Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Причины появления гибкого автоматического оборудования крупносерийного и массового производства на примере обработки блоков цилиндров и состояние научно-исследовательских работ 6
1.1. Причины появления требований гибкости к автоматическим линиям (АЛ) крупносерийного и массового производства на примере обработки блоков цилиндров 6
1.2. Основные термины и определения 9
1.3. Обзор публикаций, посвященных исследованию АЛ для групповой обработки деталей крупносерийного и массового производства 12
1.4. Состояние развития автоматических линий в РФ и мире 22
1.5. Унифицированные узлы агрегатных станков, встраиваемые в автоматические линии для обработки корпусных деталей на примере блоков цилиндров 38
Выводы по главе 1 . 54
Цель и основные задачи диссертационной работы 56
Глава 2. Методологические основы проектирования гибких автоматических линий (ГАЛ) механической обработки 57
2.1. Классификация свойств гибкости ГАЛ 57
2.2. Теоретические основы методологии построения ГАЛ из унифицированных агрегатных узлов на примере обработки блоков цилиндров 59
Выводы по главе 2 74
Глава 3. Научное обоснование выбора характеристик ГАЛ 75
3.1. Анализ требований, предъявляемых к точности изготовления и шероховатости основных поверхностей блоков цилиндров 75
3.2. Анализ моделей статистических данных изменения технических характеристик основных поверхностей блоков цилиндров 82
3.3. Понятие риска на этапе проектирования ГАЛ 96
Выводы по главе 3 100
Глава 4. Научные основы обоснования комплексной технической характеристики ГАЛ «производственный потенциал» 101
4.1. Общие понятия 101
4.2. Производственный потенциал ГАЛ по производительности 103
4.3. Производственный потенциал ГАЛ по массогабаритным и технологическим характеристикам 106
Выводы по главе 4 111
Глава 5. Анализ технических характеристик силовых узлов подачи, определяющих точность обработки деталей на расточной позиции ГАЛ 112
5.1. Обоснование технических требований, предъявляемых к унифицированным узлам подачи, при использовании их в ГАЛ 112
5.2. Определение влияния геометрических характеристик направляющих силовых узлов подачи на формообразование растачиваемых отверстий 122
5.3. Влияние отклонения формы направляющих силовых узлов подачи ГАЛ на точность положения растачиваемых отверстий 138
5.4. Экспериментальное исследование точности положения подвижной платформы силового узла подачи 147
5.4.1. Исследование параллельности рабочей поверхности подвижной платформы силового стола основанию направляющей плиты 149
5.4.2. Исследование параллельности рабочей поверхности платформы стола направлению ее перемещения 151
5.4.3. Исследование прямолинейности перемещения платформы стола в горизонтальной и вертикальной плоскостях. 153
5.4.4. Исследование постоянства положения рабочей поверхности платформы при ее перемещении 154
5.4.5. Комплексное исследование точности перемещения подвижной платформы силового стола 156
5.4.6. Исследование геометрической точности направляющих подвижной платформы и плиты направляющей силового стола. 158
Выводы по главе 5 164
Глава 6. Методология разработки технических решений по созданию ГАЛ на базе унифицированных агрегатных узлов 165
6.1. Выбор инновационного проекта создания ГАЛ 165
6.2. Общие положения методологии разработки технических решений по созданию ГАЛ на базе унифицированных агрегатных узлов 174
Выводы по главе 6 183
Общие выводы по диссертационной работе 185
Список литературы 188
- Обзор публикаций, посвященных исследованию АЛ для групповой обработки деталей крупносерийного и массового производства
- Теоретические основы методологии построения ГАЛ из унифицированных агрегатных узлов на примере обработки блоков цилиндров
- Анализ моделей статистических данных изменения технических характеристик основных поверхностей блоков цилиндров
- Производственный потенциал ГАЛ по производительности
Введение к работе
Актуальность работы. Эффективное использование традиционных автоматических линий (АЛ), переналаживаемых на заданные при проектировании параметры, не предусматривает возможность изменений конструкции выпускаемой продукции, которая на стадии ее проектирования известна в ограниченном объеме (предельные требования по точности и массогабаритным характеристикам).
Ведущие фирмы обрабатывающей промышленности в XXI веке столкнулись с изменениями на рынке, среди которых - потребность в новых изделиях, расширение их ассортимента, необходимость изготовления запасных деталей для снятого с производства оборудования, а также внедрение новых технологических процессов. В условиях крупносерийного изготовления деталей для поддержания конкурентоспособности фирмам-изготовителям необходимо иметь высокопроизводительное гибкое производство, оснащенное гибкими автоматическими линиями (ГАЛ), способными оперативно и полностью отвечать указанным требованиям изменения рынка.
Такие изменения рынка вызваны:
быстрой обновляемостью продукции и сокращением жизненного цикла (ЖЦ) изделий, а также уменьшением затрат, связанных с эксплуатацией;
расширением номенклатуры изготовляемых изделий для удовлетворения требований потребителя, например, переход автомобильной промышленности на экологические «чистые» конструкции двигателей -Евро 2, Евро 3 и Евро 4, что потребовало ужесточить ряд технических требований к обрабатываемым поверхностям блоков цилиндров;
повышением конкурентоспособности оборудования по критерию цена/качество;
усилением влияния социального фактора (дефицит и дороговизна квалифицированного труда, особенно во вторую и третью смены) и требования охраны окружающей среды (утилизация отходов и т.д.).
Согласно оценке на ближайшие 10-20 лет прогнозируется дальнейший рост автоматизации производства, которая является основным средством удовлетворения вышеперечисленных требований, притом, что пик привлечения рабочей силы (численности) в промышленности развитых стран пройден еще в 50-е годы прошлого века.
Одной из основных деталей двигателей внутреннего сгорания является блок цилиндров. От точности обработки основных поверхностей блоков цилиндров зависит ориентация всех вспомогательных узлов двигателей: головки блока цилиндров, топливного и масляного насосов и др.
ЖЦ продукции, изготовляемой на АЛ намного меньше, чем ЖЦ обрабатывающего оборудования. Так, например, в РоссииЛШ АЛ по
РОС. НАЦИОНАЛЬНА* 1 БИБЛИОТЕКА 1
ігжізв з
обработке блоков цилиндров составляет 15-18 лет, а ЖЦ самих конструкций блоков цилиндров - примерно 7-8 лет. Таким образом, назначение научно обоснованных технических характеристик ГАЛ, опережающих (в необходимых случаях) характеристики обрабатываемых деталей, является актуальной задачей.
В связи со сказанным, на новом этапе развития машиностроения актуальным является переосмысление принципа агрегатирования при создании технологического металлообрабатывающего оборудования, его основных положений и форм их реализации, расширение области применения принципа и технологических возможностей АЛ из агрегатных станков.
Цель работы. Разработка научных принципов методологии создания гибких автоматических линий в условиях неопределенности требований рынка к изготавливаемым деталям на основе прогнозно-рисковых моделей принятия конструкторско-технологических решений.
Задачи диссертационной работы.
Изучение сущности и характера использования потенциальных возможностей АЛ в условиях крупносерийного и массового производства.
Создание концепции построения ГАЛ, обладающих возможностью адаптироваться к изменению характеристик и программы выпуска обрабатываемого изделия заданного семейства.
Формирование научных принципов методологии построения ГАЛ в сравнении с опытом создания традиционных конструкций для обработки деталей сложной пространственной формы (блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания).
Методы исследования. Результаты работы получены на основе теоретических и экспериментальных исследований. Теоретические исследования выполнены с использованием основных положений технологии машиностроения, станковедения, теории вероятностей, теории принятия решений, методов: дискретной математики, компьютерного моделирования, нечетких множеств, математической статистики.
Экспериментально на специальном стенде проверены методики, определяющие влияние точностных характеристик направляющих агрегатных силовых узлов подачи на выходную точность расточной позиции ГАЛ. Постановка задач исследования обоснована с привлечением математического моделирования, теории и методов промышленного эксперимента.
Научная новизна диссертационной работы включает:
раскрытие сущности и характера потенциальных возможностей АЛ в условиях крупносерийного и массового производства, обеспечивающих их адаптацию к изменяющимся требованиям изготавливаемых изделий данного семейства;
методологию создания ГАЛ, состоящую из:
- классификатора гибкости технологического оборудования (ГАЛ из унифицированных агрегатных узлов), позволяющего определить его технические характеристики на этапе проектирования;
-описания качественной зависимости между производительностью, гибкостью и стоимостью, заключающейся в их противоречивости (конфликтности);
-методики построения прогнозно-рисковых моделей изменения во времени параметров блоков цилиндров, которая позволяет учитывать необходимый уровень избыточности технических характеристик ГАЛ;
- методики определения комплексной технической характеристики «про-
изводственный потенциал» ГАЛ, позволяющей учитывать прогнозируемые требования заказчика на предпроектной стадии проектирования;
- методики адаптации ГАЛ к изменяющимся условиям эксплуатации и
проведения проектно-конструкторских работ при переходе на обра
ботку новой детали;
организационно-техническую часть создания ГАЛ, состоящую из:
выбора инновационного проекта ГАЛ в соответствии с требованиями заданных характеристик по точности, гибкости и производительности в условиях неопределенности рынка к техническим характерне -тикам обрабатываемых деталей;
обоснования особенностей конструкций унифицированных агрегатных узлов ГАЛ, обеспечивающих требуемую точность обработки, гибкость и производительность;
-разработки точностной модели расточной позиции ГАЛ, которая позволяет учитывать влияние геометрических характеристик направляющих силового узла подачи на положение оси обрабатываемого отверстия. Практическая ценность работы заключается в: разработках методики определения перспективных характеристик конструкций блоков цилиндров на 10 и более лет, разработке принципов выбора инновационных проектов при проектировании и эксплуатации ГАЛ крупносерийного производства, разработке методики определения комплексной технической характеристики ГАЛ «производственный потенциал», существенном повышении качества расчетов точности механообработки для расточной позиции ГАЛ, обосновании создания дополнительной гаммы унифицированных узлов ГАЛ и передаче российским СКВ и заводам материалов для проектирования ГАЛ.
Реализация результатов работы. Результаты работы представлены в
виде методического обеспечения, практических рекомендаций по проектированию ГАЛ и специальной гаммы унифицированных агрегатных узлов и приняты к использованию на ряде станкостроительных производств и проектных организаций, таких как ОАО «МосСКБ АЛ и АС», ОАО «Станкоаг-регат». Материалы, полученные в диссертационной работе используются в учебном процессе МГТУ «Станкин», а именно в программах специальностей 120200 «Металлорежущие станки и комплексы», 210200 «Автоматизация технологических процессов и производств (в машиностроении)», 210300 «Роботы и робототехнические системы», 071800 «Механотроника», 120900 «Проектирование технических и технологических комплексов».
Апробация и публикация работы. Основные научные и практические результаты диссертации докладывались на: научно-техническом семинаре МДНТП «Проблемы создания гибких автоматизированных производств для отраслей машиностроения» (Москва, 19-20 февраля 1985 г.); научной конференции «Организационно-экономические проблемы гибкой автоматизации производства» (МДНТП, Москва, 14-18 ноября, 1982 г.); всесоюзной конференции «Конструкторско-технологическая информатика, автоматизированное создание машин и технологий КТИ-89» (Москва, 1989 г.); научном семинаре «Местный опыт в промышленности» (Москва, 1989 г.); 9-ой международной научной конференции «КОМП-КОНТРОЛЬ-89» (Братислава, 1989); научно-технической конференции «Актуальные проблемы современной науки-89» (Москва, 1989 г.); научном семинаре «Передовой производственный опыт и научно-технические достижения, рекомендуемые для внедрения» (Москва, 1991 г.); 3-м международном конгрессе «Конструкторско-технологическая информатика КТИ-96» (Москва, 1996); 1-м международном семинаре «Опыт проектирования и применения производственных машин с параллельной кинематикой на базе мехатронных модулей» (Москва, 1999); научно-техническом семинаре «Научно-исследовательские работы в области станкостроения» (Москва, ЭНИМС, 2000); IV Международном конгрессе «Конструкторско-технологическая информатика 2000» (Москва, 2000); научной конференции «Проектирование технологических машин» (Москва, 2000); научно-техническом семинаре «Станкостроение: Базовые и информационные технологии» (Москва, 2001); научной конференции «Комплексная автоматизация производства на базе роторных и ро-торно-конвейерныхлиний» (Тула, 2002), на 5-й юбилейной Международной выставке «Машиностроение 2003» (Москва, 16-20 сентября 2003).
По теме диссертации опубликовано более 40 работ, в том числе одна монография.
Обзор публикаций, посвященных исследованию АЛ для групповой обработки деталей крупносерийного и массового производства
При создании станочных ГАЛ широко используют принцип агрегатирования на основе нормализованных и унифицированных узлов, наиболее полно изложенный в работах Ю.Б. Эрпшера [146], А.П. Владзиевского [23, 24], Г.А. Шаумяна [142], Н.М Вороничева [31], О.И. Аверьянова [1], Л.И. Волчкевича [29, 30], А.И. Дащенко [40, 91], Б.И. Черпакова [47, 136, 138], В.Б. Генина [31], В.В. Калинина [129]. В работах Б.И. Черпакова, А.С. Проникова, B.C. Стародубова [64, 79,138] рассматривается классификация и основные типы станочных систем. A.M. Царев рассматривает возможность применения перекомпонуемых систем машин переменной структуры в крупносерийном и серийном производствах, рассматривая возможности перекомпоновки такого оборудования в процессе эксплуатации [133]. Проблемам создания ГПС и ГПМ для механообработки посвящены работы Л.Ю, Лищинского [58]. При создании станочных ГАЛ широко используют принцип агрегатирования на основе нормализованных и унифицированных узлов, не обладающих свойством гибкости, что наиболее полно изложено в работах, А.П. Владзиевского [23, 24], Г.А. Шаумяна [142], Н.М. Вороничев, Ж.Э. Тарковского, В.Б. Генина [31, 66]. В работах Ю.М. Соломенцева, В.П. Вороненко, И.М. Султан-Заде, М.Г. Косова, А.Г. Схиртладзе [70, 71,90] рассматриваются методологические принципы разработки проекта автоматизированных участков и цехов. В работах П.Н. Белянина [13,77] рассматриваются два основных направления развития автоматизации: 1 - создание принципиально новых и многовариантных в конструктивном исполнении автоматизированных систем машин в зависимости от условий их применения; 2 - создание систем машин, одинаково пригодных и высокоэффективных для различных типов производств, при существующих различиях развития последних.
Гибкие технологические среды являются предметом изучения Н.Г. Наянзина [67]. Компоновка определяет большой круг вопросов создания системы машин. По А.П. Владзиевскому [23, 24] при компоновании АЛ и АС решаются вопросы выбора материала, конструкции и программы выпуска изделий; определяется состав оборудования, узлов и механизмов, число потоков обработки, разделение системы машин на рабочие позиции, участки с накопителями межоперационных заделов. X. Гебель [34] вводит обозначения компоновок агрегатных станков и автоматических линий, которые позволяют описывать число и расположение агрегатных узлов, воздействующих на обрабатываемую деталь направления перемещений, подачи, траекторию и время транспортирования заготовки в процессе обработки. Осуществляется описание многосторонней и многоинструментальной обработки.
Вопросы компонования и проектирования станков-автоматов получили развитие в работах Г.А. Шаумяна [142], Б.Л. Богуславского [14], И.М. Кучера [55\, А.С. Проникова [79]. Показывается, что компоновка должна обеспечивать: 1) наилучшие условия обработки детали; 2) получение требуемой точности, жесткости и виброустойчивости автомата; 3) удобство наладки и обслуживания; 4) возможность автоматической загрузки и транспортирования деталей; 5) возможность встраивания в автоматические линии и участки. Выбор размерных рядов автоматов напрямую взаимосвязан с выбором компоновки.
И.М. Кучер [55] рассматривает выбор компоновки станков прежде всего в зависимости от конфигурации обрабатываемых деталей, вида обрабатываемых поверхностей, метода образования поверхностей. При этом рассматривает варианты компоновок: 1) при двухкоординатном прямолинейном перемещении рабочих органов; 2) при трехкоординатном перемещении; 3) компоновки с револьверными головками; 4) для многосторонней обработки деталей; 5) для многопозиционной обработки деталей; 6) для непрерывной обработки. Основными признаками, определяющими компоновку, являются размещение и движение узлов, рабочих органов оборудования относительно друг друга и по отношению к обрабатываемым поверхностям детали
В числе разработок структурных схем и выбора компоновок автоматических линий и агрегатных станков известны работы Л.И. Волчкевича, М.М. Кузнецова, Ю.П. Замчапова [2,29,53], А.И. Дащенко, А.П. Белоусова [40], Н.М. Вороничева, Ж.Э. Тартаковского, В.Б. Генина, В.В. Калинина [31], Ю.М. Соломенцева, Н.М. Султан-Заде [71]. В работах Ю.М. Соломен-цева, В.Г. Митрофанова, В.В. Калинина [70, 82] рассматриваются вопросы автоматизированного проектирования планировки автоматической линии. Согласно работе [53] компоновка автоматической линии реализуется в планировке и требует решения таких задач, как выбор структуры компоновки АЛ, в связи с чем определяется количество и взаимосвязь технологического и вспомогательного оборудования, вид межагрегатной связи, взаимное пространственное расположение основных компонентов АЛ.
В работе [40] изучаются прежде всего методы оптимизации структурно-компоновочных схем АЛ по степени концентрации операций. Компоновка автоматических линий из агрегатных узлов и станков [31] требует разработки планировки технологического, транспортного и вспомогательного оборудования для выполнения процессов с требуемой производительностью. В целях повышения производительности АЛ рассматривают возможность видоизменения структуры при нарастающем характере производственной программы изделий [31, 53]. Повышение эффективности АЛ достигается за счет дополнительного встраивания и наращивания параллельных потоков, новых участков с накопителями, а также за счет более совершенных механизмов и устройств при наличии резервов производственных площадей. Дальнейшее развитие получила теория компоновок многооперационных станков с ЧПУ по модульному принципу в работах О.И. Аверьянова [1]. Известны работы А.Л. Воронова [32], В.Т. Пормана [83], П.В. Воло-ценко [28], Б.М. Базрова [11]. Вопросы структуры и кодирования компоновок рассмотрены в работе [32], синтез компоновок в зависимости от процессов формообразования — в работе [83], компонование на основе агрегатно-модульного построения - в работах [1, 28]. В работах Б.М. Базрова [11, 12] рассмотрены вопросы замещения оборудования совокупностью координатных систем с деформирующимися связями. Возникают научно-практические задачи, решение которых невозможно без применения методов математического программирования, теории исследования операций, развития теории систем, системотехники [19, 22]. Большой вклад в развитие теории систем технологических процессов и систем машин внесли В.Д. Цветков, Н.П. Бусленко [134] и другие.
Вопросы развития автоматизации проектирования и оптимизационного синтеза технологических процессов исследованы Н.М. Капустиным [44], СП. Митрофановым [65]. Автоматизация конструкторского и технологического проектирования рассматривается Н.М. Капустиным и Г.Н. Васильевым [21].
Теоретические основы методологии построения ГАЛ из унифицированных агрегатных узлов на примере обработки блоков цилиндров
Основная задача проектирования ГАЛ состоит в создании методологии и математического аппарата для осуществления многоэтапного поиска оптимального проектного решения [125, 127]. За исходную информацию для проектирования принимают техническое задание заказчика. В нем приводят сведения об обязательной номенклатуре обрабатываемых 1, 2,..., /и прогнозируемых і +1, і + 2,..., jдеталей, потребность в которых может возникнуть в процессе эксплуатации ГАЛ.
Каждый из всех выбираемых элементов ГАЛ (станков, транспортных устройств, систем управления и т.д.) обладает количественными и качест-. венными характеристиками. Поиск решения связан с совместным рассмотрением многих вариантов ГАЛ с учетом различных условий [10]. Прежде всего, они включают в себя ограничения области поиска вариантов (каждого фактора в отдельности и их совместимости в одном варианте), а также выбора значений критерия оценки эффективности ГАЛ.
Стандартными методами такие задачи не решаются, поскольку аналитические зависимости для некоторых критериев оценки априорно неизвестны. Они могут быть определены только в процессе моделирования, проектирования и даже изготовления ГАЛ. Кроме того, эти зависимости часто представлены в такой форме, которая не позволяет применять общепринятые методы оптимизации решения. Проектирование ГАЛ состоит из двух этапов - структурного и параметрического синтеза, они же определяют эффективность выбранной схемы. Структурные факторы, как правило, включают в себя количественные характеристики ГАЛ (например, производительность, точность обработки и т.д.). Параметрические факторы определяются фиксированными показателями конструктивных элементов, например, унифицированных агрегатных узлов, входящих в АС и ГАЛ. Каждый из факторов выбирают сначала для отдельных элементов, а затем для ГАЛ в целом, формируют набор, в который входит по одному значению каждого из выбранных факторов. На первом этапе проектирования ГАЛ определяют набор факторов, соответствующий техническому заданию. Он включает в себя варианты всех ранее выбранных технологических, организационно-экономических и эксплуатационных решений. Задачей этого этапа является выбор всех параметрических факторов, т.е. набора конструктивных элементов и их ха 61 рактеристик, требования к которым устанавливаются только после определения структурных факторов. Оптимальный вариант ГАЛ конкретизируется в виде следующего набора условий, каждому из которых должно удовлетворять найденное решение. 1. Иі є Иj, где И І и Иj - массогабаритные характеристики обрабатываемых деталей, соответственно заданные при проектировании и прогнозируемые для изготовления в процессе эксплуатации ГАЛ. 2. \\;tnj = 1п}1 где ці - коэффициент затрат времени при переходе ГАЛ на обработку у-й детали (задается в техническом задании); tnj и tni - средняя продолжительность переналадок при переходе на обработку у и /детали соответственно; 3. Ті єТ.-, где Tt и Т, - обобщенные характеристики точности обработки Ї-Й и у-й деталей. 4.3}+j — min, где 3i+: - суммарные затраты, требуемые на проектирование ГАЛ, обеспечивающей обработку Ї-Х И у-х деталей; 3i+j А, А—допустимые для заказчика затраты на ту же ГАЛ.
В общем виде последовательность проектирования ГАЛ следующая: 1) отбор только допустимых вариантов при всех рассматриваемых факторах (конструктивных, технологических, экономических и др.); 2) составление наборов факторов, в каждый из которых входят только совместимые варианты, и реализация их при проектировании; 3) оценка результатов моделирования при заданных показателях эффективности (производительности, точности, надежности, гибкости, стоимости и пр.); 4) обеспечение минимальных значений приведенных затрат, являющихся критерием оптимальности ГАЛ при проектировании.
Для ГАЛ, как и для каждой искусственно создаваемой системы, должны рассматриваться и общие системные компоненты: управление выбором методики проектирования и ограничения. Управление осуществляется на основе сопоставления информации, содержащей описание заданной цели, и информации о прогнозируемых результатах, поступающей по каналу обратной связи на основании данных проектирования. Ограничения конкретизируют проект ГАЛ и входят в состав каждого из ее системных компонентов. ГАЛ рассматривается как единство системных компонентов: входа, процесса и выхода. Под входом понимают совокупность причин, под выходом - их следствие, под процессом - явление, состоящее в превращении входа в выход. Цель функционирования всех искусственных систем задается из вне, например, для построения ГАЛ - техническим заданием заказчика.
Методика проектирования ГАЛ универсальна для установления причинно-следственных связей; она не только способствует преодолению трудностей, связанных с нахождением оптимального решения нетрадиционных задач, но и предопределяет способ его нахождения. Применение методики и терминологии системного подхода позволяет унифицировать задачи проектирования ГАЛ различного назначения, для чего необходимо четко сформулировать вход системы (цель создания и характеристики ГАЛ, определяемые техническим заданием) и процесс преобразования входа в необходимый выход (рис.2.2.1).
Задача выявления входа системы проектирования ГАЛ состоит в сборе всей исходной информации, которая позволяет построить эту систему, являющуюся средством проектирования оптимального варианта ГАЛ - в данном случае для обработки деталей типа блока цилиндров.
Анализ моделей статистических данных изменения технических характеристик основных поверхностей блоков цилиндров
В основу выбора моделей анализа статистических данных технических характеристик поверхностей блоков цилиндров были положены следующие соображения. 1. Физическая картина изменения требований к точностным характе ристикам параметров блока цилиндров: - монотонный характер изменения требований (убывание по абсолютной величине значений точностных характеристик параметров блока цилиндров по годам), - отсутствие чёткой физической информации о факторах, влияющих на изменение требований по годам и высокая трудоёмкость (а возможно, и неформализуемость) синтеза моделей изменения требований с учётом всех факторов. 2. Математические модели процессов должны быть адекватны стати стическим данным изменения технических характеристик основных по верхностей блоков цилиндров. Например, представление процессов изменения требований к точностным характеристикам параметров блока цилиндров многочленом четной степени, имеющим, как известно, один экстремум (максимум либо минимум), могло бы привести к резкому возрастанию абсолютных значений требований в какой-либо из дат, на которую требуется осуществить прогноз. Это, очевидно, не соответствует действительности. Многочлены нечётной степени также имеют точку перегиба, что может привести к аналогичной картине при их использовании.
Известные ортогональные многочлены и сплайны [19] требуют проведения специальных исследований для их практического применения в конкретной ситуации для исключения «чужеродных» точек перегиба. Кроме того, этим не гарантируется отсутствие возможных «выбросов» при экстраполяции на заданную дату прогноза. Представленные же модели просты и вместе с тем свободны от указанных недостатков.
Порядок синтеза модели изменения требований к точностным характеристикам параметров блока цилиндров по имеющимся статистическим данным поясним на примере оценки шероховатости верхней привалочной плоскости блока цилиндров.
Имеются следующие значения требований к параметру шероховатости Ra верхней привалочной плоскости блока цилиндров z(- по годам /,-(рис.3.2.1): 1970 год- 3,25 мкм, 1980 год- 3,25 мкм, 1990 год-2,5 мкм, 2000 год-2,5 мкм. Требуется определить наиболее подходящую модель изменения требований к шероховатости верхней привалочной плоскости блока цилиндров по критерию минимальной среднеквадратичной ошибки (3.2.6) из трёх имеющихся (3.2.1)-(3.2.3). Определить прогноз требований к шероховатости верхней привалочной плоскости блока цилиндров на период 2010 год.
Производственный потенциал ГАЛ по производительности
Выпуск продукции ГАЛ одного типа (/-я деталь) может быть охарактеризован временем th принимаем, что плановая производительность ГАЛ подвержена случайным изменениям, а величина задания Qj(t), выраженная в виде суммарной станкоемкости, при многократном планировании может быть описана функцией F[ 2( ,(/)] распределения.
Из ряда технических характеристик ГАЛ Е (t) производственных возможностей, формирующих ПП ГАЛ в части производительности, в общем случае имеет вид вектора Пд ={E(t)} Компоненты вектора H.(t) являются функцией задания на проектирование ГАЛ и простоев оборудования, вызванными техническими и организационными причинами. Компоненты вектора Пд(\ могут быть описаны условными функциями распределения F[TlE ]. Каждое из распределений может быть охарактеризовано своими центральными моментами, первый из которых -математическое ожидание, взятое при значениях прочих компонентов вектора Пш) равных собственным математическим ожиданиям. Состоятельной несмещенной оценкой - математического ожидания M[Ei(t)] служит среднее значение ,-(т). Вектору Пд ={E{t)}, скомпонованному из таких условных средних значений, можно поставить в соответствие некоторое «среднее» задание Q,-(f), ориентированное на среднюю производительность ГАЛ.
Устойчивое обеспечение с помощью ГАЛ потребностей конкретного производства закладывается на стадии проектирования и в значительной мере определяется требованиями технического задания на проектирование. В настоящее время получил распространение детерминистский подход, при котором производительность проектируемой ГАЛ задается заказчиком как среднее суммарное время работы основного технологического оборудования ГАЛ (средняя суммарная станкоемкость продукции) при обработке /-ой детали. Такой подход предполагает, что если разработчик установил среднюю производительность Q"(t) Qi(t), то это обеспечит выполнение производственных заданий заказчика.
Однако вследствие того, что значения Q« (/) и Qj(t) имеют определенное рассеяние, существует конечная, не равная нулю вероятность того, что достигнутая при выполнении конкретного задания производительность Q- (t) окажется меньше требуемой для выполнения задания Q{ (t). Таким образом, существует возможность невыполнения отдельного задания ГАЛ, что обусловлено стохастической природой процессов формирования и выполнения заданий.
Необходимо решать оптимизационную задачу связывающую вероятность выполнения задания ГАЛ с резервом производственных возможностей, необходимым для обеспечения этой вероятности. Целевая функция в таком случае включает в себя экономические характеристики потерь из-за невыполнения планового задания и из-за резервирования части производственных возможностей ГАЛ.
Для того чтобы оценить влияние невыполнения задания на показатели эффективности ГАЛ, целесообразно ввести меру, которая бы отражала стохастическую связь между заданием (заданной производительностью) и степенью его выполнения (достигнутой производительностью).
Группа специалистов-экспертов подбирается из высококвалифицированных и опытных сотрудников, имеющих глобальные разработки в данной сфере. На базе их знаний с помощью методов квалиметрии создается опросный лист, информация с которого в дальнейшем используется при составлении заявки на проектирование ГАЛ.
Важнейшим в проектировании конкретной ГАЛ является наличие необходимой информации для предпроектного периода, включающего следующие сведения: 1) формирование группы специалистов; 2) анализ мнений специалистов-экспертов об основных массогабаритных и технологических показателях ГАЛ; 3) установление специалистами-экспертами вариаций показателей оценок; 4) составление карты опроса заказчика.
Из анализа мнений экспертов о требованиях сформулируем вопросы, на основании которых будет формироваться ПП по массогабарит-ным и технологическим характеристикам ГАЛ. Перечислим эти компоненты (табл.4.2,1): 7 - сравнительные финансовые затраты при создании ГАЛ и традиционной АЛ; 2 - уровень автоматизации оборудования ГАЛ; 3 - из какого оборудования проектируется ГАЛ; 4 - коэффициент использования фондов времени; 5 - среднее время, необходимое для освоения новых видов продукции 0"-ых деталей); б- численность работающего персонала на единицу оборудования; 7- габариты обрабатываемых блоков; 8 - шероховатость верхней привалочнои плоскости блока, мкм; 9-параллельность верхней привалочнои плоскости к базовой, в мм, на длине 300 мм; 10- допуск размера от верхней привалочнои плоскости до оси коленчатого вала, мм; 11 - допуск размера межосевых расстояний от базового отверстия до отверстия под гильзы цилиндров, мм; 12 - неци-линдричность растачиваемых отверстий под поршни, мм; 13- допуск соосности средних отверстий под вкладыши коренных подшипников относительно крайних отверстий, мм; 14-неперпендикулярность осей растачиваемых отверстий под поршни к базовой поверхности (оси коленвала), мм.
