Функционально-стоимостный анализ зубчатой муфты

Построение матриц значимости и совмещенных функционально-стоимостных диаграмм. Определение количественной оценки функций муфты зубчатой с цельной обоймой. Характеристика функционально-структурной модели, решение задач о назначениях и о распределении.

Рубрика Экономико-математическое моделирование
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 26.12.2011
Размер файла 2,0 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

  • Введение
  • 1. Функционально-стоимостный анализ
    • 1.1 Определение функций муфты
    • 1.2 Построение FAST-диаграммы
    • 1.3 Структурная модель
    • 1.4 Функционально-структурная модель
    • 1.5 Определение количественной оценки функций
    • 1.6 Построение матриц значимости и совмещенных функционально-стоимостных диаграмм
  • 2. Задачи логистического анализа
    • 2.1 Задача о назначениях
    • 2.2 Задача о распределении
    • 2.3 Задача №1.02
    • 2.4 Задача №1.13
  • Заключение
  • Список литературы
  • Введение
  • В середине ХХ столетия во всем мире научная и техническая мысль была озабочена дальнейшим совершенствованием техники и технологии, что должно повысить качественный уровень технических объектов при снижении затрат на их производство. В результате появился новый метод, позволивший обеспечить выпуск качественной продукции. Этот метод получил название функционально-стоимостный анализ (ФСА).
  • В США термин «стоимостный анализ» впервые был введен в 1947г. в компании «Дженерал электрик». Толчком к разработке метода послужило то обстоятельство, что в годы второй мировой войны из-за нехватки ряда дорогостоящих цветных металлов конструкторский отдел разрешил временно изготавливать некоторые детали из дешевых доступных материалов.
  • После войны было установлено, что изделия с деталями, изготовленными из дешевых материалов, нормально функционировали и их качество сохранилось на нормальном уровне. Отсюда были сделаны выводы, что, во-первых, ранее созданные конструкции имели неопределенные «запасы» качества, которые не используются в эксплуатации и которые удорожают изделия, и, во-вторых, для предотвращения упомянутых «излишеств» в конструкциях и обеспечение, следовательно, небольших затрат необходимо при конструировании осуществлять экономический анализ. Группа специалистов под руководством инженера Л. Майлса разработала в связи с этим «стоимостный анализ», т.е. фактически ФСА технических объектов.
  • 1. Функционально-стоимостный анализ
  • Зубчатые муфты обладают высокой несущей способностью и надежностью при малых габаритный размерах вследствие большого числа одновременно работающих зубьев; допускают значительную частоту вращения; окружная скорость на зубьях может составлять 25 м/с.

Рисунок 1 - Муфта зубчатая с цельной обоймой

Муфта зубчатая с цельной обоймой представлена на рисунке 1. Муфта состоит из двух полумуфт (втулок) с внешними зубьями, обоймы и стопорных колец, удерживающих обойму от осевого перемещения. Муфта работает в условиях обильной смазки, прокачиваемой через муфту, и передает вращающий момент от 700 до 125 000 H•м. Соединяет валы диаметром от 18 до 160 мм.

Зубья втулки и обоймы выполняют с эвольвентным профилем с углом зацепления б = 20 градусов. Для компенсации угловых и радиальных смещений, зубья зубчатых венцов втулок изготавливают бочкообразной формы.

Для снижения потерь на трение и увеличение долговечности зубьев зубчатое соединение смазывают.

1.1 Определение функций муфты

Главная функция: передача вращающего момента.

Внутриобъектовые функции:

1) основные:

F1 - передача вращающего момента;

F2 - компенсация радиальных и угловых смещений валов;

F11 - обеспечить передачу вращающего момента от вала на втулку 1;

F12 - обеспечить передачу вращающего момента от втулки 1 к обойме;

F13 - обеспечить передачу вращающего момента от обоймы к втулке 2;

F14 - обеспечить передачу вращающего момента от втулки 2 на вал;

F21 - обеспечить возможность смещения втулки относительно обоймы;

2) вспомогательные:

F3 - фиксация осевого положения муфты относительно валов;

F2111 - обеспечить смазку зубчатого зацепления;

3) вредные функции:

F211 - износ зубьев;

F212 - трение.

1.2 Построение FAST-диаграммы

В основе FAST лежит положение системного анализа о том, что любой объект при эксплуатации взаимодействует с другими объектами. Кроме того, FAST предполагает рассмотрение объекта как «черного ящика», со своими входами и выходами.

На рисунке 2 представлена FAST-диаграмма муфты.

Рисунок 2 - FAST-диаграмма

1.3 Структурная модель

Структурная модель (рисунок 3) служит для того, чтобы показать элементы, из которых состоит объект.

Рисунок 3 - Структурная модель объекта

Данная схема показывает лишь элементы, из которых состоит объект, но не отображает функциональные связи между элементами объекта.

1.4 Функционально-структурная модель

Данная модель (рисунок 4) позволяет показать не только элементы, из которых состоит объект, но и функции, которые эти элементы выполняют.

Рисунок 4 - Функционально-структурная модель

1.5 Определение количественной оценки функций

Таблица 1 Затраты на функции

Элемент

F1

F2

F3

Сумма

F11

F12

F13

F14

F21

F2111

руб.

%

руб.

%

руб.

%

руб.

%

руб.

%

руб.

%

Обойма

-

-

10

10.31

10

10.31

-

-

7

7.22

-

-

27

Втулка 1

5

5.15

15

15.46

-

-

-

-

5

5.15

-

-

25

Втулка 2

-

-

-

-

15

15.46

5

5.15

5

5.15

-

-

25

Стопорное кольцо 1

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

10

10.31

10

Стопорное кольцо 2

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

10

10.31

10

Итого

5

5.15

25

25.77

25

25.77

5

5.15

17

17.5

20

20.62

100%

60

17

20

97

По данным таблицы 1 строим диаграмму Парето (рисунок 5).

Рисунок 5 - Диаграмма Парето

1.6 Построение матриц значимости и совмещенных функционально-стоимостных диаграмм

Матрица значимости (таблица 2) позволяет оценить относительную важность функции. В основе лежит метод расстановки приоритетов, который является экспертным. В таблице 3 произведен расчет относительной важности функций.

Таблица 2 Матрица значимости

F1

F2

F3

F1

=

>

>

F2

<

=

>

F3

<

<

=

Таблица 3 Расчет относительной важности

F1

F2

F3

Сумма

Pабс

Pотн

F1

2

3

3

8

46

0.46

F2

1

2

3

6

32

0.32

F3

1

1

2

4

22

0.22

Итого

100

1

Pабс(F1)=2*8+3*6+3*4=46

Pабс(F2)=1*8+2*6+3*4=32

Pабс(F3)= 1*8+1*6+2*4=22

Pотн= Pабс/У Pабс

Совмещенная функционально-стоимостная диаграмма отражает стоимостные затраты на функцию и важность этой функции.

Данная диаграмма представлена на рисунке 6.

Рисунок 6 - Совмещенная функционально-стоимостная диаграмма

Проанализировав данную диаграмму, приходим к выводу, что существует дисбаланс между важностью функций и затратами на них. Следует принять меры по снижению затрат на функции F1 и F3.

Аналогичные вычисления проделаем для остальных функций.

Таблица 4 Матрица значимости

F11

F12

F13

F14

F11

=

=

=

=

F12

=

=

=

=

F13

=

=

=

=

F14

=

=

=

=

Таблица 5 Относительная важность

F11

F12

F13

F14

Сумма

Pабс

Pотн

F11

=2

=2

=2

=2

8

64

0.25

F12

=2

=2

=2

=2

8

64

0.25

F13

=2

=2

=2

=2

8

64

0.25

F14

=2

=2

=2

=2

8

64

0.25

Итого

256

1

На рисунке 7 представлена совмещенная функционально-стоимостная диаграмма для вспомогательных функций.

Рисунок 7 - Совмещенная функционально-стоимостная диаграмма

Проанализировав данную диаграмму, приходим к выводу, что существует дисбаланс между важностью функций и затратами на них. Следует принять меры по снижению затрат на функции F12 и F13.

2. Задачи логистического анализа

2.1 Задача о назначениях

Отдел кадров предприятия устроил конкурсный набор специалистов на две вакантные должности. На эти новые места (НМ) претендуют 3 прежних сотрудника (ПС), уже работающие в других отделах, и 4 новых сотрудника (НС). Номера новых сотрудников, новых и прежних мест выбираются по вариантам из таблицы 6. Номера прежних мест являются номерами прежних сотрудников.

Отдел кадров оценил по десятибалльной шкале компетентность новых сотрудников (таблица 8) и прежних сотрудников (таблица 7) для работы и на новых местах, и на прежних местах (ПМ), то есть занимаемых прежними сотрудниками. Необходимо учесть, что руководство предприятия, во-первых, предпочитает, чтобы прежние сотрудники не претендовали на места друг друга, и во-вторых, не намерено увольнять прежних сотрудников.

Необходимо распределить сотрудников по должностям наилучшим образом.

Таблица 6 Номера сотрудников и мест работы для конкретного варианта

№ варианта

Новые сотрудники (НС)

Места работы прежних сотрудников (ПМ)

Новые места (НМ)

4

3,4,5,6

4,5,6

1,4

Таблица 7 Компетентность прежних сотрудников

НМ1

НМ2

НМ3

НМ4

Занимаемое место

ПС4

7

9

6

8

8

ПС5

8

7

8

8

7

ПС6

4

5

6

4

5

Таблица 8 Компетентность новых сотрудников

НМ1

НМ2

НМ3

НМ4

ПМ1

ПМ2

ПМ3

ПМ4

ПМ5

ПМ6

НС3

6

7

5

6

4

5

4

5

6

6

НС4

7

8

7

6

5

7

6

8

5

5

НС5

7

6

6

5

5

4

5

5

4

6

НС6

8

8

9

7

6

7

8

7

9

8

Таблица 9 Компетентность прежних и новых сотрудников

ПМ4

ПМ5

ПМ6

НМ1

НМ4

ПС4

8

0

0

7

8

ПС5

0

7

0

8

8

ПС6

0

0

5

4

4

НС3

5

6

6

6

6

НС4

8

5

5

7

6

НС5

5

4

6

7

5

НС6

7

9

8

8

7

Так как матрица (таблица 9) не сбалансирована, введем 2 фиктивных столбца - Ф1, Ф2. Компетентность в этих столбцах проставим исходя из условий невыгодности, т.е при максимизации общей компетентности, выберем 0 в качестве значений для фиктивных столбцов. Результат представлен в таблице 10.

Таблица 10 Сбалансированная матрица

ПМ4

ПМ5

ПМ6

НМ1

НМ4

Ф1

Ф2

Сотрудники

ПС4

8

0

0

7

8

0

0

1

ПС5

0

7

0

8

8

0

0

1

ПС6

0

0

5

4

4

0

0

1

НС3

5

6

6

6

6

0

0

1

НС4

8

5

5

7

6

0

0

1

НС5

5

4

6

7

5

0

0

1

НС6

7

9

8

8

7

0

0

1

места

1

1

1

1

1

1

1

=

Составим математическую модель задачи.

Cij - компетентность сотрудника на рабочем месте, Xij - факт назначения на должность, тогда ограничения неравенства можно представить в виде системы уравнений:

Xij=[0;1],

где 0 - сотрудник не назначен, 1 - сотрудник назначен.

Целевая функция принимает вид:

Решение данной задачи в среде Maple представлено на рисунке 8.

Рисунок 8 - Решение задачи в Maple

В таблице 11 представлено решение задачи.

Таблица 11 Решение задачи

ПМ4

ПМ5

ПМ6

НМ1

НМ4

Ф1

Ф2

ПС4

0

0

0

0

1

0

0

ПС5

0

0

0

1

0

0

0

ПС6

0

0

0

0

0

1

0

НС3

0

0

1

0

0

0

0

НС4

1

0

0

0

0

0

0

НС5

0

0

0

0

0

0

1

НС6

0

1

0

0

0

0

0

По данным таблицы 11, получаем следующее распределение сотрудников по местам:

1) ПС4 переведен на НМ4, на его место взяли НС4;

2) ПС5 переведен на НМ1, на его место взяли НС6;

3) ПС6 пришлось уволить, на его место взяли НС3;

4) НС5 не принят ни на одну должность.

2.2 Задача о распределении

На складах хранится мука, которую необходимо завезти в хлебопекарни. Номера складов и номера хлебопекарен даны в таблице 12. Текущие тарифы перевозки муки [руб./т], ежемесячные запасы муки [т/мес.] на складах и потребности хлебопекарен в муке [т/мес.] указаны в таблице 13.

При этом необходимо учитывать, что из-за ремонтных работ временно нет возможности перевозить муку с некоторых складов в некоторые хлебопекарни. В таблице 12 это показано в графе «Запрет перевозки» в формате № склада ? № хлебопекарни.

Кроме того, необходимо учесть, что некоторые хлебопекарни имеют договоры на гарантированную поставку муки с определенных складов. В таблице 12 это показано в графе «Гарантированная поставка» в формате № склада ? № хлебопекарни = объем поставки.

Необходимо организовать поставки наилучшим образом, учитывая, что мука хранится и транспортируется в мешках весом 50 кг.

Таблица 12 Номер склада, хлебопекарни, запрещенные и гарантированные поставки

№ варианта

№ складов

№ хлебопекарен

Запрет перевозки

Гарантированная поставка, т/мес.

4

1,2,3,4

3,4,5

3?3,4?5

3?5=40

Таблица 13 Запасы, потребности и тарифы перевозок

Склады

Хлебопекарни

3

4

5

Запас, т/мес.

1

800

200

200

80

2

500

600

500

70

3

100

600

300

60

4

200

400

900

55

Спрос, т/мес.

58,88

62,44

73,92

Согласно условию задачи мука хранится и перевозится в мешках по 50 кг, то есть единицами измерения переменной Хij является мешок муки. Но запасы муки на складах и потребности в них хлебопекарен заданы в тоннах. Поэтому для проверки баланса и дальнейшего решения задачи приведем эти величины к одной единице измерения - мешкам.

Также стоимость перевозки муки должна быть отнесена к единице продукции, то есть к мешку муки. Для упрощения задачи, исключим объем гарантированных поставок из рассмотрения. Данные приведены в таблице 14.

Таблица 14 Исходные данные

Склады

Хлебопекарни

3

4

5

Запас, меш.

1

40

10

10

1600

2

25

30

25

1400

3

5

30

15

400

4

10

20

45

1100

Спрос, меш/мес.

1178

1249

679

Необходимо проверить сбалансированность матрицы. Для этого сравним спрос муки в хлебопекарнях и запас муки на складах. Суммарный спрос равен 3106 мешкам, тогда как суммарный запас равен 4500 мешкам. Для того чтобы сбалансировать матрицу, введем фиктивную хлебопекарню Ф, спрос у которой будет равен 1394 мешкам. Тариф перевозки в фиктивную хлебопекарню будет равен нулю, т.к. фактически перевозка не осуществляется. Сбалансированная транспортная матрица приведена в таблице 15.

Таблица 15 Сбалансированная транспортная матрица

Склады

Хлебопекарни

3

4

5

Ф

Запас, меш.

1

40

10

10

0

1600

2

25

30

25

0

1400

3

1000

30

15

0

400

4

10

20

1000

0

1100

Спрос, меш/мес.

1178

1249

679

1394

спрос=запас

функциональный муфта матрица стоимостный

Для выполнения условия о запрете перевозки из склада 3 в хлебопекарню 3, и из склада 4 в хлебопекарню 5, применим запрещающие тарифы исходя из условия невыгодности перевозки.

Построим математическую модель задачи:

1) целевая функция:

F(x)=40x11+10x12+10x13+0x14+25x21+30x22+25x23+0x24+1000x31+30x32+15x33+0x34+10x41+20x42+1000x43+0x44>min [руб./мес.];

2) ограничения:

х11121314=1600;

х21222324=1400;

х31323334=400;

х41424344=1100;

х11213141=1178;

х12223242=1249;

х13233343=679;

х14243444=1394;

xij?0

Рисунок 9 - Решение задачи в Maple

На рисунке 9 представлено решение данной задачи в программном пакете Maple 12. Для наглядности, перепишем полученное решение в таблицу (таблица 16).

Таблица 16 Решение задачи

Склады

Хлебопекарни

3

4

5

Ф

Запас, меш.

1

0

1249

351

0

1600

2

78

0

0

1322

1400

3

0

0

328

72

400

4

1100

0

0

0

1100

Спрос, меш/мес.

1178

1249

679

1394

спрос=запас

Величина целевой функции, т.е. общие затраты на перевозку, составила 33870 руб./мес. Но принимая во внимание то, что мы исключили рассмотрение гарантированной поставки из рассмотрения, это значение следует скорректировать: 33870+(40*300)=45870 руб./мес.

2.3 Задача №1.02

Выполнить заказ по производству 32 изделий И1 и 4 изделий И2 взялись бригады Б1 и Б2. Производительность бригады Б1 по производству изделий И1 и И2 составляет соответственно 4 и 2 изделия в час, фонд рабочего времени этой бригады 9,5 ч. Производительность бригады Б2 - соответственно 1 и 3 изделий в час, а ее фонд рабочего времени - 4 ч. Затраты, связанные с производством единицы изделия, для бригады Б1 равны соответственно 9 и 20 руб., для бригады Б2 - 15 и 30 руб.

Составьте математическую модель задачи, позволяющую найти оптимальный объем выпуска изделий, обеспечивающий минимальные затраты на выполнение заказа.

Исходные данные задачи приведены в таблице 17.

Таблица 17 Исходные данные

Б1

Б2

Заказ, шт.

И1

4

1

32

И2

2

3

4

Фонд времени, ч.

9,5

4

Составим математическую модель задачи:

1) целевая функция:

F(x)=9x11+15x12+20x21+30x22>min;

2) ограничения:

где:

x11 - количество изделий И1 изготовленных бригадой Б1;

x12 - количество изделий И1 изготовленных бригадой Б2;

x21 - количество изделий И2 изготовленных бригадой Б1;

x22 - количество изделий И2 изготовленных бригадой Б2.

Решение задачи в Maple показано на рисунке 11.

Рисунок 10 - Решение задачи в Maple

Получаем, что бригада Б1 изготавливает 32 изделия И1 и 3 изделия И2, а бригада Б2 изготавливает 1 изделие И2. При этом значение целевой функции равно 378 руб.

2.4 Задача №1.13

Процесс изготовления изделий двух видов состоит в последовательной обработке каждого из них на трех станках. Время использования i-го станка составляет bi часов в сутки (i=1,2,3). Время обработки каждого изделия j-го вида (j=1,2) на i-ом станке равно aij часам. Прибыль от реализации одного изделия j-го вида составляет cj руб. Составить план суточного выпуска изделий так, чтобы прибыль от их производства была максимальной со следующими данными:

c1=65; c2=80

Исходные данные задачи приведены в таблице 18.

Таблица 18 Исходные данные

С1

С2

С3

Прибыль, руб. за единицу продукции

И1

6

12

18

65

И2

12

6

18

80

Фонд времени, мин.

720

600

1260

Составим математическую модель задачи:

1) целевая функция:

F(x)=65x1+80x2>max;

2) ограничения:

где:

x1 - количество изделий И1;

x2 - количество изделий И2;

Решение задачи в Maple показано на рисунке 11.

Рисунок 11 - Решение задачи в Maple

Изделий 1-го типа необходимо изготовить 20 штук, изделий 2-го типа - 50 штук. Значение целевой функции при этом равно 5300 руб.

Заключение

В ходе выполнения данного курсового проекта, был выполнен функционально-стоимостный анализ зубчатой муфты. Также были решены задачи логистического анализа.

Список литературы

1) Ряховский О. А., Иванов С. С. Справочник по муфтам. - Л.: Политехника, 1991. - 384 с.

2) Акулич И.Л. Математическое программирование в примерах и задачах. М.: Высшая школа, 1986. - 319 с.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Построение математической модели и решение задачи математического программирования в средах MathCad и MS Excel. Решение систем с произвольными векторами свободных коэффициентов. Определение вектора невязки. Минимизация и максимизация целевой функции.

    отчет по практике [323,5 K], добавлен 01.10.2013

  • Характеристика рыбоперерабатывающей отрасли РФ. Эконометрический анализ выпуска рыбной продукции. Построение производственных функций. Построение статистической и динамической модели Леонтьева. Учет инфляции в этой модели. Построение модели Солоу.

    курсовая работа [628,1 K], добавлен 06.03.2008

  • Нахождение начального опорного плана методом минимальной стоимости, оптимизация его методом потенциалов. Решение задачи о назначениях с заданной матрицей затрат. Построение набора дуг, соединяющих все вершины сети и имеющих минимальную протяженность.

    контрольная работа [341,0 K], добавлен 24.04.2012

  • Характерные черты задач линейного программирования. Общая постановка задачи планирования производства. Построение математической модели распределения ресурсов фирмы. Анализ чувствительности оптимального решения. Составление отчета по устойчивости.

    презентация [1,1 M], добавлен 02.12.2014

  • Методы линейного программирования; теория транспортной задачи, ее сущность и решение на примере ООО "Дубровчанка+": характеристика предприятия, организационная структура и статистические данные. Построение и решение экономико-математической модели.

    курсовая работа [652,5 K], добавлен 04.02.2011

  • Задачи операционного исследования. Построение базовой аналитической модели. Описание вычислительной процедуры. Решение задачи оптимизации на основе технологии симплекс-метода. Анализ результатов базовой аналитической модели и предложения по модификации.

    курсовая работа [1,5 M], добавлен 12.12.2009

  • Расчет матриц парных коэффициентов корреляции, оценка их значимости. Построение уравнения регрессии. Точечный и интервальный прогноз значения У. Кластерный анализ методом К-средних. Упорядочивание субъектов РФ в порядке убывания по значениям факторов.

    курсовая работа [2,2 M], добавлен 10.11.2013

  • Построение модели множественной линейной регрессии по заданным параметрам. Оценка качества модели по коэффициентам детерминации и множественной корреляции. Определение значимости уравнения регрессии на основе F-критерия Фишера и t-критерия Стьюдента.

    контрольная работа [914,4 K], добавлен 01.12.2013

  • Симплекс метод решения задач линейного программирования. Построение модели и решение задачи определения оптимального плана производства симплексным методом. Построение двойственной задачи. Решение задачи оптимизации в табличном процессоре MS Excel.

    курсовая работа [458,6 K], добавлен 10.12.2013

  • Системное исследование производственного отдела, выделение его элементов, связей и взаимодействия. Решение задач оптимального планирования рабочего времени и о назначениях методами минимального элемента, двойного предпочтения и аппроксимации Фогеля.

    курсовая работа [781,3 K], добавлен 06.11.2014

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.