автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Автоматизация организационно-технологической подготовки многономенклатурного производства

* РГ8 ОД

киКвський П О Л I Т Е X 11 1 Ч 11 и й

I II С Т И Т У т

На правах рукопису УДК-б58.512.011.0в

КОРОВЕЦЬКИЙ BP I Й ПЕТРОВИЧ

АВТ0МАТИЗАЦ1Я 0РГАН13А 11 1Й ПОТЕ X II О Л О Г 1 Ч II о i' П I д г о т о-в к и

БАГАТО НОМЕНКЛАТУРНОГО ВИРОБНИЦТВА

СПЕЦ1АЛЬН1СТЬ 05.02.08 Тег.';о*0г1я машинобудувчння

Автореферат диссрппц! У па адобутя вчсного, any пеня доктора техи1чиих паук

Ktii в - 1<юз

Роботу виконано у Луганському кадшнобуд1 иному 1 петитут1

0ф1ц1йн1 опоненти

1. ЫИХАЯДИШО В1КТОР МЕ40Д1СВИЧ - доктор техШчних наук,

професор

2. СПИНУ ГЛЕБ ОЛЕКСАДДРОВНЧ - доктор техн!чних наук,

професор

3. ТИМОФЕЕВ ЮР1Й В1КТОГОВИЧ - доктор техн1чних наук,

професор

Ведуче п1дприемстао ВО "Лугаиськтепловоз" ы. Лугаиськ

Зашся »¡лбулеаься " " 1993 року о I

аа вас /дали/ аюц1ал1ооваиоИ ради Л 068.14.10. Ки1вського пол1юехв1чаого ¡наяшува аа адресов: 252056, и. Кшл, просчет Перемоги. 37. корп. 1. аул. 214.

О Мкхраац1е*> иолаа оавайошаися у 61бл1оосц1 ¡иаяшувл.

Автореферат роэ!слано " ^ " 1993 р.

Вчений секретар спец!ал1зовано1 'ь' /

ради, доктор техн1чних наук, професор 'а'ч Н.С.РАВСКАЯ

А II О Т А Ц I Я

КЕТОЮ ц!в! дисертац1йно! роботи е розробка методолог1ч-них положень 1 вир1шення комплексу завдань, що забезпечують на ц!й основ! п!двищення ефективност! автоматизацП орган1-зац!йно-технолог!чно! п!дготовки багатономенклатурного ви-робництва, аростання продуктивное^ прац! при створенн! ново! техн!ки на р!зних етапах П розробки, модерн!зац!! та експлуатац!! виробничих п1дрозд!л!в машинобуд!вних п!дпри-емств.

В1дпов1дно щодо поставлено! мети сформульовано та вир!-шуються наступи! задач!:

- представления проблеми автоматизацП орган!зац!й-но-технолог1чно1 п!дготовки виробництва як систему з вид!-ленням ознак1в та зв'язк!в на р1зних р!внях;

- анал!з вимог до упорядкування, ранжирування та класи-ф!кац!1 деталей а позиц!й системного п!дходу;

- досл!дження та визначення вэаемозв'язк1в м1ж номенклатуре«) деталей та устаткуванням на галузевому р!вн1 та р1в-н! окремих п!дприемств;

- визначення умов ! фактор!в, як! впливають на структу-рування, розташування та взаемодП виробничих гпдрозд!д1в на р1зних р1внях;

- розробка принцип1в коделювання технолоНчних процес!в складних об'ект!в, як! забезпечують описания на функц!ональ-иому та параметричному р!внях а задано» точн!стю при прием-них затратах машинного часу.

Автор захищае наступи! основн! положения та реэультати:

1. Комплексний п1дх!д до розробки проблеми орган1зац1й-но-технолог!чно! п1дготовки багатономенклатурного виробництва на баз1: класиф!кац!1 деталей за функц!онально-структур-ним принципом, ранжирування та упорядкування деталей, вуэл!в як на галузевому р!вн!, так ! на р!вн! окремих п!дприемств; метод!в розробки типаж!в, параметричних ряд!в основного та допом!жного обладнання за допомогою стохастично! модел! описания номенклатура деталей та структурно-лог1чно! охеми синтезу; метод1в структурування виробничих п!дрозд'1л!в, вибору рац!ональних тип!в структур, просторового розташування !

X 1

взаемодП п!дрозд1л1в на р!зних р1внях; моделювання техноло-Пчних процес!в складних оО'ект!в а 1ерархичниыи структурами.

2. Методику описанння роботи складних об'ект!в на функ-ц!ональному р1вн! за допомогою ротац!йних с!ток.

3. Принцип моделювання: 8 використанням положень теорИ под1бност! технолог!чн их процес1в з врахуванням випадкових в1дмов; у встановленому режим! роботи обладнання зам!сть 8 в!домим гпдходом побудування моделей ва технолог!чним циклом; складних об'ект1в з використанням аналог1чних методоло-г!чних п!дход!в на р1зних ступенях !ерарх!1; а ф!ксац1ею пром1жних результате по кожному ступеню !ерарх!1 у вигляд! апроксимуючих функц1й з використанням 1х при переход! в!д одного ступеня до !ншого, та без апроксимуючих функц!й, з безперервним процесом розрахунку.

4. Наближену та б!льш точну методику розрахунку пара-метр!в верстатних комплекс!в з врахування накопичувач!в.

5. Методолог!чн! положения, що були застосован1 при мо-делюванн! виробничих п1дрозд!л!в з дискретним характером технолог!чних процес!в, для моделювання безперервних проце-' с!в у пристроях, механ!змах верстатних комплекс!в.

аАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

АКТУАЛЫПСТЪ. Багато аавдань доводиться вир1шувати лю-дин! у сво1й практичн1Й д!яльност1. Однак найважлив!шим з них, за словами в!домого математика П.Л.Чебишева, е таке: "Як розпорядитись засобами своШи для досягнення по можли-вост1 б!льшо! вигоди?"

Завдяки швидкому прогресу науки та техн!ки за останне десятир!ччя р!зко п!двшцилась складн!сть, розм!ри та вар-т!сть реал1зуемих проект1в, п!двищились вимоги до строев 1х роеробки та реад!зацП. Все це висувае задачу удосконалення метод1а та засоб!в орган!зац1йно-технолог1чно1 п!дготовки виробництва (ОТГО). Для того, щоб методи ОТПВ були ефектив-ними, необх!дно автоматизувати етапи П розробки.

Необх!дн!сть розвитку автоматизацП г остро в!дчуваеться при вир1шенн! завдань орган1зац!йно-технолог!чно'1 п!дготовки багатономенклатурного виробництва. Складн! автоматизован!

системи ACHI, САПР. САПРТП, АСТПВ, АСУТП та 1нш1, як1 роз-роблен! сьогодн!, в1дбивають лише окрем! сторони розробки ново! техн1ки та експлуатацП засоб!в виробництва; часто-густо вони розвиваються в!докремлено, незалежно один в1д одного. Под1бн1 об'екти розробляються з метою удосконалення единого виробничого механ!зму, а техн!чну основу !х створен-ня складав автоматизац!я у bcíx П виявленнях стосовно ви-дань, технолоПчних npouecciB, проектних ро01т, управл1ння.

Важливим завданням розвитку орган1зац1йно-технолог1чно! п1дготовки багатономенклатурного виробнидтва е необх!дн1сть на paHHix стад!ях розробки вироб!в проводити оц!нку TexHi-ко-економ1чних показник1в р!зних BapiaHTiB "ix виготовлення, вибирати з них рац1ональн1, добиваючись гармон1йно! едност1 м!ж процесами створення вироб1в, машин, обладнання та технологи !х виготовлення.

Це у свою чергу зумовлюе ряд проблем, як! виникають при автоматизацП ОТПВ:

- методи розробки оперативно-календарних план!в запуску деталей, вироб!в у виробництво та математичне забезпечення оперативного управлЬшя технолог1чними процесами;

- оптим!зац!я обсяг!в незавершеного виробництва на м1ж-д!льничому, м1жцеховому píbhrx та м1стк!сть складських при-м1щень;

- оптим!зац1я технолоПчних цикл!в виконання планових завдань п1дрозд1лами п!дприемств i в ц!лому п1дприемствами;

- створення 1нтегровано1 автсматизованоЧ системи проек-тування та розробки технолог15 виготовлення деталей та складних вироб1в.

СЛ1д в1дзначити, що недостатньо високий р1вень розвитку технологи моделювання приводить до високих затрат 1нтелек-туально! npaui í машинного часу при розроОШ моделей, хоча як!сно виконан1 модел1 практично завжди духе квидко себе виправдовують, приносить значний економ1чиий ефект.

Одним 1з завдань е подапьший розвиток технологи мэде-лювзння технолоПчних npouecie, досягнення т1сного взае-мозв'зку м1ж концептуальним Идходом до процесу розробки моделей i технологию моделювання.

Одже, практична потреба ют зацач зсмовлюе актуальн1сть дисертац1йно! роботи.

НАУКОВА НОВИЗНА полягае в розробц1 комплексного Шдходу у вир1шенн! проблеми автоматизацП орган1зац1йно-технолог!ч-но'1 Шдготовки багатономенклатурного виробництва, яка маг важливе народно-господарське значения, 1 вир!шенн1 комплексу завдань, що эабезпечують на ц1й п1дстав1 Шдвищення ефектив-носП, зростання продуктивност1 прац1 при створенн1 ново1 техн!ки на р!зних етапах II розробки, модерн!зац11 та еко-плуатацП виробничих п!дрозд1л1в малшнобуд1вних п1дприем-ств. Це знайшло в!дбиття у створенн1 сукупност! метод1в упо-рядкування, ранжирування, широко1 номенклатури деталей та 1х клаоиф!катор1в, структурування виробничих п!дрозд1л1в, синтезу верстатних комплекс1в на п!дстав1 встановлення в1дпо-в!дност1 м!ж предметами та васоОами прац!, моделювання складних об'ект!в з 1ерарх1чними структурами в метою прогно-зування техн!ко-економ1чних показник!в.

Для вир1шення ц1в! проблеми виконано:

- на п!дстав1 анал!зу сучасного стану проблеми класиф1-кац11 деталей, метод1в 1х створення розроблен! методолог1чн! предбачення класиф1кац11 деталей га функц!онально-структур-ним принципом, в основу якого. покладено подання деталей у вигляд1 множини елементарних поверхней, 1х набор1в, як! ви-конують конкретн! функцП, а не абстрактних геометричних поверхней, як1 не несуть н!якого функц!онального навантаження;

- для розробки типаж!в, параметричних ряд1в основного та допом1жного обладнання запропонована стохастична модель описания номенклатури деталей (на галузевому р1вн1), яка ба-зуеться на 1х поданШ у вигляд1 генеровано! множини г1поте-тичних деталей, що складаються э деякого набору Чх ознак1в;

- запропонована структурно-лог1чна схема синтезу основного та допом!жного обладнання, верстатних комплекс!в, механ1зм1в 1 машин 8 поданням об'ект1в у вигляд1 систем з 1ерарх1чними структурами, що мають певн1 ц1л1 1 виконують а1дпов1дн1 функцП на кожному ступен1 1ерарх1'1, реал1зац1я яких може здхйснюватися за допомогою в1дпов!дних класиф1каторг способ1в та засоб1в;

- розроблена методика структурування виробничих п1дроз-дШв, у в1дпов1дност! з якою визначен1 типи структур (8 кезалежно працгасчими позиц1ями, с1тковий, - л1н!йн1 структу-рк як приваткий випадок с1ткоеого типу структур, - просто-

ровий). Запропоновано метод оц!нки зв*язк!в м1ж елементами о1ткових структур, меж! переходу в!д одного типу структур "" до 1ншого;

- на п!дстав! анал!зу !снуючих метод1в описания проце-с!в в системах на функц1ональному р!вн! (с!тки Петр! та 1х розширення, ЕД-д!аграми, Комб!-с!тки та !нш!) запропонована методика описания роботи складних об'ект!в за допомогою ро-тац!йних с1ток, як! пол!пшують наочн!сть картини подхй, що в1дбуваються в системах, п!двщують моюшвосг! формал!зацП вибору зв'язк!в м1ж взаемод!ючими блоками ! тим сачим полег-шують розробку алгоритм1чного та програмного аабезпечення;

- проведено певну роботу в налрямку розвитку технологи моделювання складних об'ект!в з дискретним характером техно-лог!чних процес!в, розроблено един! методолог!чн! принципи моделювання складних об'ект!з на р!зних ступенях !ерарх!1. Поряд з в!домш п1дходом побудови моделей за технолог!чним ц!клом запропонована методика побудови моделей в режим! об-ладнання, що Естановився, а це значно знизило трудом!стк!сть розробки моделей, п!двицило ефективн!сть процесу моделювання для прогнозування техн!ко-економ!чних показник!в р!зних об*-

6КТ!В.

3 метою п1двицення точност! розрахунк1в при моделюванн! запропоновано викорнстуваги принцип под!0ност! технолог!чних процес!в з урахуванням випадкових в!дмов. Знайден! законо-м!рност! зм!ни дисперсП вих!дних параметр1в в!д масатабного фактору дають можлив!сть керувати степеней точност! без ви-користання додаткових метод1в статистично1 обробки результа-т1в. Розроблено методику моделювання з ф!ксац!ею пром!жвих результат!в за кожним ступеней !ерарх!1 у вигляд! апроксиму-ючих функвдй та з безперервшгм процесом розрахукку без ап-роксимуючих функд!й. В осталньому випадку п!двшцуеться точ-н!сть вир!шення завдання.

Показано вплив зворотнього параметричного зв'язку на чутлив1сть модел! до &оен1шн!х д1й, дано рекомендацП до вибору величин» тимчасових !нтервал1в, що забезпе«ують 01льи висогам ступ!нь здекватност! модел! технолог1чним процесач, ягс1 в1дбувагаться в систем!. Визначено вйаемозв'язок М1Ж величиною тимчасового !нтервалу при чоделюзашп технолог!чних процес!в та 1нерц1йн1спо розрахунку.

1ЕТ0ДИ Д0СЛ1ДЯЕННЯ. Для вир!шения постаалених завдань на Шдстав! системного п1дходу використано ыетоди теорП iMOBipHocii , теорП маркоЕських випадкових процес1в, теорП масового обслуговування, визначення над1йност! i продуктив-hoctI, ыатематично! статистики; лШйного програмування, системного анал1зу та синтезу, операц1йного обчислення, чи-сельного анал!зу, апроксимацП функц1й,. 1м1тац1йного моделю-вання, иал1тично1 ыехан1ки та 1н.

Експеркментальн! досл1дження проводилися у виробничих умовах на обладнанн1, шр випускаеться сер!йно, з наступною статистичною обробкою результат1в.

ПРАКТИЧНА Ц1НН101Б ТА РЕАЛ13АЦ1Я РЕЗУЛЬТАТА РОБОТИ.

Результати виконано! роботи знаишли практичне застосування на р1зних етапах проектно-конструкторських роб4т при роз-робц! ноеих вироб!в, а також при експлуатацП 1снуючих виробничих п!дроздШв:

- методика розрахунку параметров пневмоприводу для rip-ничих машин на баз1 г»ринцип1в под1бност1 застосована для розробки параметричного ряду i разом з винаходами [24, 25] впровадакен1 в типаж пневмодвигун1в на завод! 1м. Петровсько-го, м. Дзерлшнськ;

- методика формування компоновочних р1шень переналаджу-ваних л1н1й, гнучких верстатних комплекс1в; побудована на баз! стохастично! модел1 описания номенклатури деталей на галузевому р!вн1, а також структурно-лоПчно! схеми синтезу верстатних комплекс1в, була впроваджена проектно-технолог!ч-ним бюро (МКТБ, м. Москса, М1нрад1опром) на п1дприемствах м. Ульяновська, м. Загороька;

- роботи по удосконаленню п1дсистеми проектування тех-нолог1чних npoueciB обробки корпусних деталей i типу "т!ло обертання" проводились i впроваджен! на заводах електронного миинобудування (м. Луганськ), Лен1нградському завод1 техно-j;ori4Horo обладнання (ЛЗРТО, м. Санкт-Петербург); машинобу-д1вному вавод! м. Йошкар-Ола;

- мегоди описания номенклатури деталей та 1х ранжиру-вання, п!дсистема автоматизованого проектування технолог1ч-них процес!в обробки деталей використан! конструкторсь-ко-технодог!чним бюро 'Трад1ент" (м. Донецьк) при розробц!

I f

1нтегровано1 системи автоматизованого проектування вироб!в;

- пакет програм моделювання гнучких виробничих систем розроблено на замовлення проектно-технолог1чного 1нтституту (ПТ1МАШ, м. Луганськ) i використано для прогнозування техЩ-ко-економ!чних показник1в ряду машикобуд!вних Шдприемств;

- пакет програм математично! модел! оперативного управ-л1ння гнучкою виробничою системи було розроблено на замовлення верстатобуд1вного заводу (м. Луганськ) i використано при розробц! математичного забезпечення гнучко! виробничо'1 системи.

Результата досл1дження захищен1 п'ятьма авторськими св!доцтвами.

Загальний економ!чний ефект в1д впровадження розробок становить 450940 карб.

Результзти досл1джекь, виконаЩ в дисертац1йн1й робот1, використан1 в учбовому nponeci при навчанн! студент!в за спец1альностями 21.03 та 12.01 (ЛМБ1, м. Луганськ).

АПР0НАЦ1Я РОБОТИ. OcHOBHi положения та результат« ди-сертацП докладалися понад 20 раз1в на м!жнародних, всесоюз-них та республ!канських конференЩях та сем1нарах, в т.ч. м1жнародна конференЩя "Infert-82. Industrielle Fertigung auf dem Wege zur Automatisierung" ( м. Дрезден, ДДР, 1982); всесоюзна науково-техн1чна конференЩя "Проблеми створення гнучких виробничих систем при впровпдженн! безлюдно! техно-логП в промисловост1" (м. Москва, 1983); всесоюзна науко-ва-техн1чна конференЩя "Проблеми обробки деталей машинобу-дування на верстатах з ЧПУ" (м. Свердловськ, 1983); всосоюз-на науково-техн1чна конференЩя "Технохог1чн1 шляхи економП трудових i матер!альних pecypciB та 1нтенсиф1каЩя вироб-ництва у приладобудувашй (м. Суздаль, 1983); республ!кансь-ка науково-техн1чна конференц!я "Роботехн1чн1 системи для промислових технолог!чних процес1в" (м. Луганськ, 1985); республ1канська науково-техн1чна конференЩя "Проблеми авто-матизацП переналагоджувальних виробництв в машинобудуванн!" (м. Волгоград, 1988); республ!канська науково-технхчна конференЩя "Удосконалення технолог!чних процес1в виготовлення деталей машин" (м. Курган, 1991); науково-техн1чн1 конферен-цП Луганського машинобуд1вного 1нституту (1080 ... 1992).

Дисертац1йна робота в ц!лому розглянута i схвалена на аас1данн! кафедри "АвтоматизаЩя виробничих процес!в" Лу-ганського машинобуд1вного 1нституту (1993).

ПУБЛПШЦ!. За результатами досл1дкень опубл1ковано 27 наукових роб!т, в т.ч.: одна монограф!я, дв1 книги (на депо-EVB&HHi) п'ять авторських св!доцтв.

СТРУКТУРА I ОБСЯГ РОБОТИ. Дисертац1я складаеться з введения, семи роздШв, загальних висновк1в, списку л1тератури з 171 найменувань та додатку.

Робота мае 289 стор1нок машинописного тексту, 62 малюн-ки, 1 таблицю. Загальний обсяг роботы становить 355 стор!-нок.

ЗМ1СГ РОБОТИ. Доя сучасного иашинобуд1вного виробництва одно» а головних проблем стала проблема пЗдвицення гнучкос-т1, тобто здатн1сть до зм!ни продукцИ, щр випускаеться, без зупинйи самого виробництва, швидкому та беззбитковому переходу на випуск нових вироб!в.

Ця глобальна проблема породжуе ц!лий комплекс завдань, вирШення яких повинно 8д1йснюватися в межах единого системного п!дходу. У введенн! обгрунтована актуальнХсть розгляду-вано! проблеми, нероаривно зв'язано! з подальшим прогресом виробництва.

3 одного боку, 11 pimemra базуеться на фундаментальнее досл!дженнях, великий внесок в розвиток яких вробили роботи видомих вчених Глушкова В.М., Гнеденка A.C., Мура Ф.А., Ш-терсона Д*., Форрестера ДН., Шеннона Р. та 1н.

3 1ншого боку подальше вирШення проблеми з прикладною спрямованХстыо можна анаити у працях Бусленка Н.П., Горансь-когоГ.К., Гавриша А.П., Калашникова В.В., Макарова I.M., Ямпольського Л.С., М1трофанова С.П., Волчкевича Л.I., Шаумяна Г. А., Клусова I.A., Султан-Заде Н.М., Хартл1 Дя. та 1н.

Значна увага в робот! прид1ляеться загальн1й характеристик структури автоматизовано! системи орган1зац1йно-тех-нолог1чно! п1дготовки виробництва (АСОТПВ), II особливостям, взагмоэв'язкам Mix р1зними етапами роб1т, визначавться мох-лкв!сть одержакня комплексно! оц!нки ново! техн1ки на стад11

П проекту валяя, рац1онал1зац11 фунл^онування виробничих п!дроад1л1в при II експлуатацП.

Комплекс завдань АСОТПВ розгляиуто на двох р1внях: га-лузевому та р!вн! окремих п1дприемств. На галузевому р!вп1 розв'яван! завдання упорядкування, класиф1кацП, ранжируван-ня деталей, формування типових компоновочних р1пекь модулей техполог!чних операц!й, розробка типажа ■ (параметричного ряду) основного та допом!жного обладнання.

На р!вень окремих тдприемств винесено питания структу-рування виробничих п!дрозд1л1в, технолог!чно! шдготовки ви-робництва, рац1онал1зацП та оптим1зац11 пошуку тип1в структур 1 конкретних структур виробничих п1дрозд!л1г, оптимиза-цП просторового розташування обладнання, формування компоновочних р1шень, розррбка математичних метод1в та програмно-• го забезпечення календарного шганування та 1н. Для прогнозу-вання техн1ко-економ!чних показник!в виробничих ШдроздШв на р1зних етапах 1х створення та впровадження передбачена розробка моделей функц1онування як окремих п1дрозд!л1в, так 1 п!дприемства в ц1лому. Ц1 модел1 можуть бути використан1 для п1двищення ефективност! проектних роб1т, оперативного управл1ння, прийняття р1шень в р1зних виробничих ситуащях та 1н.

Визначаючими фактора!.™ при вибор1 ступени гнучкост! обладнання е номенклатура . та програма випуску деталей. Чим р1зноман1тн!ш! властивост! деталей, тим б1лыпу гнучк!сть повинно мати обладнання, цо обробляе ц! детал!. Гнучк1сть - верстатних комплекс1в характеризуешься адаптац!йними власти-востями елемент!в та систем в ц1лому, ефективно вгасопувати технолог!чн! функцП при зм1н! зовн!шнього впливу.

К!льк!сна оц!нка ступени гнучкост! обладнання дана за допомогоо параметру Се:

Се - Е (Р1/Ртах)

1-1 л

де: п - множша парамегр1в, до зайезпечують в1дпов!д-н!сть номенклатури деталей та обладнання; Р1 - фактичне значения 1-го параметра; Ртах - максимальне значения 1-го параметра, одержане при оц1нц1 номенклатури деталей.

Можна визначити середне значения ССр

Сер -Дс^/П - В <Р4/Ртах)/П

Ця величина зм1нюетьса в!д значень, Слизьких до О до 1. Чим ближче до 1 вначеяня ССр, тим б!льше можливостей у дано-1. го обладнання обробляти розглядуваний д1апазон номенклатури деталей.

Для характеристики основного та допом1жног<-. обладнання, верстатних комплекс!в введено визначення потр1бно1, оч1кува-но1 та фактичной гнучкост1. Потр1бна гнучк!сть характеризу-вться множиною д!апазон!в параметр1в, одержаних при анал!з! !снуючо! номенклатури деталей. 0ч!кувана гнучк!сть в1дпов1-дае розрахунковому значению на стад!! проектування верстат-, них комплекс1в для обробки задано! номенклатури деталей. Тактична гнучк1сть визначаеться в умовах експлуатацП при обробц! реально! номенклатури деталей. Можна визначити сту-п1нь недостатньо! або надлишково! гнучкост1. Для умов галуз! необхШго сформувати економ1чно обгрунтований. типаж обладнання на всю номенклатуру деталей в галуз1, а для конкретних п!дприемств - оОирати обладнання з типажа з достатньою гнуч-костю та ефективн!стю.

Виникае завдання пошуку оптимального ступени гнучкост! обладнання (наприклад, за економ!чними критер1ями). Доц!льно встановити законом1рност1 зМни ступени гнучкост! обладнання в залежност! Ыд прогнозованоЧ номенклатур!! та визначити меж! рад!онального ступени гнучкост].

Проблема управл1ння процесом автоматизац) 1' орган1зац!й-но-технолог1чно'1 п1дготовки в!днесена до проблем анализу та вир!шення управл!нських ситуац1й.

Розробку технолог1чних модулей розкрито як двоетапний процес. Анал1зуючи особливост1 системного п!дходу стосовно розглядуваних машинобуд1вних об'ект1в, виробничий комплекс п1дприемства подано у вигляд! !ерархично'£ структури. Важли-вим питаниям е виб!р к!лькост! ступен!в !ерарх!1. Переххд в1д одного ступени до 1ншого при проектуванн! системи повинен вдП'ютшатися в процес.! виникнення якЮних зм!н, як1 ьиклик.»1ть появу функЩональних особливостей, обумовлюючих потр1бн1 влпстивост! системи. Взагмоа'язки на кожному ступе-;п новиши ■ описуватись однотипно, шэб абер1гти модулышй

принцип побудови математично! модел!. 0ск1льк1 к!льк!сть ступен1в - визначаючий фактор ускладення вир1шення завдання, цю к1льк1сть нёебх!дно вибирати м1н1мальиою, але такою, що забезпечуе задану точн1сть вир!гаення. МШмальна к1льк1сть ступен!в при оЩнЩ властивостей мод ел 1 на одному р1вн1 -три.

Для вибору рац1оналъних вар1ант1в компоновочних р!шень як скремих вид1в обладнання, так 1 верстатних комплекс!в, широкого заотосування модульного принципу формування конс-трукцП малин, пристро1Е запропоноваио методику розробки модел! з використанням структурно-логично! схеми (СЛС). СЛС мсжна уявити у вигляд! !ерарх!чно! структури з зв'язками як всереден! кожного сгупешо, так ! м!л ступенями. Кожний спо-с!б являб собою взаемнопоз'язан! набори класиф1катор1В спо-соб!в та засоб!в !х взаемодП, як! в!дпоз!дають ознакам ви-х!дних даних та 1нших елемент!в системи, що мають зв'язки э елементами даного ступено.

В СЛС в!дбито так1 р!вн! переход!в на кожному ступен!: Щль функц!я -* способи та засоби, що реал!зують дану функ-Щю -* парамегри та зв'язки. Кожна цхль ноже бути досягнена за допомогою р!зно! к!лькост! функц1й, а кожна функц1я -шляхом використання множили способ1в та засоб!в. Оск!льки е можлиз!сть одержашш б1льшо!. к!лькост! вар!ант!в способ!в та засоб1в, за допомогою яких мохе бути зд1йснена деяка функция, необх!дн! кдаси$1катори способ1в та засо51в. Розробка класиф!катор!в - етап творчо! прац! конструктора та технолога. Завдання полягав в обгрунтуванн1 мШмально! кШкост! характеристик, параметр!в елемент!в об'екту, достатн!х для вир1шення завдання. К!льк!сть характеристик елемент!в Оагато в чему визначав в подалыюму розм!рн!сть завдання.

Кожний ступ!нь !ерарх1! СЛС реал1зуе свою ц!ль, яка забезпечуе потр!бну спрямован1сть д!й для одержання к1нцевого результату, а також вивначаз склад способ!в та засоб!в зд1йснення взаемозв'язк1з елемент1в даного ступегго. Ц!л!: ступеШв !ерарх!1 взаемопсв'язан! (мае м1сце визиачена система ц!лей), одна; пое^нання критерии, що характеризуют! оптиыальний вар!ант р1шення для ступен!в, може розр!знятись. В дисертацП наведен! приклади реал!зац!1 деяких класиф!|са-тор1в: класиф1катору сторонност! обробки деталей, класиф!ка-

тору в!дносних рух!в в систем! "!нструмент-ааготовка" при фрезеруванн!, класиф!катору затискних пристро!в для токари их операц!й та !н. •

При анал!з1 систем ступен1 1ерарх!1 розглядаються в . посл!довност! в!д складного до простого, . при синтез! - в!д простого до складного. К!льк1сть ступен!б в схем! визнача-еть^;я числом р!вней як!сних зм1н при переход1 в!д одного ступени до !ншого та залежить багато в чому в1д постановки завдання. В деяких випадках можливе об'еднання двох та б!лъ-ше ступен!-в в один, якщо елементи цих р!вней визначен! за к1льк!сним та як1сниы складом 1 при вир!шенн! завдання вводиться як вих!дн1 дан!.

В результат! роботи а СЛС утворювться множина вар!ант!в р1шення завдання. Необх1дно вибрати критерИ оц!нки вар!ан-т!в 1 визначити в них оптимальн1 для конкретних умов.

Завдання формування вар!ант!в модулей технолог1чних операц!й для машинобуд1вних п1дпривмств запропоновано в два етапи: на галуаевому р1вн! та р1вн! окремих п!дприемств. В першому випадку детал! формушъся г використанням стохастич-но! модел! генерируванням у вигляд! набор!в ознак, представ-лених в!дпов!дними розпод!леннями.

Кожна генерирована деталь являе собою множину функц1о-нальних блок!в елементарних поверхней (ЕП). Для кожного блоку ЕП фориуються вар!анти модулей технолог!чних операц!й у в!дпов!дност! з СЛС. Таких вар!ант!в ыоже бути к!лька» тому для обробки кожно! детал1 можуть бути використан1 р!зн1 на-бори технолог!чних модулей в галежност! в!д складу функц1о-нальних блок1в ЕП. Частота зустр!чностей модулей технолог!ч-них операц!й для упорядковано! множини блок!в ЕП характери-зуе доц!льн!сть багатократного використання того чи !ншого р1шення. Для переваги одних вар1ант!в та в1дмови в1д 1нших треба ввести критер!альн1 оЩнки. При аастосуванн1 дано! методики було викорийтано метод оц!нки переваг.

Як ступ!нь корисност! оц!нки роботи модулей було прий-пято в!дносну к!льк1сть корисно! продукцП, одержано! за долгам пер!од його роботи. "Вага" кожного вар1анту - в!дносна величина, зворотня частц! витрат на виконання роботи протя-гом прнйнятого пер!оду. В!д!бран1 перевали! вар!анти модулей для кожно! детал! п!ддавались статистичн!й обробц!. Резуль-

тати- в!дбиралися у вигляд! в!дпов1днкх г1стограм. Проводилось рунжирування р!зних вид!в обладнання за частотою зустр!ч-н1пт1 та формувалися пропозицП стосовно розробц! типажу обладнання, необх!дного для обробки широко! номенклатури деталей.

Для умов ¡пдприемств замЮть стохастично! модел! дос-татньо використовувати детерм!н1ровану модель номенклатур!! деталей. Лри вир1шенн! одного з кснкретних завдань пошуку типових компоновочних р1шень верстатних л1н!й достаньо було генерувати близько 500 дателей, . щрб врахувати властивост1 номенклатури деталей з к1лькох тисяч найменувань.

Значна увага првд1ляеться зм!сту взаемодП п1дсистем номенклатури деталей та верстатних комплексов як единой системи. Показано, що 1снуюч1 класиф1катори деталей, розроблен1 за структурними ознаками, мачэть ряд недол1к!в. В основу кла-сиф1кац1йного словника первинних структурних елемент1в деталей машин покладен1 геометричн1 параметр», шр визначають за-кони формоутворення поверхней. 1нод1 детал1 розглядаються як геометричн1 т1ла, як1 можуть бути списан1 математичниш методами. • Однак при обох п1дходах випускаеться з виду призна-чення деталей та 1х елемент1в, функц1ональн1 особливост1.

Запропоновано розглядати кожпу деталь як п!дсистему системи машин, мехал1зм!в та 1нш1, застосовуючи до описания системн! поияття: ц1л1, функцП, спосрби та засоби реал1за-зац11 фунгаЦй, параметри взаемозв*язк1в яа в!дпов1дних ступенях 1ерарх11. Ксзяа дзталь с;~здастьсл з ьглоглпш ел'емен-тарних поверхней (ЕЛ), кзбор1в ЕП, блок1в набор1в ЕЛ 1 1нп1 - в залежност1 в1д ступени Чх складност1.

Елементарн1 функц1ональн1 поверхн1 утЕордаться в одн1е! або к1лькох геометричиих поверхней, за допомогою яких реал1-зуеться прост 1'ла функц1я, шр в1дпов!дав досягнепню деяко! ц1л1. Для взаемозв'язку функцЮнальних поверхней можуть ви-користозуватися допом1жн! поверхн1, як1 Оезпосередньо не бе-руть участ1 у виконаня1 функцП. Як приклад, можна навести набор ЕП, щр визначав положения п1дшипникового вузла або ф1ксуюче положения сполучено1 детал! та 1н.

Функц1онаяьно-структурннй принцип класиф1кац11 деталей дав моклгаЮтъ:

- уявляти детал! як взаемопов'язан! множили ЕП та 1х

- 14 -

блок!в. що виконують певШ функцП;

- розробити класиф1катори набор1в ЕП та 5х блоки, мати ыожлшЛсть синтезувати детал! на функцЮнальному р1ен! з набор! в ЕП та !х блок!в;

- використовувати единий принцип описания деталей при проектуванш машин, пристроив та при створенн1 гнучких ви-робничих систем, РТК, л!н!й;

- ракжирувати номенклатуру деталей р1зно! розм!рност1 для пош; • у рац!ональних меж !х обробки на верстатних комплексах;

- роэробляти типов! схеми верстатних комплекс1в для обробки деталей широко! номенклатури;

- прогнозувати подальше удосконалення конструкторсь-ко-технолоПчних особливостей номенклатури деталей;

- рац!онально розподхляти функц!! м1ж окремими деталями у вуэлах, блоках, ыехан!змах, оптим1эувати ступ!нь складнос-т1 деталей за деякими ознаками.

Функц1онально-структурний анал1з деталей дозволяв вид!-ляти екв!валентн! класи деталей та !х окрем1 елементи. З'яв-ляеться можливЮть упорядкування деталей та 1х елемент!в на р18них ступенях !ерарх!! та подальшого використання перел!-чених переваг для проектування технолог!чного обладнання, верстатних комплекс!в.

Для форыування компоновочних р!шэнь верстатних комплек-с!в, виконання проектно-конструкторських роб!т по створеншо типаж!в основного та допом!жного обладнання необх!дно врахо-вувати властивост! номенклатури деталей велико! розм!рност!.

Використання детерм!новано! модел1 номенклатури деталей в цьому випадку практично неможливе - модель виходить ванад-то складною. Б!льа првд&тлою е стохастична модель, яка утво-рюеться на визначенн1 1мов1рностних оц!нок харакактеристик деталей, поданих у вигляд! г!стограм розпод!дення. К!льк1оть таяих характеристик велика, 1 чим б1льше !х враховуеться в роп)нхунках, тим точн1ше результати. Однак програючи у час! 1 витратах на виконання ще! роботи, необх!дно одержати дос-татаьо високу точн!сть вир!шення завдання, яка б в1дпов!дала вимогам до як1сних показник1в системи. Тому сл1д прагнути до вибору м!н!мально1 к1лькост! характеристик, параметр1в, як! б забезпечили достатнъо високий ступ1нь точност!.

3 урахуванням одержаних статистичним шляхом г!стограм генеругаться детал! у вигляд1 набор!в ознак, як! хоча 1 вида-ються по ЕОМ як випадков1 числа, однак у в!дпов!дн!стю з частотою зустр1чност1 т!е! чи !тго1 озпаки. Таким чином, заметь характеристик конкретних деталей використовуються насори характеристик "нереальних", г!потетичних деталей, що маять ознаки реальних деталей у в!дпстдност! з г!стограмами розпод!лень.

Запропоновано методику ранжирування деталей за к!лькос-тю функц!й, що реал!зуються в них, та Зх частот! зустр!члос-т1, яка ноте бути застосована на галузевому р!вн!. Однак на р1вн1 окремих п1дприемств необх!дно вводит деяк1 к1льк1сн! оц1нки р1зних деталей. Запропонован критер!й, що враховуе в!дносну трудом!стк1сть обробки ЕЛ деталей та частоту Зх зустр!чност1.

Використання запропонованих критер!ев в ранжируванн! деталей дае моялив!сть розробити галузев! каталоги деталей з рекомендац!я)ш вибору метод1в обробки при р1зних умовах. 0ц1нюючи статистичн! дан! 1 тенденцП розвитку верстатного обладнання та кои стругай'! вироб1в, машин, можна прогнозувати фушщ!онакьн! емпш номенклатур« деталей, визначати доц!льну ступ!нь складяост! деталей, рацюнальн! сполучешш наСор1в та блок!в ЕЛ.

Розроблело методику струютуровання верстатних комплек-с!з. Введено параметр - коеф!ц!елт зв'язност! , який виз-начаеться як середня к!льк!сть зв'язк!з, цо припадають на одне робоче мхсце (д!льниия). Визначено типи структур: з не-залежио лрадаочими лозиц1ями, с!тковий (л!н!йн! структури 'входпть до сагового типу структур) та просторовий тип структур. Для с1ткового типу структур визначено типов! иоду ль н1 схеми розташування об'ект!в з р1зним ступенем щиль-пост1. Побудовал! крив!, що характеризуете м!л!мальн1 значения С^в залежлост! в!д к!лькост1 робочих м!сць, та частку зайлятост! зв'явк!в, золи вибору р!зних тип1в структур. Зпл-ропоновало методику вибору типу структури, оптш1зацП прос-торового розталування обладнання за критер!см траяслортлих витрат.

В робот! папропт-нован метод описания $униц!ону1?ання вррсттгих комплекс!в за допсмогсю рота'Ийних с!тск. Подал!

модел! системи на ранньому етап! розробки у вигляд* функц!о-надьпо-струкч'урно': схеми дають велик! можливост! для форк Л1зад11 описания процес!в. Валливим завданням е в!дшук.' вв'язк1в м!ж функц!онально-структурним та параметричним нями модел1, що забезпечують швидкий та найб!льш простий, рех!д до розробки програм на ЕОМ.

Б1лып!сть !снуючих функц!ональних моделей об*ект!в т? 80вс1м в!дпов!дають вир1шенню даного завдан..д. В дисертац!! проведено ааал!з особливостей агрегативних моделей, с1тоК Петр! та '¡х розширень, Е-с!ток, Комб1-с!ток. В одних випад-ках розглянут! модел! розроблялися для описания паралельних процес!в, що прот!кають в систем! незалежно один в!д одного, але не в!дбивають ходу часу. В б!льшост1 випадк1в при побу-дсв! с!ток втрачаеться наочн!сть уявлення взаемозв*язк1в у складних !ерарх!чних структурах, утруднюеться процес форма-л!зац!1 вибору типоеих блок!в для подальто! !х реал!аацП на алгоритм!чному та програмному р!внях.

Для усунення цих недол!1ив застосован! ротад!йн! с1тки. Ротац!йн! с!тки (РС) мають той же наб!р мовних засоб!в, що ! с!тки Петр!: под!!, умови переходу, переходи. Однак е ! р!в-н!сть: РС складаеться з ротац!йних ланцюг!в (РЛ). Кожкий ро-тац!йний ланцюг описуе под!!, пов'язан! а обробкою окремих деталей (груп деталей), ! в1докремлюеться один в!д одного за р!внями. Переходи з оулого стану до 1ншого в!докремлюються вертикальними л!н!ями. Кружки з позначенням структурних еле-мент!в в!дбивають стан цих елемент!в або 1х взаемодИо (по-д11). Якщо кружки з позначеннями елемент!в дотикаються вертикально л!н!й зл!ва, вони являють собою умови, необх!дн! для 8Д!йснення переходу до нового стану. Якщо так! кружки стосуються вертикально! л!н!1 праворуч, в них в!дбито результат черг0Е0Г0 переходу. Альтернативн! стани або под!! в!дбиваються у еигляд! кружк!в в загалыюму круз!.

На мал. 1 представлена ротац!йна с1тка, що в!дбивае функц!онування верстатного комплексу, який складаеться 8 трьох верстат1в: М1, М2, Мз- Верстати Мо та Мз працюють в пар ал ельному режим!, верстат М1 пов'язан посл1довно я вере-татами Мг та М3. Комплекс обслуговують два оператори Рг та Гг, причому оператор ноже обслуговувати верстати М1 та Мз, а оператор Ра- верстати М* та Мг. Кружки з Зь Ма та Ра

Мял. I. РотапТйна с!тка для верстатного комплекса.

або Рг, щр дотикаються вертикально! л!нП 1, говорять про те, що для подП, при як1й в1д0улася 0 взаемод!я загот1вки з верстатом за участю оператора, нео0х1дн1 ц! три елементи. При цьому молу бути апьтернативний вар!ант участ1 оператора: або Р1 або що показано подв!йними кружками. Под1я взае-мод!1 також позначена подв!йними кружками, що св1дчить про можлив! вар1анти. Праворуч л!н!1 2 в кружках показан! зв!ль-нен1 в!д под1! елементи ! вони готов! до виконання 1нших по-д!й: загот1вка п1сля одн!е! операц1'1 готова перейти на !нший верстат. Оск!льки верстати Мг та Мз працшть паралельно, обидва вони в1льн1, до того ж в1льн! обидва оператори, то в цей момент можлива под!я обробки 31* на верстат! Мг з оператором Р1 або верстат Мз з оператором ?2,- В цей же час моде починатись обробка сл1дуючо! детал! Зг на Еерстат! М1. Ягацр нав!ть один а оператор!в буде зайнятий у под!! обробки З1', то !нший може брати участь у подП обробки друго] детач! 31 - починаеться реал!зац!я наступного ротац!йпого ланцвга (РЛ).

Якби верстатна л!н!я складалася з бШшо! 1йлькост1 посл!довно зв'язаних верстат1в, то РЛ розвивались би праворуч. Однак при фунгаЦональШй под!бност! продес!в на кожному верстат! не мае рац!1 зображати повн1 РС та РЛ. Достатньо показати 1х фрагменти, де можуть бути в1дбят1 взаемозв'язки м1д РЛ та елементами всереден1 РЛ для побудови в подальшому схеми функц1онування на параметричному р!вн!.

Можна в1дзначити так! особливост! РС:

- функц!онування системи в РС представлено в двох координатах: по горизонтал! показано под!! на обладнанн!, по вертикал1 - рух по деталях;

- переходи показан1 вертикальними л!н!ями у в1дпов1д-ност1 з посл1довн1стю 1х виконання. Переходи в сус!дн!х РЛ можуть бути зм!щен1 в час1 один в1дносно одного, або можуть зд1йснюватись одночасно;

- стутиь вкладеност! кружк1в один в один визначаються ступеней складност! системи, к1льк!стю ступеШв в !врарх11;

- под!'!, що в!дбуваються в б!льш ниэьклх ступенях !е-рархП, при переход! до б1льш високих ступеней можуть бути представлен1 окремими РЛ або РС з в1дпоп!дною вкладеШстю круяк! я.

- 19 -

В poOoTi nmi piBHi приклади описания функц1онування верстатних комплекс!в за дспомогою PC. Важливим питаниям при побудов! PC в вид!лення .Т1Шових блок1в РЛ (PC), як1 б мали ознаки iinsnx блок!в i в!дпов!дн! взавмозв'язкл з 1ншими блоками. ВирШешш цього завдання дозволяв багато в чому форма-л!зувати перех!д в!д технолог!чного процесу до розробки ал-горитм!чного та програмного забезпечення, побудов! модел! функц!онування системи. Використання модульного принципу описания роботи системи не т1льки на функцЮнально-структур-ному, але й на параметричному та програмному р!внях iCTOTHO спрощуе виршення завдання. При необх1дност! можна скластн каталог типових модулей для введения у закодованому вигляд! до ЕОМ ознак цих модулей та вих!дних даних системи, що дозволяв швидко переходити до р!зних постановок завдань.

Роэроблено модель вирсбничо! д1льниЩ з багатономенкла-турною обробкою, в основу яко! покладено модульний принцип. Вид!лено три п!дсистеми: ATСС - автоматизована транспорт-но-складська система, ACT - автоматизована система техноло-г1чного обладнання та АСЮ - автоматизована система !нстру~ ментального оснащения.

Для моделювання складних виробничих об'ект1в немаловая-не значения магать застосовуван! для цих ц!лей засоби прог-рамно! реал1зац!1. 3 в1домих спец!ал!зованих для моделювання систем в результат! анал!зу бусз обрана 1 адаптована система QPSS-F, яка розроблена в Н1меччин! в середен1 80-х рок!в, як подальший розвиток системи GPSS, ! в прзктиц! т1льки почала знаходити впровадження.

В результат! проведено! роботи було зроблено висновок про те, що незважаючи на п!двищеиня р1вня !нтеграЩ! при ровробщ пакету програм, використання слец1ал1зовало! для моделювання системи не вир!шуе проблем технолог!! моделювання. Для п!двищення ефективност! моделювання необх!дна роз-роСка нових принцип1в, що забезпечують значне зниження тру-дом!сткост! на розробку моделей, п!двищення точност! розра-хунку.

Hi завдання знайшли р1шення при моделюванн1 технолог1ч-них процес1в у виробничих п1дрозд!лах, досл1дженн1 питань технолог!! моделювання.

Анал!зуючи в!дом1 принципи моделювання - з пост!йним

тимчасЯэвим кроком, за "особливими станами", позаявочний ва-р!ант, в1дзначено недол1ки, притаманн! багатьом моделям: ви-сока трудом!стк1сть розробок, недостатньо висока точн!сть, необх1дн!сть перемещения додаткових статистичних метод1в роерахуику та !н.

Для п1двищення ефективност! моделювання вапропонован! 1 апробован! р!зноман!тн! методолог!чн! п!дходи. Поряд 8 в1до-мим п1дходом до побудови модел1 за технолог!чним циклом зап-ропонована методика побудови модел1 у режим! роботи облад-нання, що встановився. Зг1дно ц!й методиц! за кожний тимча-совий крок вианачаеться частка трудомЮткост! виготовлення деталей на кожному робочому мЗсц! г врахуванням впливу внут-р1шн1х ! зовн!шн!х фактор!в. Кроки повторюються доти, поки буде виготовлена вся програма.

Такий п!дх!д усувае цедол!ки моделювання за технолог!ч-ним циклом, пов'язач! з появою перех!дних процес1в та Ютот-но спрощуе модель.

Для Шдвищення точност1 розрахунк1в дри моделюванн1 запропоновано використати принцип под1бност! технолог!чних процес!в з урахуванням випадкових в1дмов.- Зг1дно з циы принципом вводиться масштабний фактор, за допомогою якого . ц!-леспрямовано 8м1нюеться тривал!сть виконуваних операц!й 8 одночасною ! в!дпов!дною ам1ною параметр!в над!йност! прист-ро1в 1 механ!зм!в, що входять до верстатного комплексу. 3 теорП над!йност1 для характеристики експлуатац!йно1 иад!й-ност! сл1д вастосовувати узагальнен! показники над!йност!, наприклад, В - де В - питома тривалЮть в!дновлення, X - !нтенсивн!сть в!дмов, и - середнхй час в!дновлення. При в!дпов!дних X та ц в однакове число раз!в величина В не 8М1-юоеться. Анал!тично ! за допомогою статистичного експеримен-та показано, що 1з вб!льшенняи масштабного фактору дисперс1я вих1дних параметр!в буде анижуватись. Виникае необх1дн!сть пошуку компром1са м!ж величиною масштабного фактора, що ха-рактеризуе ступ1нь точност! розрахунк!в 1 витрат машинного часу при Ьюделюванн!. З'являеться можлив!сть керувати ступе-нем точност1 процесу моделювання, уникнути додаткових мето-д1в статистично'1 обробки результат1в.

3 метою зменшення часу моделювання запропоновано два вар!анти формува^ня моделей за "особливими станами". У пер-

тому вар!ант! визначаеться найближча чергова в!дмова облад-наяня за маршрутом обробки деталей 1 проводиться розрахунок параметр1в за цей в1др!зок часу кожного робочого м1сця. По-. гг1м кроки повторквоться. Це випадок з жорстфм вир!внюванням часу обробки деталей по робочих позиц1ях.

У другому вар!ант! "особлив! стани" визначаються за першею лозиц!ею, а для !нших•позиц!й проводиться оц!нка стаг ну за цей пром!жок часу посл!довно за позиЩями, як це в!д-буваеться при пост1йному тимчасовому кроц!, тобто з викорис-танням !терац!йного п1дходу. Не зважаючи на деяк! переваги цього п!дходу при негативних сполученнях посл!довностей в1д-мов 1 пер!од!в в1дновлення може дещо гменшитись розрахункова продуктивн!сть системи.

Запропоновано також вар1ант з тимчасовим кроком, що в1дпов!дае б!льшим пром1жкам часу, н!ж при просл!джуванн1 пер!од!в накопичення на в!дмову, наприклад, при обробц! пар-т1й деталей з наближеною оц!нкого впливу накопичувач1в.

Для спрощення моделей об'ект1в з складними 1ерарх1чними структурами ! ун!ф!кац!1 описания кожного р!вня використана однакова методолог!чна основа побудови модел! на кожному ступея1 !ерарх!1. Для оц!нки м!жд!льничих та м!жцехових просто!в використано показники, аналог!чн1 показникам основного 1 допом!жного обладнання у верстатних комплексах при оц!нц! впливу позациклових просто!в.

Не зважаючи на те, що складальн! д!льниц! мають струк-турн! особливост! ! спещ:ф!ку технологи складання вузл1в, машин, модель елладалъних процес1в мало видр!зняеться в1д модел! роботи 1ншх п!дрозд!л1в. Перегляд робочих позиц!й в модел! через тимчасов! 1нтервали проходить посл!довно в1д нихн1х в!ток "дерева" до верх!вки. У позиц!ях складання вра-ховуються не сумарний час обробки деталей, як це 8 у випадку маршрут!в, що перес!каються при механообробц1, а час л1м!-туючо! операцП.

При моделюванн1 об'ект!в з !ерархичною структурою ви-х!дн1 дан! для верхн!х р1вней одержупться за результатами моделювання нижн1х р1вней. Запропоновано два вар1анти вико-нання розрахунк!в:

- у першому випадку результати моделювання п!дрозд!л1в на нижньому р!вн! перетворюються для моделювання верхн!х

р1вней;

- у другому випадку дан1 для моделювання на верхн1 р1в-н1 надходять в дискретному вигляд1 без проШжкових перетво-рень.

У першому випадку зручно переходиги з одного р!вня в 1нший, оц!нюючи результати роботи на кожному р1вн1. Однак при цьому анижуеться точяЮТь за рахунок похибок при вико-ристанн! апроксимуючих функц!й. Чим С1льше в ыодел! р1вней, тим б!льше накопичуватиметься похибок.

У другому випадку точн!сть розрахунк!в п!двищуеться, але до к!нцэеого процесу -моделювання важко ощнювати роботу окремих п!дроздШв. Можливий комб!нований вар1ант: наприк-лад, на ткньому р1вн1 викорисгати апроксимуюч! функц11, а на верхн!х виконувати розрахунок за другш вар!антом.

В результат! проведених досл!джень дано обгрунтування стратеги розмИцення какопичувач1в у верстатних комплексах. Для деяких накопичувач1в на продуктивШсть верстатних комп-лекс1в на основ! теор!! ыарковських процес!в, дана оц!нка впливу зворотних зв'язк!в на процес моделювання.

На мал. 2 як приклад показан1 фрагмента схеми роботи модел! об'екту з складною структурою. 1, 2, ... - робоч1 по-виц!1, I, II, ... - д!Льниц! в цехах, А, В, С - цехи. Не-заштрихован! зони - час роботи позиц!й, з одинарною штриховкою - позациклов! власн1 втрати, з подв!йнда штриховкою'-просто! через вплив сум!жних поз!щ1й, з горизонтальною штриховкою - невикористаний час, який молша передати 1ншим трупам деталей. ОскЛльки при ыоделюванн! вастосовано 1терац!й-ний п!дх!д, то витрати часу на кожному робочому ы1сц1 в'яв-дяються при пор1внянн1 сум!жких позиц!й д1льниць, цех!в. Ч1м дал1 в!ддален! позиц1! одна в1д одно!, тим п1зн1ше буде поз-начатися вплив в1дцалених об'бит!в на даний.

При модедввагш! д1льниць в цеху (цех1в) з'являкться дШничн! (цехов!) витрати часу за власниш причинами, а та- ' кож ы1жд!льничн! (межцехов1) витрати часу через вплив сум!ж-них д!льииць (цех1в). Наприк1нц! моделювання визпачаються характеристики трудом!сткост! та витрат на виготовлення продукт 1 у функц!! часу.

В робот! розглянуто питания, пов'язан1 8 використаяням 1 методолог!чних положень, застосованих при ыоделюванн! вироб-

Мал. 2. Схема роГ>сти модел! об'скта з складног структурою.

ничих п!дрозд!л1в а диифетним характером технолог!чних про-цес1в для моделювання безперервних процес!в на енергетичноыу р1вн1. 1сяуюч1 методи описания енергетичних процес!в у пристроях у вигляД! вузького набору ланок з характеристиками, як! ыожна ровглядати з позиц!й дано! роботи як результат дуже набликено! апроксимацП розрахункових дан их на ншгаьому р1вн1, можугь приводити до 1стотних похибок в розрахунках та обмежуютъ можливост1 описания складних об'ект!в. Б1льш широк! моаи.;ност! забезпечуе запропонована методика описания ти-пових ланок в параыетричн!й форм! 1з зворотн1ми зв'явками м!ж сум1жними ланками.

Дано рекоыендацИ по вибору крону моделювання.

ЗАГАШН висновки

Загальним п!дсумком роботи е розробка методолог1чних положень, вир!шення комплексу вавдань в межах проблеми авто-матизацП орган1зац!йно-тех1йчно! п!дготовки Сагатономенкла-турного виробництва. Це стосуеться, перш за все, вир1шення таких гавдань:

- розробка принцип!в упорядкування та класиф!кац1! деталей широко! ноыенклатури (на галузевому р1вн1);

- розробка ыетод!в оц!нки ефективност!"машин 1 пристро-1в, цо створшться, а урахуванням технологи !х виготовлення в р!зних виробничих умовах на стадП проектування;

- структурування виробничих ШдроздШв, розробка мето-д1в оптим1зацП вибору тип!в структур, просторового розташу-вання обладнання у виробничих п1дрозд1лах;

- розробка метод!в синтезу основного, допоы!жного обладнання та !х комплекс1в; розробка типаж1в, параыетричних ряд1в, стандарт!в;

- описания вэаеыодП едемент!в систем на р!зних ступенях 1ерарх1! на функц1ональному р1вн1 а метою наочного по-дання картини функЩонування системи, вибору типових модуль-них блок!в для формал1зац1! вибору зв*язк1в м!ж цими блоками та спрсяцення розробки аагоритм!чного 1 програмного вабезпе-чення:

- встановлення взаемозв'язку м!ж концептуальним1 п1дхо-

дом до процесу моделювання складних об'ект!в та технолог1ею моделювання;

- моделювачня складних виробничих п!дрозд1л1в (п!дпри-емств) з дискретним характером технолог!чних процес!в в умо-вах багатономенклатурно! обробки з метою прогнозування тех-н!ко-економ!чних показник1в;

- ун!ф!кац!я методолог !шшх п!дход!в моделювання виробничих п!дрозд!л!в з дискретним характером роб!т для моделювання механ!зм!в, машин з безперервними процесами;

- розробка автоматизованих систем проектування техноло-г1чних процес1в обробки деталей;

- використання принцип!в под!бност! при моделюванн! технолог!чних процес!в, а також при проектуванн! та анал!з! роботи пристро!в, механ!зм!в.

Конкретн1 результата можна сформолювати таким чином:

1. На п!дстав1 анал!зу сучасного стану проблеми класи-ф1кац11 деталей, метод1в 1х створення розроблено методоло-г!чн! передумови класиф!кац11 деталей за функц!опально- структурним принципом, в основу якого покладено подання деталей у вигляд1 множили елементарних поверхней, 1х набо-р!в, що виконують конкретн! функцП, а не а абстрактних гео-метричних поверхней, як! не несуть н!якого функц!онального навантаження.

В новому п!дход! детал1 не б найнихчим ступеней 1ерар-х11 при проектуванн! машин, вироб!в, а формуються з б1льш др!бних функц!ональних утворень. Стае актуальном зэвданняи опткм!згц!1 р1вня функц!онального навантаження детал! з ура-хуванням витрат на П виготовлення, виготовлення вузл!в, пристро!в.

2. Для розробки' типа*!в, параметричних ряд!в основного та допом1жного обладнання запропоновано стохастична модель описания номенклатури деталей (на галузевому р1вн1), яка ба-зуеться на 1х поданн! у вигляд! генеровано! множини г1поте-тичних деталей, що складаються з деякого наберу 1х ознак. Частота зустр1чност! цих ознак визначаеться в результат! статистично! обробки даних. з!браних на п!дприемствах галу-з!. Моделювання обробки цих деталей в р1зних виробничих умо-вах та подальша статистична обробка результат!в дозволяють приймати в1дпов1дн! р!шення.

- 26 -

Стохас'.мчна модель описания номенклатура деталей опробована в умовах Шнрадюпрома (через Московське проект-но-конструкторське бюро).

3. Запропоновано структурно-лоПчну схему синтезу основного та допом1жного обладнання, верстатних коыплекс!в, механ!зм!в 1 машин з поданням об'ект1в у вигляд! систем э !ерарх!чними структурами, як! мають певн1 цШ 1 виконують видпов!дн! функцП на кожному стулон! !ерарх!1, реал!зац!я яких може зд1йснюватися за допомогою в!дпов1дних класкф!ка-тор!в способ1в та засоб!в. 3 урахуванням взаемозалежност! м1ж ознаками способ1в та 1х засоб!в реал!зац11 футоЦй як на окремих р1внях, так 1 м1ж ними (перш за все, м1ж см!жними р1внями) вдаеться формувати деяку множину можливих вар!ант!в р!шень. На конкретних прикладах показано, яку роль у змен-шепн! розм1рност! завдання в1д1грають методи м!н!м!зац!1 розм1рност! класиф1катор!в, мсикливост1 та доц!льн!сть вибору рац!ональних вже !снуючих слособ1в та засоб!в або виб1р способ! в та засоб1Е на р1вн1 винаход1в, постановка завдання, виб!р рационально! К1ЛЬК0СТ1 ступешв 1ерархП та !н. Нас-тупний виб1р критерПв пор!вняльно! оц!нки вар!ант1в та прийняття в1днов1дних ршень сприяють пошуку ор.чг!нальних, нестаадартних р1шень завдання.

4. Запропоновано методику структурування виробничих п!дрозд1л!в машинобуд!вних п!дприемств, у в!дпов1дност1 з якою визначен! типи структур, меж! переход!в в!д одного типу структур до !ншого. Це - тип структур з незалежно працоючими позиц!ями, с!тковий тип (л1н!йн! структури е приватним ви-падком с1ткового типу структур) та просторовий. Запропонова-ний метод оц!нки зв'язк1в м!ж елементами с!ткових структур як результат безносереднього контактування елемент!в, умовно поданих кружками, дозволяв лог!чно обгрунтувати п!дх!д до визначення с!ткового типу структур.

ВЕедеко параметр, ступ1нь зв'язност1, для характеристики типу структур.

Розгллнуто методики оптим!зац11 вибору типу структур, просторозого розташування обладнання за критир!ем м!н1муму транспортних витрат.

Проведено анад!з поняття "гнучкЮть" обладнання, дано математичну функц1ю для к!льк!сно1 оц!нки ступени "гнучкос-

т!" обладнання, запропоновано характеристики потр!бного, оч!куваного та фактичного ступени "гнучкост!" обладнання.

5. Анал1з !снуючих метод!в описания процес!в в системах на функц!ональному р1вн! за допомогою в!домих метод!в (с!ток Петр! та !х розширень, ЕД-д!аграм, Комб!-с!ток та !н.) показав 1х недол1ки при моделюванн1 складних об'ект1в.

Запропановано методику описания роботи складних об'ек-т!в на функц! опальному р!вн1 за допомогою ротац1йних с!ток, як! являють собою розвиток под!й за двома координатами: по знаряддях обробки та предметах обробки з урахуванням взас-мозв'язк!в м!ж р1внями (ротац1йними ланцюгами).

За допомогою ротац!йних с!ток (Шсля побудови кхлькох ротац!йних ланцюПв) можна встановити типов! блоки, як! можна використати для формал!зацП вибору зв'язк1в м!ж р!зними блоками (в межах одного ротац!йного ланцюга) та м!ж сум!жни-ми ротад!йними ланцюгами та !стотно полегшити розробку алго-ритм!чного та програмного забезпечення.

6. Для моделювання складних об'ект!в запропоновано зас-тссування р!зних принцип!в моделювання: за допомогою тимча-сових "зр!з!в" через р!вн1 часов! 1нтервали, через нер!вн! часов! 1нтервали, але р!вн! частки ц!клу виконання операц1й за "особливим" станом (випадкових в1дмовах), по виконанню певних технолог!чних операц!й га !н., в залежност! в1д конк-ретних умов.

3 метою п1двищення точност! розрахунку при моделюванн1 запропоновано використовувати принцип под!бност! технолог!ч-них процес!в з врахуванням випадкових в!дмов. Знайдений вза-емозв'язок м!ж зм!ною масштабного фактору ! дисперс!ею ви-х!дних параметр1в дозволяють керувати ступенем точност!, об!йтися без додаткових метод!в статистично! обробки резуль-тат!в.

Запропоновано методику моделювання складних об'ект1в з використанням аналог!чних методолоПчних принцип!в на р!зних ступенях 1ерархП. Поряд а в!домим п!дходом побудування моделей за технолог!чним циклом запропоновано методику побудування модел1 у встановленому режим! роботи обладнання.

Поряд а !стотним спрощенням моделей, що розробляютъся, з'явилася можлив!сть виконати пор!вняльний анал1з ступени використання обладнання, виробничих п!дрозд!л!в на р!зних

ступенях 1ерарх11, визначати "вузьк!" м1сця в технолоПчних процесах, техн1ко-економ1чн! показники.

При моделюванн1 об'ект!в з 1ерарх1чними стуктурами зап-ропоновано два вар!анти викопання розрахунк!в: а ф1ксац1еа пром!жкових результат!в по кожному ступени 1ерарх11 у вигля-д! апроксимуючих функц!й а використанням 1к при переход! в1д одного ступени до 1ншого та без використання апроксимуючих фунгад!. а безперервним процесом розрахунку. В останньому ви-падку п1двищуеться точн1сть вир!шення завдання за рахунок безпосереднього вшсористання результата розрахунку на вс1х ступенях 1ерарх11 без пром1жкового перетворення даних.

Показано роль накопичувальних пристроТв у верстатних комплексах, дано наближен1 та б1льш точн! вар1анти розрахунку параметр1в верстатних комплекс1в з врахуванням накопичу-вач1в.

При анал!з1 результат!в моделювання виробничих п!дроз-д1л!в з використанням р!зних принцип1в показано вплив 1нер-ц!йност1 розрахунку (чутливост1 системи), дано рекомендацН до вибору величшш часових 1нтервал1в, що забезпечують адек-ватн!сть модел! технолог1чним процесам, -як1 в1дбуваються .в реальних уыовах.

Введения зворотнього параметричного зв'язку п!двищуе чутлив!сть модел1, однак не заыеди в1дпов1дае реакцП реальних верстатних комплекс1в на зм!ну умов фунгаДонування.

Розроблено пакет програм моделювання класу гнучких верстатних комплекс!в на замовлення ПТШашу (м. Луганськ) з використанням системи програшуванля високого р1вня бРЗБ-Р, який 'було використано при розробц! ряду проект1в гнучклх верстатних комплекс1в.

Подальший досв1д розробки моделей показав, що при зап-ропонованоыу ыетодолог!чному п1дход! до розробки моделей стад них об'ект!в не обов'язково використовувати спец!ал1зо-ван! системи програмування, достатньо використання нов прог-раиування широкого застосувакня (Турбо-Паскаль, Фортран та 1н.). '

Зроблена спроОа використати меюдолоПчш положения, що эастосовувались при моделюванШ виробничих п!дроздШв з дискретним характером технолог!чних процес!в для моделювання безперервних процес!в на енергетичноыу р!вн1, що в!дбувають-

ся у пристроях', механ!змах верстатних комплекс1в. Типов! ланки описан! в параметричн!й форм1 !з зворотн1ми зв'язками сум!жними ланками, що дозволяв визначити динам!чн! характеристики в р1зних фазах прот!кання технолог!чних проце-с!в.

8. Розроблено систему автоматизованого проектування технолог1чних процес!в механообробки деталей, яка впровадже-на на ряд! машинобуд1вних п!дприемств.

ОСНОВШ ПОЛОЖЕНИЯ ДИСЕРТАЩК ОПУБЛИКОВАН! В СЛ1ДУЮЧНХ РОБОТАХ:

1. Коробецкий Ю.П. Моделирование объектов машиностроительных предприятий. - Киев, УМК ВО, 1992. - 148 с.

2. Глушко В.В., Коробецкий Ю.П. Системный подход к синтезу элементов гибких роботизированных участков /Луганский машиностр. ии-т. - Луганск, 1983. - 109 с. - Деп. в УкрНИИН-ТИ 06.83, N948.

3. Глушко В.В., Коробецкий Ю.П. Системный подход к анализу и синтезу машиностроительного производства /Луганский машиностр. ин-т. - Луганск, 1983. - 95 с. - Деп. в УкрНИИНТИ 04.83, N259.

4. Коробецкий Ю.П. Коли виробництва стають гнучкими // Знания та праця. - 1984, - N8. - С. 28-34.

5. Локотош Б.Н., Глушко В.В., Коробецкий Ю.П. Некоторые закономерности функционирования линейных систем //Автоматизация производственных процессов в машиностроении.- Львов, 1982. - N23. - С. 14-17.

6. Глушко В.В., Коробецкий Ю.П., Кацюба В.А. Физико-математические модели функциональных элементов исполнитель ных механизмов промышленных роботов //Обмен опытом в радиопромышленности. - М., 1980.- вып. 3. - С. 28-32.

7. Коробецкий Ю.П., Бирюков В.В., Мирющенко В.Н. Стохастическая модель номенклатуры выпуска деталей в отрасли /Луганский машиностр. ин-т. - Луганск. 1980. - 7с. - Деп. в УкрНИИНТИ 08.80, N1909.

8. Коробецкий Ю.П. Особенности моделирования станочных комплексов с использованием ротационных сетей /Луганский

машиностр. ин-т. - Луганск, 1989. - 30 е.- Деп. в УкрНШШ 10.89, N821.

9. Коробецкий Ю.П. Классификация деталей по функционально-структурным признакам /Луганский машиностр. ин-т. -Луганск, 1987. - 7 е.- Деп. В УкрНИИНТИ 04.87, N2165.

10. Коробецкий Ю.П., Велигура Ю.В., Черный A.B. Системный подход при разработке компоновочных решений многооперационных станков и линий /Луганский машиностр. ин-т. - Луганск, 1987. - 12 с. - Деп. в УкрНИИНТИ 06.87, N2164.

11. Коробецкий Ю.П., Бирюков В.В., Мирющенко В.Н. Особенности подсистемы автоматизированного проектирования технологических процессов механообработки корпусных деталей дл: ГПС /Луганский машиностр. ин-т. - Луганск, 1986. - 8с. Деп. в УкрНИИНТИ 08.86, N169.

12. Коробецкий Ю.П., Бирюков В.В., Верховодов A.B. Осо бенности системного подхода к автоматизированному проектиро ванию технологических процессов механообработки для ГПС /Лу ганский машиностр. ин-т. - Луганск, 1986. - 13 е.- Деп. УкрНИИНТИ 05.84, N1583.

13. Коробецкий Ю.П. Особенности смежного подхода к син тезу станочного оборудования //Проблемы создания гибких про изводственных систем при внедрении безлюдной технологии промышленность: Тез. докл. Всесоюзн.научн.конф. 1933 т'. Москва, 1983, - 3 с.

14. Коробецкий Ю.П., Бирюков В.В., Верховодов A.B. Раа работка подсистем автоматизированного проектирования техне логических процессов механообработки корпусных деталей в ус ловиях гибкого автоматизированного производства //Проблек обработки деталей машиностроения на станках с ЧПУ: Тег докл. Всесоюзн. научн. конф. 1983 г. - Свердловск, -1S83, С. 119-121.

15. Бирюков В.В., Коробецкий Ю.П., Верховодов A.B. Осс бенности автоматизированного проектирования технологичесга процессов механообработки корпусных деталей для ГАП //Технс логические пути экономии трудовых и материальных ресурсов интенсификация производства в машиностроении: Тез. докл. 1 Всесоюзн. научн. конф. 1983 г. - Суздаль. 1983. - 3 с.

16. Коробецкий Ю.П., Бирюков В.В., Верховодов A.B. Си< тема автоматизированного проектирования технологических пр

цессов обработки корпусных деталей и деталей типа "тело вращения //Совершенствование технологических процессов изготовления деталей- машин: Тез. докл. на респуб. научн. конф. 1991 г. - Курган, 1991, - С. 35-37.

17. Локотош Б.Н., Глушко В.В., Коробецкий Ю.П. К вопросу расчета нелинейных систем //Автоматизация производственных процессов в машиностроении и приборостроении - Львов, 1982.- N23. - С. 3.

18. Глушко В.В., Коробецкий Ю.П., Батров Е.И. Алгоритмы автоматизированного набора на ЭВМ моделей промышленных роботов //Обмен опытом в радиопромышленности. - М.:, 1979. -зып. 3. - С. 26-29.

19. Глушко В.В., Коробецкий Ю.П., Лобановский А.И. ?труктурообразование исполнительных механизмов промышленных эоботов //Обмен опытом в радиопромышленности.- М.:, 1980. ЗЫП. 3, 1980, - С. 32-35.

20. Глушко В.В., Коробецкий Ю.П., Калтышев В.Н. Унифи-ированный алгоритм моделирования на ЭВМ промышленных роботов /Луганский машиностр. ин-т. - Луганск, 1981. - 10 с. -(еп. в УкрНИИНТИ 11.81, N2958.

21. Коробецкий Ю.П., Воротнев А.И., Зубов В.Н. Подсис-■ема выбора параметров фрез в системе автоматизированной юдготовки производства в условиях ГАП //Проблемы создания ибких производственных систем при внедрении безлюдной тех-ологии в промышленность: Тез. докл. на Всесоюзн. научн. Шф. 1983 Г. - М.:, 1983, - С. 76-79.

22. Глушко В.В., Коробецкий Ю.П., Батров Е.И. Автомати-ированный синтез на ЭВМ систем автоматического управления роцессами резания //Автоматизация производственных процес-ов в машиностроении и приборостроении - Львов, 1980. -ып. 30. - С. 35-38.

23. Глушко В.В., Коробецкий Ю.П., Батров Е.И. Автомати-ированный синтез на ЭВМ систем автоматического управления роцессами резания //Обмен опытом в радиопромышленности, М.:

Вып. 3, 1980. - С. 20-23.

24. А.с. N1185317 СССР. Устройство для регулирования ялы давления инструмента на поверхность детали с переменным здиусом кривизны. Б.И., 1985.

- 32 -

25. A.c. N262546 СССР. Пневматический шестеренный двигатель. Б.И., 1970.

26. A.c. N264067 СССР. Двигатель. Б.И., 1970.

27. A.c. N355432 СССР. Мембранный регулятор давления с дистанционным управлением, Б.И., 1972.

28. A.c. N180032 СССР. Соединение поршневого штока о поршнем. Б.И., 1966.

• V'* ъ»

л;А

г ^

Грузинский технический университет

на правах рукописи УДК 620. 178. 53; 521, 534. 833.

Бандзеладзе Бадри Рубенович

ИНЖЕНЕРНЫЕ МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ АНАЛИЗА И ОПТИМИЗАЦИОННОГО СИНТЕЗА КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ ДИНАМИЧЕСКИХ,

аИСТЕМ

05. 01. 02 — Динамика и прочность машин

А В Т ОР ЕФЕРАТ

Диссертации на со,искание ученой степени доктора технических наук

Тбилиси — 1993