автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Автоматизация технологических процессов сварочного производства

На правах рукописи

СТАРОДУБЦЕВ АНАТОЛИЙ ГЕОРГИЕВИЧ

I

АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Специальность 05 13 06 — Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

I

Москва 2006

Работа выполнена в Московском автомобильно-дорожном институте (Государственном техническом университете).

Научный руководитель:

Доктор технических наук, профессор Юрчик Петр Францевич

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор Суворов Дмитрий Наумович Кандидат технических наук, с.н.с. Королев Валерий Викторович

Ведущая организация Научно-технический центр сварки федерального агентства по строительству и ЖКХ Минпромэнерго РФ (ЗАО НПВФ «СВАРКА»)

Защита состоится «_» _2006 г. в 10:00 на заседании

диссертационного совета Д 212.126.05 при Московском автомобильно-дорожном институте (Государственном техническом университете) по адресу:

125829 ГСП А-47, Москва, Ленинградский пр., д.64,

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МАДИ (ГТУ).

Автореферат разослан «_»_ 2006г.

Отзыв на автореферат в одном экземпляре, заверенный печатью, просим направлять в адрес совета института.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук,

доцент Михайлова Н.В.

а00£ й-

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. На заседании правительства 20 марта 2006 года Первый заместитель председателя правительства РФ Дмитрий Медведев особо отметил важность и необходимость возрождения крупнопанельного домостроения (КПД), которое, в свою очередь, базируется на промышленных предприятиях и цехах по производству железобетонных конструкций (ЖБК) и изделий (ЖБИ).

Эту задачу предлагается решать на базе широкого внедрения научно-технических достижений в промышленное, в том числе, в сварочное, производство, в частности, производство арматурных каркасов для ЖБК и ЖБИ.

Вопросам развития современных автоматизированных технологий в сварочном производстве уделено недостаточное внимание. Так же как и выявлению закономерностей формирования эффективных технологических решений, постановке оптимизационных задач, несмотря на перспективность такого направления научных исследований [19]. Исследования проводились применительно к организации сварочного производства на стадии проектирования новых и реконструкции действующих предприятий. В результате был предложен комплексный метод поиска, оценки и выбора технических решений, с помощью которого был осуществлён выбор технологических линий по производству конструктивных элементов для новых и реконструируемых предприятий, зданий и сооружений.

В настоящей работе представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований технологических процессов, имеющих наибольшее распространение при сварке объемных арматурных каркасов (СОАК).

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА С.-Петербург

ОЭ 200^ акт ш

Существующие условия труда рабочих и производительность действующего оборудования и технологии не удовлетворяют постоянно возрастающим требованиям развития производства, что подтверждает актуальность поставленных автором работы целей и задач исследования, предусматривающих коренное совершенствование технологии арматурного производства

Широкие технологические возможности предлагаемых методов представляются особенно актуальными для создания системы технических решений, необходимых для внедрения в практику эффективных методов и средств конвейерной технологии сварки OAK.

Целью настоящей работы является качественное совершенствование и повышение эффективности конвейерной технологии изготовления объёмных арматурных каркасов для производства крупнопанельных изделий для заводов разной мощности, с решением вопросов оценки и выбора рациональной технологии арматурного производства на промышленных предприятиях на основе автоматизированных методов, участвующих в производственных и эксплуатационных процессах.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

• проведен анализ существующих технологических линий и участков для производства объёмных арматурных каркасов плит перекрытий, панелей внутренних стен, а также способов их сварки;

• разработана методика оценки и выбора наиболее перспективных технических решений технологических линий для внедрения в промышленное производство;

• проведена оценка возможности применения серийных

сварочных машин для работы в составе технологических линий по изготовлению объёмной арматуры, определены необходимые режимы и параметры режимов сварки объёмной арматуры;

разработаны технические предложения по совершенствованию технологического процесса

изготовления объёмных арматурных каркасов плит перекрытий и панелей внутренних стен; выполнен анализ теоретических и экспериментальных исследований технологических процессов, имеющих наибольшее распространение при производстве ЖБК и ЖБИ; исследованы свойства технологических режимов и оборудования для сварки объемных арматурных каркасов (СОАК), как объектов автоматизированного управления; разработаны методики определения и классификации номенклатуры оборудования и технологии процесса СОАК на основе автоматизированной системы;

разработана информационная система автоматизированного поиска оптимального сочетания параметров технологического процесса СОАК,

выбраны технические средства контроля качества производимых сварочных работ,

разработано специализированное программное обеспечение, позволяющее осуществлять сбор и обработку информации о ходе технологического процесса СОАК, оценивать текущее эксплуатационное состояние элементов оборудования и технологии;

выполнена экспериментальная проверка полученных результатов.

Научная новизна диссертации состоит в теоретической и практической реализации автоматизированных методов структурного и функционального наполнения технологии СОАК.

Новизна полученных научных результатов заключается, в

частности, в следующем:

• в разработке классификации технологических линий и оборудования для изготовления объёмных арматурных каркасов плит перекрытий и панелей внутренних стен по способу выполнения операций укрупнённой сборки и подвода сварочного тока;

• в определении факторов влияния качества арматурных сеток и каркасов (соблюдение нормативных величин шагов и выпусков поперечной арматуры и относительной осадки свариваемых стержней) на стабильность работы оборудования, установлении характера изменения силы сварочного тока и потребляемой мощности серийных широкосеточных машин при различных способах изготовления объёмных арматурных каркасов плит перекрытий и панелей внутренних стен, а также выявлении и экспериментальном подтверждении предпочтительности указанных машин для сварки объёмной арматуры;

• в разработке методики автоматизированного выбора вариантов технологии и оборудования, применяемого для реализации процесса СОАК;

• в создании специального программного обеспечения информационной системы сбора и обработки данных для автоматизации технологических процессов СОАК

Основные положения, выносимые на защиту

1. Результаты анализа технологии и технических средств обеспечения СОАК, позволившие выработать научный подход и методические основы разработки информационной системы управления процессом сварки на основе современных методов и средств автоматизации.

2 Информационная система автоматизированного поиска оптимального сочетания параметров технологического процесса и оборудования СОАК.

Практическая значимость работы Опытная эксплуатация разработанного математического, информационного и программного обеспечения, полученные с его помощью результаты, подтвердили его высокую эффективность для решения поставленных задач. Внедрение результатов исследований с использованием предлагаемой в работе технологии, основанной на совмещении операций, обеспечивает качественное изготовление объемных каркасов При этом производительность производства OAK увеличивается на 30% и снижение затрат за счёт экономии расходуемых энергоресурсов и используемых технологических материалов на 5%. Информационная система сбора, обработки данных и мониторинга параметров технологического процесса СОАК позволяет осуществлять контроль качества сварки арматурных каркасов

Апробация результатов. Основные научные положения и результаты диссертации докладывались и обсуждались на конференциях:

• На научно-методических конференциях МАДИ (ГТУ) (20032006г);

• На заседании кафедры «Автоматизированных систем управления» МАДИ(ГТУ) Публикации Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 28 печатных работах.

Объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, общих выводов, приложения и списка литературы. Работа изложена на 190 страницах машинописного текста, содержит 32 таблицы и 59 рисунка Список литературы включает 110 наименований работ отечественных и зарубежных авторов

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Введение содержит анализ технологических особенностей применения сварочных технологий; рассматриваются вопросы использования информационных систем для обслуживания процесса сварки арматурных каркасов. Обосновывается актуальность выбранной темы исследований, научная новизна и практическая ценность представленной работы.

Первая глава посвящена анализу технологических процессов сварки объемных арматурных каркасов (СОАК), номенклатуры свариваемых каркасов, измерению и оценке основных качественных параметров процесса, потенциальной значимости параметров при проектировании информационной системы автоматизации СОАК. Сформулированы основные задачи технологической и технической оптимизации технологического процесса СОАК при внедрении методов и средств автоматизации.

Для определения направлений в совершенствовании технологии изготовления объемной арматуры необходимо проанализировать наиболее характерные из известных схем технологических линий (ТЛ) и участков (ТУ), служащих этим целям. Анализ целесообразно начать с рассмотрения их по классам (рис. 1), затем найти отличия и связи между составными частями схем, выявить преимущества и недостатки различных классов, их

эффективность и тенденции развития. Проведена классификация ТЛ и ТУ по способу выполнения наиболее трудоемкой операции изготовления объемных арматурных каркасов (ОК) укрулнительной сборки.

Важным шагом в осуществлении механизации и автоматизации процесса изготовления объемных каркасов является совмещение в некоторых случаях во времени, а в других - в единой операции (функционально) процессов сварки поперечных и продольных каркасов с заведением их между ярусами продольных проволок с последующей приваркой их в объемном каркасе.

• Созданная информационная система обеспечивает необходимую координацию работ, улучшает производительность и дает большее удовлетворение работой.

Информационная система реализует функции оптимизации технологического процесса с учётом требований СОАК; определяет взаимодействие элементов технологического процесса; минимизирует отклонения набора проводимых операций от оптимального, сбор и систематизацию информации процесса СОАК.

Повышение эффективности СОАК возможно только при условии объединения автоматизированной информационной системы с системой автоматизированного мониторинга параметров проводимого технологического процесса сварки для получения наилучшего результата.

Таким образом, автоматизация технологического процесса на основе информационной системы должна включать в себя функциональные блоки сбора, обработки и накопления информации в соответствии с назначением, систематизацию данных мониторинга параметров проведения СОАК.

Рис.1. Классификация технологических линий (участков) изготовления объемных арматурных каркасов, плит перекрытий и панелей внутренних стен

Блок автоматизированного мониторинга анализирует параметры процесса сварки в реальном масштабе времени, что даёт возможность принятия решения в процессе проведения сварки, сводя к минимуму потери из-за нарушения технологического цикла.

Повышение качества процесса сварки с внедрением информационной системы возможно за счёт наиболее эффективного сочетания параметров оборудования и режимов работы сварочного оборудования в соответствии с поставленными задачами.

Во второй главе рассматривается ряд алгоритмов выбора сварочного оборудования и технологии сварки объемных арматурных каркасов.

В настоящее время известно несколько методов сварки объемных арматурных каркасов на автоматизированных и механизированных линиях Рассмотрение различных способов сварки объемных арматурных каркасов, нашедших применение в арматурном производстве, и проведение экспериментов показали, что при использовании некоторых схем возникают дополнительные нагрузки на машины, сварочные узлы, происходит перегрев электрооборудования.

Для устранения этих недостатков необходим теоретический анализ работы серийных машин по указанным схемам, а также проработки новых вариантов машин и оборудования В связи с этим возникает необходимость изучения параметров сварки, отвечающих нормативным требованиям сварки соединений арматуры.

Цель проведенных экспериментов - выявление возможности применения серийных машин с модернизированными сварочными узлами и разработка предложений по их совершенствованию, а также подготовка рекомендаций по режимам сварки объемных каркасов и наиболее распространенных сортаментов арматурной стали.

Влияние качества сварки на прочность свариваемых стержней определялось согласно нормативным документам

Величина относительной осадки определялась в соответствии с ГОСТ 14098-85 снижением

Ь/<,, (1)

где Л - осадка стержней, мм,

с1'н- номинальный диаметр меньшего из свариваемых стержней,

мм.

Величина осадки для гладких стержней с1=5 мм определялась по формуле:

где с1 - диаметр гладкого стержня, мм;

а - суммарная толщина стержня после сварки в месте пересечения, мм;

Ь - суммарная величина вмятин на стержнях от приложения усилий на электродах (Рэ), мм (в нашем случае эта величина в расчет не принималась).

Для стержней периодического профиля осадка определялась по формуле:

* = -(« + *), (3)

где - наружный диаметр стержня периодического профиля по ГОСТ 5781-82.

Как показали ранее проведенные измерения, принятое количество образцов обеспечило достоверные результаты (при вероятности равной 0,9 погрешность измерений не превышает 10%), что достаточно для определения возможности использования серийного оборудования.

Результаты экспериментов по определению параметров режима сварки и относительной осадки свариваемых стержней

Таблица 1

Номер схема 2>„> мм a, MM h ,мм h, KA tee (деле ние) Нагрев делени е) Р,. МПа Ступень трансфор матора и2, В

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

I 5+5 10. 0 8,2 8,0 7,0 1,8 2,0 3,0 0,36 0,4 0,5 4,9 5,5 6,25 8 8 8 6 6 6 2,4 2,4 2,4 5 6 7 4,32 4,88 5,43

I 5+8 14, 0 11,2 11,5 11,5 2,8 2,5 2,5 0,56 0,5 0,5 6,5 5,5 4,5 8 8 8 6 6 6 2,4 2,4 2,4 7 6 5 5,43 4,88 4,32

I 5+10 16,3 14,3 13,5 12,45 2,0 2,3 3,85 0,4 0,56 0,77 4.4 5,3 6.5 8 8 8 6 6 6 2,4 2,4 2,4 5 6 7 4,32 4,88 5,43

I 8+8 18,0 15,0 14,65 13,8 3,0 3,35 4,2 0,37 0,42 0,52 6,1 7,6 7,8 8 8 8 6 6 6 2,4 2,4 4,8 7 8 7 5,43 6,24 5,43

I 8+8 18 12,9 14,25 5,1 3,75 0,64 0,47 9,6 5,5 28 28 6 6 24,8 4,8 8 6 6,24 4,88

I 8+10 20,3 16,5 15,75 15,35 3,8 4,55 4,95 0,47 0,57 0,62 5.5 7.6 9,0 28 28 28 6 6 6 4,8 4.8 4,8 6 7 8 4,88 5,43 6,24

III 5+5 10,0 8,75 8,8 7,25 1,25 1,2 2,75 0,25 0,24 0,55 3 4,25 5,2 8 8 8 6 6 6 2,4 2,4 2,4 6 7 8 4,88 5,43 6,24

III 5+8 14,0 11,95 12,45 2,05 1,55 0,41 0,31 4,4 3,6 8 8 6 6 2,4 2,4 8 7 6,24 5,43

III 8+8 18,0 14,85 14,75 3,15 3,25 0,39 0,41 4,6 3,4 28 28 6 6 4,8 4,8 8 7 6,24 5,43

IV 8+8 18,0 14,35 14,75 13,65 3,65 3,25 4,35 0,46 0,41 0,54 5,5 6,25 8,5 28 28 28 6 6 6 4,8 4,8 4,8 6 7 8 4,88 5,43 6,24

IV 8+10 20,3 16,0 16,6 16,6 4,3 3,7 3,7 0,54 0,46 0,46 7,0 7,0 6,2 28 28 28 6 6 6 4,8 4,8 4,8 8 7 6 6,24 5,43 4,88

IV 5+5 10,0 8,55 7,75 8,25 1,45 2,25 1,75 0,29 0,45 0,35 5,0 5,0 4,5 8 8 8 6 6 6 2,4 2,4 2,4 5 5 5 4,32 4,32 4,32

После обработки результатов и определения величин относительных осадок строились графики зависимостей величин относительных осадок от величины сварочного тока.

На графиках показана зависимость величины относительной осадки сварки указанного сочетания свариваемых стержней от силы сварочного тока, подаваемого по' а)-первой (контрольной) схеме; б)-третьей схеме.

Р прод, - продолжительная мощность при ПВ = 8%, с которой может работать машина,

Р -О .1® <4)

гпрод гноч

о

Рпрол=77ква—= 21,7ква

_Е12 (5)

кратковр фактическ ^ ООО '

где Е- напряжение холостого хода на определенной ступени

по

11ОД0П>СТИМ0С

' р ^ (6)

прод

р

кр фак-т

100%,

* се оптом - время выдержки под током, (выбирается по методике А. Я. Бродского),

t ц, мин, - время цикла минимальное

г (7)

[ = . 100: 'п.мин р-щ

« 3600 «м Допустимый темп работы п =-. (о)

^ц мин

Алгоритмы выбора оборудования разделяются на две основные группы В первой группе происходит обработка поступающей

информации по поступающему заданию на сварку и идёт подбор оборудования по предполагаемым параметрам работы системы СОАК

Проектирование мониторинга технологического процесса в реальном времени дало возможность создать методику проведения СОАК.

^ Начало ^

Шаг 1 анализ конфигурации ОАК и его размеров

Шаг 2 определение технологических характеристик СОАК

Шаг 3 оптимизация технологических параметров сварки

1

Шаг 4 проведение исследования

1

Шаг 5 оценка энергетических характеристик использованного сварочного оборудования

Шаг 6 оценка качества сварки

Шаг 7 анализ проведённых исследований

Рис.2. Методика проведения СОАК.

Раскрывая представленную последовательность, можно получить взаимосвязанную последовательность действий по обслуживанию процесса СОАК.

В третьей главе осуществлена разработка системы баз данных для автоматизации процесса сварки объемных арматурных каркасов Одной из целей, которые ставились для решения в рамках работы, является определение необходимой и достаточной информации для улучшения качества технологического процесса сварки арматурных каркасов. Полученные результаты были сгруппированы с учётом влияющих на них параметров, которые являются основными для принятия решения пользователем при проведении работ по сварке. В результате отчёт, который предоставляется пользователю и является основным информационным источником по проведению СОАК, содержит следующие сведения: Отчет технологического процесса

1. Задачи и цели:

а. Сведения о компонентах: ¡. Стержни, п. Тип каркаса. Ш. Качество сварки.

2. Оборудование:

a. Сварочные машины

b. Правильные устройства.

c. Штампующие устройства.

с1. Бухтодержатели.

е. Пакетировщики.

1. Кондукторы.

3. Технология:

a. Время.

b. Схема подвода сварочного тока.

c. Сварочный ток.

4. Поддержка технологического процесса.

5. Выводы:

a. Выводы, рекомендации и предложения по оптимизации.

b. Графическая интерпретация качества сварки.

В диссертации разрабатывается комплексная информационная система, которая, вместе с пользователем, предоставляет необходимую информацию для формирования базы данных, которая формируется в процессе проведения исследовательских экспериментов и выполнения заказов.по сварке OAK.

Для каждого приложения в диссертации сформированы функции и основные запросы для работы с базой данных.

Основные приложения предметной области. Таблица

3.1.

№ Название Уникальный код Примечание

1. Информация о задачах Aim Обработка запросов

2. Информация об оборудовании Equip Технические параметры применяемого оборудования

3. Информация о технологии Tech Технические параметры проведения СОАК

4. Информация о поддержке Monit Список программ для поддержки

СОАК

5. Информация о выводах и рекомендациях Report Обработка рекомендаций

6. Информация об отчётах технологического процесса account Обработка результатов

Методика построения разработанной концептуальной модели данных (КМД) основывается на итерационной процедуре, сущность которой заключается в том, что исходное множество объектов и связей задает администратор базы данных, а далее это множество корректируется в соответствии с информационными потребностями пользователей приложений. Основными шагами методики являются следующие.

Шаг 0. Определить начальную КМД в виде Мм = < Ев, 1_р, Ан, Vй >,

где Мн - исходное описание КМД;

Ан - исходное множество атрибутов;

Vй - исходное множество типов доменов.

Шаг 1. Ввести ¡-ую задачу приложения и скорректировать множество атрибутов и доменов:

А = АниА'

Если не удается распределить множество пар атрибут-домен по имеющимся Ев и 1_Р, то перейти к шагу 0 с учетом изменения Е0 и 1_Р ; иначе - выполнить шаг 2.

Шаг 2. Определить множество классов небазовых объектов, специфицируемых зависимости существования и существования и идентификации для ¡-го приложения:

Е = ЕвиЕЕХ'иЕш' ь = ьРиьЕХ'иьЕ1'.

Шаг 3. Определить множество собственных связей 1_с ¡-го приложения и дополнить множество атрибутов и доменов:

1 = 1Ц1С

А = Аи Аь<-'

у = уиу1с,

где А ^ -множество атрибутов связей 1_с;

Уис -множество доменов связей 1_с;

Шаг 4. Задать множество связей 1_См, определить их атрибуты и скорректировать все множество атрибутов и доменов.

Шаг 5. Если все задачи приложения просмотрены, то перейти к шагу 6; иначе перейти к шагу 1.

Шаг 6. Определить множество ролевых классов объектов ЕГ0|.

Шаг 7. Задать систему отображений

.гЕ х-Ь ^А ¿-V

Шаг 8. Определить отображение 1сага-

Шаг 9. Составить описание схемы. Конец.

Разработанное формализованное описание блоков КМД и методика ее проектирования являются основой для взаимодействия конечных пользователей, администраторов приложений и группы администраторов баз данных при проектировании информационной системы технологического процесса СОАК.

Четвёртая глава посвящена экспериментальному исследованию моделей и алгоритмов информационной системы СОАК и оценке эффективности применения разработанной системы.

В качестве среды разработки был выбран Microsoft Visual С++ 6 , входящий в состав пакета для разработчиков Microsoft Visual Studio 6.

Использование специального оборудования и дополнительного программного обеспечения позволило не только использовать информационную систему как источник справочной информации, но и как прикладное программное приложение для мониторинга процесса сварочного технологического процесса. Для этого была разработана программа UltraMonitor. Данная программа обеспечивает получение некоторых параметров СОАК, отображая их в реальном времени. Целью программы является подтверждение результатов теоретического анализа технологического процесса и оптимизация сварки применительно к комплексу оборудования.

Для проверки качества сварки арматуры по определенному ранее критерию - величине относительной осадки стержней и сравнению ее величины с лабораторными данными и соответствия ГОСТу 10922-75 [35] были проведены замеры величины относительной осадки свариваемых стержней Образцы вырезались из партии каркасов, сваренной одним рабочим на новой ТЛ. Результаты проверки качества сварки на ТЛ подтвердили правильность лабораторных исследований. Оценка результатов измерений показана, что с вероятностью 0,95 значение средней арифметической величины относительной осадки не будет отличаться от истинного значения величины относительной осадки

более, нем на 11,6%, т.е. 0,43<й/</„<0,55, что удовлетворяет нормативным требованиям

При оценке целесообразности информационной системы (ИС) необходимо определить, приведет ли она к увеличению производительности труда, снижению затрат, а также к повышению качества производимой продукции. Все остальные эффекты лежат в области качественных оценок. Количественные цели внедрения ИС могут стать основой оценки эффективности ИС.

Таким образом можно выделить структуру затрат, влияющие на эффективность внедрения ИС (рис. 6).

Основываясь на структуре затрат при внедрении информационной системы оценка эффективности показала, что эффективность ПУЛ по отношению к первоначальным затратам составляет 70% и вложение средств в ПУЛ является выгодным.

Определение данных для расчета ключевых параметров эфективности

Организационная структура данных 30%

Разработка ключевых параметров эффективности

30%

Оборудование

Программное обеспечение 10%

Рис. 6. Структура затрат при внедрении ИС.

Модель оценки эффективности планирования работ является отображением динамики работы предприятия из расчёта 3 лет от исследования и создания ИС до её внедрения в условиях нашего производства (рис 7 отображает эффективность внедрения информационной системы)

Внедрение информационной системы позволяет снизить трудозатраты посредством совершенствования управления производством, оптимизировать процесс сварки по ключевым параметрам автоматизированной системы технологического процесса СОАК.

□ ручное планирование □ Применение ИС Оидеальное планирование

Рис 7 Кривая динамики эффективности работы ИС.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Основой совершенствования технологии изготовления объемной арматуры изделий КПД на горизонтальных конвейерных линиях и стендовых установках, которые рекомендуются для применения на стадиях проектирования, реконструкции и технического перевооружения домостроительных предприятий, является совмещение операций укрупнительной сборки арматурных элементов, унификация геометрических параметров сеток и каркасов, а также учёт взаимного влияния конструкций изделий и технологии их изготовления с преобладающим значениям конструктивных решений армирования.

2. Рациональные технические решения технологических линий выявлены с помощью предложенной в работе методики выбора и оптимизации технологии производства объемных арматурных каркасов. При этом основными техническими решениями, направленными на совершенствование технологических линий, являются такие, которые способствуют повышению их производительности и снижению расхода и стоимости стали объемного каркаса.

3. Наиболее перспективно создание технологических линий, оснащённых механизмами укладки продольных стержней и каркасов-фиксаторов величины защитного слоя бетона, устройствами для штампования фиксаторов из продольных проволок, преимущественно для вертикальных способов формования изделий, сварочными узлами с промежуточными электродами и механизмами для отгиба каркасов-фиксаторов в проектное положение после приварки их под углом к горизонту, которые обеспечивают изготовление объемных каркасов высокой степени готовности. Применение этих решений позволило

достигнуть реальной производительности технологических линий более 10 объемных каркасов плит перекрытий в час.

4 При использовании рекомендуемых схем двухстороннего подвода сварочного тока с промежуточным электродом и нижним электродом, снабженным пазом, запас мощности сварочных трансформагоров составляет 40 процентов, что показывает на возможность применения существующих серийных широкосеточных машин после незначительной модернизации При этом темп сварки объемных каркасов из стали с!=8 А-Ш и с1=10 А-Ш может достигать -450 точек в час на один электродный узел.

5. Предлагаемая в работе технология, основанная на совмещении операций, обеспечивает качественнее изготовление объемных каркасов. Важнейшим условием повышения качества и технологичности объемной арматуры является стабилизация величины шагов поперечных стержней сеток и каркасов-фиксаторов Это достигается за счет регулировки механизмов подачи свариваемой арматуры с обеспечением относительной погрешности средней арифметической шагов, не превышающей ±0,5 процента Одним из технических решений, способствующим стабильности шагов поперечной арматуры может быть оснащение механизмов подачи зажимными устройствами, исключающими проскальзывание подаваемой арматуры.

6 В условиях автоматизированного изготовления объемных каркасов возрастают требования к соблюдению нормативных геометрических параметров арматурных элементов. При проектировании изделий необходимо соблюдать кратность шагов поперечной арматуры сеток и каркасов, равную 50 мм Величина шагов поперечной арматуры каркасов рекомендуется равной 300 мм.

При сочетаниях основного и доборного шагов поперечной арматуры сеток, равных 200 мм и 150 мм, а также 200, мм и 100 мм расстояния между осями первых по ходу изготовления поперечных стержней сеток и каркасов должно быть равна 50 мм, а при сочетаниях шагов сеток в 150 мм и 100 мм, а также 250 мм и 150 мм это расстояние должно быть равна 100 мм. Соответственно должны проектироваться свободные концы сеток и каркасов.

7 Основные научные результаты и технические решения изложенные в диссертационной работе, были апробированы на ряде предприятий с участием автора Внедрение их позволило увеличить производительность труда на технологической линии по изготовлению арматуры плит перекрытий в 3 раза, на участке изготовления балконной части плит перекрытий - в 2 раза, а по всему участку объёмной арматуры плит перекрытий на 30 процентов. При этом было высвобождено 10 человек рабочих, на 293 тонны был снижен расход стали. Там же внедрена автоматизированная линия изготовления унифицированньх гнутых Г - образных каркасов для панелей внутренних стен, а также участок укрупнительной сборки этих каркасов По предварительным расчетом это принесёт экономию металла не менее 200 т в год

8. Существующая технология сварки объемных арматурных каркасов на предприятиях не позволяет обеспечить оптимальный режим процесса Повышение качества проводимых работ возможно только с использованием автоматизированной системы сварки арматурных каркасов с учётом специфических особенностей применяемого оборудования.

9. Разработан критерий оценки выбора технологических режимов сварки объемных арматурных каркасов и вариантов проектирования автоматизированной технологии сварки.

10 Разработана методика оптимизации технологического процесса СОАК с использованием специального оборудования, технологии и информационной системы сбора и обработки массивов данных.

11. Проведено моделирование данных задания режимов и параметрических характеристик реализации автоматизированной системы, включающее в себя описания массивов данных и алгоритмов технологического процесса СОАК.

12 На основе предложенной архитектуры информационной системы разработано и внедрено программное обеспечение, включающее в себя набор фильтров и алгоритмов коррекции поступающей информации, инструменты автоматизированной и ручной обработки данных, систему поиска и хранения информации в базе данных.

13. Внедрение системы автоматизации процесса СОАК с использованием специфических моделей обработки массивов данных, алгоритмов задания режимов сварки, позволило повысить качество проводимых работ.

14. Экспериментальные исследования подтвердили результаты, полученные теоретическим путём.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Стародубцев А Г , Королев В В., Данилов В И Совершенствование арматурных деталей //ЦНТИ по гражданскому строительству, М., 1981

2 Стародубцев А.Г , Мощевитин Г.Г, Каретникова О И., Семикозова И А Об армировании балконных плит.// Жилищное строительство, №7, 1983

3 Стародубцев А Г Совершенствование технологии изготовления объемных арматурных каркасов ВНИИИС СССР, Выпуск 4, № 4954, 1984

4. Стародубцев А Г , Королев В В Арматура, закладные детали и технология их изготовления в роботизированном производстве Н В материалах семинара в МДНТП

им Дзержинского «Автоматизация и роботизация производства сварного железобетона». М., 1986

5 Стародубцев А Г , Каретникова О И , Колдаев Б В Экономическая оценка технических решений арматурного производства. В кн.: Перспектива развития индуст-риальной базы полносборного домостроения. М : ЦНИИЭП жилища, 1987

6 Стародубцев А Г , Волков Л А , Королев В В. Изготовление объемных арматурных каркасов на заводах КПД Жилищное строительство, № 6, 1999

7 Стародубцев А.Г., Юрчик П Ф , Соленов А.Г., Комков Ф.С. Построение электронной информационной модели промышленного изделия. Сб трудов МАДИ (ГТУ) «Интегрированные технологии автоматизированного управления», 2005, стр 76

8 Стародубцев А.Г., Голубкова В Б. Автоматизация сборки объемных арматурных каркасов. Сб трудов МАДИ (ГТУ) «Методы и модели автоматизации управления», 2006, стр.131.

9 Стародубцев А.Г , Юрчик П Ф., Голубкова В.Б Модели и базы данных в системах автоматизации технологий объемных арматурных каркасов. Сб. трудов МАДИ (ГТУ) «Методы и модели автоматизации управления», 2006, стр. 167.

Подписан? в печать Печать офсетная Ткэа* 50 Эчз

31. се "ибг Уел печ л 1,7 Заказ М

Ро'алрин* МАДИ(ГТУ) 125319 Москва ленинградским проспект 64

Формат 60x84/' 5 Уч над л 1,4

*

ß

1

I

t

«

/

»1

aoofc'ft

»1 588 1 ^^

«

t i I

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБЪЕМНЫХ АРМАТУРНЫХ КАРКАСОВ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ И ИЗДЕЛИЙ.

1.1. Классификация линий и участков изготовления объемной арматуры.

1.2. Структурный анализ технологических линий и участков.

1.3. Разработка требований по улучшению базовых технологических линий для изготовления объемных арматурных каркасов плит перекрытий и предложения по их реализации.

1.4. Автоматизация технологического процесса сварки объемных арматурных каркасов (СОАК) с использованием информационной системы.

ВЫВОДЫ.

Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ТЕХНОЛОГИИ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СВАРКИ ОБЪЁМНЫХ АРМАТУРНЫХ КАРКАСОВ.

2.1. Анализ существующих способов и параметров сварки.

2.2. Выбор способов и параметров режима сварки OAK.

2.4. Алгоритмы выбора оборудования для сварки объемных арматурных конструкций. выводы.:.

КАРКАСОВ.

3.1 Анализ информационных требований пользователей

3.2. Концептуальное проектирование системы баз данных для автоматизации процесса сварки объемных арматурных каркасов.

3.3. Выбор СУБД для решения задач по сварке OAK.

3.4. Отображение концептуальной модели в реляционную схему.

3.5. Разработка методики проектирования системы баз данных для автоматизации технологического процесса сварки OAK.

ВЫВОДЫ.

Глава 4. ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ

ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ МОДЕЛЕЙ И

АЛГОРИТМОВ.

4.1. Обоснование выбора инструментальных средств для создания автоматизированной системы управления технологическим процессом сварки OAK.

4.2. Разработка информационной системы управления технологическим процессом сварки OAK.

4.3. Проверка качества сварных соединений, выполненных на ТЛ по изготовлению объемных арматурных каркасов плит перекрытий.

4.4. Оценка качества сварки OAK с использованием разработанной информационной системы.

ВЫВОДЫ.

Курс руководства Российской федерации на широкое развитие доступного ипотечного жилья определяет необходимость повсеместного внедрения именно дешевого жилья, производство которого возможно в основном и в первую очередь за счет применения крупнопанельных технологий.

На заседании правительства 20 марта 2006 года Первый заместитель председателя правительства РФ Дмитрий Медведев особо отметил важность и необходимость возрождения крупнопанельного домостроения (КПД), которое, в свою очередь, базируется на промышленных предприятиях и цехах по производству железобетонных конструкций (ЖБК) и изделий (ЖБИ).

Это предполагается решить на базе научно-технических достижений, их широкого внедрения в промышленное производство. При этом очень важно придавать особое значение внедрению прогрессивных технологических процессов и оборудования, предусматривать меры по обеспечению полной загрузки имеющихся производственных мощностей предприятий стройиндустрии, в то же время, не упуская из внимания решение задачи по повышению уровня технологичности и автоматизации, сокращению их энерго-, материало- и трудоемкости [2].

Одним из важных факторов, влияющих на повышение технологического уровня различного рода объектов, зданий и сооружений, в том числе, автодорожного назначения, является совершенствование арматурного производства. На его долю приходится 12-14 % трудозатрат. Здесь заняты десятки тысяч рабочих, которые перерабатывают 1,5-2 миллиона тонн стали ежегодно. Арматурное производство является самым энергоемким и механовооруженным на предприятиях по производству ЖБИ и ЖБК. Несмотря на это выработка на одного рабочего в среднем по стране колеблется от 40 до 50 тонн стали в год [38,89]. В то же время на отдельных предприятиях она достигает 100 тонн. Это свидетельствует о наличии существенных резервов снижения трудоемкости и увеличения производительности труда в арматурном производстве.

Разработкой и внедрением передовых технологических решений в арматурное производство занимались многие институты, конструкторские бюро и другие предприятия и организации. Развитию арматурного производства посвятили свои труды многие ученые и инженеры: Бродский А.Я., Евгеньев И.Е., Мадатян С.А., Носенко Н.Е., Прыкин Б.В., Воронов Ю.И., Катин Н.И., Кобринский Г.С., Колодий В.П., Королев В.В., Кудрявцев Ю.И., Рожнденко М.Д., Фридман A.M., Волков Л.А., Голубев А.В., Горгачев В.Г., Дыховичная Н.А., Ерманок Е.З., Залуцкий Б.М., Зборовский Л.А., Люшин И.Г., Петров Д. М., Соломонович М. А., Цымбалюк А. А. и другие.

В результате выполненных исследований и разработок в арматурное производство широко внедрены такие виды сварки, как контактная точечная, рельефная, под слоем флюса и стыковая. На этой основе была освоена новая техника по сварке сеток и каркасов, стыкования стержней различными способами, сварка закладных деталей. Были разработаны и внедрены в производство высокопроизводительные станки-автоматы для правки, резки и гнутья арматуры.

Арматурное производство в России по оснащенности машинами и механизмами приблизилось к машиностроительному. Были созданы механизированные и автоматизированные установки и линии по производству сеток, каркасов и объемных изделий, созданы и внедрены штампованные закладные детали. Ведутся активные работы по внедрению роботов и манипуляторов в строительство, в том числе и в арматурное производство, работают роботизированные линии по изготовлению штампованных закладных деталей [96]. Одновременно совершенствовалось и само армирование в направлении сокращения расхода стали, повышения его технологичности и снижения трудозатрат при изготовлении. Созданы и внедряются новые виды армирования: эффективного, дискретного, из гнутых каркасов, модульного, стекповолокнистого, со штампованными фиксаторами и другое.

Значительный вклад в развитие техники и технологии переработки арматуры вносят изобретатели и рационализаторы: Болычев А.Н., Гдалевич В.Н., Глобучек В.Г., Глухарёв К.А., Дехов A.M., Донец С.Г., Заяц Д.Д., Клюйко А.Г., Минкин Б.Р., Мурашкин И.И., ОвчинниковЮ.Н., Самовский И.М., Тупиков А.Ф., Федосов В.П. и др. Однако в настоящее время доля ручного труда при переработке арматуры составляет пока около 40%. Анализ трудозатрат показывает, что значительная часть (около 43%) этих трудозатрат приходится на укрупнительную сборку арматуры [53]. Столь крупные доли затрат вызваны рядом причин, среди которых главными являются конструктивное несовершенство, недостатки технологии изготовления и сборки элементов армирования. К настоящему времени преимущественное развитие получил стендовый способ изготовления изделий с применением вертикальных, горизонтальных и других установок, который применяют на большинстве предприятий. Отдельные, наиболее передовые из них используют конвейерную технологию изготовления объёмных арматурных каркасов (ОК). Стендовая технология получила широкое распространение, прежде всего из-за того, что для неё используются компактные вертикальные и горизонтальные установки. Оборудование, используемое при конвейерной технологии, предусматривает изготовление арматуры преимущественно в горизонтальном положении, вследствие чего оно занимает большую площадь, чем при стендовой технологии. В тоже время при конвейерной технологии не требуются дополнительные площади для промежуточного межоперационного хранения элементов арматурных изделий. Следует отметить, что дальнейшее совершенствование конвейерной технологии позволит сократить площади, занимаемые оборудованием. Таким образом, становится неправомочным утверждение о том, что стендовая технология требует меньших площадей.

Стендовая технология позволяет добиться интенсификации труда рабочих. Однако труд электросварщиков арматурных сеток и каркасов тяжёлый, монотонный и непривлекательный. Анализ работы арматурных цехов на предприятиях, использующих стендовую технологию изготовления арматуры и достигших наивысшей производительности труда (ДСК-1 в г. Москве, Подольский ДСК и др.) показывает, что совершенствование стендовой технологии за счёт увеличения интенсификации труда рабочих не может привести ни к конечному увеличению производительности труда рабочих, ни к коренному увеличению производительности труда, так как темп сварки, выполняемой преимущественно с использованием ручного труда, сравним с темпом автоматизированных сварочных машин. Роботизация и автоматизация процесса сборки на стендовых установках из-за ручной раскладки заготовок и чрезвычайно широкой их номенклатуре представляет собой сложную техническую задачу. В тоже время при обследовании ряда заводов ЖБИ выяснилось, что использование конвейерной технологии даёт значительные преимущества. Так, сравнение затрачиваемого времени по сопоставимым видам работ при изготовлении арматуры плит перекрытий показывает существенное сокращение (на 50%) числа операций при конвейерной технологии. В пересчёте на равную мощность сокращается число сварочных машин МТМК-ЗхЮО и МТ-1818 на 50%, правильно-отрезных станков на 30%. На конвейерных линиях значительно сокращены транспортные затраты. Необходимость повышения эффективности и производительности труда, снижения трудоёмкости и доли ручного труда в арматурном производстве, наличие указанных преимуществ обусловили появление тенденции перехода от стендовой технологии изготовления объемной арматуры к конвейерной.

В последнее время на ряде предприятий КПД внедряют такую технологию переработки арматуры, в которой исключены промежуточные операции правки и резки поперечных и продольных стержней сеток и каркасов, петербургским заводом «Электрик» спроектирована, изготовлена и на Обуховском заводе ЖБК ДСК-2 была внедрена автоматизированная линия, предназначенная для изготовления объемных арматурных каркасов (ОК). В тоже время при анализе действующих конвейерных линий выявлены недостатки, снижающие их эффективность. К ним относятся: большой объём ручного труда, связанный с раскладкой стержней и каркасов, выполнение основных операций в неудобных для рабочих положениях, в некоторых случаях увеличенный расход стали на объёмные каркасы. Не изучены возможности сварочных машин, комплектующих линии по изготовлению объёмных каркасов различными способами из сталей широкого сортамента. На некоторых конвейерных линиях применяется дуговая сварка, которая ухудшает качество каркасов и санитарно-гигиенические условия труда рабочих. В связи с этим становится понятным необходимость провести специальные исследования как в области развития конвейерной технологии, так и определения рациональных границ ее применения.

Вопросам исследования технологии арматурного производства посвящены работы [22, 23, 29, 31, 32, 43, 51, 54, 60, 71-76, 82-84, 86, 89, 97, 103], в которых даны рекомендации по определению технологичности конструкций, отражён процесс совершенствования сварочного оборудования, в том числе клещей подвесных машин. В работе [100] исследуется эффективность сварочного оборудования с различной компоновкой входящих в него агрегатов. В некоторых работах

3, 6, 7, 10, 14-16, 20, 25, 43, 80] помещены сведения об устройстве в принципах действия новых технологических линий.

Эти работы охватывают обширный перечень вопросов, касающихся совершенствования арматурного производства. Но вопросам развития конвейерной технологии уделено недостаточное внимание. Недостаточно уделяется внимания выявлению закономерностей формирования эффективных технологических решений, постановке оптимизационных задач несмотря на перспективность такого направления научных исследований [19]. Указанные исследования проводились применительно к организации формовочного производства на стадии проектирования новых и реконструкции действующих предприятий. В результате был предложен комплексный метод поиска, оценки и выбора технических решений, с помощью которого был осуществлён выбор технологических линий по производству конструктивных элементов для новых и реконструируемых предприятий, зданий и сооружений, в т.ч. автодорожного назначения. Этот метод был положен в качестве аналога при анализе существующих и возможных схем организации процесса производства арматуры для конструкций различного назначения.

Особый интерес представляет применение сварки в создании автодорожных объектов, что определяется повышенными требованиями к надёжности ответственных конструкций и безопасности автодорожных сооружений в целом.

В настоящей работе представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований технологических процессов, имеющих наибольшее распространение при сварке объемных арматурных каркасов.

Широкие технологические возможности предлагаемых методов представляются особенно актуальными для создания системы технических решений, необходимых для внедрения в практику эффективных методов и средств конвейерной технологии сварки ОК.

Целью настоящей работы является качественное совершенствование и повышение эффективности конвейерной технологии изготовления объёмных арматурных изделий КПД для заводов разной мощности, с решением вопросов оценки и выбора рациональной технологии арматурного производства на промышленных предприятиях на основе автоматизированных методов, участвующих в производственных и эксплуатационных процессах.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

• проведен анализ существующих технологических линий и участков для производства объёмных арматурных каркасов плит перекрытий, панелей внутренних стен, а также способов их сварки;

• разработана методика оценки и выбора наиболее перспективных технических решений технологических линий для внедрения в промышленное производство;

• проведена оценка возможности применения серийных сварочных машин для работы в составе технологических линий по изготовлению объёмной арматуры, определены необходимые режимы и параметры режимов сварки объёмной арматуры;

• разработаны технические предложения по совершенствованию технологического процесса изготовления объёмных арматурных каркасов плит перекрытий и панелей внутренних стен;

• выполнен анализ теоретических и экспериментальных исследований технологических процессов, имеющих наибольшее распространение при производстве ЖБК и ЖБИ;

• исследованы свойства технологических режимов и оборудования для сварки объемных арматурных каркасов (СОАК), как объектов автоматизированного управления;

• разработаны методики определения и классификации номенклатуры оборудования и технологии процесса СОАК на основе автоматизированной системы;

• разработана информационная система автоматизированного поиска оптимального сочетания параметров технологического процесса СОАК;

• выбраны технические средства контроля качества производимых сварочных работ;

• разработано специализированное программное обеспечение, позволяющее осуществлять сбор и обработку информации о ходе технологического процесса СОАК, оценивать текущее эксплуатационное состояние элементов оборудования и технологии;

• выполнена экспериментальная проверка полученных результатов;

Научная новизна диссертации состоит в теоретической и практической реализации автоматизированных методов структурного и функционального наполнения технологии СОАК.

Новизна полученных научных результатов состоит :

• в разработке классификации технологических линий и оборудования для изготовления объёмных арматурных каркасов плит перекрытий и панелей внутренних стен по способу выполнения операций укрупнённой сборки и подвода сварочного тока;

• в определении факторов влияния качества арматурных сеток и каркасов (соблюдение нормативных величин шагов и выпусков поперечной арматуры и относительной осадки свариваемых стержней) на стабильность работы оборудования, установлении характера изменения силы сварочного тока и потребляемой мощности серийных широкосеточных машин при различных способах изготовления объёмных арматурных каркасов плит перекрытий и панелей внутренних стен, а также выявлении и эксперементальном подтверждении указанных машин для сварки объёмной арматуры;

• методики автоматизированного выбора вариантов технологии и оборудования, применяемого для реализации процесса СОАК;

• специального программного обеспечения информационной системы сбора и обработки данных для автоматизации технологических процессов СОАК;

Существующие условия труда рабочих и производительность действующего оборудования и технологии не удовлетворяют возросшим требованиям, что подтверждает актуальность поставленных автором работы целей и задач исследования, предусматривающих коренное совершенствование технологии арматурного производства.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Результаты анализа технологии и технических средств обеспечения СОАК, позволившие выработать научный подход и методические основы разработки информационной системы управления процессом сварки на основе современных методов и средств автоматизации.

2. Информационная система автоматизированного поиска оптимального сочетания параметров технологического процесса и оборудования СОАК.

Практическая значимость работы

Полученные в диссертации результаты позволяют производить оперативный контроль эксплуатационного состояния объемных арматурных каркасов, планировать сроки и объемы производства сварочных работ, обеспечивать надзор за выполнением производственных программ. Опытная эксплуатация разработанного математического, информационного и программного обеспечения, полученные с его помощью результаты, подтвердили его высокую эффективность для решения поставленных задач. Внедрение результатов исследований с использованием предлагаемой в работе технологии, основанной на совмещении операций, обеспечивает качественное изготовление объемных каркасов. При этом производительность производства OAK увеличивается на 30% и снижение затрат за счёт экономии расходуемых энергоресурсов и используемых технологических материалов на 5%. Информационная система сбора, обработки данных и мониторинга параметров технологического процесса СОАК позволяет осуществлять контроль качества сварки арматурных каркасов.

Апробация результатов. Основные научные положения и результаты диссертации докладывались и обсуждались на конференциях:

• На научно-методических конференциях МАДИ (ГТУ) (20032006г.);

• На заседании кафедры «Автоматизированных систем управления» МАДИ(ГТУ).

Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в12 печатных работах.

Объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, общих выводов, приложения и списка литературы. Работа изложена на 190 страницах машинописного текста, содержит 32 таблицы и 59 рисунков. Список литературы включает 110 наименований работ отечественных и зарубежных авторов.

ВЫВОДЫ

1. Оценена целесообразность выбора инструментальных средств для создания информационной системы для автоматизации технологического процесса сварки OAK, который позволил определить минимальные затраты ресурсов вычислительной системы для функционирования информационной системы.

2. В результате проектирования и разработки информационной системы предложена программная реализация. Основополагающим фактором при разработке информационной системы стало функциональное разделение управляющего воздействия на поступающую информацию для проведения технологического процесса. Данная декомпозиция системы организует работу как эксперта при проведении СОАК, так и обычного пользователя системы.

3. Одним из технических речений, обеспечивающих качественную сварку ОК и не приводящих к усиленному износу электродов, является способ приварки каркасов под углом 28-33° к горизонту с последующим обжатием ОК и отгибом каркасов-фиксаторов до проектного положения.

4. Показано, что эффект от внедрения ИС повлиял только на количественные показатели деятельности, такие как производительность, затраты и качество работы промышленного предприятия. Применение модели оценки эффективности планирования работ на предприятии с применением ИС позволило оценить динамику работы предприятия. Таким образом, качественным результатом является снижение трудозатрат посредством совершенствования управления производством, основываясь на выделенных ключевых параметрах информационной системы.

5. Проведенные исследования подтвердили важность и необходимость соблюдения нормативных геометрических параметров арматурных изделий в условиях автоматизированного изготовления ОК.

6. Качество сварки пересечений арматуры в рабочих сетках ОК, изготовленных на модернизированной машине АТМС, удовлетворяет сформулированным требованиям.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Основой совершенствования технологии изготовления объемной арматуры изделий КПД на горизонтальных конвейерных линиях и стендовых установках, которые рекомендуются для применения на стадиях проектирования, реконструкции и технического перевооружения домостроительных предприятий, является совмещение операций укрупнительной сборки арматурных элементов, унификация геометрических параметров сеток и каркасов, а также учёт взаимного влияния конструкций изделий и технологии их изготовления с преобладающим значениям конструктивных решений армирования.

2. Рациональные технические решения технологических линий выявлены с помощью предложенной в работе методики выбора и оптимизации технологии производства объемных арматурных каркасов. При этом основными техническими решениями, направленными на совершенствование технологических линий, являются такие, которые способствуют повышению их производительности и снижению расхода и стоимости стали объемного каркаса.

3. Наиболее перспективно создание технологических линий, оснащённых механизмами укладки продольных стержней и каркасов-фиксаторов величины защитного слоя бетона, устройствами для штампования фиксаторов из продольных проволок, преимущественно для вертикальных способов формования изделий, сварочными узлами с т промежуточными электродами и механизмами для отгиба каркасов-фиксаторов в проектное положение после приварки их под углом к горизонту, которые обеспечивают изготовление объемных каркасов высокой степени готовности. Применение этих решений позволило достигнуть реальной производительности технологических линий более 10 объемных каркасов плит перекрытий в час.

4. При использовании рекомендуемых схем двухстороннего подвода сварочного тока с промежуточным электродом и нижним электродом, снабженным пазом, запас мощности сварочных трансформаторов составляет 40 процентов, что показывает на возможность применения существующих серийных широкосеточных машин после незначительной модернизации. При этом темп сварки объемных каркасов из стали d=8 A-III и d=10 A-III может достигать - 450 точек в час на один электродный узел.

5. Предлагаемая в работе технология, основанная на совмещении операций, обеспечивает качественнее изготовление объемных каркасов. Важнейшим условием повышения качества и технологичности объемной арматуры является стабилизация величины шагов поперечных стержней сеток и каркасов-фиксаторов. Это достигается за счет регулировки механизмов подачи свариваемой арматуры с обеспечением относительной погрешности средней арифметической шагов, не превышающей ±0,5 процента. Одним из технических решений, способствующим стабильности шагов поперечной арматуры может быть оснащение механизмов подачи зажимными устройствами, исключающими проскальзывание подаваемой арматуры.

6. В условиях автоматизированного изготовления объемных каркасов возрастают требования к соблюдению нормативных геометрических параметров арматурных элементов. При проектировании изделий необходимо соблюдать кратность шагов поперечной арматуры сеток и каркасов, равную 50 мм. Величина шагов поперечной арматуры каркасов рекомендуется равной 300 мм.

При сочетаниях основного и доборного шагов поперечной арматуры сеток, равных 200 мм и 150 мм, а также 200, мм и 100 мм расстояния между осями первых по ходу изготовления поперечных стержней сеток и каркасов должно быть равна 50 мм, а при сочетаниях шагов сеток в 150 мм и 100 мм, а также 250 мм и 150 мм это расстояние должно быть равна 100 мм. Соответственно должны проектироваться свободные концы сеток и каркасов.

7. Основные научные результаты и технические решения, изложенные в диссертационной работе, были апробированы на ряде предприятий с участием автора. Внедрение их позволило увеличить производительность труда на технологической линии по изготовлению арматуры плит перекрытий в 3 раза, на участке изготовления балконной части плит перекрытий - в 2 раза, а по всему участку объёмной арматуры плит перекрытий на 30 процентов. При этом было высвобождено 10 человек рабочих, на 293 тонны был снижен расход стали. Там же внедрена автоматизированная линия изготовления унифицированньх гнутых Г - образных каркасов для панелей внутренних стен, а также участок укрупнительной сборки этих каркасов. По предварительным расчетом это принесёт экономию металла не менее 200 т в год.

8. Существующая технология сварки объемных арматурных каркасов на предприятиях не позволяет обеспечить оптимальный режим процесса. Повышение качества проводимых работ возможно только с использованием автоматизированной системы сварки арматурных каркасов с учётом специфических особенностей применяемого оборудования.

9. Разработан критерий оценки выбора технологических режимов сварки объемных арматурных каркасов и вариантов проектирования автоматизированной технологии сварки.

10. Разработана методика оптимизации технологического процесса СОАК с использованием специального оборудования, технологии и информационной системы сбора и обработки массивов данных.

11. Проведено моделирование данных задания режимов и параметрических характеристик реализации автоматизированной системы, включающее в себя описания массивов данных и алгоритмов технологического процесса СОАК.

12. На основе предложенной архитектуры информационной системы разработано и внедрено программное обеспечение, включающее в себя набор фильтров и алгоритмов коррекции поступающей информации, инструменты автоматизированной и ручной обработки данных, систему поиска и хранения информации в базе данных.

13. Внедрение системы автоматизации процесса СОАК с использованием специфических моделей обработки массивов данных, алгоритмов задания режимов сварки, позволило повысить качество проводимых работ.

14. Экспериментальные исследования подтвердили результаты, полученные теоретическим путём.

1. Антипин К.В., М.Н. Гринев, С.Д. Кузнецов, Л.Г. Новак, П.О. Плешачков, М.П. Рекуц, А.В. Фомичев, Д.Р. Ширяев. Оперативная интеграция данных на основе XML: системная архитектура BizQuery. Труды Института системного программирования, Т.5. М., ИСП РАН.

2. Акаян Р., Горев А., Макашарипов С., Эффективная работа с

3. СУБД. «Питер Пресс», 1997.

4. Алферов В. В., Бровар Ю. П. Технологические линии изготовления арматурньх каркасов. -Харьков: Соц. Харювщина, 1973. -8с.

5. Анализ хозяйственной деятельности в промышленности: Учебник/Под общ. ред. Стражева В.И. -4-е изд., испр. и доп. Мн., 1999.

6. Анищенко В. В., Нудель В. С. Установка для сборки пространственных арматурных каркасов //Жилищное строительство. -1979. ~№2. -С. 23.

7. А. с. 631281 СССР, МКИЗ В 23 К 11/28. Клещи для контактной точечной сварки / Заяц Д. Д. (СССР). № 2489314/25-27; Заявлено 23.05.77; Опубл., 05.11.78., Бюл. № 47//Открытия. Изобретения,- 1978. -№41. - с. 45.

8. А. с. 894132 СССР, МКИ3 Е 04 С5/04. Арматурная сетка для железобетонных изделий / Петров Д. М., Королев В. В (СССР). -№ 2903972/29-33; Заявлено 31.03.80; Опубл. 30.12.81, Бюл. № 48 С. 154.

9. А. с. 959952 СССР, МКИ3 В 23 К 11/28. Клещи для контактной сварки / Королев В. В., Стародубцев А. Г., Данилов В. И. (СССР). -№ 3262320/25-27; Заявлено 18.03.81.; Опубл. 23. 09. 82, Бюл. № 35- 55 е.: ил.

10. А. с. 962521 СССР, МКИЗ Е 04 С5/06. Способ изготовления пространственного арматурного каркаса / Санников И. В. (СССР).- № 2902444/29-33; Заявлено 01.04.80; Опубл. 30.09.82, Бюл. № 36 // Открытия. Изобретения. 1982. - № 36. - С. 150.

11. А. с. 1142244 СССР, МКИ3 В 23 К 11/10. Линия для изготовления пространственных каркасов / Вайсбурд Е. А., Королев В. В., Матусевич Г.

12. A., Стародубцев А. Г. (СССР). -№3531045-27; Заявлено 03. 01. 83; Опубл. 28.02.85, Бюл. № 8. -56 с.

13. А. с. 1183327 СССР, МКИ3 В 23 К 11/32. Машина для контактной точечной сварки арматурных каркасов / Стародубцев А. Г., Лаврухов В.

14. B., Дехов А. М., Семикозова И. А., Королев В. В., Петров Д. М., Омин И. А. (СССР). -№3740217/25-27; Заявлено 16. 05. 84; Опубл. 07. 10. 85,1. Бюл. № 37 68 с.

15. А. с. 1189624 СССР, МИК3 В 23 К 11/10. Линия для изготовления арматурных каркасов / Волков Л. А., Марзинов А. А., Королев В. В., Стародубцев А. Г., Даньшин Г. А., Фоменок В. И. (СССР). -№364404/2527; Заявлено 28.10.83; Опубл. 07.11.85, Бюл №41 -56 с.

16. Балюгин Э. А., Касаткин В. В. Производство арматурных изделий в ЧССР // Бетон и железобетон. -1977- №11. -С. 42-53.

17. Баранов Л.Ф. Техническое обслуживание и ремонт машин. Мн.: Ураджай, 2000.

18. Белянов В. А. Исследование и выбор технических решений при изготовлении железобетонных панелей в вертикальном положении: Автореф. дисс. на соискание учен. степ. канд. технических наук /НИИЭПжилища. -М. 1979. -25с.

19. Бердичевский А. Е., Редькин Е. Н., Эллик К. А. Многоэлектродные машины для контактной сварки. -Л.: Энергоатомиздат, 1984. 264 с.

20. Байе М.Р. Управленческая экономика и стратегия бизнеса: Учеб. пособие / Под ред. A.M. Никитина. М., 1999.

21. Бродский А. Я. Сварка арматуры железобетонных изделий. -М.: Госстройиздат, 1961. 380 с.

22. Бродский А. Я. Режимы контактной сварки арматуры железобетонных конструкций. -М.: Инфрмэнерго, 1978. 50 с.

23. Вапника В.Н., Алгоритмы и программы восстановления зависимостей. М.:Наука, 1984г.

24. Волков Л. А. Модернизированные линии для изготовления арматурных сеток // Строительные и дорожные машины. 1983. -№5. -с. 18-19.

25. Волкер Маркл, Гай Лохман, Виджайшанкар Раман Волкер Маркл, Гай Лохман, Виджайшанкар Раман. LEO: самонастраивающийся оптимизатор запросов для DB2. Открытые системы, N 4, 2003.

26. Гальперин М. И., Домбровский Н. Г. Строительные машины: Учебник для студ. вузов. 3-е изд., перераб. и доп. -М.: Высшая школа, 1980.-44 с.

27. Глебов Л. В., Лескарев Н. А., Файгенбаум Д. С. Расчет и конструирование машин контактной сварки. Л.: Энергия, Ленинград, отд-ние, 1968. -410 с.

28. Голубев А. В., Заневская Т. П., Прусис А. Р. Совершенствование технологии изготовления арматурных каркасов железобетонных изделий // Бетон и железобетон. -1973. -№5. -С. 30-31.

29. Горячева М. К. Механизация изготовления пространственных каркасов // Бетон и железобетон. -1973. -№ 9. С. 15.

30. ГОСТ 297-80. Машины контактные. Общие технические условия = Resistance machinas. General specifications. -Взамен: ГОСТ 297-73; Введён с 01.01.83 до 01.01.88. в части пп. 2. 2. 3. 13. 3. 23 с 01.01.85 г. -М.: Изд-во Стандартов, 1981. -27с.: ил.

31. ГОСТ 8478-81. Сетки сварные для железобетонных конструкций. Общие технические условия =Welded lattice for concrete structures. Technical specifications,. Взамен ГОСТ 8478-86; Введ. 01.01.83 до 01.01.88. -М.: Изд-во стандартов, 198. -15 е.: ил.

32. Граник Ю. Г. Заводское производство элементов полносборных домов. М.: Стройиздат, 1984, - 221 с.

33. Гринберг Ю. Д. и др. Заводское домостроение Москвы / Ю. Д. Гринберг, Р. А. Белянов, О. С. Ширяев. М.: Стройиздат, 1983. - 184 с.

34. Гринев М., С. Кузнецов, А. Фомичев. XML-СУБД Sedna: технические особенности и варианты использования. Открытые системы, N 8, 2004

35. Глухов В.В., Медников М.Д., Коробко СБ. Математические методы и модели для менеджмента. СПб., 2000.

36. Залуцкий В. М., Цымбалюк А. А. Поточно-механизированноепроизводство арматурных изделий на предприятиях БССР // Бетон и железобетон. 1975. - № Т. -С. 30-33.

37. Коротков Э.М. Исследование систем управления. — М.: «ДеКА», 2000.

38. Игнатьева А. В., Максимцов М. М. ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ, Москва, 2000

39. Ильин А.И. Планирование на предприятии. Минск, ООО «Новое знание» 2002.

40. Инструкция по сварке соединений арматуры закладных деталейжелезобетонных конструкций: СН -393-78/ НИИЖБ Госстроя СССР:

41. Введ. 01.07.76: Взамен СН-393-69 П.: Стройиздат. 1979. - 135 с. - В надзаг: Госстрой СССР.

42. Кабанов Н. С. Сварка на контактных машинах: Учеб. для профес. -техн. учебн. заведений. - 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Высшая школа, 1973. -255 с.

43. Кабанов Н. С. Сварка на контактных машинах: Учеб. для сред. ПТУ. 4-е изд., перераб. и доп. -: М,: Высшая школа, 1985. -271 с.ч

44. Карпухов В. И. Изготовление вырезов в арматурных сетках плит перекрытий/ Механизация строительства. 1969. - № 7.

45. Климов В. В. Об оценке качественных характеристик новых технических решений // Энергетическое строительство. 1986. -№ 5. С. 70-71.

46. Колодий В. П. Совершенствование технологии и оборудования для стыкования стержней арматуры монолитных железобетонных конструкций в монтажных условиях: Автореф. дисс. на соискание учен, степ. канд. технических наук (ЦНИИОМТП). -М., 1980. 27 с.

47. Контроль точечной и роликовой электросварки/ Б. Д. Орлов, П. Л. Чулошников, В. Б. Верденский, А. Л. Марченко. М.: Машиностроение, 1973. - 04 с. - Авт. указаны на обороте тит. л.

48. Королев В. В., Стародубцев А. Г., Прямов Е. М.; Новая конструкция клещей сварочного оборудования// Жилищное строительство. 1981. - № 5. - С. 7-3.

49. Леви С. С., Копелевич Л. X. Арматурные работы. М.: Стройиздат, 1973. - 184 с.v 55. Лукасевич И.Я. Анализ финансовых операций. М., 1998.

50. Мамаев Е.В. Microsoft SQL Server 7 для профессионалов. СПб: Издательство "ПИТЕР", 2000. 896 с. : ил.

51. Мамаев E.B.Microsoft SQL Server 2000. СПб.: БХВ Петербург, 2001. 1280с.: ил.

52. Минами С., Утида Т., Чернышева Ю.Н., Косарева Е.Л., Обработка экспериментальных данных с использованием компьютера. М.: Радио и связь. 1999г. 256с.: ил.

53. Метоцини Р., Цикритизис Д., Лоховски Ф. Модели данных. М.: Финансы и статистика, 1985. - 344 с.

54. Мнадари Д, Чаудхари С. Методы оптимизации запросов в реляционных системах //СУБД. 2001. - №3. - С.22-36.

55. Мясникова Т.Н. Анализ использования производственных мощностей завода крупнопанельного домостроения/ НИИ орг. и упр. в стр-ве при МИСИ им. В. В. Куйбышева. -М.: Б. И., 1998- 74 с.

56. Многоэлектродная машина для сварки арматурных сеток МТМ-160 / Куканов Ю. А., Невдолев А. К., Потапов А. П. и др. // Бетон и железобетон. -1987. №1. -С. 34-35.

57. Недорезов В. Е. Электросверочиые машины. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ие. 1977. - 312 с.

58. Николаев А. К., Розенберг В. М. Сплавы для электродов контактной сварки. М.: Металлургия, 1978. - 96 с.

59. Носенко Н. Е. Механизация и автоматизация изготовления арматуры для железобетонных конструкций. М.: Стройиздат, 1970. -352 с.

60. Носенко Н. Е. Механизация арматурных работ (зарубежный опыт). М.: Стройиздат, 1977. - 160 е.: ил.

61. Носенко Н. Е. Механизация и автоматизация производства арматурных работ. М.: Стройиздат, 1982. - 312 с.

62. Носенко Н. Е. Снижение энергетических затрат при производстве арматурных работ // Бетон и железобетон. 1982. - № 10. -С. 25-26.

63. Носенко Н. Е. Дорогу эффективным изобретениям в строительстве // Вопросы изобретательства. 1987. -№ 7. -С. 23-26.

64. Оборудование для производства арматурных конструкций железобетонных изделий: Обзорная информация / Л. А. Волков. -М.: ЦНИИТЭстроймаш, 1976.

65. Основы Visual С++, Microsoft Press, 1997

66. Оценка бизнеса /Под ред. Грязновой А.Г., Федотовой М.А. -М.:"Финансы и статистика", 1999.

67. Павлова Л.Н. Финансы предприятия. М., 1998.

68. Пичугин А. И. Проточно-механизированная технология изготовления арматуры и ее эффективность. М.: Стройиздат, 1965. 47 с.

69. Половинкин А. И. Оптимальное проектирование с автоматическим поиском схем и структур инженерных конструкций // Известия АН СССР. Сер. Техническая кибернетика. 1971. - № 5. - С. 29-38.

70. Прыкин Б. В., Бойко В. В., Дробот В. В. Технологическое проектирование арматурного производства / Под ред. В. В. Прыкина,

71. Киев: Будивельник, 1977. 196 с.

72. Рекомендации по рациональной технологии производства изделий КПД при реконструкции и техническом перевооружении предприятий / Сост. Р. А. Белянов и др.; ЦНИИЭП жилища. М., 1985. -82 с.

73. Рикошинский Б. Е. Роботизация арматурного производства домостроительных предприятий // Совершенствование технологии и организации индуетиального домостроения: Сб. науч. тр. ЦНИИЭП жилища. М., 1986. С. 33-38.

74. Риммер В. С. Техническое нормирование в транспортном строительстве: Учеб. пособие для курсов повыш. квалиф. -3-е изд., перераб. -М.: Б. И., 1971. -156 с.

75. Рожненко М. Д., Самовский И. М., Пикулин К. А. Сварочные клещи для укрупнительной борки арматурных элементов // Бетон и железобетон. -1976. -№ 12. -С. 3.

76. Румшинский Л. В. / Математическая обработка результатов эксперимента. -М.: Наука, 1971.- 192 с.

77. Рыськова 3. А. Трансформаторы для электрической контактной сварки. 2-е изд. перераб, и доп. П.: Энергия, 1975. - 280 е.: ил.

78. Сборник технико-экономических показателей работы предприятий полносборного домостроения за 1985 г. / Сост. Л. Г. Рудерман рук. работы, А. К. Введенская и др.; ЦНИИЭП жилища. -М.: Б. И., 1986.-148с.

79. Собко Г. Н., Сафаров В. А., Котовский И. С. и др. Оборудование для производства арматурных работ на предприятиях стройиндустрии: Справочник. Киев: Будивельник, 1984. -144 е.: ил.

80. Старчук В. П., Налиенко Н. И., Писанко В., v Поточномеханизированные линии производства объемных каркасов //

81. Строительные материалы и конструкции. -1979. -№ 2. С. 29-30.

82. Технология и оборудование контактной сварки: Учеб. пособие для студ. вузов/Б. Д. Орлов. Ю. В. Дмитриев. А. А. Чакалев и др.; Под ред. проф., д-ра техн. наук. Б. Д. Орлова. М.: Машиностроение, 1975. -536 е.: ил.

83. Технология строительного производства: Респ. межвед. сб. / Госстрой БССР, Ин-т стр-ва и архит. -Вып. 3: Заводская технология изготовления железобетонных конструкций. -Минск: Высшая школа, 1975. -218, 9с.: ил.

84. Торопов А. С. Арматурные работы. -М.: Высшая школа, 1975. -304с.

85. Ульман Д. Базы данных на Паскале. М.: Машиностроение, 1990.- 386 с.

86. Фридман А. М., Зборовский Л. А. Контактная сварка арматуры железобетонных изделий. -М.: Стройиздат, 1969. -34 с.

87. Чулошников П. Л. Контактная сварка. М.: Машиностроение, 1977. -104 с.

88. Эффективность равномерной загрузки оборудования технологических линий/ В. Т. Карпунин// Эффективность заводского производства крупнопанельных зданий: Сб. науч. трудов ЦНИИЭП жилища. М., 1980. -С. 65-71.

89. Astrahan М.М., System R: A Relational Approach to Data Base Management //ACM Transactions on Data Base Systems. 1976. - V1, 97, June.

90. Boyce R.F., Chamberlin D.D., King W.F., Hammer M.M. Specifying Queries as Relational Expressions: The SQUARE Data Sublanguage //Communications ACM. 1975. V.18, November. - P.621.

91. Chamberlin D.D., Gray J.N., Traiger L.L. Views, Authorization and Locking in a Relational Data Base System //Proceedings of AFIPS National Computer Conference, Anaheim, CA, May. 1975.

92. Held G.D., Stonebraker M.R., Wong E. INGRES: A Relational Data Base System //Proceedings of AFIPS National Computer Conference, Anaheim, CA, May. 1975.

93. Jim Gray. The Revolution in Database Architecture. Microsoft Research, March 2004, Technical Report MSR-TR-2004-31, ftp://ftp.research.microsoft.com/pub/tr/TR-2004-31.pdf192