автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Разработка инструментальных средств автоматизированного расчета проектных затрат на изготовление деталей машиностроения

На правах рукописи

РЕШЕТНИКОВ ЕВГЕНИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

РАЗРАБОТКА ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО РАСЧЕТА ПРОЕКТНЫХ ЗАТРАТ НА ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ МАШИНОСТРОЕНИЯ

Специальность: 05.13.06 - Автоматизация и управление

технологическими процессами и производствами (в машиностроении)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ижевск - 2003

Работа выполнена в Ижевском государственном техническом университете

Научный руководитель:

доктор технических наук профессор Якимович Б.А

Официальные оппоненты:

доктор технических наук,

профессор Кучуганов Валерий Никонорович, ИжГТУ, г. Ижевск; кандидат технических наук,

доцент Власов Владимир Николаевич, УГТУ-УПИ, г. Екатеринбург

Ведущее предприятие - ФГУП «ГПО «Боткинский завод»

Защита диссертации состоится «/У» 2003 г.

в /У^ часов на заседании диссертационного совета К212.065.01 Ижевского государственного технического университета по адресу: 426069, г. Ижевск, ул. Студенческая, 7.

Автореферат разослан «/3» 2003 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, к.т.н., доцент

В.Н.Сяктерев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность_работы. Использование современных

информационных технологий в машиностроении в значительной степени определяет конкурентоспособность любого предприятия. Поэтому в арсенале машиностроительных предприятий появляются современные

автоматизацию производства. Такие системы позволяют автоматизировать большинство этапов производственного цикла изготовления деталей машиностроения. Однако нерешенной является задача автоматизации расчета проектных затрат на изготовление деталей машиностроения (под проектными затратами в данной работе подразумевается значение затрат на производство деталей машиностроения, получаемое непосредственно на этапе проектирования). Определение проектных затрат является ключевым этапом при формировании прогнозной цены на изготавливаемую деталь, так же проектные затраты являются основным показателем при принятии решения об освоении новых изделий на машиностроительном предприятии.

Сдерживает решение задачи расчета проектных затрат отсутствие математического и программного аппарата автоматизированного расчета затрат с учетом информации получаемой из информационной модели детали на этапе проектирования. Для выхода из сложившейся ситуации в диссертационной работе разработана обобщенная модель определения проектных затрат, которая включает в себя математическую модель расчета проектных затрат, основанную на теории конструктивно-технологической сложности (КТС), и конструктивно-технологическую информационную модель детали. На основе созданной интегрированной реализован комплекс инструментальных средств обеспечивающих автоматизированный расчет проектных затрат в среде С АО-систем.

Цель работы. Создание инструментальных средств расчета проектных затрат на изготовление деталей машиностроения в среде САО-систем, с использованием теории конструктивно-технологической сложности.

Основные задачи исследования. 1. Анализ структуры производственных затрат и возможности использования ее элементов в информационной модели детали на этапе проектирования;

автоматизированные системы, обеспечивающие комплексную

2. Разработка модели расчета проектных затрат на основе применения теории конструктивно-технологической сложности;

3. Разработка информационной модели детали, включающей параметры необходимые для расчета проектных затрат (габаритные размеры, точность и шероховатость поверхностей, значения различных коэффициентов и др.);

4. Исследование и применение кинематического способа хранения геометрических объектов для сформированого трехмерного образа детали в современных САБ-системах, позволяющего оперативно получить геометрические параметры детали, необходимые для расчета проектных затрат; J

5. Разработка интегрированной модели расчета проектных затрат, включающей в себя алгоритмы расчета проектных затрат на основе данных, содержащихся в конструктивно-технологической информационной модели детали;

6. Реализация алгоритмов основных модулей комплекса инструментальных средств автоматизированного расчета проектных затрат.

Методы исследований. При решении поставленных задач использовались: теории множеств и информации, метод оценки конструктивно-технологической сложности. При разработке программных комплексов применялись,основные положения объектно-ориентированного программирования.

Научная новизна:

1. Показана принципиальная возможность расчета проектных затрат в САБ-системах на этапе проектирования, доказана возможность и целесообразность использования конструктивно-технологической информационной модели детали на этапах жизненного цикла;

2. Разработан метод и реализующий этот метод алгоритм расчета проектных затрат на производство деталей машиностроения в среде САБ-систем, основанный на использовании теории конструктивно-технологической сложности совместно с конструктивно-технологической информационной моделью детали на этапе проектирования;

3. Предложено выделить в конструктивно-технологической .информационной модели детали статические и динамические данные.

Массив формализованного описания множества шаблонов конструктивно-технологических элементов детали обоснованно предложено хранить в статических данных. В динамических данных предлагается хранить параметры конструктивно-технологических элементов, входящих в деталь. Такой подход позволил снизить избыточность информации, а так же обеспечил унификацию проектирования различных деталей;

4. Разработан кинематический способ хранения геометрических объектов в статических данных, при котором трехмерная форма детали представляется в виде совокупности кинематических операций, что позволяет на основе конструктивно-технологической информационной модели произвести формирование ЗО-модели детали в среде различных САБ-систем;

5. Предложен и реализован метод разработки подсистем автоматизированного расчета проектных затрат на основе конструктивно-технологической информационной модели детали в среде САО-систем.

Практическими результатами работы являются:

1. Комплекс автоматизированных средств разработки подсистем расчета проектных затрат, функционирующих в среде САО-систем;

2. Математическое, информационное, методическое, техническое и программное обеспечение позволяющее создавать автоматизированные подсистемы расчета проектных затрат в ОАЭ-системах;

3. Набор правил кинематического описания геометрической формы конструктивно-технологических элементов. обеспечивающий формирование множества шаблонов конструктивно-технологических элементов;

4. Комплекс инструментальных средств, обеспечивающих создание автоматизированной подсистемы расчета проектных затрат силами предприятия;

5. Автоматизированная подсистема расчета проектных затрат на производство корпусных деталей и автоматизированная подсистема производства теплообменников.

Реализация результатов работы. Результаты теоретических и

практических исследований были использованы при разработке

автоматизированной подсистемы производства теплообменников и

автоматизированной подсистемы расчета проектных затрат на производство корпусных деталей. Разработанные автоматизированные подсистемы внедрены на машиностроительных предприятиях: ОАО «ИЭМЗ «КУПОЛ» дочернее предприятие «Завод МЕТЕОР»; 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 работы опубликовано в 8 печатных работах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, приложения. Работа изложена на 119 страницах машинописного текста, содержит: 2 таблицы, 24 рисунка. Список литературы состоит из 99 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введение показаны актуальность работы и основные направления исследования в области расчета проектных затрат, обеспечивающих получение их значений при производстве деталей машиностроения.

В первой главе выполнен анализ существующих методов расчета и прогнозирования затрат на производство деталей машиностроения, так же рассмотрен современный рынок программного обеспечения, выполняющего автоматизацию различных этапов жизненного цикла детали.

Любое машиностроительное предприятие сталкивается с задачей расчета затрат на изготовление новых деталей на этапе проектирования. Затраты являются основой цены и соответственно непосредственным образом влияют на ценовую политику машиностроительного предприятия. Поэтому множество научных трудов посвящено проблеме расчета затрат. Значительные результаты достигнуты в работах отечественных ученых: И.М. Бабука, П.С. Безруких, K.M. Великанова, Л.М. Глуховой, А.П.Градова,

A.C. Запаснюка, E.M. Карлика, П.А Левитского, P.M. Петухова, В.Н. Мосина, К.Ф. Пузыни, А.И. Яковлева и др.

Обзор исследований в области расчета затрат показал, что основными статьями калькуляции затрат на производство деталей машиностроения являются затраты на материалы и на заработную плату основных рабочих. Получение значения всех остальных статей калькуляции возможно как процентное отношение от заработной платы основных рабочих. Поэтому исходными показателями себестоимости является нормы времени на изготовление изделия и нормы расхода материала. Таким образом, формирование затрат на производство деталей машиностроения - это прежде всего оперативное и точное определение, прогнозирование и расчет норм времени и норм расхода материала.

Методики нормирования временных затрат в машиностроении изложена достаточно подробно в многочисленной литературе, где исследованы методы нормирования, основные нормативные данные, организация нормативных работ на предприятиях машиностроения. Наиболее полно эти вопросы представлены в работах таких ученых, как А.Д. Гальцов, Б.М. Генкин, Г.К. Горанский, Ю.С. Шарин.

Большинство предлагаемых нормативов составляются перед запуском детали в производство, т. е. на последних стадиях технической подготовки производства. В некоторых случаях необходимо определение затрат на производство продукции на начальных стадиях технической подготовки, когда необходимые нормы (временные, материальные) отсутствуют. Еще до начала работ по технической подготовке возникает потребность прогнозного экономического обоснования вновь создаваемого изделия. Затраты являются одним из тех показателей, на основе которых рассчитывается экономическая эффективность новой конструкции изделия.

Исходя из этого, затраты на вновь проектируемое изделие, при отсутствии необходимых норм и нормативов, приходится определять другими способами (методом удельных затрат, агрегатным методом, бальным методом, параметрическим методом и др.).

Обзор различных программных средств автоматизации показал, что системы автоматизированного проектирования позволяют полностью автоматизировать все этапы конструкторской и технологической подготовки производства. Практически все рассмотренные системы имеют поддержку широко распространенных 3 D-форматов (IGES, SAT, STL и др.), поэтому

имеется возможность использования различных модулей для построения комплексных автоматизированных систем сквозного производства. Но жизненный цикл изделия не ограничивается конструкторской и технологической подготовкой производства. Имеются задачи, для которых в современных системах отсутствуют средства автоматизации. Одной из важных задач является расчет проектных затрат. В условиях рыночной экономики и конкурентной борьбы автоматизация расчета проектных затрат значительно снизит время реакции предприятия на условия рынка. Поэтому создание инструментальных средств расчета проектных затрат является актуальной задачей в настоящее время.

В настоящее время ведутся работы по созданию систем автоматизации прогнозирования и расчета затрат, в качестве результатов этих работ можно привести следующие системы: СКАТ-М, КОМПАС-АВТОПРОЕКТ, ТЕМП, Technologies, TECHCARD, FOBOS. Однако ни одна из предлагаемых систем не удовлетворяет требованиям, необходимых для определения проектных затрат на изготовление деталей машиностроения, в частности ни одна из систем не позволяет рассчитать значение затрат на производство детали на этапе проектирования.

Для описания реальной детали в автоматизированных системах используется некоторая информационная модель (геометрическая, структурно-параметрическая и др.), т.е. набор данных с помощью которых может быть воссоздана этд деталь. Разработками в этой области занимались отечественные и зарубежные ученые: В.Н. Афанасьев, Г.С. Бегунков, Г.К. Горанский, А.Г. Горелик, Б.С. Мордвинов, С.П. Митрофанов, Е.А. Стародедко, В.Д. Цветков, G. Baker, К. Brauner, D. Briggs и другие. Структурно-параметрическая информационная модель имеет многоуровневую систему представления информации о детали. При таком подходе к хранению информации о детали на нижних уровнях производится описание параметров поверхностей, на верхних - описание конструкционных параметров самой детали и ее элементов. Структурно-параметрическая информационная модель детали ориентирована на использование в полномасштабных автоматизированных системах. В современных CAD-системах наибольшую популярность получила геометрическая информационная модель. Геометрическая информационная модель предполагает описание параметров поверхностей детали, в основе этой модели лежат средства графического представления информации.

Основными подходами к хранению и обработке геометрической информационной модели относят поверхностное и твердотельное моделирование, помимо этого каждая фирма-разработчик создает' свой собственный формат хранения информационной модели детали. Общим для всех САО-систем является способ проектирования детали -кинематический.

Опыт использования САЭ/САМ-систем на российских машиностроительных предприятиях показывает, что использование геометрической информационной модели недостаточно при некоторых этапах технологической подготовки производства (отработка на технологичность, формирование технологических процессов и т.д.) и при расчете затрат, т.к. на данных этапах необходима информация более высокого уровня (сведения о конструктивных элементах изделия, сведения об основном и вспомогательном материале изделия и др.). Поэтому возникает необходимость в разработке альтернативной информационной модели детали, содержащей параметры, требуемые для расчета проектных затрат.

Все вышеперечисленное позволило сформулировать основную цель настоящей диссертационной работы: создание инструментальных средств расчета проектных затрат в среде САО-систем на изготовление деталей машиностроения, на основе применения теории конструктивно-технологической сложности.

Во второй главе производится исследование возможностей создания интегрированной модели автоматизированного расчета проектных затрат на производство деталей машиностроения в среде САО-систем, в ходе которого осуществляется разработка математической модели расчета проектных затрат и конструктивно-технологической информационной модели детали.

Предлагается на этапе проектирования представлять полную информационную модель детали в виде совокупности фактической и формальной информационной модели детали. Фактическая

информационная модель включает в себя сведения о детали, имеющиеся на этапе проектирования. Формальная модель содержит данные о детали в общем виде, значения которых будут определены на последующих этапах жизненного цикла детали, по этой причине невозможно произвести расчет проектных затрат. Для определения значения данных формальной

информационной модели на этапе проектирования предложен метод, который основан на прогнозировании значения параметров формальной информационной модели детали, используя фактическую информационную модель как основу. В качестве математического аппарата прогнозирования формальной информационной модели предложено использовать теорию конструктивно-технологической сложности, разработанную совместно учеными УГТУ-УПИ и ИжГТУ.

Расчет конструктивно-технологической сложности производится на основе известных методик, суть которых заключается в анализе параметров конструктивно-технологических элементов (КТЭ) входящих в деталь. Определено, что для расчета проектных затрат на производство деталей машиностроения, с помощью теории конструктивно-технологической сложности, необходимы следующие сведения о детали: масса детали, перечень всех КТЭ детали, габаритные размеры каждого КТЭ детали, габаритные размеры детали, максимальный габаритный размер заготовки, длины обрабатываемых контуров КТЭ, значение шероховатости обрабатываемых поверхностей, значение точности обработки КТЭ, а также дополнительные справочные данные.

Все представленные данные, необходимые для расчета проектных затрат, можно получить на основе фактической информационной модели, которая формируется на этапе проектирования.

В диссертационной работе предлагается разработка конструктивно-технологической информационной модели детали (КТМ), как альтернативного способа описания детали в среде САО-систем, адаптированного для расчета проектных затрат. Конструктивно-технологическая информационная модель детали - это совокупность данных включающих геометрические, конструктивные и технологические параметры заготовки и конструктивно-технологических элементов детали. Существующие способы хранения геометрических параметров детали, используемые в современных САБ-системах имеют множество различий, которые затрудняют использование конструктивно-технологической информационной модели для проектирования ЗЭ-модели детали. Поэтому хранение геометрических параметров детали в конструктивно-технологической информационной модели предлагается в кинематическом виде, при котором геометрические параметры детали представлены как

описание действий, позволяющих произвести построение трехмерного образа детали в среде конкретной САО-системы.

Для реализации конструктивно-технологической информационной модели детали предложен следующий формальный аппарат: / т=/КТЕ,ЗАГ.ДЕТ /, (1)

где 1Ю1 - конструктивно-технологическая информационная модель детали, КТЕ - множество описаний КТЭ и их параметров; ЗАГ - описание заготовки детали, ДЕТ- параметры детали и заготовки.

Множество КТЕ является подмножеством фундаментального множества, содержащего описание всех существующих КТЭ. КТЕ с КТЕ,, > (2)

К.ТК0={к„к„к,..,к,}, (3)

к = {У,М,ТЕС} > (4)

где V - геометрическое описание КТЭ, М - множество параметров КТЭ, ТЕС - множество технологических параметров обработки КТЭ.

Кинематическая трехмерная модель подразумевает описание действий над простейшими (плоскими) геометрическими объектами (отрезок, окружность, контур) для построения необходимых трехмерных объектов, т.е. предлагается описывать не саму модель деталь, а способ ее создания. Таким образом, трехмерная модель детали будет состоять из последовательности операций, изменяющих геометрическую форму модели заготовки, каждая операция состоит из совокупности простейших действий над геометрическими объектами и является геометрическим представлением одного КТЭ.

Для описания геометрического представления КТЭ необходимо: ' ориентировать координатное пространство КТЭ в координатном пространстве заготовки; описать кинематическую операцию и задать г параметры этой операции. В качестве параметров кинематической операции используются габаритные размеры КТЭ:

V = {0\Ш , (5)

где О' - репер КТЭ, IV - подмножество простейших операций образующих геометрическое представление КТЭ относительно репера О', £> - подмножество габаритных размеров КТЭ.

Репер КТЭ - совокупность трех ортогональных векторов, образующих базис КТЭ:

О '= {Р , е¡, е 2,е i} '

где Р - точка, указывающая начальную точку репера О' в координатной системе заготовки, e'¡, е'2, е'3 - векторы, являющиеся базисом репера КТЭ в координатной системе заготовки.

D = {£/,,с/2, , d„) , (7)

где di - габаритный размер КТЭ. d, = { SN , VAL } , (В)

где SN- наименование размера, VAL - значение размера. Подмножество W в общем случае представляет из себя набор параметризованных действий (шаблонов), позволяющих построить геометрическую форму КТЭ. В качестве параметров при таком описании геометрической формы КТЭ выступает множество габаритных размеров D W = { w ,, w ¡ , w 3 ..., w, } > (9)

* = {£,/>,/:}, (Ю)

где S - тип и способ выполнения операции, К и Р - описание геометрической формы образующей и направляющей (профиля и оси для тел вращения), представленные в виде множества простейших геометрических объектов (отрезок, окружность, дуга и т.д.), образующих некоторые контуры. В общем случае множества К и Р являются параметризованными шаблонами образующего и направляющего контура. Каждый элемент множества может принимать значения одно из двух типов: отрезок и дуга.

gleK,h,eP (И)

для отрезков

S = {x0,y0,:0,xl,yl,zl}, (12)

h = {xe,y0,z0,x„y„z,}> О3)

где x0,yo,zo - координаты начала отрезка; x¡,yuz¡ - координаты конца отрезка;

для дуг

g*={x0,y0,z0,x„y„:„xc,yc,zc}, (14)

h = {xBly0,z0,xl,yl,zl,xc.yc.zc}, (15)

где Xo,yo,zo - координаты начала дуги; xl,y¡,z¡ - координаты конца дуги; xc,yc,zc - координаты центра дуги. Для удобства отсчет дуги производится по часовой стрелке.

ЗАГ = { G , МТ , }, (16)

где G - геометрическое описание заготовки, MTj - множество параметров заготовки.

Геометрическое описание заготовки G производится аналогично построению геометрического описания КТЭ, за исключением того, что все значения координат элементов контуров имеют конкретное числовое представление.

Каждый КТЭ может быть обработан несколькими способами: ОБР е Q , (17)

где Q — множество вариантов обработки КТЭ, Q = {q,.q2. -. ч. } f (18)

q, = { pr ,Var } . (19)

где pr - множество технологических переходов имеющихся в операции, Var - множество параметров операции,

Var = {TVar ,NVar ,VVar ,TOb }, (20)

где TVar - тип параметра, NVar - название параметра, War -значение параметра, TOb -тип оборудования используемого для данного перехода

pr ={Тр ,Var } , (21)

где Тр - тип перехода,

Тр е Мр , (22)

где Мр - множество типов переходов. ТОЪ б МОЪ , (23)

где МОЪ - множество видов оборудования

Для проведения автоматизированного расчета проектных затрат на основе математической модели расчета проектных затрат и конструктивно-технологической информационной модели детали предложена интегрированная модель расчета проектных затрат, в виде совокупности алгоритмов, описывающих процесс расчета проектных затрат на основе данных конструктивно-технологической информационной модели детали (рисунок 1).

Масса детали определяется как произведение плотности материала и объема детали. Плотность материала определяется из параметров заготовки (множество MTj кортежа 16), объем детали - на основе геометрического ядра CAD-системы. Габаритные размеры КТЭ определяются из множества D кортежа 7. Габаритные размеры детали и заготовки определяются по алгоритму, который производит анализ координатного расположения

элементов контуров заготовки, находящихся во множестве О кортежа 16, и координатного расположения каждого КТЭ. Длины обрабатываемых контуров определяются путем суммирования расчетной длины каждого элемента множества образующего {Р) и направляющего (К) контура

Ироишньн затрат

Рисунок 1 - Структурная схема интегрированной модели расчета проектных

затрат

(формула 10,11,12,13). Значение шероховатости обрабатываемых поверхностей и точности обработки КТЭ получается из параметров КТЭ (множество М формула 4), также в параметрах КТЭ содержатся справочные значения коэффициентов, необходимых для расчета конструктивно-технологической сложности детали. В работе разработаны алгоритмы необходимые для интеграции математической модели расчета проектных затрат и конструктивно технологической информационной модели детали.

Все приведенные исследования позволили создать комплекс инструментальных средств автоматизированного расчета проектных затрат на производство деталей машиностроения, который позволяет создать автоматизированную подсистему* расчета проектных затрат силами предприятия.

В третей главе показана практическая реализация конструктивно-технологической информационной модели детали в соответствии с ГОСТ Р ИСО 10303, посредством описания информации о детали на языке EXPRESS. Также в главе приводятся функциональные схемы и алгоритмы комплекса инструментальных средств автоматизированного расчета проектных затрат.

Для построения автоматизированной подсистемы разработчик должен придерживаться принципов создания автоматизированных систем, а так же иметь комплекс средств: математическое обеспечение, информационное обеспечение, программное обеспечение, техническое обеспечение.

* Разработанное математическое обеспечение состоит из двух частей:

из математических методов и из моделей, описывающих объект проектирования и формализованное описание технологии автоматизированного проектирования. Математические методы, описывающие объект проектирования, представлены в предыдущей главе, в виде общей модели расчета проектных затрат, математической модели расчета проектных затрат и алгоритмов интеграции модели расчета проектных затрат с конструктивно-технологической информационной моделью детали.

В качестве информационного обеспечения автоматизированной подсистемы расчета проектных затрат выступает конструктивно-технологическая информационная модель детали. Определено, что оптимальный способом хранения конструктивно-технологической информационной модели, тот при котором информационная модель ' представлена набором статических и динамических данных. К статическим

данным относится описание геометрической формы КТЭ, т.к. для всех > деталей геометрическая форма КТЭ будет постоянной. В динамических

данных предлагается хранить параметры заготовки, каждого КТЭ и общие параметры детали. Описание статических данных предложено хранить в виде реляционных баз данных.

Выбор и реализация всего комплекса технического и программного обеспечения осуществляется по усмотрению разработчика системы расчета проектных затрат.

Работа автоматизированной подсистемы расчета проектных затрат включает в себя два этапа: проектирование и расчет проектных затрат. На

первом этапе (проектирование) формируется конструктивно-технологическая информационная модель детали, которая будет использоваться на последующих этапах жизненного цикла детали. Второй этап позволяет получить значение проектных затрат на производство деталей с помощью созданной информационной модели детали.

На этапе проектирования производится формирование описания заготовки и добавление конструктивно технологических элементов. При добавлении КТЭ выполняется несколько действий (рисунок 2): производится выбор КТЭ; заполняются параметры выбранного КТЭ, производится расположение КТЭ на модели заготовки. В соответствии с

Перечень Перечень

KT J - конструктивно-технологическим элемент

КТМ - конструктивно-технологическая информационная модель детали

NODE А12 I TITLE Добавление КТЭ | N0

Рисунок 2 - Функциональная схема добавления конструктивно-технологического элемента

предложенным формой хранения конструктивно-технологической информационной модели детали (разбиение на статические и динамические данные) разработан способ описания статических данных в виде совокупности шаблонов КТЭ. Подразумевается, что существует множество параметризованных шаблонов конструктивно-технологических элементов, из этого множества выбирается КТЭ, и затем вводятся значение всех параметров этого КТЭ. Шаблон КТЭ - формализованное описание

кинематического представления геометрической формы КТЭ при котором все операции представлены в общем виде, т.е. в качестве значения координат геометрических объектов выступают математические выражения основанные на габаритных размерах КТЭ. Шаблон конструктивно-технологического элемента и значение его параметров в совокупности составляют описание КТЭ.

В качестве инструментария создания модуля проектирования информационной модели детали предложена реализация конструктивно-технологической информационной модели детали в виде формального описание на языке EXPRESS. Также разработан модуль формирования шаблонов КТЭ, в задачу которого входит анализ геометрической формы КТЭ, формирование кинематического описания.

Для создания инструментария расчета проектных затрат в работе разработаны алгоритмы основных функций: функции расчета КТС одного элемента (для деталей корпусного типа), функции расчета КТС детали (для деталей типа тел вращения), функции расчета трудоемкости изготовления детали и функции расчета проектных затрат на производство детали. Также разработано инструментальное средство для интерпретации математической модели расчета конструктивно-технологической сложности детали, представленной в виде описания на формализованном языке.

Результаты третьей главы позволят специалистам предприятия самостоятельно создать автоматизированную подсистему расчета проектных затрат на основе имеющейся CAD-системы, а так же на основе конструктивно-технологической информационной модели детали создать подсистемы автоматизации последующих этапов жизненного цикла.

В четвертой главе приводятся результаты апробации разработок представленных в предыдущих главах. В качестве практической реализации построения автоматизированных подсистем расчета проектных затрат разработаны две автоматизированный подсистемы: автоматизированная подсистема производства теплообменников и автоматизированная подсистема расчета проектных затрат на производство корпусных деталей «ZCAD». Обе системы содержат модули расчета проектных затрат, разработанные на основе результатов, представленных в предыдущих главах.

В рамках описания автоматизированной подсистемы производства теплообменников приводится общий обзор объекта проектирования, так Лее

рассматриваются этапы жизненного цикла теплообменника входящие в автоматизированную подсистему. Для определения трудоемкости на изготовление теплообменников используется теория конструктивно-технологической сложности. В настоящее время учеными УГТУ-УПИ и ИжГТУ разработаны методики для определения конструктивно-технологической сложности для механической обработки корпусных деталей и деталей тел вращения. Теплообменник является сложным изделием для которого используются операции механосборки, поэтому существующие методики расчета конструктивно-технологической сложности не позволяют произвести расчет для теплообменников.

Анализ технологических операций производства теплообменников показал, что при механосборке выполняются типовые операции и их количество зависит от габаритных размеров теплообменника и типа ламелей. Детали теплообменника (за исключение коллектора) выполняются за одну технологическую операцию. На основе анализа технологических операций предлагается теплообменник считать единой деталью, а детали входящие в состав теплообменника (за исключением коллектора) считать конструктивно-технологическими элементами.

В соответствии с теорией конструктивно-технологической сложности расчет показателей КТС теплообменника будет производиться по следующей формуле:

С = Кг,* Кф* Смт > (24)

где С - конструктивно-технологическая сложность теплообменника, Сдет - суммарная конструктивно-технологическая сложность деталей теплообменника, КР - размерный коэффициент, Кф — коэффициент формы коллектора.

к - ь + н + в , (25)

' Ьв + Не+ Вб

где Н, В - габаритные размеры теплообменника, ¿й, Н(„ Вб -габаритные размеры базового. Коэффициент формы коллектора Кф определяется экспертным методом.

Сдьт=\ + пСл+кСк+ тС„ + гСТ+£ 1,С„, >

!жО

где п - количество ламелей; Сл - конструктивная сложность ламели; к - количество калачей; СК — конструктивная сложность калача; ш -количество вил; Св - конструктивная сложность вилы; г - количество труб;

Cr - конструктивная сложность трубы; / - количество перекидок; Сп -конструктивная сложность перекидки; h - количество типов перекидок. Конструктивная сложность всех деталей рассчитывается по известным методикам, которые разработаны учеными УГТУ-УПИ и ИжГТУ.

Математическая модель и алгоритм расчета проектных затрат на производство теплообменников представлены в виде текстового файла, содержащего все необходимые формулы.

Выходной информацией автоматизированной подсистемы производства теплообменников является: комплект конструкторской и технологической документации; калькуляция статей затрат на производство теплообменников.

Автоматизированная подсистема расчета проектных затрат на производство деталей машиностроения корпусного типа (ZCAD), выполняет следующие функции:

• формирование конструктивно-технологической информационной модели детали

• создание 3 D-модели в CAD-системе Solid Works

• расчет проектных затрат на изготовления деталей машиностроения

Особенностью данной подсистемы является возможность

совмещения двух этапов жизненного цикла детали: проектирования 3D-модели детали и расчета проектных затрат на ее изготовление, т.е. при проектировании детали формируется конструктивно-технологическая информационная модель, которая позволяет произвести расчет проектных затрат.

Подсистема ZCAD реализована в виде дополнительного программного модуля к автоматизированной системе проектирования SolidWorks. Обращение к внутренним данным системы SolidWorks осуществляется с помощью технологии DCOM. Модуль создан с использованием объектно-ориентированного языка программирования С++ в среде Microsoft Visual С++.

Программную основу подсистемы ZCAD составляет иерархия классов, реализующая все основные функции процесса проектирования детали и расчета проектных затрат.

Выходными данными подсистемы расчета проектных затрат на производство корпусных деталей является прогнозное значение себестоимости детали, а так же трехмерная (3 D-модель) детали. На рисунке

3 представлены элементы пользовательского интерфейса автоматизированной подсистемы расчета проектных затрат корпусных деталей.

Использование разработанных автоматизированных подсистем позволило сократить время, затрачиваемое на расчет проектных затрат на производство изделий, и повысить точность получаемых результатов. Также на основе результатов использования автоматизированных подсистем была определена точность результатов расчета проектных затрат на этапе проектирования, которая показала, что модель автоматизированного расчета проектных затрат наиболее эффективна для деталей, сложность которых находится в диапазоне от 4 до 50 единиц. Достоверность результатов подтверждена при уровне значимости а = 0.05.

Деталь

4Паз прямоугольный поляэакр. пм

Паз прямоугольный полуаакр. под дар! | Пае прячеугольньй закр. гкм коиц<^ Паз прямоуголь»*** эакр гу» дисксш Пэт "ласточки н | Паз у попои к Лм Г-образный Т7>

■■ Ысгу! прямой по | Уступ прямой закрытый \ Уступ накпомиью открытый

Л

г > »Г

> 1ютктя »^ ' " '

Рисунок 3 - Элементы пользовательского интерфейса автоматизированной подсистемы расчета проектных затрат корпусных деталей

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

Оперативное получение проектных затрат в среде САО-систем на производство новых деталей машиностроения является важной и актуальной задачей в современных условиях рынка. Поэтому данная

20

диссертационная работа посвящена решению задачи расчета проектных затрат на производство деталей машиностроения.

В ходе выполнения диссертационной работы получены следующие научные и практические результаты:

1. Исследованы различные методики получения проектных затрат и

показана принципиальная возможность их расчета в САБ-системах на этапе проектирования с использованием теории конструктивно-технологической сложности. Данная модель актуальна при освоении новых деталей и ее использование позволяет сократить время реакции предприятия на условия рынка. Разработан метод и реализующий этот метод алгоритм расчета проектных затрат на производство деталей машиностроения в среде САБ-систем, основанный на использовании теории конструктивно-технологической сложности;

2. Разработана конструктивно-технологическая информационная модель

детали. Преимуществом разработанной конструктивно-технологической информационной модели является возможность интегрирования ее в различные САБ-системы. Это достигается за счет использования кинематического описания геометрической формы детали.

3. Разработан кинематический способ хранения геометрических объектов,

при котором трехмерная форма детали представляется в виде совокупности кинематических операций, что позволяет на основе конструктивно-технологической информационной модели произвести формирование ЗО-модели детали в среде различных САБ-систем.

4. Разработан метод и реализующий этот метод алгоритм расчета

проектных затрат на производство деталей машиностроения в среде САЭ-систем, основанный на использовании теории конструктивно-технологической сложности совместно с конструктивно-технологической информационной моделью детали на этапе проектирования;

5. Предложено разделить конструктивно-технологическую

информационную модель детали на статическую и динамическую части. Массив формализованного описания множества шаблонов конструктивно-технологических элементов детали предложено хранить в статической части данных. В динамической части предлагается хранить параметры конструктивно-технологических элементов, входящих в деталь. Такой подход позволил снизить избыточность

информации, а так же обеспечил унификацию проектирования различных деталей

6. Определен комплекс средств (математическое обеспечение, программное

обеспечение, техническое обеспечение, информационное обеспечение), необходимых для создания автоматизированной подсистемы расчета проектных затрат.

7. Разработан комплекс инструментальных средств, позволяющий создавать автоматизированные подсистемы расчета проектных затрат силами предприятия. Для хранения данных обоснованно предложено разделить конструктивно-технологическую информационную модель детали на две части: статическую и динамическую. В статической части конструктивно-технологической информационной модели предложено хранить массив формального описания шаблонов конструктивно-технологических элементов, в динамической части - параметры конструктивно-технологических элементов входящих в деталь. Определено, что эффективным вариантом хранения статической части данных конструктивно-технологической информационной модели детали является реляционная база данных. Разработана информационная структура шаблона КТЭ, также разработано инструментальное средство формирования шаблонов КТЭ.

8. Предложен набор правил кинематического описания геометрической

формы конструктивно-технологического элемента, которые обеспечивают формирования множества шаблонов КТЭ.

9. Практическое использование конструктивно-технологической

информационной модели детали показало, что помимо расчета проектных затрат, она может использоваться как информационное обеспечение для построения систем автоматизации различных этапов жизненного цикла изделия.

10. Показана практическая реализация модели расчета проектных затрат,

конструктивно-технологической информационная модель детали и комплекса инструментальных средств расчета проектных затрат при разработке автоматизированной подсистемы производства теплообменников и автоматизированной подсистемы расчета проектных затрат на производство деталей корпусного типа.

11. При разработке автоматизированной подсистемы производства теплообменников метод оценки конструктивно-технологической

сложности был применен для расчета конструктивно-технологической сложности теплообменника.

12. Использование разработанных автоматизированных подсистем показало, что модель расчета проектных затрат эффективна для деталей, имеющих конструктивно-технологическую сложность в диапазоне от 4 до 50 единиц. Достоверность результатов подтверждена при уровне значимости а = 0.05.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ ИЗЛОЖЕНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1. Решетников Е.В., Коршунов А.И., Якимович Б.А. Автоматизированная система проектирования шаблонов в инструментальном производстве (статья)// XXXI научно-техническая конференция ИжГТУ, 15-17 апр.1998 г: Тез. докл. - В 2-х ч. Ч. 2. - Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 1998. - С. 260-261

2. Кузнецов А.П., Решетников Е.В. Автоматизированная система разработки эффективной структуры-стратегии подготовки производства в САО\САМ\САЕ - системах (тезисы) //Молодые ученые - первые шаги третьего тысячелетия: Труды электронной заочной конференции. — Ижевск: Изд-во Удмуртского государственного университета, 2000. — С. 44-45.

3. Кузнецов А.П., Решетников Е.В. Инструментарий для изменения и передачи информационной модели изделия по этапам технологической подготовки производства //Вестник ИжГТУ: Периодический научно-теоретический журнал Ижевского государственного технического университета. - Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2000.- Вып.2. - С. 3 - 5.

4. Решетников Е.В. Модель расчета и оптимизации затрат на основе САО-систем //Высокие технологии в механике. Материалы научно-практической конференции, посвященной 60-летию ректора ИжГТУ проф. И.В. Абрамова (15-16 июля 2002 г.) - ИжевскЖ Изд-во ИжГТУ, 2002.-120с.

5. Решетников Е.В., Кузнецов А.П., Якимович Б.А. Создание и использование технологической информационной модели изделия в САЭ/САМ-системах //Моделирование технических систем. Инновационные технологии в машиностроении и приборостроении:

14 67 8 8 ЗасМ^

Матер. Междунар. науч.-техн. конф. поев. 50-летию ИжТУ (Т9-22 ( / -февраля 2002 г.) - В 5 ч. - Ч. 5 (дополнительный выпуск). - Ижевск: Изд- ^/ой во ИжГТУ, 2002. - 372 с.

6. Якимович Б.А., Решетников Е.В. Использование теории конструктивно-технологической сложности при расчете проектных затрат на изготовление теплообменников. Информационные технологии в инновационных проектах: Тр. IV Междунар. науч.-технич. конф. (Ижевск, 29.30 мая, 2003 г.). В 4 ч. Ч. 3. Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2003. -136 с.

7. Решетников Е.В. Автоматизированная оценка затрат на изготовление новых изделий машиностроения.// Машиностроитель 2003 №7. - М: «Вираж-Центр». - с. 43-45.

8. Якимович Б.А., Кузнецов А.П., Решетников Е.В. Модель расчета проектных затрат на изготовление изделий машиностроения. //Автоматизация и современные технологии 2003 №5. - М: «Издательство «Машиностроение». - с. 20-24.

В авторской редакции

Подписано в печать /С./О.ОЗ- Формат 60x84/16. Бумага офсетная Гарнитура «ТлпеБ». Усл. печ. л./,4С. Уч.-изд. л. 5^3. Тираж 100 экз. Заказ № 346 Отпечатано в типографии Издательства ИжГТУ

Издательство и типография Ижевского государственного технического университета. 426069, Ижевск, Студенческая, 7

Обозначения и сокращения.

Введение.

Глава 1. Современные автоматизированные системы поддержки жизненного цикла изделия и использование их при расчете производственных затрат на машиностроительных предприятиях.

1.1. Основные элементы структуры затрат на машиностроительных предприятиях.

1.2. Методы определения, прогнозирования, расчета производственных затрат на машиностроительных предприятиях.

1.2.1. Обзор исследований в области нормирования трудоемкости

1.2.2. Обзор методов нормирования расхода материалов.

1.3. Автоматизация расчета затрат на предприятиях машиностроения.

1.3.1. Общая классификация автоматизированных систем.

1.3.2. Системы автоматизированного нормирования.

1.3.3. Способы представления трехмерной модели реальной детали.

1.4. Цели и задачи исследований.

Глава 2. Модель автоматизированного расчета проектных затрат на производство деталей машиностроения.

2.1. Общая модель расчета проектных затрат на изготовление деталей машиностроения.

2.2. Разработка математической модели расчета проектных затрат.

2.3. Разработка конструктивно-технологической информационной модели детали.

2.3.1. Геометрическое описание КТЭ.

2.3.2. Описание технологических параметров КТЭ.

2.4. Интеграция конструктивно-технологической информационной модели детали и математической модели расчета проектных затрат.

Выводы.

Глава 3. Информационная технология построения подсистем расчета проектных затрат.

3.1. Разработка функциональной схемы автоматизированного расчета проектных затрат.

3.2. Программное и математическое обеспечение.

3.2.4. Модуль проектирования детали.

3.2.2. Подпрограмма проектирования заготовки.

3.2.3. Подпрограмма проектирования детали.

3.2.4. Правила создания шаблона.

3.2.5. Модуль расчета проектных затрат.

Выводы.

Глава 4. Практика использования модели расчета проектных затрат на производство деталей машиностроения.

4.1. Автоматизированная система производства теплообменников.

4.1.1. Общее описание изделия.

4.1.2. Этапы жизненного цикла изготовления теплообменников.

4.1.3. Структура автоматизированной системы производства теплообменников.

4.1.4. Модуль проектирования.

4.1.5. Модуль расчета проектных затрат.

4.1.6. Модуль подготовки КД и ТД.

4.1.7. Модуль расчета производственных затрат.

4.2. Автоматизированная подсистема расчета проектных затрат на производство корпусных деталей ZCAD.

4.2.1. Пользовательский интерфейс подсистемы ZCAD.

4.2.2. Программный интерфейс подсистемы ZCAD.

4.2.3. Информационное обеспечение подсистемы ZCAD.

Выводы.

Расчет значения затрат на этапе проектирования детали является актуальной задачей, решение которой позволит обоснованно подходить к проблеме выбора того или иного изделия в качестве объекта производства предприятия.

Существенный вклад в решение данной задачи внесли такие отечественные ученые как И.М. Бабука, П.С. Безруких, К.М. Великанова, J1.M. Глухова, А.П.Градов, А.С. Запаснюк, Е.М. Карлик, П.А Левитский, В.Н. Мосин, P.M. Петухов, К.Ф. Пузыня, Ю.С. Шарин, А.И. Яковлев и др.

В результате фундаментальных и прикладных научных разработок, выполненных вышеперечисленными учеными, были решены вопросы структурного анализа основных элементов затрат на машиностроительных предприятиях, разработаны методы определения, прогнозирования, расчета производственных затрат, разработаны методики нормирования труда и расхода материалов, предложены научные методики и алгоритмы оптимизации затрат и поиска эффективных технико-экономических решений при производстве изделий машиностроения. Спектр выполненных разработок разнообразен, и он существенно повысил эффективность машиностроительной и смежных отраслей.

Анализ проблемной области позволил сделать вывод, что большинство ученых в своих работах делают ударение на чрезвычайно важные аспекты при расчете затрат на изготовление продукции машиностроения -оперативность и точность. Оперативность и точность расчета затрат, на их взгляд, позволит соблюсти принципы технико-экономического анализа производства - создание единой системы учета, контроля, анализа; использование в качестве источника анализа всей совокупности информации, полученной в системе учета; познание на основе количественных характеристик качественной природы проектируемого производственного процесса.

Если об обеспечении точности расчета затрат мнения в основном совпадают - расчетные методы, то об обеспечении оперативности рекомендации отсутствуют. Часто говорится о необходимости обеспечения оперативности на стадии прогноза, т.е. на стадии принятия решения о постановке изделия в производство, либо на стадии его проектирования. Необходимую оперативность можно обеспечить при помощи использования автоматизированных систем проектирования, что на сегодняшний день и делается во многих отраслях промышленности.

В настоящее время создано большое количество САПР различного масштаба и отраслевого назначения, в основе которых находятся фундаментальные научные разработки таких отечественных и зарубежных ученых, как В.Н. Афанасьев, Г.С. Бегунков, Г. Вагнер, Г.К. Горанский, А.Г Горелик, Б.С. Мордвинов, С.П. Митрофанов, Е.А. Стародедко, X. Шенк, В.Д. Цветков, G. Baker, W. Boehm и др.

Автоматизированные системы проектирования на данный момент их развития используются на всех этапах производственного цикла деталей машиностроения. Анализ решаемых задач САПР показал, что при существенном развитии расчетных, графических и других систем, имеющих сложную архитектуру и наполненных современным математическим аппаратом, практически отсутствуют системы, позволяющие провести с достаточной точностью оперативный расчет денежных затрат на изготовление машиностроительной продукции. Наиболее приближенными к решению данной задачи являются системы прогнозного и технически обоснованного нормирования, но, как показал обзор, таких систем единицы, и они не решают проблему оперативного получения абсолютной величины затрат на этапе проектирования детали. В такого рода системах практически отсутствует возможность реализации обратных связей, и заранее заложена большая доля человеческого участия, что, конечно, влечет за собой существенный субъективизм расчета.

Основная идея настоящей работы заключается в использовании систем автоматизированного проектирования (CAD-систем) в качестве основы при расчете проектных затрат на изготовление деталей машиностроения, т.е. CAD-системы будут выступать как инструмент для создания программного комплекса расчета проектных затрат. Под проектными затратами в данной работе подразумевается денежное выражение затрат на производство деталей машиностроения, получаемое непосредственно после этапа проектирования.

Реализация идеи возможна в нескольких направлениях. Одно из таких направлений - это создание автоматизированной подсистемы с элементами искусственного интеллекта, которая позволила бы на основе ЗО-модели производить распознавание образов конструктивно-технологических элементов детали и осуществлять на стадии проектирования расчет затрат по известным методикам. Другое направление - это создание автоматизированной подсистемы, которая на этапе технологической подготовки производства на основе трехмерной модели и программы числового программного управления позволяла бы произвести виртуальную обработку детали и рассчитать затраты. И последнее направление, видимое автором настоящей работы, - это создание автоматизированной подсистемы, которая позволила бы дополнить ЗО-модель детали необходимым количеством информации (без распознавания образов, как в первом случае; без создания ЧПУ программ, как во втором, когда уже практически невозможно вернуться на стадию проектирования и найти более эффективное решение) и произвести необходимые расчеты.

В работе в качестве основного направления реализации идеи принято третье направление, т.к. оно наиболее соответствует требованиям к расчету проектных затрат (оперативность и точность, что будет показано в последующих главах данной работы). Немаловажную роль в выборе этого направления сыграло и то, что оно позволит расширять автоматизированную подсистему без существенных затрат времени (первый вариант действительно является трудоемким и длительным при изменении знаний о конструктивно-технологических элементах).

В связи со всем вышесказанным, целью данной работы является повышение оперативности и точности расчета проектных затрат на изготовление деталей машиностроения посредством разработки теоретических основ повышения информативности сведений о детали на этапе проектирования в автоматизированных системах и на основе разрабатываемой конструктивно-технологической информационной модели детали.

В работе последовательно решаются следующие задачи:

1. Анализ структуры и параметров производственных затрат на этапе проектирования;

2. Определение параметров производственных затрат, получаемых из информационной модели детали;

3. Разработка алгоритма интеграции информационной модели изделия со структурой и параметрами модели расчета затрат;

4. Определение вектора дополнительных параметров, требуемых для работы структурно-параметрической модели расчета затрат в автоматизированных системах;

5. Разработка алгоритма функционирования подсистемы расчета затрат;

Научной новизной в работе является:

1. Метод разработки автоматизированной подсистемы расчета проектных затрат на основе информационной модели изделия в средах CAD-систем;

2. Методика и реализующий эту методику алгоритм повышения информативности на этапе проектирования деталей машиностроения в автоматизированных системах;

3. Предложена методика построения конструктивно-технологической информационной модели детали и алгоритм интеграции 9 информационной модели детали со структурой и параметрами модели расчета проектных затрат в автоматизированных системах.

Практическими результатами работы является автоматизированная система расчета производства теплообменников, в частности, модуль расчета проектных затрат, построенный на основе теоретических результатов данной работы.

Выводы

Представленные автоматизированные системы реализованы на основе теоретических разработок предыдущих глав данной диссертационной работы. В ходе разработки автоматизированных систем были получены следующие практические результаты:

1. Апробирована модель автоматизированного расчета проектных затрат на производство деталей машиностроения. Результатами апробации стали автоматизированная подсистема производства теплообменников и автоматизированная подсистема расчета проектных затрат на производство деталей корпусного типа ZCAD.

2. Модуль расчета проектных затрат, входящий в состав автоматизированной подсистемы производства теплообменников, позволил повысить точность и сократить сроки получения прогнозного значения себестоимости изготовления теплообменников, что в значительной степени повысило оперативность и конкурентоспособность предприятия.

3. Использование конструктивно-технологической информационной модели теплообменника позволило автоматизировать основные этапы конструкторской и технологической подготовки производства теплообменников и сократить сроки выполнения этих этапов.

4. Внедрение автоматизированной подсистемы ZCAD в производственный цикл показал, что общая концепция модели автоматизированного расчета проектных затрат и конструктивно-технологическая информационная модель детали просты и удобны в освоении специалистами отделов АСТПП и могут успешно применяться в гетерогенных автоматизированных комплексах.

Результаты внедрения обеих автоматизированных подсистем показали, что модель автоматизированного расчета проектных затрат обеспечивает получение достаточно точных результатов (вероятность ошибки составляет 20%), что является важнейшим показателем при освоении новых изделий

Заключение

Оперативное получение затрат на производство новых деталей машиностроения является важной и актуальной задачей в современных условиях рынка. Поэтому данная диссертационная работа посвящена решению проблемы расчета проектных затрат на производство деталей машиностроения.

В ходе выполнения диссертационной работы получены следующие научные и практические результаты:

1. Разработана модель автоматизированного расчета проектных затрат на производство деталей машиностроения. Модель расчета проектных затрат позволяет получить значение себестоимости изготовления деталей машиностроения уже на этапе проектирования, без проведения технологической подготовки производства. Данная модель актуальна при освоении новых деталей, и ее использование позволяет сократить время реакции предприятия на условия рынка.

2. На основе исследований было определено, что для расчета проектных затрат необходимы сведения о конструктивно-технологических элементах, входящих в деталь. Также было определено, что для получения таких данных необходима альтернативная информационная модель детали. В качестве альтернативной информационной модели детали предложена конструктивно-технологическая информационная модель детали.

3. Разработана конструктивно-технологическая информационная модель детали, содержащая все необходимые данные для расчета проектных затрат. Преимуществом разработанной конструктивно-технологической информационной модели является возможность интегрирования ее в различные CAD-системы. Это достигается за счет использования кинематического описания геометрической формы детали.

4. Была предложено и доказано утверждение, подтверждающее все логические рассуждения, сделанные в ходе разработки конструктивно-технологической информационной модели детали и кинематического описания геометрической формы детали.

5. Разработаны алгоритмы интеграции модели расчета проектных затрат и конструктивно-технологической информационной модели детали. Разработанные алгоритмы необходимы для построения автоматизированной системы расчета проектных затрат и являются математическим обеспечением САПР.

6. Для использования модели расчета проектных затрат совместно с CAD-системами, имеющимися на предприятиях, предложена методика построения автоматизированных систем расчета проектных затрат. В методике отражены способы формирования комплекса средств, входящих в автоматизированную систему расчета проектных затрат.

7. Определен состав математического, программного, технического, информационного обеспечения автоматизированной системы расчета проектных затрат.

8. Для оптимального хранения данных предложено разделить конструктивно-технологическую информационную модель детали на две части: статическую и динамическую. В статической части конструктивно-технологической информационной модели предложено хранить массив шаблонов конструктивно-технологических элементов, в динамической части - параметры элементов, входящих в конкретную деталь.

9. Определено, что оптимальным вариантом хранения статической части данных конструктивно-технологической информационной модели детали является реляционная база данных. Разработана инфологическая и даталогичекая модель базы данных шаблонов конструктивно-технологических элементов.

Ю.Разработана методика и предложен набор правил кинематического описания геометрической формы конструктивно-технологического элемента.

11. Практическое использование конструктивно-технологической информационной модели детали показало, что помимо расчета проектных затрат, она может использоваться как информационное обеспечение для построения систем автоматизации различных этапов жизненного цикла изделия.

12.Апробирована модель расчета проектных затрат, конструктивно-технологическая информационная модель детали и методика построения автоматизированных систем расчета проектных затрат при разработке автоматизированной системы производства теплообменников и автоматизированной подсистемы расчета проектных затрат на производство деталей корпусного типа.

13. Использование разработанных автоматизированных систем показало, что разработанная модель расчета проектных затрат обеспечивает получение достаточно точных результатов и вероятность ошибки составляет 20%.

14.В ходе функционирования автоматизированной подсистемы расчета проектных затрат было предложено использовать модель расчета проектных затрат как показатель эффективности проектирования детали.

1. Гайворонская К.Д., Глухова JI.M. Издержки производства и цена. -Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 1999. -128 с.

2. Экономика машиностроительного производства: Учеб. для машиностр. спец. вузов / И.М. Бабука, Э.И. Горнаков, Б.И. Гусаков, A.M. Панин; Под общ. ред. И.М. Бабука. Мн.: Высш. шк. 1990. - 352 с.

3. Экономика машиностроения / Е.М.Карлик, К.М.Великанов, В.Ф.Власов, А.П.Градов и др.; под общ. ред. Е.М. Карлика. JL, 1985.

4. Великанов К.М. Определение экономической эффективности вариантов механической обработки деталей. Изд. 2-е. JI., «Машиностроение», 1970. 220 с.

5. Карлик Е.М., Градов А.П. Экономическая эффективность концентрации и специализации производства в машиностроении. М.: Машиностроение, 1970.

6. Петухов P.M. Оценка эффективности промышленного производства. Методы и показатели. М.: Экономика, 1990. 94 с.

7. Ипатов М.И. Расчеты себестоимости проектируемых машин. М.: «Машиностроение», 1968, 175 с.

8. Воскресенский Б.В., Пахамарчук А.С. Справочник экономиста машиностроительного предприятия. М.: Машиностроение, 1971. 376 с.

9. Волосатых В.В. Экономическая сущность, критерии и показатель эффективности производства. -JI.: ЦНИИ «Румб», 1981

10. Ю.Крук Д.М., Демичев Г.М. Нормирование расхода материалов: учебник для ВУЗов. -М: Высш. школа, 1981. 333 с.

11. КВоликов В.А. Методические основы нормирования расхода материалов -М.: Экономика, 1975.

12. Проектирование технологических процессов механической обработки в машиностроении: Учеб. пособие / В.В. Бабук, В.А. Шкред, Г.П. Кривко, А.И. Медведев; Под ред. В.В. Бабука. Мн.: Высш. шк., 1987. 255 с.120

13. З.Митрофанов С.П. Научная организация машиностроительного производства. JL: Машиностроение, 1976. 710 с.

14. М.Теория сложности / Ю.С. Шарин, Б.А. Якимович, В.Г. Толмачев, А.И. Коршунов. Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 1999. - 132 с.

15. Шарин Ю.С., Поморцева Т.Ю. Метод нормирования труда в машиностроении, основанный на методе оценки сложности изделий. -Свердловск: изд-во УПИ, 1989. 37 с.

16. Шарин Ю.С., Поморцева Т.Ю. Определение сложности деталей при обработке. Метод, руков. Свердловск, УПИ им С.К.Кирова, 1989. 80 с.

17. Левитский П.А., Мосин В.Н., Яковлев А.И. Экономика машиностроительной промышленности. М.: Машиностроение, 1980. -272 с.

18. Безруких П.С. Состав и учет издержек производства и обращения. В помощь бухгалтеру. Положение о составе затрат, коментарии. М.: ФБК, 1996.-224 с.

19. Голиков Е.А. Организация нормирования расхода материалов М.: Экономика, 1977.

20. Горшунов М.Д., Соколов В.В. Нормирование расхода материальных ресурсов с применением ЭВМ. М.: Экономика, 1974.

21. Пичев С., Судов Е. CAD/CAM: интегрированная среда или интегрированная система // САПР и Графика 1997. - №7. - С .36-42

22. Мазурин А. Сколько российских софтверных компаний на рынке САПР? // САПР и Графика 1999. - №4 - С. 36-44.

23. Математика и САПР: В 2-х кн. Кн. 2. Пер. с франц./Жермен-Лакур П., Жорж П.Л., Пистр Ф., Безье П. М.: Мир, 1989. - 264 е., ил.

24. Журнал «САПР и Графика». М.: КомпьютерПресс, 1999 - 2003.

25. Журнал «Современные технологии автоматизации». М.: СТА-ПРЕСС, 1999-2003.

26. Генкин Б.М. Совершенствование нормирование труда на предприятиях и объединениях. Л.: ЛДНТП, 1981. 28 с.

27. Горанский Г.К., Владимиров Е.М., Ламбин Л.Н. Автоматизация технического нормирования работ на металлорежущих станках с помощью ЭВМ. М.: Машиностроение, 1970. 220 с.

28. Кошута А.А., Розенова Л.И. Качество и цены продукции машиностроения. М.: Московский рабочий, 1973. 168 с.

29. Экономика освоения новой продукции. В сб. под. ред. В.А. Дронова и М.Н. Шахотиной. Минск, «Наука и техника», 1970, 271 с.

30. Горанский Г.К., Бендерееа Э.И. Технологическое проектирование в комплексных автоматизированных системах подготовки производства. М.: Машиностроение, 1981.-456 с.

31. Рабинович А.Н. Комплексная механизация и автоматизация производственных процессов в машиностроении. Гостехиздат, 1961.

32. Гамрат-Курек Л.И., Иванов К.Ф. Выбор вариантов изготовления и коэффициенты затрат. М.: «Машиностроение», 1975. 134 с.

33. Шаумян Г.А. Комплексная автоматизация производственных процессов. М.: Машиностроение, 1973. 639 с.

34. Якимович Б.А., Коршунов А.И. Анализ методов получения прогнозной трудоемкости при обработке корпусных деталей в ГПС машиностроения./ Сборник научных трудов кафедры МС и С под ред. Свитковского Ф.Ю., Танина А.И. Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 1996. с. 73-77.

35. Хауштейн Г. Методы прогнозирования в социалистической экономике. М.: «Прогресс», 1971

36. Моисеева Н.К. Выбор технических решений при создании новых изделий. М.: Машиностроение, 1980 - 181 с.

37. Анискин Ю.П., Моисеева Н.К. Проскуряков А.В. Новая техника: повышение эффективности создания и освоения. М.: Машиностроение, 1984.210 с.

38. Гмошинский В.Г., Флиорент Г.И. Теоретические основы инженерного прогнозирования. -М.: Наука, 1973. 160 с.

39. Меламед Г.И. Экономика подготовки производства новой техники. — М.: Экономика, 1983. 200 с.

40. Моторыгин Б.Д., Седлов П.А. Экономические проблемы создания новой техники. М.: Машиностроение, 1980. 186 с.

41. Проскуряков А.В. Организация создания и освоения новой техники. М.: Машиностроение, 1975. 234 с.

42. Котов И.И., Полозов B.C., Широкова Л.В. Алгоритмы машинной графики. -М.: Машиностроение, 1977. 231 с. ил.

43. Горанский Г.К. и др. Элементы теории автоматизации машиностроительного проектирования с помощью вычислительной техники. Минск: Наука и техника, 1970. 335 с,

44. Аверченко В.И. Проектирование технологических процессов обработки на станках с ЧПУ. Брянск, 1984. 84 с.

45. Цветков В.Д. Системно-структурное моделирование и автоматизация проектирования технологических процессов. Минск: Наука и техника, 1979.264 с.

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

47. Горанский Г.К. Система кодирования информации при машиностроительном проектировании. Сб. «Высичлительная техника в машиностроении». Вып. 1. Минск, изд. АН БССР, 1965, с. 38-120.

48. Стародедко Е.А. О методах кодирования деталей машин. Сб. «Вычислительная техника в машиностроении». Вып. 1, Минск, изд. АН БССР, 1965, с. 121-127.

49. Цветков В.Д. Система кодирования и вопросы построения информационного языка для описания исходной информации при технологическом проектировании. Сб. «Вычислительная техника в машиностроении» . Вып. 1, Минск, изд. АН БССР, 1965, с. 193-210.

50. Романовский И.В. Дискретный анализ. Издание 2-е исправленное. Спб.: Невский диалект, 2000. 240 с.

51. Справочная книга по математической логике: В 4-х частях/ Под ред. Дж. Барвайса. -4 2. Теория множеств: Пер. с англ. М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1982. 376 с.

52. Новиков П.С. Элементы математической логики. М.: Наука, 1973. 120 с.

53. Игошин В.И. Математическая логика и теория алгоритмов. Саратов: Издательство саратовского университета, 1991. 234 с124

54. Егоров М.Е. и др. Технология машиностроения. Учебник для вузов. Изд. 2-е доп. М., «Высш. школа», 1976, 534 с.

55. Якимович Б.А., Коршунов А.И. Экспертные оценки структурно-параметрической сложности деталей/ Информатика-Машиностроение. М.: Машиностроение, 1996. с. 28-32.

56. Хаусдорф Ф. Теория множеств. М.:, 1937. 298 с.

57. Лавров С.С., Гончарова Л.И. Автоматическая обработка данных, хранение информации в памяти ЭВМ. М.: Наука, 1971. 302 с.

58. Дейт К.Дж. Введение в системы баз данных. Киев, Москва: Диалектика, 1998.784 с.

59. Роджерс Д. Алгоритмические основы машинной графики: Пер. с англ. -М.; 1989.512 с.

60. Логашев В.Г. Технические основы гибких автоматизированных производств. — Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ие, 1985 176 с.

61. Митрофанов С.П., Гульнов Ю.А., Куликов Д.Д. Автоматизация технологической подготовки серийного производства. М.: Машиностроение 1974. 360 с.

62. Применение ЭВМ в технологической подготовке производства. С.П. Митрофанов, Ю.А. Гульнов, Д.Д. Куликов, Б.С. Падун. М.: Машиностроение, 1981. 280 с.

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

64. Амиров Ю.Д. Научно-техническая подготовка производства. М.: Экономика, 1989. 230 с.

65. Капустин Н.М. Цехмейструк В.А., Семенова А.В. Построение информационной модели детали при автоматизированном проектировании технологических процессов// Машиностроение. 1986. №9. с. 14-19.

66. Каган Б.М., Мкртумян И.Б. Основы эксплуатации ЭВМ. М.: Энергоатомиздат, 1988.431 с.

67. Цикридзис Д., Лоховский Ф. Модели данных. М.: Финансы и статистика, 1985. 344 с.

68. Мосин В.П., Трайнев В.А. Управление процессом проектирования. М.: Наука, 1980. 143 с.

69. Ульман Дж. Основы систем баз данных. М.: Финансы и статистика, 1983.

70. Базы данных: модели, разработка, реализация. Т.С. Карпова. СПб.: Питер, 2001.304 с.

71. Хоггер К. Введение в логическое программирование: Пер. с англ. — М.: Мир, 1988.348 с.77.3иглер К. Методы проектирования программных систем: Пер. с англ. -М.: Мир, 1985.328 с.

72. Хьюз Дж., Мичтом Дж. Структурный подход к программированию. М.: Мир, 1980.

73. Тассел Д. ван, Стиль, разработка, эффективность, отладка и испытание программ. М.: Мир, 1981.

74. Кнут Д., Искусство программирования для ЭВМ, т.1. М.: Мир, 1976.81 .Трахтенборг Б.А. Алгоритмы и машинное решение задач; под ред. С.В. Яблонского 2-е изд. - М.: Физматгиз, 1960

75. Холстед М.Х., Начало науки о программах. М.: Финансы и статистика, 1981.

76. Гласс Р. Руководство по надежному программированию. М.: Мир. 1980.

77. Яковлев А.И., Мосин В.Н. Определение экономической эффективности автоматических устройств. М.: Машиностроение, 1976. - 127 с.

78. Пузыня К.Ф., Запаснюк А.С. Экономическая эффективность научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок в машиностроении. М.: 1987.

79. Бб.Гальцов А.Д. Нормирование и основы научной организации труда в машиностроении. М.: 1967. -404 с.

80. Гурьянов С.Х., Поляков И.А., Ремизов К.С. Справочник экономиста по труду (методика расчетов по экономике труда на промышленных предприятиях) 5-е изд., доп. и перераб. - М.: Экономика, 1982. 264 с.

81. Захаров Н.Н. Техническое нормирование труда в машиностроении. Машгиз, 1958.

82. Ахо А. Хопкрофт Дж. Ульман Дж. Построение и анализ вычислительных алгоритмов. — М.: Мир, 1979. 535 с.

83. Грис Д. Наука программирования: Пер. с англ. М.: Мир, 1984. 416 с.

84. Ипатов М.И., Туровец О.Г. Экономика, организация и планирование технической подготовки производства: Учеб. пособие. М.:Высшая школа, 1987. 286 с.

85. Яковенко Е.Г. Экономические циклы жизни машин. М.: Машиностроение, 1981. 160 с.

86. Определение экономической эффективности металлорежущих станков с ЧПУ. М.: 1981.-104 с.

87. Баранов Б.А. и др. Техническое нормирование на машиностроительном заводе. Изд. 2-е, испр. и доп. М.: «Машиностроение», 1964

88. Барташев JI.B. Конструктор и экономика. М.: Экономика, 1977. 254 с.

89. Барташев JI.B. Организация и экономика технической подготовки производства. -М.: Высшая школа, 1972. 132 с.

90. Туровец О.Т. Экономические проблемы подготовки машиностроительного производства к выпуску новой продукции. -Воронеж: Изд-во ВГУ, 1973. 174 с.

91. Сергеева Г.В. Анализ освоения производства новой техники. М.: Финансы и статистика, 1989

92. Кузнецов А.П., Решетников Е.В. Автоматизированная система разработки эффективной структуры-стратегии подготовки производства в CAD\CAM\CAE системах (тезисы) Молодые ученые - первые шаги третьего тысячелетия: Труды электронной заочной конференции. —

93. Ижевск: Изд-во Удмуртского государственного университета, 2000. 44-45.