Anyagáramlási hálózatok felépítése és modellezése Dr. Bohács Gábor tszvez. e.docens elérhetőség: L I. 7. bhcsgbr@gmail.com
Példák anyagmozgató rendszerekre Targoncás anyagmozgató rendszer Automatizált görgőspálya rendszer Szállítószalag rendszer Függőkonvejor rendszer
Az anyagmozgatás alapfogalmai Az anyagmozgatás fogalma: Anyagok, segédanyagok, késztermékek stb. nem nagy távolságú helyváltoztatását célzó olyan tevékenység, mely nem jár együtt alak- vagy állapotváltozással, és amely kézi munkával vagy sajátos eszközökkel, gépekkel elsősorban területi korlátokon belül megy végbe. Rendszerszintű értelmezés: Az anyagmozgatás az a jól elkülönített termelési-üzemi részrendszer, amely a termelési folyamat technológiai, ellenőrzési, tárolási és csomagolási elemeit (részrendszereit) folyamatrendszerré kapcsolja össze.
Az anyagmozgatás alapfogalmai* A mozgatandó anyag jellemzői - ömlesztett anyagok - darabáruk Az anyagmozgatás útvonala Az anyagmozgatás intenzitása Az anyagmozgatás időpontja *Dr. Felföldi: Anyagmozgatási kézikönyv
Az anyagmozgatás szerepe az ipari logisztikai rendszerek célkitűzéseinek megvalósításában* Logisztika fogalmának kialakulása Logisztika definíciója Logisztika alapelemei Logisztika feladatköre CIM koncepció és logisztikai célkitűzései Logisztikai lánc és feladatai Rendszer fogalma Logisztikai rendszer *Dr. Kulcsár: Ipari logisztika
Az anyagmozgatás szerepe az ipari logisztikai rendszerek célkitűzéseinek megvalósításában Az időbeli-, térbeli- és értékképződési folyamatok értelmezése ipari rendszerekben.
Folyamatok elmélete és leírása Folyamat definíciója
Anyagáramlási hálózatok leírása gráfokkal* Gráfok definíciója Irányított és nem irányított gráfok fogalmai Kapcsolási mátrix (A) Hurokmátrix (B) *Dr. Kulcsár: Ipari logisztika
Anyagáramlási hálózatok leírása gráfokkal Anyagáramlási hálózatok leírása irányított gráffal Áramló anyagmennyiség (q i ), anyagáramlás intenzitása (μ i ), és az anyagáramlási idő (t i ), fogalmai és összefüggései Áramlási törvény: q = μ t Csomóponti törvény: Σμ i = állandó Anyagáramlás intenzitás és csomóponti anyagáramlás intenzitás kapcsolata
Hálózati struktúrák Lineáris struktúra: Hurok struktúra: Csillag struktúra:
Anyagáramlási hálózatok funkcionális egységekre bontása Hálózat Csomópontok Elemi funkciót megvalósító csomópontok (források, nyelők, funkcionális csomópontok) Anyagáramlási rendszerek közötti átmeneti csomópontok (átrakó berendezések) Összetett funkciót megvalósító csomópontok Anyagáramlási elágazást megvalósító csomópontok Kapcsolatok Folyamatos anyagáramlási funkciót megvalósító kapcsolatok Szakaszos anyagáramlási funkciót megvalósító kapcsolatok
Anyagáramlási hálózatok funkcionális egységekre bontása Elemi funkciót megvalósító csomópontok A több irányból is beérkező anyagáramok egyetlen várakozó sorba kerülnek, feldolgozásuk egyetlen helyen történik). (n,m) típusú elemi funkciót megvalósító csomópont 1 2 3... n N max f(t kisz ) 1 2 3... m t kisz.
Anyagáramlási hálózatok funkcionális egységekre bontása Források: Elemi funkciót megvalósító csomópontok Példák elemi funkciót megvalósító csomópontokra: technológiai munkahelyek csomagoló munkahelyek anyagkezelést végző berendezések egyéb műveletvégző helyek mérő- és ellenőrző állomások (0,1) típusú egyszerű forrás (0,m) típusú összetett forrás Példák: - nyersanyag raktár - gyártó-, szerelő munkahelyek - rakodóhelyek (kilépő oldalt tekintve) Nyelők: (n,0) típusú csomópontok Példák: - készárú raktár - anyagfelhasználási helyek - rakodóhelyek (belépő oldalt tekintve) - csomagoló munkahelyek
Anyagáramlási hálózatok funkcionális egységekre bontása Anyagáramlási rendszerek közötti átmeneti csomópontok Különböző objektumokat tartalmazó anyagáramlási Rak. rendszerek csatlakozási pontján található (jellemzően A átrakási csomópontok). Típusai: A: Egyszerű átrakó B: Egyirányú rakodóhely közvetlenül a szállítási útvonalon közlekedő járműre C : Kétirányú rakodóhely közvetlenül a szállítási útvonalon közlekedő járműre D : Rakodás szállítási útvonalon kívül elhelyezkedő rakodóhelyen Rak. Rak. Rak. B C Rak. Rak. D
Anyagáramlási hálózatok funkcionális egységekre bontása Anyagáramlási rendszerek közötti átmeneti csomópontok Az átmeneti csomópont egy olyan összevont forrás és nyelő, melyeknek anyagárama egymással kapcsolatban van. Példa: Ny F Rak. Palackok feltöltése, ahol palackokba folyadékot töltenek, majd azt 20-asável rekeszekbe csomagolják. Ez egy (3,1) típusú átmeneti csomópontot jelent, melyben a belépő anyagáramok a folyadék, az üres palackok és a rekeszek. A kimenő anyagáram a feltöltött üvegekkel teli rekesz. Rak.
Anyagáramlási hálózatok funkcionális egységekre bontása Összetett funkciót megvalósító csomópontok Egy összetett funkciót megvalósító csomópont több párhuzamosan vagy egymás után kapcsolt, elemi funkciót megvalósító csomópontból áll. Felépítésükre érvényes az elemi funkciót megvalósító csomópontokra történő szétbonthatóság elve. 1 2 3... n 1 2 3... m A szétbonthatóság miatt elegendő az elemi funkció megvalósító csomópontokat tekinteni.
Anyagáramlási hálózatok funkcionális egységekre bontása Anyagáramlási elágazást megvalósító csomópontok Ezekben a csomópontok kizárólag az anyagáramok szétválasztását illetve egyesítését végzik. A be- és kilépő anyagáramok összege azonos Elágaztató csomópont Összevezető csomópont Elosztó csomópont Gyűjtő csomópont Gyűjtő-elosztó csomópont
Max. forgalom (jármű/h) Anyagáramlási hálózatok funkcionális egységekre bontása Folyamatos kapcsolatok Megvalósítás folyamatos üzemű anyagmozgató gépekkel (görgőspálya, függőkonvejor...) Megvalósítás szakaszos üzemű anyagmozgató- / szállítógépek útjaival Haladási sebesség
Parciális határteljesítmény [db/h] Anyagáramlási hálózatok funkcionális egységekre bontása Szakaszos kapcsolatok A szakaszos kapcsolatok a hálózatok azon elemei, melyekben a mozgatott objektumok szakaszos üzemű átadóelemmel, egyszerre c objektumot mozgatva, ezeket s [m] távolságra továbbítja. Példák szakaszos kapcsolatokra: - tolópad - átrakóberendezések - emelőasztalok - felvonók - szállítójárművek, targoncák μ (c;s)=3600 c / (t be (c)+2t át (s)+t ki (c)) Mozgatási távolság [m]
Anyagáramlási hálózatok leírása Petri-hálóval* Petri-háló definíciója, részei, működése Időzített Petri-hálók, színezett Petri-hálók Robotos anyagmozgató rendszer működésének modellezése Petri-hálóval *Dr. Kulcsár: Ipari logisztika
Anyagáramlási hálózatok leírása szimulációs szoftverrel Szimulációs szoftverek modellező képessége: - statikus struktúra bemutatása - folyamatok dinamikájának bemutatása - analízis - vizualizáció Szimulációs szoftverek idő kezelése: - diszkrét - folyamatos Szimulációs modell elkészítésének lépései: - Rendszerstruktúra és adatok analízise (25%) - Modellkészítés (35%) - Eredmények analízise (40%)
Anyagáramlási hálózatok modellezése szimulációs szoftverrel Taylor II szimulációs program bemutatása
Anyagáramlási hálózatok modellezése szimulációs szoftverrel Simul8 szimulációs program bemutatása
Szakaszos üzemű anyagmozgató gépek és jellemzőik
Jellegzetes szakaszos üzemű anyagmozgató gépek 1. Targoncák 2. Vezetőnélküli targoncák 3. Futódaruk 4. Magasraktári felrakógépek
Targoncák Feladatkörök: Hajtás módja: - Rakodás - kézi - Szállítás - elektromos - Raktározás - belső égésű motor - Komissiózás Főbb meghatározó paraméterek: - teherbírás - emelési magasság - munkafolyosó szélesség - kezelhető egységrakomány
Főbb targoncatípusok Gyalogkíséretű targoncák: Homlokvillás targoncák: alacsony emelésű magasemelésű három kerekű négy kerekű -kézi vagy. elektromos hajtás -kisebb intenzitású anyagmozgatási feladatokra -kis karbantartás igény -kis helyszükséglet -elektromos, belső égésű motoros hajtás -kültérre és beltérre egyaránt -nagy helyszükséglet -nagy terhek kezelésére képes változatok is -nagy magasságban kis terhek emelése
Főbb targoncatípusok Tolóoszlopos targoncák Magasraktári felrakótargoncák -a behúzható oszlop csökkenti a szükséges munkafolyosó szélességet -nagy emelési magasság (10-11 m) -nagy maradó teherbírás -főleg beltéri használat -a folyosó szélességét a targonca szélessége határozza meg -a folyosóban sín- vagy indukciós vezetés -nagy automatizáltsági fok -emelhető kezelőállás esetén raktározási és komissiózási feladat egyszerre
Főbb targoncatípusok Komissiózó targoncák kis emelési magasság -az áru felvétele és lehelyezése a dolgozó által kis mennyiségekben történik -magasemelésű targoncákkal együtt használják közepes emelési magasság -komissiózás a második szintről is lehetséges nagy emelési magasság -komissiózás a felsőbb szintekről is lehetséges
Speciális targoncák Négyutas targoncák Oldalvillás targoncák Tereptargoncák Szállító- és vontatótargoncák
Vezetőnélküli targoncák Nyomvezetés elvei falkövetés lézerrel indukciós huzal követése festett vonal követése forgó lézer fej alkalmazása diszkrét referenciapontok kamerás rendszerek
Elterjedten használt vezetőnélküli targoncák Indukciós targoncák Lézernavigációs targoncák
Futódaruk Jellemzők: - elektromos hajtás - három független mozgás - teherlengések - horogüzemű Anyagmozgatás időszükségletének számítása: t a-b = t emelés + t futómacska + t híd + t süllyesztés t emelés = s emelés /v emelés + v emelés /a emelés...
Magasraktári felrakógépek Jellemzők: - elektromos hajtás - három független mozgás - emelés egyszerre indulnak - haladás - teherkezelés - villaüzemű Anyagmozgatás időszükségletének számítása: t a-b = max ( t vízszintes + t függőleges ) + 2*t manipulációs
Folyamatos üzemű anyagmozgató gépek és jellemzőik
Görgős szállítópályák felépítése Gravitációs görgősorok működési elve Hajtott görgősorok működési elve Hevederes hajtás Lánchajtás
Görgőspálya rendszer teljesítőképességének meghatározása Szállítóképesség Szállítóképességnek nevezzük valamely konkrét anyagmozgató gép szállítási kapacitását pl. [db/h] mértékegységben. v L Q = v / L [db/h] Átbocsátóképesség A szállítóképesség rendszerszintű értelmezése. Értéke alacsonyabb mint a szállítóképességé, a rendszer mechanikai korlátai és a forgalomirányítási jellemzők miatt. B A
Görgőspálya rendszer teljesítőképességének meghatározása Parciális határteljesítmény A szállítóképesség rendszerszintű értelmezése, elágazásokkal rendelkező hálózatokban különböző viszonyok esetén. Értéke alacsonyabb mint a szállítóképességé, a rendszer mechanikai korlátai és a forgalomirányítási jellemzők miatt. B2 Az ábrán szereplő elágazásra értelmezhető: B1 μ AB1 = 3600 / t AB1 μ AB2 = 3600 / t AB2 A
Összefoglaló kérdések: 1. Az anyagmozgatás definíciója 2. Logisztika definíciója és alapfogalmai 3. Termelési költségek összetevői, az értékképződés folyamata 4. Gráfok definíciója és használata anyagáramlási hálózatok modellezésére 5. Anyagáramlási hálózatok funkcionális egységekre bontása, elemek felsorolása és rövid jellemzése 6. Petri háló definíciója, egyszerű Petri háló működésének lekövetése 7. Robotos anyagmozgató rendszer modellezése Petri-hálóval 8. Szimulációs szoftverek modellező képességének összehasonlítása gráfokkal, Petri-hálókkal 9. Targoncák feladatkörei, hajtása, főbb paraméterei, 3 jellegzetes targoncavázlat 10. Vezetőnélküli targoncák jellegzetes rendszerei 11. Futódaruk felépítése és anyagmozgatási időszükségletének meghatározása 12. Szállítóképesség, átbocsátóképesség és parciális határteljesítmény fogalmának összehasonlítása