Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Актуальность проблемы. цели и задачи исследования 9
1.1 Актуальность создания гибких производственных систем 9
1.2 Критерии эффективности ГПС 15
1.3 Проблема планирования обработки в гибких производственных системах 19
1.4 Методы нормирования обработки деталей в автоматизированном производстве 30
1.5 Нормирование обработки в системах ЧПУ различных поколений 46
1.6 Выводы. Цель и задачи исследования 51
Глава 2 Общий подход к оптимизации выбора режущих инструментов и режимов резания для ГПС 54
2.1 Связи между технологическими решениями и трудоемкостью изготовления деталей на станках с ЧПУ 54
2.2 Связи между трудоемкостью деталей и трудоемкостью сменного задания в ГПС 63
2.3 Моделирование работы ГПС при помощи интегрированной системы «Каскад» 69
2.4 Вывод зависимости для расчета срока окупаемости ГПС 81
Глава 3 Закономерности влияния выбора инструментов и режимов резания на эффективность функционирования ГПС 87
3.1 Планирование экспериментов 87
3.1.1 Описание технологического процесса изготовления корпусной детали «Плита» 89
3.1.2 Описание вариантов компоновки оборудования автоматизированного участка 90
3.2 Влияние режимов резания и номенклатуры режущих инструментов на среднее время изготовления одной детали 92
3.3 Влияние режимов резания и номенклатуры режущих инструментов на количество деталей, изготовленных за заданное время 97
3.4 Влияние режимов резания и номенклатуры режущих инструментов на количество использованных инструментов 101
3.5 Влияние режимов резания и номенклатуры режущих инструментов на себестоимость детали 106
3.6 Влияние режимов резания и номенклатуры режущих инструментов на коэффициент загрузки участка 110
3.7 Влияние режимов резания и номенклатуры режущих инструментов на срок окупаемости участка 114
3.8 Совместное влияние режимов резания и номенклатуры режущих инструментов на показатели эффективности участка 119
3.9 Общие выводы по главе 121
Глава 4 Разработка метода и программных средств для нормирования обработки деталей в ГПС 127
4.1 Описание проведенных экспериментов 127
4.2 Описание программного средства «Срок» 132
4.3 Описание программного средства «НОРМА» 135
4.4 Метод «комплексирования» 139
4.5 Оценка эффективности метода 141
Публикации, отражающие результаты работы 146
Список использованых источников 148
- Методы нормирования обработки деталей в автоматизированном производстве
- Моделирование работы ГПС при помощи интегрированной системы «Каскад»
- Влияние режимов резания и номенклатуры режущих инструментов на себестоимость детали
- Описание проведенных экспериментов
Введение к работе
Актуальность темы. Управляющие программы (УП) для систем числового программного управления (ЧПУ) производственным оборудованием, наиболее точно отражающие трудоемкость обработки, становятся средством нормирования и передачи данных об изделиях в компьютерные системы оперативно-производственного планирования (01Ш, или ERP-системы)
Установлено, что отечественные автоматизированные системы технологической подготовки производства (АСТПП), использующие разные методики нормирования, допускают разброс трудоемкости /шт в 53 - 54 % внутри одной методики и примерно в 195 % — между расчетами по разным методикам То есть на вход ERP-систем, призванных обеспечить оптимальное использование производственных ресурсов, могут поступать данные о трудоемкости изделий, имеющие разброс до 200 %
УП, сформированная с помощью АСТПП, по каналам связи может передаваться либо в локальные системы ЧПУ станков, либо в автоматизированную систему управления гибкого автоматизированного участка (ГАУ) Разные критерии эффективности ГАУ могут потребовать использование в УП различных технологических режимов Ограничения, например, по факту отсутствия на складе, могут потребовать ограничения номенклатуры режущих инструментов Указанные критерии и ограничения в известных АСТПП не учитываются вовсе
Существующий диапазон варьирования технологических режимов и отсутствие учета в АСТПП критериев эффективности функционирования ГАУ затрудняют разработку управляющих программ, соответствующих текущим задачам ERP-системы Данное противоречие ставит под сомнение точность производственного планирования, эффективность работы высокоавтоматизированного оборудования и предприятия в целом, сроки выпуска и поставки изделий потребителям
Преодоление отмеченных недостатков возможно за счет управления процессом выбора технологических режимов изготовления изделий по критериям эффективности функционирования производственных подразделений
Решение задачи позволит повысить точность расписаний, генерируемых ERP-системами, и эффективность функционирования производственных участков разных уровней автоматизации, что подтверждает ее актуальность
Настоящая работа соответствует критической технологии «Информационная интеграция и системная поддержка жизненного цикла продукции (CALS, CAD-CAM, САЕ-технологии)», выполнена в рамках г/б НИР № 01000000120 «Разработка интеллектуальных систем автоматизированного проектирования и управления» ГОУ ОГУ Актуальность темы подтверждается финансированием в рамках выполнения НИР № 01200607409 по заданию Министерства образования и науки РФ
Цель работы — повышение точности оперативно-производственного планирования и эффективности работы подразделений разного уровня автоматизации на основе ситуационного управления технологическими режимами изготовления изделий
Задачи исследования:
1 Обоснование подхода к нормированию технологических режимов для
ERP-систем.
Разработка программных модулей, обеспечивающих сквозное использование компьютерных систем технологической подготовки и моделирования работы ГАУ
Выявление связей между технологическими режимами и эффективностью производственных участков разных уровней автоматизации
Разработка методики выбора технологических режимов для выполнения в ГАУ с заданными критериями эффективности и уровнем автоматизации
Оценка эффективности применения разработанной методики и программных средств
Объект исследования - эффективность функционирования производственных участков разного уровня автоматизации при текущих критериях составления расписания и различных технологических режимах изготовления изделий
Предмет исследования - оперативный выбор технологических режимов для управляющей программы изготовления изделия по текущим критериям планирования работы производственного участка
Методы исследования. Использовались основные положения отечественной концепции ИЛИ (CALS) технологий, понятия технологии реинжиниринга и параллельного проектирования, основы теории резания, технологии машиностроения, теории управления, теории алгоритмов, методы компьютерного моделировании технических систем, математической статистики и теории вероятности, визуального и объектно-ориентированного программирования, технология разработки программных продуктов
Научную новизну составляют:
общий подход к обеспечению совместимости и интеграции АСТПП с подсистемами оперативно-производственного планирования,
алгоритм построения диалоговой подсистемы выбора технологических режимов по критериям ERP-системы,
математическая модель для оценки эффективности ГАУ по критерию срока окупаемости,
моделирование функциональных задач выбора технологических режимов и трудоемкости изделий в АСТПП, функционирования и оценки эффективности ГАУ в системе 01Ш,
информационные модели в виде закономерностей влияния технологических режимов на эффективность производственных участков разных уровней автоматизации.
Практическая значимость состоит:
в разработке и системной интеграции программных продуктов различного назначения, реализующих последовательность «выбор технологических режимов - моделирование производственной системы - оценка эффективности»;
в программной реализации оценки основных показателей эффективности производственной системы, представленной программным модулем «Срок»,
в информационном обеспечении процедур выбора технологических режимов по текущим критериям производственной системы, представленном совокупностью результатов вычислительных экспериментов,
в математической и алгоритмической проработке процедур выбора комплекта оптимальных технологических режимов по одному из возможных критериев составления расписания, „
в разработке практической методики оперативного выбора технологических режимов и ее представлении в виде раздела электронного учебного пособия для вузовской подготовки и повышения квалификации ИТР
Реализация результатов работы. Результаты работы в виде программных продуктов и методики их комплексного применения внедрены в учебный процесс Оренбургского государственного университета, приняты к внедрению на Оренбургских предприятиях ОАО «Оренбургский станкозавод» и ОАО «Производственное объединение «Стрела»»
Апробация полученных результатов Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на региональной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов (г Оренбург, 2004); на всероссийских научно-практических конференциях «Самостоятельная работа студента организации, технологии, контроль» (г Оренбург, 2005), «Компьютерная интеграция производства и ИПИ (CALS) технологии» (г Оренбург, 2005), «Современные информационные технологии в науке, образовании и практике» (г. Оренбург, 2005), «Вызовы XXI века и образование» (г Оренбург, 2006), на V международном конгрессе «Конструкторско-технологическая информатика-2005» (г Москва, 2005), на международной конференции молодых ученых и студентов по проблемам машиноведения «МИКМУС-2005» (г Москва, 2005); на международной научно-практической конференции «Европейская наука XXI столетия стратегия и перспективы развития» (г Днепропетровск, 2006), на научных семинарах кафедры систем автоматизации производства Оренбургского государственного университета (2004, 2005, 2006)
Положения, выносимые на защиту:
разработанный подход к оценке технологических режимов по показателям эффективности функционирования ГАУ,
формализованная методика расчета стойкости режущих инструментов и времени резания в пределах обоснованных граничных значений минутной подачи,
математическая модель оценки эффективности ГАУ по критерию срока окупаемости,
совокупность разработанных и использованных программных продуктов, позволяющих получить оценку технологических режимов в АСТПП по критериям систем оперативно-производственного планирования,
информационные модели системы поддержки принятия решений по разработке управляющих программ в интегрированной информационной среде предприятия
Публикации. По материалам диссертационной работы и результатам исследования опубликовано 13 печатных работ, в том числе 1 статья в журнале, рекомендованном ВАК, 1 статья в другом научном журнале, 6 публикаций в материалах и сборниках трудов международных и российских конференций, 1 программа для ЭВМ, зарегистрированная в Роспатенте, 4 программы для ЭВМ, зарегистрированные в Отраслевом фонде алгоритмов и программ
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников из 119 наименований Работа выполнена на 201 странице, включая 44 рисунка и 33 таблицы, 40 страниц приложений
Методы нормирования обработки деталей в автоматизированном производстве
Для снижения затрат при обработке изделий на металлорежущем оборудовании, увеличения производительности труда, экономии дефицитных инструментальных материалов, повышения точности и качества поверхности изделий необходимы обоснованный выбор и назначение оптимальных режимов резания для конкретного технологического процесса.
Под термином «режимы резания» [56] понимается совокупность числовых значений припуска на обработку, подачи, скорости резания, стойкости, а также силы резания, мощности и других параметров рабочего процесса, от которых зависят его технико-экономические показатели. Режимные параметры считаются рациональными, если они позволяют получать эти показатели на достаточно высоком требуемом уровне.
Расчёт режимов резания и выбор рациональных значений являются ключевыми звеньями при разработке технологических процессов формирования заданных конфигураций деталей: от этого во многом зависит качество (а, соответственно, и работоспособность) изделия, трудовые и денежные за 31 траты на его изготовление. На режимы резания оказывают влияние многие
факторы, которые следует учитывать при расчётах. К ним, например, относятся микро- и макроструктура материала заготовки, его физико-механические свойства; состояние обрабатываемой поверхности; материал и геометрические параметры режущего инструмента; механические характеристики оборудования и т.д.
Для традиционного производства характерно применение двух основных способов определения режимов резания [57, 58]: а) по нормативам и таблицам; б) расчет по соответствующим формулам.
Табличный метод обладает следующими преимуществами: простота, быстрота, низкая квалификация расчетчика. Однако он обладает рядом недостатков, главным из которых является широкий диапазон рекомендуемых значений. Это можно легко продемонстрировать на примере. Определим табличным способом режимы резания для операции 005, переход 1 - деталь «Плита» (Приложение Б). Исходные данные приведены в таблице 1.3
По справочнику [59] (таблица 8) определяем подачу на зуб фрезы: sz = 0,2-0,35 мм/зуб, скорость резания утабл = 120-105 м/мин. Умножив табличное значение скорости резания на поправочные коэффициенты, получаем значения v = 72-63 м/мин, стойкость инструмента Т= 500 мин. Машинное время Wu= 1,92-1,25 мин. Таким образом диапазон значений /маш составляет 54% -это только для одного технологического перехода. Очевидно, что при даль 32 нейшем определении режимов резания табличным методом время обработки детали будет рассеиваться на большем диапазоне, что может серьезно отразиться на точности планирования.
Расчет режимов резания ведется в следующей последовательности [60, 61]: устанавливается глубина резания (/), подача (s), определяется скорость резания (v) и сила резания (Р), по которой рассчитывается потребная мощность станка. Глубина резания при черновой обработке назначается по возможности максимальной (чаще всего равную всему припуску на обработку), а при чистовой - в зависимости от требований точности размеров и шероховатости обработанной поверхности. Подача при черновой обработке выбирается максимально возможной, исходя из жёсткости и прочности системы станок-приспособление-инструмент-деталь; мощности станка, прочности режущей части инструмента и других ограничивающих факторов. При чистовой обработке принимается во внимание требуемая степень точности и шероховатости обработанной поверхности. Подача корректируется в соответствии с паспортными данными выбранного станка. Скорость и силы резания рассчитываются по эмпирическим формулам, устанавливаемым для каждого вида обработки. Эти формулы содержат поправочные коэффициенты, позволяющие учитывать принятые ограничения. Значения коэффициентов и показателей степени, содержащихся в них, даны в справочной литературе [62,63,64]. После того, как рассчитана скорость резания, на ее основе определяется частота вращения вала шпинделя, которая корректируется по паспортным сведениям станка, затем рассчитывается фактическая скорость резания.
Например, для фрезерования существует общая структурная формула определения скорости резания [65]:
Tmss ty Br zn К J где С- коэффициент, характеризующий условия обработки (обрабатываемый металл, материал режущей части фрезы, охлаждение); Ки- коэффициент, учитывающий влияние качества материала режущего инструмента; КК1- коэффициент, учитывающий влияние качества обработанного материа ла; Кв- коэффициент, учитывающий состояние поверхностного слоя, обрабатываемой заготовки (окалина, корка); К - коэффициент, учитывающий влияние угла в плане; Т- стойкость фрезы в мин. Значения показателей xv,yv,rv,nv,qv,m и коэффициентов Cv, Ки, Км, Кв и К определяются опытным путем и обычно приводятся в справочниках по режимам резания. Для случая, описанного выше, определим режимы резания с помощью работы [66, 67]. По таблице 75 определяем s2 = 0,2-0,38 мм/зуб, стойкость инструмента Т= 240 мин, скорость резания определяем по формуле [66]: CD4 v = Kv (1.5) TmtxsyBuzp K Подставив значения поправочных коэффициентов, получаем значения v = 137,27-109,65 м/мин. Машинное время /маш = 1,01-0,66 мин, т.е. диапазон значений tmui составляет 53%. Это также серьезно влияет на точность планирования.
Представим, что длина резания увеличилась в 10, за счет этого увеличилось машинное время пропорционально так же в 10 раз. Получим значения машинного времени для табличного способа определения режимов резания маш = 19,2-12,5 мин, а для расчетного способа - /шш = 10,1- 6,6 мин. Задав эти значения в качестве трудоемкости детали (т.е. вся обработка на станке состоит из одного перехода) определим с использованием программы «Fania» коэффициент загрузки участка, состоящего из пяти станков ИР500ПМФ4. Результаты моделирования (Приложение 4) показали, что коэффициент загрузки будет рассеиваться на диапазоне в первом случае от 93% до 91%, а во втором от 89% до 63%). Если взять граничные значения, то получим колебания коэффициента загрузки на диапазоне от 93% до 63%. Таким образом, можно сделать вывод о неприменимости традиционных методов нормирования.
Стойкость режущих инструментов в общем случае может быть определена по нормативам. Например, при использовании фрез из быстрорежущей стали Т- 120 - 180 мин, торцевых твердосплавных фрез Т= 120 - 240 мин. Однако, существуют исследования, которые раскрывают более сложную взаимосвязь стойкости режущего инструмента и других параметров режимов резания. Одними из самых подробных являются труды Г.Л. Хаета [68] и А.Д. Макарова [69]. Однако следует обратить внимание, что стойкость инструмента, определенная табличным способом, составляет Т = 500 мин. Тем самым рассеяние стойкости составляет 380 мин, что также говорит о неприменимости традиционных методов нормирования.
Моделирование работы ГПС при помощи интегрированной системы «Каскад»
Качество работы гибкой производственной системы зависит от нескольких групп факторов, проявляющихся на различных стадиях ее жизненного цикла.
В соответствии с рисунком 2.10 схематично представлено воздействие на качество работы ГПС факторов, связанных с выбором деталей и разработкой технологии их изготовления (Т), со структурно-компоновочной проработкой системы (S), выбором параметров оборудования (Р), алгоритмами его взаимодействия (А), а так же реализуемыми при эксплуатации системы методами планирования и диспетчирования (D) производственного процесса.
Схема иллюстрирует, что качество Q работы производственной системы, выражаемое рядом качественных показателей, есть функция целого ряда аргументов: Q = Q {Т, S, Р, A, D}, причем каждый из аргументов, в свою очередь, есть функция аргументов следующего уровня детализации. Следовательно, качество функционирования производственной системы достигается единым комплексом решений при подборе номенклатуры деталей и разработке технологии их изготовления, при проектировании системы, при диспетчировании и управлении производственным процессом.
Поиск оптимальных комплексов решений возможен лишь с помощью компьютера путем моделирования производственного процесса при различных значениях аргументов из интервалов их допустимых значений и оценки получаемых вариантов решений по выбранным критериям (загрузка системы, простои оборудования, производительность и т.д.).
Традиционно поиск решений ведется на трех уровнях:
а) расчет интервалов допустимых значений аргументов (например, скорости перемещения транспортных средств, емкости накопителей паллети инструментов);
б) моделирование работы участка со значениями аргументов из выяв ленных интервалов допустимых значений аргументов;
в) статистическая проверка устойчивости показателей функциониро вания системы при выбранных значениях аргументов.
Для решения задач всех трех уровней в Оренбургском государственном университете (ОГУ) разработан и несколько лет успешно эксплуатируется программный комплекс «Каскад» [113,114,115], основанный на автоматизированном построении и анализе циклограмм работы оборудования. Исходными данными служит программа выпуска изделий заданной номенклатуры, технология изготовления которых корректируется в процессе проектирования. В процессе моделирования пользователь оперирует конкретными параметрами технологических процессов, расстояниями со схем планировки ГПС, параметрами оборудования и алгоритмами его взаимодействия, способами организации выполнения сменных заданий. Результатом работы с комплексом «Каскад» является список технических и организационно-технологических параметров, представляющий собой техническое предложение по созданию ГПС.
Структурная схема системы «Каскад» [7] приведена на рисунке 2.11. Система оформлена в виде двух пакетов программ, функционально объединенных системой иерархического меню в блок аналитических расчетов (БАР) и блок моделирования (БМ) производственного процесса. Ядром системы является блок моделирования производственного процесса, протекающего в ГПС при выполнении предписанного сменного задания. Моделирование осуществляется на уровне технологического перехода, что позволяет учесть работу устройств автоматической смены инструментов в шпинделях, а так же своевременность доставки инструментов к станкам и замену их в магазинах при различных алгоритмах управления работой оборудования. Расчет времени выполнения каждого технологического перехода ведется с учетом простоев станка из-за подготовки и смены инструмента. Длительность каждого цикла обслуживания, выполняемого транспортными средствами (инструментальным роботом или транспортной тележкой), рассчитывается с учетом скорости, проходимого расстояния, динамических характеристик (ускорение, замедление).
Данные, необходимые для работы блока моделирования системы, можно определить с помощью блока аналитических расчетов, содержащего ряд итерационных и оптимизирующих процедур. Результаты моделирования и расчета также сгруппированы в нескольких подразделах экранного меню. Введенные в каждом разделе исходные данные автоматически записываются на диск и сохраняются при последующих запусках системы.
Подобная структура системы дает возможность пользователю работать лишь с отдельными подразделами исходных данных и результатов расчетов (например, при выявлении зависимости коэффициента загрузки ГПС от скорости перемещения тележки). Результаты расчетов сохраняются в файлах данных на диске до следующего прогона блока моделирования.
Вывод результатов на бумагу возможен из соответствующего раздела экранного меню или в виде твердой копии экрана.
Влияние режимов резания и номенклатуры режущих инструментов на себестоимость детали
При увеличении средней минутной подачи для всех вариантов ГАУ и для всех вариантов номенклатуры отмечается снижение себестоимости детали (таблицы 3.11 - 3.13). Так же растет и стабильность процесса, рассеяние значительно уменьшается (в 5 - 10 раз). Среднее значение себестоимости детали дср снижается для ГАУ1 в 1,89 раза, для ГАУ2 в 1,51 раза, для ГАУЗ в 1,53 раза. Из трех вариантов ГАУ минимальное значение себестоимости детали выявлено при предельно форсированных режимах (рисунок 3.8). В целом снижение себестоимости связано со снижением времени обработки одной детали.
При уменьшении номенклатуры режущих инструментов 5дср возрастает из-за увеличения времени резания, а, следовательно, и времени изготовления одной детали.
Влияние режимов резания и номенклатуры режущих инструментов на коэффициент загрузки участка
При увеличении средней минутной подачи, средний коэффициент загрузки участка сокращается (таблицы 3.14 - 3.16). Для ГАУ1 зависимость носит практически линейный характер. Среднее значение коэффициента загрузки участка ктср снижается с 90 % до 85 %, в то время как рассеяние параметра соГПсср снижается на 1-2 %. Для ГАУ2 при нормативных режимах резания гпсср = 59 %, при этом рассеяние составляет 33 %. С увеличением средней минутной подачи, коэффициент загрузки участка плавно снижается до 42 % при максимально форсированных режимах, а рассеяние согпс= 21 %. Для ГАУЗ зависимость подобна зависимости для ГАУ2, только &гпсср снижается с 63 % до 46 %. Рассеяние минимально для ГАУ1 (рисунок 3.9).
Сокращение номенклатуры режущих инструментов для ГАУ1 увеличивает среднее значение коэффициента загрузки, вместе с тем растет и рассеяние параметра. Для ГАУ2 и ГАУЗ зависимость является неоднозначной. Отмечены колебания коэффициента загрузки при увеличении средней минутной подачи. Например, при 8 инструментах в технологическом процессе для ГАУ2 ктср сначала снижается с 84 % до 74 %, далее он возрастает до 86 %, и снова падает до 74 %.
Влияние режимов резания и номенклатуры режущих инструментов на срок окупаемости участка
Для ГАУ1 при всех вариантах нормирования режимов резания среднее значение срока окупаемости 10ср практически не меняется и остается на уровне 1,46 - 1,5 лет. Рассеяние параметра практически отсутствует (таблицы 3.17-3.19).
Для ГАУ2 с увеличением средней минутной подачи срок окупаемости возрастает. Если при нормативных режимах 10ср = 3,6 лет, то при предельно форсированных 10ср = 6,49 лет. Т.о. срок окупаемости возрос в 1,8 раза. Рассеяние col0 возросло при этом с 3,69 лет до 5,99 лет, т.е. в 1,62 раза.
Для ГАУЗ 10ср вырос в 1,78 раза, а рассеяние выросло в 1,55 раза.
Сокращение номенклатуры РИ до 8 штук существенно снизило рост срока окупаемости и увеличило стабильность процесса. Дальнейшее снижение номенклатуры нецелесообразно.
Для изучения совместного влияния форсирования режимов резания и сокращения номенклатуры режущих инструментов для различных типов производственных участков были построены графики зависимостей показателей эффективности от номенклатуры режущих инструментов при двух значениях средней минутной подачи. Первое значение средней минутной подачи соответствует «околонормативному» значению (sucp = 700 мм/мин), т.е. при этом значении стойкость инструмента близка к нормативной. Второе значение средней минутной подачи (sMcp = 1750 мм/мин) близко к максимально возможной подаче, т.е. принимается из условия, что стойкость инструмента стремится к времени резания (один технологический переход выполняется одним инструментом, далее он меняется на другой). Графики приведены на рисунках в таблице 3.20.При уменьшении номенклатуры режущих инструментов среднее время изготовления одной детали tcp увеличивается (см. таблицу 3.20). Это объясняется тем, что при выполнении одним инструментом нескольких переходов путь резания увеличивается. Так для ГАУ1 сокращение номенклатуры РИ с 9 до 7 инструментов при «околонормативных» режимах резания вызывает увеличение /ср практически в 2 раза. Вместе с тем одновременное увеличение .умср до максимального значения (sucp = 1750 мм/мин) и сокращение номенклатуры обеспечивает минимальное значение других параметров (количество РИ, себестоимость детали, срок окупаемости) при максимальном коэффициенте загрузки.
Описание проведенных экспериментов
Эксперименты, проведенные в главе 3, позволили выявить влияние номенклатуры режущих инструментов и режимов резания на эффективность функционирования гибкой производственной системы. Однако процедура выбора оптимального соотношения РР и количества РИ оказалась весьма трудоемкой. Она потребовала многократной передачи данных из одной системы в другую. На первом этапе в программном модуле «Режим» были получены зависимости стойкости инструмента и машинного времени от минутной подачи, которая определяла интенсификацию режимов резания (выполнена задача №2). Результаты представлены файлом «proces.kas» (рисунок 4.1)
Затем значения стойкости РИ и штучного времени были занесены в систему «Каскад». Далее была промоделирована работа трех типов автоматизированных участков. Результирующие данные в виде файлов «stat.mod» и «statist.kas», фрагменты которых представлены на рисунке 4.2, были занесены в программный модуль «Срок».
В модуле «Срок» были получены значения и графики вероятностного распределения шести критериев эффективности ГАУ1 - ГАУЗ (см. глава 3). Это позволило в дальнейшем, используя средства MS Excel, построить графики зависимостей критериев эффективности ГАУ от режимов резания и номенклатуры РИ (выполнить задачу №3). Однако результаты были представлены в виде текстовых файлов формата « .ехр» (рисунок 4.3), данные из которых нужно было преобразовать в табличную форму, для облегчения построения графиков в MS Excel. Эта проблема была решена (разработан специальный модуль для экспорта данных в MS Excel).
Общая последовательность проведения исследования представлена в виде схемы (рисунок 4.4). Ввод данных об оборудовании производился вручную из справочников и технической документации исходя из планировки и степени автоматизации участка (вводились характеристики основного и вспомогательного оборудования). В системе «Каскад» не реализована возможность ввода этих данных из внешней базы данных по оборудованию. Эту функцию планируется реализовать в последующих версиях системы.
Ввод данных о технологическом процессе также осуществлялся вручную. Технологические данные (сведения о материале заготовки, требуемая точность, величина припуска и т.д.) были занесены в систему «Каскад». Вся технологическая информация может браться с чертежа детали, кроме того, в последнее время все большую популярность приобретают системы, в которых технологические данные проставляются прямо на 3D модель детали. Корректная передача данных из системы автоматизированного проектирования в автоматизированную систему технологической подготовки производства (АСТПП) является актуальной и пока не решенной задачей.
Поэтому справа от блока «Ввод данных о ТП» на рисунке 4.4 изображен файл технологических данных.
Далее аналогично вводились данные о режущем инструменте (материал режущей части, главный угол в плане и т.д.) из справочной литературы и ГОСТов. Автоматизировать эту операцию можно подключив соответствующую базу данных по инструменту.
Следующий блок - «Назначение РИ на технологических переходах». В целом эта операция слабо поддается формализации и без грамотного специалиста технолога она вряд ли может быть корректно выполнена. Причем именно на этом этапе определяется номенклатура всего режущего инструмента применяемого в технологическом процессе.
Затем следует процедура «Расчет пути резания», которая выполняется с использованием аналитических зависимостей, приведенных в [97].
«Расчет режимов резания» производился в программном модуле «Режим», который подробно описан в главе 2 (рисунки 2.11 - 2.15). Фрагмент файла «proces.kas» с результатами работы модуля приведен на рисунке 4.1.
Далее выполнялась процедура «Моделирование работы ГАУ». Данные вводились в систему «Каскад» и производилось моделирование на уровне технологического перехода, причем можно выбрать либо статистический анализ заданной номенклатуры технологических процессов, либо оценивать производственную программу путем моделирования (многократно выполнять моделирование при различных вариантах сменного задания).
Сохранение производилось в файлы «stat.mod» и «statist.kas», фрагменты которых приведены на рисунке 4.2.
После этого, если это было возможно, ужесточались режимы резания и сокращалась номенклатура режущих инструментов.
