автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Анализ эффективности и совершенствование переналаживаемых производственных систем машиностроения

ИЖЕВСКИЙ Г0СУЛАРС1В&Ш ГЕШНЕСШ УНИВЕРСИТЕТ УР&АСКИй ГОСУДОГСТВЕШ1 ГОаОТЕШИ У№®РГИ1СТ

РГБ ОД

На правах рукописи Ш 658.512.011.5bi 64.7.043

Яшювйч Борис Анатольевич

Аиб-лз эффективности и совервенствоЕДНие переналаживаемых производственных систем машине с:

Специальное!* 05.02.08 - Технолог-я ыадмюстроени:, АВТОРЕФЕРАТ

• диссертации на соискание ученей тепени доктора технических наук

Ихег-к - 1994

Работа «вдкнпна а Ижевском и Уральской государственных технических университетах

НаупшП консультант: доктор технических наук, профессор 12ЛРШ О.С.

Официалтьк 'отонен-га: доктор технический наук, с.н.с. ШШИ В. Л.,

до кто р тештасии; наук, профессор СОССВДН D.JI.,

доктор технических наук, профессор ШАЕРЙ10.И. .

Ве-ущая организация: Ижегжое производственное oi игдааиниэ " Ижиаа

Защита диссертации состоится 19Э4 г. в

*

ÜL часиа на заседать диссергьциотюго совета Я1063,01.01 Ижевского государственного технического университета по адресу: 426069, г. Ижевск, ул. Студенческая, ?.

Бок отзь® на автореферат, заверенный гербовой печать«, просьба выслать по указанному адресу.

АвпдагФерет разослан "Д1"ЖПШМ_ 1СЭ4 г.

Ученье секретарь - • -

диссертационного совата

д.т.н. профессор OfV Корякин H.A.

/ $

ОЕЗАЯ ХАРАКТСРИСИКЛ РАБОТЫ

Актуальность проблем :. Репину производстаешмх систем (ПС? мзийнослюени определяется бнсскики требованиями к ка. чесгоу изготаоливаеши эделий. знс '¡итехыпы раснирен- ->м их номенклатур«, сскгйиениеи производстаенного иша, разнообразие« ревпыых технологических э^лач. Создам» в по ледние годы и зхспяуагпфуейык; на предприятиях '»автостроения гибкие производствгнные системы (ПК) 61 м предназначены для э2Фгк-ти£ .ого сешшявахнейЕйн государственных зэпач. ..','. Однако ожидаемых показателей э^етизиссти, неемс.гч на бо лке кагатадм"« вложения, достичь не удалось. Это обусловлено следуиши причина- :\1 отстствием системной кетосологим прозкгаров^ния и совераенсгвовашя ТПС с гатом членения субстагшь«. «рук'трных и Суьшиок-льшд свойств обрабатываемых деталей': варизтавгоспв 'значат« парзчетроз сбрабатизарщх дзталея и. хмюогектов ПС; низкой надежность» технических гклакгп. ¿.слабой интеграцией систем хонструкторско-технологи-ческий подготовки с обргбагеведагй. ПС: противоречиям« не яду организационной й технической струКтураииПС и др.

В на^гоявше время особую значииосп приобретал- вопроси авалям эффективное» фунхционирущих ПК и их непрерывного целенаправленного совераенствования в условиях ограниченных . ресурсов, вшиляеша для предпгчятиа машиностроения,и возраставших требований к текническиыха! нейристикам и качеству вы-пуч-каемой продукции^

Невоенной а области совериенствования ПС- мааиностоения . остается проблема создания ивхгнизмз формирования новкх технических реаенип и ускорения цикла заданы неэФФгктувнык кокпс-нентоз системы в условиях.заданного ерекэни ее функционнроза-

к

ныя. Решение ее тем более актуально, что в после "нкэ годы разбитие ПС ним путем структ'ишя изменений. и. хмпозииии на отдельные сгабосв1^Н1й подсистемы и интеграции С. системами технической подготовки производства. Сложные. структурные изменения ПС сопровождайся значительна«! материальными залрапгсыи. ;«эи этом их эффективность в процессе перехода из одного структурного состояния в другое снихаето} из-за потерь на . рзаишую адаптацию компонентов ПС. Исследования ГПС маэдадепжительних предприятий пою даекг, что другой,не иенее существенной причиной,является отсутствие системной методологии непрерывного совершенствования подсистем ГПС на этапе ее "«изданного цикла".

. Цель работе. Создание теоретачесю л методов структурно-параметрического анализа эффективности и совершенствование переналаживаемых происвод' твентк систем машиностроения, Сунк-ционируицих . р условиях критического фонда времени,с учетом влияние совокупности сь.йств обрабатываема* деталей на .труд<?т емкость этапа переналадки.

Методы исследования. При решении поставленных задач использовались математические. илФорнэшюнные и организационные основы системного анализа и теории эффектшюсл». Чис...ш-ные решния оягочадьньи структур к операций процесса переналадки лроиэмдстеенми стятемголучены с применением методов тейног& ц£JЮЧжданнcro^IpoгpaмифQвaнияи прикладного нелинейного пюграмюяявания, а таю» теориипрэйю. Создание ма- , тематических моделей измерительных лреобраэователейсистем контроля и настройки базируется на полокениях теории механики жидкости и газа и регрессионного анализа.

Дзстове; асть результате» исследования достигнута использованием «годов математической статистки, оценкой погрешностей. проверкой адекватности полученных уравнений рогрес-

сии и гостверашёна результатами внедрения новых стршур и процессов переналадки в производство.

Научная "овизна. На основе системного анализа и {ормаг*-эаши этапа переналадки пг>.из»олтвен"УХ систем машиностроения их совершенствован! ; рассматривается как пюцэсс взаимной адаптации ; обрабатыагчыш излэли: м в условиях крму-хких зиачеика Фонда времени;

-' lia содержательном уривяе . орэботана и алроби-звана ма-тсвзгическэд .. .«пел; Функционирования схожьл» технической система, солергдаая последовательность оперзшм стмктурно-пэ-рада-рич-сксй оптатацяи в под!/ргавдаяся управляшим воздействиям систем« гибридного нтеллект- в заданные про: дапки ере* •'m?: ...

-получена иате«ггги1,0ские Чпели критериев зМектаености пгредалакиваегш структур п^лшодсть^ннак сис- ?ы машиностроения, которые училт/Зот влия!...е дони...;р/вдих свойсть сбрабате-взгмьк иэдолнй (з:1ачеш1й размеров, 0и»>абатыэ2ем>сти материала, показателей точности й технологичности) на трудоемкость операций пере» лааки:.

- постгадени и реиена отдельные практические задач», огпи-шзадеи структур переналадки и функционирования производственных систем, учитивашие затрата на аь.пк инФсомагионноа неоп-

реде ле№.<>сти технологической . кнЯсриэдаи в шкле измерения и

к:/яр0йюй

- - подучен комплекс аналитических зависимостей и спиты

• данных для расчета и инженерного г. оектирова«ия устройств из-нер .ш и «астрзйки компонентов ПС и ик «зтсиатаческой аттестации: .

- разработана методология установления взаимосвязи меаду параматрами ко нструкторско-чта »элегических элементов корпусник деталей и параметрами програшик циклов их изготовления и

настройки, а также структурами данных, используеух в создание GW технологических «пераций обработки и настройки и •системе автомзтиз..,лванного определения текчико-экакоитеских гоказатед-й э<Кективности изготовления корпусных деталей е пг-реналахиЕаоьх Г!С машиностроения.

ГЬулучсская ценность и реализация результатов исследования. Ксмпляксное внедрение результатов работы осуиесталгяось в течение ряла лет на ПК) "Боткинский завод" и ряде других предприятий. Испо...)зованне методологии анализа эффективности и сокйиенствовешя ЛС мрчииострсйния в ГПС обработки корпусных деталей позволило снизить себестоимость изготовления в Р...2.5 рйзз по срасншив с т£адиииокныю1 методам. Разработанныэ компонента теюкмогмчеааоя САПР интегрированы а ГПС и ГПМ. Время произвопственного цикла сокра-члось при этой в 3...5 раз. А"~ паратао-пгогракмные средств . настройки ГПС и ГПМ. построении? на новых текн-'еских решениях,ускорили процесс переналадки ПС. сократил», потери от брак., удучгши условна труда операторов, технолога и наладчиков, обслумшаплх ГТГ и ПК-

Экономический зСйект, по иенаи 1990 года,, оставил 980,2 тас. руб. з год.

Апробация работы. Основные полохенмя диссертаций доклаь--вались на:

VI! и VIII Иехдунйрояиьб; конференциях по струйной технике "Яблонна" (г. Дрезден, Германия. 19№ г. и г. Зухарест, Pym.i-кия, 1980 г.): науч:ю-технической конференции "Методы говьие-ния производительности, и качества обработки деталей на сбору--давании автоматазирозанчь« производств" С г. Ярославль, 1985 г.): научно-практической коп4еренции "Пута повьаения эффективности аспользс дния станков с ЧДО и промышленных робатон" (г. Свердх&ск, 1988 г.): научно-практической когйеренции "Мегрс-лпппеское обеспечение автоиатизиго ваш ю го производства" (г.

Ихгвск, 1983 г.)г научнс-прзктачедой контереншм "Летомата-ческип контроль и диагностика в "»Скич произзодстеенньгс сист . мах" (Гйют ~рэа, 1989 г.)! научно-технической коч!сретш "Новый направления для про: -атнпй гбото техники и г-анечпого оборудования" (г. Минск. 1959 г.)!научно-тгх!1ичсскоя ком^^гсь-ции "Пэвкшеше зФйжг "зност.1 угозн. использования с* чков с ЧПУ, промкиш'ваи роботов и ГПС" (г. Сбйрдлсеск. 1990 г.): VI Всесоктм симпоз1!У1й по тквк .г.песм'.м (газооа.;) приводом м систем?-« управления с ьяжлунарогиы! участием (г. ' Тула, 1031 г.); Ш и VI научно-технмческ: : совяя/иях ученых и спеит-'Д явь с участием продсп&от&юь. зарубс-кпч стран " Латами и преобразователи и^йормац*/«,1 систем измдечш, контрил0 и уп-р.злепия (г М^кса-Гурзуф. 1991 г.,10'Л г.): ¡юум-технч-ческой конференции "Вс росы об'-печения точности . млиинострои-тельких произво^-ств"" (г. Пенза, ^Э? г.): зучно-техми'-'еской . конференции "Учек ИжГТУ • ирбизоОйстзу* (г. Ижевск, 1594 г.).

Публикации. Основное содержание работы опубликовано в 28 работау и 10 азторских еввдэтэльсгвах.

Структура и ' обтеи работы. Диссестация состоит из еведети. семи глав, зашнения и приложения. Солируй? 332 страница мажнопе^атного текста, 57 рисунков. 3® таблиц. список литература из 257 наименования.

. ■ СОДЕРЖАНИЕ ?АКГШ

Во введении показана актуальность работы;

. В прррой главе выполнен анализ направления развития ГПС . маишостроения в развить» странах. Показано. что в условиях иногономенклатурного производства, ождаем« преимущества ГПС:

г

значительное снижение себестоимости деталей, по°ушекиа коэЫм-циекга исп-лъзования обопудоваю:я до 0.8..Л.95, иехсменная работа в реки», безлюдной технолиии пока не достигнута..

. Выявлены тенденции развитии и совершенствования ГПС машиностроения: построение сганочного оборудования по агрега-дю-ыодульному принципу? дифференциация ПК на подсистемы с целю повышения эффективности использования обрабатаващгго оборудования: интеграция компонентов ПК на новом, эпистемологическом уоовл, автоматизация всех этапов. Функционирования ГПС с применением ЭБН.

Совершенствование подсистем ГПС базируется на теории комплексной автоматизации, теоретичеа л основах. научной организации технической подготовки лроизЕжтва, .положениях- и принципах стсуктурно-пара)«трического анализа эФ£ектшюсти техничэских систем н реализации обратной связи "зксплуата-ция-прозктипование". При анализе зМешвности ГПС ыашишстт»-ения рачительное вним-ние уделяется мешам исследования показа". .лей качества изделий в условиях шюгооперациошюста технологических процессов, использущих теорию точности обработок деталей и сборки машин,, .

Системная¡концепция развития машнсстроения .основам на создании интегрировании« производств. Интеграция технологического проектирования в структуру ГПС повывает эИективность эксплуатации производственных систем за счет сокращения врзме-. ни на взаимную адаптации компонентов ПС в условиях воздействий внешней среды. Для .• дотегшрованных ПС характерно пзимеиениэ эвристических методов выработки, и принятия техническая реае-кий. В сочетании с количественшш иетодаш они позвэляюг получать эффв! ивноа Функционирование ПС на всех этапах технолог гического процесса.' .' '.

.. Су«е<явенный вклад в разработку теоретических с снов про-

ектерования интегрированных производственных систем машносг-роения « процессов их фушшионирЬ' шя внесли труди : В. И. Аверченкова, Б.Ii Базрова, Б.С. Балаювма. B.C. Белова, К. 3. Бобровой, .П. И. Вллчкевичь, Г'С Гора лсого. В.Ф. Гомт. з, А. И. ösiieinco, В.В. Емельянова. Н.Н. Капустина, Д.Д. Куликова, ЯМ. Колесова, В.Г. Колоа~А В.И. Комиссарова. B.C. Koixжом, С.А. Йайорова. И.К. Макарова. Е.В. Hemma, В. Г. Митрофанова, С.П. Иитт,4öüor>a. И.П. Нзтсина. Г.'П. Кзсталкгина, A.J. ftacpeT1-диновз, Н.Г. Наянзина, Г. В. Орловского, В. Павлова, Д. С. Падуча, H.H. Лаца. В.Д. Плькина. ».С. Раввы. 1.11. Соломенцева, В.Л. Сосонкина. В.К." Старкова. Ал. Схиртла-.зе В.А. Тимирязева. С.Н. Хэлкионоеа. В. Д. йветкова. S.E. Челишева, S.U. Ч рпа-KOLJ. Ю.С. Чзрк-% W.D. Enßelke. B.R. Gaines, H. Groover, A. Kuslak. H. LlchteriborL. Y. l'.nden. A.A.G. Requlcha. K.-H. ТевдаеИюГ, E. Zlmaers и др.

Обзор литерап .ja показал, что теория проектирования ПС машиностроения успешно развивается. Но этот процесс далек от завершения, а практика требует постановки и реалича'чи нетргь диционныл ?адач синтеза ПС. реиение которых необходимо осуществлять непосредственна в производственно!» среде. Для этого необходимо создание специальных организационно-технических подсистем совершенствования, функционирует в среде ПС.

Значительны потер1- эффективности ГПС на этапе ее переналадки. Это связано, с затратами ресурсов ка адаптацию ПС в условиях сокржения количества эбребатываемах деталей в партии. возрастания их слояюста и иолнклатуры.

: С учетом результатов теоретических исследован^, тенденции развития, особенностей этапов технологического прг тсса ПС, комплекса воздействий со стороны обрабатываемых деталей предлотена обобщенная модель системы анализа эффективное™ функционирования и совершенствования интегрированной проиэ-

ю

ьодственной система изготовления корпусных деталей машиностроения, реализуемая в среде ПС машиностроения.

В качестве мь лздической основи построения моделей для анализа эФЬясгевности переналаживаемых ТС предлагается использовать системный подход, а Функционирование ПС представляется в ьиде операций по достижению поставленной цели. Процесс переналадки ПС осуществляется в условиях действия факторов различного характера (детерминированного, стохастического, неопределенного). Поэтом, построение моделей Функционирования ПС производится на основе неогчеделенно - стохастического и детерминированного подходов, позволяших учесть разнообразие реальных процессов. При проведении анализа варианте структуо переналадки и функционирования (К Еыбиреатся то решение, которое в наилуч11°й мера обеспечивает реализацию поставленной цели ' ртэд допустимых затратах стоимос :шх и временных ресурсов. Это требует постанов'"« и Формулирования решаемых задач в рамках теории оптииАвьного проектирования.

Сформулирована главная цель исследований: создание теоретических методов анализа эффективности и совершенствование структур переналадки производственных систем машиностроения. Дэкомпэзнция главной цели на несколько уровней и решаемых дач позволила уточнить проблему исследований, последовательность реализации работ« и использование необходим« теоретических подходов и методов.

В ^диссертации резаюгея задачи: анализ структуры гибких пгоизаодстаеннах систем обработки корпусных деталей: усганоз-лениэ стоестанных взаимосвязей с подсистемами технической подготоага» производства: выявление параметров камподакгоо ПС, свойств обрабс.ымемцх деталей, оказшадда опреаеляпш влияние на зСЙеюувность этапа переналадки: создание теоретических методов и мзтематуческих «мелей анализа зМективностп и со-

и

вервенствование на «к основе переналаживаемых ПС: разработка методологии проведение исследований эйективности ГПС обра 6otiai корсг~:ньм деталей машностроения: создание rpoiVM-но-отпаратных комплексов "црчт^щи преналзхивагмых ÍT: разработка маггематиче;хих моделей оптимальных структур переначэжи-ваейых Г.,: создание С"ПР технологи эских операций перг 'аладки н oCpóffowii и систем! езтоматизиро&амного нормирования! внед-сешй результатов исследований промиаленностъ.

Do второй глав, рассматривается концепту «.иная модель це-ленаправленного.соведанствовэди' ГС машностроения. Перенала-«'•г.темг . ПС . представлена ' о виде .чибернедазской модели с обратными связями и'бяжгавг&.мированйл цели. Система ,лУшле-hvt' осуществляет эксплуатацию ПС . анаша ее эффективности я непрерывное' совериб!(ств"Чание ir этапах "жизненного цикла".

вормировлюе нйсых технических рваянир реализуется в условиях критического состо';..тя Фун.-монирухссЯ ПС с использованием регулкругаей обратной связи о г вшвадаго контура. Условия критического состояния Санкционирования определяются уроа-' кг* рас* .тасования параметров ГС и вжшия воздействий . количеством созданных резервов., возможностью их использования в заданный ,.п[)омежуток врё1йки . Для выявления «свых технических решений cwxxt специальная организацию -техническая система контроля и анализа состояния ПС. которая названа автоматизкро-! энной системой совервенСгаования(АОС) (рис.1.>.

Принятие новых решений v включение их в систему резервов ссуяестоляетсй экспертным совето» ;вклшенньы в состав АОС. ; Для анализа эффективности фунхц' .жирования ПС на этапе переналадки рмябота«* критерии и показател учитораш» 'затраты времени на {ормкровачие организационно-технической структуры ПС , вэаиняую адаптацию компонентов ПС и адаптации . ПС к обрабатываемой детали, а также определяйте уровень авто-

lSLT—i

3iana ■'HHpooQiißa

Clin AT1IC

Cp^a Hin

Craou .

UKuppasr» DAnpOHZa I jistnern^aos

ioKtexav

»paaanoaa

ypoBeirt iwaiiapoeaatis

nn? Buu üAsma M Ii JfWWM JC^iBJIdU*

Jlffiefnr

Sicuepni

r

m

Ciicieua mepeHiis d tompojia

' i

Ckaai tyrpi-EfclcÜcR-.twroa pcffja , fco» «mal

Ciicreua pegpcoö

nc

1

fcWfiWi llC2tp№

- -upun]x» K* 'Haas wi&Jetttl

Yponeiü

coßfipnieiicTBOBaiiiia

Piic.l Ccctbd h CTpyKTjrpa nepeHanaaciinaeutix HC

«атйзашш операция переиздали и п степень неопределенности значений параметг'-в компонентов ПС и обрабатеваемых деталей.

Методами структурного и комбинаторного анализа выделены практически целесообразна5 переналаживаемые структуры ЛС. Многообразие варианта? переналаживаемых структур упорядочено в три класс"; внешней : ореналааки. внутренней переналадки и сме-. шкной переналадки. Возмог, .ое количество переналаживаемых структур определяется но-зьлстг'пч (3) (рис. 2.).

Число структур .переналадки, лишенных апологического с"мысла;выявлялось экспертными методами. В табл. ме классов струетгт переналаики (рис.2." пока-мы вознохпые типы структур и их обозначения ш ш6гос*пггационног станка сверлмль»о-Сре~ зерко-рйсточной группы. Для практических целей совокупность перенашиваемых структур ПС представлена в виде ориентированного сетеэбразноп) граба, -героинами которого является виды операция переналадки-, а дуа- ч-ког-чествыные ;знг ,зни.. показателей операций (вымени выполнен!' , надежности. себестоимости и др.Э (р.:с.2.). .Ь этапе переналадю. ПС выявлены основ-цып операции: Фор!!ирование компонентов пере'-тлаг-^аемой структуры, транспортирование компонентов, задана компоненте-', взаимная адаптация компонентов и адоптация иС к обрабатываемым деталям.'

... Ак'тиз развития структур переналадки ПС машиностроения пказал. что увеличение зйМективьхта загрузки обрабатывающего оборудования достигалось в основном за; счет со смещения операций формирования компонентов ПС и их транс 'ртировки с операциями обработки. с этой даль» иыли сданы структуры, содержащие транспорта' -накога -тельные система, подсистем* Формирования и настройки инструментов и приспособлений, входного контроля заготовок и друте подсистемы. Структурные изменения переналаживаемых ПС привели к снижении) уровня автоматизации операций

и

п

Гш.р)

1ПЕР= (1)

где п - число операций в структуре ПС;

ш=1.0— индекс рида переналадки;

р =0.2— индекс уровня автоматизации.

КпеР= Шп - N3 (2)

N 3 число структур, лишенных смысла.

N пер,

т

N3

Е рп

1=1

Гра^ операций ПС. Внешняя переналадка

(3)

Таблица классов структур переналадки

Внутреняя переналадка

N Ко. Обозначении Тип

1 О О 0 0 Ти+Тия +Т«+Тм» Влутрешиа

2 1 0 0 0 й+Т» +Т»+Тда. Сившанная

3 0 1 0 с Невозможна

4 0 0 10 Сиешшиэя

6 ооо 1; Й+Йи +Т»+Т«Р Неюкножна

в 110 0 Сиешанша

7 0 110 Швозиохиа

0 0 0 1 1 Сиешыт&а

0 100 1 £+Т»+Т»+Ти» Пймиоюм

10 1 0 1 0 Т.+Ти. +-7»4-гж» Сиешаклоа

и 0 10 1 Ноадможв»

12 1110 Смышиюм

13 0 11 1 Иен мхом»

1« 11 0 1 Й+т^+т^+'Й» Неведома».

18 1 0 11 й+тт+т««» Смиышая

"в 1111 Внешняя

Рис.3 Анализ структур переналадки ПС

адаптации, увеличению их трудое.-едсп», что характеризуется как дезадаптация RT вследствие ее перехода на нэьый качественный уровень. Если потери в результате дезадаптации не учитываются и не компенсируются, это приводит к значительному снк..знип эффективности от внедре! ц технических решений относительно прогнозируемых.

; Показано, что повывенг? эффективности современных перена-лаживазиых ПС структурными '«толами необмшмо осуществлять с учетом; процессов адаптации ПС к обрабатываемым чзделиям.

В третьей главе решена задача построения ма- 'матичеосих моделей, учитеваьих влияние -убст^тнкх, структурных и Функ-' ¿тональных свойств обрабатываемых дета-ей на трудоемкость операций переналадки. Разработана. иерархическая ин4ормационная модель' корпусной детали, представляющая ее в вияэ совокупности ганструктоско-технологичестчх элементов (КТЭ). В мнояэстве КТЗ выделены базовые элементы. котп%е х. .^актериз. тг иемен-•¡^фнуи трудоемкость 'зготовления опр^теленным технологическим : способом или их совокут. .остьв. Трудоемкое! обработки базовых КТЭ является одним из аютемообразуда« Факторов -v* созданий математичесих мотеле» пока, ателей эффективности операция выполняемых ПС машиностроения. Механизм получения трудоемкости обробогог р°ализуети» на основе предлагаемой аддитивной Эч-оисиюстч, отраяагаей изменение конструктивно-технологической слояюслг детали* . .

- n m

TO^ton bnep^rttBHoe тремя обработки детали; 1ТГ- число различных базовых тру »емкостей обрабатываемых элементов: Л -число различных ГО летали: Kg - число КТЭ одного типа: "fcij -значения используемых базовых трудоемкостей: Стц- показатель

технологической сложности, учитывавший изменен э свойств КТЭ относительно базового зле"чнта:Д'|^- символ Кюнекера, принима-ший значение 1. если трудоемкость базового элемента* относящаяся к нормируемому элементу, суммируется з (.0 и принимает значение ^ в противоположном случае.

[Ьказагель С.т^ представляет собой ыулътиплжатишда зависимость газ^шентов, отражающих влитию субстанпгах, Суда- . шюналышх и структурных свойств детали на'изменение трулоен- ' кости операций обработки и переналадки. Вшмены дошнярупаие параметры, харзктегазгтоие.'обр'Йатывагность материала ' дотай; припуск, качество поверхности заготовки: число и разы-и точность и шероховатость, Форму и взаимны* полощшг КТЭГ число дэталеп в партии и номенклатуру различьой по слояномм деталей. "оказагель технологичеотя слохкости детали внражэн р виде мультипликативной зав;: имеет: '

СТ = Кр Кь'КМ'Кг- Ктехн. . .(2)

где Кр - коэффициент. учитываиаия' размеры обрабатываемого элемента: Кь- коэФ&шийнт, учитшахшя влияние свойств заготовки; Км - коэффициент. учитгшапвия материал обрабатъоае-моя детали; Кт - коэффициент, учитьшмий точность обрабатываемого элемента; КтТ(.коэ1Кици2нт технологичности обрабатива-емпго элемента.

Значения коэффициентов для мноиества выделенных Ш. ка-рактери?"шдае изменение свойств обрабатываемых детален, определены экспериментально и обработаны методами иатевшической. статистки и регрессионного анализа.

Затрат» времени на адаптацию, связанные с размерной наст^ ройкой компонентов ПС,зависят от количества и степени точности настраиваемых параметров и с достаточной для практического

г?

применения ;:огрешность» вычисляются ю выражении, инепцему вид:

1 Л

1Н1в СЦ-Хь .(3)

где числовые коэффициента: Х^- степей;, точности настра-

иваемого .:зраметра.

Трудоемкость операции адаптации кошенентов производственной системы определяется .да® числом детале. в цикле пробной обработки и длительность«) обработки одной детали:

где Ппэта- число деталей в проб, ой обрабг ки при максимальной конструктора - техн-л^гичес-ой сложности предстазк-

п

тельной группы деталей: Ск„„, •»'«. - конструктивная

°Рг 1*1

сложность обрабатываемой детали: а.^- ногжирущия коэффициент.

Полу:знныэ математические модели позволяет аналитически рассчитать трудоемкость операций на этапах переналадки и обрен ботки, что позволяет определить обдую информационную структуру

данных для подсистем планирования, ' »»логического и

\ • -

конструк.орского проектирования, а также управления в интегри-рс данных ПС машиностроения.

' 6 четвертой главе сформулированы и решены задачи структурно-параметрической оптимизации . переналаживаемых произволе зенных систем машиностроения.

' Предложена ;лгематическая модель Формированй оптимальных структур ПС б условиях многономенклатурного производства: ,

«

С-Й^Л^«.«* п,ЧП!ри]хи} - 1Ш . (5) ы *»«

где С - Функция стоимости обработки всей номенклатуры деталей во всех возможных переналаживаемых структурах ПС

N - число возможных структур переналадки ПС; т- число различных типов обрабатываемых деталей; - себестоимость

изготовления деталей в 1-той переналаживаемой струтрег^щ,^-еремя цикла изгх .овления.к детали в 1-той . структуре!1:а.к -время замены компонентов ПС в цикле обработки каждой детали;

п*- число деталей в парши для заданного к-го типа; 1 П|Р1К -время переналадки ПС при изготовлении ..-го типоразмера детали в 1-той структуре; Лбулева переменная.

Ограничения на переменнее обусловлены требованиями к критическому Зонду времени ф каждой структуры:

обязательной обработкой каждой конфигурации детали: Я __ '

1 хи> \ , к ,го . .'.■■.•

• V«

требованиями точности обработки конфигурации этели:

хи»о .при IX*3 6Ти

хив< •если

где - номер «свалитета точности: Д- ноиер ква-

литета точности» достигаемой в 1-й структуре.

■ Значения времен циклов изготовления, замены, адаптации, определены по математическим шделям, полученным в застойней

работа.

Задача представлена моделью задачи целочисленного линейного программирования, прешген и разработан алгоритм ее реве ния иатода"ч отсечения и ветвей и границ, создано соответствующее программное оГеспечрчие.

Задача оптими-ации обработки партии деталей с учетом затрат яа V хранение неопределенности начений доминируют— Факторов имеет целевую Функциъ. представленную в виде:

-щц .(б)

где Сс - себестоимость ста. лминута: - стоимость замены и С"пи) переточки инструмента: - малинное время обработки одной детали: П - чи^ло дета^й в партии: Т - стойкость' инструмента да переточки: время , у стране яа неопределен- даст« .значения 1-го поюшруие. а па,, .мэтра.' ПАд- число деталей, Необходимы» для устранения неопмглелешюста* ПТ - чилго выделенных доминирую« параметров. :

Упрглляемыки параигтрзни в задаче отимизьции являются реки» резания Уи $ .а теш домикирупяие параметры, значения которых определяется впроцессе адаптации.

]Ьмиш1^упгие параштры управл>Ш1г;елелЬно допустимыми эначегоь^и а ряде ограничения:

* из

• Рт и,у,рт> « ётг Л7)

Ограничения (7) учитывает влияние параметров точности, стойкости и шероховатости на экстремум целевой Функции (6).

ЯР

В зад«"« оптимизации такте присутствуют известные ограничения*.

Р„С*ЛРЦ) уРр

Ь,п1п ^ 5 ^ в та*

Улт* V« У-тах

у .

^(^А) " ФУ,1кииональн1е' зависимости, отраиаиаие взаимосвязь управляемы)! параметров с видом ограничения. ' -вектор известных неуправляемых переменныи^Д^ЬДМ.Р - лопуо тимие значения точности, стойкости,шероховатости, мощности, на мента и силы.

Расчет эФФек.ивносщ обработки на основе полученной опти-к..защгчноа модели ука^чвает на необходимость создания быстро-дейсп>уших и точных сисг..м контроля и диагностики,' устраняй-, ших неопределенность доминирующих параметров-в процессе Адаптации компонентов ПС на этапе переналадки.

На рис.3. покапли результата экспериментальных исследований и расчета по Полученным критериям эффективности операций переналадки ГПС обработки корпусных деталей различной сложности. Здесь:

тшг" : •19:

- оперативное время оС^аботки детали:/. Тц^' суммарное время операций пёрензд^иг на обработку партии деталей.

В графиках на рис.3 использованы такке следующие сбозна-чения: £ 'Ь - суммарные затрата времени на настрсйку приспособления: суммарнье затраты времени на нас; ройку ин-

д) в)

Рис.3 Исследование эффективности операций перенападки

и

струментов: £ 1 &п - '■уммаг ш затраты времени на замену приспособления; ¿ суммарные затрагы времени "% замену инструментов; £ 1 по - суммарные затраты времени на проГ уо обра- -ботку парт,..! деталей.

Выполненные иссле"эвааия позволяют определить изменение зФЯективноспи ПС в зависимости от конструктивно-технологической сложности обрабатываемых деталей, числа деталей в партии запуска и номенклатуры для конкретных структур переналадки. Пз^зметричеш'.е про лворечия, связанные с одмовкыойнкм возрастанием относительных затрат 'времени на адаптацию и снижением относительных затрат времени замену комлоне то? ПС и . ряд других операций переналадки при увеличении конструкт, но-тех ¡логической сложности..лказывзот. что для пероналаш-ь едай ПС с опредсяжнш.1 уровнем организационно-технического состояния.си..ствует своя, оптимальная по показатели сложности, номенклатура обрабатываемых деталей.

В пятой г"аве приведена результата разработки и исследования системы размерной адаптации компонентов ПС. Показано, что первичные измерительные преобразователи размерной адаптации должны отвечать требованиям: высокой надежности, метрологической помехоустойчивости, конструктивной простота, бесконтактной (беспроводной) передачи энергии и инСормацш. Этим требованиям в достаточной мере отвечает возшдюсть использования пневматических методов измерения, передачи и преобразования эн' хчш. 6. проведенных исследованиях решались задачи» направленные иа Устранение причем, препятстеуядох гтенени» пневматического Четода: создание изшротелыпй преобразователей, не требующих стабилизированного давления сжатогс газа: разработка надетых и простых пневноэлектрических преобразователей информационного сигнала; разработке устройств, иглопэу* №их сжатий воздух для беспроводной передачи и гоеобмэоаания

энергии в автономных измерительных датчиках, а также для повышения точности и автомате*" ши аттестации измерительных систем.

Большнство режущих инспл.-эктов. используемых при обработке элеие1(тов корпусных деталей, содержат прерывис-ые поверхности, что требует б^скоь.ак.хого измерения и; пь^аметров. Использование сжатого воздуха позволяет не только осуществить бесконтактность измерения, но предварительно очисти.ь зону контроля, что увеличивает вер тгность достоверных измерений.

В качестве первичного измерительного преобразователя размеров в зоне обработки использован дроссельно-эжркторный пн-образователь с, комбинирование его с друг ми пневматическими датчиками (рис.4.о.).

Теоретический расчет характер стик дроссельно-эжекирного преобраэовг. ->ля. позволил выявить на его рабочей характеристике^ .{(Н) точку 2,. в которой выходное давление Р^ меняется незначительно при изменении давления пиг»чия п^об^эовате-ля в диапазоне 0,е1...0Л НПа (рис.4.г.). Это позволяет исключить в измерительных пневматических систр'йх применение с ;аби-лизаторов давления сжатого воздуха.

Зна зние зазора ^определяется конструк-'вными параметрами преобразователя по Формуле (1) (рис.4.4. где - плонаг питающего сопла: Зу плоаадь напорного пп-ла: З^'^Гс^ Йо - площадь истечения в зазор 1д : о13 -диаметр напорного С01»юуЦц- коэффициент расхода при истечении воздуха из напорного сопла в зазор Но •

Исследование зоны неустойчивого обратного течения в дроссельно-эжекторном преобразователе позволило найти возможность увеличения зазора ^эа счет смещения выход л сопл по длине напорного канала. Полученные экспериментальные ре ульта-ты аппроксимированы зависимостью (2) (рис.4.).

где: /.• < - расстг°ние 5 выходного сопла ог торца напорного сопла: L - длина напорного гспла.

Измерительный бесконтактный преобразователь тосгагочно просто со. ласуется с другими разработанными преобразователями, обладающими сдестве чой технической новизной, что позволяет создавать эйек л«вные измерительные датчики, встраиваемые в • современные системы управ»гния механообрабатаваицим оборудованием.

"атчики настрой^: и контроля размерный параметров компонентов ПС устанавливаются в инструментальном шпинделе обраба-тьгоащего стачка. что требует создания беспроводс х способов передачи измерительной информации и энергии необходимой для работ элементов автономных летчиков. Разработан и исслед; зан пневкпэлектричесю'й преобразователь энег"ии. позволяющий методами беспроидной передачи энергии скатого воздуха получить требуемую электрическую мощность в системе телеметрической обработки измерительной информации. Получена аналитическая .зависимость вырабатываемого генератором постоянного напряжения от параматтсв газового потока и конструктивных параметров, пнезмоэлектрического преобразователя энергии (3) (рис.4.), где Л) - напряжение генератора постоянного тока: )} - число витков катушки? £> - магнитная индукция: Д - плоаадь витка: дР - перепад давления в камере АИП: - высоты лопастей турбинки: , - осевш длины лопастей турбинки: ОЬ - ус-тачовочн 1 угол лопастей; с1*,е}2 - наружна диаметра лопастей тур5и1|Ки: ]> - средний диаметр вихревого реэуль^ руп»го потока сжатого воздуха; Н - иисло юпастей турбинки: - площадь отверстия длн подвода сжатого воздуха, создающего дви>т<й ю-мент; - площадь отверстий для подвода сжатого воздуха, со»-. лгюбго стабилизирующий по скарссго вращения момент. - плот-нсзтъ еозду>:а;М- коэффициент расхода: УцУд - изультеруише

серости потсксв сжатого воздуха. создашие движущие и сте^и-диэируицие момееты соответственно: ~ площадь «ибого сечения результирующего потока: С - жесткость пружины коллект..-ра генератора: X - рабочий ход пружины:^ - коэффициент трения на детк-< коллектора: с!* - диаметр коллектора: ¡^ - коэффициент потерь на трение подшипниковой парий К - количество щеток коллектора.

В реальных услоеиях погрршнссть линейных измерений а зоне обработки определяется составляодими ¡югрешности измерительной системы и составляюцими погрешности позициокиг вания станочной система, упругими, тепловыми дефсрмзциями,значительно изменяющимися в* времени. Как правило, перед началом измерительны.« процедур существует информационная неопределенность количественных значений погрешности измерительной системы, что требует е.гестации с помощью образцовых поверочных мер. Перед началом аттестации необходимо компенсировать составляиаие размерной погрешости, вызванной тепловыми деформациями станочной системы. Это достигается усганоггой аттестуемого эталона в заден.^е положение с погрешностью,но превшшией погрешность позициони-рованил станка.

С целью автомата? "ши процесса аттестации предложено эталон бачирозать на аэростатическую опору (рис. 4. а, б,в). Разработана методология проектирования усттюйстра аттестации,учиты-вакиая параметры газового потока, погрешность позиционирования станочной системы, массо-габаритные характеристики эталона. Расчет зависимости требуемого давления газово!. потока в межд-россольноа камере от. конструктивных параметров '/галона производится с достаточной точность» по Формуле (4) (рис.4.), где Рр •• абсолютное дадление на входе в междроссельную камеру эталона: И * число отверстий наддува: с1о - диаметр отверстия надува: ^Ив" <ю*№'циент расхода отверстия нлллубэ!

Расчетная схема ДЭИП

Р, .V. ,3|

а)

---- ---

» . ф-Щм^

--т"""^ Лип

^ Д)

в!'

0)

го=(3,14-6,1^+2,32(1$'') (2) Расчетная схема АИЛ

е)

б)

0.» 0.5- 0,75 ЬД

ь ж)

А

/

0,1 ОД 0.4 р^.

д«к

Я*0 р^ЭЛь^па^г Расчетная схеиа базирования эталона

О)

'Ъ

<Аг-

р УМ//А У/У/А

■¡ШГ

Р. , п Р/ Р,

1+ т^пОгГ

(4)

в)

Рис.4 • Исследование и расчет средств размерной настройки компонентов ПС

я

(И, - коэффициент расхода килевого дросселя; 2 - кольцевой зазор между эталоном и оправкой; D - диаметр оправки.

На рис. 4. г. в, е,ж представлены результаты исследования основных характеристик разработанных устройств. Преобразование пнгеиатическчх информационных сигналов в электрические осу-аестеляется разработанными пневмоэлектропреобраэователями, ко-ropts отличаются конструктивной простотой н надежностью.

В сестой главе приведена методология создания и результата проектирования систем аэтомапшр.иашого проектирования и нормирования операций переналадки и обработки -чталей в авто-мзтизировашь;:: производственных системах.

САПР технологических операций обработки и переналадки (pnc.f ) моделирует деятельность инженера - технолога и содержит подсистема ввоза исходных данных в диалоговом гемме, ппо-ек .ированиз технологической операции с расчетом режимов резания , точности обработки , норм времени , времени работы инструментов . процедур настройки континентов ПС . вывода полученной информации в виде управляющей программы , оперецис -ног» карта и карта наладки НС.

С изльо ускорения процесса Формирования оптимального те-семя в человско-кашпчх процедурах обгединены два метола радикальный, лостроенньй на оптимизационных расчетах,и творческий,. основанный на аналогиях принятия гашений специалистом в той или иной области знаний.

Использование творческого подхида в решении сложных проект«« задач показало, что кроме известных стр гвгиа кошенса-ши и исключения возможно применение стратегии'Формирования иовьм Решений пси критическом значении функции времени, реализованной в настояеи работе,

В основу построения САГР ТО заложены типовые илнологические реиения.обобвенные на основе опыта ряда предприятий от-

гтех.ехе

гшх:ёх1~| лднтеех

detal.exe

I

RRK.EXE БД

Р-Р

УП

список

макрокоманд

I

ЧПУ

"Г"

ТЗТйшиотека программны:: циклов

Критерии эффективности операции

Станок

К внешни

системам

планировали

оперативно!

управления,

нормирован!

АСС .

от АСС

Рис.б Структура САПР-ТО

расли и использованные в информациоююй модели корпусной детали при формировании конструкторска-технологических элементов.

Подсистема формирования сведений об обрабатываемый детали формирует в автоматическом или диалоговом режиме Файл данный о детая» .

Лодеистема создания исходных данньм служит для Формирования файла настройки МС . Определяется положение заготовки на столе станкарасположение системы координат детали и системы кпордин&г станка , плоскость безопасности . возможные отклонения положения заготовки от определенных ранее . которые заносятся в соответствующие ноыера корректоров системы ЧПУ .

Далее Сорыируется массив т^нолегических перекодов путем их выбора в режиме диалога из база данных типовых технологических переходов. При задании технологически. и геометрических параметров технологического перекода С подсистема задания геометрических параметров ) используюггся размера чертежа детали , что позволяет создал» базы данных технологических переходов и их геометрических параметров,идентифицируемых с чертежом детали (доопределение информационной модели обрабатываемой детали). - .

Полсистг'на Формирования набора инструментов монет работать либо в автоматическом режиме , используя данные о типе перехода и значениях его параметров , либо в диалоговом режиме с инженером-технологом.

На уровне каждого технологического перехода подсистема настройки формирует подмножество циклов настройки и аттестации

из множества решений: настройка приспособления, определение

>

координат детали в системе координат станка, измерение размерных параметров детали, настройка инструмента по определенному числу параметров, аттестация ДОС шогоопераиионного станка.

Подсистема расчета режимов резания использует базу диших

по режимам обработай в которой содержится постояннаяи перо-меннал справочно-нормативная информация, а также полученные ранее сведения о значениях параметров детали, инструмента и технологии обработк...

После выбора и расчета составляишх технологической one- . ¿ации формируются данные для построения. УЛ CCL DATA), на основе ljtopux постпроцессором реализуется УП для конкретного НС с . ЧПУ, операционная технология и карта наладки станка. Базы данных САПР ТО реляционного типа, управление которым выполняется СУБД Clipper или системой программирования FoxPro.

Получение новых типовых технологический релнний осуществляется автоматизированной системой совершенствования , взаи-модействуидей:с азтоиажзиров&той базой знаний (АБЗ). Т^ботая. в составе АСС, инженер-технолог последовательно, согласно ад-горитму функционирования АСС, . реваст задачу создания нового Типового конструктивного элемента, его геоцзттшзашх ласешет-ров и способа пол*, ения его на МС.

В основу системно-организационного макроолисадая процесса проектированид операций изготовления кшструклшьтшолют-ческих элементов положен принциг декомпозиции с выделением ряда частных задач проектирования. Каждая частная задача проектирования разделена на два самостоятельных этапа: Формирование ' облика типового элемента; уточненная проверка вмшнишста требований к полученному Типовому решении.

аиовой для Формирования ин^рмаиионной модели входных дашшх и типовых технологических ремеииаявляетсяшжества программных циклов, реализуемых системой W обрабатываадэго оборудования. Выделено три группы программных wkjuj: обработки, настройки и вспомогательный (рис.6.а). Установление взаимосвязей между множеством параметров Ri. программных циклов и множеством параметров КТЗ UHL и Tfli. осуществляется системой

а

отноеения, которая состоит из множества операция преобразования Пи (рис.6.б). Система отношений образует базу знаний типовых технологических решений, состоящую из логических Высказюаний типа Ш (рис. б.). На рис.6.в изображена таблица сойтветсгеия параметров программных циклов и параметров КТЗ. а на рис.6. г - схема одного из циклов автоматической настройки приспособления на станке по оси 1.

- Получение полного технологического реиения, представляющего из себя совокупность индивидуал ных и типовых технологических реиений,осуществляется в среде САП. Индивидуальные технологически' решения (создание частей УП для обработки нетиго. зироваших элеьвнтов сложной Фогм) получают с помощью инструментальных средств САП. а типовые технологические реркния, полученные, ранее. преобразуют в Формат данных САП. Выходная информация в вид? УП. сформированной транслятором САП, может • быть трех видов: последовательности макрокоманд, если используется программные циклы обработки туовых конструкторско-тех-, дологических элементов", развернутые последовательности операторов УП в противном случае: их совокушюсти. ■

В выходном модуле технологической операции содержится полученная в результате реиения информода, характеризующая осшачш результаты технологического проектирования: последовательность выполнения переходов, множество требуемых видов технологического обеспечения (режущих и вспомогательных инструментов, измерительных датчикг, и др.): основные парамет-. ри обрабатаваемых элементов, режЛдих и других инструментов и их значения: основные параметры и их значения .процесса обработав время работы каждого инструмента, время выполнения каждого перехода, коэффициент запаса точности обработки). Технико-экономические паякетры операции (обработки, мастройки, заиены и др.) Оцениваются в модуле, содеркшем критерии ийек-

Циклы

обработки настройки вспомогат.

1

L81 1 i L 31 L 06

L 82 L 32 L0?

1 г г i i i

L 95 L 35 L 10

а)

L83=(R 101 "TP 1)A(R 102=(-TP6))AÍR103r=TP3)A(Rí04=ТР?)Л /i

• .■'• i.i.b**.. " .

Параметр : и L32(L33V' 134 . L35 , 170..

R101 пл. «ra t. ПЛ. 11ЭН. ПЛ. DSU. пл. нэп. ПЛ. обр; ПЛ. обр.

П102 «in. рдлм. ■mu рми. ОПД. PU)L игл. рии. PJL фр^3* гл-сирл.

; юз -- - ' •-- . —i". --— " -паузал

R104 пл. без. пл. без. пл. без. пл.беэ. пл. без. о л. без.

R105 - - —■- ---- ----- вел.нед.

R108 —'— .- ■ ——■ подача ' Оацача

R107 - - — вод, вспои. вздэеяок.

RIOS - ,—— — : ■ __ :. • г—. ' шаг':.

R109 •.- - — — ■ —' си4!ц.вастр.

RHO - -- — ' —— . - ялпрзриц.

Rill коорд. X коорд. X хоерд. X юорд. X коорд. X

R112 коо'т. Y коорд. У коерд. Y *оорд- У нард.' Y ■■ ——.'•

П113 - дя&и.ота. -- '■ —. ЯИШС.ОТВ. . -'

R114 - , -' -- баэ.рдсст. рад.ааг. -

R1I5 - ПАПрМЗи. BßVpJOU —. тпрлех. ' -

RUO .- ■ - .- ■ — корр. ред. ' —

RU7 jnuamea jnu-ttnu [ШКАСШГ ТЛЖШИ : ——

RUO Я юррСК N юрр.СК N гаррХК N хоррХХ ■ —-

. в) г..'...г) Рис.6 Методология создания компонентов САПР ?0

тквиоста спроектированных операций. Если полученные результата нр удовлетворяют знамения« критериев, то подключается блок оп-тамизащи, производятся оптимизационные' расчеты и Формируется новое, технологическое решение. Циклы улучшения решений ос-ивстядатся до тек пор, пока они не удовлетворят критериям 3Î>-îe.vnibhocra операций. Критерии э'Мекттеноста Формируются авто-кзтмзированнап. система совершенствования по результатам структ/й1о-параыатрического анализа ПС, внявшим новых внут-рипроизЕоастенник резероов и реализации управляющих воздействия на САПР ТО. Соответстьушм; вьмсдные дан.чиэ САПР ТО .'использукпся подсистэмзаи планирования, im«' звания, оперативного управления и автоматизированной системой совершенствования. перчшапвеош ПС цшаюсчроения.

~ автоматизированной системе прогнозного нормирования до-талей корпусного типа, изготавливаемых в переналаживаемых ПС, иулолъзооанн математические модели трудоемкости операций переналадки и 'обработки, полученные во второй глаьэ. Обпая структурная схема системы представлена на pic. 7. Программная кошлэкс построен по модуьиому принципу, каадьй из моду.: й рецзет определенный круг задач.

Шдуль формирования образа детали. С помощью данного модуля создается образ обрабатываемой детали, который включает в себя основные геометрические, конструктивные и технологические параметры, необходим© для последуших расчетов, а также позволяет выделить . и описать ее конструктивно-технологические элементы. . Ввод данных происходит с помощью системы иерархических меню. облегчаиаей выбор.

Модуль расчета трудоемкости обработки КТЭ. Данный модуль определяет трудоемкость обработки выделенных КТЭ, используя оформарованньй образ.детали, по правилам, хранящимся в базе знаний.

GR_TYPEL.DL7

Группы элементов

Т

~TVPEL.DBF

Классификатор элементов

CASE.DBF Беоа знаний правил выбора

VAR SYS.DB' Системные переменные

Формирование образа детали

DET_MAIN.DBF} pDETEL-DBF

ЗТО_ШТ-

¡рАЬшмекне ocpa»t

олвиснгоп

BAZ_EL.PBFi

Деталь

Элементы детали (КТЭ)

I

Расчет трудоемкости КТЭ

С*соаия апыгсмти, трудооисеати. ыетоди расчета

TAB1.DBF -1 Таблицы

Ч:

т

FORM. DBF.

CALC_EL.DBF PROT^ELDBF 1_ . to»™

Расчетные формулы

Ж

Результаты поэлементного

расчета трудоемкости

STAT.DBF Формирование трудоемкости детали

Статистика

Прогноз трудреикости обработки^-— детали/^

Протокол расчета

тт

L

UOTS.DANDBF

4p(WB9U|90U0** И>" ■¡МК**'0М10Ш1

Рис.7 Систеыа автоматизированного расчет« прогнозной трудоемкости детали

Мэдуяь Формирования трудоемкости обработки детали. Рассматриваемый модуль, используя полученные трудоемкости об-• работки ГО, Нормирует общую прогнозную трудоемкость механической обработки детали. При этом учитывается уровень организационно-технического состояния системы, в которой предполагается обрабатывать данную деталь.

. Модуль администратора. Данный модуль позволяет вносить изменения и коррективы в базы данных, используемье при работе системы, кроме того, он отвечает за эксперт и импорт данных и обьединяет рассмотренные модули в едьпую систему. Используемые в системе данные хранятся в базах данных, име чих стандартный Формат йЬНЫлов, что позволяет обойти целый, ряд проблем, в - первуп очередь упростить экспорт и импорт данных.

I, седьмой главе представлены результаты внедрения диссертационной работы. Комплексное внедрение результатов исследований осуществлялось на государственном предприятии ГПО "Боткинский завод* в течение ряда лет С рис. 8).

Объектами, где осуществлялось внедрение, являются созданный рядом предприятий и проекта их институтов несколько типо и ' ГПС для обработки корпусных деталей й деталей тел вращения. ГПС структурно представляет производственные участки маши ^строительных цехов и пре тназначены для полного цикла механической обработки деталей различной сложности. В ГПС входят от^ дельнне евтемаг.трованные линии, гибкие переналаживаемые модули. механизированные линии на базе универсальных станков и агрегатного оборудования. Составными частями ГПС являются сек-шй комплектования; подготовки инструмента, мин комплектов; сборки-разборки.спутников; измерения и коитроля'и др. Обгеди-ненив секций, линий и модулей осуществляется автоматизирован-• ной традспортно-накопительной системой, состоящей из склада стеллажного -п-пэ и роботов-втабелдов.

Теория гтруктурно-пораыетричис..ого

анализа . пербналаживаеиых ПС

Пневматически!, преобразователь

А.С. 911493

Гидравлическое измерительное устройство

¿.С. 14714460

Пневматическое устройство для Л11иеЛпь>-иэморекий

А.С. 1755040

• Аналого-цифровой пневматический

реобразрБПТсль

' А.О. 370349 '

Пневматическое устройство для контроля прерывистых поверхностей

"ХС. 741040"

Системы _ автомвтиэироВ. нормирование и проектирования операции пропзводстиейного процесса петеналадхн

Снстеыкт

намерения переналаживаемы! ПС

Пневматический Конечный выключатель

А.С. 401716

Ниевиктичоскоо

устройство для контроля прерывистых гтоперхн. . Л:С. 492732

Пневматическое устройство для «аиеретм линейных размеров

А.С. 1531940

Пиевмоэлектричос-кий датчик линейных размеров .

А.С. 1582008:

Измерительная голоуха

А.Г. 1744436

А.С. 213082

Стандарты предприятия па изиеригелии е

средства |СТП ЛВД 8432-000

П^ППиЗД" ата^ТО 1

САПР ТО САН (0 И КП)

ГПО ГО, 1093 Г,

[ Внедрение

Стоик» сверлильной группы

1Ш3.1902 г.

Степки ■шлифашчльней группы_

ГПО ДЗ. 10В0 г.

I

Иослсопервцион—' нцй ка((-т>оя1 ллисПлых

.РДЭДРРП

ГПО В3.1004 г.

Измерение и контроль-янструнентп ГПС

ГПО ВЗ. 1993 г.

маиереиие п . ностроЯка -компонентов ГПС

ГПО ВЭ.1РЭ4 г.

---—,

Внедрено I

Рис.8 Результаты внедрения исследований в промышленность

з?

Оперативное управление и диспатчировние ГПС в целом и отдельными подсистемами выполняется локальными системами, построенными на базе микро-ЭВМ.

В результате прозеаенного структурно-параметрического анализа эксплуатируемых ГПС были определены приоритетные направления внедрения результатов исследования:

1. Построение обобщенной модели системы управления всем организационно-техническим комплексом.

■ 2. Реализация в технологическом проектировании информационной конструкторско-технолотаческог модели корпусной детали и создание на ее основе подсистем проектирования технологических операций, к чендарного планирования и нормирования.

3. Комплексное внедрение ..рограммно-технических средств иэме^ния и настройки на этапе переналадки ГПС.

4. Внедрение методов математического моделирования и оптимизации для. планирования и управления работой ГПС.

5. Подготовка и постоянное переобучение специалистов,осуществляющих эксплуатацию и совершенствование ГПС.

Методы структурно-параметрического анализа эффективнее™ переналаживаемых ПС машиностроения использованы при создании автоаатизированной подсистемы выявления и Фогажрозашя чнут-рипроизводсл#нных резервов на производственных участках предприятия.

Для ГПС разработана структура базы данных и соответствующее программное обеспечение анализа и использования выявленных внутрипроизводственных резервов, ¿аза данных внутрипроизводственных резервов интегрирована' в автоматт^ированпую систему совершенствования.

Информационная конструкторско-технологическая модель кор-пуснойдетали йвилась основой для созданных и Функционирующих на ряее предприятий машиностроения систем автомати- ровгнного

планирования и нормирования, а.также системы автомати-

зиоованного проектирования операций производствеиного процесса переналаживаемых П. машшостроения. Внедрение этих систем в производство показало правильность выбранного подхода, Новш конструктивна элементы и способы их изготозшш^получешйк в ре;, льтате анализа деятельности конструкторов и технологов. и формализованные в среде экспертных систем, достаточно просто включаются в разработанные системы без сукестве°1Юго изменения их структуры.

Эксплуатация разработашшх систем измерения и настройки подтвердила высокую надежность пневматического метода для контроля размерных параметров, шероховатости, передани и преобра зоеание энергии, стабилизации положения элеыенлв при автоматической аттестации измерительных средств.

ЭФ1ективно решена задача преобразования пневматических информационных си налов в электрические на основе использова-1шя термоакемометрического метода и новых.Электронных элементов (преобразователей икКшрааюго излучения).

Суммарный экономический з'Мект' от результатов, внедрения, исследований составил 980.2 тыс. руб. в иенах 1991 г.

оо юеше результаты и вывода /

1. В основе разработанной в писсертации методологии. .не-Форманьных подходов и алгоритмов струшрш^парацетрического анализа лежит комплексная концепция,, основное содержание которой составляют; механизм взаимодействия систею* гц'ридного интеллекта и совершенствуемой технической системы в условиях многокритериального характера производственного процесса пере-иаладки и ограничения функционирования по времени: . обоснование конечного числа вариантов структур переналадки ПС маши-

построения: системная оценка вариантов выделенных« критериями эффективности: рациональное сочетание процедур устранения неопределенности»выполняемых на этапе переналадки, с математическими методами оптимизации, используемыми при синтезе операций процесса изготовления детали. Разработке этой концепции и ее реализации в приложении к задачам эффективного совершенствования переналаживаемых производственных систем машиностроения в процессе их эксплуатации посвящено основное содержание данной работа.

2. На содержательном уровне раз'>тботана и апробирована на практике математическая модель Функционирования сложной технической систе' и. содержащая последовательность операций структурно-параметрической оптимизации, что позволяет своевременно выявлять и рационально использовать заложенные при проектировании ПС машиностроения резервы. В рамках полученной модели осуществляется формирован»», накопление и передача инвариантных технических знаний, необходимых для рекния перспективных производственных задач.

3. Предложен и реализован алгоритм Функционирования системы гибридного интеллекта в среде ПС машиностроения, в состав Которого впервые включены блоки определения значения критериального времени и оценки сложности внешних воздействий, что ускоряет Формирование новых технических решений на основе анализа эйектовноста операций производственного процесса ПС машиностроения. Нгтоаология структурно-паюиетричеасого анализа эффективности переналаживаемых [£ иашюстроения реализуется з процессе функционирования ерг&шзационвд- технической система нового класса, которая получила название автоматизированной системы совершенствования. Обучение и переобучение специалистов, осуществляющих эксплуатацию и совершенствование ГПС, выполняется в среде автомагозированной системы совьр' "!нствоЕа-

ния, что оптимизирует процесс Формирования новых знаний и сокращает затрата на внедрение полученных технических решений в производс-ю. .

4. Получен ряд новых критериев оценки эффективности операций адаптации на этапе пгтеналадки, которые учитывают степень неопределенности параметров компонентов и уровень организационно-технического состояния переналаживаемых ПС машиностроения, а также влияние свойств обрабатываемых д'ь галей на трудоемкости) операций .переналадки производственного процесса. .

В качестве структурно-параметрического метода форьализа-ции этапа переналадки предложен ориентированный сетеобразный граф, отражавдий уровень организационно-тегмчэского состояния ПС и количественна показатели эффективности ее компонентов.

Разработана информационная модель корпусной детали, на основе которой получены и экспериментально обоснованы зависимости затрат времени на операциях переналадки я обработки от субегантних. структурных и Функциональна свойств обрабатывав^ мых деталей.

Сформулированы математические модели и алгоритмы опте-мального проектирования технологических операций обработки типовых элементов детали с учетом затрат на снятие статической неопределенности техног гическоа инФорнада в цикле измерения и настройки.

Поставлены, сформулированы й реализованы задачи оптимизации структур переналаживаемых ПС машиностроение, в которых использованы математические моделиуотражашие изменение трудоемкости операций переналадки от сложности обрабатываемых деталей.

Численное моделирование эффективности функционирования переналаживаемых ПС на основе комплекса разработанных математических моделей обосновало целесообразность нахождения произ-

водственной системы в состоянии поднаяадки при изготовлении деталей с определенными значениями конструктивно-технологической сложности.

5. Получены новые технические решения, защикеннье авторскими свидетельствами: устройства для измерения и насттяйки компонен.ов ПС и. их автоматической аттестации на обрабатывающем оборудовании. Для проектирования разработанных устройств предложены инженерные методики расчета основных конструктивных параметров, (формулированы и обоснованы требования к условиям их эксплуатации.

6. Разработанная методология установления взаимосвязи между параметрами • ко нстру кто Рско--техно логических элэмвнтое корпусных деталей и параметрами г о грамма циклов их изгстоп-ления и настройки использована в созданной системе автоматизированного проектирования технологических операций обработки и переналадки, а также в автоматизированной системе определения прогнозной трудоемкости изготовления деталей в переналаживаемых ПС.

Построенная на основе разработанного в диссертационной работе концептульного подхода к проектированию сложных технических систем интегрированная САПР ТО решает следующие задачи: проектир'зание в диалоговом режиме операций обработки, настройки, контроля и вспомогательных циклов: автоматизированный расчет решюв резания для всех видоь обработки^используе-мах е переналаживаемых ПС: моделирование точности взаимного положения компонентов ПС: оптимнзацг;) проектных технологичес-клх реивнип:. «Юрмировение и передачу техни'о-экономических данная для подсистем планирования и управления 4интегрировании» в среду ПС.

Разработанные программные циклы настройки компонентов ПС, висококадахные автоматические усттюиства для координг-ных из-

7 ' Измерений и аттестации открывают возможность создания более простых систем приспособлений, в которых отпадает необходимость в сер-ч точных базов® отверстой или пазов в базовых плитах, установочных элементах за счет автоматической . пршр-ки базовых поверхностей приспособления или детали к' скстыа координат обрабатыващзго оборудовали.

7. Внедрение в произведет? пгограадо-техничс-ского комплекса прогнозного норюроваиия, проектирования операций переналадки и обр-^отеи, „устройств настрой«!, контроля и аттзста- ■ ши сократило шо адаптации ПС к новым дета-ти в 2.5... 3 роза, повысило. качество и технологическую надежность деталей о ггделиях машиностроения, ускорило техническую подготовку при ' изготовлении корпусных деталей в переналаливаеыьи ПС мощное-. падения.

Совокупность с4орадлироьанши и обоснованных в диссертации научных положений, разработанных математических ыоделей и -алгоритмов, новых технических решений, реализованных в производстве. можно квалифицировать как актуальное направленна, состоящее в обоснованном сочекш.: и развитии штодов системного анализа, теорий производительности маши, комплексной аа-гоматизацик и сложности для решения проблемы повышения эффективности ПС машихтроения на этапе переналадки.. ■ Полученные в диссёраию! научные ^практические результаты, разргботенные системы азтоматиг пмванного проектирования, устройства автоматической настройки компонентов ПС непосредственно использованы при реоении государствеини; задач по созданию новой техники. ..';"•■•

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ шшдции 'ЮЛКЕЮ В аЕЩЕЩ РАБОТАХ

1. Альперовнч Е.СЛ'супов Г.П.,Шельпяков А.Н.,Якииович 6.А. Сгруйныз датчики внутренней и внешен информации промышленных роботов. / В гаи : Струйная техника. VII! Международная кснФэ-рениия "Яблонна". Тезиса- докладов. Бухарест, -1980. т. 2, с. 109-115,

2. A.C. 481716 СССР.Пневматический конечный выключатель / Исупов ГЛ.Якиювич Б.А. (СССГ\ // Открытия. Изобретения,1975,- И 31.

. 3. A.C. <"42732 СССР. Пневматическое устройство для активной контроля размеров деталей спрее, вистами поверхносты / Ису-пов F.IV,Репка В. 11.Якииович Б.А. (СССР). // Огкршия изоЬ'ре-тения.1975 . (1 43.

. 4. A.C. 741048 СССР.Пневматическое устройство для активного контроля размеров деталей с прерывистыми поверхностями / Яки-давич Б.А.,11супов Г.П.,Печеркин А. И. (ГШ // Открытия . Изобретения, 1980,W 22.

5. A.C. 91Í4.93 СССР. Пневматический преобразователь / Марин Ю.С.,ЯкииовичБ. А., Исупов Г.П. и др.(СССР) // Открытия. Изобретения , 138!, Н 4 3.

6. A.C. 970349 СССР. Аналого-шйсовой пневматический преобразователь / Ларин «.С.,Якииович Б.А.,Исупов Г.1ИСССР) // Открытая. Изобретения, 1982 . (МО .

. 7. A.C. 1384945 СССР. Пневиатиче :коо устройство для измерения линейных размеров / Кулаков В". Е..Якииови'! Б. А.(СССР) // Отерта .Изобретения, 1988 . N 12.

8. A.C. 1474460 СССР. Гидравлическое устройство для измерения линейных размеров / Якимович Б.А.,Куткин O.K. (СССР) // Открытия. Изобретения , 1989, N15.

9. A.C. 1562898 ОХР. Лювмоэлектрический датчик линейных размеров / Якимович Б.А..Галичанин Ю.X..йубровин Н.Ф. и др. (СССР) /' Оперли».Изобретения. 1990 , N 17.

J0. A.C. 1744436 СССР. Измерительная головка У Якимович Б.Á..Kimoíii 0.К.,Галичани:! Ю.X. (СССР).// Открытия. Изобретения, 1992, N24 .

И, A.C. 1755046 СССР. Пневматическое устройство для линейных измерений / 5!кимов»ч Б.А.,Кутом О.К.,Дубрсзин Н.Ф. (СССР) // Открытой. Изобг^тения. 1992 , N 30 .

12. Барышников В.А.,Пономарев Л.А.,Якиызич Б.А. Интегрированная производственная система . изготовления электродов-инструментов. / В кн.: Ученья ИжГТУ пооизводству . Тези^j докладов научно-технической конференции. Ижевск. 1904.-. с. 205.

13. Ел—лв D.H., Якимович Б.А. Алгоритмы Функционирования систем контроля на станках с ЧТУ,. /В кн. Датчики и лреобразо- . затели инФормацы систем измерения .контроля пуправлегая.Ш Всесоюзное совещание молодых ученых и специалистов с участием зарубежных ученик.. Тезисы докладов. Москва, 1891. - с. 17/.

14. Дубровин 11Ф., ЙЮ1М0Ш1У Б.А. Опыт внедрешя ГПС для об-, работгл корпусных деталей и деталей, тол вревдш /В кн. Пути повышения эффективности использования :станков с ЧПУ ii промш-' ленных. роботег. Тезисы докладов научно-практической конференции. Свердловск, 198Р с. 36 - 37. • /

lt>. Коршунов А. И. , Якимович г А. Анализ методов прогнозного определения трудоемкости изготовления корпусных , деталей в про- . изводственных системах, мащиностроения . /1 кн. Ученые ИжГТУ производству. Тезисы докладов научно-технической конференции. Ижевск . 1994. - с. £05.

16. Кузнецов А.П..$кимович Б.А. Анализ влияния технологических параметров электродов1инструментов на эффективность производственного процесса изготовления штампов и пресс-Форм.

/ В кн. Учение КкПУ производству. Тезисы докладов научно-технической конференции. Ижевск, 1994. - с. 203. • 17. Куткин O.K., Якимович Б.А. Расчет характеристик струйных двигателей измерительных Головок. / В кн.; Вестой Всесоюзный симпозиум по пневматическим (газовым) приводам и системам управление с международным участием. Тезисы докладов : Моасва -Т^ла; 1991. - 5? с.

13. Куткин O.K., Якимович Б.А. Исследование и разработка бесконтактных пневматических датчиков контроля режущего И1струмента.-№шностростель. 1994. V 2. - с. 17 - 18.

19. Никулин СА.,Якимович Б.А. Создание математических моделей сптлма'чюй обработки сложно-корпуслйх деталей с при мене нием систем контроля на станках с ЧПУ / В кн. Ученые ИжГТУ производству. Тезисы докладов научно-технической конференции. Ижевск! 1994.- с. 204.

20. Панов В.А.» Русанов С.А., Якимович Б.А. Нормирование работ станках с W /В кн. Повышение эффективности и уровня использования станков с ЧПУ, промышкчных роботов и ГПС. Тезисы докладов Уральской зональной научно-технической конференции. Свердловск , 1990. - с. 50-51.

21. Панов В.А.. Русанов С.А., Якимович Б.А. Автоматизация нояадки стаи: зв с ОД /В кн. Повышение эффективности и уровня использования станков с ЧПУ, промешенных роботов и ГПС. Те-зисм'докладов Уральской зональной научно-технической конференции. Свердловск, 1990. - с. 54 - 58.

22. Поионарев Я.А., Якимович В.А. Автоматическое базирование дётеией йа танкахс ЧГ1У.~ Измерительная техни"««, 1090, N 9 с. а-23. ".. ,

23.Чучкой E.H., Йорданов A.A.. Лебедев А.Ю., Якимович Б.А. Й«8ормацио»«5-измерит9Льная систем для контроля и управлений технологическими параметрами при шлифовании. /В кг Тезись;

докладов I! конференции мололчх ученых. Уральское отделение АН СССР. Ижевск, 1990. с. 66.

24. Шаг'.':| Ю.С.,Тишенина Т.И.,Варков А.Ц.,Якш»ич 6.А. Тиб- ,

кие производственные системы: Поиск, опт'.перспекшы. - Свердловск.: Средн.-Ура*, кн, и?з-во. 1888. - 160 с.

25. Кельпяков А.И.ЯкимовичБ.А., Исупов Г.П. Контрольные приборы на элементах с переменным потоком питгнид. /В кн. Пневмоавтоматика. XV Вср-ошное созецание, Тезису Докладог- Ч. 2. Москва. 1985. 70-71.

26. Юрченко С.А..Якимович Б.А. Раэработ.л. <Ь>рмалиэовашш< алгоритмов оптимальной обработки отоерстий?Вестшк мзшносгро-шшя. - 1994. - N 9. г. 22 - 23.

27. Якимович Б.А.. Исупов Г.П.. Пневматическое устройство для. контроля л' чейиых размеров. -Измерительная техника, 197Г, К 4, с. 30 - 32. .Г:'"'-;

28. Якимович Б.а., Жалымов Ю.П. Систош размерного контроля . в IT1C. /В кн. Метрологическое обеспечение автоыатизированного производства. Тезиса докладов научно-практическсй конференции. Ияевск, 1988. - с. 30. '

29. Якимович Б.А., Куткин O.K. Дубровин Н.©.. Лекомцев П.З. Система контроля режущего инструмента. ТВ кк. Стойкость и диагностика рехуь.'Л) инструмента в условиях автоматизированного, производства. Тезисы : -»кладов научно-технической конференции. 'Ижевск. 1983. - с. 54..56.

30. Якимович Б.А., Куткин O.K.. Халшюв С.П. Перспективы внедрения измерительных роботов в ГПС./В кн. Пути повышения эффективности использования станков с. ЧПУ; и промышленных робо- , тов. Тезисы докладов научно-практической конференции. Свердловск. 1988. - с. 77..79.

31. Якимович Б.А.,Лубровин И.Ф.,Репко В.Н. Система контроля размеров в ПТС на элементах пневмоавтоматики. / В кн. : Пнев-

.шзэтоматика в системах автоматизации производственных по-цессов. Тезисы докладов зональной конференции. Пенза, 1983. -с. 53.

32.Якимович Б.А., Куткин O.K. Программные средства измерительных роботов входного контроля в ГПС. /В кн. Новые направления развития систем управления для промышленной робототехники и стигачного оборудования. Тезисы докладов республиканской научно-тзкнкческой конференции. Минск. 1389. - с. 118 - 120.

33. Якииович Б.А.» Куткин O.K., Галичанин Ю.Х. Измерительные голоекн с элемента® пневмоавтомаггики. /В кн. Пневмогидроавто-матика и пневмопривод. Всесоюзное ссзеиание. Тезисы докладов. Москва, 1990. - с. 73 - 75.

31. Якимое ч Б.А., Куткин O.K., Пономарев Jl.А. Бесконтактный датчик контроля состояния ревдшо инструмента,- Измерительная техника. - 1990. - с, 23 - 24.

• 35. Якииович Б.А. Датчики систем контроля на станках с ЧПУ и РТС. /В кн. Датчики н преобразователи информации, систем измерения контроля и управления. IV Научно-техническое совещание учет« ti специалистов с участием продставителеп зарубежных «рак. Тезнсн докладов. Гурзуф, 1992. - с. 33.

36. Йсишвич Б. А. Оптимизация контрольных процедур на много-олградошпи станках.. /В кн. Вопросы обеспечения точности ма-шюстроитехсньк производств . Тезисы докладов научно-технической конференции. Пенза. 1992. - с. 22.

37. Як?о»вич Б. А., йрченко С А. Бьйор рационачьньк структур переналадки производственных систем* Машиностроитель. 1994. N 2. - с. 24 - 25.

33. Якииович.Б.А., Юрчзнко С.А.* Решение зтчач вьйор-а опти-издышк организационно - технических структур переналаживаема Производственных систем. / В кн. Ученые ИжГТУ производству . Тезисы докладов научно-технической конференции. Ижевск , 1994. -с. 205.