Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современное состояние вопроса обеспечения технологичности 12
1.1 Обеспечение технологичности конструкции изделия 12
1.2 Трудоемкость. Виды трудоемкости 17
1.3 Методы определения трудоемкости 18
1.3.1 Графоаналитический метод 20
1.3.2 Метод учета конструктивно-технологических и производственных факторов 21
1.3.3 Метод учета масс изделий 23
1.3.4 Метод регрессионного анализа 24
1.4 Моделирование процесса обеспечения ТКИ 25
1.4.1 Информационное и математическое моделирование 26
1.5 Реинжиниринг процессов проектирования и обеспечения технологичности 30
1.5.1 Семантические модели данных 34
1.6 Цели и задачи исследования 37
Глава 2. Реинжиниринг процесса конструкторско-технологическои подготовки производства 40
2.1 Процесс конструкторско-технологическои подготовки производства как объект реинжиниринга 40
2.2 Внешние объекты, основные процессы, накопители 43
2.3 Обратный инжиниринг процесса обеспечения ТКИ 46
2.4 Спецификации процессов проектирования КД и обеспечения ТКИ 50
2.5 Прямой инжиниринг процесса обеспечения ТКИ 53
2.6 Проектирование конструкторско-технологическои БД моделей 59
2.7 Выводы 61
Глава 3. Построение математической модели расчета трудоемкости и модели детали 62
3.1 Общая структура системы расчета трудоемкости 62
3.2 Построение КТМД 65
3.2.1 Выделение поверхностей и конструктивных элементов 65
3.2.2 Заготовка детали 68
3.2.3Дополнительные параметры 70
3.2.4 Синтез конструкторско-технологической модели детали 73
3.3 Математическая модель расчета трудоемкости 74
3.3.1 Анализ влияния параметров детали на время обработки 74
3.3.2 Методика построения модели расчета трудоемкости изделия 76
3.3.3 Уравнения для расчета трудоемкости КТЭ и элементарных поверхностей 80
3.4 Интеграция математической модели оценки трудоемкости и КТМД. Самообучение системы 86
3.5 Выводы 91
Глава 4. Проектирование автоматизированной системы расчета трудоемкости изготовления детали 93
4.1 Современные средства определения трудоемкости 93
4.2 Структура автоматизированной системы определения трудоемкости.. 97
4.3 Автоматизированная система оценки технологичности 101
4.3.1 Информационно-справочная система обеспечения ТКИ 101
4.3.1 Автоматизированная система расчета трудоемкости 105
4.4 Этапы внедрения 108
4.5 Выводы 109
Заключение и основные выводы по работе 110
Список использованных источников 112
Приложение 1 121
- Метод учета конструктивно-технологических и производственных факторов
- Спецификации процессов проектирования КД и обеспечения ТКИ
- Уравнения для расчета трудоемкости КТЭ и элементарных поверхностей
- Информационно-справочная система обеспечения ТКИ
Введение к работе
Современные рыночные условия и тенденции развития промышленного производства обусловливают сокращение сроков нахождения изделия в производстве что, в свою очередь, требует сокращения сроков конструкторско-технологической подготовки производства (КТПП). Автоматизация процесса КТПП на основе применения средств CAD/CAM/CAE известна достаточно давно и широко применяется в промышленности, причем данные системы доведены до высокой степени совершенства (ЗБ-моделирование деталей и сборок, прочностные расчеты, генерация управляющих программ для ЧПУ и пр.) Дальнейшее развитие функциональности CAD/CAM/CAE систем, как показывает опыт регулярного внедрения на предприятиях все новых версий программных продуктов, не приводит к заметному повышению производительности инженерного труда.
Разумно поставить вопрос о поисках иных резервов сокращения сроков КТПП. В рамках процессного подхода следует рассматривать КТПП как процесс не линейный, а итерационный, отличающийся повторным выполнением ряда проектных процедур. Очевидно, один из основных резервов повышения эффективности КТПП - минимизация случаев подобных повторных выполнений проектных процедур.
С другой стороны, большинство проектных процедур КТПП не могут выполняться параллельно, так как входными данными последующей процедуры являются результаты выполнения предыдущих [9, 68, 86, 87]. В то же время на каждой из процедур возможно обнаружение тех или иных несоответствий, которые требуют внесения изменений в ранее принятые проектные решения. К таким несоответствиям относятся и прямые ошибки исполнителей процедур КТПП, и предложения по оптимизации проекта, и выявление невозможности изготовления того или иного узла в имеющихся условиях производства. Чем позже выявляется несоответствие, тем сильнее оно снижает эффективность КТПП и приносит значительные убытки производству, так как для внесения требуемых изменений приходится для
части проекта заново выполнять все предшествующие процедуры.
Очевидно, что способом повышения эффективности КТПП может стать введение средств оценки результатов выполнения каждой проектной процедуры с точки зрения применимости этих результатов для выполнения следующей процедуры.
С другой стороны, в современных условиях конкурентной борьбы качество продукта является конечной целью любого производителя и определяет ценность продукта в глазах потребителя при эксплуатации. Способность обеспечивать конкурентоспособность выпускаемой продукции определяется действующей на предприятии системой организации и управления качеством [17,42, 61, 64, 84].
Качество - это совокупность характеристик объекта, относящихся к его способности удовлетворить установленные и предполагаемые потребности. Качество продукта представляет собой его свойство (способность) удовлетворить потребности и ожидания конкретного потребителя. Уровень качества выпускаемой предприятием продукции формируется на таких этапах жизненного цикла изделия, как планирование, разработка и изготовление. Качество продукта можно планировать как в процессе его изготовления, так и при разработке самого продукта [49].
Машиностроительная деталь, как и любое изделие, предназначенное для удовлетворения определенных потребностей, обладает свойствами, образующими ее качество. Совокупность свойств изделия, определяющих приспособленность его конструкции к достижению оптимальных затрат ресурсов при производстве и эксплуатации для заданных показателей качества, представляет собой технологичность конструкции изделия (ТКИ)[87, 88].
ГОСТ 14.201-83 «Обеспечение технологичности конструкций изделий. Общие требования» определяет общие правила обеспечения технологичности конструкции изделия. Согласно ГОСТ 14.205-83 «Технологичность конструкций изделий. Термины и определения», ТКИ
7 выражает не функциональные свойства изделия, а его конструктивные особенности. Конструкцию изделия характеризуют в общем случае состав и взаимное расположение его составных частей, схема устройства изделия в целом, форма и расположение поверхностей деталей и соединений, их состояние, размеры, материалы и информационная выразительность.
Качество изделия наряду с технологичностью конструкции характеризуется в общем случае также его функциональностью, надежностью, эргономичностью, эстетичностью, экономичностью, безопасностью и экологичностью. Перечисленные грани качества изделия обусловлены в значительной мере его конструктивным исполнением, которое, в свою очередь, определяет ТКИ в целом.
Обеспечение ТКИ - функция подготовки производства, предусматривающая взаимосвязь решения конструкторских и технологических задач, направленных на повышение производительности труда, достижения оптимальных трудовых и материальных затрат и сокращение времени на производство, в том числе и монтаж, техническое обслуживание и ремонт изделия.
Комплекс мероприятий по обеспечению технологичности проводится на каждом этапе проектирования изделия и включает следующие работы:
отработку конструкции изделия на технологичность на всех стадиях разработки изделия, при технологической подготовке производства и при особых условиях при изготовлении изделия;
совершенствование условий выполнения работ при производстве, эксплуатации и ремонте изделий;
количественную оценку ТКИ;
технологический контроль конструкторской документации;
подготовку и внесение изменений в конструкторскую документацию по результатам технического контроля, обеспечение достижения базовых значений показателей технологичности.
Отработка конструкции изделия на технологичность осуществляется
8 непосредственным воздействием на ее техническую сущность путем придания конструкции комплекса свойств, обеспечивающих ее технологическую рациональность и преемственность. Следствием этого воздействия является изменение трудоемкости, материалоемкости, энергоемкости или других возможных видов ресурсоемкости изделия.
В современных условиях в связи с кадровыми проблемами в промышленности и нехваткой высококвалифицированных специалистов-станочников трудоемкость становится основным показателем технологичности и себестоимости изделия. На этапах подготовки производства наиболее важным является показатель трудоемкости изготовления изделия, на основе которого можно делать вывод о технологичности конструкции изделия. Таким образом, возникает необходимость в оперативной оценке трудоемкости на уровне детали, которая бы позволила с достаточной точностью численно определять трудоемкость путем анализа текущего варианта конструкции 3D модели. В первую очередь необходимо оценивать трудоемкость наиболее дорогостоящих процессов, а именно - обработки резанием.
В настоящее время в нашей стране большинство промышленных предприятий переходят на трехмерное проектирование. В этом им помогают современные системы автоматизированного проектирования (САПР), позволяющие облегчить весь цикл разработки изделий - от выработки концепции до создания опытного образца и запуска его в производство. Тем самым значительно ускоряется процесс создания новой продукции без ущерба качеству. Использование информационных технологий — один из немногих технологически и экономически выгодных способов повышения эффективности подготовки производства.
С появлением САПР и развитием трехмерного моделирования наибольшую актуальность представляет вопрос применения ЗБ-моделей для различных практических конструкторских задач: анализ напряжений, перемещений, колебаний, гидродинамики, теплопередачи; для подготовки
9 управляющих программ для станков с ЧПУ, а также для создания реалистичных изображений для технической документации и рекламных материалов. Главное, по ЗО-модели создаются чертежи - причем делать это существенно проще, чем вручную, поскольку вся геометрия на чертеже формируется автоматически, позволяя конструктору не задумываться о правильности построения видов, разрезов и сечений.
Важнейшее преимущество трехмерного моделирования заключается в том, что теперь ошибки можно найти и исправить на ранней стадии проектирования, до появления первых опытных образцов. А коррекция проекта на этой стадии несоизмеримо дешевле, чем обнаружение недочетов после изготовления дорогостоящей опытной партии.
Данная работа посвящена решению задачи повышения качества проектных решений на основе управления технологичностью конструкции детали на этапах подготовки производства с применением анализа ее трехмерной модели.
Для решения поставленной цели были сформулированы и решены следующие задачи исследований:
Выявить источники неопределенностей при оценке технологичности проектных решений, выраженных в виде проекционных чертежей, и раскрыть сущность 3D моделирования как средства разрешения этих неопределенностей.
Показать, что на этапе конструкторского проектирования трудоемкость является одним из основных компонентов квалиметрической оценки технологичности.
Провести реинжиниринг процесса управления технологичностью на основе применения 3D моделирования как средства разрешения неопределенностей в проектных решениях.
Определить параметры, влияющие на величину трудоемкости изготовления детали. Разработать конструкторско-технологическую модель детали как источник информации для оценки трудоемкости.
Исследовать влияние требований по точности и качеству поверхностей на трудоемкость.
Разработать математическую модель оценки трудоемкости по выбранным параметрам.
Разработать экспертную систему управления технологичностью, обеспечивающую формализацию и накопление производственного опыта.
Оценить адекватность теоретических исследований путем экспериментальной проверки результатов.
Автор защищает следующие теоретические и прикладные результаты работы:
методика применения 3D моделирования как средства разрешения неопределенностей в процессе управления технологичностью детали на этапе конструкторской подготовки производства;
методика построения трехмерной конструкторско-технологической модели детали;
методика определения трудоемкости, основанная на математической регрессионной модели и анализе 3D представления детали;
методика создания автоматизированной системы управления технологичностью.
Научная новизна результатов исследования в области управления качеством: установлены закономерности формирования квалиметрической оценки технологичности деталей машин по критерию трудоемкости изготовления в процессе разработки их конструкции при использовании в качестве информационной модели проектируемого объекта его трехмерного представления, как средства разрешения неопределенностей, свойственных двумерному представлению проектного решения.
Научная новизна результатов исследования в области технологии машиностроения: выявлены информационные связи между уровнем технологичности детали, представленной ее трехмерной геометрической моделью, характеристиками требований по точности и качеству
изготовления конструктивных элементов детали и количественной оценкой трудоемкости ее изготовления как объекта производства.
Практическая значимость работы заключается в разработке методики создания трехмерной конструкторско-технологической модели детали и определения трудоемкости ее изготовления на ранних этапах конструкторско-технологической подготовки производства (КТПП), а также методики управления технологичностью на основе формализации производственного опыта конструкторов и технологов. Методика позволяет оперативно достигнуть требуемого уровня технологичности на этапе конструкторского проектирования, что повышает качество проектных решений, сокращает сроки подготовки производства, проводить обучение и самообучение специалистов.
Автор выражает благодарность научному руководителю д.т.н., проф. Иноземцеву А.Н., к.т.н., доц. Троицкому Д.И., а также всем сотрудникам кафедры "Автоматизированные станочные системы" Тульского государственного университета за оказанные помощь и поддержку в ходе подготовки и обсуждения данной работы.
Метод учета конструктивно-технологических и производственных факторов
Качественная оценка ТКИ основана на инженерно-визуальных методах оценки и проводится по отдельным конструктивным и технологическим признакам для достижения высокого уровня ТКИ. Она, как правило, предшествует количественной оценке, но вполне совместима с ней на всех стадиях проектирования. Качественной оценке могут быть подвергнуты одно исполнение изделия или совокупность его исполнений. Качественная оценка одного конструктивного исполнения изделия («хорошо - плохо», «допустимо - недопустимо» и т.д.) дается на основании анализа соответствия его основным требованиям к производственной, эксплуатационной и ремонтной ТКИ.
Основными показателями технологичности деталей (узлов), подвергающихся механической обработке, являются трудоемкость, себестоимость и материалоемкость изделия.
Согласно ГОСТ 14.206-73 трудоемкость изделия характеризует количество труда определенной специализации и квалификации, затрачиваемого на одно изделие с учетом его конструктивных особенностей в запланированных условиях производства.
Трудоемкость изделий в машиностроении является не только одним из основных показателей технологичности, но и составной частью обобщенного показателя, характеризующего организационно-технический уровень производства. Выделяют следующие виды трудоемкости [9, 20, 88]: - нормированная трудоемкость представляет собой нормируемые затраты труда на изготовление единицы изделия, устанавливаемые из действующих норм времени (выработки) и норм обслуживания в соответствии с утвержденным технологическим процессом. При этом массив действующих норм времени (выработки) на предприятии складывается в основном из двух составляющих: технически обоснованных норм (ТОН) и опытно-статистических норм. В настоящее время в промышленности удельный вес трудоемкости изделий, определяемой по ТОН, составляет примерно 86 %. - отчетная трудоемкость характеризует технологическую трудоемкость, достигнутую в прошлом (отчетном) периоде. - плановая трудоемкость, т. е. технологическая трудоемкость, которая должна быть достигнута к запланированному сроку. - нормативная трудоемкость характеризует средне-прогрессивные затраты труда на изготовление изделия с учетом оптимальной программы выпуска, наивысшего уровня технологии, технологической оснащенности предприятий, организации производства и труда. - проектная трудоемкость устанавливается с учетом запроектированных объектов выпуска и условий данного производства, внедрения предусмотренных проектом технологических процессов, оборудования и средств оснащения, форм организации труда и производства, обеспечивающих достижение заданной производительности труда. Для решения поставленной цели был выбран показатель проектной трудоемкости, как наиболее применимый для данной задачи, потому что для его расчета на ранних этапах КТПП возможно получить все необходимые данные при анализе трехмерной модели детали. Необходимость определения трудоемкости изготовления изделия возникает уже на самых ранних стадиях его разработки и продолжает иметь место на последующих. На стадиях проектирования изделия в большинстве случаев не разрабатывают в полном объеме технологические процессы изготовления, поэтому трудоемкость на этих стадиях устанавливают различными укрупненными способами. От степени объективности определения трудоемкости в значительной степени зависит оценка технологичности, а также ряд важнейших показателей: ожидаемая себестоимость изделия, его проектная цена, экономическая эффективность разработки, амортизационные отчисления, смета годовых расходов и т.п. [88]. Показатель трудоемкости всегда динамичен и должен отражать процесс освоения новой техники от изготовления опытного образца до установившегося производства. Расчет трудоемкости на стадиях проектирования рекомендуется вести с помощью методов укрупненного нормирования; в период серийного выпуска изделия, при уточнении трудоемкости, следует пользоваться обычными, хорошо известными методами нормирования. Использование методик укрупненного нормирования предполагается в условиях отсутствия маршрутно-операционного технологического процесса на изготовление деталей. Основные различия методик обусловлены составом информации, доступной на определенной стадии проведения расчета. В табл. 1.2 приведены основные методики укрупненного расчета трудоемкости и требуемые для них данные. На практике определение укрупненных трудозатрат, как правило, связано не только с расчетом трудоемкости изготовления опытного образца, но и с расчетом трудоемкости на момент освоения изделия в производстве. Допустимые погрешности в определении трудоемкости зависят от предполагаемого типа производства и имеют следующие значения: при массовом типе производства ± 10 %; при крупносерийном типе производства ± 15 %; при среднесерийном типе производства ± 20 % [2].
Следует отметить, что требуется постоянное накопление статистического материала о взаимосвязи отдельных показателей технологичности и их влиянии на трудоемкость изготовления изделия. Например, в практической деятельности удобен не просто показатель трудоемкости, а удельный показатель технологичности, рассчитываемый как отношение трудоемкости изготовления к массе изделия.
Спецификации процессов проектирования КД и обеспечения ТКИ
Потребность проектировщиков баз данных в более удобных и мощных средствах моделирования предметной области вызвала к жизни направление семантических моделей данных. Рассмотрим семантическая модель Entity-Relationship (Сущность-Связь). В русскоязычной литературе ER-модель иногда называют моделью сущность-отношение, а иногда и реляционной семантической моделью. На использовании разных вариантов ER-модели основано большинство современных подходов к проектированию баз данных (главным образом, реляционных). Модель была предложена Питером Ченом (Peter Chen) в 1976 г. Моделирование предметной области базируется на использовании графических диаграмм, включающих небольшое число разнородных компонентов. Основными понятиями ER-модели являются сущность, связь и атрибут.
Сущность - это реальный или представляемый объект, информация о котором должна сохраняться и быть доступной. В диаграммах ER-модели сущность представляется в виде прямоугольника, содержащего имя сущности. Для большей выразительности и лучшего понимания имя сущности может сопровождаться примерами конкретных экземпляров этого типа.
Связь — это графически изображаемая ассоциация, устанавливаемая между двумя типами сущностей. В любой связи выделяются два конца, на каждом из которых указываются имя конца связи, степень конца связи, обязательность связи (т. е. любой ли экземпляр данного типа сущности должен участвовать в некотором экземпляре данного типа связи). Связь представляется в виде ненаправленной линии, соединяющей две сущности или ведущей от сущности к ней же самой. При этом в месте «стыковки» связи с сущностью используются: - трехточечный вход в прямоугольник сущности, если для этой сущности в связи могут (или должны) использоваться много экземпляров сущности , - одноточечный вход, если в связи может (или должен) участвовать только один экземпляр сущности. Обязательный конец связи изображается сплошной линией, а необязательный - прерывистой линией. Атрибутом сущности является любая деталь, которая служит для уточнения, идентификации, классификации, числовой характеристики или выражения состояния сущности. Имена атрибутов заносятся в прямоугольник, изображающий сущность, под именем сущности и изображаются малыми буквами, возможно, с примерами. При определении типа сущности необходимо гарантировать, что каждый экземпляр сущности является отличимым от любого другого экземпляра той же сущности. Поскольку сущность является абстракцией реального или представляемого объекта внешнего мира, это требование нужно иметь в виду уже при выборе кандидата в типы сущности. Но при проектировании базы данных мало того, чтобы проектировщик убедился в правильном выборе типов сущности, гарантирующем различие экземпляров каждого типа сущности. В ER-модели у экземпляра типа сущности не может быть назначаемого пользователем имени или назначаемого системой внешнего уникального идентификатора. Экземпляр типа сущности может идентифицироваться только своими индивидуальными характеристиками, а они представляются значениями атрибутов и экземплярами типов связи, связывающими данный экземпляр типа сущности с экземплярами других типов сущности или этого же типа сущности. Поэтому уникальным идентификатором сущности может быть атрибут, комбинация атрибутов, связь, комбинация связей или комбинация связей и атрибутов, уникально отличающая любой экземпляр сущности от других экземпляров сущности того же типа. Нормальные формы ER-диаграмм Как и в случае схем реляционных баз данных, для ER-диаграмм вводится понятие нормальных форм, причем их смысл очень близко соответствует смыслу нормальных форм отношений. В первой нормальной форме ER-диаграммы устраняются атрибуты, содержащие множественные значения, т.е. производится выявление неявных сущностей, «замаскированных» под атрибуты. Во второй нормальной форме устраняются атрибуты, зависящие только от части уникального идентификатора. Эта часть уникального идентификатора определяет отдельную сущность. В третьей нормальной форме устраняются атрибуты, зависящие от атрибутов, не входящих в уникальный идентификатор. Эти атрибуты являются основой отдельной сущности. Более сложные элементы ER-модели Усложненные элементы модели данных «Сущность-Связь» делают ее более мощной, но одновременно несколько затрудняют ее использование. Конечно, при реальном применении ER-диаграмм для проектирования баз данных необходимо ознакомиться со всеми возможностями. Наследование типов сущности и типов связи. Сущность может быть расщеплена на два или более взаимно исключающих подтипов, каждый из которых включает общие атрибуты и/или связи. Эти общие атрибуты и/или связи явно определяются один раз на более высоком уровне. В подтипах могут определяться собственные атрибуты и/или связи. Тип сущности, на основе которого определяются подтипы, называется супертипом. В механизме наследования ER-модели допускается наличие двух или более разбиений сущности на подтипы.
Уравнения для расчета трудоемкости КТЭ и элементарных поверхностей
Важным аспектом конструкторской работы в машиностроении является проектирование целого ряда аналогичных изделий, отличающихся своими размерными и/или геометрическими параметрами, а также выпуск комплектов чертежей и конструкторской документации для каждого изделия из ряда. Данный процесс отличается высокой трудоемкостью и низкой производительностью.
Существующие в настоящее время системы компьютерной графики позволяют автоматизировать параметризацию и генерацию комплектов документации и организовывать базы данных, содержащих конструкторские параметры проектируемых изделий. При этом гарантируется точное соответствие геометрии чертежа и требуемой геометрии готового изделия, что не всегда соблюдается при разработке чертежей вручную.
К тому же в настоящее время разработано множество систем оценки трудоемкости. Подобные исследования проводились на различных предприятиях и в университетах (Брянском ГТУ, Курганском ГУ, Ярославском ГТУ и др.). Рассмотрим некоторые из них.
T-FLEX ТехноПро/ Производство Система T-FLEX имеет модуль позволяющие при проектировании технологических процессов в системе накапливать значительные объемы технологических данных, используемых при подготовке производства новых изделий. Для автоматического поиска таких данных и представления их в виде документов произвольных форм разработана новая подсистема ТехноПро/Производство. Эта подсистема позволяет, кроме всего прочего, провести нормативный расчет трудоемкости выполнения работ по видам операций, трудоемкости изготовления каждой детали в соответствии с ранее разработанной технологией, суммарной трудоемкости изготовления всех деталей, входящих в изделие.
Система обеспечения технологичности конструктивных форм деталей (ТКФД) в условиях применения САПР
Система также была разработана в Брянском ГТУ под руководством В.И. Аверченкова. Подсистема обеспечения ТКФД была реализована в виде приложения к модулю CAMMech, являющемуся надстройкой к графической среде AutoCAD. Система ориентирована для отработки на ТКФ деталей — тел вращения. Был предложен подход к оценке технологичности, основанный на анализе структуры информационной модели по синтезированному графическому образу. При этом выделяются нетехнологичные сочетания конструктивных форм, составляются рекомендации.
Автоматизированная система "АСОТ" Система "АСОТ", разработанная в Курганском государственном университете, производит оценку трудоемкости изготовления деталей по конструкторско-технологическим признакам на стадии конструкторской подготовки производства. Система реализована в виде книги табличного процессора Microsoft Excel. Программа обработки данных написана на встроенном в Microsoft Excel языке программирования Visual Basic. Система предназначена для автоматизации исследовательских работ в области прогнозирования трудоемкости изготовления новых деталей на стадии конструкторской подготовки производства. В системе учитываются следующие параметры: количество сторон обработки; количество цилиндрических поверхностей; количество круговых пазов и канавок; количество уступов; количество поверхностей, к которым предъявляются технические требования. Входными данными программы являются: - исходная база данных корпусных деталей; - параметры новой детали, вводимые с чертежа детали; - критический коэффициент корреляции; - допустимые отклонения автопоиска. Выходные данные размещаются на листе "Результаты оценки трудоемкости изготовления новой детали". К ним относятся: - выборка деталей-аналогов; - среднее, минимальное и максимальное значения трудоемкости; -теоретическое прогнозируемое значение трудоемкости, рассчитанное по линейному уравнению регрессии для исходной группы деталей; - коэффициенты корреляции для исходной группы деталей. Основным недостатком этой системы автор считает малую автоматизацию и, как следствие этого, большую трудоемкость выявления и введения данных в программу. Система прогнозирования трудоемкости Данная система разработана в Уфимском государственном авиационном техническом университете. Система предназначена для повышения точности и надежности прогнозирования трудоемкости и основана на методике определения трудоемкости проектирования деталей в зависимости от коэффициента шероховатости, как одного из технологических факторов, влияющих на трудоемкость. Система учитывает объем снимаемого материала. Автоматизация оценки ТКИ на основе единой информационной базы Система АРМ-КТ, работа над которой ведется в Ярославском государственном техническом университете, должна представлять иерархии структуры и состава изделия с возможностью количественной оценки ТКИ при последующем формировании технологической документации.
Решению перечисленных задач предшествует подготовка информации о проектируемом изделии и изделиях, находящихся в производстве, и занесении ее в БД системы. Источником информации служат спецификации, данные из штампа чертежа, а так же собранные сведения о конструкторско-технологических особенностях входящих в изделие деталей и сборочных единиц. Последняя информация во внутреннем представлении системы оформляется 11-ти разрядным конструкторско-технологическим кодом (КТК), а также содержат дополнительные сведения: количество деталей данного обозначении; массу детали; количество одинаковых деталей (для СЕ). Система АРМ-КТ обеспечивает информационное взаимодействие между участвующими в ТИП конструкторами и технологами на основе ведения общей БД.
Информационно-справочная система обеспечения ТКИ
Представленные системы предназначены для применения конструкторами при проектировании машиностроительных деталей на ранних этапах производства для оценки результатов своей деятельности с точки зрения технологичности конструкции. Для их внедрения на производстве необходимо наличие следующих условий: 1. PDM-система; 2. САПР KoMnac-3D и любое другое трехмерное САПР; 3. общая база данных трехмерных моделей деталей; 4. доступность реальных данных о трудоемкости с производства; 5. база данных конструктивно-технологических решений; 6. база данных условий производства: оборудование, инструмент, материалы; 7. специалисты, обученные работе с ЗО-моделями. Для внедрения системы необходимо выполнить следующие действия: 1. установить САПР KoMnac-3D; 2. дополнить исходную базу конструктивных решений; 3. обучить специалистов работе с системой расчета оценки. 4.5 Выводы 1. Разработана структура и построена даталогическая модель автоматизированной системы определения трудоемкости изготовления детали и информационной системы обеспечения технологичности конструкции изделия. Создано программное обеспечение для эффективного проведения операции технологического контроля в современных производственных условиях, а также для обучения и повышения квалификации конструкторов. 2. Разработана практическая интерпретация методики оценки трудоемкости и обеспечения технологичности конструкции детали в условиях применения специализированных САПР параметрического типа. Основным результатом данной диссертационной работы является решение важной научной задачи повышения качества проектных решений на основе оценки и управления технологичностью конструкции изделия на ранних этапах подготовки производства с применением анализа трехмерной модели детали. Результаты проведенных теоретических исследований и практическое использование разработанного программного обеспечения позволяют сделать следующие основные выводы: 1. Выявлено, что при традиционном подходе к процессу проектирования двумерные чертежи содержат неопределенности, влияющие на качество проектных решений и их квалиметрической оценки. Использование средств трехмерного моделирования снимает до 70 % неопределенностей. Таким образом, 3D моделирование является средством разрешения неопределенностей в конструкторской документации. За счет этого не только повышается качество проектных решений на 60..70 %, но и значительно повышается творческий потенциал конструктора, так как ему предоставляется больший объем информации для анализа и принятия решения. 2. Показано, что процесс обеспечения технологичности конструкции изделия можно рассматривать как объект реинжиниринга. Проведен обратный инжиниринг существующих процессов обеспечения ТКИ и проектирования КД, в ходе которого выявлены проблемы и определены цели реинжиниринга. На стадии прямого инжиниринга построена модель новой организации процесса с учетом применения 3D САПР и системы управления технологичностью. 3. Разработана конструкторско-технологическая модель детали, представляющая собой трехмерную модель, специфицированную требованиями по качеству и точности поверхностей, назначенными на конструктивные элементы и элементарные поверхности. Выполнена классификация конструктивных элементов по способам их получения. 4. Проведен анализ параметров, влияющих на трудоемкость обработки КТЭ. Для множества элементов проведено имитационное моделирование обработки с различным наборами параметров. Выявлены зависимости времени обработки от размеров КТЭ и параметров шероховатости и квалитета точности. Проведена аппроксимация результатов и получена математическая модель расчета трудоемкости. С помощью регрессионного анализа по результатам моделирования получены коэффициенты уравнений для определения трудоемкости обработки каждого КТЭ. 5. Проведена интеграция КТМД и математической модели расчета трудоемкости, в результате которой построена многоуровневая развернутая структура системы оценки трудоемкости. На примерах доказана адекватность представленной модели. Расхождение с результатами, полученными методом таблиц норм времени, не превышает 10 %, что говорит об адекватности модели. 6. Разработаны классификатор типовых конструктивных решений, структура базы знаний и даталогическая модель автоматизированной системы управления технологичностью детали, обеспечивающей накопление и формализацию производственного опыта. Создано программное обеспечение в виде экспертной системы управления технологичностью и системы расчета трудоемкости на основе анализа 3D модели детали. 7. Разработанные методики и программное обеспечение управления технологичностью позволяют снизить трудозатраты на обеспечение технологического качества проектных решений, сократить сроки подготовки производства, а также проводить формализацию и накопление опыта по управлению технологичностью конструкции, а также являются средствами для обучения и самообучения специалистов.
