автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Разработка автоматизированной системы определения сложности и прогнозной трудоемкости изготовления деталей инструментального производства

На правах рукописи

ДОМБРАЧЕВ АЛЕКСАНДР НИКОЛАЕВИЧ

РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СЛОЖНОСТИ И ПРОГНОЗНОЙ ТРУДОЕМКОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Специальность: 05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (в машиностроении)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ижевск - 2005

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Ижевский государственный технический университет»

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Дементьев Вячеслав Борисович кандидат технических наук, доцент Пузанов Юрий Владимирович

Ведущее предприятие - ФГУП «Ижевский механический завод»

Защита диссертации состоится « 28 » июня 2005 г. в 12 часов на заседании диссертационного совета К212.065.01 Ижевского государственного технического университета по адресу: 426069, г. Ижевск, ул. Студенческая, 7.

Отзыв на автореферат, заверенный гербовой печатью, просим высылать по указанному адресу.

Автореферат разослан «_26_» мая 2005 г. Ученый секретарь

Научный руководитель;

доктор технических наук,

профессор Якимович Б.А.

диссертационного совета, к.т.н., доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Одним из основных условий эффективной работы любого машиностроительного предприятия является хорошо налаженная работа инструментальных цехов. Инструментальное производство решает широкий круг производственных задач: изготовление режущего, мерительного и вспомогательного инструмента, штампов, пресс-форм и другой технологической оснастки, необходимой при производстве изделий.

В настоящее время к инструментальным цехам предприятий предъявляются жесткие требования по улучшению качества инструментальной оснастки, при одновременном сведении к минимуму затрат на ее изготовление. Это требование в первую очередь связано с необходимостью обеспечения конкурентоспособности продукции выпускаемой предприятием.

Стремление к минимизации затрат осложняется неустойчивой номенклатурой заказываемой оснастки. Принятие обоснованного решения о изготовлении конкретного вида оснастки требует еще на этапе проектирования учитывать прогнозную трудоемкость ее изготовления, как значимую составляющую затрат на производство не только самой оснастки, но и всего изделия в целом. Если нормирование стандартизованных инструментов, как правило, не вызывает затруднений, то расчет прогнозной трудоемкости формообразующих элементов деталей штампов, пресс-форм и сложной технологической оснастки остается сложной и нерешенной на данный момент задачей. Для ее решения предлагается использовать показатель конструктивно-технологической сложности, разработанный учеными УГТУ (УПИ им. Кирова) и ИжГТУ. Существующие на настоящий момент методики оценки показателя не позволяют применить его для определения прогнозной трудоемкости деталей, содержащих фасонные поверхности.

В рамках настоящей работы сформирован и исследован класс базовых конструктивно-технологических элементов (КТЭ) «фасонные элементы», разработана методика формирования порожденных КТЭ данного класса, обеспечивающая описание формообразующих деталей штампов, пресс-форм и сложной технологической оснастки в виде множества порожденных конструктивно-технологических элементов. На основе разработанной математической модели расчета размерного коэффициента показателя сложности базовых и порожденных КТЭ класса «фасонные элементы» создана автоматизированная система расчета сложности и прогнозной трудоемкости корпусных деталей, имеющих фасонные поверхности.

Цель исследований. Разработка математической модели оценки размер -ного коэффициента показателя сложности, учитывающей свойства конструктивно-технологических элементов формообразующих деталей, и создание на ее основе автоматизированной системы определения прогнозной трудоемкости изготовления формообразующих деталей в условиях инструментального производства.

Основные задачи исследования.

1. Исследование класса КТЭ «фасонные элементы» и определение базовых КТЭ данного класса.

2. Разработка математической модели размерного коэффициента в структуре показателя сложности, обеспечивающей оценку длины рабочих ходов инструмента при обработке КТЭ класса «фасонные элементы».

3. Формирование множества порожденных КТЭ класса «фасонные элементы», достаточного для описания формообразующих деталей в виде совокупности КТЭ.

4. Создание математического, информационного и лингвистического обеспечения автоматизированной системы определения прогнозной трудоемкости формообразующих деталей в инструментальном производстве на основе метода оценки сложности.

5. Создание программного комплекса, реализующего автоматизированную систему определения прогнозной трудоемкости, обеспечивающего расчет в автоматизированном режиме.

6. Разработка методики укрупненной оценки трудоемкости изготовления деталей инструментального производства с использованием предложенного класса КТЭ «фасонные элементы».

7. Внедрение результатов исследований в машиностроительное производство с целью определения прогнозной трудоемкости изготовления формообразующих деталей моделей, штампов, пресс -форм и технологической оснастки на стадии проектирования и принятия решения о постановке изделия в производство.

Методы исследований. При решении поставленных задач использовались: методы теории множеств и математической статистики, метод оценки конструктивно-технологической сложности. При разработке программных комплексов применялись методы объектно-ориентированного анализа и проектирования (ООАП) сложных систем и основные положения объектно-ориентированного программирования.

Научная новизна.

1. На основе анализа технологических переходов, применяющихся при обработке фасонных поверхностей формообразующих деталей в рамках модели оценки сложности, дано определение базовых КТЭ класса «фасонные элементы».

2. Определены геометрические параметры базовых КТЭ класса «фасонные элементы», оказывающие значимое влияние на величину размерного коэффициента показателя сложности.

3. Впервые разработана методика оценки размерного коэффициента показателя сложности методами корреляционно-регрессионного анализа статистических данных.

4. На основе классификационных признаков базовых КТЭ класса «фасонные элементы» получены статистически значимые выборки, с использованием которых методами парного и множествен-

ного регрессионного анализа получены статистические модели оценки длины рабочих ходов инструмента при обработке базовых КТЭ с корреляционным отношениями г=0,85 -5- г=0,92 при уровне значимости а = 0,05.

5. Разработана методика формирования порожденных КТЭ класса «фасонные элементы» на основе предложенного и исследованного критерия границы базового КТЭ.

Практическая ценность.

Разработано математическое, информационное, лингвистическое и методическое обеспечение автоматизированной системы расчета сложности и прогнозной трудоемкости формообразующих деталей, включающее в себя:

1. Комплекс алгоритмов расчета коэффициентов, входящих в состав показателя сложности.

2. Информационную модель формообразующих деталей на основе методологии объектно-ориентированного анализа и проектирования сложных систем (ООАП).

3. Подсистему поддержки информационной модели детали, включающую в себя реляционную базу данных, хранящую атрибуты и операции классов.

4. Компилятор проблемно-ориентированного языка VML, и виртуальную машину, обеспечивающую исполнение получаемого на этапе компиляции объектного кода.

5. Инженерную методику нормирования, обеспечивающую расчет прогнозной трудоемкости изготовления формообразующих деталей штампов, пресс-форм и технологической оснастки, имеющих фасонные поверхности, на этапе проектирования.

Реализация результатов работы.

Результаты теоретических и практических исследований были использованы при разработке автоматизированной системы, обеспечивающей расчет показателя сложности и прогнозной трудоемкости изготовления формообразующих деталей в автоматизированном режиме. Разработанная автоматизированная система внедрена на ФГУП «Боткинский завод» и ДОАО «Ижевский инструментальный завод».

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на: III международной конференции «Информационные технологии в инновационных проектах» (Ижевск 2001 г.); научно-технической конференции, посвященной 50-летию ИжГТУ (Ижевск, 19-22 февраля 2002 г.); научно-методической конференции «Научные и методические проблемы подготовки конкурентоспособных специалистов», (Воткинск, 12-13 марта 2002 г.); научных семинарах ИжГТУ.

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 7 печатных работах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений. Работа изложена на 128 страницах машинописного текста, содержит: 10 таблиц, 36 рисунков. Список литературы состоит из 78 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность работы.

В первой главе выполнен анализ научных исследований и практических разработок в области нормирования, исследованы существующие методы оценки трудоемкости деталей инструментального производства. Показана целесообразность использования метода оценки сложности при прогнозировании трудоемкости изготовления инструментальной оснастки, рассмотрена возможность использования автоматизированных систем для решения этой задачи.

За более чем восьмидесятилетнюю историю развития советского нормирования в нашей стране проведены десятки исследований, разработаны различные методы нормирования, составлены нормативные материалы, на основе которых и в настоящее время на предприятиях определяются нормы времени, обслуживания и т.д. Наиболее известны в этом плане работы Б.М. Генкина, Г.К. Горанского, НА Кольцова, И.М. Разумова, Е.Л. Смирнова, Ю.С. Шарина.

Из всех норм, как отмечают авторы, особое значение имеют нормы затрат труда. На их основе ведется расчет загрузки оборудования и рабочих мест, осуществляется внутризаводское и цеховое оперативное планирование, производится расчет заработной платы рабочих.

Незначительная повторяемость изделий и малые размеры партии деталей в инструментальном производстве исключают детальную разработку технологических процессов. При расчете норм в условиях мелкосерийного и единичного производства, при широком использовании маршрутной технологии изготовления изделий и отсутствии стабильных технологических процессов, наиболее рационально использование укрупненного метода нормирования. Чаще всего здесь разрабатываются укрупненные нормативы по отдельным видам работ применительно к средним и наиболее типичным условиям их выполнения. При этом в рамках укрупненного метода нормирования используются аналитические и регрессионные модели.

При использовании аналитических моделей деталь представляется в виде системы с точки зрения технологического процесса ее изготовления. При этом каждая деталь может быть декомпозирована на отдельные подсистемы. Отдельные подсистемы - части детали - это совокупность поверхностей, выполняющих одно функциональное назначение.

Регрессионные модели разрабатываются, как правило, для деталей конкретного типа на основе анализа типовых технологических процессов и расчетных норм времени с использованием статистических материалов машиностроительных предприятий.

Одним из главных недостатков рассмотренных моделей является их недостаточная гибкость. Их использование при определении трудоемкости другого класса изделий в других производственных условиях требует значительной переработки зависимостей.

Наиболее рациональным подходом при укрупненной оценке трудоемкости в условиях инструментального производства, является использование обобщенного показателя, связанного корреляционной зависимостью с трудоемкостью. Такой показатель должен обладать инвариантностью к выбранной технологии изготовления, что даст возможность использовать его в различных производственных условиях.

Указанными свойствами обладает показатель сложности, предложенный в работах ученых УГТУ (УПИ) и ИжГТУ. Метод нормирования, основанный на исследовании этого показателя, был назван методом оценки сложности. Деталь в рамках этого метода рассматривается в виде совокупности конструктивно-технологических элементов (КТЭ), среди которых различают базовые (порождаемые) и порожденные элементы. Показатель сложности детали определяется на основе конструктивных и технологических параметров порожденных КТЭ составляющих деталь. Прогнозная трудоемкость изготовления детали является статистически определяемой функцией от показателя сложности.

В настоящее время показатель сложности исследован в работах Шарина Ю.С., Якимовича Б.А., Коршунова А.И., Кугаевского С.С., применительно к деталям корпусного типа и тел вращения.

Наиболее сложной задачей, возникающей при адаптации метода оценки сложности к условиям инструментального производства, является расчет размерного коэффициента входящего в структуру показателя сложности, для формообразующих деталей пресс-форм, штампов и технологической оснастки.

Решение этой задачи требует разработки иерархии базовых и порожденных конструктивно-технологических элементов (КТЭ), обеспечивающих однозначное описание формообразующих деталей пресс-форм, штампов и технологической оснастки в виде множества КТЭ.

Во второй главе изложены основные этапы разработки иерархии базовых и порожденных конструктивно-технологических элементов класса «фасонные элементы», дана численная оценка размерного коэффициента и показателя сложности предложенных КТЭ.

Для расчета показателя сложности формообразующих деталей используется следующая зависимость:

где Се1- показатель сложности, характеризующий трудоемкость обработки формообразующей детали; т — число классов базовых КТЭ; - количество элементов, порожденных от у'-го базового элемента; ц, - нормирующий коэффициент, определяемый как соотношение элементарной трудоемкости обработки базового КТЭ конкретного класса и трудоемкости КТЭ, являю-

т

(1)

(2)

щегося базовым для модели оценки сложности корпусных деталей; к, —количество однотипных порожденных элементов; 7} - трудоемкость обработки базового КТЭ, определяемая для конкретного класса конструктивно-технологических элементов; Т^эм- трудоемкость обработки КТЭ, являющегося базовым элементом модели: открытой плоскости площадью 10000 мм . Тбэм = 5,48 мин.

В настоящее время определены и исследованы КТЭ, относящиеся к трем классам: 1 - «плоскость», 2 - «контур», 3 - «отверстие». Вводится четвертый класс КТЭ — «фасонные элементы». Под базовым КТЭ класса «фасонные элементы» понимается одна или несколько фасонных поверхностей, для обработки которых применяется один технологический переход.

Вводится множество В базовых КТЭ класса «фасонные элементы», каждый элемент которого характеризуется множеством геометрических параметров, оказывающих значимое влияние на трудоемкость обработки конкретного базового КТЭ, и множество К технологических параметров, элементами которого являются: коэффициент точности характеризующий точность обработки и требуемую шероховатость поверхности КТЭ, коэффициент заготовки (Аз), характеризующий тип заготовки детали, коэффициент используемого материала

На основе множеств В и К определяется показатель конструктивно-технологической сложности базовых КТЭ формообразующих элементов детали. Сложность каждого элемента рассматривается как функциональная зависимость от его геометрических (множество В) и технологических (множество К) параметров:

где Сь — показатель сложности, характеризующий трудоемкость обработки /-го базового КТЭ класса «фасонные элементы»; Кр - размерный коэффициент, учитывающий изменение геометрических параметров конструктивно-технологических элементов; рассматривается как отношение длин рабочих ходов инструмента при обработке конкретного базового КТЭ и базового КТЭ имеющего типовые геометрические параметры.

Для формализованного описания КТЭ класса «фасонные элементы» определены и исследованы два базовых КТЭ: «плоская фасонная поверхность» и «наклонная фасонная поверхность».

Базовый КТЭ «плоская фасонная поверхность» определен как одна или несколько фасонных поверхностей, при обработке которых применяется типовой технологический переход «обработка по шаблону». Элемент характеризуется следующим набором геометрических параметров:

Ьх={г,1,Ь},Ь^В, (4)

где г - минимальный радиус сопряженных областей элемента, мм.; - длина шаблона обработки элемента, - ширина шаблона обработки

элемента, мм..

Базовый КТЭ «наклонная фасонная поверхность» определен как одна или несколько фасонных поверхностей, при обработке которых применяется

типовой технологический переход «обработка с постоянной 2». Элемент характеризуется следующим набором геометрических параметров:

где г — минимальный радиус сопряженных областей элемента, мм.; I - длина шаблона обработки элемента, мм.] Л - высота шаблона обработки элемента, мм.; а - угол наклона шаблона к базовой плоскости детали, град.

Для каждого из базовых КТЭ класса «фасонные элементы» на основе анализа шаблона обработки и известной формулы технологического времени при фрезеровании, получены значения длин рабочих ходов инструмента Ьь ,1В {1,2} и нормирующих коэффициентов ^ для стандартных геометрических параметров и условий обработки КТЭ, принятых в модели оценки сложности:

базовый КТЭ «плоская фасонная поверхность»: ¿^=7,34'103 мм.,

- базовый КТЭ «наклонная фасонная поверхность»:

Условия обработки выбраны исходя из того, что материалом детали, частью которой является конструктивно-технологический элемент, является сталь 40Х, а обрабатываемый КТЭ имеет чистоту поверхности Ка = 6,3 мкм.

В настоящем исследовании размерный коэффициент Кр рассматривается как статистически определяемая функция от геометрических параметров базовых КТЭ. Значения геометрических параметров при этом определяются на основе выборочных средних, полученных для статистически значимых выборок базовых КТЭ.

Исследования, позволившие выделить выборочные средние значения геометрических параметров базовых КТЭ, проводились на ФГУП «Воткин-ский завод» и включали в себя следующие основные этапы.

1. Группирование базовых КТЭ по принципу подобия геометрических параметров.

2. Определение выборочных средних геометрических параметров базовых КТЭ и типовых параметров стратегий их обработки.

3. Формирование статистически представительных выборок базовых КТЭ, имеющих подобные геометрические параметры, и регрессионный анализ полученных данных.

Для группирования базовых КТЭ «плоская фасонная поверхность» и выявления типовых значений их геометрических параметров были выделены два классификационных признака^элемента:

где - множество значений минимального радиуса сопряжения областей базового КТЭ; 5 - множество значений площади шаблона обработки базо-

вого КТЭ; Sj min, Sj max - минимальное и максимальное значения площади обработки, выявленные для элементов множества S.

Множества S и R конечны, что позволяет перечислить все классификационные группы, описываемые парой рк = принадлежащей множеству

всех возможных комбинаций пар признаков Р имеющему мощность

\Т\ = пхт-

Анализ исследуемой совокупности деталей позволил определить состав множеств S и R:

^={П'Г2'Г3'Г4>Г5'Гб}' W

где г\ = 2,5 мм.; г2 = 3 мм.; г3 = 5 мм.; г4 = 6 мм.; /5=8мм.; г6= 10 мм. £ = {J„J2,J3,54}, (9)

где S[ = {3000,10000} мм2.; s2 = {20000, 50000} лш2.; s3 = {55000,66000} мм2.; j4= {75000,110000} лш2.

Для уточнения состава классификационных групп производилась выборка базовых КТЭ для каждой пары признаковрк = объемом 60 элементов. Пары, имеющие в ранжированном вариационном ряду относительную частоту ф ä 0,05, признаны статистически значимыми и включены в окончательный перечень классификационных групп, пары, имеющие относительную частоту со ä 0,05, отброшены и в дальнейшем не рассматриваются (Рисунок 1).

Л гг Гз Г4 г5 Гв

S1 0 0 1 0 1 0

s2 0 0 1 0 1 1

Sj 0 0 1 0 1 1

а» 0 0 0 0 0 1

пара признаков является статистически значимой и участвует в окончательном перечне классификационных групп

пара признаков отброшена

Рисунок 1 - Выявление статистически значимых классификационных пар геометрических признаков

Уточнение первоначально установленных значений классификационного признака 5 для каждой выделенной группы производилось на основе статистического анализа выборок базовых КТЭ.

Была выдвинута гипотеза о нормальном распределении признака внутри групп. Для ее проверки использовался критерий согласия Пирсона у?. При этом выборочные совокупности, полученные для каждой классификационной группы, сбыли сгруппированы в интервалы с числом наблюдений в каждом не менее пяти.

Для каждой классификационной группы были получены значения у^ <у^ак при уровне значимости а =0,10 подтверждающие гипотезу о

нормальном распределении признака 5 внутри групп.

Вычисленные значения математического ожидания, дисперсии и среднего квадратического отклонения позволили установить средние значения

классификационного признака 5 и границы его варьирования внутри групп, в качестве которых выбран 95% доверительный интервал математического ожидания 5 .

На основе полученных классификационных групп исследовалась зависимость длины ходов инструмента от величины признака 5 при обработке базового КТЭ «плоская фасонная поверхность».

По схеме случайной выборки, на основе групп, имеющих постоянный признак Я были сформированы три репрезентативных выборочных совокупности объемом 60 элементов каждая. На их основе были получены следующие линейные регрессионные зависимости:

где - прогнозируемая длина траектории инструмента при обработке гк

базового КТЭ «плоская фасонная поверхность», мм, к = {3,5,б}; $ - площадь шаблона обработки, мм2.

Для уравнений (10-12) значения коэффициента корреляции составили Гг -0,92, гг —0,91, гг =0,89. Значимость полученных уравнений была доказана на основании F-критерия Фишера. Вычисленные значения F-критерия превышают табличные при а = 0,05: =6,3>^=1,53, =5,2>^т=1,53, что подтверждает адекватность полученных моделей.

Группирование базовых КТЭ «наклонная фасонная поверхность» проводилось также на основе двух классификационных признаков: минимального радиуса сопряжения областей базового КТЭ Я и площади шаблона обработки элемента 5.

Состав множества Я для исследуемого базового КТЭ аналогичен рас-

гмптприиплп? пйирр 1 гпгтяк \т г г (1 '("|15'.| 1 т ГГц' :Г| 'Г|' г г ('Г|' :г\'к м т т гт \ т ммп'.г' м\т •

Я = {х1,52,53,54}, (13)

где = {1000, 5000} мм2.\ ^ = {5500, 10000} мм1:, = {12000, 20000} мм2.-, {25000,43000} мм1.

Для уточнения состава классификационных групп производилась выборка базовых КТЭ для каждой пары признаков объемом 60 элементов. Пары, имеющие в ранжированном вариационном ряду относительную частоту признаны статистически значимыми и включены в окончательный перечень классификационных групп, пары, имеющие относительную частоту отброшены и в дальнейшем не рассматриваются. Полученный перечень статистически значимых пар признаков аналогичен рассмотренному ранее (рисунок 1).

Была выдвинута гипотеза о нормальном распределении признака внутри групп. Для ее проверки использовался критерий согласия Пирсона При

этом выборочные совокупности, полученные для каждой классификационной группы, были сгруппированы в интервалы с числом наблюдений в каждом не менее пяти.

Для каждой классификационной группы были получены значения у^ <у^к при уровне значимости а = 0,10 подтверждающие гипотезу о

нормальном распределении признака S внутри групп.

Вычисленные значения математического ожидания, дисперсии и среднего квадратического отклонения позволили установить средние значения классификационного признака S и границы его варьирования внутри групп, в качестве которых выбран 95% доверительный интервал математического ожидания S . Интервалы значений геометрических параметров a,h\íl базовых КТЭ были установлены на основе анализа элементов с наименьшей и наибольшей площадью, входящих в конкретную группу.

На основе полученных классификационных групп исследовалась зависимость длины ходов инструмента при обработке базового КТЭ «наклонная фасонная поверхность» от трех геометрических параметров: длины /, высоты и угла наклона элемента к базовой плоскости детали

По схеме случайной выборки, на основе групп имеющих постоянный признак R, были сформированы три репрезентативных выборочных совокупности объемом 90 элементов каждая. На их основе были получены множественные линейные регрессионные зависимости:

grj = 770+ 130,5-/ + 210,6-Л+ 33-a. s е {¿t,^»^}» W

gr¡ = 1704,4 + 76,1-/ + 591,6-Л + 38,9-а, se{í„i2jí3}; (15)

g,6 = 2100,2 + 141,1-/ +1061,2-Л +40,2-я, Í€{S2iÍ3,I4}; (16) lh

s ~->

sin а

где gr - прогнозируемая длина ходов инструмента при обработке базового КТЭ «наклонная фасонная плоскость», мм., к е {3,5,б}; I -длина базового КТЭ, мм.', h — высота базового КТЭ, мм.; а - угол наклона базового КТЭ к базовой поверхности детали, град.

Для уравнений (14-16) значения коэффициента детерминации составили

г =0,91, г =0,88, г =0,85. Значимость полученных уравнений была дока-гг ri г6

зана на основании F-критерия Фишера. Вычисленные значения F-критерия

превышают табличные при а = 0,05: =4,3>FT=1,53, /г =3,5>FT=1,53,

что подтверждает адекватность полученных моделей.

Полученные в результате статистических исследований регрессионные модели (10-12, 14-16) позволили определить длину рабочих ходов инструмента при обработке базовых КТЭ следующим образом: Базовый КТЭ «плоская фасонная поверхность»:

1,29л + 9790 Ц. =-1,105 + 10121 ' 0,64^ + 37705 Базовый КТЭ «наклонная фасонная поверхность»:

'770 +130,5 -/ + 210,6-А+ 33-а ХЕ =-1704,4 + 76,1 -/ + 591,6 -А + 38,9 -а • 2100,2 +141,1 -/ +1061,2 • й + 40,2 • а

(И)

(18)

Для определения множества порожденных КТЭ класса «фасонные элементы» разработан и исследован критерий границы базового КТЭ, основанный на оценке вероятности смены технологии обработки в точках сопряжения поверхностей детали.

Исследование критерия проводилось на основе трех выборочных совокупностей базовых КТЭ, сформированных из представителей ранее определенных классификационных групп, имеющих постоянное значение классификационного признака Я.

Для каждого элемента исследованной совокупности была вычислена величина А, характеризующая угол подъема фрезы в точке сопряжения поверхностей (рисунок 2):

где А — угол наклона следа ОН спрямляющей плоскости к отрезку ОЬ; ОЬ — катет прямоугольного треугольника НОЬ, величина которого принята равной - высота прямоугольного треугольника НОЬ, величина которого зависит от геометрических параметров кривой 1.

На основе анализа управляющих программ обработки элементов исследованной совокупности регистрировались случаи, когда при известном, вычисленном на основе зависимости (19), значении угла А в точке сопряжения поверхностей О происходила смена технологии обработки.

Полученные в результате исследования вариационные ряды имеют нормальный закон распределения, что было доказано на основании критерия согласия Пирсона вычисленного при уровне значимости а = 0,10. Полученные параметры нормального распределения - математическое ожидание, и среднее квадратическое отклонение позволили установить доверительный интервал значения величины А, при котором вероятность смены технологии в точке сопряжения поверхностей детали равна 95%:

П = (26)

где П/ - плоскость фасонная открытая; п2 - плоскость фасонная полузакрытая; - плоскость фасонная закрытая; - паз фасонный полузакрытый; - уступ фасонный открытый.

Для формализованного описания элементов множества П сформулирован ряд высказываний:

Р1 - область обработки содержит базовый КТЭ Ь\ «Плоская фасонная поверхность»; - область обработки содержит базовый КТЭ «наклонная фасонная поверхность»; Р3 - область обработки не содержит границ; Р4 -область обработки содержит границу.

На их основе получен ряд утверждений, позволивших однозначно описать каждый из элементов множества П:

Рх ЛР3-»И,.

Рх л Р2 лР2 лР4 л Р4 -»И2.

Р]лР2лР2лР2 лР2 лР4 лР4 лР4 лР4 ->И3.

Р, лР2 л Р2 л Р2 л Р4 л Р4 л -»и4.

Рх А Р2 Л Р4 -> Я5 •

Показатель сложности для каждого элемента множества П определен как аддитивная функция сложностей составляющих его базовых КТЭ:

где - размерный коэффициент базового КТЭ «плоская фасонная

поверхность»; - размерный коэффициент базового КТЭ «наклонная

фасонная поверхность»; - функция, отражающая длину рабочих ходов

•"I

инструмента при обработке базового КТЭ «плоская фасонная поверхность»;

- функция, отражающая длину рабочих ходов инструмента при обработке базового КТЭ «наклонная фасонная поверхность»; п - число базовых КТЭ «наклонная фасонная поверхность»; - множество геометрических параметров, оказывающих значимое влияние на величину размерного коэффициента базового КТЭ «плоская фасонная поверхность»; - множество геометрических параметров, оказывающих значимое влияние на величину размерного коэффициента базового КТЭ «наклонная фасонная поверхность»; - нормирующий коэффициент, определенный для стандартных

геометрических параметров и условий обработки базового КТЭ «плоская фасонная поверхность»; - нормирующий коэффициент, определенный

для стандартных геометрических параметров и условий обработки базового КТЭ «наклонная фасонная поверхность».

(27)

кРы кРьг =^=8п[(Ь2)>

II

В третьей главе описано математическое, информационное и лингвистическое обеспечение САПР ТП «Линейка». Разработанная система является практическим результатом исследований размерного коэффициента модели оценки сложности и обеспечивает расчет сложности и прогнозной трудоемкости изготовления корпусных деталей имеющих фасонные поверхности в автоматизированном режиме.

Система обеспечивает выполнение следующих задач:

формализованное описание детали машиностроения в виде множества конструктивно-технологических элементов; расчет прогнозной трудоемкости изготовления формообразующих деталей оснастки на основе показателя сложности; оперативную модификацию расчетных алгоритмов при внедрении нового оборудования, инструмента или технологии, формирование данных для передачи полученных значений трудоемкости в информационную систему предприятия.

Математическое обеспечение САПР ТП «Линейка» состоит из комплекса алгоритмов, обеспечивающих расчет показателя сложности детали и прогнозной трудоемкости ее изготовления.

Коэффициенты, составляющие структуру показателя сложности разделены на две группы. К первой отнесены показатели, характеризующие свойства детали: коэффициент заготовки (Кз), коэффициент материала (Км); ко второй - показатели, характеризующие свойства конкретного порожденного КТЭ: коэффициент точности (Кг), размерный коэффициент

Алгоритм расчета, реализующий вычисление показателя сложности детали состоит из следующих основных шагов (рисунок 4).

1. Расчет показателей, отнесенных к первой группе: коэффициента заготовки (Кз), коэффициента материала (Км).

Вычисление коэффициента точности для очередного порожденного КТЭ детали. Определение класса порожден -ного КТЭ и расчет его размерного коэффициента. Переход к шагу 2. Вычисление показателя сложности детали.

Расчет прогнозной трудоемкости изготовления детали. Информационное обеспечение автоматизированной системы разработано на основе методологии объектно-ориентированного анализа и проектирования (ООАП). Его основой является диаграмма абстрактных классов, описывающая формообразующую деталь в виде множества конструктивно-технологических элементов.

Основными в разработанной иерархии являются классы: AngleSurface, ParallelSurface, GeneratedElement, Part (рисунок 5).

2.

3.

4.

5.

6.

Класс «ParallelSurface» описывает базовый КТЭ «плоская фасонная поверхность». Он имеет атрибуты «L» (длина элемента), и «В» (ширина) элемента. Класс «AngleSurface» описывает базовый КТЭ «наклонная фасонная поверхность». Он имеет атрибуты «А» (угол наклона элемента), «Н» (высота элемента) и «L» (длина элемента).

Операция «GetSizeFactorO», которую содержит каждый из классов, обеспечивает вычисление размерного коэффициента для перечисленных базовых элементов.

Класс «GeneratedElement» объединяет свойства базовых КТЭ. Кроме атрибутов «RA» (шероховатость) и «JT» (допуск), он содержит операции «GetPrecisionFactor» и «GetCommonSizeFactor», обеспечивающих соответственно расчет коэффициента точности и размерного коэффициента порожденного КТЭ.

Класс «Part» описывает формообразующую деталь в виде множества порожденных КТЭ. Он содержит атрибуты «Length» (длина детали), «Width» (ширина детали), «Height» (высота детали), «PartTypeID» (тип детали), «BlockTypelD» (вид заготовки), MateriaIID (тип материала), необходимые для вычисления коэффициентов материала и заготовки. Операции «Get-CommonComplexityFactor()» и «GetTimeMachining()» обеспечивают вычисление показателя сложности для всей детали и прогнозной трудоемкости ее изготовления.

Разработанная иерархия классов позволяет реализовать их экземпляры на любом языке высокого уровня, поддерживающем объектно-ориентированную технологию разработки приложений.

Лингвистическое обеспечение автоматизированной системы представлено проблемно-ориентированным языком высокого уровня VML (Virtual Machine Language), который предназначен для реализации операций классов, описывающих конструктивно-технологические элементы, и выполнения вспомогательных расчетов.

Характерной особенностью языка VML является разветвленная структура типов данных. В VML все переменные, используемые программой, должны принадлежать к какому-либо заранее известному типу — стандартному, предопределенному в языке, или пользовательскому, определенному программистом.

В четвертой главе рассматривается структура приложения САПР ТП «Линейка», созданного на основе разработанного математического, информационного и лингвистического обеспечения.

Основа приложения автоматизированной системы - реляционная база данных, предназначенная для хранения выполненных проектов (параметрических моделей деталей), множества КТЭ и правил расчета сложности, а также ряда классификационных признаков, обеспечивающих отбор и сортировку проектов по ряду условий.

Приложение автоматизированной системы спроектировано с использованием интегрированной среды разработки Borland Delphi 5.0 и имеет модульную структуру (рисунок 6). Основными компонентами системы являются следующие:

Модуль запросов;

Классификатор;

Менеджер изделий;

Мастер формирования модели детали;

Мастер формирования множества КТЭ;

Интерпретатор;

Модуль отчетов;

Модуль администрирования.

Взаимодействие базы данных и приложения автоматизированной системы реализуется компонентом «Модуль запросов», что обеспечивает независимость ядра системы от физической реализации базы данных.

Компонент «Классификатор» реализует доступ к иерархическому классификатору деталей с неограниченным уровнем вложенности.

Компонент «Менеджер изделий» предназначен для реализации интерфейса между пользователем системы и информацией о проектах, хранимой в базе данных. Взаимодействие осуществляется с помощью экранной формы «Портфель заказов». Экранная форма имеет две вкладки: «Изделия» и «Поверхности», используемые соответственно для управления списком проектов и множеством КТЭ, ассоциированных с текущей деталью (рисунок 7).

Каждый элемент списка выполненных проектов, расположенного на вкладке «Изделия», включает в себя наименование нормируемой детали, ее

шифр, номер заказа, количество изготовляемых единиц, прогнозное и фактическое время выполнения заказа.

Множество КТЭ, определяемое индивидуально для каждого проекта с помощью вкладки «Поверхности», представлено в виде списка, каждый элемент которого включает в себя наименование, эскиз порожденного КТЭ, а также параметры, необходимые для расчета коэффициента точности и размерного коэффициента элемента.

Компоненты «Мастер формирования модели детали» и «Мастер формирования множества КТЭ» используются, соответственно, для создания или изменения свойств отдельных проектов и параметров КТЭ- Процесс изменения параметров элемента проходит поэтапно. На каждом этапе система предлагает ввести пользователю необходимую информацию о создаваемом элементе, сопровождая диалог интерактивными подсказками.

Компонент «Интерпретатор» обеспечивает компиляцию и исполнение операций классов, разработанных на языке УИЬ, обеспечивающих вычисление показателя сложности и прогнозной трудоемкости изготовления деталей.

Компонент «Модуль отчетов» используется для получения твердых копий результатов нормирования. Генератор отчетов встроен в систему и, при необходимости, пользователь может изменять существующие или создавать собственные формы отчетности.

Рисунок 7 - Пользовательский интерфейс автоматизированной системы

Методика расчета прогнозной трудоемкости изготовления пресс-форм, штампов и технологической оснастки с использованием разработанной системы САПР ТП «Линейка» подразумевает вычисление прогнозируемого оперативного времени обработки каждой детали, являющейся частью конкретного изделия, с последующим суммированием полученных значений.

Работа нормировщика при этом состоит из следующих основных этапов:

1. Определение конструктивных и технологических параметров детали.

2. Декомпозиция нормируемой детали на составляющие ее порожденные конструктивно-технологические элементы согласно существующим классификаторам КТЭ. Определение геометрических параметров базовых КТЭ, являющихся элементами конкретного порожденного элемента.

3. Выявление технологических параметров порожденных КТЭ.

На первом этапе определяются: материал детали и ее ширина. Эти параметры необходимы для вычисления коэффициентов материала и заготовки.

На втором этапе производится анализ детали на основе ее чертежа или эскиза и последовательное выделение порожденных КТЭ в соответствии с существующими классификаторами конструктивно-технологических элементов. При этом рассматриваются все поверхности детали, независимо от их технологического назначения и размеров. В составе каждого порожденного элемента выделяются базовые КТЭ и определяются их геометрические параметры. На их основе вычисляется размерный коэффициент показателя сложности.

На третьем этапе, на основе поверхности, входящей в состав конкретного порожденного КТЭ, имеющей наименьшую шероховатость и наиболее жесткий допуск на размер, определяются технологические параметры порожденного элемента. На их основе вычисляется коэффициент точности.

Полученные таким образом данные, вводятся в систему с использованием программных модулей «Менеджер изделий», «Мастер формирования модели детали», «Мастер формирования множества КТЭ» описанных ранее.

Расчет показателя сложности детали и прогнозной трудоемкости ее изготовления выполняется системой в автоматическом режиме. Результаты вычислений выдаются пользователю на экран в виде отчета и сохраняются в базе данных системы для дальнейшего использования.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В диссертационной работе решена задача определения прогнозной трудоемкости деталей машиностроения, относящихся к классу инструментов и имеющих фасонные поверхности.

Основным научным результатом работы является создание модели оценки размерного коэффициента показателя сложности, полученной на основе корреляционно-регрессионного анализа статистических данных о длине рабочих ходов инструмента при обработке КТЭ. Разработанная модель позволяет получить численные значения размерного коэффициента для КТЭ класса «фасонные элементы» и использовать метод оценки сложности при расчете прогнозной трудоемкости деталей штампов, пресс-форм и технологической оснастки.

На основе теоретических разработок и практических исследований разработано математическое, информационное и лингвистическое обеспечение, составившее основу САПР ТП «Линейка».

Основные научные и практические результаты, полученные в диссертационной работе, заключаются в следующем:

1. Исследован класс КТЭ «фасонные элементы», определены базовые КТЭ данного класса. Выявлены геометрические параметры базовых КТЭ класса, оказывающие значимое влияние на величину размерного коэффициента показателя сложности.

2. С использованием метода корреляционно-регрессионного анализа данных получены статистические модели оценки длины рабочих ходов инструмента при обработке базовых КТЭ класса «фасонные элементы» с корреляционными отношениями при уровне значимости

3. Разработана и исследована модель оценки размерного коэффициента базовых и порожденных КТЭ класса «фасонные элементы». Оценка точности результатов, получаемых при использовании рассматриваемой модели для определения показателя сложности деталей, показала, что регрессионная зависимость трудоемкости обработки формообразующих элементов деталей от показателя сложно-

сти для контрольной выборочной совокупности имеет корреляционное отношение г=0,89, что является достаточным для проведения практических расчетов,

4. Разработана методика формирования порожденных КТЭ класса «фасонные элементы» на основе предложенного и исследованного критерия границы базового КТЭ, учитывающего вероятность смены технологии обработки в точках сопряжения поверхностей детали.

5. Разработана информационная модель машиностроительной детали в виде структуры классов и отношений между ними. Поддержка информационной модели детали обеспечивается реляционной базой данных, хранящей атрибуты и операции классов и лингвистическим обеспечением, представленным проблемно-ориентированным языком высокого уровня.

6. Разработаны состав и структура САПР ТП «Линейка», обеспечивающей расчет показателя сложности и прогнозной трудоемкости изготовления формообразующих деталей в автоматизированном режиме.

7. Разработана инженерная методика нормирования на основе метода оценки сложности, позволяющая оценить трудоемкость изготовления деталей технологической оснастки на стадии их проектирования.

8. Относительная ошибка результатов определения трудоемкости изготовления деталей, имеющих фасонные поверхности, на основе метода оценки сложности с использованием предложенной модели оценки размерного коэффициента, распределена нормально и не превышает !2%.

9. Апробация в производственных условиях созданного программного обеспечения и разработанной инженерной методики, показала их эффективность при определении сложности и трудоемкости деталей, имеющих фасонные поверхности, при обеспечении точности, достаточной для решения производственных задач.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ ИЗЛОЖЕНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1. Домбрачев А.Н., Якимович Б.А., Коршунов А.И. Автоматизированная

система нормирования изделий инструментального производства. // Информационные технологии в инновационных проектах: Тр. III меж-дунар. науч.-техн. конф. (Ижевск, 23-24 мая 2001 г.). - Ижевск: 2001 -С. 137-138.

2. Домбрачев А.Н., Коршунов А.И., Якимович Б.А. Определение трудоем-

кости изделий в условиях инструментального производства. // Моделирование технических систем. Инновационные технологии в машино-

строении и приборостроении: Материалы международной научно-технической конференции, посвященной 50-летию ИжГТУ (19-22 февраля 2002 г.). - В 5 ч.— 4.5 (дополнительный выпуск) - Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2002-С. 59-63.

3. Домбрачев А.Н., Коршунов А.И., Якимович Б.А. Объектная модель изделия инструментального производства. // Высокие технологии в механике. Материалы научно-практической конференции, посвященной 60-летию ректора ИжГТУ проф. И.В. Абрамова (15-16 июля 2002 г.). -Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2002 - С. 38.

4. Домбрачев А.Н., Коршунов, А.И., Якимович, Б.А. Разработка объектной модели изделия в условиях инструментального производства. / AKADEMICKA DUBNICA 2002, Zbomik prednasok z 8. medzinarodnej vedeckej konferencie. Slovenska technica univerzita v Bratislave 2002 s.173-177.

5. Домбрачев А.Н., Коршунов A.M., Якимович Б.А. Автоматизированная система нормирования инструментальной оснастки на основе теории сложности. // Информационные технологии в инновационных проектах: Тр. IV Междунар. науч.-технич.конф. (Ижевск, 29-30 мая, 2003 г.). - В 4 ч. - 4.3. - Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2003 - С. 28-29.

6. Домбрачев А.Н., Коршунов А.И. Формирование объектной модели изделия инструментального производства. // Экономика и производство. -2004.-№ 2. -С. 38-40.

7. Домбрачев А.Н., Коршунов A.M., Якимович Б.А. Автоматизированная система нормирования инструментальной оснастки на основе теории сложности. // Автоматизация и современные технологии. - 2004. - № 10.-С. 3-9.

ВВЕДЕНИЕ.

1 АНАЛИЗ МЕТОДОВ НОРМИРОВАНИЯ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЙ ОСНАСТКИ В МАШИНОСТРОЕНИИ.

1.1 Методы нормирования в машиностроении.

1.2 Методы оценки трудоемкости изготовления деталей инструментального производства.

1.3 Использование методов классификации при оценке трудоемкости деталей инструментального производства.

1.4 Методы определения коэффициентов модели оценки сложности

1.5 Цели и задачи исследования.

2 ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗМЕРНОГО КОЭФФИЦИЕНТА МОДЕЛИ ОЦЕНКИ СЛОЖНОСТИ.

2.1 Модель базовых конструктивно-технологических элементов формообразующих деталей технологической оснастки.

2.2 Исследование размерного коэффициента базовых КТЭ.

2.2.1 Плоская фасонная поверхность.

2.2.2 Наклонная фасонная поверхность.

2.3 Порожденные КТЭ класса «фасонные элементы».

2.4 Оценка точности результатов, получаемых при использовании модели оценки сложности, для определения прогнозной трудоемкости изготовления формообразующих деталей инструментального производства.

Выводы.

3 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОГО, ИНФОРМАЦИОННОГО И ЛИНГВИСТИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ САПР ТП ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА, НА ОСНОВЕ ИССЛЕДОВАННОГО РАЗМЕРНОГО КОЭФФИЦИЕНТА.

3.1 Алгоритмизация процедур расчета показателя сложности.

3.2 Информационное обеспечение

3.2.1 Информационная модель детали.

3.2.2 Структура базы данных.

3.3 Лингвистическое обеспечение.

Выводы.

4 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОГНОЗНОЙ ТРУДОЕМКОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ . ФОРМООБРАЗУЮЩИХ ДЕТАЛЕЙ В УСЛОВИЯХ

ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА.

4.1 Состав и структура САПР ТП «Линейка».

4.1 Инженерная методика определения прогнозной трудоемкости изготовления деталей инструментального производства.

4.2 Исследование точности модели оценки сложности при использовании предложенной инженерной методики определения прогнозной трудоемкости изготовления деталей инструментального производства.

Выводы.

Одним из важнейших условий эффективной работы любого машиностроительного предприятия является хорошо налаженная работа инструментальных цехов. Инструментальное производство решает широкий круг производственных задач: изготовление режущего, мерительного и вспомогательного инструмента, штампов, пресс-форм и другой технологической оснастки, необходимой при производстве изделий.

В настоящее время к инструментальным цехам предприятий предъявляются жесткие требования по улучшению качества инструментальной оснастки, при одновременном сведении к минимуму затрат на ее изготовление. Это требование в первую очередь связано с необходимостью обеспечения конкурентоспособности продукции выпускаемой предприятием.

Стремление к минимизации затрат осложняется неустойчивой номенклатурой заказываемой оснастки. Принятие обоснованного решения о изготовлении конкретного вида оснастки требует еще на этапе проектирования знать прогнозную трудоемкость ее изготовления, как значимую составляющую затрат на производство не только самой оснастки, но и всего изделия в целом.

Если нормирование стандартизованных инструментов, как правило, не вызывает затруднений, то расчет прогнозной трудоемкости формообразующих элементов деталей штампов, пресс-форм и сложной технологической оснастки остается сложной и нерешенной на данный момент задачей.

Это в первую очередь связано с тем, что для изготовления указанного класса деталей наиболее часто применяются станки с ЧПУ, имеющие от трех до шести управляемых координат. Любая современная САМ-система позволяет оценить длину ходов инструмента и машинное время обработки детали на основе управляющей программы. Однако, для ее получения необходима ЗБ-модель объекта проектирования, которая, как правило, не существует на этапах разработки эскиза и конструирования формообразующих деталей.

В этом случае для расчета прогнозной трудоемкости может быть использован один из методов укрупненного нормирования. Статистический метод или метод аналогий неприемлемы — полученные с их помощью нормы времени могут быть использованы только на данном предприятии и будут неадекватны в условиях других, вследствие различных организационно-технических условий.

Другой подход — использование некоторого обобщенного показателя, связанного корреляционной зависимостью с трудоемкостью. Такой показатель должен обладать инвариантностью к выбранной технологии изготовления, что даст возможность использовать его в различных производственных условиях. Такой показатель был предложен профессором Шариным Ю. С. и получил развитие в работах ученых УГТУ (УПИ им. Кирова) и ИжГТУ. Этот показатель был назван сложностью, а метод определения трудоемкости на основе этого показателя был назван методом оценки сложности.

Существующие на настоящий момент методики оценки показателя не позволяют применить метод оценки сложности для определения прогнозной трудоемкости деталей, содержащих поверхности сложной формы.

Решению этой задачи и посвящена настоящая работа: «Разработка автоматизированной системы определения сложности и прогнозной трудоемкости изготовления деталей инструментального производства».

В работе проводится краткий обзор методов укрупненного нормирования в машиностроении. Обосновывается использование показателя сложности при определении прогнозной трудоемкости формообразующих деталей и приводится анализ методик численной оценки коэффициентов, составляющих его структуру. В рамках модели оценки сложности исследуется класс базовых КТЭ «фасонные элементы», разрабатывается методика формирования порожденных КТЭ данного класса, обеспечивающая описание формообразующих деталей штампов, пресс-форм и сложной технологической оснастки в виде множества порожденных конструктивно-технологических элементов. На основе статистически значимых выборок базовых КТЭ строятся регрессионные модели, позволяющие получить значения размерного коэффициента, показателя сложности и прогнозной трудоемкости изготовления формообразующих деталей.

Результатом работы явилось развитие методики определения прогнозной трудоемкости изготовления машиностроительных деталей и создание на ее основе автоматизированной системы нормирования деталей инструментального производства «Линейка».

Выводы

Использование полученных в ходе проведенных исследований результатов позволило разработать и реализовать автоматизированную систему определения прогнозной трудоемкости изготовления формообразующих деталей, при этом были решены следующие задачи:

1. В соответствии с функциональными требованиями к автоматизированной системе разработаны состав и структура САПР ТП «Линейка».

2. Разработан пользовательский интерфейс автоматизированной системы, отвечающий требованиям дружественности и эффективности.

3. С использованием метода объектно-ориентированного программирования в среде Borland Delphi 5.0 реализовано приложение автоматизированной системы.

4. На основе метода оценки сложности разработана инженерная методика нормирования, обеспечивающая на этапе проектирования расчет прогнозной трудоемкости изготовления формообразующих деталей технологической оснастки, имеющих фасонные поверхности.

5. Использование созданной автоматизированной системы позволило апробировать модель оценки размерного коэффициента при определении сложности и трудоемкости изготовления формообразующих деталей штампов, пресс-форм и технологической оснастки, имеющих фасонные поверхности.

6. Апробация созданной автоматизированной системы в производственных условиях показала высокую эффективность предложенной инженерной методики нормирования при расчете прогнозной трудоемкости изготовления формообразующих деталей технологической оснастки, имеющих фасонные поверхности, на этапе проектирования и принятия решения о постановке изделия в производство.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе решена задача определения прогнозной трудоемкости деталей машиностроения, относящихся к классу инструментов и имеющих фасонные поверхности.

Основным научным результатом работы является создание модели оценки размерного коэффициента показателя сложности, полученной на основе корреляционно-регрессионного анализа статистических данных о длине рабочих ходов инструмента при обработке КТЭ. Разработанная модель позволяет получить численные значения размерного коэффициента для КТЭ класса «фасонные элементы» и использовать метод оценки сложности при • расчете прогнозной трудоемкости деталей штампов, пресс-форм и технологической оснастки.

На основе теоретических разработок и практических исследований разработано математическое, информационное и лингвистическое обеспечение, составившее основу САПР ТП «Линейка».

Основные научные и практические результаты, полученные в диссертационной работе, заключаются в следующем:

1. Исследован класс КТЭ «фасонные элементы», определены базовые КТЭ данного класса. Выявлены геометрические параметры базовых • КТЭ класса, оказывающие значимое влияние на величину размерного коэффициента показателя сложности.

2. С использованием метода корреляционно-регрессионного анализа данных получены статистические модели оценки длины рабочих ходов инструмента при обработке базовых КТЭ класса «фасонные элементы» с корреляционными отношениями г=0,85 -т- г=0,92 при уровне значимости а = 0,05.

3. Разработана и исследована модель оценки размерного коэффициента базовых и порожденных КТЭ класса «фасонные элементы». Оценка ' точности результатов, получаемых при использовании рассматриваемой модели для определения показателя сложности деталей, показала, что регрессионная зависимость трудоемкости обработки формообразующих элементов деталей от показателя сложности для контрольной выборочной совокупности имеет корреляционное отношение г=0,89, что является достаточным для t проведения практических расчетов.

4. Разработана методика формирования порожденных КТЭ класса «фасонные элементы» на основе предложенного и исследованного критерия границы базового КТЭ, учитывающего вероятность смены технологии обработки в точках сопряжения поверхностей детали.

5. Разработана информационная модель машиностроительной детали в виде структуры классов и отношений между ними. Поддержка информационной модели детали обеспечивается реляционной базой данных, хранящей атрибуты и операции классов и лингвистическим обеспечением, представленным проблемно-ориентированным языком высокого уровня.

6. Разработаны состав и структура САПР ТП «Линейка», обеспечивающей расчет показателя сложности и прогнозной трудоемкости изготовления формообразующих деталей в автоматизированном режиме.

7. Разработана инженерная методика нормирования на основе метода оценки сложности, позволяющая оценить трудоемкость изготовления деталей технологической оснастки на стадии их проектирования.

8. Относительная ошибка результатов определения трудоемкости изготовления деталей, имеющих фасонные поверхности, на основе метода оценки сложности с использованием предложенной модели • оценки размерного коэффициента, распределена нормально и не превышает 12%.

9. Апробация в производственных условиях созданного программного обеспечения и разработанной инженерной методики, показала их эффективность при определении сложности и трудоемкости деталей, имеющих фасонные поверхности, при обеспечении точности, достаточной для решения производственных задач.

1. Гальцов А. Д. Нормирование и основы научной организации труда в машиностроении. — М.: Машиностроение, — 1967.

2. Митрофанов С.П. Научная организация серийного производства. — Л.: Машиностроение, 1970. — 768 с.

3. Генкин Б.М. Нормирование труда по обслуживанию производства. — Л.: ЛИЭИ, 1987.- 158 с.

4. Генкин Б.М. Оптимизация норм труда. М.: Экономика, 1982. — 200 с.

5. Горанский Г.К., Бендерева Э.Н. Технологическое проектирование в комплексных автоматизированных системах подготовки производства. — М.: Машиностроение, 1981.

6. Горанский Г.К., Владимиров Е.А., Ламбин Л.Н. Автоматизация технического нормирования работ на металлорежущих станках с помощью ЭВМ М.: Машиностроение, 1970. - 221 с.

7. Кольцов Н.А. Научная организация труда: Учебник для вузов по специальности. «Планирование промышленности». — М.: Высшая школа, 1983.-303 с.

8. Разумов И.М., Степанов А.П., Смирнов С.В. и др. Научная организация и нормирование труда в машиностроении. — М.: Машиностроение, 1975. — 344 с.

9. Научная организация труда в машиностроении. /Под ред. Разумова И.М., Смирнова С.В. М.: Высшая школа, 1978. - 341 с.

10. Ю.Смирнов Е.Л. Научная организация труда в машиностроении. М.: Машиностроение, — 1977.

11. П.Смирнов Е.Л. Справочное пособие по НОТ. М.: Экономика, 1986. — 399 с.

12. Шарин Ю.С., Якимович Б.А., Толмачев В.Г., Коршунов А.И. Теория сложности. Ижевск: Издательство ИжГТУ, 1999 - 132 с.

13. Шарин Ю.С. Технологическое обеспечение станков с ЧПУ. — М.: Машиностроение, 1986. — 176 с.

14. Шарин Ю.С., Поморцева Т.Ю. Теория сложности и ее использование в машиностроении. — Екатеринбург: Свердловский ЦНТИ, 1995. — 237 с.

15. Шарин Ю.С., Поморцева Т.Ю. Метод нормирования труда в машиностроении, основанный на методе оценки сложности изделий. — Свердловск, УПИ им С.М. Кирова, 1989. 37 с.

16. Шарин Ю.С. Вопросы точности в теории сложности. Воткинск: Боткинское полиграфическое объединение, 1991. — 20 с.

17. Справочник нормировщика под ред. Ахумова А. В. — JL: Машиностроение, 1986.— 458 с.

18. Технологичность конструкции изделия: Справочник / Амиров Ю.Д., Алферова Т.К., Волков П.Н. и др.; под общей ред. Амирова Ю.Д. 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1990. — 768 с.

19. Укрупненное нормирование в машиностроении. / под. ред. Гальперина А.Д. М: Машгиз, 1961. - 248 с.

20. Организация и планирование машиностроительного производства: Учеб. для машиностр. спец. вузов / Ипатов М.И., Захарова М.К., Грачева К.А. и др.; под ред. Ипатова М.И., Постникова В.И., Захаровой М.К. М.: Высшая школа, 1988. - 367 с.

21. Укрупненное нормирование. Под ред. А. Д. Гальцова. — М.: Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1961. — 246 с.

22. Болотов Ф. В. Метод определения трудоемкости механической обработки деталей машин на стадии конструкторской подготовки производства. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. — Курган, 2000.

23. Акимов И. В. Самообучающаяся система экспресс оценки трудоемкости изготовления деталей машин. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук.

24. Слезингер Г. Э. и др. Инструкция по определению плановых нормативов в инструментальном производстве с использованием специальных логарифмических счетных линеек, 1955 г. — 78 с.

25. Якимович Б.А. Анализ эффективности и совершенствование переналаживаемых производственных систем машиностроения. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Ижевск, 1994.-333 с.

26. Коршунов А.И. Создание автоматизированной системы определения прогнозной трудоемкости изготовления деталей корпусного типа. / Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Ижевск, 1998. 180с.

27. Кугаевский С.С. Разработка подсистемы САПР для оценки объема механической обработки корпусных деталей на основе теории сложности. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Екатеринбург, 1998. — 221 с.

28. Тишенин Е.Ю. Повышение эффективности использования оборудования с ЧПУ в условиях автоматизированной подготовки инструментального производства. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Екатеринбург. - 1994.

29. Митрофанов С.П. Групповая технология машиностроительного производства. 3-е изд., перераб. и доп. — JL: Машиностроение, 1983.— 407 с.

30. МН 74-59 МН 81-59. Инструмент и приспособления для машиностроения. Классификация и условные обозначения. Издательство Государственного комитета стандартов, мер и измерительных приборов СССР. Москва. - 1965. - 163 с.

31. Цветков В.Д. Система автоматизации технологических процессов. М.: «Машиностроение», 1972.-240 с.

32. Якимович Б.А., Коршунов А.И. Экспертные методы оценки структурно-параметрической сложности деталей. — М.:107

33. Машиностроение, «Информатика-Машиностроение». — 1997. — № 3. — с. 28-32.

34. Якимович Б.А., Коршунов А.И. Методы укрупненного нормирования в машиностроении и перспектива получения прогнозной трудоемкости. -М.: Машиностроение, "Информатика-Машиностроение" № 3, 1996. -С. 34-37.

35. Якимович Б. А., Коршунов А.И. Определение прогнозной трудоемкости изготовления корпусных деталей в условиях автоматизированного производства. М.: Машиностроение, "Вестник машиностроения" № 8, 1996. - С. 41-45.

36. Евгенев Г.Б. Основы программирования обработки на станках с ЧПУ. М.: Машиностроение, 1983. - 304 с.

37. Гжиров Р.И., Серебреницкий П.П Программирование обработки на станках с ЧПУ: Справочник. JL: Машиностроение. Ленинградское отделение, 1990 - 588 е.: ил.

38. Дружинский И.А. Методы обработки сложных поверхностей на металлорежущих станках. М. — Л., издательство «Машиностроение», 1965.-600 е., ил.

39. Дружинский И.А. Сложные поверхности: Математическое описание и технологическое обеспечение: Справочник. Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1985. - 263 е., ил.

40. Маталин А.А. Технология машиностроения: Учебник для машиностроительных вузов по специальности «Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты». — Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1985. — 496 е., ил.

41. САПР изделий и технологических процессов в машиностроении / Р.А. Аллик, В.И. Бородянский, А.Г. Бурин и др.; под общей ред. Р.А. Аллика. Л.: Машиностроение. Ленинградское отделение, 1986. — 319 с. ил.

42. Автоматизация процессов подготовки авиационного производства на базе ЭВМ и оборудования с ЧПУ /Вайсбург В.А., Медведев Б.А., Бакумский А.Н. и др. — М.: Машиностроение, 1985. — 216 с.

43. Использование станков с программным управлением: Справ, пособие/ Под ред. В. Лесли. — М.: Машиностроение, 1976. — 422 с.

44. ГОСТ 183 72-73.Фрезы концевые твердосплавные. — М.: Государственный комитет СССР по стандартам, 1973. — 8 с.

45. Эстерзон, М.А. и др. Технология обработки на станках с программным управлением. -М.: НИИМаш, 1974. 150 с.

46. Дерябин A.JT. Программирование технологических процессов для станков с ЧПУ. М.: Машиностроение, 1984. — 224 с.

47. Справочник инструментальщика / И.А. Ординарцев, Г.В. Филиппов, А.Н. Шевченко и др.; под общ. ред. И.А. Ординарцева. JL: Машиностроение. Ленинградское отделение, 1987. - 846 е.: ил.

48. Математическая статистика. Учебник для техникумов. Под ред. A.M. Длина, М.: «Высш. школа». 1975. - 398 е.: ил.

49. Львовский Е.Н. Статистические методы построения эмпирических формул: Учебное пособие для втузов. 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Высшая школа, 1988. — 239 е., ил.

50. Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. Кн. 1 М.: Финансы и статистика, 1986. — 366 с.

51. Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. Кн. 1 М.: Финансы и статистика, 1987. - 351 с.

52. Степнов М.Н. Статистическая обработка результатов механических испытаний. М.: Машиностроение, 1972. - 230 с.

53. Красовский Г.И., Филаретов Г.Ф. Планирование эксперимента. — Минск.: Издательство БГУ, 1982. 302 е., ил.

54. Коршунов А.И., Домбрачев А.Н., Якимович Б.А. Автоматизированная система нормирования инструментальной оснастки на основе теории сложности. Информационные технологии в инновационных проектах:109

55. Тр. IV Междунар. науч.-технич.конф. (Ижевск, 29-30 мая, 2003 г.). — В 4 ч. Ч.З. - Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2003 - с. 28-29.

56. Автоматизированные системы технологической подготовки производства в машиностроении. / Под ред. чл.-кор. АН СССР Горанского Г.К. М.: Машиностроение, 1976 г.

57. ГОСТ 22487-77. Проектирование автоматизированное. Термины и определения. М.: Государственный комитет СССР по стандартам, 1978.

58. Голоденко Б.А., Смоленцев В.П. САПР в мелкосерийном производстве. Воронеж: Изд-во ВГУ, 1991. — 124 с.

59. Энгельке У.Д. Как интегрировать САПР и АСТПП: Управление и технология / Пер. с англ. М.: Машиностроение, 1990. - 320 с.

60. Пономарева К.В., Кузьмин Л.Г. Информационное обеспечение АСУ. — М.: Высшая школа, 1991. 222 с.

61. Фаулер М., Скотт К. UML в кратком изложении. Применение стандартного языка объектного моделирования: Пер. с англ. — М.: Мир, 1999. 191 е., ил.

62. Леоненков А.В. Самоучитель UML. СПб.: БХВ - Петербург, 2001. -304 е.: ил.

63. Буч Г., Рамбо Дж., Джекобсон А. Язык UML. Руководство пользователя: Пер. с англ. — М.: ДМК, 200. — 432 с.

64. Йордон Э., Аргила К. Структурные модели в объектно-ориентированном анализе и проектировании: Пер. с англ. — М.: «ЛОРИ», 1999. -264 с.

65. Домбрачев А.Н., Коршунов А.И., Формирование объектной модели изделия инструментального производства. Экономика и производство. -2004.-№2, с. 38.

66. Разработка САПР: в 10 кн. Кн. 4: Проектирование баз данных САПР: Практическое пособие. / Вейнеров О.М., Самохвалов Э.Н. Под ред. Петрова А.В. М: Высшая школа, 1990.

67. Марти Дж. Организация баз данных в вычислительных системах. — М.: Мир, 1978.

68. Системы управления базами данных и знаний: Справ, изд. / Наумов А.Н., Вендров A.M., Иванов В.К. и др.; Под ред. Наумова А.Н. М.: Финансы и статистика, 1991. - 352 с.

69. Хаббард Дж. Автоматизированное проектирование баз данных: Пер. с англ.- М.: Мир, 1984. 296 с.

70. Мейер Д. Теория реляционных баз данных: Пер. с англ. — М: Мир, 1987.-608 с.

71. Джексон Г., Проектирование реляционных баз данных для использования с микроЭВМ. — М.: Мир, 1991. 252 с.

72. Маккиман У., Хорнинг Дж., Уортман Д. Генератор компиляторов / Пер. с англ. — М.: Статистика, 1980. 527 е.: ил.

73. Немнюгин С.А. Turbo Pascal. Спб: Издательство «Питер», 2001. — 496 е.: ил.

74. Delphi 3. Программирование на Object Pascal Спб.: BHV — Санкт-Петербург, 1998. - 304 е., ил.

75. Delphi 4. Учебный курс. М.: «Нолидж», 1998. - 464 е., ил.

76. Матчо Дж., Фолкнер Д. P., Delphi: Пер. с англ. М.: Бином, 1996. -464 с.

77. Кенту М. Delphi 4 для профессионалов: Пер. с англ. — Спб.: «Питер», 1999.-1120 с.