автореферат диссертации по авиационной и ракетно-космической технике, 05.07.05, диссертация на тему:Разработка методов проектирования робототизированных технологических процессов и операций в авиационном двигателе- и агрегатостроении

УКШЕЙ СРДЕЙА ЛЕНИНА АЗЙДДОЗаП ШСОТУТ Гг'ЖНИ СЕРГС ОРДНОНЩДЗЕ

На правах рукопис;:

Для служебного пользования - Экз- ^ ^

УДК 621.75 : 658.512.ОН.56

ПУДЯХОВ ВАДИ:,! ЮРЬЕВИЧ

РАЗРАБОТКА .ЖТОДСВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ РОЕОТИЗИРОЗАНШХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ОПЕРАЦИЯ В АВИАЦИОННОЕ ДВИГАТЕЛЕ- И АГРЕГАТССТРОЕНИИ

Специальность 05.07.05 - Тепловые двигатели летательных аппарат ов

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

ХМ- ^ ^ гъл2.§(

Уфа - Г991

Работа выполнена на кафедре "Технология машиностроения1 Уфимского ордена Ленина авиационного института им. Сэрго Орджоникидзе.

Научные руководители: - Заслуженный деятель науки и техники

РСФСР, доктор технических наук, профессор В.С.Мухин

кандидат технических наук, доцент С.Г.Селиванов

Официальные оппоненты: - доктор технических наук,

профессор Ю.С.Шарин

кандидат технических наз'К В.Л.Юрьев

Ведущее предприятие - Уфимское моторостроительное производственное объединение.

Защита состоится "_" января 1992г. в "_" часов

на заседании специализированного совета K-063.I7.02 по авиастроению Уфимского ордена Ленина авиационного института им.Серго Орджоникидзе по адресу: 450000, Уфа, К.^Ларкса, 12

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института. Автореферат разослан "_" декабря 1991 г.

Учёный секретарь специализированного совета /л

канд. техн. наук, доцент . ^ ^ / В.С.Куликов

oE^irf :aPAKiEF;iCT;iKA РАБОТЫ

лкт"альнссть. 3 наггоадез зре:.:я авиадвигаселеотрсекле характеризуется, с одной стороны, всё возрастающей сложностью агрегатов л 73лоз, увеличением трудоёмкости ;; стоимости лх разработки и освоения выпуска и, с другой стороны, наличием жёстких ограничений на используемые трудовые и материальные ресурсы.

3 этих условиях компромиссное решение следует искать на пути создания новых технологий. На первый план при этом выходит задача проектирования трудосберегающих технологических процессов, которая решается в первую очередь за счёт комплексной автоматизации как прсектно-кснструкторских и научно-исследовательских работ, так и непосредственно самого процесса производства. Однако з настоящее зремя автоматизация производства и, в частности, роботизация, среди зсех мероприятий научно-технического прогресса, направленных на повышение его технического уровня, имеет самые низкие показатели эффективности. Низкая эффективность роботизированных систем ео многом определяется отсутствием комплексных методик по их оптимальному проектированию. Решение задачи оптимального проектирования роботизированных производственных систем (HIC) возможно лишь при самом широком применении вычислительной техники на основе методов математического моделирования.

Специфика авиационного производства требует особого подхода к разработке методов автоматизированного проектирования РИС, которые могут быть реализованы только в рамках комплексной системы технологической подготовки роботизированного производства (ТПРП). Основным звеном системы технологической подготовки производства к внедрению промышленных роботов ШР) в авиацвигателестроении является автоматизированная система проектирования роботизированных технологических процессов (РТП) и операций (РТО). Значительное

количество однотипных деталей, выпускаемых в авиадвигателестрое-нии небольшими партиям, не позволяет использовать существующие методы проектирования FÏÏC, ориентированных, как правило, на крупносерийное и массовое производство. Применение методов проектирования групповых и типовых технологических процессов также недостаточно эффективно ввиду значительного разброса машинных времён обработки деталей одной группы на аналогичных операциях. Применительно к условиям авиадвигателестроения возникает необходимость разработки для каждой из рассматриваемых деталей FIT; и РГО с последующей их оптимизацией к разработкой компоновочной схемы Н1С, отвечающей требованиям оптимальности для всех деталей группы.

Существенные достижения современной технологической науки, включая автоматизированное технологическое проектирование с применением SB.'.Î, не нашли сиоего полного отражения б ресении задач автоматизированного проектирования PTI и FTC для авиадвигателестроения, чтс выдвигает ка первый план задач;/ разработки новых математических методов их моделирования у. структурной оптимизации проектных решений.

Актуальность поставленной задачи подтверждается тем, что данная диссертационная работа выполнялась в соответствии с планами совместных разработок предприятий авиационной промышленности и Уфимским ордена Ленина авиационным институтом по х/д темам, а так же е соответствии с совместным планом ГСССТАЦЦАРТа к .Минвуза FC5CP по комплексной стандартизации промышленных роботов ( приказ Jf2S0).

Цель работы. Создание методики автоматизированного проектирования роботизированных технологических процессов и операций, обеспечивающей эффективную реализацию процесса проектирования РТК и 7ЛС для авкадвигателестроктельногс производства к являющейся основой для создания системы автоматизированного проектирования РТС.

На;гчнаг. новизна. Разработаны кг.тчньте сснозь: и мет одические

матзрислы пс йвт0!.!-т;:с'трсза.-::10»г; проекглрэ»з ¡глз РТИ ;• РТС, основанные на их т;7К7-гясй оптимизации с помсщью чателаттгческях моделей в »ляс- шхлозых сЯлерсзкх) графов л нового :-:отзда оптимизации, позволяющего определять оптимальную кояпоновочну» схему Н1С для оптимальней структуры РТО.

Практическая ценность работы состоит:

- з создании методики'автоматизированного проектирования РТО, алгсркт:«изац;г.: процедур моделирования роботизированных технологических операций для условий авиадвигателестроительного производства;

- в разработке программно-методического комплекса, структуры автоматизированной базы данных, используемых в условиях ТЛЕ! для выбора технологических решений;

- з разработке метода определения оптимальной компоновочной схемы роботизированной производственной системы соответствующей оптимальной структуре роботизированной технологической операции.

практическая реализация. Основные положения, научные зъшеды к практические результаты диссертации лепельзовань: при разработке следующих государственных нормативно-технических документов:

I. Правила проектирования роботизированных технологических комплексов. Лет одические рекомендации :ЛР 53-85. Москва, 1985.

Проектирование роботизированных технологических процессов. Рекомендации Р 50-54-85-88. Москва, 1988.

Результаты настоящего исследования использованы: - при разработке технических проектов роботизированных технологических комплексов на Уфимском моторостроительной производственном объединения, позволивших за счёт автоматизированного проектирования роботизированных технологических операций улучшить технико-экономические показатели действ,утацегс производства и получить экономический эффект в результате внедрения пакета прикладных программ;

- л:;;' разработке г,г. :;:\;а.1ы:к>: роботизированных технолсгичес-<;;:.. .-'"-ргциП «а Уфп.мзко?: производственном объединении "Гидравлика".

■ 1гтооуаи;;я габсгьт. Ксвая методика автоматизированного проектирования роботизированных технологических операций, а также постро-оинкЗ :;а её огнсве алгоритм и, математические модели роботизированных операций прсглк апробацию иа кафедре "Технология машиностроения" Уфимского ордена Ленина авиационного института им.Серго Орджоникидзе, а такке на следующих конференциях:

:.лути позкиечяя гф|екгдь:1сстк использования станков с ЧПУ и промышленных роботов.' Зональная научно-практическая конференция. Свердловск, 1986. ^

:.робле:л,' и спит повышения отдачи производственного потен-

л:';.;а. Республиканская научно-практическая конференция. Ордаони-•>

3. ..зте'^-тическрс обеспечение автоматическое управление вы-"око:;ро/ЗЕсд:."; ольны:.:и процесса;«: механической и физико-химической .•^...•Ятк:: ::сд-:лпи лаакиозгроеьия. Зональная научно-техническая

¿¡•■'С'ликап'.ч:. Г.о результата:.: выполненных исследований опубликовано 10 печатных габст.

Структур?. и объён заботы. Диссертация состоит из введения, трёх глав, выводов, списка литературы и приложения. Работа ссдер-.-;::? страниц, ь :;(,: ч;:с;:~ 139 страниц.машинописного текста и •."■■^п 'г:пнргет:.5": 53 г-яс?1-:г.:-. .г.:. 10 таблицами, приложением на 27 стра-Сгшсо;: использованной литературы"включает 133 наименований.

сцггяигг работы

2т-с;:онк:'. п^нвслнтся сбцая характеристика ко.гялекснок пробле-п.*: ктп'ссвачнл :■ роботизированных производствен-

.•ifccc о'/.гсьл ? комплексе задач системы технолсгичезкий подготовки р«5стиз::розаг:г:;-го производства, определены цели выполнения дан--сго ;;ссдэд^нан::я.

-.ерзал глаза посвящена изучения состояния зопросоз засорения промысленных рсботзЕ з производство как у нас з стране, так и за рубежом, ;;х экономической эффективности s условиях техк:гческого перевооружения авиацисдаых предприятий и автоматизированного проектирования технологических процессов. В целях системного развития научно-методических основ проектирования РП1 и РТС потребовалось определить роль и место задач проектирования роботизированных технологических процессов и операций как з системе технологической подготовки производства к внедрению промышленных роботов, так и з общей системе работ по автоматизированному проектированию роботизированных производственных систем.

Особое место з общем составе функций технологической подготовки производства рассматривав;,¡ых з процессе подготовки производства к внедрению отводится задачам технологического проектирования ззиду того, что уровень их решения определяет з итоге эффективность функционирования проектируемой системы. Главной из этих задач является совершенствование технологии роботизированного производства. Однако, существующие в настоящее времяЛлетоды проектирования FTK и ШС не выделяют зопрое проектирования FUI и PIC, а используют для этого существующие методы проектирования групповых и типовых технологических процессов для станков с ЧПУ, что не всегда можно считать приемлемым для более сло:кных систем типа "робот-станок". Для решения задачи проектирования роботизированных технологических процессов и операций прежде всего необходимо выработать системный подход к технологическому проектированию Й1С. При этом определяются концепция проектирования PTII и РТ0,.цели и задачи, основные этапы процесса проектирования л на

этой основе осуществляется математическое моделирование и оптимизация роботизированных технологических процессов и операций.

Таким образом, системность технологического проектирования роботизированных производственных систем обеспечивается лишь при построении и исследовании совокупности их моделей: концептуальной, информационно-логической и математической.

В связи с этим, в настоящее время возникла проблема разработки методики системного проектирования роботизированных технологических процессов и операций, позволяющей в рамках системы технологической подготовки роботизированного производства решить совокупность конструкторских, технологических и организационных задач, анализ которых показал следующее:

- во-первых, в настоящее время не существует единых научно-методических основ разработки РШ и РТО как активного средства эф -фективной реализации функции технологической подготовки производства к внедрению промышленных роботов;

- во-вторых, имеет место недооценка значимости технологических задач при разработке роботизированных производственных систем;

- в-третьих, существует тенденция сосредоточения внимания на группе конструкторских и организационных задач, при этом нередко ¿пускается влияние на их решение технологических факторов;

- в-четвертых, когда технологические факторы все-таки учитываются порядок разработки роботизированных технологических процессов и операций на предприятиях сводится к проектированию тривиальных групповых и типовых технологических шэоцессов (ТП) без учета специфики роботизированного производства.

Все это говорит о необходимости создания научной методики автоматизированного проектирования РТП и РТО, основанной на их многоуровневой оптимизации. Существующие системы автоматизированного проектирования рабочих технологических процессов (САПР ТП)

з:шпзк>т зоз.лскчость проектирования РГЛ о получением оптимальных ешекпй. 3 связи с зтим, з настоящее зремя на первый план зыдзига-тся задача разработки метода автоматизированного проектирования оботизированных технологических процессоз и операций. Системный одход к решению поставленной задачи позволяет определить функциональное место процесса проектирования РШ и PIO в технологическом роектирования HIC при технологической подготовке рсботизирован-ого производства. Такое проектирование является одним из исход-ых этапов итерационного процесса создания рабочих роботизирован-ых технологических процессов.

Изложенное спределяет необходимость проектирования роботизи-ованных технологических процессов и операций как способа решения амостоятельногс комплекса задач.

К основным задача;.! настоящего исследования относятся следу-

щие:

- создание методики системного моделирования и автсматизирован-ого проектирования роботизированных технологических процессов и пераций при техническом перевооружении авиационных предприятий;

- разработка программно-методического комплекса решения этих ада'/на ЗВМ.

Хзо второй главе предложен и обоснован новый метод проектиро-ания роботизированных технологических процессов с применением атематическях моделей з виде гиперграфов.

Использованию математических моделей и оптимизации на графах ри технологическом проектировании посвящено достаточно много ра-от, однако^применительно к проектированию РШ соответствующие ис-ледования не проводились. Наиболее трудная задача в реализации ;етодов математического моделирования состоит в формализации про-ктных процедур, в выборе совокупности характеристик процессов,

системы параметров их описания, а так ке формализации связей между ними. В общем виде математическую модель роботизированного технологического процесса, для которого в качестве характеристик выбраны функции X{(L),Xjl)......¿СпШ> а в качестве параметров - величины ......можно представить в виде систеш соотношений

-Да/У

Однако, при моделировании марорутных роботизированных технологических процессов встаёт вопрос определения параметров Qj Q^.... [¿£ которые могут быть получены лишь при моделировании с последующей оптимизацией роботизированных технологических операций. Применяемые в настоящее время для проектирования ТП модели на графах, в отличим от гиперграфов, не позволяют моделировать РТО. В связи с этим, для проектирования PHI наш была предложена модель в виде ориентированного гиперграфа (рис. I), включающего в себя область модели FTC, что позволяет при её структурной оптимизации обоснованно получать оптимизационную очередь вариантов РШ.

TL - операции технологического процесса

Рис. I. Пшмер технологического гипе

Из рис

видно, что центральным зопрос си проектирования РШ яеля

лютея вопросы оптимизации структуры РТО.

В отличии от задачи проектирования маршрутных ТП, проблема [оделирования и структурной оптимизации РТО в настоящее время в ли-ературе практически не затронута. Для решения поставленной задачи целях проектирования ГШ на гиперграфах была разработана комп-:ексная система моделирования РТО, реализуемая в четыре этапа рис. 2).

Рис. ¿. Комплексная система моделирования РТО. /

При исследовании любой сложной системы в первую очередь вста-т еопрос о целях и задачах исследования, концепции её проектиро-¡ания, наиболее полное решение которого может быть осуществлено шшь при построении его концептуальной модели, к которой предъявлялся следующие системные требования:

- делкна списывать как структурную схему роботизированной тех-юлсгическоВ операции в целок, так и основные её элементы в част-юсти;

- должна определять этапы реализации процесса проектирования юботкзирозакной технологической операции;

- концептуальная модель обеспечивает расчёт технико-экономи-[ескнх показателей на всех зтапах проектирования роботизированных ■ ехнол егкческих операций;

- должна обеспечивать максимальную приеметвенность с АСТПП и ¡меющимнея разработками в области оптимизации технологических [рспеес ов;

- концептуальная модель процесса проектирования рсбстизлрован-юй технологической операции должна обеспечивать оптимальную ор-

ганизацию процесса проектирования, что обеспечивается учетом все: выбранных параметров экономической эффективности на промежуточны: этапах синтеза модели.

В соответствии с теорией систем роботизированную технологическую операцию можно описать функцией

fa 0J,

где U - заданные параметры объекта проектирования;

Q - совокупность неконтролируемых внешних факторов; выходные переменные состояния системы;

Fs¿- критерии качества.

Обозначив через {U ; Q) управляющее воздействие на сист му,задачу проектирования FT0 можно выразить отношением J(P)=0pt при JlB) = CDHSt. Рассматривая ситуацию принятия решения на зада ном множестве допустимых альтернатив, задача оптимизации FT0 в терминах множества функций цели будет определяться системой:

/"/«'-'Г * ^ ,

^ s ОПТ «Л* ° rsRí 4/ ;_т

J ¿ Ji CCL)4J * >

где: ^Дг - множество индексов максимизируемых и минимизир

емых функций; гБП3 Г

J - значение функции цели J. при базовом вариант

реализации РÎ0;

ГОПГ '

j - оптимальное значение функции цели;

Q-- допустимая альтернатива.

Совокупность показателей целевых функций, проектируемой рос тизированной технологической операции, в литературе по роботизаг производства определена достаточно полно. Однако, среди этих пс казателей наиболее важное значение имеет показатель минимальногс времени цикла (Тц) работы Н1С, определяющий ряд частных показателей и позволяющий оптимизировать структуру PIO. В связи с

и

этим, оптимизацию структуры роботизированной технологической операции можно производить с использованием метода главного критерия.

Информационный подход к технологическому проектированию роботизированных технологических операций обуславливает знание технико-экономических параметров элементов роботизированной системы, тпальзуе?тх в процессе проектирования, и необходимость выбора оптимальных проектных.решений, требующих оценки технико-экономической эффективности проектируемой роботизированной технологической операции.

3 соответствии с перечисленными требования!® к составу информации, определяющей модель, в качестве информационной модели роботизированной технологической операции будем использовать формализованное структурированное описание, однозначно определяющее такие ее г.асаметры, как состав и количество технологического оборудования (основного и вспомогательного), его технико-экономические показатели, комплект перемещаемых промышленным роботом объектов манипулирования.

Модель зададим шестеркой индексов

где

- множество Д , - множество элементов робот> зированной системы (единиц технологического оборудования);

- множество В^- = ( ^.....^«^-комплект показателей элем«

тов В^ =3^(0,'), В=[Ву , у =1, ^ (габаритные размеры, масса, стоим! и т.д.);

- множество С=(С£,С,...С(г)-комплект показателей промышленного робота (скорости перемещения исполнительных звеньев, вид исполнения ПР, количество схватов и т.д.)?

- множество,0=( .• С4)-комплект перемещаемых в пределах роботизированной системы элементов (шифры заготовок, полуфаб -

рикат ов, де талей);

- множество Т-( t^-L^.Ai), ¿¿.tgiClj ) - комплект технологических показателей элементов роботизированной системы ^например, штучное время обработки детали в каждой рабочей позиции);

- система Ь упорядоченных двухэлементных подмножеств (&w firj^fl

- множество транспортных связей элементов роботизированной системы, охватываемых промышленным роботом.

Требования к составу информации, входящей в модель, определяются крутом решаемых в процессе проектирования задач и принципами его организации. При этом весьма существенное значение имеет полнота/и четкость описания цели функционирования сложной системы, а так же этапов ее достижения (рис. 3), что является основой для оценки качества ее функционирования при помощи показателей эффективности.

1аким образом, информационная модель объекта проектирования, представленная в виде формализованного структурированного описания, определяет основные этапы системного технологического проектирования роботизированных технологических операций, определяет совокупность критериев.оценки эффективности проектных решений,применяемых при их разработке. Разработанная концепция двухуровневого системного проектирования роботизированных технологических операций определяет задачу их проектирования,как нахождение множества эффективных по заданному векторному критерию вариантов выполнения роботизированных технологических..операций.

В третьей главе изложены результаты разработки нового метода математического моделирования и структурной оптимизации роботизированных технологических операций, на которых основана новая методика их автоматизированного проектирования, новые алгоритмы и прог -раммно-методический комплекс ШЖ) "ROBOT".

Основной задачей первого этапа процесса математического моде-

лирования РТО, этапа аналитического моделирования, является определение всех возможных вариантов её реализации.

Выполнение любой роботизированной технологической операции, возможно как при различной последовательности выполнения элементарных переходов, так и при' различной занятости рук промышленного робота. В то же время, общее количество элементарных переходов для рассматриваемой роботизированной технологической операции есть величина постоянная. Поэтому, исходя из всего вышеизложенного.

наиболее удобной и учитывающей все стороны структурной и парамет-

*

рической оптимизации, применительно к проектированию роботизированных технологических операций, является ^одель в виде циклового графа QQ/,E), относящегося к типу ориентированных Эйлеровых графов. Исходя из этого, математическая модель роботизированной технологической операции (Эйлеров граф) состоит из Ш вершин, ооозначаю-щих состояния занятости рук промышленного робота, и К дуг, обозначающих переходы, выполняемые ПР по обслуживанию оборудования комплекса. Пример циклового графа G(У,Е) для двухстаночного Pl'K, на котором реализуются смежные операции Pill представлен на рис. 4.

После того, как цикловой граф b(VtF) полностью определён, приступают непосредственно к его анализу, который заключается в вы боре из него всех возможных вариантов выполнения роботизированной технологической операции и определения параметров РТО. Очевидно, что каждый из этих вариантов характеризуется в первую очередь

промышленным роботом, которая определяется их перестановкой с учётом ограничений, накладываемых предельно допустимой загрузкой рук промышленного робота. Предлагаемый метод аналитического моделирования РГО позволяет получать все возможные варианты их реализации, Очевидно, что решение Еопроса оптимальности того или иного варианта дяонет быть осуществлено лишь в рамках имитационного модели-

последовательностью выполнения элементарных функций

хО

С - снять объект с оборудования У - установить объект на оборудование 3 - заготовка П - полуфабрикат Д - деталь О - рука свободна

Рис. 4. Пример аналитической модели - циклового графа роботизированной технологической операции.

рования процесса выполнения роботизированных операций, позволяющее оценить каждый из предложенных вариантов по совокупности параметров выбранных критериев качества роботизированной технологической операции. Общее количество рассматриваемых вариантов выполнения роботизированной технологической операции для определённого парка технологического оборудования РПС определяется по формуле

где

м

количество объектов манипулирования ПР включая

нулевой

й, - количество схватов промышленного робота

Используя выработанный подход к многопараметрической опти-мизазии роботизированных технологических операций, анализируют её математическую модель - цикловой граф. Задача анализа математической модели роботизированной технологической операции или, другими словами, задача имитационного моделирования роботизированных технологических операций заключается в выявлении всех возможных вариантов её выполнения, определения полной совокупности её параметров и их многопараметрической оптимизации. При решении поставленной задачи, с целью выявления всех возможных циклов графа используем цикломатическую матрицу Вс . Цикломатической матрицей й(>-[¿¿.] графа С с 171 рёбрами называется матрица, имеющая (Т7

с

столбцов (число переходов выполняемых ПР) и столько строк, сколько имеется вариантов циклов в графе (например в цикловом графе изображенном на рис. 4 имеется 720 различных полных циклов).

При проектировании роботизированных технологических операций каждый элемент цикломатической матрицы графа &(]/,£) определяется парой вершин связанных ребром ^е'^Ус^Х каждая из которых характеризуется определённой степенью занятости рук ПР. При построении цикломатической матрицы В с графа 6(1/, Е) , являющегося математической моделью роботизированной технологической операции, за основу берётся массив дуг графа . Массив дуг графа &(У,Е) содержит ТП столбцов, каждый из которых определяется функцией выполняемой промышленным роботом. 1аким образом, в каждой строке массива дуг графа &(]/,£) каждая функция промышленного робота выполняется только один раз. Дуги графа & однозначно определяются парой вершин ^ ) которые они связывают. Обозначим массив дуг графа 6 через М =

. для того, чтобы получить цикл работы роботизи-

рованной система необходимо, чтобы Vj = V¿ ; У/ = ^L ••• ;

= Г' f=!//

При этом $ - , а изменение индекса p осуществля-

ется в интервале от 1 до с/ , где Cí! - порядковый номер последней строки массива J = [Ср£ ] . Причем, изменение индекса р по мере изменения индекса £ не обязательно. Отсюда следует, что массив Л =£cpg} содержит все возможные циклы реализующие роботизированную технологическую операцию при строго заданной после -довательностя выполнения промышленным роботом своих функций. Ци:-ломатическая матрица Вс = L&¿¿] графа Q строится на основе объединения всех возможных вариантов массивов дат графа 0=í Е; получаемых перестановкой их столбцов, т.е. изменением последовательности выполнения роботом своих функций по обеспечению нормальной работы всей роботизированной системы. Общее количество перес. г-

тановок определится числом ¿im = pl¡ 1аким ооразом, цикломатическая матрица графа G СI/, Е), являющегося математической моделью проектируемой роботизированной технологической операции,содержит полную совокупность возможных вариантов ее реализации.

Каждая строка матрицы Вс представляет собой цикл работы роботизированного комплекса и называется циклическим вектором графа

/6 С К, Е)

зс = с 8?)

После того как каждый циклический вектор определен, на основг нии строгого соответствия функций промышленного робота и объектов манипулирования определенной единице обслуживаемого технологического оборудования, определяется каздый вариант выполнения роботизированной технологической операции, косвенно определяющий компоновочную схему HIG. Совмещая каждый из полученных вариантов с графом машинных времен обработки деталей в рабочих позициях определи-

:тся значение главного критерия оптимизации РТО-Тц. Для обоснован-юго определения Тц были проведены статистические исследования ско-юстных характеристик исполнительных звеньев ПР, которые представ-1ены в виде кривых распределения Пирсона (рис. 5).

После определения Тц производится ранжирование вариантов в порядке возрастания главного критерия оптимизации.

Использование концепции системного моделирования РТО позволило формализовать проце с их проектирования с целью его автоматизации. Б результате был разработан программно- методический

омплекс (ШК) "К-ОЗОТ", позволяющий в диалоговом режиме реализо-ать процесс структурной оптимизации РТО.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

I. Реализовал новый системный подход к проектированию робо-изированных технологических процессов и операций для техническо-о перевооружения предприятий в виде методики автоматизированного роектирования роботизированных технологических операций, оснований на их комплексной структурной оптимизации с использованием магматических моделей в виде цикловых (Эйлеровых) графов и нового :етода оптимизации, позволяющего учитывать не только структуру спомсгательных переходов,вылолняемых промышленным роботом, но и омпоновочную схему роботизированных систем.

Предложен новый метод решения оптимизационных технологичес-их задач,оснозанный на ранжировании всего допустимого множества решений по возрастанию главного критерия оптимизации.

«¿ЙОДСДО <гн С?? (18 (183488 485 *~У (*/с)

'ис. 5. Средняя скорость перемещения каретки промышленного робота ;Л40П.05.02.

3. Разработаны новые методы математического моделирования функционирования роботизированных систем, обеспечивающие рост производительности и надежности РГК, сокращение времени на технологическую подготовку роботизированного производства, его эконо -мическую эффективность.

Разработан метод построения аналитической модели роботизированной технологической операции в виде циклового графа,позволяющие целенаправленно формировать структуру роботизированных операций н: основе изменения состава основного и вспомогательного оборудовани. РТК и ГПС,в зависимости от времени обработки деталей на станках.

Разработан метод имитационного моделирования робогизированны технологических операций,основанный на поочередном рассмотрении циклических векторов ^циклового графа,однозначно определяющих последовательность выполнения промышленным роботом оборудования роботизированной системы. Использование данного метода позволяет определить компоновочную схему комплекса для каждого рассматривав мого варианта выполнения роботизированной технологической операци и главный критерий оптимизации-время цикла работы РГК.

4. Установлены эмпирические закономерности изменения скорост ных характеристик исполнительных звеньев промышленных роботов,поз воляющие обоснованно определять продолжительности выполнения вспс могательных переходов промышленным роботом. Это обеспечивает достоверность результатов по структурной оптимизации роботизировант технологических операций и РГК.

5. Разработан алгоритм и программа ранжирования полных циклов реализации роботизированной технологической операции по возрастанию главного критерия оптимизации. Этот алгоритм позволяет осуществлять выбор заданной совокупности оптимальных роботизированных технологических операций из всего множества рассматривав-

IkJX.

б. -Основные положения и результаты диссертации ислользова-¡ы при создании Государственных нормативных документов:1.1Р 53-85, ' 50-54-65-88, которые оснащают технолога необходимыми методичес-:ими материалами для технологического проектирования роботизиро-¡анных производственных систем.

Экономический эффект от внедрения результатов работы на ~-х 1Биадвигателестроительных предприятиях составил .¿0 тыс.руб.

Результаты исследований, научные выводы и основное содержа-

ше диссертации опубликованы в ^следующих работах.

/

I. иразила проектирование роботизированных технологических {омплексов. Методические рекомендации, iff 53-85.-X¡BHHMHiAL, 1985.-104 с.

Селиванов С.Г., Гудков С.Н., Пудяков В.Ю. Компоновочные расчеты роботизированных комплексов.-4.¡Машиностроитель, 1987,

'/3 18—19.

3. Пудяков В.Ю., Селиванов С.Г. .'Летод проектирования роботизированных технологических операций. Тезисы докладов республиканской межотраслевой научно-технической конференции "Проблемы внедрения достижений научно-технического прогресса в области автоматизации и механизации производственных процессов".-Уфа:УАП, 1986,

с. 45-46.

4. Пудяков В.Ю. Автоматизация проектирования технологических струкуур РТК и ПС. 1езисы докладов научно-практической конференции "Автоматизированное проектирование и машинное моделирование технологических процессов в :.;ааиностроении".-Свердловск:обл. сов. НТО, 1^о7, с. 35.

5. рудяков ЗЛО., Селиванов С.Г. Имитационное моделирование роботкзкровакных технологических операций. Тезисы докладов зональ-

ней на/чно-технлчзсксй конференции. "Математическое обгон г->з:-:::е и автоматическое .управление высокопроизводительны;.;;: процессами механической и ф;;зпко-х;;ыйческсй обработки изделий -дашкестрсе-ния".-Андропов; АлТИ, 1986.-С.

6. Пудяков 3.2)., Селиваноз С.Г. Иовыпение эффективности использования роботизированных производственных систем. Тезисы док ладов республиканской научно-практической конференции "Проблемы и опыт повышения отдачи производственного потенциала".-Орджсникп, эе: Северо-Ссетинский обл. сов. НТО, 19ов.-С. 16-17.

7. Селиванов С.Г., Гудкоз С.Н., Думчева Е.Л., Пудяков В.Ю. Оптимизация структуры парка технологического оборудования в проектах технического перевооружения производства. Материалы семинара "Совершенствование структуры и обновление парка оборудована в машиностроении".-Москва: Общество "Знание" РСФСР, 1988, с.41-4«

6. Пудяков В.Ю. Технологическая подготовка производства к внедрению промышленных роботов. Тезисы докладов Уральской зональной научно-технической конференции "Пути повышения эффективности и уровня использования станков с ЧПУ".-Свердловск: обл.сов. НТО, 1588, с. 73-74.

1 9. Проектирован^ роботизированных технологических прсцессо!

Рекомендации. Р 50-^4-05-88.

[0. Пудяксв З.Ю., Селиванов С.Г. Проектирование роботизированных технологических операций. Межвузовский тематический научный сборник.-Уфа: УАИ, 1987, с. 1-16-133.