автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Информационно-вероятностные методы формирования производственно-технических характеристик металлорежущих станков

МОСКОВСКИЙ ордена ЛЕНИНА, ордена ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ п ордена ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ У£иШКРСЕ1ТйТ им. Н.Э. ШИША

КУДШОВ АЛЕКСАНДР ВЛА2ЙКИРОВИЧ

ИНФОРМАЦИОННО-ВЕРОЯТНОСТНЫЕ ШОДЫ ФОРМИРОВАНИЯ ПР011ЗВОДОТ ВЕ]1НО-ТБХШЧЕСК'Лл ХАРАКТЕР'!СТПК 11ВТАЛЛ0РШВДХ СТАНКОВ

Специальность 05.05.01 -Процессы механической и фиэико-гехличиской обработки, станки и инструмент

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени " ' . ■ доктора технических наук.

РГ6 од

г 7 дЕИ шз

На правах рукописи

Москва

' 1993

Работа выполнена в Российском Университете Друибг Народов и Экспериментальном НШ металлорежущих станков

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

БУШУЕЙ а.й.

доктор технических наук, профессор

НАХАПЕТШ1 Е.Г.

доктор технических наук, про^ссор ПРОЛОШ я.Ф.

Ведущая организация: АО "КРАСШЙ ШМТАЙМ"

Защита оосюиюя 1954 Г. в час.

на заседании специализированного Совета Д053.15.04 при МГТУ иы.Н.Э.Баумана по адресу: 107005, Москва, 2-я Бауманская ул.,д.5.

Ваш отзыв на автореферат в одном экземпляре, заверенный печат-ю, просим присылать по адресу: 10 4)05, Москва, 2-я Бауманская ул., Д.5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ им.Н.Э.Баумана.

Автореферат разослав Ша^ООс- 199,

г.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ спевдалиаарованного Совета

доцент ЛОГ" Б.А.Усов

Еоддасавр к вечатя $>¡2.,УН? . Об*ем 2 п.л. Заказ ¿4 Тирох 100 экз. Типографа» ИГТУ им.Н.Э.Баумана

АННОТАЦИЯ

Пелы? работы является теоретическое обобщение и реоекие науч->Й проблемы формирования производственно-технических харг-терис-. 1К металлорежущих станков с учетом факторов, проявляющих себя в >оцессе эксплуатации, влияющих на процесс проектирования и опре-¡ляющвх совериенство потребительских свойств оборудования исходя | обоснованного назначения требуемой величины формируемых покаэа-!яей.

Основные задачи работы включают: разработку принципиального оретнческого подхода к проблеме формирования производственно-хническлх характеристик металлорежущих станков исходя аз общих юйств производственной среды; анализ существующях показателей юизводотвенно-технических характеристик металлореЕущих станков методов их определения; изучение я анализ основных тенденций гех-ческог.о развития металлоренущих сзанков, определящ,.х процесс рмирования производственно-технических характеристик; састекатя-цию и разработку рекомендаций по предпроектному обследованию про-водства с целью подготовки исходных данных для определения пока-телей производственно-технических характеристик металлорежущих анков; построение расчетных математических моделей, позволяющих рмировать требуемые производственно-технические характеристики таллорежущих станков; синтез новых параметров проазводотвекно-хнических характеристик металлорежущих станков я обоснование неходимости их применения; сопоставление результатов расчетов я за-номерностей изменения производственно-технических характеристик, галлорежупих станков с фактическими данными по эксплуаКации обо-дования в производственных условиях.

Автор защищает комплекс научных положений, методов и катейа-«с.их моделей, направленных на формирование совокупности тради-5нннх и перспективных показателей производственно-технических ха-5теристйк металлорежущих станков и отличатаихся методологией по-роения на основе фундаментальных информационно-вероятностных

целей,:- ограниченным объемов «еской реализации.

исходной информации и простотой тех-

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТН Актуальность избранной т!ема определяется местом, которое заня-п металлорежущие станки в современном машиностроительном произ-(стве, являясь основным видом технологического оборудования..Си-шия, складывающаяся в мировом промышленном производстве, застав-!Т по новому взглянуть на задачи машиностроения в целом и стаяко-

I

строении в частности, Проявлявшиеся тенденции к обострению конкурентной борьбы ставят проблему формирований технически-/ похазатьлей перспективного оборудования и реализации эт"Х показателей, начиная с исходных процедур процесса проектирования. Другой вывод из прогноза мирового экономического развития связан с прекращением периода саиоразввтйя прошшледноств к необходимостью сознательного управления характеристикам создаваемых станков, обеспечивающая реализации прогрессивных технологических процессов и требуе /ю производительность труха.

Рвоблеин поиска и обоснования путей совершенствования станков, вовшеш технического уровня ®гого класса маялн, а хакге разработка методов анализа ч синтеза производственно-технических характеристик станков непосредственно связаны с работой конструктора. Технический уровень отанка зависит не столько от качества изготовления, сколько от тех исходных принципов, которые использовали при проектировании. Среди показателей, включаемых в характеристику станка, особенно существенной является группа параметров, непосредственно влиящах_на организацию эксплуатации. Только в конкретных ' производственна условиях происходит практическая реализация технического потенциала, заложенного-п.конструкции станка.

Нетолы исследования, применяемые в "работе, основаны на пр.. 1-ципах сястгшого анализа я теории самоорганизующихся систем. Средства системного анализа позволяют выделить аз мвохества технических показателей подмножество параметров, определяющих особенности функционирования станка в конкретных производственных условиях, а также выявить связи, действующие на оборудование. Производственная среда, в райках которой происходит функционирование металлорежущих станков, представляет из себя сложную динамическою систему, для понимания поведения которой в настоящее время наиболее жонетрук-' твввыме вризнавтея принципы синергетики.

Исследовательской основой работ являются информационно-вероятностные методы, опирающиеся на математический аппарат информатики, теории вероятностей я теоретической физика. При разработке конкретных моделей расчета параметров производственно-технических характеристик станков используются методы математического анализа, - высией алгебры, теории дифференциальных уравнений, математической статистика. Обработка исходной информации и технические расчеты выполнен) о применением повелительней техники г

Научная новизне работы отражена в следуюадх положении: - определены характерные признак* производственной среды, свидетельствующие о наличгч процессов саыооргышзачии при функционя-2

зояанйя металлорежущих станков л вклячаяэде: разнообразие состав-мгвдг элементов, наличие взаимодействия с внешней средой, не ли-* юйность отклика на возмуцаяцие воздействия, диссипативтг кинети-¡еские свойстве ;

- выделена группа фундаментальных моделей, служащих стручтур--Функциональной базой самоорганизующейся производственной среди

! вклгчамгх: информационную модель энтропии Шеннона, псцхофизио-юггческий закон Вебера-^ехрера, физическую модель линейного, осцил-тят^ра, вероятностную модель случайного блугдапия;

- сформирована группа функционально-независимых параметров 1ролзводственно-гехническоИ характеристики металлорежущего етанка, юзволяюцая в сочетании с фундаментальными моделям.!. синтезировать информационно-вероятностные методы определения функционально-за-эиелных параметров этой характеристики и регламентирующая мининаль-10 необходимый объем исходной информации.

практическая ценность работы отражена в следующих пологени^х:

- разработан инкеиериыП подход к определению требуемых зпа-1ений параметров производственно-технических характеристик метал-■орекущик станков с позиции адекватности этих параметров особен-юстям психофизиологического восприятия человеком условий промны-генного производства;

- сформирован набор параметров производственно-технической :арактерист-:ки, позволяющий дать количественную оценку потребительским свойствен и техническому уровня металлорежущего станка ! заданных условиях эксплуатации;

- предложен комплекс расчетных моделей для определения пара-1етров прм.зводспенно-технических характеристик металлорежущих танков^ обладающих простотой технической реализации и предназиа-еннъ... для использования при формировании требуемого уоовт по-азателей оборудования.

,. Реализация работа в промышленности осуществлена при'выпол-ении следующих инненерьых разработок: расчеты точности универсальных л специальных станков, выпускаемых Московски:: заводом оординатно-расточных станков; (1970-1975 г.г.); технические адания на оборудование и участки из станков с ЧПУ для стан-озаведа им.С.Орджоникидзе (^976 г.) и Московского завода шли-звальных станков (19 79);, технико-эконоьшческое обоснование АЗ пинделей, пинолеЯ, гильз и узлов на их основе (1973 г.); экс-эртные заключения на крталлорехущие станки, закупаемые по им-зрту (1979-1980 г.г.) экспертные заключения на 1'еталлорежу-?е,станки, -заказываемые в специальном исполнении, а также в

состаг комплектов оборудования, б т.ч. для поставь на КАМАЗ (1980-1984 г.г.); экспертные заключения на ГНС механообработки для различных отраслей машиностроения (198С-Х988 г.г.); оценка технического уровня ГПС при приемо-сдаточных испытаниях станочных систем на Хардызском трубном заводе (Е987 г.) и Новозыбковском заводе деревообрабатывающих станков (1987 г.); обследование работы станочного оборудования на Тбилисском станкостроительной заводе (1978 г.), на Ульяновском заводе тяжелых и унякаль. н станков (1982 г.) , Рихском заводе гражданской авиации (1986 г.), Псковском заводе зубчатых колес (1988 г.); технико-экономическое обоснование АЗ токарных станов для завода "Красный пролетарий* и технические треборанг" к оборудованию (1989-1990 г.г.); методические рекомендация по созданию автоматизированных производств (1978-1991 г.г.); учебно-лекционная рабом в Российском университете друхбы народов (1992-1993 г.г.).

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на ряде республиканских, всесоюзных и международных конферен! ;й и семинаровг-в~.число котерых входят: Республиканская конференция "Автоаатизация "технологических процессов в машиностроении и приборостроения" (г.Севастополь, 1968 г.); ' Вторая международная конференция "Вычислительная техника, и-математические методы в органйзе \ш, управлении и технолегии складов" (ЧССР, Высокие Татры, 1978 г.) ; Всесоюзная научно-техническая конференция "Проблемные ропросы автоматизации производства" (г.йга, 1978 г.);

Всесоюз-'ый научно-технический семинар "Опит создания и приые-иеная высокоэффективных машин-автоматов в серийном в массовом производстве (г.Москва, 1979 г.); - Научно-техническая конференция "Основные проблемы развития технологии маииностръения" (г.Москва, 1981 г.); Всесоюзная научно-техническая конференция *Проб«емы создания о внедрения гибких производственных и робототехническях комплексов на предприятиях машиностроения" (г.Одесса, 1985 г.); Республиканская конференция "Проблемы создания гибких производственных систем в латиностроении" (г.Вильнюс, 1987 г.); Всесоюзный научно-технический симпозиум "Проблемные вопросы автоматизация производства" (г.Вороне*, 1987 г.); Цикл лекций "Научно- -технический прогресс в отечественной станкостроении" (г.Москва, 1990 г.){ Всесоюзная научно-техническая конференция "Итоги,проблемы я перспективы комплексно-автоматизированных производств в ыавнностроевЕИ а приборостроения" (г.Горький, 1990 г.); всесоюо-вЬя научно-техническая конференция "Проблемы создания и эксплуатации ГШ а ПР на предприятиях мавиностроения" (г.Севастополь, 4

[990 г.); Конференция профессорско-преподавательского состава Ин-шшрпого факультета РУДН (г.Москва, 1993 г.).

Отдельные разделы работы докладывались на научно-тех ,ческлх 1 экспертных советах НПО ЭНИМС в 1975-1990 г.г., в Московском стан-(оинструментальном институте в' 1987 г., в Институте машиноведения | 1991 году, в Московском Высшем Техническом Училище вм.Н.Э.Бауа^-[а □ 1991 году. В работе учтены замечания и рекомендации» получен-ше при апробации отдельных разделов выполненного исследования.

Публикации. По результатам работы опубликовано 35 печатных 1абот.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения» Яяти лав, заключения, списка использованной литературы и трех приложений. Объем основной части работы - 324 е., вкл. илл. и табл. на. ¡г с. Список литературы - 301 наим. Общий объем работы - 372 с.

согашпге РАБОТЫ Введение включает аннотацию содержания исследования о указа-ием целей работы, основных задач и положения, которые выносятся а защиту. _ .

Первая глава связана с определением основных понятий, постаД ' овкой задачи и подготовкой исходной информация. Речь идет о про-едении качественного анализа, предществующего процедуре формиро-эния производственно-технических характеристик. Обсуждаются прин-ипы и признаки группировки технических'показателей. Выясняются об-зсти применения производственно-»технвческих характеристик и истоя-. и'ки исходной информация. В отдельные разделы выделен анализ тен- . знций технического развития станков я обсуждение особенностей редпроектного обследования производства.

Потребительские свойства металлорежущих станков оцениваются з пяти кря териям, к которым относятся качество обработки,- пронзительность обработки, затраты ручного труда при эксплуатации,' сологячнс ть и экономичность. Потребительские свойства станков )инято описывать показателями, которые могут иметь качественную количественную фор:.у. Качественным показателем-сообщением явля- ' ■ся описание технического назначения станка. Этот показатель да* • пргмер простейшей и общепринятой формы производственно-техни-скоя характеристики. ! '

Количественные показатели потребительских свойств называют: параметрам*, допускают сравнение'в виде чисел й могут быть ис- . льзованы в математических расчетных моделях а моделях оптимиэа-н. Относительные параметры служат для сопоставления различных риантов оборудования иежду собой. Абсолютные параметры дают ка-

туральное описание свойств станка. В масштабе времен^ технические показатели делятся на три'уровня. Требуемые значения устанавливайся на начальной стадии проектирования, owietfbie - после окончания проектирования, фактические - по результатам длительной эксплуатации. В данной работе речь идет о требуемых значениях абсолютных количественных показателей потребительских свойств металлорежущих станков»

Технические показатели объединяются в характеристик, которые представляют из себя совокупности показателей, связанных с конкретным признаком. Наиболее распространены такие характеристики как техническая, хехнологическем, характеристика системы управления, характеристика технического уровня, рекламная и т.д. в нашей стране развитие методов составления, анализа и синтеза технических характеристик станков связано с именами таких ученых как Саввин H.H., Курбатов К.О., Каширин А.И., Панкин A.B., Дикушин В.И., Соколовский А.Ц.„ Деыьянск ф.С., Владэиевский А.П., Проников A.C., Дащен-ко А.И., Волчкевич Л.И. й-Др. -

Производственно-техническая -сарактеристика металлорежущих станков, являющаяся-1аредм"етом исследования в данной работе, объединяет технические параметры, определяющие особенности функционирования оборудования в конкретных производственных условиях. Показатели характернси;.:и можно разбить на две труппы. Первая группа показателей является функционально-независимой информационной основой последующих расчетов. Ведущую роль в первой группе играет информация,, заимспованная из технологической характеристики. Только сложность 'Производства, оцениваемая коэффициентом серийности, используется при решении задач организации производства. Существует подгруппа независимых параметров; имеющая логарифмическую энтропийную форму.. Энтропийные показатели помимо общности определения связаны свойством фрактальноста, которое служит признаком принадлежности показателей подгруппы к характеристикам нелинейной динамической системы. Вторая группа изучаемой характеристики объединяет показатели, функционально зависимые от параметров первой группы. Здесь выделяются подгруппы производительности, внутрисменной.надежности, организационных потерь, а также диссипативно-кинетичес-ких и общесистемных показателей. В качестве классификатвра показателей производственно-технической характеристики можно использовать приводимый ниже перечень. I. Группа функционально-независимых показателей. I.I. Показатели-сообщения. Техническое назначение, модель станка, модель станка-аналога, о

1.2- Абсолютные показатели.

Основной геометрический параметр, квалктет точности обработки, внутрицикловая сложность обработки, число сблокированных "чклов обработки, длительность цикла обработки, число одновременно обрабатываемых деталей, коэффициент серийности. 1.3. Энтропийная форма абсолютных показателей. Квалитет точности обработки, индекс производства, индекс надежности, индекс станка.

2- Группа функционально-зависимых показателей. 2.1. Показатели производительности.

Коэффициент использования, коэффициент технического использования. 2-3. Показатели внутрисменной надежности.

Наработка на отказ, длительность переналадки, размер партии деталей.

2.3. Диссипа тивно-кинетические показатели.

Кинетическая константа, период стабилизации фактически производительности.

2.4. Показатели уровня организационных потерь.

Общий допустякчй уровень потерь, потери при окиданип обслуживания, первичные совмещенные потери, вторичные совмещенные потери, потери при независимом обслудгпвании, емкость пристаночнояо накопителя.

2.5. Общесистемные показатели.

Уровень многостаночного обслуживания, уровень автоматизации, индекс 1РОЯЗВОДСТ-", индекс станка.

Область применения показателей производственно-технической характеристики охватывает техническую заявку, техническое"задание, :ехнические условия, карту технического уровня, экспертное заключение и прогноз развития ыеталлоренущих станков. Исходная информация для формирования характеристик содержится в требованиях заказ-1ика, .маршрутной и операционной технологической документации, стан-;артах и нормативах, в каждом отдельном случае особое внимание сле-[ует уделять анализу тенденция технического развития и результатам • >б следования производства.

Для определения требуемых значений показателей произведетвен-ю-технических характеристик широко распространены методы крчест-швного анализа фактических показателен с последующим применением •ехни'ко-экономнческях расчетов и количественной оценкой техничес-;ого уровня. Конструкторские ^ технологические расчеты как праяи-ю требуят разработки технической документация, опирается ня стаи-[арты я норматизн и позволяют выявить ожидаемы,Ч уровень технических :арактерпстик. Как показывает практика оуцсстзучэде методи не явля-

ются достаточными для определения параметров станков на начальной стадий проектирования. Известные методы анализа и синтеза требу- • емых показателей предлагается дополнить информационно-вероятностными способами рассмотрев особенностей эксплуатации станков в производственных условиях.

При форшровашя требуемого уровня показателей производствен-во-техшчоских характеристик проектируемый -ганок рассматривается как "черный ящик" без детализации элементов и взаимосвя? й между ними. В этом случае важно учитывать, что любая техническая система не просто находится в рашеах производственной среды, но существует и функционируем благодаря а ^му окружению. Успех проектирования металлорежущего станка определяется главным образом совместимостью с окружают..^ средий. о самоорганизующихся системах, к которым относится производственная среда, возникают характерные диссипатлвнне структуры, которые определенным образом связывают независимые параметры з функциональные соотношения, снижающие число степеней свободы« Это принципиальное обстоятельство послужило основанием для поиска системных связей между паргметраш производственно-технических характеристик в~вид& набора фундаментальных моделей, адекватных упомянутым структурам. "

Ограниченный объем исходных данных на-начальном втапе проек-тирввания требует для идентифакации производственной «реды наиболее общего информационного описания, которое дается фундаментальной моделью знтропаи Шеннона. Количественное значение .нтропии совпадаете абсолютной величиной, математического ожидания логариф-ыов'вероятностей состояний технической системы. Взаимодействие неж-ду производственной средой и металлорежущим станком происходит с участием обслуживающего персонала, являющегося ис*очником и потребителем информация. Логарифмическая функция, используемая в определении энтропии Шеннона, связана в психофизиологическим законом Вейера-фехнерв, который определяет зависимость между внешний сигналом (раздраженней) и сигналом,воспринимаемым мозгом (ощущением). Суть закона состоит в том, что при изменении раздражения в геометрической прогрессии ощущение изменяется в арифметической прогрессии.

Статистическое взаимодействие станка с производственной средой и собственное статистическое состояние станка как технической сис-. темы на исходном втапе проектирования неизвестно. Системная сьлзь меж^у объектом проектирования а производством описывается фундаментальной физической моделью линейного осцичлятора для воыовой -ЭДнкцав, квадрат которой цосде усреднения дает вероятностное распре-деленав состоящей метмлорехуще о станка» Подобное описание позво-

а ; ;

ляех сформировать первоначальное представление о структуре фонда времени работы оборудования в заданных условиях. Вероятностное описание собственного состояния станка как технической системы необходимо для оценки требуемого уровня надежности, параметров обслуживания, уровня автоматизации. Для этих целей используется модель случайного блуждания. Связь между фундаментальным! и разработанными информат'лонно-вероятностнымя моделями показана в таблице I.

Таблица I

Ра зра ботанные информащь онно-вероятностные подели Фундаментальные : модели ■

Энтропия Шеннона Закон Вебера- • фехнера Линейный осциллятор Случайное * блуждание

Размерный ряд по основ-

ному параметру + 4

Единица допуска + 4

Длительность цикла

обработки 4 4

Индекс производства 4 4

Диссипация возмущений + 4

Распределение коэффи-

циента технического •

использовг ЙЯ . 4 +

Многостаночное обслу-

живание 4 +

Обобщенная циклограмма 4 +

Энтропия функционирова-

ния 4 4

Внуа^лсменная надеж-

ность 4 ' .4

Объем пристаночного на- - -

копителя 4 4

Уровень автоматизации 4 4

Обзор направлений технического развития металлорежущих станков позволил выделить глобальные и ло-кальные тенденции. Общие тенденции являются традиционным:! и'связаны с разработкой новых технологий и автоматизацией производства. В технологической области отпечены ус-печп п развитии адаптивной п'модульной технологам. Развивается на-нотехнология и технология для автоматизированных станочных систем. В области автоматизации производства отмечен прогресс в развития

Э

комплектов оборудования И станочных систем разного уровня автоматизации и комплексности. Локальные тенденции развития металлорежущих С1анков определяются модульным агрегатированием, модернизацией и специализацией оборудования. Распространение многоцелевых станков привело в ряде случаев к потере видовых признаков. В процессе развития электронных микропроцессорных средств управления сфорыировалас, мехатронная тенденция в про ктнровании машин, связанная с унификацией си спец управления и программно-математического обеспечения.

Обследование производства рекомендуется выполнять в несколько этапов: изучаются мотив- и направления технической политики заказчика, определяется цикл обновления продукции и требуемый уровень гибкастя ооорудования, технологии и организации производства, проверяется соответствие серийности производства, форм его органа Уации и уровня автоматизации параметрам применяемых и заказываемых станков, [формируется структурно-функциональная схема развития производства, необходимая для выявления условий встройки станка в станочные системы. Особенности обследования производства сводятся х сбору информации по трем основным направлениям: организация производства, технология металлорежущее оборудование. По каждому направлению выделяется три уровня информации: фактическ-реализованная, определяемая перспективами конкретного заказчика, определяемая общими тенденциями технического развития.

Вторая глава посвящена аналитическому представлепю независимых параметров, образующих из себя информационную основу производственно-технической характеристики. Показатель - сообщение, связанный с техническим назначением станка, не допускает представления в количественной форме. Параметр серийности лежит в основе моделей производственной-среды и обсуждается в следующей славе. Б аналитическом представлении нуждается основной геометрический параметр, Квалитет точности обработки, внутрицикловая сложность об^абойди, число сблокированных циклов обработки,длительность цикла обработки, число одновременно обрабатываемых деталей. Эти шесть параметров являются следствием технологической характеристики стйнкь. Таким образом речь идет, только о системной представлении независимых.параметров, показывающих их принадлежность к характеристикам самоорганизующейся среды. ■

Процесс формирования параметрического ряда металлорежущих станков рассматривается исходя аз принципов и особенносте.. поведения с№оортаназую4нхся систем. Относительная стоимость-механв-

ческой обработки представляется в виде двух сомножителей,

Ч 1

один из которых зависит от объема выпуска, а другой -

от диапазона изменения основного параметра.

V ч ч АШ^З__

^--'иГ^Р - ЦЫН-Щ14 -е'^]

(I)

где М - общая годовая программа выпуска станков, ^ - число интервалов размерного ряда, - показатель экспоненты, зависящий от диапазона изменения основного параметра станка. Представление (I) относительной стоимости механической обработки в виде произведения является обобцением известного подхода к данной задаче, впервые предложенного Аверьяновым О.И. Чем больше объем выпуска и чем меньше число интервалов размерного ряда, тем выгоднее положение изготовителя. При противоположных тенденциях выигрывает заказчик. Сомножитель относительной стоимости, зависящий от объема выпуска,формально соответствует определению фрактальнчй размерности. Данное обстоятельство показывает, что по части параметров производственно-техническая характеристика станка может быть свойственна нелинейной динамической системе. Сомножитель относительной стоимости, зависящий от основного размера, связан со спецификой опйсания и восприятия информация человеком. Ври "формировании размерного ряда оказывается целесообразным соблюдать постоянство разности значений функции спроса для смежных значенЬй ряда. В случае станков общемашиностроятельного применения этот принцип приводит к образованию размерного фяда по геометрической прогрессии. •

Поня-че точности реальной поверхности является эмпирическим, так «615 отклонения от номинального профиля, возникающие в процессе механической обработки,связаны со сложными-физическими процессами, механизм которых изучен далеко недостаточно. Современный взгляд на герыатрио' поверхностей состоит в разделении отклонений профиля на макроскопические и микроскопические. Иерархия в систематике отклонений связана с самоподобием и'фрактальной структурой реальной поверхности. В качестве теоретической модели поверхности рассматривается гладкая геометрически правильная функция, на.которую накладывается процесс случайного блуждания. Для '"'■'-'■ II

различной длины [_, реализации процесса случайного блузсдания отклонение 5 будет соответствовать шероховатости /\ , волнистости \а/ , отклонениям формы г и допуску на размер I . результаты расчетов показаны в таблице 2«

Параметр Шероховатость Волнистость Отклонение формы Допуск размера

Теоретическая единица допуска I определена по формуле

Таблица

£ к I

ю1 1.0 1.1

V/ ■ ю3 4,8 1.8

р ю5 17,1 3,8

т 1С7 57,7 9,2

(2)

Интуитивно очевидное саноподобие реальной поверхности при изменении масштаба рассмотрения нашло аналитическое подтверкд,-ние. Единицы-отклонений для уровней шероховатости, волнистости, отклонения формы и "допуске размера примерно соотносятся как последовательные степени двойкиГ Признак удвоения и фрактальная размерность реальной поверхности показывают принципиальную возможность ^писания процессов механообработки в форме нелинейных динамических систем.

Распространенная классификация универсальных мы'аллорежущих станков го классам точности основывается на относительных параметрах и представляет определенные удобства в основном для изготовителей станков. Для специализированных и специальных станков болвв характерно указание абсолютных допусков на обработку конкретной поверхности. Рассмотрена задача об определении числа к технологических переходов при механической обработке, необходи-: пых для достияения заданного квалитета ср, точности, допусков на размер, ({юрму и иероховатость поверхности по известному исходному квалитету точности заготовки.

Выявление системной целостности параметров точности реальной поверхности позволило выделить три конкретных параметра для использования в производственно-технической характеристике. Ква-лвтат точности представляет из себя энтропию числа единиц допус-!£. - "

ка. Число технологических переходов, необходимых для получения требуемой точности, оказывается информативным для оценки внутрицикловой сложности обработки. Число сблокированных циклов обра-, ботки и число одновременно обрабатываемых деталей отражают специфику построения технологической компоновки станка.

' Внутрицикловая сложность зависит от числа технологических . переходов при механической обработке, необходимых для достижения заданного квалитета точности, допусков на размер, форму я шероховатость поверхности по известному исходному квалитету точности заготовки. Расчет показывает адекватность разработанной модели для числа переходов имеющимся технологическим рекомендациям." Аналитическая зависимость внутрицикловой сложности обработки от параметров точности свидетельствует о системном характере этого количественного показателя.

Число сблокированных циклов связано с технологической компоновкой станка и представляет интерес при многошпиндельной и многосуппортной обработке. Параметр числа сблокированных циклов зависит от геометрии детали, точности, внутрицикловой сложности, длительности цикла обработки и других технологических факторов, что служит подтверждением системной принадлежности этого параметра. Аналитическое представление для этой величины отсутствует, хотя известны оптимизирующие алгоритмы синтеза технологических компоновок ме: ллоренущих станков, принадлежащие Дащенко А.И.

Производительность является важным критерием качества метал-лорежуяего станка при условии обеспечения точности обработки детали. При бесперебойной работе оборудования, а также пря условии, что воя выпускаемая продукция является годной, производительность определяется длительностью рабочего цикла, в настоящее время ос- • новой для определения режимов обработки являются справочные и нормативные материалы, в работе анализируется два способа аналитического представления процедуры нормирования, направленные'на доказательство принадлежности величины длительности цикла обработки к параметрам самоорганизующейся среды.

Во многих практических ситуациях, особенно в условиях серийного и мелкосерийного'производства, задача об оценке времени обработки ставится в йлане использования информации об аналогичных процессах, то есть речьидет о типичной задаче прогнозирования. Эксплуатационные регрессии, несмотря на свои определенные преимущества, в системном, плане поиска взаимосвязи между-параметрами самоорганизующейся -производственной среды не могут быть признаны

удовлетворительными. Било исследовано влияние геометрии, размеров и массы деталей-на производительность станков, однако степень влияния точности обработки в общем случае выявлена не была.

Другая модель цикловой производительности опирается на положение о том, что при обработке резанием величина оборотной подачи на одну режущую кромку примерно равна допуску размера обрабатываемой поверхности. Модель была опробовала при анализе больного числа наладок специальных станков, изготовленных на от чествекншс и зарубежных предприятиях. Экспериментальные данные охватывают также несколько десятков видов технологических операций. Итогом исследования явилось аиал. -ическое соотношение, связывающее цикловую производительность , скорость резания V , точность (квалитет) обработки С^. , число одновременно обрабатываемых деталей КдМ геометрическую'характеристику реальной поверхности (площадь 5).

с=60¿1/4, с«

где I - стандартная единица допуска». кГ0 - коэффициент, учитывающий долю технологических воздействий в> пределах цикла, (_р = 0 ' * Скорость резания является функционал_-

ной характеристикой процесса резания, а Фрактальный характер параметрических рядов по основному геометрическому параметру и параметров точности был установлен ранее. Наличие количественного соотношения (4) служит доказательством принадлежности параметра длительности цикла обработки к- показателям самоорганизующейся производственной среды. ;.

рездоыаты, касающиеся, крличественного представления основ* йых параметров производственно-технической характеристики, не следует понимать».как конкретные рекомендации цо разработке операционной и маршрутной технологии. Цель состоит только в доказательстве принадлежности параметров к характеристикам самоорганизующейся производственной среды. Возможность практического использования аналлтическйх моделей для независимых параметров ограничена контролем инфо{п.18Цни и приближенной оценкой величины показателей. ■ '

Третья глава дает описание моделей производственной среды,, необходимость в которых возникает при разработке производственно-технических, характеристик металлорежущие станков. Специфика про-, изБодственной среды обычно оценивается коэффициентом серийности, 14

определение которого приведено в стандарте. По:.шмо стандартного существует также организационно-техническое (Сатановскпл Р.Л.), технологическое ('¿райбман С.?.!., Водскяа Г-В.) к эихропиШг : о преодоления типа производства, которые не противоречат друг другу и тлеют самостоятельные области применения.

Инфоргацнонно-вороятностнал модель производственной среды связана с определение).; индекса производства Л- , являювдися линейной функцией натурального логарифма коэффициента серилности кс,. Индекс производства соответствует энтропийному определению типа производства, предложенному автором. Выполнению анализ индекса производства показал, что производственная среда оказывает влияние на характеристики станка через (¡акторы: резервирования

, объема производства ^ , спроса на оборудование и сложности обработки £ . '

(5)

В условиях возникающих градиентов избытка или недостатка тех или иных компонентов производства возникают переходные кинетические процессы, в результате которых происходит диссипация возмущений в'текущем значении индекса производства. Эти нестационарные процессы, происходящие при взаимодействиях в рамках систем станочных и.стем, исследованы о применением дифференциального уравнения в частных производных. Сформирован технический параметр, названный кинетической константой. Этот показатель связан с-характеристиками изделий через зйачение сганкоенкостл и значение производственной площади, занимаемой станочной системой. Кинетическая константа требует привлечения ряда специальных организационно-технических "характерном* производства л в; произв'одсгвенно-техническу»! характеристику станка монет не включаться.

..Другеп кинетическая задача связана^ диссипацией возмущений внутри станочной системы. Данная проблема рассмотрена с позиций изменения границ средней производительности ^ , которая с учетом флуктуация составляет '

Я - Д НлД ехр(ь/Щ[£пД ехр(у1/£)]'' (б)

где С) - цикловая'производительность, Н - число станков, п -число состояний станка («определенном отрезке времени, II - ин-. тенсивность изменения состояний, V/ - норгдругишй коэффициентг

- индекс состояния станка (I - рабочее состояние, 2 - простои по собственным технически^ причинам, 3 - переналадка станка, 4 -организационные простои).(Б рамках конкретной станочной системы стабилизация проазводител&оста завершается за конечный промежуток времени. При этом отношение реличаны отклонения производительности ог среднего значения к этому среднему значению может составлять 5-10$ ю аналогии о уровнем значимое.¿1, принятым в математической статистике. Период стабилизации фактической др; :звэдитель-носги является вторым, кинетическим параметром станка, используемого в условиях конкретной производственной среды. Этот показатель даот характерный масштаб времени для определения фактических значений параметров производственно-технической характеристики металлорежущего станка.

Техническая производительность металлорежущих станков связана с цикловой производительностью через коэффициент технического использования. Исследована информационно-вероятностная модель коэффициента технического использования ыегаллорваущих станков. Информационный характер модели определяется применением для оценки серийности индекса производства, являющегося линейной функцией энтропии ог числа выполняемых дегелеоперапий. Вероятностная стороне вопроса выражена в использовании дифференциального уравне ния маятнит'а для вычисления волновой функции, квадрат которой соответствует плотности распределения коэффициента технического использования. Уравнение для волновой функции ^ имеет зид

-«- ¿А^ + аг2^ ехр(ьук), I?) •

где \ - коэффициент затухания, 6с - циклическая частоте,^ -амплитуда внешнего возмущения, ^ - частота внешнего возмущения, Т - беэразыерное время, и - мнимая единица. Все перечисленные параметры зависят от текущего значения (1 коэффициента технического использования. Искомая плотность распределения после усреднения по времени и возведения в квадрат получает форму

. > ■ (8)

где Э£ , Ср - коэффициенты, > - эквивалентное значение инд-коа производства, учитывавшее величину сменной цикловой производительности П 'станка. Связь между .плотность» распределения ^ и средними зничонцяаа М коэффициента технического использования по

определению математического ожидания внглядат как-

О о

где - индекс належнссиц ^ - индекс станка. В первом случае учитывается собственная надежность станка, во втором случае пополнительно прииг чзгся во внимание переналадка станка. Коэффициент технического использования металлорежущего станка является параметром, включенным в сосгзв производогвенно-^хничес-кой характеристики.

3 чеп ..рго)'[ глава рассматриваются проблемы локальных сгрук-гуриых взаимодействий, связанные о возникновением организационных простоев в самоорганизующейся производственной среде. Возникающие задачи могут быть разделены на два класса. При анализе ояядаемого уровня потерь предполагается известной структура станочной системы и цаклограшАа работы станка. При синтезе требуе-М";1 величины потерь исходная информация связана только с заданными условиями производства. •

Структура производства определяется набором взаимодействующих элементов и перечнем системных связей между элементами. В работе рассматриваются только ге системные связи, которые описывают функционирование определенного металлорежущего станка в конкретных производственных условиях. Системные связи одного центрального элемента - станка - с примыкающими, вспомогательными элементами формирую? локальный характер структурных взаимодействий.

Величина организационных потерь имеет важную техническую и юридическую сторону. Прогрессивное, технически совершенное оборудование стимулирует качественное обслуживание и уход. Организационные потери минимальны. Станки, обладающие нодосгаточной точностью, прог^водигельноотью, надежностью эксплуатируются нерационально, При приемо-сдаточных испытаниях всегда вознш.-ют вопросы о том, какой уровень потерь является допустимым я где лежит грань мгтду ответственность!! изготовителя и обязанностями заказчика.

При проектировании металлорежущего оганка, обладающего высоким уровнем автоматизации, ставится вопрос о потерях, связанных с многостаночным обслуживанием оборудования операторами а наладчиками. Системная связь "человектмашина" в ряду локальных сгрук

турннх взаимодействий рассмотрена отдельно с учетом критерия эко-нойии живого человеческого труда. Репение задачи многостаночного обслуживания целесообразно начинать с качественного анализ,- ,юрм и методов обслуживания, в также мотивов поведения персонала.

Количественный анализ потерь при многиитяничном обслуживании проводится на основе удобных аналитических моделей, исследована задача о возможном числе станков в системе при известных характеристиках процесса обслуживания. Решена задача о возможном числе, наладчиков при известных характеристиках станочной системы. Дан анализ уровня потерь при совмещенной с циклом обработки и независимой от этого цикла формах деятельности персонала.Потери , связанные и ожиданием обслуживания, и л но определит!- формуле

где Ь - численность персонала, И - число станков, В - удельная ¿лигелвносхь восстановления.

Общий количественный анализ уровня организационных потерь пр^локальных структурных взаимодействиях связан с методом обобщенных циклограмм. Циклограмма определяет не только наличие системных-связей, но и продолжительность выполнения ^отдельных функций. Для составления циклограммы обычно рекомендуется четьо представить себе функциональную структуру станка. Б рамках такой структуры циклограмма носи обобщенный характер. Смысл обобщенности основан на ¡^вух положениях. Первое из них связано с тем, что эле»у'(щ циклограммы являются случайными величинами, позволяемый у* тывать категории надежности и гибкости станка. Второе положение ¿аклрчено в зависимости последовательности реализации системнь1л! связей от сложившейся ситуации в производственной среде.

Обобщенная циклограмма отвоситси к конкретному металлорежущему стаи;:у я включает шесть -ипов цйклов,. Основной цикл складывается из' врелеви реализации технологических и вспомогательных процессов. По отношению к основному остальные» виды циклов носят дополнят Л характер. Речь яде; о совмещенных, несовмещенных и кезависимх цикла*. Присутствие на обобщенной риклогравде дополняющих цкхлов приводит к появлению-цикла потерь, обознаяаемому как организационный. Организационный цикл, складывается с основным и несовмещенным я образует факта ческяй.шши

После качественного ансшиза функционально:! структуры станка и -состайления .обобешиой циклограмм^ возникает проблеме количест-18

венной оценки составляющих организационного цикла. Проведенное исследование показывает, что структура организационного цикла монет быть представлена в виде четырех независимых составляющих,со-ответстпугн-шх основный системным связям. Речь идет о потерях при ожидании обслуживания, первичных и вторичных совмещенных потерях и потерях пра независимой обслуживании. Потери 8 при совмещении нескольких циклов с основным можно оценить как

яя * $' Ц50Ы)]. (II)

где ^ - наибольшая длительность совмещенного цикла, К - приведенное число совмещенных циклов.

Характерным для процесса функционирования металлорежущих станков является случай, ..асащийся совмещения несколькиг вспомогательных циклов. Физически эта ситуация возникает при одновременной работе-нескольких систем, обслуживающих станок, который в" данный момент не загружен тех!уэлогическим воздействием на изделие. Потеря, возникающие от совиещения вспомогательнйх операций, являются вюричйымй совмещенными потерями А . и определяются по формуле

л [0/3(^+0,50^4. ' (12)

где - относительная длительность вспомогательного цикла,

- величина совмещения циклов, К - приведенное число совмещенных цикл-ов.

Организационное-потери, возникающие при рали.ии системной связи между основнш и независимым циклом .могут быть определены вероятностными методами и методами теории исследование операций. С практически приемлемой точностью потери у лри независимом характере обслуживания составляют

к,

= ' (13)

:де а - ЦН1 ясиВНость поступления требований, В ■ иятенсивцогть збслуживаная, И - число обслуживающих устройств.

При решении задач анализа характеристики вспомогательных зистем задаются в исходной информации. Выбирая фаэличйые струг-гурные решения, можно определять уровень» возникающих потерь, которые в свою очередь со; .ювожцаются снижением надежности. усю».

. 19

нием переналадки и уменьшением эффективности автоматизации. С другой стороны уровень занятости человека снижается и возрастает степень автоматизации. Так молно качественно судить о выборе сг ,'к-туры вспомогательных систем обслухиващих станок. В количественном плане относительная доля Г организационных потерь, связанная с функционированием вспомогательных систем, составит

Г = Т0-(Д +8) ч-Л-^ (14)

где ч,с - длительность основного цикла.

Метод обобщенной циклограммы исчерпыващяи образом решает задачу анализа. При синтезе требуемого ^ ровня организгч'-онных простоев, возникающих в самоорганизующейся производственной среде, используется принцип экстремальности, соответствующий максимуму производственной энтропии станка, «актический цикл обобщенной циклограммы соответствует при такой подходе фактической производительности металлорекущег-о станка, связанного с цикловой произво-• ди те льн остью. через коэффициент использования. Кодель коэ:{)фициента использования носит информационно-вероятностный характер. Цнфориа-ционные свойства вытекают из использования логарифмического оценивания сложности праизводствйшой среды, сложности цикла обработки и сложности обобщенной циклограмм«. Вероятностные оценки связаны с применением плотности распределения коэффициента технического использования, основанной на уравнении для волновой функции (7). Инфрмационно-вероятностная модель коэффициента использования опирается на фундаментальные модели энтропии Шеннона и линейного осциллятс; 1 и может быть использована в трех принципиально важных случ^гус автономно работаэдий станок; система сблокированных станочню: узлов и станочная система с гибкой ыехагрегатной связью. Вычислешп; показывают, что значение организационных потерь в задаче синтеза на основе эн. роши функционирования соответствует велвчт.е

- ' м

Ц ' и * ехр№ф1-т, т],1В1

■ Ч Нф . ЗМ2) V

где И - среднее значение коэффициента технического использования (9), П - циклоьая сменная производительность, С иоО- коэф-

(¡кциенхв, опрся«'Л.чб1.ии по рнепределен;)?) (0). Коэффициент использо-ап..сл опрешямсл по инвест.тму среднему злаченцю коэффициента технического ¡¡сп<ш.зет<ы:я и уровне синтезированных организационных потерь (15) икл'.'чнетсн в производственно-техническую характеристику в почгр/пи.. пока&теле:! производительности металлорежу-дего станка.

Пятая глава поеилаена осщда особенностям параметризации, связан ник. с ощы ;ел-ицсг болью*. группи разнообразных функционально-заввеигвх ппр.-л.'е грог- п;."йэао?стаы>но-техиической характеристики. Рассмотрена задача о показателях внутрисиенной надежности металло-)екудих стг'Нксв, исследовали вопроси эволюции внутренних запасов ) станочпьь; енстегах определен; емкость при стан очно го накопите-1я детален. Глава завериается общи.! анализом взаимодействия сйс-гени "человек-маипна" в условиях конкретной производственной сре-(И.

Надежность кеталлори^удих станков связана с возможностью об-тбатывать детали с сохранением в требуемых пределах точности в |роизводнтельност;1 в течении определенного периода времени. Выеденные перерывы в работе металлорежущих станкоЕ могут быть выз-¡аны техническим отказом станка, технический обслуживанием узлов I механизмов, выработкой ресурса стойкости инструментом и проце-суроП переналадки. Таким образом надеккость рассматривается на лноептельно коротких и характерных промежутках времени, равных тбочеп смене. Конструктору в своей работе необходимо ориентяро-(атьоя на конкретные значения налаботки на отказ, размера партии 1етале1 и времени переналадки станка.

В основу математической модел'и внутрисиенной надежности стан-ив полоьен процесс случайного блуждания. Наиболее наглядной яв-:яется интерпретация этого процесса на языке азартных игр. Условий участник подбрасывает монету, которая с одинаковым успехом осле падения мокет показать игроку сторону с номиналом, либо обо-отную сторону, что соответствует выигрыш* или проигрыпу опреде-енной денежно.'! единицы. Б результате последовательных подирасн-акий монеты условный игрок мохет получить прибыль, оказаться в роигрыше ли о вернуться в исходное состояние игры- В фазичеекг"» нтерпретащш. момент первого возврацения в начало соответствует араметру наработки па отказ. По известный значениям коэфрводеа-а технического использования и коэффициента использования можно пределить остальные параметр и внутрисиенной надеиностя. пра за-анноп наработке ка от кг*. Расчетная ¡ернула для вычисления па-

ранетра наработки на отказ имеет вид

•v'^v'Ujj.^j...... ^ ^

^(n^jtTc^v Én(-ílc}?v) 1

где - индекс надежности, Г|- сменная цикловая производительность, (р - уровень синтезированных с ганизационнык потерь, V -коэффициент вариации для усеченного процесса случайного блуждания.

Проведено сопоставление результатов расчета с фактическими данными обследования работы агрегатных, специальных и универсальных станков. Количественное сравнен:;:; пиполнено на основе статистического анализа по критериям Колно.орова - Сге:р' с>.' .Стьюдента и Фишера. В целом результат« сопоставления показали удовлетворительное согласие между теоретической моделью и фактически;® результата!^, полученным) при эксплуатации металл ореж} ;пх станков.

Выполненные исследования по внутри сменной надежности позволили определить способ учета параметра внутрицикловой сложности обработки в'производственно-технической характеристике. При назначении этого параметра необходимо в первуп очередь учитывать число переходов (3) в технологическом процессе, для реализации, одного из которых предназначается данныГ; стенок, в сложных процессах каждый последующий переход является и более ответственный. В таком случае коэффициент сложности монет совпадать с порядковым номером операции, что не исклотает введения определенных поправок. Индекс надежности Д. связан с коэффициентом внутрицикловой сложности ;г 1работки кс формулой

. х *еп[з~'(ксч)]* i. (i?)

Определение индекса надежности по параметру внутрицикловой сложности обработки ставит ьопрос о применении индекса производства (5). в задачах определения внутрисменно:! надежности. Анализ эксперг.г^нхальнюс данных о работе универсальных металлорежущих ' станков «оказал, что для одновременного учета собственных огка-, зов и процессов переналадки целесообгазно пользоваться параметром . ,\ ■

• Хз W Í < ' . <18)

где Xs~ индекс станка, - индекс производства, Д. ~ индекс надежности. Для универсального оборудования инш.с стайка явля- ■ етс'я. поправкой для индекса прочззодетва. Для специьлышх.я спе-

цпалиупроыанных станков индекс производства становится поправкой индексу натслности. Гспользоьанле индекса станка в формуле (17) •у:я вычисления параметра наработки на отказ позволяет определить злеиентаршп' образом искомые значения длительности переналадки

характерного для данных условии производства размера партии детален.

Флуктуации производительности ыеталлорекущих станков приводят к появлению специфического вида потерь, называемых наложенными простоями. ЕОуекьыньш средством борьбы с наложенными простоями является введение внутренних запасов в рассштркваем\'ю станоч-1ун систему. В зависимости от песта расположения ложно различать шчальные, промежуточные, оперативные, конечные'и интегрирование виды запасов. Величина промежуточных запасов определяет ем-<осгь пристеночного накоп: еля, который является комплексным па-)аметром производствекно-тех .ической характеристики, связанным с тдехностью и производительностью станка с одной стороны и струк-:урой производственной среды с другой. Математическая модель внут-юнних запасов опирается на психофизиологическая закон Вебера-фех-1ера и вероятностный процесс случайного блуждания.

Определение емкости пристаночного накопителя выполнено на ос-;овании вероятностной модели, учитывающей влияние принятой формы натистнческого распределения состояний накопителя на его емкость. Доведено сравнение аналитических методов расчета с методами мо-елирования и детерминированными подходами, используемыми в зада-ах проектирования предприятий машиностроения и металлообработки, а ряду с задачей синтеза, позволяющей определить объем пристаноч-ого накопителя по известным характеристикам производственной сре-ы рассмотрена задача анализа, решение которой позволяет дгиь ценку фактической производительности станке по известной емкос-и пристаночного накопителя. Для практических целей оказывается цобной формула, определяющая емкость 2 пристаночного накопи ¡ля

2 (19)

(ер - безусловная веролтность.нростоя, и - интенсивность из-¡нения'состояния накопителя, с1 - поправочный коз'Кйадент, -ючйициент регулярности запуежв, 5 - размер партии деталей, у - абсолютная вероятность простоя.

Обаая задача оценки взаимного влияния системы "человеж - маша" аакооргашюуще:!!-! производственной среди связ. да с олре меьием уровни автоматизации станка. Проведено исследоВ£~.ае су. 23

ществуташх способов опредепенвя рюгр параметра. в результате показана Возможность притекения {унллгвмялмю , i/nюл:; случайного блуждания и предложено г--ои»»льаР!г. ься китпс' рпига обтс!-п управления. При выполнен;]!! ,-,i»r- ^..••¡г-тгпчегго:: оп«фг>п :« универсально;.! станке ранг равви единице. 'ЬгспгвлышЛ ргкг рстеи девяти и соответствует оборудо тип г,л > ¡¡¿ьпльногс весолгтно автоматического производства. Ría г ¡fy обк-: тп угр.-влош:« i>ic¡ сест-вляется с числом двоИнвх иаго« процесса сл/чл.лргр блу>~пшя. Затем определяются вероятное?;; i;o;'oí:to; "^гра и ьлл о':у; ланил на начальный уровень, в отог сл.'чпо ypo-eni .тгг.'гл^еяши Ка ио>.-но определить через откосе телтуг. лел;;:г.ч;;< ггсгаш Ншнонп как

kUf :/:,/ )'.' <»>

йссмотрено несколько пер птов „уыдкедодч^ езягк ме;:ду параметрами станка, Ьбслу! г;*"" loro т-рспыл*' i: пп«:.:>;,"ДСТ1.1>нноЗ среды. Стан1гу соответс ®ует nnpowip уровня пртогахв:«!»:«, обслуживающему персоналу - уровень ги'-т^стрмпи.ог" о<ч:г.;и:в! ккя, прова-водсгвенной среде - индекс npw: «лет:«. ;.-r п: -пч.'лп i¡í «-является сильная корреляционная связь г<л.:у урог-исг . ¡;огосга;.о:ыого об-слукивания и уровнем авто: ахпзацш;. Гндокс пр" гмодства, выступайте как мера относительной стоимости > ехпнячепко."! обрсбс..кя, обратно пропорционален уровню автогаигзапк; errare. Ир;; определении уровня автоматизации следует учатгрг :ь пол.ччг.:; roe. '«пшекта использования. В этом случа'е спраре.дл;;во ур-шипие

СГ" f L ( i !!.,) il i '.{■ , ...... /-I', ;?I)

где L - коэффициент исполь -.ованкя, ;;нде;-г. стр.;;кй,С:=киЬ -отношен. ' коэффициента автоматизме»! к ког • «шпиьту использования. Параметр с имеет сшсл поправка ь теорет.лче скоку определению прсдсльногЬ значения коэ í;iu!од та ?.'ногопт акачного обплу^.ива-ния l<f .

■ = (22)

Цехе хя из лмепоихся в распоряжении ког.ст<.;уг~ор.- парггетров производственно-техническое характеристики станка тре*уегнЛ уровень автоматизации можно оделить по ; о?;*,уде ■

^4HK}e4]L >eU Í-L'j.

Информационно-вероятностная модель л»а?«я ti ж-тлг.зп&г r.n.iт 24

быть эуфективьо использована при создании нормативной базы и при проектировании неханообрабатывающих производств.

Заключение содержит краткую характеристику работы. Таи же приведены сведения, касающиеся научной новизны, практической ценности, реализации в промышленности и апробации работы. Раздел завершают общие выводы по выполненной работе.

Приложение I содержит примеры синтеза требуемых параметров производственно-технических характеристик металлорежущих станков. Часть этих примеров приведена в таблице 3.

Пиилонение % содержит основные обозначения, примс-яемые в работе.

Прилоь.ние 3 содержит документы, подтверждающие внедрение результатов выполненной работы.

ОШИЕ ВМЗОДЫ

I. Разработан принципиальный теоретический подход и предложено реиение научной проблемы формирования производственно-технических характеристик с учетом факторов, проявляющих себя в процессе эксплуатации и влияющих на процесс проектирования металлорежущего станка. Отличительными свойствами полученных результатов являются: достаточность использования ограниченного объема исходной инфопмации, простота технической реализации а возможность совершенствования потребительских свойств станка исходя из обоснованного назначения требуемой величины технических показателей.

2• Выполнен анализ существующих показателей производственно-технических характеристик металлорежущих .станков и методов их ол-ределег.ия, показавший широкое распространение качественного анализа фактической информации с последующим примене^ем техки• ^-экономических расчетов и количественной оцелкой технического уровня. Предложено дополнить известные методы анализа требуемых показателей способом рассмотрения производственной среды как самоорганизующейся системы. Результаты выполненного исследования показывают, что производственная среда обладает т:тачными для синергетики признаками, к которым относится структурное разнообразие элементов, взаимодействие с внешней средой, нелинейный и диссипатнв-

»

ный характер протекания процессов.

3. Систематизированы рекомендации по предпроектноиу обследованию производства и изучению основных тенденций развития металлорежущих станков с целью подготовки исходных данных для определения показателей производственно-тиических характт-'стик. По результатам анализа проловодственны* процессов выдвюса "рунпа фундаментальных моделей, служащих схрухтуряо-функпи^нальнол ба-

.25

, "Производственно-технические

Модоль отанка-аналога Оспвной .геометрический параметр, мм Квалягет точности обработки Внутрицякловая сложность обработки Число сблокированных тиклов обработки Длительность цикла обработки,мин. Коэффициент серийности Коэффициент техн.использования Коэффициент использования Наработка на отказ*, мпн; "Длительность пореналадки, мин. Размер партии деталей, шт. Период стабилизации факт.произв.смен Злкосгь лрисганочного накопителя,шг. Уровень многоеган.обслуживания Уровень автоматизации

характеристики металлорежущих станков.Таблица 3

ISK20 6S5I0 2782С 5AJ22 3KI5I ЗА544 6C2I4

220 1000 800 250 200 1150 65

9 7 5 8 5 7 II

3 S 6 3 10 4 4

I 2 2 2 I 5 8

15 24 3 3 5 32 0,08

25 г I 1.5 о I I

0.82В 0,677 0,694 Г. 337 0,751 0,414 0.923

0.353 0.524 0.652 0.716 0,447 0.274 0,902

301 162 86 131 122 59 25

83 30 - 98 44 - -

5 30 - 257 14 - -

69 2 12 II 6 296 2

10 6 81 51 32 3 ПО

1.09 1.60 2.08 2.56 1,16 1,28 7,22

0,19 - 0,39 0.50 0,58 0,22 0,25 0,84

зон производственной среди и включаючих: информационную модель энтропии Шеннона, психофизиологический закон вебера—$ехнера, физическую модель линейного осциллятора, вероятностную модель случайного блувдания. Применение единых фундаментальных моделей позволяет провести разорение производственной среды „как самоорганизующейся системы в целом на подсистемы, характеризуемые разными группам параметров и едиными закономерностями функционирования.

4. Сформирован инженерный подход к определению требуемых значений параметров производственно-технических характеристик металлорежущих станков с позиций адекватности этих параметру особенностям психофизиологического восприятия человеком условий промышленного производства. Определены общие свойства параметров характеристик, подразумевающие абсолютный характер величины каждого параметра, наличие группы функционально-независимых параме: ов, энтропийную логарифмическую форму представления части независимых параметров, связь независимых параметров с зависимыми через фундаментальные модели, линейную независимость внутри группы функционально-зависимых параметров.

5. Дано аналитическое представление группы независимых параметров на основе моделей размерного ряда по геометрическому параметру, единицы допуска, числа переходов для достижения заданной точности, длительности цикла обработки и индекса производства. Подтверждена принадлежность независимых параметров к характеристикам самоорганизующейся производственной преды через зависимость от фундаментальных моделей и чер^з свойство фрактальности, которое присуще энтропийной группе независимых параметров и служит признаком нелинейной динамической системы. Возможность практического использования упомянутых моделей связана с контролем информации и приближенной оценкой величины показателей.

6. Сформулирована и выражена в количественной форме проблема кинетических явлений в производственной среде. Показано, что источником возму^ ний могут быть как внешни" факторы, связанные с поступлением заказов, материалов, энергий, информации, так и собственный вероятностный характер 'нкционирования металлорежущего станка. !.(е?с .стемные взаимодействия описаны кинети"еской конст'""'-той, существенной при проектировании комплексов станочных систем. Внутрисистемный переходный процесс охарактеризован периодом стабилизации фактической производительности, дающий типичный масштеб времени для определения показателей производственпо-технических характеристик.

7. Обоснован а использован щи реаенли задач анализа локаль-

них структурных взаимодействий метод обобщенной циклограммы, отличительной особенностью ко-; poro язляется вероятностгий характер системных связен и продолжительности процессов взаимодействие. Показано,'что структурное разнообразие элементов самоорганизуте.1-ся производственной среды к наличие обмена энергией и информацией с внешней средой приводит к возникновенн ■ организационных потерь и образованию группы показателей, описывающих это явление. Определена ci.ysiypa и дана количественная оценка четырем составляющим потерь, соответс твупщим ожиданию обслуживания, первичным и вторичным совмещенным потерям и потерям при независимой обслуживании. Практическую ценность имеет оценка емкости пристаночного накопителя, обеспечивающего компенсацию наложенных пргс~оев и относительную автономность работы оборудования.

8. разработан способ количественной оценки показателей технической и фактической производительности металлорежущих станков, опирающийся на вычисление коэффициента технического использования я коэффициент?, использования. Для данного класса задач обосновано

• применение метода волновой функция и принципа экстремальности энтропия функционирования станка в конкретных производственных условиях. Проведена апробация разработанных способов инженерных расчетов и сравнение полученных результатов с данными обследования различных групп станочного оборудования, включающего специальные, агрегатные, универсальные станка я станки с ЧТО". Продемонстрирована практическая важность применения показателей производительности для оценки структуры фонда времени.

9. К здлс^ена интерпретация параметров внутрпсменной надежности на зыке азартной игры с подбрссиванием монеты, в которой момент воз- .-ащения к начальному состоянию капитала игроков, идентифицирован с моментом технического ила организационно-технического отказа ст;.нка. Указав практический способ вычисления параметров наработки на отказ, времени устранения отказа, длительности , переналадки, :'азмера партии деталей. Проведен подробный статистический авали' , показавший' удовлетворительное согласие между теоретической но-элью и фактическими результатами, полученным при эксплуатации металлорежущих станков. j

Ю> выполнены оценки взаимного влияния системы "человек-ма-иина" г самоорганизующейся производственной среды, основанные на определении уровня автоматизация металлорежущего станка исходя из частной.энтроши процесса случайного блуждания.; Выявлена сильная корреляционная связь между уровнем автоматизация, уровнем многостаночного обслуживания и индексом производства. Определена об-

ласть практического использопания шцо^дичношю-ьероятностной ыо-долн уровая автоматизации .:ул разработке нздоитшов я проектировании станочных с истом.

11. Натоплен определс-нныЛ практический опыт применения информационно-вероятностных «аго,поп >{юрш1роьУния показателей точности, производительности л надежности мвталяо^жуцах станков, входящих

в производственно-технические характеристики. Строгие статистические и примерные и кгичсские.оценки показывают, чго отношение фактических и требуемых по расчету количественных показателей Moser изменяться вдвое в сюльиую или меньшую сторону. Дос- гигнутая точность оставляет определенную свобэиу выбора для принятия технологических, конструкторских и экономических решений ири создании станков.

12. Разработанные теоретические подхода и практические методы формирования производсгъ.аао-гехнических характеристик металлорежущих станков нашла свое применение при решении ряда инженерных задач, выполненных с участием автора. Результаты исследовагель-с.'.сой апробации и опыт практического применения позволяют рекомендовать анформационно-вероятноотные методы для использования при разработке технических заявок, технических заданий, техничэокчх условий, карт технического уровня, экспертных заключений и прогнозов развития станочного оборудования.

Осночныа результаты работы отражены в следующих публикациях:

1. Кудинов A.B. Влияние внутренних запасов на эффективность автоматизированных производств // Проблемные вопросы автоматизации производства: Тез. докл. Всес. науч. гехн. конф.— -U1978. - C.III.

2. Кудинов A.B. Влияние структуры автоматизированного производства на производительность // Опыт создания и лрименепия высокоэффективных машин-аргомагов в серийном и массовом производстве; Гез. докл. Всес .науч.техн.сем. - Мм 1979. - С,91-94.

3. Кудинов A.B. Вопросы применения. ..ранципов группопй технологии при создании комплексных производств // Основные проблемы резвигиг технологии машиностроения / ЦДНГП. - U., 1981. - С. I28-I3I. * .

4: Кудинов A.B. Выбор объема складе а размеров накопителей для участков типа АСВ // Сб.науч.гр. ЭНШС. - Ь!., 1976. -С.52-55. ,.

5. Кудинов A.B. В-бор размеров шлифовальных к'рг рв дм об"^-боткя спиральных дисков // Станка % инструмент. - 1974, -19,-С .20. 25

6. Кудгшов А,3. Грпчгаш изменения средней производительности // Станки и инструмент. - 1987. - Ii 4. - С.4-6.

7. Кулиноп A.B. Использование эксплуатационных хвракгер-'сгик .!]:i: проектирования автоматизированных участков // Сб.науч. тр. i-11'i..C. - 1.:., 1981. - C.9B-I04.

8. Кудинов А.З, Количественные характеристики FjТС ме\?нооб-рабзгки // Проблемные вопросы автомгшзалг.л производства: ¿ез. такл.Всео.пауч.те^ц.симп. - Воронеж, 1987. - С.23-30.

9. ^чуланов A.B. Mgto.ii расчета кинематической точности реэьЗо-обра^зтывашпх станков / Реп. :урн. "Станки я инструмент''. -1975. - 14 г. - Деп. в Ш-ШАШ, 07.01.76, М 1176.

10. Кудимов A.B. Иекогорыз законе- арности формровония ги-J-кз»! операционной и маршрутной.технологии // Прогрессивные информационные а технологические процессы в машин о- и приборос троен::':: Матер, мекресп. сем. / Ш ЦЧО РИА. - Орал, 1993. - С.ЬЗ-94.

11. Кудинов A.B. Новче технические решения при создании автоматизированного завода на МСПО "Красный пролетарий" // Проблемы создания и эксплуатации ПС и ПР на предприятиях машиностроения: Тез. докл. Всес. науч. техн. конф. . ' ' " - M.f 1990. -С.11-12.

■ 12. Кудинов A.B. О влшший геометрической точности станка на профиль винтовых поверхностей изделия // Сб. науч. гр. ЭНМ.Ю.-

- 1974. - С.60-63.

13. Кудиаов ^.В. О погрошноогях профиля, возникающих при правке дичкового инструмента // Cd, науч. тр.. ЭНШС. - M.f 1974. -

- С.64-6' .

14. ;;линов А..З. Обоснование уровк автоматизации при соэ- . дании ст .чных систем механической обработки // Станки и инструмент. - •: У. -47.- С.7-8.

15. ../tiij-.ов A.B. Определение параметров интегрированных производств ; ;;н проектировании: подичее киэ рекомендации / ЭНИМО. -

- М., 1991. - 44 с.

16. - упилов А.З. Основные этапы формирования комплексных ав-гомегивпр гчоегков//СО. аи/ч. tp. ШМ. -М,( 1Э81. -

- С .92-97,

17. . уг'шов А.З. Особенности обследования jпредприятий прр создания 1*11 механической обработки // Станки и, инструмент. -1939. - В 10. - С.11-14. •

18. Кудинсз'А.В. Особенности предирог^.-ного анализа предприятий при со^дчни:! ГШ механообработка // Проблемы ооздшшл и вноп-P'.-ujui габках яроазиодс твоя них и, роботе технических комплексов на предприятиях иаиииостроения: Тез. докл. ßcec.науч.техн.кон^.

- Одесса, 198;.. - С.28-29.

19. Кудиаов A.B. Оценка лечагензя профиля при затшюьании дискоыш иаструиеитом // Изв. вузов, Манншостросние. - 1974. -И 12. - С. 161-163.

20. Кудшгов A.B. Лредпроектный анализ мьсиностроителышх предприятии при создании ГПС // Сб. науч. тр. ЭНШС. ¡Д., 19Я6,-

- С.37-45.

21. К^длноз A.B. ИредпроектныЯ аналнг при созданчя ГПС .для маханичоской обработки: ¡..огодические рекомендации / ЭНКЖ. - '.,1., 1987. - 23 о.

22. Кудинов A.B. Принципы выбора оборудования и объектов обработка при азгомагпзацг:л производства // Сб.науч.тр. ЭНЙ.Ю.

- М., 1979. - С.3-Й.

23. Кудинов A.B. Расчет автоматизированных производств при проектировании: Методические рекомендации / ЭНИ.Ю. -,М., 1979. ~ -

- 75 с.

24. Кудинов A.B. Расчет автоматизированных производств при проектировании: Мегодпчеокне рекомендации / БНЩТЭМР. - М., 1985.75 о.

, 2j. Кудинов A.B. Расчет искажения винтовых поверхностей, обработанных дисковым инструментом // Станки и инструмент. - 197м.-К 10, - С.33-34.

26. Кудинов A.B. Расчет канала возврата niapi сов в передачах вият-гайка качения // Станка и аяегруыенг. - 1976. - И 4. - C.2I-

-23.

27. Кудянов A.B. Расчет отолов металлорежущих отанков // .!зв. Вузов. Машиностроение. - 1975. - II 4. - С.165-168,

28. Кудшгз A.B. Связь спектра вибраций техаологичеокои сзс-темн о параметрами во-шистости обработанной поверхности Д Машиноведение, - 1974. - Ii 2. - С .91-96.

29. Ку шов A.B. Специфика «использования внутренних запасов в автоматизированных производствах // Вычислительная техника а математические методы в организация. управления и технологии складов: Тез.докла»еад.науч.гехя.ко.1$. - Братислава, 1078. -

С.10-14. "•■•

30. Куликов А.,и. Гезаапсская заявки ца ПС. // Руководящий документ по отоилзргизе-'п:: Рд 2 /-.02-^-37 / ¡.:СнШ1. - [.!., 1987. -

- С.26-29.

31. Кудшшп ¡\.а. ик'м; .^тентадъноэ операционное технологии -сков оборудована для укр »".и'.'язировяшюго завода, создаваемого

на МСПО "Красный прэл.-тг-.г. " // Итоги, проблемы и перспективы вомплексво-автэчагпзр ;овип:ы'г производств в машиностроении и при-борострогчпп: . докл. 2с.;с .ыауч.тегн.конф.- Горький, 1990. -С .26-27.

32. кугпшог А..2., ¿упзоввцкпК С.'Л. '.Хлептиг&икация статистических о<*»с:то" V / Лвтокптвзация технологических иро-'чосов в '.•пз:-.,!эсг|.с.-'!ц::т :: лряЛорэс • освой: Тез.докл.респ.конф.

- Севосгсп.'ги., т:'. - о .23.

33. Ку инлв /•■ кп?н'■)'..•;! ¡Г.Г., ^аликович З.Б. Самоценгри-руюший ваяв:.? •!.'« гяепкп.: сгупзнчатйх валов //. Сехапизация и авгомаг'гкгь':'/ читт.нсг;..- . - 1976. - !,' 1С. - С.15-1?.

34. ..уг.". п.з., . э;.охулогов Д./.. Экономическое конструирование оясг-.-'и упи 1;чг!'пг // двтоиагизацая и комплексная механизация прсипго" -) ~гг зги-ля г ири1о;;осгроении. - Каев, 1970.- С.55-58,

35. ¿уд-'Ы: .-..д., .овлгг. а.З. Разработка технической заявки на ПС ллл ¡.т".п ->-> '¡-к-. !-? ..,:то.п:1Ч'.:ские рекомендации / £ '.ШС,-Ы., 1986. - 47 с.

;