Введение к работе
Актуальность темы. Уровень качества выпускаемой продукции в определенной мере зависит от технического состояния механики привода и рабочего органа кузнеч-но-штамповочной машины, которое определяется степенью износа опор качения и скольжения, дисбаланса валов и дефектов в зубчатых передачах. Развивающиеся люфты в работе оборудования приводят к преждевременному износу штамповой оснастки, ещё более снижая качество штампуемых деталей. Таким образом, экономическая эффективность и конкурентоспособность машиностроительного предприятия напрямую зависит от оперативности определения технического состояния и своевременного технического обслуживания и ремонта технологического оборудования. Применение традиционных методов планово-предупредительных ремонтов является неэффективным в условиях рыночной экономики.
Решение данной проблемы может быть обеспечено внедрением автоматизированной информационной системы функциональной диагностики и планирования технического обслуживания и ремонта кузнечно-штамповочных машин. При автоматизации диагностирования и планирования необходима обработка поступающей информации. Поэтому необходимо применить интеллектуальную поддержку автоматизированной информационной системы, которая позволит контролировать состояние работающего оборудования, благодаря чему появится возможность более полно использовать ресурс машин. Это обеспечит переход на обслуживание оборудования по техническому состоянию, и позволит проводить более эффективно техническое обслуживание и ремонт кузнечно-штамповочных машин. Обоснованный прогноз изменения технического состояния оборудования, на основании которого оценивается его остаточный ресурс работы узлов, даст возможность избежать экономических издержек от аварийных остановок и обеспечить постоянно высокое качество вьшускаемои продукции.
Разработка интеллектуальной поддержки автоматизированной информационной системы по оценке технического состояния узлов кузнечно-штамповочных машин, на основании которой оценивается остаточный ресурс, уменьшит экономические издержки плановых и аварийных остановок.
В настоящее время работы, посвященные разработке автоматизированных систем диагностирования и решению задач обеспечения их эффективного функционирования, ведутся только для отдельных узлов оборудования. Комплексный подход к решению задач автоматизации диагностирования технического состояния кузнечно-штамповочных машин не проводится. Необходимость решения существующих проблем и предопределила актуальность темы диссертационной работы.
Объект исследования. В качестве объекта исследования диссертации была выбрана система диагностики и планирования технического обслуживания и ремонта кузнечно-штамповочных машин.
Предмет исследования. Предметом исследования является автоматизированная информационная система процесса диагностики и планирования технического обслуживания и ремонта кузнечно-штамповочных машин.
Цель и задачи работы. Разработка теоретических основ и создание методик, обеспечивающих интеллектуальную поддержку автоматизированной информационной системы диагностирования технического состояния кузнечно-штамповочнои машины, построенной на базе прецедентов.
Для достижения поставленной цели в работе были решены следующие научные задачи:
Произвести систематический анализ существующих в России и за рубежом подходов к планированию и проведению технического обслуживания и ремонта;
Разработать комплексный подход к решению задач автоматизации диагаостирования технического состояния кузнечно-штамповочных машин;
Разработать структурную модель, функционально описывающую кузнечно-штамповочную машину, основанную на анализе кинематической схемы, технических характеристик и составлении «частотного паспорта» оборудования;
Предложить методики классификации узлов кузнечно-штамповочных машин для определения сроков отказа узлов оборудования на основе прогнозирующих моделей;
Произвести систематический анализ возникающих дефектов для группы кривошипных прессов с применением экспертной модели, выделить интенсивность их возникновения и предложить наиболее эффективные места для съема вибрационного сигнала с оборудования с учетом возникающих дефектов;
Произвести расчет «частотного паспорта» оборудования с использованием базы прецедентов и экспериментальным путем получить границы вариации «частотного паспорта» на примере кривошипного пресса для связи в автоматизированной информационной системе структурной модели кузнечно-штамповочнои машины с реальным объектом диагностирования;
Разработать критерии оценки технического состояния кузнечно-штамповочных машин, позволяющие автоматизировать процесс управления потоками диагностической информации;
8. Разработать алгоритмы и методики в виде программного обеспечения.
Положения, выносимые на зашиту и обладающие научной новизной:
Структурная модель кузнечно-штамповочнои машины, позволяющая функционально описать её как объект для формирования базы прецедентов по управлению техническим обслуживанием и ремонтом кузнечно-штамповочных машин;
Методика классификации узлов кузнечно-штамповочных машин, базирующаяся на технологической схеме сборки оборудования с использованием базы прецедентов для формирования прогнозирующей модели по отказу работы узлов кузнечно-штамповочных машин. Методика отличается тем, что она позволяет рассчитывать степень сложности
выполняемых работ при разборке и сборке оборудования между узлами оборудования, а также определять последовательность проведения ремонтных работ;
Методика создания «частотного паспорта» кузнечно-штамповочной машины, построенная с использованием базы прецедентов для проведения диагностики узлов кузнечно-штамповочных машин, основанная на применении доверительного коэффициента, учитывающего частоты вращения узла. Методика позволяет рассчитать частоту вращения узлов оборудования и определить границы спектра с учетом отклонения от расчетной частоты, что позволит автоматизировать процесс диагностики оборудования;
Разработан комплексный критерий оценки технического состояния, основанный на построении тренда, позволяющий автоматизировать процесс управления потоками информации о техническом состоянии оборудования для принятия своевременных решений по планированию и ведению ремонтных работ. Критерий позволяет повысить эффективность планирования и ведения ремонтных работ за счет анализа технического состояния кузнечно-штамповочной машины.
Практическая ценность работы состоит в том, что её результаты позволили сформировать структурную модель кузнечно-штамповочной машины для проведения диагностики за счет разработки:
структуры базы прецедентов по кинематическим элементам и техническим характеристикам, построенной на основе прецедента-кодификатора;
разработан комплексный подход при построении автоматизированной информационной системы, основанный на методиках и алгоритмах, реализованных в виде программного обеспечения;
математической модели классификации узлов для определения срока отказа кузнечно-штамповочной машины, позволяющей выделять узлы для диагностики;
- алгоритмов и методик в виде программного обеспечения.
Достоверность и обоснованность полученных результатов исследования обеспечивались корректным применением известных научных методов исследования и обработки данных, современного математического аппарата, сертифицированного диагностического оборудования, а также согласованностью результатов экспериментов с результатами расчетов и проверкой эффективности внедрения программного комплекса.
Реализация и испытание результатов исследования осуществлено на базе машиностроительного предприятия ОАО «КамПРЗ» отдела главного механика. На основании проведенных испытаний был получен акт использования.
Методы исследования. При решении поставленных в работе задач использовались методы системного анализа, математического моделирования, параметризи-рующее моделирование, методы классификации, современные методы вибродиагно-
стики оборудования.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы по теме диссертации докладывались и обсуждались на международной научно-технической конференции «Прогрессивные технологии и оборудование при обработке материалов давлением» (Ульяновск, УлГТУ, 2007 г.); на 5-ой международной научно-практической конференции «Научный потенциал на свете» (София. «Бял ГРАД-БГ», 2009 г.); на конференции «Студенческая весна 2007» (Москва, МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2007 г.); на межрегиональной научно-практической конференции «Камские чтения» (Набережные Челны, ИНЭКА, 2009 г.); на научных семинарах в Камской государственной инженерно-экономической академии (Набережные Челны, ИНЭКА, 2004-2009 г.).
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликованы 15 печатных работ, из них 2 статьи в журнале, входящем в перечень ВАК.
Структура и объем диссертации: Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка, 5 приложений, в том числе содержащих результаты испытаний. Работа изложена на 127 страницах машинописного текста, в том числе приложений на 5 страницах, содержит 44 рисунка и 25 таблиц.
