Исследование и синтез гибких автоматизированных систем штамповочного производства Тишанский, Николай Георгиевич

Введение к работе

Актуальность. Существенными факторами, влияющими на научно-технический уровень (НТУ) металлообрабатывающих отраслей промышленности, являются уровень технологии, качество и НТУ фундаментальных заготовительных производств. Особое место среди них занимают кузнечно-штамповочное производство (КШП) и процессы обработки материалов давлением. Уровень технологии,, качество и НТУ КШП в свою очередь определяются степенью автоматизации и механизации КШП и степенью учета элементов человеческого фактора в качестве интеллектуальной составляющей.

Комплексная автоматизация, механизация и интеллектуализация КШП требуют, в свою очередь решения проблем не только существенного обновления техники и технологии, но и организационно-технического синтеза новых форм организации производства, труда и управления с перераспределением значительной части рутинной деятельности человека на компьютерную технику и, прежде всего, там, где возможно значительное снижение трудозатрат на выпускаемую продукцию и необходимо обеспечение ее стабильного качества.

Решение затрагиваемых проблем сегодня реально за счет развития, совершенствования и интеграции АСУП, АСНИ, САПР. АСТПП, АСУТП. АТСС и других автоматизированных систем в направлении создания на их базе гибких производственных систем (ГПС). дающих наибольший экономический и социальный эффект. Но многообразие объектов автоматизации КШП и отсутствие системной методологии развития гибких автоматизированных систем КШП приводят к снижению производительности труда их разработчиков, эффективности разрабатываемых систем и значительным дополнительным затратам. В этой связи ведущая роль отводится концептуальному решению проблем развития ГПС КШП как автоматизированных человеко-машинных (эрготехнических) систем. Основу данного решения составляют вопросы интеграции базовых компонентов и синтеза системы в целом с выявлением системообразующих факторов, построения и промышленного освоения ГПС, что создаст фундаментальную общесистемную основу для разработки всех компонентов ГПС КШП.

Таким образом, проблема развития ГПС КШП является одной из актуальных задач научно-технического прогресса и важнейшим средством обеспечения интенсификации промышленного производства. Разработка методологии развития ГПС КШП с последующим внедрением в производство представляет как теоретическую, так и практическую ценность.

Целью настоящей работы является системный анализ решений проблемы комплексной автоматизации КШП и формирование методологии раз-

вития ГПС. на основе которой возможно системное решение задачи модернизации и создания новых видов комплексно-автоматизированньс КШП с более высокими технико-экономическими показателями. Задачи исследования, вытекающие из поставленной цели:

1. Исследование существующих автономно функционирующих автоматизированных прессовых комплексов и выявление системообразующи; факторов ГПС КШП.

2. Формирование методики, обеспечивающей системность при создании ТЗ на КШП в части требований к ГПС и ее СУ.

3. Исследование существующих методик синтеза ГПС КШП и ю компонентов.

4. Совершенствование и интеграция методик синтеза гибко-автоматизированной производственной структуры в единую методологии системного синтеза ГПС КШП.

5. Практическая реализация предложенной методологии и оценкг результатов.

Научная новизна положений', выносимых на защиту, заключается е том, что на основе результатов системных исследований проблемь комплексной автоматизации КШП сформирована целостная методология развития гибких автоматизированных (человеко-машинных) систем КШП. позволяющая решить данную научно-техническую проблему в аспекте новых научно-прикладных направлений в автоматизации технологических процессов и производств. Она включает следующее:

6. Методические рекомендации по разработке технических требований на устройства числового программного управления (УЧПУ) для кузнечно-прессового оборудования (КПО). отличающиеся от известных способом разработки технических требований и алгоритмов управления на СЧПУ КПО и базовой системой показателей качества, методикой анализа и математической моделью оценки технических требований и алгоритмов управления на этапе обоснования и выбора базового УЧПУ для КПО;

7. Метод синтеза факторов операторской деятельности, отличающийся способом представления оператора в контуре управления ГПС КШП. синтеза его психологического образа и моделью оценки операторской деятельности, способом учета элементов человеческого фактора в управлении производственной деятельностью, позволяющий повы сить эффективность АСУ ГПС КШП;

8. Методологию интеграции и синтеза ГПС КШП, отличающуюся от существующих: способом решения проблемы развития АТСС; предложенной методикой интегрирования базовых компонентов технологического и управляющего оборудований, программных и информационных средств, материальных потоков в единую гибко-автоматизированную производственную структуру; предложенной моделью трехуровневого синтеза ГП

'З

и моделью управления качеством создания ГПС КШП на стадии проектирования;

4. Методику построения и промышленного освоения ГПС КШП, отличающуюся от существующих: предложенным способом формирования функционального моделирования ее организационно-технических структур; предложенным способом решения реальных проблем потребителя в части управления технологическим оборудованием ГПС на стадии промышленного освоения её основных компонентов и информационного взаимодействия; рекомендациями по построению и принципам реализации экспертных систем в контуре локального управления ГПС;

5. Показатели качества на программное изделие для СЧПУ, отличающиеся от существующих возможностью управления качеством создания программного изделия, его аттестации по категориям качества и моделью оценки эффективности его функционирования в среде ЧПУ.

Методы исследований. В работе использованы методы системного анализа, теория автоматического управления, теория массового обслуживания, методы исследования операций, инженерно-психологический подход.

""" Практическая ценность материалов исследования - в выдаче заводам Минстанкопрома и другим заинтересованным организациям методических рекомендаций по созданию и применению, с учетом специфики организации и технологии КШП ряда отраслей промышленности, систем программного управления объектов ГПС КШП, расширяющие технологические возможности прогрессивных моделей КПО и автоматических комплексов (линий). Поэтому практическое применение научно обосно- ванной совокупности методологических решений развития ГПС КШП обеспечит: ускорение подготовки выпуска продукции единичного и мелкосерийного-производства с высвобождением трудовых ресурсов, повышением производительности труда и культуры производства; по-стадийное создание и освоение ГПС КШП с совмещением отдельных этапов разработки и внедрения их основных компонентов; оценку качества программного изделия СЧПУ по количественным показателям и его стандартизацию и унификацию; формирование интеллектуальной системы локального управления ГПС КШП; "повышение эффективности функционирования человека-оператора в контуре управления ГПС. В целом данная методология позволяет концентрировать творческий потенциал разработчиков ГПС КШП на выборе и формировании эффективных техни-. ческих решений с минимумом приведенных затрат за счет унификации организующих процедур.

Реализация работы. Применение "Методических рекомендаций по разработке технических требований на устройства числового программного управления для КПО" предприятиями и организациями разработчиками прогрессивных моделей КПО с ЧПУ и ГПМ на их базе: моде-

4 лей М20ЦК0126.Ф4.0І.. М20ЦК0126.Ф4.02. М20ЦК0126АФ4.02, М1К324.Ф3.01. М2КВ2224.Ф4.2І. М2КВ2226.Ф4.21. М2КВ2228.Ф4.2І, АКН0823. Ф2.02 и другие. УЧПУ моделей КМ43 и КМ85 позволило получить эффект свыше 86 тыс. р. (по ценам до 1992 г.). Методика построения и промышленного освоения ГПС. разработанная совместно с сотрудниками НПК "Энергия", использовалась в системотехническом синтезе создаваемых автоматических участков ГПС. Экономический эффект с учетом долевого участия составил 74 тыс. р. (в ценах до 1992 г.). Методика синтеза технических требований и алгоритмов управления на СУЧПУ для КПО. методика оценки качества программного обеспечения УЧПУ внедрены на Санкт-Петербургском электромеханическом заводе. Полученные в диссертации результаты использовались при выполнении автором хоздоговорных работ по автоматизации кирпичного производства на базе автоматизированного прессового, комплекса по изготовлению силикатного кирпича модели АКД0537.01.90-003.Ф2, в рамках проводимых хоздоговорных НИР по созданию и освоению новых электронных систем управления. .Общий экономический эффект от использования результатов диссертационной работы составил свыше 857 тыс.* р. (в ценах до 1992 г.). Внедрение результатов диссертационной работы подтверждается соответствующими документами.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались 1982-93 гг. на международных. Всесоюзных, региональных и областных научно-технических конференциях, симпозиуме, семинарах, школах и НТС Минвуза Минстанкопрома. Минприбора. Академии наук. ЦПНТО и др. по формированию основ развития гибких автоматизированных систем.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 18 работ.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав с выводами, заключения, приложения и списка литературы. Работа содержит 84 страницы, 2 таблицы, 21 рисунок. Библиография включает 132 наименования.