и подключены к выходу генератора импульсов, третьи входы элементов И группы объединены и соединены с управляющим входом устройства, четвертый вход каждого элемента И группы соединен с выходом соответствующего элемента ИЛИ второй группы, выход каждого элемента И группы соединен с вычитатающим входом соответствующего реверсивного счетчика группы и согласно топологии исследуемого процесса с первыми входами элементов И соответствующих блоков моделирования производства товарной продукции и блоков моделирования производства полуфабрикатов, выходы делителей частоты блоков модели)эования производства полуфабрикатов соединены с входами соответствующих счетчиков второй группы и согласно топологии исследуемого процесса подключены к третьим входам элементов И соответствующих блоков моделирования баланса продукции и вторым входам элементов И группы блоков локальной оценки эффективности производства, выходы сумматоров которых подключены к входам соответствующих сумматоров группы, управляющий вход устройства подключен согласно топологии исследуемого процесса к третьему входу элемента И первого блока моделирования производства товарной продукции или к второму входу элемента И первого блока моделирования производства полуфабрикатов, установочные входы первых регистров блоков моделирования производства товарной продукции соединены соответственно с входами второй инфор мационной группы устройства, третий вход элемента И k-ro блока моделирования производства товарной продукции (,...,n) соединен согласно Топологии исследуемого npouif cca с выходом элемента НЕ соответствующего блока моделирования баланса пр дукции или с выходом элемента НЕ (k-l)-ro блока моделирования производства товарной продукции, выходы элементов ИЛИ блоков моделирования производства товарной продукции группы подключены соответственно к входам первой группы соответстеующи элементов ИЛИ второй группы, входы второй группы которых соединены с выходами элементов ИЛИ соответствую щих блоков моделирования баланса пр дукции группы, выходы делительной частоты каждого из блоков моделирования производства товарной продукции соединены с вторыми входами элементов И группы соответствующих бло ков локальной оценки эффективности производства группы, входы регистро которых являются четвертой группой информационных входов устройства, второй вход элемента И каждого блок моделирования производства полуфабрикатов подключен согласно топологии исследуемого процесса к выходу элемента НЕ соответствующего блока моделирования производства товарной продукции группы или к выходу элемента НЕ соответствующего блока моделированйя баланса продукции группы, третий вход элемента И каждого блока моделирования производства по фабрикатов группы подключен к выходу элемента НЕ соответствующего бло ка моделирования баланса продукции группы согласно топологии исследуемого процесса, установочные входы счетчиков блоков моделирования баланса продукции группы являются ВТО рой группой информационных входов устройства, первый вход элемента, И первого блока моделирования баланса продукции группы подключен в соответствии с топологией исследуемого процесса к выходу элемента НЕ соответствующего блока моделирования производства товарной продукции, пе вый вход элемента И k-ro блока моде лирования баланса продукции группы подключен в соответствии с топологией исследуемого процесса к выходу элемента НЕ соответствующего блока моделирования баланса продукции гру пы, суммирующие входы реверсивных счетчиков группы являются третьей информационной группой входов устройства. На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2-5 схемы отдельных блоков. Устройство для моделирования задач загрузки оборудования содержит первую группу счетчиков 1, вторую группу счетчиков 2, третью группу счетчиков 3, группу реверсивных счетчиков А, группу блоков 5 моделирования производства товарной продукции, группу блоков 6 моделирования производства полуфабрикатов, группу блоков 7 моделирования баланса продукции, группу блоков 8 локальной оценки эффективности производства, группу сумматоров 9, первую 10 и вторую 11 группы элементов ИЛИ, группу элементов И 12, генератор 13 импульсов, управляющий вход I устройства, первую 15, вторую 16, третью 17 и чет- . вертую 18 информационные группы вкв1ДОВ устройства. Блок 5 моделирования производства товарной продукции (фиг.2 ) содержит первый регистр 19, два индикатора 20, второй регистр 21, элемент ИЛИ 22/ элемент НЕ 23, элемент И , делитель 25 частоты с регулируемым коэффициентом деления. Блок 6 моделирования производства полуфабрикатов (фиг.З) содержит счетчик 26, индикатор 27, элемент И 28, делитель 29 частоты. Блок 7 моделирования баланса продукции фиг. содержит счетчик 30, индикатор 31, элемент ИЛИ 32, элемент НЕ 33, элемент И 3 делитель 35 частоты. Блок 8 локальной оценки эффективности производства (фиг.5) содержит регистр 36, индикатор 37 сумматор 38, группу элементов И 39. Устройство работает следующим образом. Для работы устройства необходимо предварительно установи- ь исходные данные. В соответствии с моделируемой технологической схемой производства блоки 1-10, устройства соединяются между собой согласно топологии исследуемого процесса. Через Первуй информационную группу входов 15 в счетчики 3 заносятся значения заданий на производство товарной продукции всех видов. В счетчиках ме9рез третью информационную группу входов 17 устанавливаются значения ресурсов времени работы .оборудования по производству каждого вида продук ции. Через четвертую информационную группу входов 18 в регистрах блоков 8 устанавливаются значения коэффициентов эффективности производства про дукции каждого вида по каждой технологической схеме ее изготовления. В делителях частоты блока 5 и блока 6устанавливаются соответственно коэ фициенты деления, пропорциональные значениям норм затрат времени на изготовление единицы продукции каждого вида, а в делителях частоты блоков 7- расходные коэффициенты сырья на всех этапах обработки. Через группу входов 16 в счетчики 1 заносится величина, пропорциональная объему продукции каждого вида, изготавливаемой по определенной технологической схеме. Одновременно эта же величина подается на вход соответствующего счетчика и вычитается из величины ус тавки. По остатку, записанному на счетчике после очередного набора, контролируют такой набор моделируемого объема продукции данного вида, который обеспечивает выполнение зада ния по производству полного объема т варной продукции. Устройство обеспечивает также выполнение дополнительных ограничеНИИ: кроме требования строгого выпол нения задания по видам продукции (описано выше) необходимо также, что бы эти же объемы производства, сгруп пированные по цехам и номенклатурным группам, были не ниже соответствующих заданий. С этой целью в данном устройстве предусмотрена вторая груп па счетчиков 3. При этом каждая моделируемая величина объема производства продукции определенного вида и технологической схемы изготовле ния одновременно с подачей на один и счетчиков 3 первой группы подается на вход соответствующего счетчика 3 второй группы. Все остальные счетчики устанавливаются на нулевые показа ния. с подачей через вход 1 устройства сигнал включения, который остается на все время цикла моделирования, импульсы от генератора 13 поступают на первые входы всех блоков 5 и 6. Импульсы генератора, моделирующие 9 через открытый сигналом вклювремя, чения элемент И первого по топологии блока 5 или 6 в зависимости от того, изготавливается ги первым заказ на производства товарной продукции и или сырья для последующих этапов обработки, поступают также на вход делителя 25 и на счетный вход счетчика 21 блока 5 или на вход делителя 2$ и счетный вход счетчика 26 блока 6. Каждый импульс на выходе делителя частоты моделируют изготовление единицы продукции. Эти импульсы вычитаются из содержимого регистра 19 и гасят регистр 21 блока 5. С окончанием моделирования изготовления последней единицы продукции данного вида и технологической схемы содержимое счетчика 19 блока 5 становится равным нулю и исчезает сигнал на выходе элемента ИЛИ 22 этого блока. Элемент И 2k закрывается, появляется .сигнал на выходе элемента НЕ 23 блока 5, который с первого выхода этого блока поступает на второй вход следующего по топологии блока 5, моделирующего изготовление товарной продукции очередного вида и технологической схемы изготовления. По окончании моделирования изготовления всей товарной продукции появляется разрешающий сигнал на втором входе блока 6. - Группы блоков 6 1. 7 моделируют производство полуфабриката, являющегося сырьем для последующих этапов обработки. При этом на выходе блока 6 появляются импульсы, моделирующие изготовление продукции, являющейся сырьем для последующих этапов обработки. Продукция, изготовление которой моделируется блоком 5, может в общем случае служить (сырьем ; для нескольких видов продукции на последующих этапах обработки. Каждому из этих видов соответствует свой блок 7. Значение коэффициента деления 6 этого блока соответствует коэффициенту расхода сырья на производство данного вида продукции. Импульсы на выход блока 6 будут поступать до тех пор, пока не закончится модем. лирование блоками 7 обеспечения данным сырьем всех видов продукции на следующих этапах обработки. При этом импульсы с выхода блока 6 подсчитываются счетчиком 2, показывая смоделированный объем сырья данного вида. 9 В том случае, когда ресурса времени недостаточно для выполнения выб ранных объемов произйодства сырья обнуляется соответствующий счетчик Ц, исчезает сигнал на его выходе и закрывается соответствующий элемент И 12 группы. В.этом случае во всех счетчиках 19 блоков 5 зафиксированы объемы незавершенного производства товарной продукции, а в индикаторах 31 счетчиков 30 блоков 7 объем продукции, не обеспеченный сырьем. Индикаторы 20 блоков 5 и 27 блоков 6 фиксируют время, затраченное на обра ботку заданной в производство продукции к моменту исчерпания ресурса времени. В случае избытка ресурса времени блок k фиксирует величину из бытка. Третьи выходы всех блоков 5 .и выходы всех блоков 6 соединены каждый с первым входом своего блока 8. Поэтому с появлением на первом входе блока 8 каждого очередного импульса моделирующего изготовление единицы товарной продукции или сырья, величина коэффициента эффективности по ступает в его сумматор 38. По окончании моделирования изготовления все продукции данного виде и технологической схемы производства в сумматоре блока 8 записана соответствующа этому локальная оценка эффективности производства, величина которой фиксируется. Суммарная оценка эффективности производства продукции по видам оборудования, цехам и в целом всей продукции по данной моделируемой топологии фиксируется соответствующими блоками 9Сопоставление и анализ полученных локальных и суммарной оценок на кёждом цикле моделирования с предыдущими определяет необходимость проведения очередного цикла моделирования. При этом производится корректировка значений уставок, коэффициентов производительности оборудования, расходных коэффициентов производитель.ности оборудования, расходных коэффициентов и наборов значений объемов производства товарной продукции. . Проведение таким образом направленного процесса моделирования приводит к получению варианта, обеспечивающего оптимальну 3 загрузку оборудо вания и рациональную топологию тех нологическую схему производства продукции. 9 Применение предлагаемого устройства для моделирования задач загрузки оборудования и выбора рациональных технологических схеМ производства продукции обеспечивает увеличение Выпуска продукции на действующем оборудовании за счет его рациональной загрузки , выявление резервов произзо дственных мощностей, выполнение всех заказов с минимальными затратами на их производство, специализацию производства. Кроме того «снижаются себестоимость производства продукции, простри на настройку оборудования при переходах с одного вида продукции на другой, трудоемкость и сокращаются сроки составления плановых и учетных разработок по загрузке производства. Формула изобретения Устройство для моделирования задач загрузки оборудования, содержащее две группы счетчиков, группу элементов И, группу блоков моделирования производства товарной продукции, генератор импульсов, две группы элементов ИЛИ, отличающееся тем, что, с целью повышения точности моделирования, оно дополнительно содержит группу реверсивных счетчиков, третью группу счетчиков, группу сумматоров, группу блоков моделирования производства полуфабрикатов, группу блоков моделирования баланса продукции и группу блоков локальной оценки эффективности производства, причем блок моделирования производства товарной продукции включает элемент НЕ, первый регистр, элемент ИЛИ, первый индикатор, второй регистр и второй индикатор, делитель частоты с регулируемым коэффициентом деления, элемент И, второй вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, а выход элемента И подключен к входу делителя частоты и к суммирующему входу второго регистра, вход элемента НЕ соединен с выходом элемента ИЛИ, выход делителя частоты подключен к вычитающему входу первого регистра и входу сброса второго регистра, каждый блок моделирования производства полуфабрикатов содержит элемент И, делитель частоты, регистр, индикатор, при этом суммирующий вход регистра соединен с выходом элемента И, а выход соединен с входом делителя частоты, выход которого соединен с входом сброса регистра, каждый блок моделирования баланса продукции содержит элемент НЕ, делитель частоты, регистр, элемент ИЛИ , индикатор, элемент И, первый вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, а выход соединен с входом делителя частоты, выход которого подключен к вычитающему входу регистра , выход элемента ИЛИ соединен с входом элемента НЕ, каждый блок локальной оценки эффективности производства содержит индикатор, сумматор группу элементов И, регистр, выходы которого, соединены соответственно с первыми входами элементов И группы, выходы которых соединены с соответст вующими входами сумматора, выход которого подключен к входу индикатора, выходы элементов ИЛИ первой группы соединены с информационными входами счетчиков третьей группы, соответствен но, установочные входы которых являются первой информационной группой входов устройства, входы элементов ИЛИ первой группы соединены с входами соответствующих счетчиков первой группы и являются второй группой информационных входов устройства, выходы реверсивных счетчиков группы подключены соответственно к первым входам элементов И группы, вторые входы которых объединены и подклюмены к выходу генератора импульсов, третьи входы элементов И группы, объединены и соединены с управляющим входом устройства, четвертый вход каждого элемента И группы соединен с выходом соответствующего элемента ИЛИ второй группы, выход каждого эле мента И группы соединен с вычитающим входом соответствующего реверсивного счетчика группы и согласно топологии исследуемого процесса, с первыми вхо дами элементов И соответствующих бло ков моделирования производства товар ной продукции и блоков моделирования производства полуфабрикатов, выходы делителей частоты блоков моделирования производства полуфабрикатов соеди нены с входами соответствующих счетчиков второй гр-уппы и согласно топологии исследуемого процесса подключены к третьим входам элементов И соответствующих блоков моделирования баланса продукции и вторым входам элементов И группы блоков локаль ной оценки эффективности производства, выходы сумматоров которых подключены к входам соответствующих сумматоров группы, управляющий вход устройства подключен согласно Топологии исследуемого процесса к третьему входу элемента И первого блока моделирования производства товарной продукции или к второму входу элемента И первого блока моделирования производства полуфабрикатов, установочные входы первых регистров блоков моделирования производства товарной продукции соединены соответственно с входами второй информационной группы устройства, третий вход элемента И к-го блока моделирования производства товарной продукции (к 2,,..,п)соединен согласно топологии исследуемого процесса с выходом- элемента НЕ соответствующего блока моделирования баланса продукции или с выходом элемента НЕ(,)-го блока моделирования производства .товарной продукции, выходы элементов ИЛИ блоков моделирования производства товарной продукции группы подключены соответственно к входам первой группы соответствующих элементов ИЛИ второй группы, входы второй группы которых соединены, с выходами элементов ИЛИ соответствующих блоков моделирования баланса продукции, выходы делителей частоты каждого из блоков моделирования производства товарной продукции соединены с вторыми входами элементов И группы соответствующих блоков локальной оценки эффективности производства группы, входы регистров которых являются четвёртой группой информационных входов устройства, второй вход элемента И каждого блока моделирования производства полуфабрикатов подключен согласно топологии исследуемого процесса к выходу элемента НЕ соответствующего блока моделирования производства товарной продукции группы или к выходу элемента НЕ соответствующего блока моделирования баланса продукции группы, третий вход элемента И каждого блока моделирования производства полуфабрикатов группы подключен к выходу элемента НЕ соответствующего блока моделирования баланса продукции группы согласно топологии исследуемого процесса, установочные входы счетчиков блоков моделирования баланса прюдукции группы являются второй группой информации онных входов устройства, первый вход элемента И первого блока моделирования баланса продукции группы п.одключей в соответствии с топологией исследуемого процесса к выходу элемента НЕ соответствующего блока моделирования производства товарной продукции, первый вход элемента И k-ro блока моделирования баланса про дукций группы подключен в соответстВИИ с топологией исследуемого процесса к выходу элемента НЕ, соответст999U вующего блоку моделирования баланса продукции группы,, .суммирующие входы реверсивных счетчиков группы являются третьей информационной группой входов устройства. Источники информации, принятие во внимание при экспертизе 1W Авторское свидетельство СССР № 511593. кл. G 06 F 15/20, 197. .2. Авторское свидетельство СССР № t 37102, кл. G 06 G 7А8, 1972 (прототип).

t

f

125

г4

|

23kJ

гг

л

фаг.2

фиг. Ч

37

фиг. 5

I