автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Интегрированные модели технологических систем механообработки

-Г

Кб ' ОД

1 9 ДПР 1393

ШВСЬКИЙ ПОЛ} ТЕХНIЧНИЙ 1НСТИТУТ

На правах рукопису УДК 621.91

КОВА.ТЕВСЬКИЯ Серг!й Вадимович

1НТЕГР08АШ МОДЕЛ! ТЕХНОЛОГ1ЧНИХ СИСТЕМ МЕХАНООБРОБКИ

Спец1альн1сть: 05.02.08 - Технолог1я машинобудування

Автореферат

диссертацН на здобування вченого звання доктора техн!чних наук

Ки!в КП! 1993 I

г

Рооота виконана на кафедр1 технолог!I мапПнобудування Краматорського 1ндустр1ального 1нст1туту.

Науковии консультант - заслуженно д1яч науки 1 техн!к1,

академ!к IAH Укра!ни, доктор техн!ч-них наук, професор Гавриш A.II.

0ф1ц1йн1 олоненти: - академ!к ¡АН Укра1ни, доктор техн!ч-

них наук, професор РозенОерг O.A.

- академ!к iAH Укра1ни, доктор техн!ч-них наук, професор Тернкж М.Э.

- академ!к Укра!нсько! технолог!чно1 академИ, доктор техн1чних наук, професор Зенкин A.C."

Пров¡дне п1дприемство - Науково-виробниче о6"еднення

"Черметмехан1зац!я"

Захист в!дбудеться ""1993 р. в годин

на зас!данн! спец!ал!зованно1 ради Д 068.14.10 при КиИвсвкому пол!техн!чному 1нститут1 по адрес!: 252056, м.-Ки!в, проспект Перемоги,37 кор. V

В!дгук на автореферат в 2-х екземплярах, завIрений печаткою установи, просимо направляти по вищеуказанШ адрес! на 1м"я вченого секретаря спец!ал!зовано! ради.

3 д1сертац1ею можна познайом1т1сь в б!бл1отец1 !нститута.

Автореферат раз!слании "У0 "р.

Вчений секретарь Н.С.Равская

спец1ал!зовано1 ради, д.т.н., професор

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальн!сть роботи. В наш час продовжуеться 1нтенсивне мування технологи маш!нобудування як науки. Поряд з ористанням прикладних загально!нженерних дисципл!н вчек! I ц!ал!сти все част!ше звертаються до фундаментальних родничонаукових досл!джень та 1х результат1в. Зокрема- до ично! х!м11, ядерно1 ф!зики, теорИ коливальних Схвильових) цес!в, теорН систем, теор!! управл!ння 1 т. п. Використання овних положень фундаментальних наук стосовно облает! нологП машинобудування дае можлив!сть продовжити побудову II эсофсько! системи I забезпечити подальше удосконалення яолог!чних проЦесс!в з метою п!двищення 1х якост! 1 Гйност!.

Особливе значения в п1знанн! р!зних об'ект!в I процесс!в зжить поняттю ентропИ, яка характеризуе ступ!нь 1х эядкованост!. В езою чергу, технолог!я машинобудування, шчи собою науку про систематизац!» (упорядкування) /пност! прииом!в 1 засоб!в обробки сировини, матер!ал!в та !вфабрикат!в з мето» отримання готово! машинобуд1&но1 хукц1I в1дпов1дно! якост! при максимально продуктивное^ та :тивност!, може отримати новий 1мпульс у своему розвитку на >в! виявлення областей 1 метод!в використання 1аментального поняття - ентропИ та II тв!рних. Таким чином ¡лема полягае в пошуку перспективного наукового напрямку в ;олог!" машинобудування для Шдвищення якост! технолог1чних ес!в та систем, що е актуальним 1 мае велике наукове 1 тичне значения.

Мета роботи ! завдання досл!дження. На основ! розробк! долог!I, теорИ ! практики створення 1нтегрованих моделей олог!чних систем та 1х оптим!зац!1 методами ентропИ спечить п!двищення якост! 1 ефективн!ст! технолог!чних ес!в та технолоПчних систем, цо !х реал!зують.

Для вир!шення поставлено! проблеми I досягнення, мети ти повинн! бути вир!шен! наступи! завдання.

1. Пошук 1 обгрунтування комплексного показника здатн в!дбивати сутн1сть процессу на п!дстав! застосування принци термодинам!ки з урахуванням розд!лу енергетичних взаемод1й ступенем незворотност! розс1ювання механ!чно! енергП в сист II перетворень.

2. Розробка термодинам!чно1 модел! системи та досл!дже; виробництв ентропП в процесах обробки матер!ал!в та формува! характеристик 1х якост!.

3. Розробка термодикам!чно1 модел! та досл!дження ентро! структури гнучких автоматизованих д!льниць механоскладання метою олтим1зац!1.

4. Розробка I застосування символьного метода моделюва! перетворень енергетичних, матер!альних та !нформац!йних пото! для опису структур технолог!чних систем 1 синтезу заход!в для удосконалення на основ! управл!ння показниками ентропИ систеь

5. Розробки термодинам!чно1 модел1 та досл!дження ентрог показник!в завантаження основного устаткування технолог!чь систем з метою удосконалення технолог!чно! п!дготое виробництва та характеристик металор!зальних верстат!в.

6. Впровадосення результат!в розробок 1 досл!джень в машин буд!вне виробництво та навчальний процес п!дготовки !нженер!в спец!альн1стю 12.01 "ТехнолоНя машинобудування".

Методи досл!дження базуються на системному п!дход1 створення ефект1вних технолоПчних систем 1 процес1в, т.еор термод!намики систем, теорИ ймов!рност!, диференц1альному 1нтегральному численн!, с!стемному моделюванню, метод оптим!зацП.

Наукова новизна дисертацП полягае в вир!шенн! науков проблеми пошуку нового п!дходу до вдосконалення технологии систем 1 процес!в механообробки на основ! оц!нки упорядкованост! з допомогою розроблених 1нтегрованих модел! технолог1чних систем I виявлених та обгрунтованих показник ентропП технолоПчних об'ект!в.

Розроблен! теоретичн! положения включать в себе: - методолог1ю п!дходу до вдосконалення технолог!чних систем, процес!в механообробки на основ! оц!нки 1х упорядкованост!

допомогою розроблених !нтегрованих моделей технолог1чних систем 1 виявлених та обгрунтованих показник!в ентроп!! технолог!чних об'ект!в:

законом!рност1 виробництва ентроп!I в технолог1чних системах в умовах перетворення енергетичного потоку: комплексы! показники ентроп!I технолог!чних систем на основ! принципу термод!намики з урахуванням розд!лу енергетичних взаемод!й за ступенем незворотност1 розс!ву механ!чно! енергП у систем! II перетворення:

математичн! !нтегрован! модел! технолог1чних процес!в, що описують виробництво ентроп!I в процесах обробки матер!ал!в та формування характеристик 1х якост!:

методи символьного моделовання перетворень матер!ального, енергетичного та !нформац!йного поток!в для описания технолог1чних систем;

методи синтезу заход!в на основ! м!н!м1зац11 показник!в ентропП !нтегрованих моделей технолог!чних процес!в:

математичн! -!нтегрован! модел! структури технолог1чного устаткування д!льниць механообробки, в т.ч. гнучких автоматизованих д!льниць 1 методи 1х оптим!зац!1: математичн! модел! на основ! ентроп!I показник!в завантаження технолог!чного устаткування технолог!чних систем з метою удосконалення технолог!чно1 п!дготовки виробництва та техн!чних характеристик металор!зальних верстат!в:

методи п!двии;ення достов!рност! показу результат!в досл!джень при статистично! обробк! експерементальних данних на основ! м1н!м!зац11 зведено! ентропП Пстограм статистичних роспод!л!в показник!в досл!дасуваних об'ект!в.

Автор зах!щае:

теоретичн! основи с!нтезу !нтегрованих моделей технолог!чних систем механообробки, що базуються на виявлених законом!рностях виробництва ентропП 1 II тв1рних в технолог!чних системах в умовах перетворення матер!ального, енергетичного та !нформац!йного поток!в;

!нтегрован! модел! процес!в, систем устаткування 1 !х структур, удосконалення технолог!чно1 п!дготовки виробництва

та техн!чних характеристик металор!зальних верстат!в, 1х завантаження 1 обслуги:

- методи досл1даення умов опт!мальн!ст! технолог!чних систем ] процес!в на основ! виявлених та обгрунтованих показник1и ентропЛ технолог!чних об'ект!в.

Практична значим!сть роботи полягае в висновках 1 рекомендац!ях, що випливають 1з результат!в досл!джень 1 розробок 1 дашь можлив!сть:

- виконувати д!агностику технолог1чних процес!в обробки р1занняк за комплексом запропонованих термодинам!чних показник!в якост1 процесу:

- давати оц!нку структур технолог!чних систем мехонообробки, е т.ч. автоматизованих, та !х оптим1зац!ю при проектуванн! зг ступнем упорядкованост! на основ! м1н1м!зац!1 показникг ентропИ. У зв'язку з цим запропонован! вар!анти моделеР оптима:льних структур гнучких виробничих модул1в 1 д!льниць механообробки деталей;

- зд!йснтати анал!з ефективност! завантаження технолог!чногс устаткування за показником ентропП розпод!лу трудом!сткбст1 обробки деталей 1 розробляти заходи спрямован! на пол!пшенн£ використання устаткування, в т.ч. на баз! удосконалення йоге техн!чних характеристик I обслуговування;

- п1двищ!ти в!рог!дн!сть подач! результат!в при статистичн!р обробц! експериментальних даних на основ! м1н1м!зацП ентропП статистичних розпод!л!в показник!в досл!джуваних об'ект1в. ; ц!ею метою розроблена I запропонована в!дпов!дна програма для ПЕОМ:

- використовувати результати роб!т у навчальному процес! п!дготовки !нженер!в спец!альност! 12.01 "Технолог!я машино-будування" 1 п!двищення квал!ф!кац11 1нженер1в-технолог!в.

Реал!зац!я в промисловост!. Результати роботи упроваджен! в проектах д!льниць механообробки для Шкопольского Швденно-трубного 1 Першоуральського трубного завод!в, виконаних НВС "Черметмехан1зац1я~ 1 галузевого проектного орган!зац!йногс "УКРДШРОМЕЗ" за участю автора; в рекомендац!ях по роботизацИ технолог!чних процес!в механообробки на Череповецькому, Магн1то-

>рському, Караганд!нському, Комунарському комб!натах: в 5хнолог1чних рекомендац!ях 1 обладнаннях для управл!ння 5робкою деталей на ремонтних п!дприемствах чорно! металургП Иутуг!нський, Кушвинський I Дн!пропетровський заводи прокатних злк!в, Магн1тогорський завод по ремонту г!рничого 1 металург!й-)го устаткування, Дебальцевський завод по ремонту металург!й-эго устаткування та 1н.).

Практичн! рекомендацИ 1 разробки покладен! в основу эограми п!двищення квал!ф!кацИ 1нженер1в-технолог!в на АО 1овокраматорський машинобуд!вний завод" розроблен1 автором I 5ал1зованоТ в 1991-92 рр. сп!льно 1з сп!вроб!тниками кафедри зхнологН маш!нобудування Краматорського 1ндустр1ального статуту.

Апробац!я роботи. Матер1али дисертацИ допов!далися на ■ 18 1жреспубл1канських, республ!канських, галузевих та рег!ональних знференц!ях 1 сем!нарах у т.ч. на таких республ!канських энференц!ях, орган!зованих I проведених автором, як "Ресурсо-аощаджуюч! технологи механоскладального в!робництва" (1990 р., . Дн!пропетровськ), "Як1сть I над!йн!сть технолог!чних систем" 1991 та 1992 рр. м. Краматорськ), "Термодинам!ка технолог!чних эоцес1в" (1992 р. м. Ки1в), на яауковотехн!чних радах НВО 1ерметмехан!зац!я", на галузевих нарадах М1н!стерства чорно! эталургП в мм. Дн!пропетровську, Москв!, Електростал!. Також эбота допов!далась на кафедрах "Технолог!I нап!впров!дникового а вакумного маш!нобудування" Уральського пол!техн!чного

статуту, "Технологи машинобудування" Куйбишевського • пол!тех-¡чного !нституту, "Технологи машинобудування" Краматорського -1ДУСтр1ального !нституту.

Публ!кац!!. За матер!алами дисертацИ опубл!ковано одна энограф!я, А брошури, та 63 прац!.

Структура та обсяг д!сертацН.

Дисертац!я викладена на 285 друкованих аркушах з малинками таблицами. Робота складаеться !з вступу, 6 глав, списку 1тератури, шо включае 370 праць та додатк!в. В додатках эиведен! акти впровадження насл!дк!в роботи з економ!чним ректом девятьсот тисяч карбованц!в (за курсом 1981 - 1989 рр).

Кр!м того част!на додатк!в, яка мае программ для ПЕОМ результати моделювання технолог!чних об'ект!в у вигляд протокол!в разрахунк!в, малюнк!в 1 таблиць приведена у друго книге.

У вступ! обгрунтована актуальн!сть теми досл!даень т викладен! основн! положения, що винесен! на захист.

В перш!й глав! виконаний анал!з л!тературних джерел в галуз! досл!джень як!ст! технолог!чних процес!в технолог1чних систем, метод!в !х моделювання. Виконан! постановка проблеми, мети 1 завдань досл!джень.

В друг!Я глав! викладена метод!ка виконання роботи, щ< утримует методолог!ю виконання II розд!л!в 1 !х взаемозв'язок подана характер!стика об'ект!в досл!джень, а також запропонува! метод ентропП при обробк! експер!ментальних данних.

В трет!й глав! розроблена термод!нам!чна модел1 технолог!чно! системи на основ! понятть II базово! модел! 1 показани результати досл!джень оптимальност1 виробництвг ентропП.

В четверт!й глав! показан метод с!мвольного моделюванш перетворень матер1альних, енергет!чних 1 1нформац!йних поток!в е технолог!чних системах, дани 1нтегрован! модел! систем знаряддь прац! I етап!в технолог!чно1 п!дготовки виробництва:показана розробленна метод!ка с!нтезу технолог!чних зах!д!в на основ! м!н1м1зац11 показник!в ентропП 1нтегрованних моделей.

В п'ят1й глав! на основ! 1нтегрованих моделей розроблен метод структурного с!нтезу комплексно-автомат!зованних д!льниць 1 подани результати досл!даень показник!в структурно! формули технолоПчной системи при II опт1м!зацП, у тому ч!сл! результати досл1даень характер!стик устаткування системи. .

В шост!й глав! подани 1нтегрован! модел! завантаження металор!зальних верстат!в та 1х обслуги.

В заключены! викладен! головн! результати роботи.

ОСНОВНИЙ ЗМ1СТ РОБОТИ

Проблема удосконалення технолог1чних процесс!в та операц!й, у т.ч. з метою Шдвищення 1х якост! та над1йност!, полягае в складност! реал!зуюц!х 1х систем, в складност! 1 р!зномон1тност! внутр!шн!х зв'язк!в та зовн!шн!х вплив!в.

Великий внесок в досл!дження якост! 1 над!йност! техноло-г!чних процес!в I систем, що реал!зують Гх.зробили: 0.0.Матал!н, О.С.Прон!ков, Е.В.Рижов, А.Г.Суслов, В.П.Федоров, 0.0.Резн1ков, П.Р.Род!н, А.Л.Макаров, В.С.Мух1н, Л.Ы.Шустер, !.В.Крагельськ1й, !.Б.Хостецький, П.1.Ящер Шин, В.К.Старков, 0.1.Смирнов, 1>.Я.Якубов, В.В.Таур!т, В.Ц.Зорикуев, О.В.Як!мов, Ю.К.Новоселов, О.Г.Хабалд!н та багато 1нших.

Практично у вс!х працях наявне твердження про те, що 1роблема оптим!зац1! технолог!чних процес!в 1 операц!я, в т.ч. з *етою п!двищення !х якост! та над!йност!, полягае у складност! систем, що реал!зують 1х, I р!зноман!тност! внутр!шн!х зв'язк!в ! зовн!шн!х вплив!в. Необх1дний перех!д в!д традиц!йно зир!шуваних задач анал!зу ! опис!в об'ект!в на п!дстав! гмп!ричних даних до синтезу технолог!чних процес!в, що вимагають :!стемного п!дходу, основаного на використанн! найб!льш ?агальних законом!рностей формування технолог!чних фактор!в 1 юказник!в процес!в I якшо е основою практично вс!х найб!льш ?ундаментальних ^озробок в удосконален! та оптим1зац11 технолог!чних процес!в 1 систем. Ряд автор!в указують на 1ерспективн1сть застосування математично! символ1ки для опису >б'ект!в досл!дження таким чином, щоб лог!чн! д!1 практично буди ¡веден! до перетворення символ!в, що описують цей об'ект або !х :укупн!сть. При цьому можна в!двол!ктись в!д його конкретно! Лзично! природи. Проблема вибору показника ефективност! I 1Кост! технолог1чного процесу полягае в пошуку 1 >бгрунтуванн! комплексного показника, здатного в!дбивати утн!сть процесу в наяб!льш загальному смисл! й найб!льш повно. [роцеси, як! супроводаують виникнення приховано! енергИ [еформацИ, повинн! розглядатися на основ! принцип!в термодина-¡1ки взаемодИ контактних поверхностей. Таким чином проблеми

енергетичн! 1 технолог!чн! стають предметом тр!ботехнолог! Зм1на якостей !нструментального 1 оброблюзаного матер!ал1в зон! р!зання е насл!дком перетворення зовн1шньо! енергИ енерг!ю внутр!шн!х процес!в, коли робота р!зання Ар перетворю ться в теплову енерг!ю 0 та пр!ховану (внутр!шнк>) енерг деформачП и. Самоорган1зау!я 1 пристосовуван!сть трибосисте] базуються на одночасно д!ючих явищах активування (зб!льшенн в!льно! енерг!! технолог!чно! системи та пасивування ( зменшення). Це дае змогу на п1дстав! узагальнюючих залежност* забезпечити регуляц!ю якост! технолог!чних систем з допомог-конструкторських, технолог!чних та експлуатац!йних засоб! Проводяться розробки метод!в к!льк!сно! оц!нки структури оптим!зау!1 форм орган!зац!1 технолог!чних процес!в п досл!дженн! системи виробничих д!льниць за параметрам ентропП. I всеж ц1 роботи не використали досить потуж принципи сучасно! термодинам!ки, а саме: принцип найменш дисипацИ ентропИ Онзагера Л: та принцип найменшого виробницт ентропП Пригож!на 1.П. Упорядкован!сть структури е як!с ст!йких структур будь- яких систем, в т.ч.- технолог!чни Структурна характеристика системи е зм!нною 1 такою, розвиваеться. Неявн!сть структури подаеться як умова накопичен к!льк!сних зм!н всередин! об'екта як! е необх!дною передумов для його як!сних перестворень.

Методично робота виконана на основ!: анал!зу в!тч!зняно1 заруб!жно! л!тератури 1 формулювання основних задач д вир!шення поставленно! проблеми: теоретичного експериментального досл!дження областей, можливостей 1 метод оц!нки ентропИ технолог1чних систем шляхом введения обгрунтування в!дпов!дних показник!в (з цього мето розроблялись 1нтегрован! модел! технолог!чних процес!в I засоб 1х реал!зац!1): створення метод!в оптим!зац!1 систем 1 процесс за показниками 1х ентропИ.

В основу прац! покладен!:

- г!потеза про упорядкування системи:

- акс!ома про ентроп!йн! оц!нки упорядкованност! об'ект!в.

Задач! досл!дження визначен! в прац! таким ч!ном:

1). Пошук I обгрунтування показник!в ентроп!! технолог1чних оцесс!в I систем.

На цьому етап! зд!йснювались теоретичн! досл!дження елемен-в технолог!чних систем, як! являють собою п!дсистеми:

- "технолог!чний процес":

- "технолог1чне устаткування ! його комплекси - верстатн! моду, д!льниц! механообробки (в т.ч. штучн! автоматизован! вироб-цтва)":

- "технолог!чне оснащения":

- "р!зальний 1нструмент":

- "технолог!чна п!дготовка виробництва".

Досл!дження базуеться на розробц! таких метод!в модулювання стем та п!дсистем, як графоанал!тичне 1 символьне при п!дтрим-матиматичними методами. Вказан! модел! е основою для досл!д-иня умов оптимальност! технолог1чних систем. Результатом таких :л!джень стали показники ентропП, в т.ч. комплексн!:

2). Виявлення областей застосування показник!в ентропП:

- ентропП об'екта:

- зведенно! ентропП характеристик якост!:

- виробництва ентропП;

- комплексних показник!в ентропП.

Ця частина досл!джень базуеться на розроблених моделях, а сож на результатах експеримент'альних досл!джень:

- характеристик технолог!чного процесу обробки:

- показник!в якост! обробленно! поверхн! детал!:

- характеристик номенклатури оброблюваних деталей:

- показник!в завантаження устаткування та його техн!чних »актеристик:

- структури систем технолог!чного устаткування.

3). Розробка метод!в оптим!зацП показник!в ентропП.

На мал.1 показана схема взаемозв'язку вир!шуванних в прац! 1дань.

3 метою планування I орган!зац!1 експериментальних досл!д-[ь таким чином, щоб достов!рн!сть отриманих результат!в дала :лив!сть обгрунтувати теоретичн! розробки I висновки 1 таким :ом п!дтвердити як актуальн!сть 1 наукову новизну, так 1 пл!д-

Теоретичн1 досл!дження

Досл!дження

умов оптим!зац!I

моделю-ван ня

математичн! модел!

графо-анал!-тичн! модел!

символьн! модел!

Експер!ментальн! досл!дження

Л

лабораторн!

X

виробнич!

Характеристики техноло-г!чного процесу обробки

Показники якост! оброблено! поверхн! (точн!сть, шорстк!сть тверд!сть, структура 1.т.д.)

Характеристики номенкла-тури деталей

.4_

Показники заванта-ження ус-таткування 1 иого харак терис- I тик

МЕТОДИ ОПТИШЗАЦП

X

Т.

ВЛРОВАДЖЕННЯ

Технолог!чн< система

-процес обробки

-технолог!чн« устаткуванн$

-технолог!чн« оснащения

-р!зальнии !нструмент

-система устаткуванм (д!льниця, цех)

-технолог1чнг п!дготовка виробництв

Структура системи технолог!ч-ного устат-кування

Мал.1. Структурна схема взаемоз"язку завдань досл!дження

н!сть подальшого розвитку роб!т данного напрямку, в цьому роз л! подан! методичн! рекомендацИ розроблен! 1 використан! ав

>ом у св!т! "ентроп!йного" п!дходу.

Перш за все, методикою виконання прац! передбачене виявлен-!я можливост! максимального використання обмежено! !нформац!1 фо об'ект досл!дження - показники якост! обробки поверхн! деталей 1з поданих в розд!л! матер!ал!в зроблено висновок про 'е, що ман!пулювання данними виб!рки дозволяе "розкрити" :нформау!ю про генеральну сукупн!сть, що м!ститься в II виб1рц1. 'аке тлумачення метод!в обробки виб!ркових данних в!дкривае южлив1сть для припущення, що доц!льно продовжити пошук таких гетод!в перетворення данних виб!рки, як! були б найб!льш т1сно юв'язан! з характеристиками генерально! сукупност!. В рол! 'акого показника методикою пропонуеться показник зведено! ;нтроп!1 Бп г!стограми, отримано! на основ! малих виб!рок.

Г»

5е п - к!льк1сть 1нтервал!в г!стограми:

IV - ширина 1нтервалу нормованого розпод!лу; Р. - ймов!рн!сть, в!дпов!дно 1-му ступеню г!стограми. Для досл!дження законом!рност! зм!ни величини зведено! жтроп!! г!стограми за допомогою машинного експерименту розроб-тена програма в 1нтегрованому пакет! Ма1;САБ,а також створен! ма-:иви генеральних сукупностей чисел нормованих 1 центрованих роз-юд!л!в Гауса, С!мпсона та р!вном!рного.

Зд!йснена реал!зац!я маш!нного експерименту по орган!зац!1 «алих виб!рок !з створених масив!в, як1 суворо п!дкоряються шщеназваним видам розпод1л!в.

Установлено, що показник зведено1 ентропП мае яскраво ви->ажений м!н!мум, в!дпов!дний оптимальн!й к!лькост! !нтервал!в Чстограми виборки, а значения цього м!н!муму ! сукупност! 1з >птимальним значениям п дае можл!в!сть !ндент!ф!кувати вид раз-юд!лу за незначною к!льл!стю в!пробувань, що показано на мал. 2 Методикою проведения досл!джень передбачено також створення 5азово1 модел! перетворення енергетичних поток!в у технолог!чних фоцесах механообробки, досл!дження умов II оптимальност!: дос-т!дження виробництва ентропП в технолог!чн!й систем!

механообробки, а також визначення комплексного показника вироб-ництва ентроп!!.

Зведена Бп ентроп!я

-1,1-1.2-1.3-1,4-1,5

Розпод!л С1мпсона

Р1вном!рний розпод!л

Розпод!л Гауе!

1 ё 1 I

Оптимальна к!льк1сть ступен!в г1стограми мало! виб!рки п

Мал.2. Облает! 1дентиф1кац!I генеральних сукупностей за м!н!мумом зведено1 ентроп!I Б та оптимально! к!лькост! !нтервал!в г!стограми

Особливе м!сце в досл!дженн! займае створення символьни 1нтегрованних моделей технолог!чних систем, основаних н формал!зованому уявленн! матер!ального, енергетичного та 1нфор мац!йного поток!в, як! складають сутн!сть будь-якого технолог!^ ного процесу 1 реал!зують його технолог!чну систему. На ряд приклад!в показан! можливост! зменшення показника ентроп!! сис теми.

Процеси перетворення матер!алу (Ю, енерг11(Е) та !нфор: мац! (I) складають сутн!сть технолог!чни)

процес!в.Ф!лософська концепц!я едност! св!ту та законом!рносте еволюц1йних процес!в припускае !! актуальн!сть 1 для облает матер!ального в1робництва. Особливост! прот!кання процес] обробки диктують вимоги до к1лькост! енергетичного потоку, 1 "вводиться" в технолог!чну систему 1 формують характер зм!1 енергетичного потоку в облает! вар1ювання технолог!чн! режим!в.

На мал.З показана структурна схема технолог!чно! системи внутр!шр!м зворотним зв'язком за енергетичним потоком.

Мал.З. Структурна схема технолог1чного процесу с 33 за енергетичним потоком

У в!дпов1дност1 до прийнятого означення елемент!в 1 запро-онован!й в прац! класиф!кацП сполучень поток!в М, Е та I, а акож враховуючи показ поток!в як суми "корисного" та "затрат", заемодИ поток!в у будь-якому технолог1чному процес! прийнято у игляд! графа (мал.4):

Мал.4.Стрктурна схема базово! модел!

Базова модель в!дображае м!н!мально можлив! перетворення атер!ального потоку що характеризуеться 1нформац!ею п!д !ею енергетичного потоку Е0 з 1нформац!йним зм!стом 10. В ре-/льтат! перетворень формуеться матер!альний пот!к з характерис-1Кою М2 12, а також "втрати" технолог1чного процесу у вигляд! >ток!в енергетичних затрат Еэ I Е22 з !нформац!йним зм!стом I, з 122 в!дпов!дно. "Втрати" Ез можуть залежати, наприклад, в!д сост! технолог1чно! машини (в!д II коеф!ц1ента корисно! д!1, злежного в свою чергу, I в!д величини Е0), а не продуктивн! зтрати Е22 -в!д якост! технолог!чного процесу (наприклад, в!д зтрат енергИ на беспосередн!й зное металор!зального 1н-

струменту або ж в!д 1нтенсивност! в!дведення тепла засобами о: лодаення зони р!зання при токарн!й обробц!).

Стосовно технолог!чно! системи, яка характеризуеться в!дкрита д!сипативна система з багаторядовими перетвореш енергИ в простор! 1 в час1, поняття ентропЛ може б; конкретизоване наступним способом:

1. Ентроп1я точност! геометричних розм!р!в заготовок включае ентроп!ю форми заготовки та ентроп!ю II розм!]

2. Ентроп1я якост! поверхневого шару заготовки чи дета. ентроп!я шершавост1 ентроп1я залишкових напружень пове) невого шару ентроп!я дефектного шару Перел1к пок; ник!в ентропП якост! поверхневого шару може бути розшире1 стосовно вс!х 1нших в!домих показник!в якост!.

3. Ентроп!я стану оброблюваного матер!алу

4. Ентроп!я стану р!жучуго !нструмента

5. Ентроп!я розм!рних зв'язк!в технолог!чно! системи

Показники ентропИ елемент!в технолог!чно1 системи (тут »

еться на уваз! II п!дсистеми) можуть в процес! обробки детг зм!нюватись наступним чином (* - ентроп!я зростае, | - ент! п!я зменшуеться, що вказувало б на покращення чи пог!ршення в! пов!дного показника якост!):

Поняття про пункти б!фуркац!1, що вказують на переход ст{ ктури системи в!д колишньо! до ново1, е одним 1з основних в п{ понован!й прац!. Дал! подаються роздуми, як1, ми спод!ваемос хоча й можуть бути п!дданими критиц!,але р!вень 1х узагальне} та експериментальн! результати дозволяуоть стверджувати, що } практичних ц!лей ц!лком важливо знати, в якому саме структуры* стан! перебувае дана система,чи в!дбува!ться зм!на структ! системи в облает! вар1тання параметр!в останньо!. Це в1дкриЕ перспективи оц!нювання можливого р!вня та ефективност! оптим!: ц!1 системи (структурна оптим!зац1я або параметрична, як в1доь мають р!зн! можливост! в досягненн! найкращих результат!в).

На основ! запропонованного Пригожиним I. та Н1кол1сом

поняття виробництва ентропИ, а також враховуючи висновок автора, що базуеться на вивченн! показник!в ентропН р!зних моделей перетворень енргетичних поток!в, про необх!дну Í достатня складн!сть модел! перетворення енергетичних поток!в [теж саме у стосунку виробництв ентропН) можна продемонструвати 2п1вв1дношення м!ж складовими виробниц!в ентропН в систем! частупним способом (мал.5):

Мал.5. Схема виробництва ентропН в технолог!чн!й систем!

Виробництво ентропН dSe сл!д розум!ти як характеристику [еретворення енергетичного потоку величини 1 сп!вв!дношення 1Бв1 та t3Se22, як!, в свою чергу, визначаються перетворенням по-ок!в Е0, (Е21 та Ezz), Ез зг!дно до позначень базово! моде-!i.

Показ схеми виробництва ентропН у вигляд! граф-моделей дао можлив!сть сформулювати 1 вир!шити завдання: визначення при аданих обмеження оптимальн! сп!вв!дношення складових St; dSe0: Sei; dSe3: dSe. Така задача належить до завдань досл!дження перац!й та вир!шувалась з застосуванням ЕОМ. математичне писания мае в соб! ц!льову функц!ю 1 систему обмежень.

Ц1льова функц!я являе собою умову «3S1 = 0:

F = ( dS4 )2 —> mln

Система обмежень: сЗБ = ЙБ + ЙБ

о оО еЗ

ЙБ =с13 + ЙБ

V «1 »22

ЙБ = с1Б + (В

вО «1 вЭ

ЙБ = ЙБ + ЙБ в1 «21 »22

<Чз > 0

<ЗБ < О

В результат! вир!шення задачи методом л!н!йного програм; вання знайден! значения поток!в виробництва ентроп!I Бв, Бв1 Бва в залежност! в!д виробництва ентроп!! (1Бв0 на вход! системи На мал.6 показан! (в р!зних системах координат) залежное виробництв ентроп!I в!д потоку ентроп!I на вход! системи в пун1 тах б!фуркац11.

ЙБ ЙБ ЙБ

вЭ «1 в

3.33+ 3.16+

-0.039

6.63--

-3.00

ЙБ (ЙБ ) ®з 4 во'

Ъэ (ЙБ

. 0| ПО -

/

3.6{- сев1(сЗЗв0)

3.00 ЙБ

-3.16--

Мал.6. Оптимальне сп!вв!дношення виробництв ентроп!I в систем!

Ф!зичний смисл оптим!зац11 зводиться до оц!нки сп!вв1дношення енергН Е0, затрачено! на зд!йснення процесу та створеному за вар!ативним параметром технолог!чного реж!му етроп!!, яка визначаеться так:

Цей показник мае сходн!сть з показником А, представлениям автором в попередн!х роботах ! зв'язанний з ним наступним сп!в-в!дношенням: Б(х) = Д • х. Таким чином можна зробити висновок про те, що Жх) - це к!льк!сть енерг!!, спрямовано! на упоряд-кування структури технолог!чно! системи (наприклад системи "про-цес р!заня") тобто на п!двищення II якост!. В свою чергу велич!на Д - це чутлив!сть системи на впорядкування енергетично! структури за пораметром х. За показником А можна зробити висновок про ефективн!сть управл!ння системою, а за показником IXх) вести пор1вняння р!зних технолог!чних систем (процес!в).

Звертаючись до результат!в досл!джень умов ст!йкост1 системи (див. мал.6) можна в!дзнач!ти, що для конкретного значения енергетичного потоку Е0 необх1дно, якщо ми прагнемо до системи ст!йко1 та як!сно1, забезпечити ц!лком певну велич!ну виробниц-тва ентропН Це означав, що при п!двищенн1, наприклад,

продуктивност! обробки (зростанн! Ео) при одночасно як!сн!й об-робц!, необх!дно зм!нити величину хоча б зм!ною !нтенсив-

ност! охолодження зони р!зання або розчином МОР. Однак збиткове "старания" в цьому напрям! може призвести до пог!ршення якост! системи, так як може бути порушене оптимальне сп!вв!дношення у виробництв! ентропН.

Для прикладу на мал.7 та мал.8 наведен! окрем! результати експериментальних досл!джень комплексного показника виробництва ентропН IX х).

О(х) = Е0(х) - Еоа (х)

Е0>(х) = Т о Бжо(х)

05 Гх) с1Е (х) 1

еО 4 ' О

х-35— = х —ах- • т-

с1Е0(х) Б(х) = Е (X) - х -

Мал.7- Структуры! зм!ни в систем! "процес обробки р!занием" при точ!н-н! ст.40Х на верста-т! мод.16К20 заготовки (1=40 мм, гли-бине р!зання 0,5 мм, подача 0,084 мм/об, матер!ал р!зального 1нструмента - Т15К6 (условними знаками показан! види стружки)

Мал.8. Структурн! зм!ни в систем! "процес обробки р1занием" при точ!н-н! ст.45Х на верста-т! мод.16К20 заготовки (1=40 мм, гли-бине р!зання 0,5 мм, подача 0,084 мм/об, матер!ал р!зального 1нструмента - Т15К6

Умовними позначеннями показан! зм!ни виду стружки, як! св!дчать про структурн! зм!ни в систем! "технолог!чний процес".

Показан! в цьому розд!л! результати досл!джень дають можлив1сть зробити наступи! висновки:

1. Технолог!чн! системи мають структуру, що являе собою виз-начения порядок перетворення енергетичного, матер!ального та !нформац!йного поток!в. Очевидно е необх!дн!сть вид!лення понять енергетична структура, матер!альна структура !нформац!йна структура технолог1чно! системи. Bel вони взаемозв'язан1 1 вза-емозумовлен!.

2. Зм!ни енергетичного потоку в технолог!чн!й систем! здатн! зм!нювати в!дпов!дну структуру ! впливати на показники !! якост! та ст!йкост1.

. 3. Одним !з критер!яв оптим!зац!Т технолог!чних систем ! процес !в може бути проийнятий показник м!н!муму веробництва ентропП, якому в1дпов!дае:

D(x) = Ео(х) - х -S¡— -* min.

4. Для технолог!чних систем, що являють собою нелШйну дисипативну в!дкриту термодинам!чну систему,мають м!сце поняття про пункти б!фуркац!1 - тобто про технолог1чн1 умови,викликан! технолог!чними режимами, особливостями конструкцП та аксплуата-ц!1 технолог!чного уетаткування ! технолог!чного оснащения, при яких в!дбуваеться зм!на структури технолог!чно! системи. Д!агностика таких пункт!в б!фуркац!Т може зд!йснюватися за ознакою: D(x)=0.

5. 0птим1зац!я технолог!чних систем та технолог!чних процес!в за ознаками виробництва ентропИ дае можлив!сть розд!лити поняття про структуру ! параметричну оптим!зац!ю, в т.ч. техно-лог!чних режим!в р!зання ! зд!йснювати !х у посл!довност!, яка забеспечуе:

а) структурну оптим!зац1ю за ознакою D(x)=0: в) параметричну оптим!зац!ю за ознакою D(x) —*■ min (при обмеженнях економ!чних фактор!в).

На основ! базово! модел! технолог!чно1 системи, яка подана у третьому розд!л! дисертацП, автором розробленний метод символьного опису технолог!чних об'ект!в, який дае можлив!сть створити 1х 1нтегрован1 (так!, що об'еднують всю р!зноман!тн1сть перетворень матер!альних енергетичних та !нформац!йних поток!в) модел!.

3 ц!ею метою розроблений ряд визначень 1 правил, що дають можлив!сть забезпеч!ти формал!зоване описування технолог!чного об'екта.

Визначення 1.Виробничо - технолог1чна система (ВТС) е суку-пн!сть функц!ональних елемент!в, як! забезпечують технолог!чне перетворення матер!альних, енергетичних та !нформац!йних поток!вяк! взаемозв'язан! 1 знаходяться у взаемод!! в процес! фукц!онування ВТС.

Визначення 2. Функц!ональн! елементи (ФЕ) - первинн! пере-творювач! матер!альних, енергетичних та !нформац!йних поток!в у процес! функц!онування ВТС.

Визначення 3. Зв'язки ФЕ або ВТС - матер!альн!, енергетичн! або 1нформац!йн! потоки, що забиспечують взаемод!ю ФЕ 1 ВТС.

Правило 1. Перетворення поток!в у процес! функц!онування ВТС повинн! розглядатися за ступеней активност!.

Визначення 4. Перетворення, спрямоване на зм!ну стану потоку, е пасивним.-

Визначення 5. Перетворення, спрямоване на зм!ну зм!сту потоку, е активним.

Правило 2. Будь-який вид перетворення може зд!йснюватися людиною або маш!ною (пр!строем, вузлом, але без втручання людини).

Дал! пропонуеться формал!зований запис ФЕ та ВТС:

М.: ш. - матер!альний пот!к з активним чи пасивним перетворен-ням в!дпов!дно:

Е^ ej - енергетичний пот!к з активним чи пасивним перетворен-ням в!дпов!дно:

Г: ij - !нформац!йний пот!к з активним чи пасивним перетво-ренням в!дпов!дно:

Л - умова перетворення потоку: г - якщо це перетворення вико-нуеться лщ1ною, а - якщо перетворення виконуеться без участ! людини.

Правило 3. Частка участ! люд!ни ч! механ!зму (автомата) у перетворенн! потоку ФЕ за час обслуговування цього потоку

_ _ М(т> т, Е(в>

функц!ональним елементом позначаеться символом Р : Р : р

Правило 4. Частка обслуговування потоку фуикц1ональним елементом за час функц!онування ВТС позначаеться символом Рп, де п - порядковий номер ФЕ на шляху проходаення матер!ального потоку.

Правило 5. Порядок посл!довност! позначень поток!в формал!-зованого описания ФЕ визначаеться прич1нно-насл!дковими зв'язка-ми. Так, якщо енергетичний пот!к спрямований на перетворення матер!ального, то спочатку записуеться р^<в> (первинний пот!к), а пот1м йде р.м<т> (вторинний пот!к). Аналог!чно може бути показане будь-яке 1нше сполучення поток!в. Наприклад, ^Га ^"в 1 ~ описания Ф, в якому матер1альний пот!к без зм!н переноситься з допомогою керованого людиною перетворювача енергП (адресна транспортна система, керована оператором).

Правило 6. К!льк1сть функц!ональних елемент!в у ВТС повинна бути не меншою, н!ж к!льк!сть однор!дних поток!в, як! в!др!зня-ються лише видом 1 активности перетворення.

Прикладом символьного описания технолог!чного об'екта може служити 1нтегрована модель верстата з ЧПУ.

{р гр| р- р™ гр* Р" Р™ ]} -ИТ„[Р* Р* ]}—*

1 1г 1г 1а 2 2г 2 г 2 г Э Зг 9а

{р [р1 р= р* ]} -*{Р (Р^ Р™ ]} -«-{Р^ГР*, Р" Р™ ]> -

4 4а 4а 4а 5 Зг 5г в бг йг бг

<р, [р^ Р! Р™ ]>•

7 7г 7р 7а

Як це видно 1з клас!ф!кац!I, модел! знарядь прац! можуть складатися з одного чи к!лькох ФЕ. IX к!льк!сть ! складн!сть, в к!нцевому результат! визначають ефективн!сть перетворення поток!в. Удосконалення виробнично-технолог!чно! системи на

основ 1 таких моделей повинно проводитись з урахуванням показник!в ентропИ dSe, öS. та dSM - ц! показники повинн! бути зменшен! до можливого м1н!муму, що р!внозначно перетворенню з метою п!двищення якост! системи: (dSe,dS. та dSM) —* min. Д1 ясно, структурн! схеми моделей виробничо-технолог!чних систем мають функцЮнальн! елементи з 1дентичними потоками на вход! 1 виход! в!дпов!дно для попереднього 1 наступного ФЕ: ф)висх!дна модель ВТС

Р.ЧР е 1 г > 1а К 2а Pm Р1 2а 2а

1дентичн! потоки i .= 0,2

б)перетворення 1 - об'енення 1дентичних потоков р * ^_ р® _ рк»

1а -2а ~~ 1а

перетворення 2а - доповження ФЕ для отримання "повних" моделей ФЕ з перенесениям потоку в на-ступний ФЕ:

Р Чр « 1 г ; 1а р™ pi 2а 2а

повний ФЕ

"ч

£г= 0,25

рК1 pm pi 1а 2 а 2 а

перетворення 26 - доповнення ФЕ для отримання "повних" моделей ФЕ з перенесениям потоку в попередн!й ФЕ:

| р 1 р *i • 1 г 1а

рт р1 2а! 2а

повний ФЕ

у'

£г= 0,25

р i рЕ 1 рТП 1 г 1а 2 а К* 2а

Висх!дна структурна схема системи може бути перетворена в 1ншу, яка мае меньше ч!сло поток!в, в т.ч. за участю людини, I тому б!льш довершену ( для висх!дно! модел! £ = = 0,20 , а для перетворено! модел! i = = 0,25 ). Це в!дпов!дно зниженню показника ентроп!! до р!вня показника ентроп!! базово! модел! (з трьомя виходами).

1нтегрована модель виробничого процесу, збудована на основ! розроблено! класиф!кац!1 потокових моделей знарядь прац!, наприклад, мае такий вигляд:

/р1 \ —^гр1 } —^{р1 \ —^/р1 pe<E> pm \_pe<K> рт<м> \

1 г 2 г эг 4r 4г(а| 4г<а> 5г Зг<а> Зг<а>

_^{р1 рв<к> рт j —^ÍP® рт р1 л рв<к> рт }_^

иг 14МаГ14Па) lar ldr lör ur 14rlal Иг(а)

_у/р1 рЕ рМ } _^{Р*" рв(Е>рт \ _>{Рт р1 }

17г 17а 17а 1>г Юг 1Вг<а> 1£>а 1Рг<а>

В склад! ц!е! модел! е 43 потоки, з них 34 потоки реал!зуються функц!ями людини. Таким чином !ндекс £ дор!внюе 0,21. Якщо перетворення деяких поток!в (ц! потоки позначен! !ндексом (а) поруч з (г)) будуть в!дбуватися без участ! людини, то £ виросте до 0,52. Посл1довн!сть перетворення матер!альних, енергетичних та !нформац!йних поток!в характеризуе структуру д!ючо! технолог!I.

Як було в!дзнач!но вище, якщо в двох посл!довних ФЕ один завершуеться, а !нший починаеться однаковими видами поток!в, то !х доц1льно без порушення лог!чно! едност! елемент!в технолог!чного процесу об'еднувати. В цьому полягае основний принцип перетворення !нтегрованно! модел! I в!н, цей принцип, реал!зуе 1дею про необх!дн!сть зниження показника ентроп!I системи: чим менше поток!в в!дображено в !нтегрованной модел!, тим система удосконален1ша. Таким чином пропонуеться на етап! роботи з !нтегрованою моделлю поеднувати к!лько функцИ в одну,

б!льш високого порядку. При цьому.бесперечно може виникати питания про те, до якого ФЕ сл!д в!днести I заховати 1нтегрования пот!к. Ймов1рно в!дпов!д! на це питания немае 1 тому тут розглянут! обидва вар!анти.

У випадку, коли !нгегрований пот!к переноситься в наступи! ФЕ, то модель системи п!сля перетворень (поеднання поток!в) буде мати наступний вигляд:

,pl рт , —».{Р*- pe<E> pm<M1 \

<1-4>г <па) 4г1а> Зг 5г(о] Зг<а1

-»{Р1 Р" Р"" } ->{PI f f )-►

<ö-7>r 7 г i а ) 7 г<а> ( в - ю > а Юа Юа

-ИР* Р™ } -ИР1 РЕ > {Р1 РС Р" )

нг 11г и,12г 12г 1Эа 1Эа 1Эа

—>{Pl рв<Е> р™ } рт } _^{Р1 рв<Е> рт }_^

14г 14г(а Ï 14г(а> lör lör 14 , ltfr 14г(а) 14г(а>

{р1 рЕ рм } _^{pt } {pi рт pi }

17г 17а 17а 1 в г 1 в г < а > 1 В , 1 Ра 1£>г<а>

Враховуючи схему перетворення поток!в у 1нтегрован1й модел!, розроблений комплекс заход!в, як! дають можлив!сть реал!зувати принцип поеднання поток!в. Для вироблення цих заход!в використаний морхволог!чний анал!з зм!сту ФЕ та функц!й поток!в, що об'еднуються.

Для досл!дження можливостей оптим!зац1! структурно! формули технолог!чно! системи 1, в!дпов1дно, власне технолог!чного об'екта, за який може бути прийнята д!льниця механообробки, система !нструментозабеспечення або система технолог1чного забезпечення виробництва (в залежност! в!д постановки задач! технолог1чний об'ект може бути будь-який) поставлена задача досл!дити характеристики структурно! формули. Для спрощення обчислерь, враховуючи високу тривал!сть обчислювальних процедур при вирШенн! оптим1зац1йного завдання на персональна ЕОМ, для досл!дження прийнята стуктурна формула вигляду:

<s>xs <T>xt <Р>ХР <L>x, .

Наприклад,для технолог!чно! симтеми, що складаеться з 8 верстат!в, схема одного з вар!ант!в структури, що мае м!н!мальний показник ентропН, буде мати вигляд:

Схема

структури :

Показник

ентропН S s= -1,88

(S)2 (T)t (P)t (L)4

S — T — P

S — T — P

- L

— L L L

— L

— L.

— L

Для технолог!чно1 системи, яка складаеться з 16 верстат!в, схема оптимального за S —min вар!анту структури показана нижче:

Схема

структури :

Показник ентропН Ss

-1,75

(S)2 (Т)2 (P)t (L)4

- L

— L

— L

T — P

-С т ~ "

I- т — Р

4L 4L

4L

16

верс-тат!в

т

р —

Кожний з показаних приклад!в вибраний за м!н!мумом показника ентропН. Зокрема, для технолог1чно1 системи що мае в соб! 8 одиниць металор!зального устаткування ! всього г^ одиниць основного 1 допом!жного устаткування, д!аграма Рр,Рт,Р3 (мал.9) в!дображуе зм!ну показник!в ентропН для р!зних структур розглянутих систем.

Враховуючи, що оптим!зац!я технолог!чно! системи на стадН визначення концептуальних р1шень (виб!р структури належить саме до нього), здатна принести значний ефект уже за рахунок само!

!деолог!! 1х створення, розглянутий п!дх!д був реал!зований у створен! ряду комплексно-автоматизованих д!льниць верстат!в з ЧПУ. Широк! можливост! реал!зац1! пропонованого п!дходу визначи-лись особливостями номенклатури оброблюваних деталей: запаси! частини 1 детал! зм!нного устаткування п!дприемств чорно! металургН. Виб!р об'екта реал!зац!1 розробки визначався включно области практично! виробничо! д!яльност! автора у пер!од впровадження у результат! досл!джень. Зокрема, зд!йснено впровадження результата оптим!зац!1 структури комплексно-автоматизованих д!льниць в проект модерн!зац!Т цеху трубного 1нструменту Шкопольського Швденнотрубного заводу, Першо-уральського трубного заводу, Магн!тогорського заводу по ремонту металург!иного устаткування, в рекомендацН для проектно! орга-н!зац!! УКРДШПРОМЕЗ та !нш!.

Рр:Рт:Ра

0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1

О

структура циклу Р -

структура циклу р_

_П. .П.. =

И

п

—г~ 10

0

структура циклу Р

\ ентроп!я системи Б

3

г" 20

30 П1

-1. -2.+

I

ентроп!я Б

1

I

I

Мал.9. Д!аграма зм!н показник!в ентроп!! Б«,

3 метою п!двищення коеф!ц!ента завантаження верстат!в основного технолог!чного устаткування д!льниц! механообробки виконано досл!дження можливост! оц!нки зведено! ентропП розпод!лу трудом!сткост! обробки деталей на металор!зальних верстатах з ЧПУ для ремонтно-механ!чних ро'б!т, на основ! чого запропонована методика удосконалення техн!чних характеристик цього устаткування. Для прикладу розглянут! верстати сверлильно! группи. Результати досл!джень,як! були подан! Стерл!таамакському верстатобуд!вному виробничому об'еднанню, яке продукувало верстатами мод.2Р135Ф2, дозволили п!дприемству розпочати випуск координатно-сверлильного верстата з ЧПУ мод.2С132МФ2. Виконано досл!дження можливост! формування парку верстат!в з ЧПУ на основ! оц!нки ! оптим!зац!1 взаемозв'язку техн!чних характеристик устаткування 1 показник!в зведенно! ентропП статистичних розпод!л!в показник!в оброблюваних деталей. Це дало можлив!сть визначати рац!ональн! об'йоми верстат!в з ЧПУ у виробництв! ремонтно-експлуатац!йних вироб!в. Застосування базово! модел! перетворення поток!в в технолог!чн!й систем! дозволили виявити комплексн! оц!нки для прискоренного визначення областей економ!чно! ефективност! застосування верстат!в з ЧПУ.

Виявлено, також, цо 1снування глобального екстремуму функцИ затрат на обслуговування технолог1чних систем пов'язано з наявн!стю екстремуму (м!н1муму) зведено! ентропП показник!в просто!в устаткування. Це дозволило виршити задачу розширення зон обслуговування металор!зального устаткування на Череповецькому металург!йному комбГнат! в блоц! ремонтно-меха-н!чних цех!в.

ЗАГАЛЬШ ВИСНОВКИ I ЗАК1НЧЕННЯ

1.Ъперше розроблем методология, теор'д ' практика створення !нтегрованих моделей технолог!чних систем та !х оптим!зац!1 з . метою забеспечення п!двищення якост! ! ефективн!ст! технологгчних процес1в та технолог!чних систем, що !х реал!зують.

2.Вир!шена наукова проблема пошуку нового п!дходу до вдосконалення технолог!чних систем 1 процес!в механообробки на основ! оц!нки !х упорядкованост! з допомогою виявлених законом!рностей виробництва ентроп!! 1 П тв!рних в технолог!чних системах в умовах перетворення матер1ального, енергетичного та !нформац!йного поток!в.

3.Виявлен! та обгрунтован! комплексы! показники на ochobî принципу термод!намики з урахуванням розд!лу енергетичних взаемод!й за ступенем незворотност! розсгву механ!чно! енергП у систем! ï! перетворення. Встановлено, що оптим!зац!я перетворення матер!альних, енергетичних та !нформац!йних поток!в методами ентроп!ï може створюва.тися !з застосуванням показник!в:

- ентроп!ï (S) для матер!ального потоку СМ);

- виробництва ентроп!ï CdS) або комплексного показника якост! технолог!чно! системи (D(x)) для енергетичного потоку;

- приведено! ентроп!ï (Sq) для 1нформац!Иного потоку (I).

4.Науково обгрунтовани ! практично використовувани вперше розробленн! класиф!кац!я ! методи оптим!зацП !нтегрованих моделей технолог!чних об'ект!в. На основ! теорет1чних î експериментальних досл!джень створен!:

-математичн! !нтегрован! модел! технолог!чних процес!в, що описують виробництво ентроп!! в процесах обробки матер!ал!в та формування характеристик !х якост!;

-математичн! 1нтегрован! модел! структури технолог!чного устаткування д!льниць механообробки, в т.ч. гнучких автоматизованих д!льниць I методи !х оптим!зац!!;

-математичн! модел! завантаження технолог!чного устаткування технологгчних систем з метою удосконалс:;ня технолог!чно! п!дготовки виробництва та техн!чних характеристик металор!зальних верстат!в;

-методи символьного моделювання перетворень матер!ального, енергетичного та !нформац!йного поток!в для описания технолог1чних систем;

-методи синтезу заходов на основ! м!н!м!зац!! показник!в ентроп!ï !нтегрованих моделей технолог!чних npoueciB.

б.Виявлен! законом!рност! зм!н показникгв ентропИ: npoueciB р!зання i показник1в якостг обробки; структури технолог!чних систем i показншав ix використовування; систем технолог!чной гпдготовкл виробн!цтва i ix ефективнхст!.

6.Використання новях моделей i метод1в надало можливгсть розробити комплекс 1нженерних методик,технолог1чних рекомендацхй i cnocI6iB, що дозволяють п1двищити ст1йкисть металлор!зальних ¡нструмент!в i продуктивнхсть обробки на 20 - 25 в1доотк!в, виконувати дхагностику технолог1чних npoueciB обробки р!занням за комплексом запропонованих термодинам!чних показник!в якост! процесу, установляти рац!ональн! сп!вв!дношення показник!в технолог!чних характеристик i компоновки основного i допомхжного автоматизованих д!льниць механообробки, установляти рац!ональну посл1довн1Сть заход!в технолопчной подготовки виробниитва i характеристик орган!зац1йно-техн1чно! системи обслуговування техноломчних систем.

7.Доведена можливхсть пгдвищення достов{рностг показу результат^ дослхджень при статистично! обробк! експерементальних данних на основ! м!н1м1зац1! зведено! ентропи г!стограм статистичних росподШв малих виб!рок показннк1в досл1джуваних об'ект!в. Установлено, що використання ентропгйних оц!нок доц!льно при пор!вняльному аналгзу i вибору вар!анта показник!в технолон!чних npoueciB i систем.

в.Результати виконаних досл!джень упроваджени в метдкчнт розробки для проектних орган!зац{й i промислових п!дприемств, в проекти гнучких автоматизованих дгльниць, в технолог!чн! рекомендацН по впровадженню роботизованих комплексов механообробки, в технгчн! пропозицП по створюванню металлор!зального верстата, в технологии! iнструкцi i по опт!м1зац11 режим!з обробки р!занням, с загальним економ!чним ефектом понад 900,0 тис.руб. Також результати роботи викоростовувани у навчальному процес! п1дготовки 1нженер1в спецгальност! 12.01 i П1двшдення квал!ф[кацП

1нженер!в-технолог1в.

По тем: дисертацН опубл!кован! сл1дуюч! основн! роботи:

1.Куликов С.И.«Ковалевский C.B. Модели и системы оптимального управления процессами механической обработки в авиастроении.- Уфа: Уфимс.авиац.ин-т, 1979. - 45 с.

2.Ковалевский C.B..Куликов С.И. Экономические вопросы управления качеством отделочной обработки деталей машин // Опыт создания и применения высокоэффективных машин-автоматов в серийном и массовом производстве. М.: НТО Машпром, 1979. С.82-86.

3.Ковалевский C.B. О структурном моделировании управляемых технологических процессов// Прогрессивная технология механосборочного производства в машиностроении. - Уфа, 1979 - C.II6-II9.

4.Куликов С.И..Ковалевский C.B. Адаптивное управление металлорежущими станками. - Уфа: Уфимс.авиац.ин.т, 1979. -78 с.

Б.Ковалевский C.B..Губернаторов М.П. Управление шаговыми приводами станков с ЧПУ в условиях применения переменных режимов резания. - Уфа, 1979.- С.18.

6.Ковалевский C.B..Кузнецова Т.Н. О выборе рациок&ьного состава роботизированных комплексов станков с ЧПУ для ремонтно-механичского производства // Опыт разработки и внедрения автоматических манипуляторов и технологичских комплексов с их использованием .-M:I982.-С.34.

7.Ковалевский с.в..Кузнецова Т.Н. Особенности применения станков с ЧПУ в ремонтно-механическом производстве черной мэталлургии//Опыт и перспектива эффективности использования технологического оборудования с программным управлением.JL : 1982.-С.78-80.

8.Куликов С.И..Ризванов Ф.Ф..Романчук В.А.,Ковалевский C.B. Прогрессивные методы хонингования.-М.:Машиностроение, 1983. -136 с.

Э.Куликов С.И.,Ковалевский C.B.. Огородов В.А., Электромеханическая правка алмазных брусков //Машиностроение.-1979.№9..-о.31. '

Ю.Ковалевский С.В..Идрисов Р.Т. Определение параметров рабочих циклов хонингования с переменным давлением брусков ; //

Актуальные проблемы финишной обработки деталей машин абразивными и алмазными брусками.-Уфа,1981. -с.46-49.

11.Ковалевский C.B..Кузнецова Т.Н. Разработка методов комплексного анализа и преобразования технологии механообработки -основа эффективной роботизации станков с ЧПУ //Тез.докл. Всесоюзного науч.-техн. семинара "Опыт разработки внедрения автоматических манипуляторов и технологических комплексов с их использованием. -Москва, 1985. - С.22-23.

12.Сидорин Г.Н..Ковалевский С.В.,Казаков В.Е. Разработка и применение комплексного критерия количественной оценки целесообразности внедрения промышленных роботов // Там же.-с.54-55.

13.Сидорин Г.Н..Ковалевский C.B..Гриневич В.А. Опыт и проблемы применения средств робототехники в основном и вспомогательном производстве черной металлургии//Там же.-с.55-56

14.Ковалевский C.B..Дурко Е.М. Проблемы и пути освоения гибкой технологии в ремонтно-механическом производстве// Пути и меры реализации программы внедрения промышленных роботов, разработка робототехнических комплексов и участков на предприятиях машиностроения. Уфа:НТО Машпром. -1984. - с.59-60.

15.Стальский А.И..Ковалевский С.В.,Токарев Г.А. Совершенствование производства запасных частей в черной металлургии//Черная металлургия. - 1985. -Я> 3. с.8-19.

16.Ковалевский C.B..Коровченко В.Е..Бортник Н.М.Устройство для полуавтоматического шлифования чугунных центробежных валков // Информационный листок о научно-техническом достижении № 89-049/Р. Волгоград: НЖВШ.-1989.-4С.

17.Ковалевский С.В.,Чайка В.Г.Базовая модель экономического развития производственных предприятий и объединений //Противозатратный механизм и экономические проблемы повышения качества продукции. -Уфа: Башоблсовпроф.-1989.- с.97-99.

18.Ковалевский С.В.,Чайка В.Г. Прогнозирование экономической деятельности предприятий //Там же. с.65-67.

19.Ковалевский C.B. Комплексный анализ и синтез технических и организационных мероприятий по повышению эффективности участков станков с ЧПУ // Тез. докл. к зональной конференции "Рациональная эксплуатация и инструментообслуживание станков с ЧПУ и

ГПС. - Пенза, 1989. -с. 18-19.

20.Ковалевский C.B. Управление эффективностью интегрированных производств с помощью ресурсосберегающих упрочнения и восстановления изделий // Тез. докл. межреспубл. науч.-техн.конф. Прогрессивные методы получения конструкционных материалов и покрытий, повышающих долговечность деталей машин.- Волгоград, 1989. - с. 163-165.

21.Ковалевский C.B..Федющенко H.H..Белоброва В.А. Оценка обрабатываемости режущим инструментом с упрочняющим покрытием // Там же. - с. I7I-I73.

22.Ковалевский C.B. Применение станков с ЧПУ для производства ремонтно-эксплуатационных изделий на предприятиях Мин-чермета СССР // Черная металлургия.-1985.- J63.-c.8-I3.

23.Ковалевский C.B. Обобщенная модель эконо-чической эффективности применения станков с ЧПУ // Тез.докл. научн.техн.конф. Пути повышения эффектифности использования станков с ЧПУ. -Оренбург, 1989. - с.18.

24.Ковалевский C.B..Кузнецова Т.Н. Роботизированный технологический комплекс // Там же. - с. 22-23.

25.Ковалевский C.B. Базовая модель технологической системы в автоматизации проектирования // Тез.докл. зональной науч.техн.конф. Применение автоматизированного проектирования режущих инструментов, технологических процессов, организационно-технической подготовки производства.-Свердловск,

1989.-С.34-35.

26.Ковалевский C.B. Оптимизация процессов ресурсосберегающей технологии в механосборочном производстве.-Киев: РДЭНТП,

1990.- 23 с.

27.Идрисов Р.Т..Ковалевский C.B..Зиновьев Н.И..Мирошниченко Ю.В. Оценка ресурса изделия на основе прогнозирования повреждаемости//Технологическое повышение надежности и долговечности деталей машин и инструментов.- Брянск, БИТМ, 1990.-С.71-73.

28.Федющенко H.H..Ковалевский C.B..Подковырян Е.М.,Доценко Г.С..Шевченко Б.Т. Резервы использования металлорежущего оборудования//Металлургическое машиноведение.- M.: Металлургия,

1991.-С.27-29.

29.Ковалевский C.B. Качество и надежность технологических систем механообработки.-К.: РДЭКГП, 1991.- 24 С.

30.АС I2I7582 СССР, МКИ В 23 в 1/00 Способ обработки резанием /Федащенко H.H..Ковалевский С.В.,Козлов Н.И.,Лушпа А.А./СССР/.-J6 3672852/25-08; Заявлено 14.12.83; Опубл.15.03.86; Бюл.ЗЁ 10'.

31.АС I29460I СССР, МКМ В 25 j II/00 Роботизированный технологический комплекс /Кузнецова Т.Н..Ковалевский С.В.,Игнатьев B.B./CCCP.-J6 3925363/22-08; Заявлено 09.07.85; Опубл. 07.03.87; Бюл.Й 9.

32.АС. 1572752 СССР. МКИ В 23 В 1/00 Способ обработки резанием материалов с коркой /Федющенко H.H., Ковалевский C.B., Подковырян Е.М., Кошевой Е.М., Лушпа A.A./ CCCP.-Jä 4486587/22-08; Заявлено 26.09.88; Опубл. 23.06.90. Вюл. № 23.

33.АС I682133 , МКИ В 24 В 27/033 Способ шлифования изделий/ Ковалевский C.B., Федащенко H.H., Подковырян Е.М., Коровченко В.Е., Коше вой H.A., Чу зкинов 0.В./ СССР.-

,4° 4647338/08; Заявлено 19.12.88; Опубл. 07.10.91. Бюл.й 10.

и-''