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 (ТГШ), снижение материале-, энерго- и трудоемкости производства на всех стадиях его подготовки.
Разработка технологических процессов (ТП) неавтоматизированными методами в условиях многономенклатурного производства позволяет сравнивать ограниченное число вариантов на отдельных этапах проектирования, что приводит к потере качества технических решений и увеличению сроков ТПП. В связи с этим необходимо совершенствование форм и методов проектирования технологических операций с целью более глубокой формализации проектных действий. Вместе с тем автоматизация проектирования технологических операций должна быть максимально приближена к производству, и проектные решения должны основываться на реальных данных о состоянии производственной системы.
Наиболее эффективное направление решения этой задачи - комплексное внедрение систем автоматизации подготовки производства. Автоматизированные системы технологической подготовки производства (АСТПП) попышают 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, Н.М. Капустин, Р.А. Алик, С.Н. Корчак, В.М. Базров, В.И. Аверченков, И.Н. Норенков и другие.
Одним из направлений совершенствования ТПП является концепция гибких ТП, впервые предложенная в работах А. В. Королёва, Б. М. Бржозов-ского. Согласно данной концепции основой создания гибких автоматизированных производств является многономенклатурный ТП, по которому будут изготавливаться изделия произвольной номенклатуры. Такой подход к созданию ТП является основой разрабатываемой под руководством П.КЗ. Бочкарёва в Саратовском государственном техническом университете автоматизированной
системы планирования технологических процессов, обеспечивающей параллельное проектирование ТП для деталей в рассматриваемый период времени с учетом реально складывающейся производственной ситуации. Созданные таким образом ТП обладают свойством гибкости за счёт наличия многовариантных решений задач проектирования, что в условиях многономенклатурного производства является неоспоримым 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 операций (АППТО), выполняемых на станках токарной группы в системе планирования многономенклатурных технологических процессов, способной гибко реагировать на изменение производственной ситуации.
Методы и средства исследования. Теоретические исследования выполнены с использованием научных основ технологии машиностроения, принципов системного подхода, математического аппарата теории множеств, кластерного анализа, с применением аппарата теории сетей Петри. Экспериментальные исследования проводились на действующем участке токарного оборудования, при разработке программного обеспечения были применены методы структурного проектирования программных систем и объектно-ориентированного программирования.
Научная новизна характеризуется следующими положениями:
-
Разработан метод совершенствования технологической подготовки мно-гономенклатурного 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, Разработано информационное, алгоритмическое и программное обеспечение автоматизированной подсистемы проектирования технологических операций для оборудования токарной группы, позволяющее принимать рациональные проектные
решения в изменяющейся производственной ситуации в условиях многономенклатурного автоматизированного производства.
С использованием разработанной подсистемы в условиях действующею многономенклатурного производства на ФГУП «Саратовский агрегатный завод» спроектированы в автоматизированном режиме операции токарной обработки деталей типа тел вращения. В результате было зарегистрировано сокращение сроков ТПП за счёт снижения времени разработки технологических операций для оборудования токарной группы в 2,3 раза.
Апробация результатов диссертации проводилась на международных научно-технических конференциях: «Автоматизация и информатизация в машиностроении 2000,2001» (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); на Всероссийской научно-технической конференции «Совершенствование техники, технологий и управления в машиностроении» (Саратов, 2009).
Публикации. По материалам диссертации опубликованы 24 печатных работы, 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 1! 8 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 оборудования токарной группы в рамках автоматизированной 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, полученные в рамках проведения испытаний разработанных программных средств в условиях действующего многономенклатурної о производства.
