Введение к работе
Актуальность темы. Современное состояние и ближайшие перспективы развития машиностроения в условиях рыночных отношений связаны с необходимостью работы на заказ, что вызвало переход к многономенклатурному производству (МНП). Это определило специфику технологической подготовки производства (ТПП), которая должна отражать связь различных этапов - от формирования портфеля заказов до собственно процессов производства. Изменение общественных потребностей и межпроизводственных связей, спад производства, низкий коэффициент использования оборудования привели к необходимости расширения номенклатуры выпуска и частому изменению объектов производства. Широкая номенклатура изделий приводит к необходимости создания переналаживаемых технологических процессов и систем (ТП и ТС) и расширения технологических возможностей ТС под изменяющуюся номенклатуру деталей. В связи с этим возникла необходимость создания методов ситуационного принятия решений на всех этапах технологического проектирования и производства для повышения загрузки оборудования, более полного использования его технологических возможностей за счет повышения качества ТПП. Анализ работ ведущих специалистов в области технологической подготовки производства и проектирования ТП профессоров В.С.Корсакова, Б.СБалакшина, ААМаталина, СП.Митрофанова, Ю.М.Соломенцева, Б.М.Базрова показал актуальность работ, посвященных повышению эффективности МНП путем эффективного и оперативного принятия технологических решений, снижения сроков и уменьшения затрат на ТПП в условиях неполной определенности. Предложенные в этих работах подходы требуют установления количественных показателей, используемых в качестве критериев для определения допустимых пределов изменения информации о деталях, воспринимаемой действующей ТС, и задания области, в которой она обеспечивает заданные показатели качества и эффективности ТП. Эта задача в работе решается путем пошагового установления степени соответствия параметров деталей изменяющейся номенклатуры элементам ТП и ТС и оценке этого соответствия по критериям сложности деталей, технологической производительности и точности.
Целью работы является разработка метода, обеспечивающего повышение эффективности технологической подготовки многономенклатурного производства путем пошагового установления соответствия параметров деталей элементам ТП и ТС на основе раскрытия связей этапов проектирования и производства с помощью использования системы критериев. Для достижения цели решены следующие задачи: - выявлены и исследованы факторы, определяющие взаимосвязь множества параметров изменяющейся номенклатуры деталей {Д}, множества ва-
РОС НАЦИОНАЛЬНА*, SUM ПОТЕКА 1
риантов структур технологических процессов {ТП} и систем {ТС}; разработана модель связей между выявленными факторами и определены этапы установления рационального соответствия между ними путем пошаговой оценки с помощью критериев, полученных на основе системного подхода в исследовании разработанной модели;
установлены качественные и количественные показатели {Д}, отражающие их взаимосвязь с элементами ТП и ТС. На основе опытно-статистического моделирования выявлены закономерности влияния {Д} на структуру ТП и ТС путем определения показателя сложности детали. Разработана методика оценки сложности деталей номенклатуры и определено влияние сложности детали на трудоемкость ее изготовления с учетом факторов, проявляющихся при переналадке ТП и ТС;
исследованы структуры операций и оценены по показателю технологической производительности, используя метод временных цепей; установлены закономерности изменения затрат времени при изменении входной информации о детали;
исследовано изменение состояния ТС при переналадке под влиянием сил, действующих на ее элементы, установлены закономерности их влияния на точность обработки при различных конструкторско-технологических свойствах деталей и схемах обработки.
Методы исследований. В основу исследований положен расчетно-аналитический и опытно-статистический методы. Теоретические исследования основаны на положениях технологии машиностроения и проектирования ТП, системном подходе к анализу параметров деталей, структур ТП и схем обработки; операциях над множествами; методах структурного моделирования связей {Д}-{ТП}-{ТС}. Разработка критериальной базы принятия решений основана на положениях теории сложности, производительности и точности. Производственные и экспериментальные исследования по установлению влияния сил, действующих на элементы ТС, на точность обработки при изменении параметров деталей выполнены с использованием статистических методов и планирования многофакторного эксперимента. Исследование закономерностей построения структур операций и их оценка по составляющим времени основаны на положениях теории временных цепей.
Научная новизна заключается в:
разработке метода поэтапного раскрытия неопределенности производственной ситуации в условиях МНП, основанного на разработанной структурной модели связей {Д}-{ТП}-{ТС}, что позволяет принимать решение о включении детали в номенклатуру и выборе структур ТП и ТС на этапах формирования заказа и начальном этапе проектирования;
обосновании показателя сложности детали, учитывающего схему обработки и используемого на первом этапе раскрытия неопределенности, позволяющего принимать решения о включении детали в номенклатуру;
установлении показателя затрат времени {Д}, отражающего влияние сложности деталей номенклатуры на составляющие штучно-калькуляционного времени их обработки для различных структур ТП. Это обеспечивает раскрытие неопределенности на втором этапе и принятие рационального решения о структуре ТП;
установлении закономерностей влияния сил, действующих на элементы ТС, на точность обработки при изменении конструкторско-технологических свойств деталей и структур ТП. Полученные закономерности позволяют установить допустимые пределы изменения входной информации о деталях номенклатуры, используются для получения критериев оценки по точности выбранных структур ТП и ТС, что обеспечивает раскрытие неопределенности на третьем этапе.
Практическая ценность и реализация результатов исследования в получении качественных и количественных показателей, используемых в качестве критериев принятия решений при пошаговой оценке соответствия параметров новой детали номенклатуры возможностям ТС. Разработана методика оценки соответствия конструкторско-технологических параметров деталей технологическим возможностям имеющегося оборудования по коэффициенту сложности, которая позволяет определить необходимые преобразования в системе при поступлении новой детали и оценить трудоемкость ее изготовления в конкретных производственных условиях. Разработана методика определения показателя затрат времени, позволяющая выбирать рациональную структуру ТП, более полно использовать технологические возможности ТС, обеспечивая заданную точность. Разработана структура информационной базы, обеспечивающая использование в процессе принятия решений данных об имеющейся номенклатуре деталей, технологических процессах, оборудовании, схемах обработки и компоновках ТС, алгоритмов оценки их сложности, обеспеченных программой оценки сложности. Разработанные методики приняты к использованию ОАО «Балаковский завод запасных деталей» и позволили сократить сроки ТППнаЗО%.
Апробация работы. Основные положения работы доложены на Всероссийской научно-практической конференции «Инновационное развитие регионов: механизмы формирования технологической политики» (Пенза, 2001); Международной научно-технической конференции «Перспективы развития подъемно-транспортных, строительных и дорожных машин» (Саратов, 2002); Международной конференции «Актуальные проблемы конст-рукторско-технологического обеспечения машиностроительного производства» (Волгоград, 2003); Международном Форуме технологов-машиностроителей (Санкт-Петербург, 2004); Международной конференции «Современные тенденции развития транспортного машиностроения и материалов» (Пенза, 2004); Международной конференции по динамике технологических систем «ДТС-2004» (Саратов, 2004); ежегодных научно-
технических конференциях Института техники, технологии и управления СГТУ (Балаково, 2000-2003); на заседаниях кафедры «Технология машиностроения» СГТУ.
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 10 печатных работах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованной литературы из 131 наименования, приложений. Содержит 164 страницы машинописного текста, 67 рисунков, 27 таблиц.
