Математическое моделирование позволяет находить оптимальные решения для различных производственных задач. Важный класс таких задач составляют проблемы построения расписаний, заключающиеся в распределении ограниченных ресурсов для выполнения производственных операций и относящиеся к задачам дискретной оптимизации. Особенно важно эффективное планирование работы дорогостоящего оборудования, такого как гибкие производственные линии, которые широко применяются в промышленности для повышения производительности, гибкости и безопасности производства. При управлении ими возникают разнообразные сложные проблемы планирования. Рассмотрена проблема построения периодического расписания гибкой автоматической линии с несколькими роботами без ожиданий и прерываний. Задача состоит в нахождении периодического расписания для роботов, которое имеет минимальную длину цикла. В отличие от работ, в которых задаются некоторые искусственные и упрощенные условия работы автоматической линии, учитываются реальные требования, состоящие в том, что роботы движутся по одному пути и должны избегать столкновения друг с другом. Предложена модификация метода запретных интервалов для построения расписаний с несколькими роботами. Новая модель обеспечивает эффективные расписания для реальных производственных систем. Для демонстрации нового метода представлен численный пример
Идентификаторы и классификаторы
- SCI
- Физика
После окончания очередной операции деталь должна транспортироваться на следующую операцию, межоперационные заделы и прерывания в обработке деталей запрещены (обработка без ожиданий и прерываний). Необходимо исключить одновременное нахождение соседних роботов на общих участках. По классификации [9] это задача построения периодического расписания с несколькими роботами и одним типом деталей.
Если у вас возникли вопросы или появились предложения по содержанию статьи, пожалуйста, направляйте их в рамках данной темы.
Список литературы
1. Abd K.K. Intelligent scheduling of robotic flexible assembly cells. Springer Theses. Cham, Springer, 2015. DOI: 10.1007/978-3-319-26296-3
2. Levner E., Vishnevsky V. Recent advances in scheduling theory and applications in robotics and communications. In: Vishnevskiy V.M., Samouylov K.E., Kozyrev D.V. (eds). Distributed Computer and Communication Networks. DCCN 2021. Lecture Notes in Computer Science, vol. 13144. Cham, Springer, 2021, pp. 14-23. DOI: 10.1007/978-3-030-92507-9_2
3. Pinedo M.L. Planning and scheduling in manufacturing and services. New York, NY, Springer, 2005. DOI: 10.1007/978-1-4419-0910-7
4. Laajili E., Lamrous S., Manier M.-A., et al. An Adapted Variable Neighborhood Search based algorithm for the cyclic multi-hoist design and scheduling problem. Comput. Indust. Eng., 2021, vol. 157, art. 107225. DOI: 10.1016/j.cie.2021.107225
5. Gultekin H., Coban B., Akhlaghi V.E. Cyclic scheduling of parts and robot moves in m-machine robotic cells. Comput. Oper. Res., 2018, vol. 90, pp. 161-172. DOI: 10.1016/j.cor.2017.09.018
6. Clossen R.J., Malstrom E.M. Effective capacity planning for automated factories requires workable simulation tools and responsive shop floor control. Industrial Engineering, 1982, vol. 15, pp. 73-79.
7. Garcia-Mata C.L., Marquez-Gutierrez P.R., Burtseva L. Rescheduling in industrial environments: emerging technologies and forthcoming trends. IJCOPI, 2015, vol. 6, no. 3, pp. 34-48.
8. Pinedo M.L. Scheduling: theory, algorithms, and systems. Cham, Springer, 2022. DOI: 10.1007/978-3-031-05921-6
9. Manier M.-A., Bloch C.A. Classification for hoist scheduling problems. Int. J. Flex. Manuf. Syst., 2003, vol. 15, no. 1, pp. 37-55. DOI: 10.1023/A:1023952906934 EDN: EQOHCT
10. Perez-Rodriguez R. Simulation optimization for the multihoist scheduling problem. Appl. Comput. Intell. Soft Comput., 2021, vol. 2021, no. 1. DOI: 10.1155/2021/6639769
11. Bagchi T.P., Gupta J.N.D., Sriskandarajah C. A review of TSP based approaches for flowshop scheduling. Eur. J. Oper. Res., 2006, vol. 169, iss. 3, pp. 816-854. DOI: 10.1016/j.ejor.2004.06.040 EDN: XQFSTD
12. Lamothe, J., Correge M., Delmas J. Hoist scheduling problem in a real time context. In: 11th International Conference on Analysis and Optimization of Systems Discrete Event Systems. Lecture Notes in Control and Information Sciences, vol. 199. Berlin, Heidelberg, Springer, 1994, pp. 586-592. DOI: 10.1007/BFb0033591
13. Lamothe, J., Correge M., Delmas J. Hoist scheduling problem in a real time context. In: 11th International Conference on Analysis and Optimization of Systems Discrete Event Systems. Lecture Notes in Control and Information Sciences, vol. 199. Berlin, Heidelberg, Springer, 1994, pp. 586-592. DOI: 10.1007/BFb0033591
14. Ramin D., Fraizzoli D., Ballarino A., et al. Dynamic hoist scheduling for multi-recipe and multi-stage production lines: a logical framework. SSRN, 2022. DOI: 10.2139/ssrn.4105670 EDN: KYJGER
15. Levner E., Kats V., Levit V.E. An improved algorithm for cyclic flowshop scheduling in a robotic cell. Eur. J. Oper. Res., 1997, vol. 97, iss. 3, pp. 500-508. DOI: 10.1016/S0377-2217(96)00272-X EDN: AIYDIL
16. Kats V., Levner E. Cyclic flowshop scheduling with operators and robots: Vyacheslav Tanaev’s vision and lasting contributions. J. Sched., 2012, vol. 15, no. 4, pp. 419-425. DOI: 10.1007/s10951-010-0221-x EDN: RRDDCR
17. Танаев B.C. К задаче составления расписания работы поточной линии с одним оператором. Инженерно-физический журнал, 1964, № 3, с. 111-114.
18. Карзанов А.В., Лифшиц Э.М. О минимальном числе операторов для обслуживания однородного линейного технологического процесса. Автоматика и телемеханика, 1978, № 3, с. 162-169.
19. Лившиц Э.М., Михайлецкий З.Н. Об оптимальном многооператорном циклическом процессе обслуживания поточной линии. Управляющие системы и машины, 1980, № 3, с. 187-190.
20. Kats V., Levner E. Cyclic scheduling in a robotic production line. J. Sched., 2002, vol. 5, no. 1, pp. 23-41. DOI: 10.1002/jos.92
21. Leung J.M.Y., Zhang G., Yang X., et al. Optimal cyclic multi-hoist scheduling: a mixed integer programming approach. Oper. Res., 2004, vol. 52, no. 6, pp. 965-976. /. DOI: 10.1287/opre.1040.0144
22. Levner E., Meyzin L., Ptuskin A. Periodic scheduling of a transporting robot under incomplete input data: a fuzzy approach. Fuzzy Sets Syst., 1998, vol. 98, iss. 3, pp. 255-266. DOI: 10.1016/S0165-0114(96)00387-9 EDN: LFAIOV
23. Ptuskin A.S. No-wait periodic scheduling of non-identical parts in flexible manufacturing lines with fuzzy processing times. Int. Workshop on Intelligent Scheduling of Robots and Flexible Manufacturing Systems. Center for Technological Education Holon, 1995, pp. 210-222. EDN: ZDVLAJ
24. Ptuskin A., Levner E., Kats V. Cyclic multi-hoist scheduling with fuzzy processing times in flexible manufacturing lines. Appl. Soft Comput., 2024, vol. 165, art. 112014. DOI: 10.1016/j.asoc.2024.112014 EDN: OHPAVU
25. Клейнер Г.Б. Экономико-математическое моделирование и экономическая теория. Экономика и математические методы, 2001, т. 37, № 3, с. 111-126. EDN: VUPJQD
Выпуск
Другие статьи выпуска
Угроза глобального потепления становится очень реальной на наших глазах из-за увеличения выбросов углекислого газа в результате использования ископаемого топлива. Поэтому использование ископаемого топлива, особенно в транспортном секторе, должно быть немедленно прекращено и заменено альтернативными видами топлива, которые являются более экологичными. Целью данного исследования является применение кислородно-водородного топлива в мотоциклах, которые используются ежедневно, для улучшения работы двигателя и снижения выбросов углеводородных газов в атмосферу. В качестве тестируемого двигателя использовался 150-кубовый одноцилиндровый двигатель с искровым зажиганием. Частота вращения двигателя варьировалась от 4000 до 8000 оборотов в минуту, в то время как другие параметры были оставлены на стандартном уровне. Результаты испытаний двигателя с добавлением кислородно-водородного топлива будут сопоставлены со сгоранием бензинового топлива. Результаты показывают, что все рабочие параметры двигателя, включая крутящий момент, мощность и тепловую эффективность, увеличились в среднем на 7,65 %.
Установлены химическая схема протекания процесса окислительной конверсии метана и виды уравнений скоростей отдельных стадий химических реакций. Разработана и реализована математическая модель процесса кислородной конверсии метана в синтез-газ в изотермическом режиме. Использован высокоселективный перовскитоподобный катализатор состава NdCaCoO4 массой 0,1 г. Определение параметров математической модели, т. е. значений кинетических констант процесса получения синтез-газа с использованием указанного катализатора, вызвало необходимость выбора различных вариантов целевых функций и нахождения вычислительных алгоритмов минимизации критериев идентификации экспериментальных и расчетных данных. На основе полученных результатов решена поставленная прямая задача компьютерного моделирования процесса кислородной конверсии метана, получено соответствие экспериментальных и расчетных данных. Из нескольких наборов кинетических констант выбран тот, значения констант которого при подстановке в систему уравнений математического описания процесса получения синтез-газа имели одинаковые тенденции изменения переменных как в объекте, так и в модели, при этом расхождения между экспериментальными и расчетными концентрациями являлись минимальными. Полученные результаты имеют большое практическое значение. В технологии они позволяют оптимизировать химические процессы и совершенствовать используемое оборудование - реакторы, установки и т. п.
Поверхностные свойства оксидов являются важной характеристикой процессов, протекающих на границе диоксид металла/водный раствор электролита. Важной составляющей, определяющей кинетику растворения гидратированных диоксидов, являются кислотно-основные свойства поверхности. Приведены экспериментальные результаты изучения растворения суспензии HfO2 в подкисленных водных электролитах с разной концентрацией хлорида калия. Методом потенциометрического титрования основного раствора щелочью определены кислотно-основные поверхностные характеристики диоксида. Построением потенциометрических кривых установлено влияние кислотности среды на кинетику растворения суспензии HfO2. На основе экспериментальных данных выполнено математическое моделирование процесса и рассчитаны константы кислотно-основных равновесий. Проведены анализ возможных равновесий, устанавливающихся на межфазной границе, и расчет адсорбционных параметров. Установлено влияние рН титруемого раствора на адсорбционные характеристики ионов. Накопление экспериментального материала по моделированию кислотно-основных характеристик гидратированных диоксидов позволяет более полно трактовать физико-химические и химические свойства их поверхности, что может являться вкладом в исследование тонкодисперсных систем
Методами рентгенофазового анализа с дополнительным применением методов повышения разрешения рентгенограмм исследовано фазовое состояние сердцевины и поверхностных слоев сплава на основе титана ВТ6 (Ti-6Al-4V) после закалки в воде и в потоке азота высокого давления. В процессе быстрого охлаждения от температуры 850 ºС (из фазовой (α + β)-области) происходит формирование мартенситной орторомбической фазы (αʺ) и инерметаллидной фазы Ti3Al (α2). Установлено, что объемные доли αʺ- и α2-фазы выше в поверхностных слоях, чем в объеме сплава. При последующем старении объемная доля α2-фазы в поверхностных слоях снижается, в то время как в сердцевине сплава объемная доля этой фазы не изменяется. В процессе нагрева и выдержки под закалку в азоте высокого давления и в воде в поверхностном слое образуются твердые растворы азота и кислорода в α-титане соответственно. После закалки в воде в поверхностном слое обнаружен диоксид титана TiO2, а после закалки в потоке азота высокого давления - фазы TiN, Ti2N
В современных тенденциях развития энергетики водород рассматривается в качестве перспективного энергоносителя. Однако, несмотря на его потенциал, существуют серьезные проблемы, связанные с безопасностью его использования, особенно в условиях утечек. Обоснована методика измерения концентрации водорода в потоке смеси водорода и воздуха с помощью сборки, состоящей из двух термокондуктометрических датчиков. Использование “открытого” датчика, находящегося вдоль потока, и “закрытого” проницаемой сеткой датчика в единой сборке позволило получить набор параметров для вычисления скорости потока смеси и концентрации водорода. Представлена конструкция измерительных сборок и приведены результаты градуировочных экспериментов в диапазоне значений абсолютного давления 0…5 атм, скорости потока 0…1,84 м/с и концентрации водорода 0…100 % (об.). Результаты экспериментов показывают, что, используя показания двух термокондуктометрических датчиков и датчика давления, можно однозначно получить значения скорости потока и концентрацию водорода в смеси с воздухом в месте расположения датчиков. Подобные сборки могут применяться как в лабораторных целях, так и для обнаружения утечек газовых смесей в аварийных случаях
Изучен вопрос возможности получения энергии от ветрогенераторов, установленных в городской черте, а не расположенных изолированно вдалеке от населенных пунктов. Целесообразность интегрирования ветрогенераторов в городскую среду рассмотрена на примере комплекса высотных зданий. Комплекс зданий представляет собой два вертикальных объекта, сужающихся по высоте и расположенных так, что их поверхности являются конструкциями для захвата и вовлечения ветровых потоков в энергогенерирующие установки. Выполнено численное компьютерное моделирование аэродинамических потоков, действующих на башни трех вариантов сечения: от наиболее плохообтекаемого к сечению со сглаженными углами, имеющему наиболее плавные формы. При двух характерных углах атаки проанализировано влияние формы здания на скорость потока, проходимого через ветрогенератор, а также сравнение эффективности расположения установок на различной высоте между двумя башнями. Проведено сравнение по коэффициенту увеличения скорости, как более объективному показателю, учитывающему изменение скорости на подходе к зданию и у ветрогенераторов. Показано, что наиболее эффективно использование наиболее плавных форм объектов, как сохраняющих сравнительные показатели вовлекаемых в энергогенерирующие установки потоков, при этом обладающих наименьшим аэродинамическим сопротивлением
Описана физико-математическая модель стационарного изотермического квазиодномерного течения двухфазной системы нефть-водный раствор полиакриламида в пористой среде. В основе модели лежит представление о структуре пористой среды в виде системы соединяющихся капиллярных каналов - кластеров, совокупность которых заполняет все пустотное пространство. В кластере рассматривается струйный и четочный режимы течения фаз. Потери давления описываются уравнениями гидравлики с введением дополнительного слагаемого, учитывающего межфазное взаимодействие между флюидами и породой. Разработанная модель позволяет по аналитическим формулам рассчитывать относительные фазовые проницаемости при различных свойствах и концентрациях полимерного раствора. Проведены исследования реологических свойств водного раствора полиакриламида в зависимости от концентрации и температуры. На основе результатов фильтрационных исследований определена зависимость прироста коэффициента вытеснения нефти и фактора остаточного сопротивления от концентрации полиакриламида. С использованием разработанной модели выполнен расчет относительных фазовых проницаемостей при фильтрации нефти с водой и полимерным раствором. Установлено увеличение относительной фазовой проницаемости нефти в области двухфазной фильтрации, обусловленное изменением смачиваемости
Издательство
- Издательство
- МГТУ им. Н.Э. Баумана
- Регион
- Россия, Москва
- Почтовый адрес
- 105005, г. Москва, вн. тер. г. муниципальный округ Басманный, ул. 2-я Бауманская, д. 5, с. 1
- Юр. адрес
- 105005, г. Москва, вн. тер. г. муниципальный округ Басманный, ул. 2-я Бауманская, д. 5, с. 1
- ФИО
- Гордин Михаил Валерьевич (Ректор)
- E-mail адрес
- bauman@bmstu.ru
- Контактный телефон
- +7 (499) 2636377
- Сайт
- https://bmstu.ru/