автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Разработка методов и графоаналитических моделей автоматизированного проектирования управляющих программ для станков с числовым программным управлением

На правах рукописи

Вольсков Дмитрий Геннадьевич

G03164G3S

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И ГРАФОАНАЛИТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ УПРАВЛЯЮЩИХ ПРОГРАММ ДЛЯ СТАНКОВ С ЧИСЛОВЫМ ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

Специальность. 05 Л 3 12 - «Системы автоматизации проектирования (по техническим наукам - промышленность)»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 8 ФЕВ 2008

Ульяновск 2008

Работа выполнена на кафедре «Самолетостроение» Института авиационных технологий и управления Ульяновского государственного технического университета

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Попов Петр Михайлович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Негода Виктор Николаевич

кандидат технических наук, доцент Лобанов Сергей Дмитриевич

Ведущая организация: федеральный научно-производственный

центр ОАО НПО «Марс», г Ульяновск

Защита состоится «12» марта 2008г в 15 00 на заседании диссертационного совета Д21227701 при Ульяновском государственном техническом университете по адресу 432002, г Ульяновск, ул Сев Венец, 32

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ульяновского государственного технического университета

Автореферат разослан «11» февраля 2008г

Ученый секретарь |\

диссертационного совета, | )

доктор технических наук, У „ I

профессор ЧШи^Щ ' Казаков М К

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Современная стратегия промышленных предприятий предполагает интенсивное развитие обрабатывающих, перерабатывающих, сборочных и испытательных производств, в том числе механообрабатывающих, механосборочных и формирующих процессов с максимальным использованием оборудования с числовым программным управлением и ЭВМ Автоматизация технологических и производственных процессов стоит на одном из первейших приоритетов в развитии промышленного производства, поскольку от этого зависит эффективность, качество и надежность выпускаемых высокотехнологических изделий военного и гражданского назначения

Для эффективного использования отечественного оборудования современные предприятия используют зарубежные системы, позволяющие автоматизировать проектирование управляющих программ (УП) для оборудования с числовым программным управлением (ЧПУ), но системы зарубежных разработчиков по своей стоимости являются не покупными для большинства отечественных предприятий Автоматизированное проектирование управляющих программ для отечественного оборудования с ЧПУ с помощью зарубежных САПР и последующая их эксплуатация на отечественном оборудовании приводит к сбоям и ошибкам в процессе механической обработки технологических заготовок и трудно отследить на каком этапе автоматизированной обработки произошли ошибки Поэтому автоматизированная система проектирования управляющих программ для оборудования с ЧПУ должна реализовывать исходный технологический процесс механообработки в виде комплекса проектно-технологических процедур, конструкторско-технологических типовых формулировок, проектно-технологических, производственных функций и графоаналитических моделей геометрических объектов (ГО).

Следовательно, разработка методов и графоаналитических моделей автоматизированного проектирования управляющих программ для станков с числовым программным управлением, с целью повышения качества, надежности, эффективности и долговечности высокотехнологичных изделий промышленного производства в условиях крепнущей рыночной экономики, является актуальным и современным направлением исследований

Работа выполнена в рамках госбюджетной НИР ИАТУ УлГТУ и хозяйственного договора с ЗАО «Авиастар-СП» (Ульяновский авиационно-промышленный комплекс).

Целью диссертационной работы является разработка методов и графоаналитических моделей автоматизированного проектирования управляющих программ для станков с числовым программным управлением в условиях промышленного производства для совершенствования «комплексной автоматизированной системы интерактивного управления и согласования

(СА81Ш)» с целью повышения эффективности технологических процессов механической обработки изделий (деталей)

В соответствии с поставленной целью в работе формулируются и решаются следующие задачи исследования.

1 Выполняется системно-функциональный и верификационный анализы существующих систем автоматизации проектирования конструкторско-технологических разработок, методов описания и моделирования технологических процессов в соответствии с методологией функционально-стоимостной инженерии и определяется подсистема автоматизации проектирования управляющих программ для станков с ЧПУ в механообрабатывающем и механосборочном производстве промышленных предприятий (например. ФНПЦ ОАО НПО «Марс», ЗАО «Авиастар-СП», ОАО «Авиакор» - Самарский авиационный завод)

2. Теоретически исследуется структура и графоаналитический состав подсистем проектирования систем автоматизации (как логической составляющей промышленной САПР ТП) и на основе методов математического моделирования выполняется взаимоувязка комплексной системы со всем комплексом и компонентами системы в виде математического и проектно-технологического описания моделей с использованием критериев функциональности и стоимости комплексной (объединенной из подсистем различных систем проектирования и управления) системы автоматизации проектирования (САПР) исследуемого предприятия

3. Разрабатываются методы и методика математического моделирования промышленной САПР исследуемого предприятия для объединения ее структуры со взаимоувязкой информационных потоков с функциональными, структурными, стоимостными показателями и технологическим обеспечением с целью разработки управляющих программ для станков с ЧПУ.

4 Разрабатываются графоаналитические методы и алгоритмы проектирования, моделирования и адаптации в производство подсистем проектирования УП комплексной промышленной САПР ТП (САвШБ) со взаимоувязкой модулей комплекса технических средств с информационным и программным обеспечением, рабочими процедурами и технологическими процессами на основе теории массового обслуживания, теории информации, исследования операций, теории структур и функционально-стоимостной инженерии по функции времени и стоимостным показателям как основополагающим критериям систем автоматизации проектирования

Область исследования:

1 Разработка научных основ построения и совершенствования средств САПР, разработка и исследование моделей, алгоритмов и методов для синтеза и анализа проектных решений, включая конструкторские и технологические решения в САПР ТП

2. Разработка научных основ построения и совершенствования средств компьютерной графики, методов геометрического моделирования проектируемых объектов и синтеза виртуальной реальности.

Обьект исследований - комплексная автоматизированная система интерактивного управления технологическими процессами механической обработки на оборудовании с ЧПУ по критериям функциональности качества, надежности, эффективности и долговечности

Предмет исследований - графоаналитические модели и процессы их изменения для изготовления деталей и изделий методом механической обработки на оборудовании с ЧПУ в условиях промышленного производства

Состояние изученности проблемы В создании, комплектации, запуске, адаптации и опытной эксплуатации системы автоматизированного проектирования и управления механообрабатывающих производств исследуемых промышленных предприятий, существенный вклад внесли Беляев А П., Недоцуков Н А, Рыбаков М.И, Савотченко В В , Лебедев А В , Попов П М, Петров Е Н, Павлов В В , Романцев А А, Комаров В.А., Барвинок В А , а на основе теоретических исследований ученых Норенкова ИП, Горанского Я К, Бабушкина А И, а также зарубежных ученых Дж Харти, Д Адамса, Д Роджерса и др, были созданы научно-обоснованные модели и методы организации и функционирования промышленных САПР В организацию промышленных САПР вышеперечисленные ученые и разработчики определили, исследовали и внесли основные аспекты технических процедур по автоматизации разработок, кроме создания методов и графоаналитических моделей для автоматизированного проектирования управляющих программ для станков с ЧПУ как основополагающего комплекса задач разработки УП Кроме того, определено название САПР как комплексная автоматизированная система интерактивного управления и согласования, то есть - СА8Ш8

На основании оценки научной разработанности темы диссертационной работы следует отметить, что современные методы и графоаналитические модели для автоматизированного проектирования УП для станков с ЧПУ и одновременно дополненный перечень графоаналитических функций, позволяют с высокой степенью вероятности находить оптимальные пути повышения эффективности системы СА81Ш в части качества, надежности и точности разрабатываемых УП; повышения качества конечного продукта -механообрабатывающих деталей и изделий; снижения трудоемкости технологических процессов механообработки на оборудовании с ЧПУ исследуемого предприятия из общего производственного цикла изготовления изделия

Методика исследований включает проведение теоретических, графоаналитических, экспериментальных и эксплуатационных исследований проектно-технологических и производственно-технологических процессов механосборочных и механообрабатывающих предприятий на основе комплексной методологии - функционально-стоимостной инженерии, метода -функционально-стоимостного анализа, с целью совершенствования системы СА81Ш и снижения общей трудоемкости механообрабатывающих процессов при изготовлении высокотехнологичных изделий

Научная новизна работы заключается в разработке метода графоаналитического моделирования геометрических объектов

механообработки с использованием проектных процедур системы автоматизированного проектирования САвШБ по критериям функции с позиции функциональности, на основе структурирования технологических операций механообрабатывающих поверхностей, сплайнов и др

В результате проведенных исследований получены следующие научные результаты.

1 Предложен метод графоаналитического моделирования геометрических объектов механической обработки изделий для автоматизированного проектирования управляющих программ и оборудования с числовым программным управлением с увязкой элементов по критериям функции и стоимости с позиции функциональности с дополнением типовых формулировок конструкторско-технологических, производственных функций, исследуемого предприятия

2 Предложены методы и графоаналитические модели для взаимоувязки геометрических объектов в виде управляющих программ с комплексом технических средств САПР по временным интервалам в узлах обработки проектно-технологической информации на основе функционально-стоимостной инженерии и математического анализа.

3 Предложены эмпирические формулы для автоматизированного нормирования операций механической обработки изделий, выведенные в процессе проведения экспериментов

Практическая ценность работы. Разработанные методы графоаналитического моделирования геометрических объектов механообработки, проектно-технологический - исследования и описания САПР (СА81Ш); математические модели для взаимоувязки модулей комплекса технических и вычислительных средств с информационным обеспечением САБШв, основанные на математическом и графоаналитическом описании ГО, метод и методика проведения априорных расчетов экономической эффективности с расчетом норм времени в автоматизированном режиме проектирования трудоемкости, позволяют усовершенствовать процедуры формализации задач автоматизированного проектирования управляющих программ для оборудования с ЧПУ, сократить общую трудоемкость производственно-технологических процессов изготовления изделий методом механической обработки на промышленных производствах, о чем свидетельствует реализация результатов исследований и экспериментов, а именно.

• Методы графоаналитического моделирования ГО механообработки с использованием САБГШ, проектно-технологический - исследования и описания САПР, математические модели для взаимоувязки модулей КТС с информационным обеспечением системы, основанные на математическом и графоаналитическом описании ГО, метод и методика проведения технико-экономических расчетов и автоматизированного проектирования трудоемкости производственно-технологических процессов

механообработки переданы в виде проектно-технологической документации с машинными носителями используются на предприятиях

ОАО «Авиакор» - Самарский авиационный завод, ЗАО «Авиастар-СП» -Ульяновский авиационно-промышленный комплекс, ФНПЦ ОАО НПО «Марс»идр предприятиях • Методика графоаналитического моделирования геометрических объектов, разработанная на основе одноименного метода, оформлена в виде методических указаний и используется в учебном процессе ИАТУ УлГТУ при изучении дисциплин «Автоматизированное проектирование технологических процессов», «Технология производства самолетов» и «Автоматизация проектирования управленческих процедур авиационного производства»

Апробация работы. Основные результаты диссертации доложены и представлены на научно-технических конференциях «Студенческая весна» (1999-2003 г.г) г Ульяновск, «Гагаринские чтения - 2004», профессорско-преподавательского состава (ППС УлГТУ) 2003-2007 г г. (г Ульяновск) и др

Публикации. По теме диссертации опубликованы 12 научно-технических работ статей - 9, научно-технических докладов в сборниках - 3; в том числе 3 статьи опубликованы в Известиях Самарского научного центра РАН, включенного в перечень ВАК РФ

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав основного текста, заключения, списка литературы из 120 наименований, приложения, включает1 рисунков - 50, таблиц - 8

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении обоснована актуальность исследуемой проблемы, сформулированы цель и задачи диссертационной работы, перечислены полученные в диссертации новые результаты, их практическая ценность, представлены положения, выносимые на защиту и описана структура диссертации

В первой главе выполняется системно-функциональный анализ систем автоматизации проектирования конструкторско-технологических разработок но подсистемам Рассматриваются модули нескольких заимствованных систем, и выполняется их сравнение проверкой, рассматриваются и анализируются критические, недостающие, излишние, вспомогательные и основные функции систем проектирования разработок Выполняется научно-обоснованное заключение о практической несовместимости покупных систем с отечественными системами, программным обеспечением и интерфейсными модулями отечественного оборудования с ЧПУ Далее, в главе отмечается, что механическая обработка, в частности фрезерование поверхностей (в т ч черновая обработка слоями в глубину, проецирование существующей траектории, обработка поверхностей с доработкой маленькими фрезами, обработка верхом инструмента) оценивается как САТ1А удовлетворительное, СГМАШОИ - удовлетворительное, ЦИЮНАрсЬюв -отличное. Также отмечается, что из-за высокой валютной стоимости, системы автоматизации проектирования конструкторско-технологических разработок западных разработчиков на исследуемых предприятиях применяются ограниченно, что вынуждает отечественных специалистов и ученых искать пути повышения эффективности САПР-КТР собственного производства, в

связи с чем для анализа процессов проектирования УП для оборудования с ЧПУ и исследований в части совершенствования, выбрана САПР-CASIUS, созданная на основе отечественных систем автоматизированного проектирования. Сформулированы задачи исследований и выводы по главе.

Во второй главе отмечается, что в промышленном производстве при выпуске высокотехнологичной техники, более половины всех деталей, узлов, агрегатов и сборочных единиц подвергается механической обработке на высокоточном оборудовании с ЧПУ, с непосредственным применением систем автоматизации проектирования конструкторско-технологических разработок (САПР-КТР). При исследовании комплексной автоматизированной системы интерактивного управления и согласования (CASIUS) выявились пробелы в методологическом, информационном, программном и интерфейсном плане, связанные с несовершенством «конструкции» системы, созданной из подсистем автоматизированного проектирования отечественных САПР-КТР. В этой связи, разработаны: информационно-технический словарь в виде проектно-технологических функций и графоаналитические модели геометрических объектов (ГО)', операторы и операнды; элементы языка CASIUS: константы, квалификаторы, переменные и ключи; скалярные переменные, сплайны, математические выражения и др. Выполняется описание скалярных функций (в виде таблиц), где формируется функция, тип аргумента и значений функции управляющей программы (УП) для станков с ЧПУ (типа: ABS, ACOS, ANG, ASIN, ATAN, COS, DIST, DOT, CRO, GET, EXP, LEN, LOG, NOR, NUM, SIN, SQR, SQRT, TAN, TOF и др.). Далее расписываются названные функции в виде графоаналитических моделей ГО (рис. 1 и 2):

А

У

Х-ПКТГР! 1)

9

1 Р V

I л --1-►

Рис. 1. Извлечение параметра КФ GET (G,l)

Рис. 2. Расчет параметра точки на линии ТОР (в, РТ) Также рассматриваются процедуры на скалярное присвоение и создаются синонимы:

< имя скалярной переменной > = [ @ : + ] О

Y R=GET(Cl,3)

Формат _ Скалярное присвоение _

< имя скалярной переменной > = [ @ : + ] О

Знак : : = + | -. Операнд : : = ключ | скаляр: _ Примеры программы _ Скалярное присвоение

В1 =+0,5 AI = В1

С12 = -AI + 12 • NUM (ККК) XYZ = ABS(X) ■ SQRT (Y) / SIN(Z) + F ВЫКЛ = OFF

Рассматривается геометрическая функция, значение которой является -геометрический объект (ГО). К ним относятся:

CONE, MATRIX, SPHERE; CYLINDER, POLYGON SPLINE; EQD, PLANE, SURF; GET, PUT, TOR; LIST, ROTATE, UNITE.

Приводится процедура замены параметров канонической формы (PUT) -оператора, который позволяет изменить некоторые параметры КФ ГО (рис. 3 и 4), а также пример программы:

z

t Y

40

C4=PUT(C3,20)

X

Рис. 3. Замена параметров канонической формы G-PUT(G, S)

Y С4=РШ(С5Д0)

2

P2=PLTT(P1,40)

37

32

X

Рис. 4. Замена параметров канонической формы G=PUT(G, S, S)

Для окружности сопряжения в виде математических выражений СЯ = ОГ1ГС6; СО=С2'20'СЗ; С4=К Г(-9)'К2; С5=1ЛТ5Т2 для СКШО и УПвида: С.0=(0,50)Ч-50)'(100, 50) 50.0, 50.0, - 50.0; С.1=(50, 50)'25Т.Х -> 50.0, 25.0, 25.0;

С.8=-С.Г(-50)'(-С.5) -» 25.0, 25.0, -50.0.

По тексту главы предлагаются основные виды геометрических операций (ГеОп), сформированные в процессе исследований и адаптированные в технологический процесс при проведении экспериментов (табл. 1).

Таблица 1

Виды геометрических операций_

Формат 1 Операция Формат 2 Операция

й + Б Эквидистанта в + в Пересечение

О - Б Эквидистанта Пересечение

Масштабирование во Преобразование

в / Б Точка на линии й/О Касательная (С К)

СБ Не реализована С в Касательная (ЬМ)

в Л 8 Вращение 0Л0 Нормаль (ЬЫ)

Далее разрабатываются: типы и направления эквидистант, совпадающих с типом и направлением ГО, графоаналитические модели которых показаны на рис. 5; каноническая форма элементов контуров, которая в виде усеченной записи представлена в табл. 2, где код сегмента определяет тип линии, а смысл ХА, УВ, КО, ¿У, t2 зависит от типа линии:

Таблица 2

Каноническая форма элементов контура

Элемент Код Параметры КФ Примечания

ХА УВ ЯЛ а

Отрезок 1 А В И и й X ~ А О-В1 У=ВИ+А1

Дуга 2 хс УС Я и 12 X = ХС + Я СО$(0 У - УС + Я

Здесь каноническая форма отрезка прямой представлена коэффициентами нормализованного линейного уравнения вида А Х + В У = Д то есть для отрезка прямой идентификаторы (атрибуты) ХА, УВ, №) - это соответственно коэффициенты А, В, Б Отмечается, что в параметрическом виде окружность задается моделями-

Х=ХС + Я см®, Г=ГС + Я зт(0, (1)

где ? - угол между осью ОХ и радиус-вектором точки {X, У}, и др

Каждая запись КФ контура представляет два сегмента, из которых первый задается пятью параметрами (ХА, УВ, 1Ю, ?/, и называется базовым, а второй -задается радиусом сопряжений (Я) и называется - обкаткой Контур - составная часть геометрического объекта - это геометрическая структура (рис 6)

Далее, по результатам исследований технологического процесса разрабатывается, совершенно отличная от оригинала, процедура преобразования контура ГО относительно оригинала по углу А и приводится пример математической и графоаналитической модели программы (УП) -процесса объединения преобразованных копий контура (рис 7), а также моделируется граф параметрического описания поверхности (рис 8) и определения стороны поверхности

КД=С4+РЗ'7'1Л-Ь2-(-1ЛУ7'Р1 + ...

К2=С1+С2+С1+СЗ+..

\

С2 Т ^Л сз я

Р _ --- X

КЗ={Л-С1 ЛР4+С2+Р5АС Г Р8+$ С2+Р9лО 1 -Ь2-(-СЗ)- ...

К4=Ь 1~20~(Ъ2+30)'(- Ю)'$

(-Ь1 +50)-( 17,7,15)-(-Ь2)-..

Рис. б. Контур, как геометрическое выражение

К2 = Ш1ТЕ(К1,-бО,5) К2А = К2 + 10

К4 = ШГГЕ (КЗ, (50, 0), 3) К4А = К4 + 10

Рис. 7. Объединение преобразованных копий контура

Рис. 8. Параметрическое описание поверхности

Разрабатывается программный язык в виде графоаналитических функций более 36 наименований геометрических объектов механообработки для использования в САПР - CASIUS при разработке УП, что позволяет перейти к разработке математических моделей взаимоувязки комплекса технических средств (КТС) САПР УП на примере фрезерной обработки по функции времени; сформулированы выводы по главе.

В третьей главе по результатам исследований, разработки методов и графоаналитических моделей, а также проектно-технологических процедур совершенствования информационного обеспечения САПР УП (на примере CASIUS), разрабатывается методика организации проектирования управляющих программ для фрезерной обработки на основе графоаналитических моделей как основного технологического процесса по созданию изделий методом механической обработки. Разрабатываются дополнительные графоаналитические функции, формируются определения, обозначаются технологические операторы, выделяются параметры обработки с коррекцией, формируются в виде графоаналитических и математических функции, проектируются эмуляторы УП и описывается математический и физический интерфейсы. На примере штатных изделий, изготавливаемых методом механической обработки разработаны позиции инструмента оператором (POSE), который задает положение фрезы относительно направляющей поверхности (рис. 9), где обработка параметрической поверхности осуществляется оператором MILL, а кинематическая поверхность обрабатывается всегда вдоль ДС по формату MILL: ВС, DC, К, Н, N.

POSE: 1

где -*■ - ориентация на ось инструмента.

Рис. 9. Ориентация оси инструмента AXIS: М

Параметры врезания (MOD.CUT) - задаются оператором врезания, которое выполняется оператором CUT. Если программистом задана высота «гребешка», то расчитывается равномерный шаг на каждом сегменте сечения в зависимости от типа линии и конфигурации фрезы.

Далее в главе производится взаимоувязка технических средств системы (CASIUS) с комплексом процессов, происходящих в системе проектирования при изменении очередей обработки УП по функции времени; применяется ряд оригинальных математических моделей для объединения всего комплекса CASIUS графоаналитического, программного и информационного обеспечения в единый проектно-программно-технологический «Узел» - «подсистему проектирования», с использованием теорий: множеств, массового обслуживания, исследования операций и др. элементов математики. Отмечается, что в течение интервала времени (t0-ti) на вход вычислителя поступает поток информации с интенсивностью Ло такой, что нагрузка

р0 = у -1 ,и, что в этом интервале времени работает в установившемся / №

режиме, имея очередь определенной длины и определенное время реакции.

Далее, используя модель изменения параметра потока Л, определяются параметры процесса изменения длины очереди с учетом, что в качестве значения N0=Ne используется значение длины очереди, полученной на участке Ni-i, то есть:

N, = -1),/ = 1,2,...,л, (5)

где п - число участков, на которые разбит интервал [to, tj;

N¡.1 - число запросов в очереди, а максимальную длину очереди предлагается вычислять:

/-1 /-1

Также отмечается, что при определении Nmax в момент времени, когда р<1, очередь убывает и при i„ —>N=Nmax.

Далее в главе моделируется среднее время ожидания в очереди всех запросов в интервале [t0, tj; строятся дифференциальные уравнения для

определения вероятности того, что в момент г, период занятости г-го типа продолжается и находятся т-запросов Отмечается, что функция в ¡О) - это вероятность того, что период занятости г-го типа заканчивается в интервале (I, - (распределение длительности обслуживания потока информации), то

есть

Р(т,%,{) = Р,(т,х,0, (7)

где % - угол поворота потока. Если Р,1(т,8) - преобразование Лапласа плотности вероятности поступления запроса на обработку в течение периода занятости при очереди из (т-1) запросов, то производящая функция записывается как

П,/(«,5) = 2>"-'( 1 -а)'а- (8)

>0

где 5 - состав графоаналитической информации (запас),

а - временной коэффициент; I - интервал (длина), а - длина информационного потока с однотипной (идентичной и логичной) информацией и др Проводится определение и анализ системных параметров исходных процессов в узлах САБШБ по функции времени соединения всех участвующих в проектировании УП узлов и подсистем проектирования, что позволяет перейти к адаптации процедур выбора критериев оптимальности УП для технологии механообработки на оборудовании с ЧПУ, формулируются выводы по главе

В четвертой главе разрабатывается оптимальный технологический процесс (управляющая программа), где приводится обоснование цели и оценка эффективности технологических операций и их отдельных элементов по критериям резания. На основе проведенных экспериментов, проектируется формула для нормирования переходов механической обработки в режиме САБНГС

гр = П!п5 = (9)

где п - частота вращения заготовки, об/мин, / - глубина обрабатываемой поверхности, Ь - длина обрабатываемой поверхности, мм, А - величина припусков, мм, I - число проходов А время смены и подналадки инструмента детали ^Т^/Т, (10)

где Тсм - время, затрачиваемое на каждую операцию смены инструмента, мин,

Т - период стойкости инструмента, мин Далее, проектируются формула для определения скорости резания

и = С„ К,/Тт ^ (11)

а также формула для определения минимального штучного времени

яШг

л | ТаУ(1/М, Х0)/(М£ 10/т)

с:

(12)

ЮООУЙ

Далее определяется характер влияния различных затрат на себестоимость операций механообработки, оформляется графоаналитической моделью функция скорости резания и и подачи 5 от штучной себестоимости Соп, то есть определяется эластичность по цене (Эс) Определяется окончательная

минимальная себестоимость с использованием элементов методологии функционально-стоимостной инженерии (ФСИ)

С„„„,г =С,/и5, (13)

где С, - некоторая постоянная, характеризующая условия обработки, что позволяет перейти к расчету экономической эффективности от внедрения методов и графоаналитических моделей геометрических объектов (изделий) механической обработки На основе опытных данных при проведении экспериментов спроектированы формулы для расчета времени отладки программ

Тмо=К К (14)

где к1=1Шаб^дет - коэффициент приведения к толщине образца - имитатора,

К2 ~ крадет 'К, Ррсше, > (15)

где К2 - коэффициент приведения режимов обработки деталей и режимом обработки алюминиевого образца, а К3 - эмпирический коэффициент приведения режимов обработки стали к режимам обработки алюминиевого образца равный 0,9 Также, на основе опытных данных выведены две эмпирические формулы для автоматизированного нормирования технологического процесса по операциям фрезерования изделий (деталей) Топ, формулируются выводы к главе, что позволило перейти к формулированию основных результатов и выводов по всей работе

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1 Проведен дополнительный системно-функциональный анализ технологических процессов механообрабатывающих изделий (деталей) на станках с ЧПУ, что позволило разработать графоаналитические модели и программный язык - язык системы СА81Ш в виде символов, определений, операторов и других технологических атрибутов, усовершенствованы проектные процедуры для автоматизированного проектирования управляющих программ к оборудованию с ЧПУ исследуемых предприятий, в виде геометрических объектов (ГО) изделий.

2 Разработаны структуры программ и объектов проектирования (через построение геометрических функций проектирования), проектные процедуры автоматизированной системы проектирования САвГОБ, что позволило разработать объекты проектирования через геометрические выражения и дополнительные проектно-технологические графоаналитические функции на основе проектных процедур изменения направления геометрических элементов САПР

3 Разработаны специальные объекты проектирования через геометрические выражения, что позволило разработать математические модели взаимоувязки комплекса технических средств САПР УП и обеспечить адаптацию системы проектирования УП на примере фрезерной обработки изделий по функции времени

4 Разработаны графоаналитические и математические функции как дополнение к производственным формулировкам в виде графоаналитических и геометрических объектов основной номенклатуры механообрабатывающих изделий, обрабатываемых на оборудовании с ЧПУ, что обеспечило необходимой информацией проектные процедуры для разработки методики организации проектирования УП в системе СА81Ш

5 Разработана методика проектирования управляющих программ для оборудования с ЧПУ на основе графоаналитических и математических моделей и функций, что позволило повысить производительность труда программистов-проектировщиков в 1,7 раза по сравнению с традиционной системой разработки УП

6 Разработаны процедуры выбора критериев оптимальности технологических процессов на основе графоаналитических функций и моделей, что позволяет сократить трудоемкость подготовительных работ по разработке УП для станков с ЧПУ на 16676,5 н/час, а экономический эффект в целом по механообрабатывающему и механосборочному производству исследуемого предприятия составил Эмод=1031541,2 рубля, в расчете на одно изделие (самолёт модификации ТУ-204-100)

7 Результаты настоящих исследований и разработок отражены в 12 научно-технических публикациях (9 научно-технических статей и трех тезисах докладов), в том числе в 3 научно-технических статьях, опубликованных в Известиях Самарского научного центра РАН, входящего в перечень ВАК РФ

Основные положения диссертации опубликованы в 12-ти работах, в том числе - семь работ непосредственно по теме диссертации:

1 Вольсков Д.Г. Перевод справочной информации на персональный компьютер Статья в сборнике «Современные технологии производства и управления в авиастроении» Изд-во УлГТУ «Венец», - 2005 - С 14-17.

2 Вольсков ДГ Техническое обоснование разработки автоматизированной системы проектирования единичных технологических процессов Статья в сборнике «Современные технологии производства и управления в авиастроении» Изд-во УлГТУ «Венец», 2005 С 18-22

3 Вольсков ДГ Сравнение основных САПР «ТехноПро» с САПР «Темп» и «Компас-Автопроект». Статья в сборнике «Современные технологии производства и управления в авиастроении». Изд-во УлГТУ «Венец», 2005 -С 22-25

4 Вольсков ДГ, Попов ПМ Использование конструкторского твердотельного моделирования в разработке технологического процесса Статья в сборнике «Современные технологии производства и управления в авиастроении» Изд-во УлГТУ «Венец», 2005 - С 25-29

5. Вольсков ДГ, Попов ПМ Нормирование жизненного цикла программной продукции Статья в научно-техническом сборнике УлГТУ ИАТУ Изд-во «Венец», 2005 - С 30-40

6 Вольсков Д Г, Попов П М Разработка технологических процессов обработки деталей с использованием оборудования с ЧПУ Статья в научно-техническом сборнике «Технологии, процессы и системы в ходе эволюционного их развития» Известия Самарского научного центра РАН, г Самара - С. 36-43 (в перечне ВАК РФ), 2007

7 Вольсков Д Г , Денисова Т В , Попов П М. Сравнительный расчет времени при устранении искажения заданного контура на станках с ЧПУ Статья в научно-техническом сборнике «Технологии, процессы и системы в ходе эволюционного их развития». Известия Самарского научного центра РАН, г Самара -2007 - С 29-36

ПЕРЕЧЕНЬ ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИИ

УП - управляющая программа

ЧПУ - числовое программное управление

САПР - система автоматизированного проектирования

ГО - геометрический объект

САПР ТП - система автоматизированного проектирования технологических процессов

САБШв - комплексная автоматизированная система интерактивного

управления и согласования КФ ГО - каноническая форма геометрического объекта

ВОЛЬСКОВ Дмитрий Геннадьевич

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И ГРАФОАНАЛИТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ УПРАВЛЯЮЩИХ ПРОГРАММ ДЛЯ СТАНКОВ С ЧИСЛОВЫМ ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

Автореферат

Подписано в печать 07 02 2008 Формат 60x84/16 Бумага писчая Уел печ.л. 1,16 Тираж 80 экз Заказ 141 Типография УлГТУ 432027, Ульяновск, ул Сев Венец, 32

АББРЕВИАТУРЫ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. СИСТЕМНО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ И ВЕРИФИКАЦИОННЫЙ АНАЛИЗ ПРОМЫШЛЕННЫХ СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Используемые термины, аббревиатуры и словарь терминов для анализа систем автоматизации проектирования CATIA, UNIGRAphics, CIMATRON.

1.2. Анализ характеристик систем в разрезе интерфейса пользователя.

1.3. Анализ качества систем проектирования в разрезе поддержки пользователя.

1.4. Сравнительный анализ систем проектирования по разделу «Геометрическое моделирование».

1.5. Сравнительный анализ систем автоматизированного проектирования по разделу «Конструкторская документация».

1.6. Анализ прикладных задач, решаемых системами автоматизированного проектирования.

1.7. Сравнительный анализ систем с позиции программирования станков с ЧПУ.

1.8. Инженерный анализ систем автоматизированного проектирования

1.9. Анализ недостатков заимствованных систем автоматизации проектирования и постановка задач исследований по совершенствованию отечественных САПР.

Выводы.

2. РАЗРАБОТКА ГРАФОАНАЛИТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ОПИСАНИЯ И ПОЛУЧЕНИЯ УПРАВЛЯЮЩИХ ПРОГРАММ ДЛЯ ОБОРУДОВАНИЯ С ЧИСЛОВЫМ ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ.

2.1. Исследование и разработка основополагающих атрибутов системы проектирования управляющих программ.

2.2. Разработка структуры программы автоматизированного проектирования управляющих программ (УП).

2.3. Разработка объектов проектирования через геометрические выражения и функцию.

2.4. Разработка проектных процедур изменения направления геометрических элементов.

2.5. Анализ геометрических элементов и разработка методики параметрического описания линий и поверхностей изделий.

Выводы.

3. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ВЗАИМОУВЯЗКИ КОМПЛЕКСА ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ УПРАВЛЯЮ

ЩИХ ПРОГРАММ НА ПРИМЕРЕ ФРЕЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ ПО ФУНКЦИИ ВРЕМЕНИ.

3.1. Разработка методики организации проектирования управляющих программ для фрезерной обработки на основе графоаналитических моделей.

3.2. Разработка процессов изменения очередей в узлах системы автоматизированного проектирования УП по функции времени.

3.3. Определение и анализ системных параметров исходного процесса в узле CASI US по функции времени.

3.4. Определение предельных системно-программных характеристик и процессов в CAS1US во времени.

Выводы.

4. ПРОЦЕДУРЫ ВЫБОРА КРИТЕРИЕВ ОПТИМАЛЬНОСТИ УПРАВЛЯЮЩИХ ПРОГРАММ ДЛЯ ТЕХНОЛОГИИ МЕХАНООБРАБОТКИ НА ОБОРУДОВАНИИ С ЧИСЛОВЫМ ;

ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ, С РАСЧЕТОМ ЭКОНОМИ

ЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ.

4.1. Процедуры выбора критериев оптимальности технологических процессов механообработки на оборудовании с ЧПУ.

4.2. Расчет экономической эффективности от адаптации и внедрения методов и графоаналитических моделей геометрических объектов механообработки. 1864.3. Расчет экономической эффективности от внедрения системы

CASIUS.

4.4. Расчет норм времени на разработку управляющих программ для станков с ЧПУ.

Выводы.

Современная промышленная система развивается в условиях жесткой конкуренции и развитие ее идет в нескольких направлениях - это: существенное повышение качества продукции; сокращение времени обработки на новейшем оборудовании с числовым программным управлением за счет технических усовершенствований деталей и узлов; повышение интеллектуальной оснащенности производства с использованием высокоэффективных автоматизированных систем и др. Согласно научно-статических данных, каждые 8-И 0 лет развития науки и техники характеризуются значительным усложнением технических систем и объектов в несколько раз. Учитывая, что период освоения новых технологических процессов в механосборочном и механообрабатывающем производствах составляет значительный период от 5 и более лет, а эффективность, например, механообрабатывающих технологических процессов, растет и того медленнее, то главным резервом повышения показателей экономической эффективности названных производств остается повышение степени автоматизации производственно-технологического процесса, совершенствование и повышение качества разработки управляющих программ для станков с ЧПУ автоматизированным методом, а также совершенствование управления технологическими, производственными и организационными процессами механообрабатывающего производства промышленных предприятий. Поэтому современная стратегия развития промышленного производства во всем цивилизованном мире предполагает создание принципиально новых методов и приемов автоматизированного проектирования, с использованием новых технических средств, ЭВМ и материалов; существенным повышением уровня автоматизации непосредственно технологических процессов, управления этими процессами на основе совершенствования системы обработки информации, экономико-математического априорного моделирования вышеназванных процессов с целью обеспечения выпуска высококачественной продукции механообрабатывающего и механосборочного производств промышленных предприятий в заданные сроки при минимальных затратах.

Для эффективного использования отечественного оборудования современные предприятия используют зарубежные системы, позволяющие автоматизировать проектирование управляющих программ (УП) для оборудования с числовым программным управлением (ЧПУ), но системы зарубежных разработчиков по своей стоимости являются не покупными для большинства отечественных предприятий. Автоматизированное проектирование управляющих программ для отечественного оборудования с ЧПУ с помощью зарубежных САПР и последующая их эксплуатация на отечественном оборудовании приводит к сбоям и ошибкам в процессе механической обработки технологических заготовок и трудно отследить на каком этапе автоматизированной обработки произошли ошибки. Это связано со стохастической неопределенностью выходных апостериорных параметров механической обработки и недостаточной информацией о возмущающих факторах, влияющих на стабильность и точность функционирования производственно-, технологической системы механообрабатывающего и механосборочного производств промышленных предприятий.

Стохастическую неопределенность в технологических процессах разработки управляющих программ для станков с ЧПУ можно уменьшить, на пример, разработкой априорных математических и графоаналитических мо-. делей со взагшоувязкой компонентов технологических процессов и автоматизированного проектирования разработок, представляющих собой зависимости между проектно-технологическими и управленческими параметрами. Поэтому с функционально-экономической точки зрения (основываясь на методологии функционально-стоимостной инженерии) производственная, равно как и поддерживающая — система автоматизации проектирования; должны реализовывать исходный технологический процесс в виде процедур взаимодействия материального (проектного и производственного), информационного (оптимизационных алгоритмов, математических моделей, электронного моделирования и др.), энергетического (наличие современного оборудования с ЧПУ, автоматизированных систем управления производством и технологическими процессами) и финансового потоков.

Следовательно, при разработке и совершенствовании (модернизации) современных проектно-технологических, производственно-технологических, информационных моделей и методов разработки управляющих программ для станков с ЧПУ с использованием автоматизированных систем возникают проблемы, меньше связанные с рассмотрением свойств и законов функционирования элементов, а больше с выбором наилучшей структуры, оптимальной организации взаимодействия элементов системы, определения оптимальных режимов резания при механообработке и функционирования по критерию стоимости функции проектирования УП для станков с ЧПУ, с учетом влияния внешней среды на основе априорного математического моделирования геометрических объектов и их внутреннего состава и связей.

В этой связи вырисовывается главный тезис — утверждение первостепенной важности проблемы совершенствования системы автоматизированного проектирования технологических процессов для изготовления деталей на станках с ЧПУ, проектирования управляющих программ для станков с ЧПУ на основе априорного технико-экономического и математического моделирования, прогнозирования проектно-технологических, производственных и технико-экономических процессов. На основании вышеизложенного можно констатировать, что основной целью настоящей работы ставится: разработка методов и графоаналитических моделей автоматизированного проектирования, управляющих программ для станков с числовым программным управлением с использованием методологии функционально-стоимостной инженерии по критериям функции и стоимости с позиции функциональности.

Здесь функциональность выступает как технико-экономическая и экономико-математическая категория понятий с совокупностью критериев через функцию как полезное действие, состояния или свойство, то есть функциональность — это: качество, надежность, эффективность и долговечность. Здесь надежность выступает как совокупность качественных показателей, направленных на выполнение главной функции - спроектировать программу для управления станком с ЧПУ, для проведения качественной механообработки деталей в соответствии конструкторской документации. Для достижения поставленной перед исследователем цели в работе ставятся следующие задачи: провести системно-функциональный и верификационный анализ существующих систем автоматизации проектирования на исследуемом предприятии, входящем в комплекс автоматизированных систем проектирования ТП, выполнить структурный, системный и функциональный анализы состава систем, то есть выполнить декомпозицию названной автоматизированной системы, по функции, увязать их технико-экономическими и математическими моделями по возможности со стоимостными показателями; разработать оптимальные методы и математические модели комплексного САПР на примере системы САЭтЭ со взаимоувязкой всех подсистем; выявить удачную подсистему проектирования, пригодную для автоматизированного проектирования управляющих программ для станков с ЧПУ, разработать графоаналитические модели и методы с использованием методологии функционально-стоимостной инженерии (ФСИ).

Таким образом, основными задачами исследования являются:

1. Выполнить системно-функциональный и верификационный анализы существующих систем автоматизации проектирования конструкторско-тех но логических разработок, методы описания и моделирования технологических процессов в соответствии с методологией функционально-стоимостной инженерии и определить подсистему автоматизации проектирования управляющих программ для станков с ЧПУ в механообрабатывающем и механосборочном производстве промышленных предприятий (например: ФНПЦ ОАО НПО «Марс», ЗАО «Авиастар-СП», ОАО «Авиакор» - Самарский авиационный завод).

2. Теоретически исследовать структуру и графоаналитический состав подсистем проектирования систем автоматизации (как логической составляющей промышленной САПР ТП) и на основе методов математического моделирования выполнить взаимоувязку комплексной системы со всем комплексом и компонентами системы в виде математического и проектно-технологического описания моделей с использованием критериев функциональности и стоимости комплексной (объединенной из подсистем различных систем проектирования и управления) системы автоматизации проектирования (САПР) исследуемого предприятия.

3. Разработать методы и методику математического моделирования промышленной САПР исследуемого предприятия для объединения ее структуры со взаимоувязкой информационных потоков с функциональными, структурными, стоимостными показателями и технологическим обеспечением с целью разработки управляющих программ для станков с ЧПУ.

4. Разработать графоаналитические методы и алгоритмы проектирования, моделирования и адаптации в производство подсистем проектирования УП комплексной промышленной САПР ТП (САБШБ) со взаимоувязкой модулей комплекса технических средств с информационным и программным обеспечением, рабочими процедурами и технологическими процессами на основе теории массового обслуживания, теории информации, исследования операций, теории структур и функционально-стоимостной инженерии по функции времени и стоимостным показателям как основополагающим критериям систем автоматизации проектирования

Научная новизна работы заключается в разработке метода графоаналитического моделирования геометрических объектов механообработки с использованием проектных процедур системы автоматизированного проек-4-тирования САБШБ по критериям функции с позиции фунщионалъности, на основе структурирования технологических операций механообрабатываю-щих поверхностей, сплайнов и др.

Базисные элементы: графоаналитическая модель, геометрический объект по критерию функциональности САПР, где функциональность — это комплексный показатель: качество, надежность, эффективность и долговеч-' ность системы.

На защиту выносятся следующие научные результаты:

1. Предложен метод графоаналитического моделирования геометрических объектов механической обработки изделий для автоматизированного проектирования управляющих программ и оборудования с числовым программным управлением с увязкой элементов по критериям функции и стоимости с позиции функциональности с дополнением типовых формулировок конструкторско-технологических, производственных функций, исследуемого предприятия.

2. Предложены методы и графоаналитические модели для взаимоувязки геометрических объектов в виде управляющих программ с комплексом технических средств САПР по временным интервалам в узлах обработки проектно-технологической информации на основе функционально-стоимостной инженерии и математического анализа.

3. Предложены эмпирические формулы для автоматизированного нормирования операций механической обработки изделий, выведенные в процессе проведения экспериментов.

В первой главе выполняется системно-функциональный анализ систем автоматизации проектирования конструкторско-технологических разработок по подсистемам. Рассматриваются модули нескольких заимствованных систем методами верификации; рассматриваются и анализируются критические, недостающие, изменения и основные функции систем проектирования. Выполняется научно-обоснованное заключение о практической несовместимости покупных (заимствованных) систем с отечественными системами СЧПУ, с программным обеспечением и интерфейсными модулями отечественного оборудования с ЧПУ и др.

Во второй главе разрабатываются графоаналитические и математические методы моделирования геометрических объектов, изготавливаемых методом механической обработки с моделированием и описанием технологических процедур: операций и переходов технологического процесса разработки управляющих программ на основе графоаналитических моделей геометрических объектов и сплайнов, конфигураций и траекторий движения инструмента на примере штатных изделий машиностроения; разрабатываются методы проектирования технологических переходов движения режущего инструмента на различных поверхностях токарной и фрезерной обработки и др.

В третьей главе на основании проведенных исследований и разработок обобщенных графоаналитических моделей, геометрических объектов машиностроения, обрабатываемых фрезерной обработкой на оборудовании с ЧПУ, разрабатываются методы и математические модели для взаимоувязки элементов «проектирования» с информационным обеспечением по функции и стоимости, а также разрабатываются математические модели взаимоувязки комплекса технических средств и программного обеспечения на основе элементов теории массового обслуживания, теории информации, теории структур, функционально-стоимостной инженерии и других методов. В главе приводятся численные примеры по анализу параметров исходного и процесса в узлах системы САЭШЭ методами решения системы дифференциальных уравнений в предельных случаях протекающих процессов в узлах с очередями в системе автоматизированного проектирования и др.

В четвертой главе описывается технология адаптации методов технико-математического моделирования и описания геометрических объектов и графоаналитических моделей технологических процессов механической обработки изделий машиностроения, выполняемых на оборудовании с ЧПУ, модулей системы в условиях штатного производства, с расчетом норм времени обработки и графического изображения этих расчетов и др. Также, производится расчет экономической эффективности от внедрения методов, моделей и априорной методики по производству расчетов экономической эффективности по результатам исследования и экспериментов, где в качестве реальной САПР-КТР применяется система САБШЗ, используемая на исследуемом предприятии. Вследствие этого достигается снижение трудоемкой-сти при автоматизированном проектировании УП для станков с ЧПУ (в н/часах), рассчитывается условный экономический эффект (в млн. руб.) и определяется коэффициент автоматизации и механизации, процесса разработки УП, который исчисляется в «разах» и составляет 1,7.

Все расчеты подтверждены актами о внедрении результатов исследования, экспериментов и разработок (акты вынесены в приложение настоящей работы). В завершении четвертой главы констатируется полезность выполненной работы.

В основных выводах и результатах к диссертации резюмируются научные и практические результаты, а также акцентируется новизна исследований и экспериментов.

В перечень литературы внесено 120 наименований первоисточников, используемых при написании настоящей работы.

В приложение внесены два акта о внедрении результатов исследования, экспериментов и разработок на двух действующих авиационных предприятиях и высшем учебном заведении.

По теме диссертации опубликованы: 12 научно-технических работ: статей — 9; научно-технических докладов в сборниках — 3; в том числе 3 статьи опубликованы в сборнике, включенном в перечень ВАК РФ.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Проведен дополнительный системно-функциональный анализ технологических процессов механообрабатывающих изделий (деталей) на станках с ЧПУ, что позволило разработать графоаналитические модели и программный язык — язык системы CASIUS в виде символов, определений, операторов и других технологических атрибутов; усовершенствованы проектные процедуры для автоматизированного проектирования управляющих программ к оборудованию с ЧПУ исследуемых предприятий, в виде геометрических объектов (ГО) изделий.

2. Разработаны структуры программ и объектов проектирования (через построение геометрических функций проектирования), проектные процедуры автоматизированной системы проектирования CASIUS, что позволило разработать объекты проектирования через геометрические выражения и дополнительные проектно-технологические графоаналитические функции на основе проектных процедур изменения направления геометрических элементов САПР.

3. Разработаны специальные объекты проектирования через геометрические выражения, что позволило разработать математические модели взаимоувязки комплекса технических средств САПР УП и обеспечить адаптацию системы проектирования УП на примере фрезерной обработки изделий по функции времени.

4. Разработаны графоаналитические и математические функции как дополнение к производственным формулировкам в виде графоаналитических и геометрических объектов основной номенклатуры механообрабатывающих изделий, обрабатываемых на оборудовании с ЧПУ, что обеспечило необходимой информацией проектные процедуры для разработки методики организации проектирования УП в системе CASIUS

5. Разработана методика проектирования управляющих программ для оборудования с ЧПУ на основе графоаналитических и математических моделей и функций, что позволило повысить производительность труда программистов-проектировщиков в 1,7 раза по сравнению с традиционной системой разработки УП.

6. Разработаны процедуры выбора критериев оптимальности технологических процессов на основе графоаналитических функций и моделей, что позволяет сократить трудоемкость подготовительных работ по разработке УП для станков с ЧПУ на 16676,5 н/час., а экономический эффект в целом по механообрабатывающему и механосборочному производству исследуемого предприятия составил Эмод= 1031541,2 рубля, в расчёте на одно изделие (самолёт модификации ТУ-204-100).

7. Результаты настоящих исследований и разработок отражены в 12 научно-технических публикациях (9 научно-технических статей и трёх тезисах докладов), в том числе в 3 научно-технических статьях, опубликованных в Известиях Самарского научного центра РАН, входящего в перечень ВАК РФ.

1. Аверченков В.И. и др. САПР технологических процессов, приспособлений и режущих инструментов: Учебное пособие для вузов / В.И. Аверченков, И.А. Кашталъян, А.П. Пархутик. — Мн.: «Высшая школа», 1993. 288 с.

2. Андреев Г.Н., Новиков В.Ю., Схиртладзе А.Г. Проектирование технологической оснастки машиностроительного производства: Учеб. пособие для машиностроит. спец. вузов / Под ред. Ю.М. Соломенцева.- 2-е изд., испр. М.: Высш. шк., 1999 - 415 е.: ил.

3. АСУ: Автоматизация проектирования и моделирования. — Киев: ИКАН УССР, 1991.

4. Бабушкин А.И. Моделирование и оптимизация сборки JIA. М.: Машиностроение. 2-е изд. Испр. 2001.

5. Балакшин Б.С. Основы технологии машиностроения. — М.: ' Машиностроение. 2-е изд., испр. 2003.

6. Бержеев М.М., Заляев И.А. и др. Основы системы автоматизированного проектирования: Учебное пособие: — Издательство Казанского университета, 2001. — 254 с.

7. Быков В.П. Методическое обеспечение САПР в машиностроении. — Л.: Машиностроение, Ленингр. отд ние, 1998. - 255 с.

8. Вальков В.М., Вермингм В.Е. Автоматизированные системы управления технологическими процессами. 3-е изд., перераб. и доп. — Л.: Технический университет, 2001. — 269 с.

9. Вальков В.М., Вершин В.Е. Автоматизированные системы управления технологическими процессами. — 3-е изд., перераб. и доп. — Л.: Технический университет, 2002.

10. Вендров A.M. CASE — технологически современны методы и средства проектирования информационных систем. — М.: Финансы и статистика, 2003. 176 с.

11. Влчек Р. Функционально-стоимостный анализ в управлении: Сокр. пер. с чеш. М.: Экономика, 2001. - 176 с.

12. Гаврилова Т.А., Червинская K.P. Извлечение и структурирование знаний для экспертных систем. — М.: Радио и связь, 2001.

13. Гантлшхер Ф.Р. Теория матриц. Изд-е 5-е. М.: Наука, 2003. .

14. Гельфанд И.М., Фомин C.B. Вариационное исчисление. М.: Высшая школа, 2000.

15. Глазьев С.Ю. Теория долгосрочного технико-экономического развития.-М.: ВлаДар, 1993.

16. Доблаев В.Л. Теория организации. М.: Институт молодежи, 1995.

17. Дудорин В.И. Моделирование в задачах управления производством. — М.: Статистика, 2-е изд., 2001.

18. Егер С.М. и др. Основы автоматизированного проектирования самолетов: Уч. пособие для студентов авиационных специальностей вузов. / С.М. Егер, Н.К .Лисейцев, О.С.Самойлович. — М.: Машиностроение, 2-е изд. испр. 2001, 246 с.

19. Емельянов C.B., Ларичев О.И. Многокритериальные модели принятия решений.-М., 2-е изд. испр., 2001.

20. Интеллектуальные САПР технологических процессов в радиоэлектронике / Под ред. В.И. Ильина. М.: Радио и связь, 3-е изд. дополн. 2003.

21. Информационные технологии управления: Учеб. пособие для вузов / Под ред. проф. Г.А. Титаренко. 2-е изд., доп. - М.: ЮНИТИ — -ДАНА, 2003.-439 с.

22. Канторович Л.В., Крылов В.И. Приближенные Методы высшего анализа. М.: Высшая школа, 2-е изд. дополн., 2002.

23. Кибернетика и системный анализ. Международный научно-технический журнал. Инст. киберн. им. В.М. Глушкова, HAH Украины, 2000.

24. Клюев A.C., Глазов Б.В., Дубровский А.Х. Проектирование систем автоматизации технологических процессов: Справ, пособие / Под ред. A.C. Клюева. М.: Энергия, 3-е изд. дополн., 2001.

25. Колганов ИМ. Сборочные работы при производстве широкофюзеляжных самолетов. Технологические процессы, выбор варианта: Учебное пособие. — Ульяновск, УлГТУ, 1999. 96 с.

26. Колесов ИМ. Основные технологии машиностроения: Учеб. для ' машиностроит. спец. вузов. 2-е изд., испр. - М.: Высш. шк., 1999. -591 е.: ил.

27. Колмогоров А.Н. Основные понятия теории вероятностей. 3-е изд. М.: Наука, 2003.

28. Колмогоров А.Н., Фомин C.B. Элемент теории функций и функционального анализа. 3-е изд. М.: Наука, 2003.

29. Короткое Э.М. Исследование систем управления: Учебник для вузов. -М.: ДеКа, 2000.

30. Корсаков B.C. Автоматизация производственных процессов. — М.: Высшая школа, 3-е изд. дополн. 2003.

31. Корсаков B.C. Автоматизация производственных процессов. — М.: Высшая школа, 2-е изд. дополн. 2001.

32. Костюк В.И., Ходаков В.Е. Системы отображения информации и инженерная психология: Учеб. пособие для вузов. Киев: Высшая школа, 1999.

33. Ланге О. Оптимальные решения. М.: Прогресс, 2001.

34. Ларичев О.И., Мошкович Е.М. Качественные методы принятия решений. -М.: Наука, 1996.

35. Лысенко Э.В. Проектирование автоматизированных систем управления технологическими процессами. М.: Высшая школа, 2002.

36. Морозов В.П., Тихомиров В.П., Хрусталев Е.Ю. Гипертексты в , экономике. Информационная технология моделирования: Учеб. пособие. -М.: Финансы и статистика, 1997.

37. Мясников В.А., Вальков В.М., Омелъченко И.С. Автоматизированные и автоматические системы управления технологическими процессами. — М.: Машиностроение, 2001.

38. Норенков А.И, Маничев В.Б. Основы теории и проектирования САПР. — М.: Высшая школа, 2-е изд. дополн. 2002.

39. Норенков И.П. Системы автоматизированного проектирования: кн 1. Принципы построения и структура. М., 2-е изд. дополн. 2001.

40. Норенков И.П. Введение в автоматизированное проектирование технических устройств и систем. М.: Высшая школа, 2002.

41. Одинцов Б.Е. Проектирование экономических экспертных систем. -М.: Высшая школа, 2001.

42. Оперативное управление производством / В.Н. Гончаров, А.Н. Колосов, Г.И. Дибнис. М.: Высшая школа, 2003.

43. Основы автоматизированного проектирования ДЛА / Под ред. Д. В. Хронина. М.: Машиностроение, 2-е изд. исправ. 2003.

44. Основы систем автоматизированного проектирования / Берхеев М.М., Заляев И.А., Кожевников Ю.В. и др. Под общ. ред. Ю.В. Кожевникова. — М.: Высшая школа, 2001.

45. Основы теории автоматизированного управления: Учебник для авиационных вузов / В. С. Булыгин, Ю. С. Гришанин, Н.Б. Судзиловский и др.; под ред. Н.Б. Судзиловского. М.: Машиностроение, 2-е изд. дополн. 2001.

46. Павлов В.В. Инвариантность и автономность нелинейных систем управления. Киев: Наук, думка, 1985.

47. Павлов В.В. Математическое обеспечение САПР в производстве летательных аппаратов. — М.: Изд. МФТИ, 1978:

48. Павлов В.В. Теоретические основы сборки J1A. — М.: изд. МФТИ, 1991.

49. Парамонов Ф.К Моделирование процессов производства. — М.: Машиностроение, 1994. 232 с.

50. Понтрягин Л.С., Болтянский В.Г. и др. Математическая теория оптимальных процессов. М.: Высшая школа, 1999.

51. Попов П.М. «Оптимизация технических решений автоматизированного проектирования и управления.» Диссертация на соискание ученой . степени доктора технических наук по специальности (05.13.12), 2001.

52. Попов П.М. Математическое моделирование локальной ЦКТБ САПР -СТО с использованием методологии ФСА.// Деп. в ЦНИИ "Румб", № ДР-3031,1988.

53. Попов П.М. Метод описания и систематизации конструкторско- . технологической информации в инструментальном производстве. Статья // Деп. в ЦНИК " Румб", 7.07.87, № ДР-2782.

54. Попов П.М. Метод совершенствования системы классификации и кодирования конструкторско-технологической информации в инструментальном производстве. Статья. Деп. в ЦНИИ "Румб", БАУ "Судостроение", сер. 4, вып. 3, 1987 от 3.04.84, № ДР 2693.

55. Попов П.М. Методологические аспекты использования ФСА в инструментальном производстве. Статья. Деп. в сборнике реф. ДР, ВИМИ, вып. 4,1990, № ДР-3235 от 3.10.90.

56. Попов П.М. Некоторые аспекты использования методологии ФСА в организации информационных баз САПР технологического оснащения производства самолетов. Тез., 32 конференция УлГТУ от 28.01.98 (сборник тезисов докладов УлГТУ).

57. Попов П.М. Некоторые правила и приемы определения устойчивости линейных звеньев в отдельных системах автоматического управления J1 А. Учеб. пособие. Ульяновск, 2000.

58. Попов П.М. Объекты проектирования и управления разработками на основе экономико-математических методов анализа. УлГТУ (сборник докладов 34 научно-технической конференции 4.02.2000), Ульяновск.

59. Попов П.М. Оптимизация технических решений проектирования и управления на основе экономико-математических методов анализа. Монография — Ульяновск: УлГТУ, 2000.

60. Попов П.М. Оптимизация технологических функций для организации разработки тезауруса САПР. Тез. Сборники докладов УлГТУ, 33 научно-технич. конференция 31.01.99.

61. Попов П.М. Оптимизация управленческих и проектных решений в процессе эволюционного развития автоматизированных систем. УлГТУ (сборник докладов 34 научно-технической конференции 4.02.2000), Ульяновск.

62. Попов П.М. Опыт типизации и формирования технологических представителей оснастки при организации информационной базы САПР-СТО. Статья. Деп. ЦНИИ "Румб", 31.12.86, № ДР-2695.

63. Попов П.М. Организационная последовательность оптимизации выбора решений на основе функционально-стоимостной инженерии. Прогрессивные технологии, материалы и конструкции: сборник научных трудов. Статья. УлГТУ, УДК'б21(04), ББКЗя43, П78,1999.

64. Попов П.М. Организация автоматизированных систем подготовки авиационного производства. Монография УлГТУ. 2000-172 с.

65. Попов П.М. Организация информационного тезауруса по конструкции самолёта. Монография Ульяновск: УлГТУ,2001

66. Попов П.М. Принципы построения систем автоматического управления применительно к управлению летательными аппаратами: Учебное пособие. Для студентов вузов, обучающихся по специальности «Самолетостроение». Ульяновск: УлГТУ, 2000.

67. Попов П.М. Формирование информационной конструкторско-технологической базы САПРО-СТО. Статья, деп. 23.09.88 в БАУ "Судостроение", сер. 4, вып. 11,1988, № ДР-3031 от 7.03.99.

68. Попов П.М., Гаврилов С.Н. Системный и функциональный анализы показателей интегрального качества проектирования и управленияразработками. УлГТУ (сборник докладов 34 научно-технической конференции 4.02.2000), Ульяновск.

69. Попов П.М., Дергунов В.В. Метод получения управляющих программ для электроэрозионных станков с системой программного управления 2М43. Статья. УДК 658-512.011.56.0005:621. Журнал "Авиационная промышленность", вып. 1,2001.

70. Попов П.М., Корнев А.И. Формирование дескрипторного словаря типовых функций локальной информационной конструкторско-технологической базы САПР-СТО.// Деп. в ЦНИИ "Румб", № ДР -2989,1988.

71. Попов П.М., Лобанов С.Д. Методология организации и описания локальной информационной конструкторско-технологической базы САПР на основе комбинаторно-фактографического и математического методов ФСА,// Деп. в ЦНИИ "Румб", № ДР 3176, 1989.

72. Попов П.М., Ляшко Ф.Е. Оптимальное управление в ходе эволюционного развития процессов и систем: Учеб. пособие. — Ульяновск, 2000.

73. Попов П.М., Масимов А.Г. Метод определения трудоемкости изготовления деталей сборочных единиц. Статья. Деп. в сборнике реф. ДР, ВИМИ, вып. 6, 1990, № ДР-3241 от 3.01.90.

74. Попов П.М., Петров E.H. Основные направления автоматизации процессов в инструментальном производстве. Статья. Деп. 7.07.87 в БАУ "Судостроение", сер. 5, вып. 9, 1987, № ДР 2754.

75. Попов П.М., Петров E.H. особенности кодирования конструкторско-технологической информации в инструментальном производстве. Статья, деп. 18.10.89 в сборнике рефератов ДР, ВИМИ, вып. 1, 1990, № ДР-3152 от 7.05.90.

76. Попов П.М., Попов С.П. Верификационные методы анализа оптимального управления процессами и системами. Монография — Ульяновск: УлГТУ, 2001

77. Вольсков Д.Г., Попов П.М. Перевод справочной информации на персональный компьютер. Статья в сборнике «Современные технологии производства и управления в авиастроении». Изд-во УлГТУ «Венец», 2005 С. 14-17.

78. Вольсков Ц.Г,. Попов П.М., Кочергин В.И. Сравнение основных САПР «ТехноПро» с САПР «ТЕМП» и «Компас Автопроект». Статья в сборнике «Современные технологии производства и управления в авиастроении». Изд-во УлГТУ «Венец», 2005 С. 21-25.

79. Вольсков Д.Г., Попов П.М., Ривин Г.Л. Нормирование жизненного цикла программной продукции. Статья. Изд-во УлГТУ «Венец», 2005 — С.25-29.

80. Попов П.М., Хрюкин Н.В., Масгшов А.Г. Опыт использования программы "Трудоемкость" для определения информационного потенциала деталей. Статья. Деп. в сборнике реф. ДР, ВИМИ, вып. 4, 1990, № ДР-3235 от 3.10.90.

81. Попов П.Н., Зубкова Л. С. Опыт использования методов ФСА конструкций оснастки при организации информационной базы САПР-СТО. Статья. Деп. 4.07.88 в БАУ "Судостроение", вып. 8, 1988, № ДР-2998.

82. Попов П.Н., Трубима Е.Р. ФСА конструкции концевых фрез при создании локальной ИКТБ по конструкторско-технологическому составу САПР-СТО. Статья. Деп. 15.06.88 в БАУ "Судостроение", сер.5, вып.8,1988, № ДР-2907.

83. Проектирование систем автоматизации технологических процессов: Справочное пособие / A.C. Клюев; ред. A.C. Клюев. — 2-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоиздат., 1990. — 464 с.

84. Радченко Я.В. Теория организации. 4.1 (конспект лекций). М.: Изд-во ГАУ, 1998.

85. Разработка САПР: В 10 кн. Кн. 2. Системотехнические задачи создания САПР: Практ. пособие/ А.Н. Данчул, Л.Я. Полуящ Под ред. A.B. Петрова. М.: Высш. шк., 1990.

86. Разработка САПР: В 10 кн. КнЮ. Лабораторный практикум на базе учебно-исследовательской САПР: Практ. пособие / A.B. Петров, В.М. Черненький, В.Б. Тимофеев и др.; Под ред. A.B. Петрова. — М.: Высш. шк., 1991.

87. Роботизированные производственные комплексы, / Ю.ГЛКозарев, A.A. Куриное и др. М: Машиностроение, 1987. — 272 с. (Автоматические манипуляторы и робототехнические системы).

88. Романов А.Н., Одинцов Б.Е. Советующие информационные системы в экономике. М.: ЮНИТИ, 2000.

89. Романов О.Т. Основы интеллектуализации САПР АСУ: Учеб. пособие. М.: Издательство МАИ, 1993.

90. Садыков Ф.Р. Автоматизированное проектирование систем управления летных аппаратов. М.: изд. МАИ, 1985.

91. Известия Самарского научного центра РАН, том 8 № 2 (16), 2006. г. Самара, изд-во Самарского научного центра РАН С. 445-458.

92. Семенов М.И. и др. Автоматизированные технологии в экономике: Учебник для вузов / Под ред. И.Т. Трубилина. М.: Финансы и статистика, 1999.

93. Смирнов О.Л., Падалко С.Н., Пилявский С.А. САПР: Формирование и функционирование проектных модулей. М., 1987.

94. Смирнов Э.А. Основы теории организации: Учеб. пособие для вузов. — М.: Аудит, ЮНИТИ, 1998.

95. Современные технологии авиастроения/Коллектив авторов.; Под ред. А.Г. Братухина, Ю.Л. Иванова. М.: Машиностроение, 1999. - 832 е.: ил.

96. Тезаурус по атомной науке и технике в САРИ. — М. Наука 1987.

97. Тельное Ю.Ф. Интеллектуальные информационные системы в экономике. Учеб. пособие. М.: СИНТЕГ, 1998. - (Информатизация России на пороге XXI века).

98. Технология сборки самолетов: Учебник для студентов авиационных специальностей вузов / В.И. Ершов, В.В. Павлов, М.Ф. Каширин, B.C. Хулорев. -М.: Машиностроение, 1986.

99. Трахтенгерц Э.А. Компьютерная поддержка принятия решений. — М.: СИНТЕГ, 1998.

100. Фарберов М.Б., Крылов Г.В. Оптимизация процесса сортировки деталей и сборочных единиц одного типа размера // Приборы и системы управления. 1985. - №9.

101. Фивелер Г. Эффективность автоматизации производства // Зарубежная 1 радиоэлектроника. 1989. - №3.

102. Франчук В.И. Основы построения организационных систем. — М.: Экономика, 1991.

103. Чичварин И.В. Экспертные компоненты САПР. М.: Машиностроение, 1991.

104. Шекунов Е.П. Основы технологического членения конструкций самолетов.-М.: Машиностроение, 1988.

105. Экономика и математические методы, том 34, выпуск 4, октябрь — декабрь 1998, РАН ЦЭМИ, ИПР.

106. Экономика и математические методы. М.: Наука, 2000.

107. Энкарначчо Ж., Шлехтендалъ Э. Автоматизированное проектирование. Основные понятия и архитектура систем: Пер. с англ. — М.: Радио и связь, 1986. 288 с.

108. Юсофович Б.Е., Монеткина Л.Н., Пятибратова В.Н. Совершенствование оперативного управления основным производством машиностроительного предприятия. М.: Машиностроение, 1982.

109. Ярковец А.И. Основы механизации и автоматизации технологических процессов в самолетостроении. М.: Машиностроение, 1981 i

110. Ярковец А.И. Основы механизации и автоматизации технологических процессов в самолетостроении. М.: Машиностроение, 1991.