Введение к работе
Актуальность работы.
В современных условиях многономенклатурного машиностроительного производства рыночные механизмы ведения хозяйственной деятельности позволяют промышленному предприятию добиться успеха на рынке и получить преимущество перед конкурентами-производителями только при соблюдении ряда условий, среди которых - постоянное совершенствование производимой продукции и обновление ее модельного ряда, сокращение сроков проектно-конструкторских работ и технологической подготовки производства (ТПП), снижение материало-, энерго- и трудоемкости производства на всех стадиях его подготовки.
Проектирование технологических процессов (ТП) в настоящее время невозможно без участия технологов, что приводит к субъективному подходу при принятии решений на стадии ТПП и, как следствие, снижению показателей эффективности работы производственных систем при реализации ТП. Особенно это проявляется в условиях многономенклатурного производства, поэтому совершенствование подходов к проектированию технологических операций, направленное на создание методов, обеспечивающих формализацию всех проектных процедур на стадии создания технологии и базирующихся на информации о реальном состоянии производственной системы, является важным направлением развития ТПП механообрабатывающих производств.
Наиболее эффективное направление решения этой задачи - комплексное внедрение систем автоматизации подготовки производства. Автоматизированные системы технологической подготовки производства (АСТПП) повышают эффективность производства за счет применения современных методов оперативного планирования, основанных на оперативной информации, получаемой в ходе ТПП. При этом комплексная автоматизация предприятия представляет собой целостную интегрированную систему взаимосвязанных инструментальных модулей, способных функционировать на различных технических платформах и оперативно реагировать на изменения производственной ситуации.
Существующие АСТПП не позволяют в полной степени учитывать особенности производственных условий на момент проектирования и реализации ТП, либо разработаны на основе методов диалогового проектирования, что подразумевает низкую степень автоматизации и существенно увеличивает затраты времени на ТПП.
Исследованиями в области организации и проектирования технологических процессов занимались А.П. Соколовский, СП. Митрофанов, Г.К. Горанский, Ы.М. Капустин, Р.А. Алик, С.Н. Корчак, В.М. Базров, В.И. Аверченков, И.П. Норенков и другие.
Одним из подходов, позволяющих автоматизировать ТПП, является концепция гибких ТП, основные требования к которой представлены в работах А. В. Королёва и Б. М. Бржозовского. Развитие данного подхода в части учета многономенклатурного характера производства и реального состояния производственной системы является основой, по которой будут изготавливаться изделия произвольной номенклатуры. Он является основой разрабатываемой в Саратовском государственном техническом университете автоматизированной сис-
темы планирования технологических процессов, обеспечивающей параллельное проектирование ТП для деталей в рассматриваемый период времени с учетом реально складывающейся производственной ситуации. Разрабатываемые ТП обладают свойством гибкости за счёт наличия многовариантных решений задач проектирования, что в условиях стохастической неопределенности функционирования многономенклатурного производства, связанной с изменением номенклатуры деталей, объемом партии и временем поступления партии на обработку, является принципиальным отличием и преимуществом по сравнению с существующими системами автоматизированного проектирования ТП. Поэтому разработка автоматизированной подсистемы проектирования технологических операций для деталей типа тел вращения, обрабатываемых на оборудовании токарной группы, позволяющей получать качественные технологические решения является актуальной задачей.
Цель данной работы состоит в совершенствовании технологической подготовки механообрабатывающих производств на основе создания методики и автоматизированной подсистемы проектирования технологических опера-ций(АППТО), выполняемых на станках токарной группы в системе планирования многономенклатурных технологических процессов в условиях стохастической неопределенности производственной ситуации.
Методы и средства исследования. Теоретические исследования выполнены с использованием научных основ технологии машиностроения, принципов системного подхода, кластерного анализа, математического аппарата теории множеств, аппарата теории сетей Петри. Экспериментальные исследования проводились в условиях действующего участка токарного оборудования, при разработке необходимого программного обеспечения были применены методы структурного проектирования и объектно-ориентированного программирования.
Научная новизна характеризуется следующими положениями.
-
Разработан метод совершенствования технологической подготовки многономенклатурного производства на основе создания одного из элементов АСТПП - автоматизированной подсистемы проектирования технологических операций, выполняемых на станках токарной группы, базирующейся на математических моделях формализации исходных данных и алгоритмизации процесса принятия проектных решений.
-
Разработана методика и получены модели группирования технологического оборудования с позиции однородности проектных процедур для определения рациональной структуры подсистем планирования технологических операций, выполняемых на станках токарной группы.
-
Разработана структура базы технологических возможностей оборудования токарной группы в системе планирования многономенклатурных технологических процессов.
-
Разработаны модели формирования структур технологических операций с учетом возможностей параллельной обработки поверхностей деталей с применением аппарата теории сетей Петри.
Практическая ценность и реализация работы. Разработаны информационные, алгоритмические и программные средства автоматизированной подсистемы проектирования технологических операций для оборудования то-
карной группы, позволяющие принимать рациональные проектные решения в изменяющейся производственной ситуации в условиях многономенклатурного автоматизированного производства.
Выполнено проектирование в автоматизированном режиме технологических операций, выполняемых на станках токарной группы оборудования в условиях производства ФГУП «Саратовский агрегатный завод». Время разработки технологических операций сократилось в 2,3 раза.
Апробация результатов диссертации проводилась на международных научно-технических конференциях: «Автоматизация и информатизация в маши-ностроении»(Тула, 2000, 2001) «Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-17» (Кострома, 2004), ММТТ-18 (Казань, 2005), ММТТ-20 (Ярославль, 2007), «ММТТ-21» (Саратов, 2008), «Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы» (Волжский, 2006), «Системы проектирования технологической подготовки производства и управления жизненного цикла промышленного продукта»(Москва, 2007), «Прогрессивные технологии в современном машиностроении» (Пенза, 2007), «Инновации, качество и сервис в технике и технологиях» (Курск, 2009), на Всероссийской научно-технической конференции «Совершенствование техники, технологий и управления в машиностроении» (Саратов, 2009).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 25 печатных работ, в том числе три статьи в журнале, рекомендованном ВАК РФ.
Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка использованных источников из 118 наименований и 8 приложений. Основной текст диссертации изложен на 149 страницах, иллюстрированных 48 рисунками, и содержит 8 таблиц.
Положения, выносимые на защиту:
-
модель автоматизированной подсистемы проектирования технологических операций для токарной группы оборудования, являющейся составной частью системы планирования технологических процессов;
-
методика и модели группирования технологического оборудования с позиции однородности проектных процедур на основе кластерного анализа с целью определения рациональной структуры подсистем планирования технологических операций, выполняемых на станках токарной группы;
-
модели формирования структур технологических операций с учетом возможностей параллельной обработки поверхностей деталей с применением аппарата теории сетей Петри;
-
структура базы данных по технологическим возможностям оборудования токарной группы;
-
результаты проведения испытаний созданных методик и моделей, разработанных алгоритмов и программных средств в условиях действующего производства.
