Сәдуақас Г.Д.

КазАТУ им. С.Сейфуллина , г. Астана,Казахстан

Проблема внедрения имитационного моделирования схемы сборки конвейерной ленты для производства люков грузовых вагонов и ее автоматизация.

Задача механизации тяжелых и трудоемких работ может быть решена только при широком применении конвейеров различных типов. Они обеспечивают устойчивые и мощные грузопотоки, допускают высокую степень автоматизации и хорошо зарекомендовали себя в различных условиях эксплуатации. Шахты, рудники, карьеры, обогатительные фабрики, металлургические комбинаты, предприятия других отраслей промышленности эксплуатируют значительное число конвейерных установок, основным элементом которых является конвейерная лента.[1]

Лента является гибким элементом конвейерной установки, передающим тяговое усилие от приводного барабана и несущим транспортируемый груз. В процессе эксплуатации лента подвергается действию различных факторов: статического тягового усилия и дополнительных динамических нагрузок при пуске конвейера с грузом, многократному поперечному изгибу при прохождении барабанов и роликоопор, при образовании лотка, износу транспортируемым материалом при его загрузке и прохождении роликоопор, ударных нагрузок в местах загрузки материала на ленту, истиранию роликоопорами, узлами конвейера при сходе ленты, тепловых нагрузок или низких температур, влаги, агрессивных сред, атмосферных явлений и т.д.

Поэтому конвейерная лента–наименее долговечный и наиболее дорогостоящий элемент конвейерной установки. Обычно до 50% капитальных и до 30% эксплуатационных расходов при строительстве и обслуживании конвейерных установок приходится на стоимость и эксплуатацию конвейерных лент. Основные тенденции развития ленточных конвейеров–повышение их производительности, длины, мощности и надежности в эксплуатации.

Опыт эксплуатации конвейеров подтверждает главные достоинства конвейерного транспорта — высокий уровень производительности труда, достигаемый путём автоматизации работы оборудования, возможность транспортирования груза на большие расстояния и низкие производственные затраты. Конвейер является одним из основных средств непрерывного участкового и магистрального транспорта на угольных шахтах, разрезах и рудниках. Применение ленточных конвейеров постоянно возрастает в связи с ростом грузопотоков и расстояний транспортирования, что привило к необходимости создания высокопроизводительных ленточных конвейеров большой длины и мощности в одном ставе. Достаточно высокие капитальные затраты на приобретение конвейеров компенсируются низкими эксплуатационными расходами. Себестоимость единицы перевозимого груза ленточными конвейерами ниже, чем у других транспортных средств, применяемых для перевозок груза на то же расстояние. Тесная связь транспортирующих машин с общим технологическим процессом производства обусловливает высокую ответственность их работы и назначения. Поэтому конвейеры должны быть надежными (безотказными), прочными, удобными в эксплуатации и способными работать в автоматических режимах. Сборка конвейерной ленты для производства люков грузовых вагонов обусловливает развитие конвейерного транспорта по следующим направлениям:

-повышение производительности конвейерных установок путем выбора наиболее рациональной формы грузонесущего элемента конвейера и увеличения скорости движения грузонесущего полотна;
-повышение надежности машин и упрощение их обслуживания путем снижения числа роликоопор и подшипников;

-снижение металлоемкости и габаритных размеров за счет новых конструкций конвейерных систем и их узлов, а так же путем применения монорельсовых направляющих;

-внедрение имитационного моделирования схемы сборки конвейерной ленты и ее автоматизация.

В настоящее время сборкой конвейерной ленты для производства люков грузовых вагонов занимается ряд организации стран СНГ и дальнего зарубежья.

4 июля 2011 года с участием Президента РК Нурсултана Назарбаева было запущено производство грузовых вагонов ТОО «Казахстанская вагоностроительная кампания» в Павлодарской области. Завод, на котором создано 555 рабочих мест, ежегодно выпускает 3 тысячи грузовых вагонов. Выпуск вагонов в столь сжатые сроки стал возможен благодаря автоматизации технологии производства, основанной на применении роботов и микропроцессорной техники, стендов-трансформеров. Это позволило расширить модельный ряд вагонов и в перспективе позволит увеличить производство до 5 тысяч. Объем инвестиций в данный проект составил 8 миллиардов 200 миллионов тенге.[2]

Производство отечественных вагонов частично решило проблему их дефицита, и оказало стимулирующее влияние на развитие ряда отраслей экономики Казахстана. В перспективе здесь можно организовать выпуск различных видов и моделей грузовых вагонов, в зависимости от конъюнктуры рынка. Согласно программе развития, в 2013-2014 годах пройдут сертификационные испытания крытых вагонов, в 2014 году на заводе начнется освоение выпуска и производство фитигновых платформ, а на 2015 год запланировано освоение технологии и производство не менее востребованного на рынке типа вагонов -цистерн.

В своей работе предприятие использует прогрессивные методы и технологии. Безусловно, такой подход способствует успешной реализации планов компании. Свидетельством тому является сертификация КВК по системе менеджмента качества ISO 9001:2009, соответствующей международным стандартам, а также наличие сертификатов соответствия на полувагоны, тележки двухосные и колесные пары.

В партнерстве с КВК АО "Казакстан темір жолы" без привлечения дополнительных средств и инвестиций наращивает объемы производства и другого своего дочернего предприятия-АО "Востокмашзавод".

Завод реализует проект по производству крупного вагонного литья в рамках локализации производства грузовых вагонов в Казахстане. В настоящее время проект находится на завершающей стадии пусконаладочных работ второго пускового комплекса, с параллельной отработкой технологии литья и процедуры сертификации будущей продукции. Наряду с этим АО "Востокмашзавод" внедряет производство и других запасных частей для железнодорожного подвижного состава, в то числе производство люков грузовых вагонов, обеспечивая тем самым планомерную и бесперебойную работу железнодорожной отрасли.[2]

В технических науках процедура моделирования несколько модернизируется в направлении применения готовых физических моделей различного уровня сложности к описанию и прогнозированию свойств реальных инженерных объектов и систем (конструкции и сооружения; технологические схемы промышленных процессов, связанных с производством тепловой и электрической энергии, выделением ядерной энергии; схемы химических технологий; схемы электромагнитных и электроприводных устройств; схемы сборки и тестирования устройств силового и контрольно – измерительного оборудования). В связи с этим, разработка схемы имтационного моделирования, и на ее, основе схемы автоматического управления технологией сборки конвейерной ленты узкоспециализированного назначения, является технически актуальной задачей, сопряженной с решением вопросов информатизации, визуализации и автоматизации технологий сборки деталей машин и производственных механизмов. Применение системы также повышает эффективность сборки, позволяет проводить качественный анализ всех производственных процессов, выявляя резервы роста производительности и возможности для последующей оптимизации. Примером может служить процесс сборки люков грузовых вагонов и его составляющих.

Реальные системы подвержены случайным воздействиям и поведение систем в этом случае более эффективно исследуется при имитационном моделировании.

Сформируем ряд постановочных и теоретических положений по имитационному моделированию:

1. Актуальность применения имитационных подходов связана с высокими рисками, трудностью прогнозирования исходов сложных явлений или в тех случаях, когда невозможно или «сверхдорого» реализовать натурную модель ожидаемого явления, чтобы сформировать адекватную стратегию и тактику действий.

2. Имитационное моделирование позволяет сформировать технологическую среду «ювенильной чистоты», виртуально управляя ею или избегая влияния случайных факторов, присутствующих в натурном эксперименте. «Шумовые» эффекты реального процесса создаются искусственно, вводом в модель специальных параметров «разрегулировки» для расчета вероятностных оценок. Аналогично оценивается и чувствительность «выходов» к изменению входных параметров.Таким образом,опосредованной задачей имитационного моделирования является сведение к минимуму влияния случайных факторов процесса, а главной –обеспечение требуемых значений «выходов» путем управления и поиска лучшего сочетания «входных» параметров модели с учетом их возможного разброса.

3. Создание имитационной модели требует разработки специального программного обеспечения –системы моделирования (simulation system)-интерфейсной оболочки и ядра,организованного как симулятор исследуемой предметной области. ИМ отражает большое число параметров, логику и закономерности поведения моделируемого объекта во времени (временная динамика) и в пространстве (пространственная динамика).[3]

В качестве относительного недостатка имитационного моделирования отметим, что каждое решение носит частный характер, так как оно соответствует фиксированным элементам структуры, алгоритмам, значениям параметров — требуется многократное повторение имитационного эксперимента при вариации исходных данных. Несмотря на принципиальные различия, граница между цифровыми моделями во многом условна, так как все они используют математические модели и вычислительные процедуры. Другими словами, математические модели представляют одну из важнейших основ имитации. Имитационное моделирование позволяет решать и такие задачи, как выбор структуры, оценка влияния различных параметров, что составляет основу САПР.[3]

Говоря об имитационном моделировании, необходимо указать на такую важную проблему, как искусственный интеллект. Речь идет об имитации различных процессов, присущих творческой деятельности человека. Дело не только в том, что элементы искусственного интеллекта необходимо включать в САПР для решения проектно-конструкторских задач. Развитие методов имитации существенно для развития теории и практики искусственного интеллекта как науки, так как основной задачей искусственного интеллекта является задача имитации метапроцедур — процедур универсального творческого характера, когда приходиться иметь дело со знаниями, а не только с данными. Другими словами без имитационного моделирования трудно познать метапроцедуры при решении интеллектуальных задач.

Литература:

1. http://www.infomine.ru/

2. http://www.inform.kz/

3.Акопов, А. С. Имитационное моделирование : учебник и практикум для академического бакалавриата / М. : Издательство Юрайт, 2014. — 389 с. — Серия :Бакалавр. Академический курс.