автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Анализ и синтез структуры и характеристик производственных систем механической обработки деталей типа «тела вращений"

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ -- £ 0&1ФОРМАТШСИ I! РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

^ Ц ДО «9«

УДК 658.52.011.56

ЖЙВИЦКАЯ Елена Николаевна

Анализ и синтез структуры к характеристик прокзподсттоенньпс систем механической обработки деталей типа «тела вращения»

95. ¡3.07- Автоматизация технологических процессов и производств (иромышяенность)

Автореферат диссертации на соискание З'ченой степени кандидата технических наук

Минск } 998

Работа выполнена на кафедре вычислительных методов и программирования Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники.

Научный руководитель -

к.т.к.,доцект, Батура МЛ

Официальные оппоненты:

д.т.н., проффесор, Маркое Л.Н. к.т.н., доцект, Ревотюк М.П. Оппонирующая организация - Институт технической кибернетики НАН РЕ.

.Защита состоится 21 детна заседании совета гю защите диссертаций Д 02.15.01 при Белорусском государственном университете информатики и радиоэлектроники но адресу 220027, г. Минск, ул. II. Бровки, 6, БГУИР, 1 уч. корпус, тел. 239-89-89.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники. Автореферат разослан

Ученый секретарь

совета по защите диссертаций

д.т.н, профессор

Кешишьян В. А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. Исторнко-полнтическне события, происходящие п настоящее время, направлены на изменение производственных отношений, т.е. отношений собственности. Система централизованного распределения ресурсов вытесняется системой отношений экономического интереса, самоокупаемости и самофинансирования производителен, что объективно порождает важность и актуальность вопроса эффективности автоматизации технологических процессов и характеризуется необходимостью разработки методов н средств анализа и синтеза структуры и характеристик производственных систем (ПС) с целью улучшения качества продукции и технико-экономических показателей, повышения производительности труда, сокращения сроков создания новых изделий; обоснования консервации или ликвидации нежизнеспособных производств, реструктуризации ПС; определения направлений использования капиталовложений.

Так как основную часть стоимости составляет стоимость основного оборудования, разработка методов по объективному определению оптимальных характеристик станочной системы, определяющих эффективность производственной системы с целью обоснования рационального варианта структуры ПС, является актуальной.

Связь работы с крупными научными программами, темами. Выполнение работ в данном направлении соответствует республиканской научно-технической программе "Информатика" (Постановление Комиссии Президиума Совета Министров Республики Беларусь по вопросам научно-технического прогресса, протокол № 5/116 от 30 июня 1992 года); Программе информатизации Республики Беларусь на 1991-1995 и на период до 2000 года; тесно связано с "Программой информатизации городского хозяйства Минска", разработанной Мингорнсполкомом; программой "INTEL" американского предприятия 1DP. Целью данных программ, в частности, является выработка общей концепции реструктуризации и автоматизации производства, разработка методов, моделей и методологии проектирования автоматизированных ПС в условиях перехода к рынку, создание типовых программно-технических средств.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационного исследования является повышение уровня проекгно-конструкторских решений при реструктуризации схем построения станочных систем автоматизированного техно-

логического процесса механической обработки деталей типа "тела вращения" и снижение трудоемкости проектирования за счет:

1. Разработки машинно-ориентированного метода ебьективной оценки технических характеристик производственных систем механической обработки деталей (МОД) типа тела вращения (ТВ) с учетом особенностей технологического процесса (ТП) механообработки ТВ.

2. Определения экономических характеристик с учетом современных условий хозяйствования.

Ъ. Разработки машинно-ориентированного метода выбора рациональной структуры ТП и соответствующей схемы построения автоматизированной станочной системы (СС) МОД с учегом уровня автоматизации, специализации и типизации оборудования, возможности концентрации и дифференциации операций, а также создание комплекса алгоритмических и программных средств по реализации предложенных методов.

Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Определить состав технических и экономических характеристик ПС и разработать инженерные методы их расчета.

2. Разработать машинно-ориентированный метод с соответствующим программным обеспечением и получить объективные зависимости характеристик ПС от конструктивно-технологических признаков (КТП) и других факторов на основе классификации и формализации информации о технологических операциях механической обработки и КТП обрабатываемой детали.

3. Обосновать выбор рациональной структуры технологического процесса механообработки деталей типа тел вращения с учётом вариантности методов обработки и степени автоматизации оборудования.

4. Разработать машинно-ориентированный метод и соответствующий комплекс программных средств для формирования рациональных по степени специализации, типизации и автоматизации оборудования и концентрации операций структур ПС МОД типа ТВ с использованием обобщенных технических и экономических характеристик ПС.

5. Апробировать полученные модели, методы и пакеты программ в производстве.

Обьект и предмет исследования. Объектом исследования являются производственные системы механической обработки деталей типа «тела вращения»

Гниотсш. Разработка методов на базе алгоритмов метода группового учета аргументов (МГУА) позволит получить новые научно-технические результаты и повысить уровень проектио-конструкторских решений.

о

Методология п методы проведённого исследования. Решение поставленных задач основывается на использовании основных положений автоматизации технологических процессов, технологии машиностроения, элементов теории множеств, теории вероятности, методах самоорганизации сложных систем, математической логики, теории принятия решений, методов многокритериальной оптимизации и программирования на ПЭВМ, организации и планирования производства, модифицированном комбинаторном алгоритме метода группового учета аргументов (МГУА) и методе последовательного технологического синтеза ПС МОД типа ТВ.

Научная новнзил и значимость полученных результатов. Научная новизна и значимость работы заключается в следующем:

1. Предложенный метод определения характеристик ПС МОД позволяет, в отличие от существующих, учитывать особенности мехашгзеской обработки деталей типа тел вращения и КТП обрабатываемых деталей, а также современные условия хозяйствования. Практические исследования показали, что точность определения технических характеристик по предложенному методу от 6% до 32% выше по сравнению с существующими методами, обзор которых приведен в первой главе.

2. Осуществлена модификация комбинаторного алгоритма МГУА с целью регуляризации модели путем введения, наряду с традиционно используемыми обучающей и проверочной последовательностями, решающей последовательности исходных данных с применением дополнительного одномодального критерия и впервые получены объективные функциональные модели времени выполнения нетривиальных операции в зависимости от геометрических параметров деталей типа ТВ для основных операций при фиксированных режимах резания.

3. Разработана информационная модель подсистемы основного технологического оборудования (ОТО) ПС МОД типа ТВ в зависимости от степени автоматизации, специализации и типизации, позволяющая наглядно представить процесс преобразования детали с учетом особенностей технологического процесса МОД типа ТВ и усовершенствовак метод определения количественного состава однотипного оборудования с целью увеличения коэффициента использования оборудования.

4. Разработан инженерный метод определения рациональной структуры ПС МОД типа ТВ с использованием разработанной автором системы взаимосвязанных технических и экономических показателей на базе информационных моделей, позволяющий, в отличие от существующих методов, осуществлять схему структурного построения ПС МОД типа ТВ с учетом оптимизации как

степени автоматизации, специализации и типизации оборудования, так и степени концентрации и дифференциации операций обработки, а также впервые осуществлено применение вероятностного алгоритма МГУА для определения рациональной схемы построения станочной системы, что позволило снизить трудоёмкость проектирования и повысить качество проектно-конструкторских решений.

Практическая значимость полученных результатов. Практическая значимость полученных результатов состоит в следующем:

1. Возможность применения предложенных новых подходов к решению огдельных задач и их совместного решения при проведении обоснованной разработки, реструктуризации, приватизации, купли-продажи и выделении жизнеспособных ПС МОД типа ТВ.

2. Разработанные на базе полученных результатов комплексы программных средств полностью готовы к использованию, прошли апробацию и успешно функционируют в ИГ1 "IBP" и на Минском ПО по выпуску автоматических линий при решении производственных задач, связанных с автоматизацией ТП на участке механической обработки втулок.

Экономическая значимость полученных результатов. Пакеты прикладных программ, разработанные на базе полученных в диссертационной работе результатов, могут быть использованы в качестве коммерческого продукта предприятиями и организациями различных форм собственности при решении вопросов, связанных с автоматизацией ТП МОД типа ТВ.

Экономический эффект внедрения результатов диссертационной работы на Минском ПО автоматических линий в 1996 году составил 434 490 ООО рублей, в ИП "1ВР" - 420 ООО ООО рублей.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Метод определения экономических характеристик ПС механической обработки деталей типа тел вращения, учитывающий современные условия хозяйствования РБ.

2. Метод определения технических характеристик ПС механической обработки деталей типа тел вращения, учитывающий особенности МОД ТВ и КТП деталей.

3. Метод оптимального формирования рациональной структуры производственных систем механической обработки деталей типа тел вращения с учетом разработанной автором системы показателей, позволяющий осуществлять построение станочной схемы, рациональной как по степени автоматизации оборудования, так и степени концентрации и дифференциации операций механической обработки.

Личный вклад соискателя. Все новые результата, вошедшие в диссертацию, получены автором самостоятельно.

Апробация яезулыатоп диссертации. Основные положения диссертационной работы обсуждались и были одобрены: на "Межреспубликанской научной конференции по физико-математическим наукам, радиоэлектронике и вычислительной технике" (Минск, 1987 г.); на республиканской научно-практической конференции творческой молодежи "Актуальные проблемы информатики: математическое, программное и информационное обеспечение" (Минск, 1988 г.); на школе-семинаре "Статистические методы распознавания образов и компьютерной кластеризации" (Киев, 1989 г.); на международном симпозиуме "INFO-89" (Минск, 1989 г.); на семинаре по МГУА (Киев, Институт кибернетики им. В.М.Глушкова, 1989г.); на научно-практическом семинаре "Электронно-вычислительные машины и их. применение" (Витебск, 1990 г.); на Межгосударственной научно-практической конференции творческой молодежи "Актуальные проблемы информатики: математическое, программное и информационное обеспечение" (Минск, 1994 г.); на научно-технической конференции "Современные проблемы радиотехники, электроники и связи", посвященной 100-летию радио (Минск, J 995 г.).

Опублнкоцанность результатов. По теме диссертации опубликовано 11 работ, в том числе - 2 в научных журналах, 8 - в материалах конференций, 1 - концепция создания гибких автоматизированных заводов "Автоштамп-95".

По результатам диссертационной работы автор имеет: Диплом Лауреата научной конференции по физико-математическим наукам, радиоэлектронике и вычислительной технике (Минск, 1987 г.), Диплом лауреата республиканского конкурса 1987/1988 г. на лучшую научную работу студентов по естественным, техническим и гуманитарным наукам (Минск, 1988 г.), две Почетных грамоты за успешное выступление на Республиканской научной конференции творческой молодежи по информатике (Минск, 1988 г.), Свидетельство Государственного Комитета СССР по науке и технике за второе место во Всесоюзном конкурсе на разработку концепции создания гибких автоматизированных заводов, объявленного постановлением Государственного Комитета СССР по науке и технике от 21 января 1988 года N 13 (Москва, 1989 г.).

Структура н объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, общей характеристики работы, четырех глав, заключения, 5-ти приложений, изложена на 170 страницах машинописного текста, содержащих 13 рисунков и 19 таблиц. Список использованных источников состоит из 213 наименований. Объем приложений 51 страница.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приведена краткая оценка современного состояния решаемой проблемы в области автоматизации технологических процессов и производственных систем механической обработки деталей типа «тела вращения», указаны основные и исходные данные для разработки темы, обоснована необходимость проведения исследования.

В первой главе рассмотрены особенности внедрения ПС МОД типа ТВ с учетом современных условий хозяйствования.

Обоснование рационального состава характеристик и структуры АПС МОД является исключительно сложной инженерно-технической и социально-экономической задачей. Её сложность обусловлена разнообразием изготавливаемых изделий, наличием широкой номенклатуры станочного оборудования, многовариантностью схем построения технологического процесса обработки деталей, необходимостью учёта различных по своей природе и характеру связи с параметрами процесса МОД факторов, многочисленностью технических, экономических, социальных, экологических и прочих требований, которым должны удовлетворять исследуемые альтернативы.

Изучение опыта проектных организаций и научно-технической литературы показало, что в настоящее время поставленную задачу невозможно решить в рамках какого-либо одного подхода или метода, так как недостаточно разработан вопрос автоматизации и реструктуризации автоматизированного технологического процесса механической обработки деталей типа ТВ, имеющего особенности обработки поверхностей, при вариациях структур процесса преобразования, на оборудовании с различным уровнем автоматизации с учетом сложившихся условий перехода от централизованного распределения машин к рыночной экономике.

Главная задача проектирования схемы построения станочной системы заключается в формировании состава основного технологического оборудования по выработанным критериям и методам. При этом состав ОТО АПС характеризуется номенклатурой моделей станков с различными экономическими показателими. Возможность достижения цели различными вариантами наборов основного технологического оборудования порождает ряд задач, связанных с выбором состава элементов подсистемы ОТО.

Проектирование подсистемы ОТО и внедрение соответствующих АПС -сложная и трудоемкая задача, требующая взаимоувязанного решения таких

у

вопросов, как разработка технологических процессов, выбор структурно-компоновочных решений, разработка основных конструкций машин, оснастки, контрольно-измерительной аппаратуры и систем управления и, наконец, организация работы таких систем в условиях переменной структуры и длительности процессов, выполняемых на отдельных рабочих позициях. В этих условиях даже незначительные неточности на начальной стадии проектирования приводят к несоответствию нх ожидаемых и действительных показателей и, как следствие, к значительной потери эффективности ЛПС на стадии эксплуатации.

Анализ существующих методов определения характеристик АГ1С показал, что необходимо разработать методы по повышению точности определения технических характеристик и определешпо экономических характеристик с учётом современных условий хозяйствования .

Анализ известных методик структурной оптимизации ПС, реализующих метод технико-экономического анализа и методов определения групп обобщенных показателей ПС, показал принципиальную невозможность получения обоснованных проектных решений. Это объясняется крайне неудовлетворительным уровнем разработки оценки технико-экономической целесообразности вариантов состава оборудования.

Во второй главе определены составляющие полного времени преобразования детали для различного оборудования. На основании рассмотренных составляющих времени преобразования детали разработаны обобщенные графоаналитические модели операционного времени преобразования детали для автоматизированного и неавтоматизированного оборудования.

Па основе обобщения опыта автоматизации различных ТП разработана система классификации металлорежущего оборудования, применяемого для МОД типа ТВ и сформулированы основные принципы проектирования технологического комплекса.

На основании приведенных в диссертации графо-аналитических моделей, основных принципов процедуры проектирования ПС и системы классификации , выделены следующие информационные модели (1„) оборудования с различной степенью автоматизации.

10 = У1; Т6; {П1,П2}

0)

1,= {У1.У2}; {Т1,Т2};П1

(2)

12= {У1.У2}; {Т1,Т2};П2

(3)

Ь= {У1, У2}; ТЗ; 111 (4)

{У I, У2); ТЗ; П2 (5)

{У1.У2}; {Т4,Т5};П1 (6)

16= {У1.У2}; {Т4,Т5};П2 (7)

I, = УЗ; Т2; III (8)

1а = УЗ; Т2; П2 (9)

19 = УЗ; '1'3; III (10)

1,0= УЗ;ТЗ,П2 (11)

[,,= УЗ;Т4;П1 (12)

УЗ;Т4,Г12 (13)

где

Ь-1|2 - информационные модели

У1-УЗ - уровни специализации оборудования (универсальное, специализированное, специальное)

Т1-Т6 - типы используемого оборудования (модули станочные, автоматически переналаживаемые (мультиавтоматы), модули станочные адаптивные, модули станочные автоматические, станки полуавтоматические, станки автоматизированные, неавтоматизированное оборудование)

П1 ,П2 - признак (одноцелевое и многоцелевое оборудование) { } - функция выбора одного элемента из предлагаемого множества возможных.

Любой станок из имеющегося парка оборудования может быть отнесен к одной из предложенных информационных моделей. Каждой информационной модели 1„ соответствует определенная выборка {Б,1} из множества реально существующего оборудования 8,

1„ = {Б;' е - модели оборудования} ] ~ 1,2, И

(14)

где И - общее число возможных моделей, принадлежащих 1„ п = 0, 1,2,..., 12

Основываясь на изменении структуры времени выполнения ^ (тривиальных операций) и 1„„ (плановых потерь) различных 1„, сформулирована система взаимосвязанных технических показателей, используемая при анализе оборудования ПС МОД типа ТВ.

Разработанная система базируется на уровне элементарных операций МОД типа ТВ с учетом спроектированной системы типовых элементарных операций ТВ.

С целью увеличения загрузки оборудования и с учетом особенностей МОД типа ТВ на основе математического анализа предложен метод определения экономически целесообразного варианта количественного состава однотипного оборудования.

С целыо учета современных условий хозяйствования и возможности вложения средств в другие виды деятельности, введен коэффициент экономической целесообразности, К1Ц, и разработан инженерный метод определения экономических характеристик.

С целью повышения точности определения пооперационного времени преобразования детали обоснован и разработан инженерный метод расчета по определению функциональной зависимости времени пооперационного преобразования от конструктивно-технологических параметров поверхности на базе комбинаторного алгоритма МГУА.

Машинные эксперименты по реализации комбинаторного алгоритма установили избыток по точности определения 1н (времени выполнения нетривиальных операций). Учитывая особенности МОД типа ТВ, предложено снизить точность определения до приемлемой, с параллельным упрощением вида функциональной зависимости.

В работе показано, что применение одном од ального критерия до достижения полного минимума при незначительном уменьшении точности устраняет многозначный выбор оптимальной закономерности. На рис. 1 представлена структурная схема модифицированного алгоритма самоорганизации.

внешний критерий

решающий критерий

ГМ

К

М

К„

М

Рис.1. Структурная схема модифицированного алгоритма самоорганизации

ГМ - генератор моделей-нретендентов К - критериальный выбор (по внешнему критерию) Кр - критериальный выбор (по решающему критерию) М - модели-претенденты, близкие по внешнему

критерию к оптимальной М* - модель оптимальной сложности

На базе структурной схемы алгоритма самоорганизации разработан инженерный метод и машнно-ориентнрованный алгоритм (рис. 2) с соответствующим программным обеспечением, по объективной оценке 1ехнических показателей.

В третьей главе разработаны информационные модели выполнения нетривиальных операций в зависимости от степени концентрации.

На основе использования метода технико-экономического анализа разработан и обоснован мегод последовательного технологического синтеза ПС МОД типа ТВ (рис 3).

В качестве исходных данных для проектирования ПС используется информация о конструктивно-технологических характеристиках объектов производства - деталей, предполагаемых для обработки в составе ПС, соответствующих объемах выпуска, а также учитываются возможные дополнительные условия - внешние ограничения на проектирование технологической структуры ПС (различные технологические, организационные и экономические условия, регламентирующие процесс проектирования)

Для эффективной реализации вероятностного алгоритма МГУА создан банк данных, содержащий сведения о технико-экономических параметрах производства и станочного оборудования, а также обучающие выборки входных

Таблица статистических / данных /'

-----1----а.

Среда решения задачи

Знакопостоянное нормирование исходных данных

Выделение решающей последовательности

-Г—

Ранжирование данных и выделение обучающей и проверочной последовательности

-5—1

Оценка коэффициентов по данным обучающей последовательности

7—|

Выбор моделей-претендентов по критерию несмещенности

6~~

Выбор модели оптимальной сложности по решающему критерию

Пересчет оценок коэффициентов модели по всем точкам

-10-

Искомая функция

Риа2. Схема машинно-ориентированного алгоритма по объективной оценке технических показателей

_ -/ —у

' Ь»од Щ утаяапго«1»дсшннс« пгогмнш,обьё- / г мо» т>-м ивнеиии! огниичемий на лгоемимыние /

тешногичегкон стгитгн

Формироинке упор«доченних н^Бвго» тдт механической оиасотки

Синтез технологической сг руктуры/ би ртуа ль -ный уровень/

Определение "1Гн по м е л а ц о о б га * отк и

М^нонадимй индогмл/ишой молми _1п по кпом^ачгннмц омгл^ищ МОД тим Тс технологической сткши ЛС/ккшнасгеий лшгитн ИГУА /

бимг мцмншной ^ишчссмй м*целц Гк€1п по увосядмемнич опенки МОД типа Т? /тгшлегмад-кой «тгиктмм ПС/|«мтадетиий ллгогитм ИГУА/

... ЭталонУ

Ра счет {мхддниг дщных по подменному т ел н о л о гичес-к а м у к о м м е

В и I од телнологичсо 'еггукгури и те» нологичеекого ком-/ пас|;САу Кс, М^^пУДнгДп /

Синтелехвдшгйчесйко коня- | де«з /фиьмчвекий уровень/ ^

Рис.3. ОьоБ11|енная схема синтеза структуры ПС МОЦ типа ГВ

данных (эталоны распознавания) по каждой 1„ - информационной (для I ступени) и Ф* - физической (для II ступени) модели оборудования.

В качестве входных данных (аргументов) по обучающим выборкам определены: время выполнения нетривиальных операции tH) производственная программа W, процентная ставка Р, приемлемый срок окупаемости Токп> масса детали 0 .

Целью вероятностного алгоритма является построение распознающей системы, которая могла бы отнести каждую реализацию вектора признаков

(t„, W, Р, Т0 s п, Э ) к одному из классов, указанных экспертами при помощи обучающих выборок данных. По каждой 1„ определено 5 уровней (классов) эффективности (Э).

Пределы выбраны так, чтобы в каждый из классов попало около 20% испытанных образцов. Признаю! или аргументы также дискретизированы на пять уровней (дискрет). Обучение распознающей (прогнозирующей) системы, действующей но формуле Байеса, сводится к расчету условных вероятностен событий.

Действие распознающей системы для прогноза основано на вычислении числителя формулы Байеса. Например, если для информационной модели 1„

или получен вектор признаков t„ = 5, W=l, Р = 4, Toin=2, б = 3, можно определить такие апостериорные вероятности

Р (Ri) - P„(R|) Р5 (»„/ Ri) Pi (W / Pi) P4(P/ R,) P2(T„„/ R,) P3 (0 / R,), P (R2) = P0(R2) P5 ft,/ R2) P, (W / P2) P4(P / Rj) P2 (T or J Rj) Рз (6 / Rj), P (R3) = P„ (R3) Ps ft,/ Rj) P. (W / P3) P4 (P / Rj) P2 (T0E„/ R3) P3 (0 / R3), (15) P (R4) = Po (Ri) Ps ft, / R4) P. (W / P4) P4 (P / R,) P2 (To к „ / R4) Рз (0 / R4 P (Rs) - P. (Rs) Ps ft, / Rj) P, (W / P3) P4 (P / Rj) P2 (T0, „ / Rs) Pj (Э / Rj),

Априорные вероятности примем равными друг другу:

P„(Ri) - Po(R2) = Po(R3) = Po (R4) = Po(Rs) = \ (16)

Если Р > Р (R2) и Р (Rl) > Р ^з) и Р 0^0 > Р 0^) и Р (ЯО > Р (1*5), то решение принимается в пользу 1 класса, т.е. решение в пользу того или иного класса принимается на- основе максимального значения апостериорной вероятности.

Четвертая глава посвящена практическому применению предложенных в работе методическому, программному и информационному обеспеченшо системы технологического проектирования по обеспечению аппаратно-машииных, технологически процессных и организационно-управленческих комплексов решении, объединяемых общим экономико-методологическим подходом с учетом и оценкой последствий технологических нововведений, на примере участка технологической обработки втулок Минского ПО по выпуску автоматических линий.

С использованием разработанных методов были успешно решены следующие производственные задачи:

1. Осуществлена разработка состава СС участка механообработки втулок для заданной технологической структуры по конкретному ССЗ с учетом комплекса оборудования, установленного на участке механической обработки втулок Минского ПО по выпуску автоматических линий.

2. Осуществлен выбор рациональной технологической структуры с оптимизацией по степени концентрации операций механической обработки с учетом комплекса оборудования, установленного на участке механической обработки втулок Минского ПО по выпуску автоматических линий.

3. Осуществлена разработка технологической структуры и состава ОТО с оптимизацией по степени концентрации операций механической обработки и уровню автоматизации, специализации и типизации оборудования. Выработаны рекомендации по модернизации состава СС участка механообработки втулок с целью улучшения технико-экономических показателей системы, повышения эффективности функционирования и увеличения конкурентоспособности выпускаемой продукции.

Характеристики структур ПС, определенных на базе разработанного и традиционных методов, приведены в таблице.

Основными характеристиками являются:

Твьш - время выполнения производственной программы;

Кис - коэффициент использования оборудования;

Кои - коэффициент организационного использования;

Квр - коэффициент восстановления работоспособности;

Кпср - коэффициент переналадок;

Коем - коэффициент обслуживания;

Кта - коэффициент технического использования;

К3 - коэффициент загрузки;

К„ - коэффициент использования по времени нетривиальных операций;

Характеристики структур ПС, определенных на базе разработанного и традиционных методов

Характеристики 1

Методы решения задач ТдыП. МИН. К.С к„. Кар КобсЛ к„ | К, к„ к„ К Э | Стр, руб. Тор, ива-

Решение производственной задачи 1 (разработанный метод) 1312,856 0.308 0,812 0,794 0,823 0,731 1 0,478 | 0,734 1 0,682 | | 1 ' ! 0,961 9 0,703 1 437940000 60

Решение производственной задачи 1 (традиционный метод) 2066,368 0,195 0,812 0,627 | 0.671 [ 1 ! 1 0.570 1 0,239 | 0.568 1 1 ! ! 1 1 ; ! 0,576 0.8?7 И 0,571 875880000 180

Решение производственной задачи 2 (разработанный метод) 1192,188 0.402 0.812 0,789 0.846 0,742 0.495 | 0.728 ! 1 ! 0.706 0,957 9 0,720 437940000 60

Решение производственной задачи 2 (традиционный метод) 1903.026 0,168 .0.812 0,516 0,688 0,582 0.207 0.522 0.604 0,861 11 0,552 875880000 180

Решение производственной задачи 3 (разработанный метод) 1190,212 0,463 0,812 0,825 0,871 0,793 0.570 0.722 0,714 0,953 9 0,747 437940000 60

Решение производственной задачи 3 (традиционный метод) 960,256 0.601 0,812 | 0.876 1 0,896 0,862 0,670 0.482 0,876 0,362 8 0,715 875880000 180

KiU - коэффициент экономической целесообразности;

IS - колличество используемого оборудования;

Э - эффективность ПС;

Сгр - себестоимость трудозатрат на технологическое проектирование;

Т11р - время проектирования.

В заключении сформулированы основные результаты работы.

В приложениях приведены распечатка программы, инструкция по работе с системой технологического проектирования, образцы статистики по МОД типа ТВ, технологии МОД (традиционный метод), документы, подтверждающие внедрение и эффективность диссертационной работы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. На основе главной функции механообработки определен состав обобщенных характеристик ПС МОД типа ТВ и разработан машинно-ориентированный метод их расчета [1,2, 5,6,11].

2. Впервые, на базе модифицированного введеш1ем одномодального критерия с целью регуляризации модели, комбинаторного алгоритма МГУ А, разработаны объективные модели априорного определения времени выполнения нетривиальных операций в зависимости от геометрических параметров элементарных поверхностей с отклонением не более ± 4,7% [7,8,9].

3. Разработана информационная модель подсистемы ОТО ПС МОД типа ТВ в зависимости ог степени автоматизации, специализации и типизации, позволяющая наглядно представить процесс преобразования детали с учетом особенностей технологического процесса МОД типа ТВ [1,4,10].

4. На основе концепции двухуровневого технологического проектирования и вероятностного алгоритма МГУА разработан двухступенчатый (на физическом уровне) машинно-ориентированный метод синтеза структуры ПС, рациональной по степени концентрации операций и степени автоматизации, типизации и специализации оборудования [1,3, 10].

5. Внедрение комплекса методических и программных средств, разработанного на базе предложенных методов на Минском ПО по выпуску автоматических линий в 1996 году дало экономический эффект в размере 434.490.000 рублей, в ИП "IBP" эффект от внедрения в 1996г. составил 420.000.000 рублей.

6. Разработан и обоснован пакет инженерных предложении по модернизации участка втулок цеха N 10 Минского ПО по выпуску автоматических линий с целью повышения эффективности производства и конкурентоспособности выпускаемой продукции.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Балагин В В., Артамонов В.А., Фатеева (Живицкая) E.H. и др. Концепция создания гибких автоматизированных заводов на примере Калининского завода штампов им. 1 Мая Минстанкопрома СССР, шифр разработки «Автоштамп-95»: Работа на конкурс ГКН'Г СССР по разработке концепции создания гибких автоматизированных заводов.- 1988.-150с.

2. Балагин В В., Фатеева (Живицкая) E.H. Выбор рациональной организационно-технологической структуры гибкой производственной системы с использованием МГУА. //Автоматика. - 1988.-№ 5-С.32-37.

3. Ивахненко А.Г., Фатеева (Живицкая) E.H., Пвахненко H.A. Непараметрические прогнозирующие модели МГУА. 4.1. Перебор формул Байеса или Вальда. // Автоматика. - 1989,- № 1. - С. 3-10.

4. Фатеева (Живицкая) E.H., Балагин ВВ. Разработка моделей функционирования участка ГПС по методу группового учёта аргументов. //Материалы межреспубликанской конференции по физико-математическим наукам, радиоэлектронике и вычислительной технике (17-19 ноября 1987г.): Тез. докл. конф.-Минск, 1988.-С.45-46.

5. Фатеева (Живицкая) E.H. Использование метода группового учёта аргументов в АСНИ ГПС.//Актуальные проблемы информатики: математическое, программное и информационное обеспечение:Тез. докл. конф.-Минск, 1989 -С. 28.

6. Балагин В.В., Фатеева (Живицкая) E.H. Машинно-ориентированные методы и средства анализа автоматизированных производственных систем на базе ПЭВМ. // Международный симпозиум INFO - 89. Разработка и использование персональных ЭВМ: Тез. докл. симпозиума. - Минск, 1989. - Том 2, С. 439-447.

ib

7. Фатеева (Живицкая) E.H. Модификация комбинаторного алгоритма МГУА при определении параметров технологического процесса механической обработки легален. // Статистические методы распознавания образов и компьютерной кластеризации: Тез. докл. школы-семинара.- Киев, 1989,- С. 10.

8. Балагин В.В., Фатеева (Живицкая) E.H. Машинно-ориентированный метод анализа характеристик производственных систем. // Электронно-вычислительные машины и их применение: Тез. докл. научно-практического семинара.-Витебск, 1990 - С. 15.

9. Живицкая E.H. Дискретные системы управления с параметрической погрешностью. // Актуальные проблемы информатики: математическое, программное и информационное обеспечение: Тез. докл. межгосударственной научно-практической конф. - Минск, 1994. - С. 177-178.

10. Батура М.П., Живицкая E.H. Машинно-ориентированная методика оптимизации структуры участка механообработки радиотехнического предприятия. // Современные проблемы радиотехники, электроники и связи: Тез. докл. научно-технической конф,- Минск, 1995.- С. 246.

11. Батура М П., Живицкая E.H. Оценка технических показателей участка механообработки с использованием конструктивно-технологических признаков деталей. // Современные проблемы радиотехники, электроники и связи:

Тез. докл. научно-технической конф. Минск, 1995. - С. 247.

-

1У

РЭЗЮМЭ

Жывщкая Алена Мшалаеуна

Анашз1 сштэз структуры 1 характарыстык вытворчых астэм мехашчнай апрацоум дэталяу тыну «цела вярчэння»

Ключавыя словы: метад групавога улжу аргументау, мехшпчная апра-цоука дэталяу, абсталяванне, вытворчая с^стэма, цела вярчэння, тэхналапчпы нрацэс.

Аб'ект даследвання: вытворчая Ыстэма мехашчнай апрацоум дэталяу тыну «целы вярчэння».

Мэта дысэргацыйнага даследвання: павышэнне узроушо праектна-канструкгарсих рашэнняу пры аутаматызацьн тэхналапчнага працэса мехашчнай апрацоум дэталяу тыпу «цела вярчэння» 1 зшжэнне працаёмкасцг праектавання. Вышм:

1. На аснове галоунай функцьн механаапрацоуш вызначаны склад абагуленных характарыстык вытворчых астэм мехашчнай апраноукт дэталяу тыпу «целы вярчэння» 1 распрацаваны машынна-арыентаваны метад ¡х ра:«нку.

2. На базе мадыфщыраванага камбшаторнага алгарытма метаду групавога ул1ку аргументау увядзеннем аднамадальнага крытерыя з мэтан рэ-гулярызацьп мадэл! распрацаваны аб'ектыуныя мадэл1 апрыорнага вызна-чэння часу выканання нетрыв1альных аперацьш у залежнасщ ад геамегрыч-ных параметрау элементарных паверхняу з адкланеннем да ± 4,7 %.

3. Распрацавана шфармацыйная мадэль падастэмы асноунага тэхналапчнага абсталявання Ыстэмы мexaнiчнaй апрацоую дэталяу.

4. На аснове канцэпцьп двухузроуневага тэхналапчнага праектавання 1 ¡мавернаснага алгарытма метаду групавога улжу аргументау распрацаваны двухступянёвы (на ф1з1чным узроуш) машынна-арыентаваны метад сштэзу тэхналапчнага комплекса, рацыянальнага па ступеш канцентрацьп аперацьш 1 ступеш' аутаматызацьн, тышзацьн 1 спецыялшцьн абсталявання.

Навучную навпну складаюць як новыя падыходы да рашэння асноуных задач, так 1 ¡х сумеснае рашэнне.

Распрацаваны комплекс вытрымау паспяховую апрабацыю I рэкаменду-ецца да выкарыстання у вытворчых сютэмах мехашчнай апраноукт дэгаляу тыпу «целы вярчэння».

■¿и

РЕЗЮМЕ Живицкая Елена Николаевна

Анализ и синтез структуры и характеристик производственных систем механической обработки деталей типа «тела вращения»

Ключевые слова: метод группового учета аргументов, механическая обработка деталей, оборудование, производственная система, тело вращения, технологический процесс.

Объект исследования: производственная система механической обработки деталей типа «тела вращения».

Цель диссертационного исследования: повышение уровня проектно-конструкторских решений при автоматизации технологического процесса механической обработки деталей типа «тела вращения» и снижение трудоемкости проектирования.

Результаты:

1. На основе главной функции механообработки определен состав обобщенных характеристик производственных систем механической обработки деталей типа «тела вращения» и разработан машинно-ориентированный метод их расчета.

2. На базе модифицированного введением одномодального критерия с целью регуляризации модели, комбинаторного алгоритма метода группового учета аргументов, разработаны объективные модели априорного определения времени выполнения нетривиальных операций в зависимости от геометрических параметров элементарных поверхностей с отклонением не более ± 4,7 %.

3. Разработана информационная модель подсистемы основного технологического оборудования производственной системы механической обработки деталей.

4. На основе концепции двухуровневого технологического проектирования и вероятностного алгоритма метода фуппового учета аргументов разработан двухступенчатый (на физическом уровне) машинно-ориентированный метод синтеза технологического комплекса, рационального по степени концентрации операций и степени автоматизации, типизации и специализации оборудования.

Научную новизну составляют как новые подходы к решению отдельных задач, так и их совместное решение.

Разработанный комплекс прошел успешную апробацию и рекомендуется к использованию в производственных системах механической обработки деталей типа «тела вращения».

SUMMARU

Zhivitskaya Helen

Analysis and sinthesis of production system structure and characteristics of rotary objects machining

Key words: group method of data handling (GMDH), machining, equipment, production system, rotary object, technological process.

Investigation object: production system of rotary objects machining.

Dissertation objective: design-constructor approaches enhancement and reduction of design labour inputs.

Results:

1. Production system generalized characteristics of rotary objects machining have been structured and automation-oriented calculation method has been developed on the basis of main machining function.

2. Objective models of non-trivial operations a departure ± 4.7 % subject to simple surface geometric parameters have been developed on the modified combinative GMDH algorithm basis via unimodal criterion for model management.

3. Information subsystem model off main technological equipment of machining system has been developed.

4 Two-stage (on a physical level) automation-oriented synthesis method of technological outfit with sensible operation concentration and equipment automation, differentiation and type classification has been developed on the basis of two-level technological design concept and GMDH stochastic algorithm.

Solution techniques of separate tasks and their complex solution innovations.

The developed technological outfit has been successfully approved and is recommended to apply in production systems of rotary objects machining

ЖИВИЦКАЯ

Елена Николаевна

Анализ и синтез структуры и характеристик производственных систем механической обработки деталей типа «тела вращения»

05.13.07-Автоматизация технологических процессов и производств (промышленность)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 13.11.98. Формат 60x84 1/16

Бумага писчая. Печать офсетная!. Усл.печ л. 1,63

Уч.-изд.л. 1,0 Тираж 80 экз. Заказ 637.

Белорусокий государственный университет информатики и радио-влектроники. Отпечатано в БГУИР. Лицензия ЛП №156. 220027, Минск, П.Бровки, 6