Введение к работе
Актуальность темы. Организация производства изделий на станках с числовым программным управлением (ЧПУ) является ответственным мероприятием, от которого во многом зависит качество, надежность, эффективность и долговечность изделий (продукта), то есть функциональность выпускаемых высокотехнологичных объектов военного или гражданского назначения.
Автоматизация производственных процессов при изготовлении подобной продукции, прежде всего, зависит от применяемого оборудования, а именно от использования в производственных процессах станков с ЧПУ как главного производственного звена в процедурах автоматизации производства. Производственный процесс с использованием оборудования (станков) с ЧПУ - это прежде всего управляющие программы, то есть максимальная информатизация всех процессов и процедур, связанных с использованием этого оборудования. В этой связи, наряду с ранее разработанными графоаналитическими моделями появилась острая необходимость усовершенствования информационного обеспечения для производственных процессов разработки управляющих программ для станков с ЧПУ в виде лингвистического описания графоаналитического тезауруса на все виды механической обработки, как то: фрезерные, токарные, электроэрозионные, шлифовальные и другие виды обработки. При этом лингвистическое описание графоаналитического тезауруса должно рассматриваться в привязке к САПР «CASIUS и станок с ЧПУ», которая используется в настоящее время для разработки управляющих программ применительно к оборудованию с ЧПУ.
Автоматизированное проектирование управляющих программ для станков с ЧПУ для организации производства механообрабатывающих деталей и изделий с использованием комплексной системы «CASIUS и станок с ЧПУ» во многом зависит от полной информации об объекте производства, что «накладывает» необходимость расширения сведений в виде лингвистического описания (кроме самих графоаналитических моделей геометрических объектов механосборки) графоаналитического тезауруса - информационных производственно-технологических функций организации производства деталей и изделий.
Поэтому полнота информационного обеспечения комплексной системы организации производства с использованием станков с ЧПУ для автоматизированного проектирования УП должна обеспечивать производственный процесс механической обработки в виде комплекса: графоаналитических моделей, проектно-технологических процедур, технологических процессов и лингвистического описания всех этих реквизитов информационного обеспечения в виде информационного тезауруса, как одного из главных составляющих системы «CASIUS и станок с ЧПУ».
Исходя из вышеизложенного, следует считать, что разработка метода организации производства механообрабатываемых изделий на основе лингвистического описания графоаналитического тезауруса с целью повышения качества управляющих программ для работы оборудования с ЧПУ является актуальным и своевременным направлением исследований.
Работа выполнена в соответствии с комплексным планом НИР института авиационных технологий и управления УлГТУ, ЗАО «Авиастар-СП», ФНПЦ «НПО «Марс»» и ОАО «Авиакор» - Самарский авиационный завод.
Целью диссертационной работы является разработка лингвистического описания графоаналитического тезауруса и метода организации производства изделий,
основанного на этом подходе, для повышения качества управляющих программ для комплекса «CASIUS и станок с ЧПУ» авиационного производства.
В соответствии с поставленной целью в работе сформулированы и решены следующие задачи:
-
Выполнен системно-функциональный анализ графоаналитических моделей геометрических объектов механообработки с целью совершенствования организации производства изделий на оборудовании с ЧПУ.
-
Разработан информационный тезаурус на основе графоаналитических моделей геометрических объектов механообработки с лингвистическим формулированием проектно-технологических функций для организации производства изделий на оборудовании с ЧПУ по геометрическим знакам, символам и элементам.
-
Разработана методика параметрического описания поверхностей изделий на основе анализа геометрических элементов для организации производства изделий на станках с ЧПУ с формированием: проектно-технологических функций на основе графоаналитических моделей (фрезерной и токарной обработки); проектно-технологических процедур; организационного обеспечения для проектирования управляющих программ.
-
Разработана методика по использованию комплексной автоматизированной системы интерактивного управления и согласования (CASIUS) в системе организации производства и рекомендации по диагностированию ошибок в производственно-технологическом процессе и комплексе «CASIUS и станок с ЧПУ»; произведен расчет экономической эффективности выполненных разработок по методологии функционально-стоимостной инженерии.
Состояние изученности проблемы. Проблемами совершенствования информационных баз данных для функционирования производственно-технологических, технико-экономических, управленческих систем и системы организации производства высокотехнологичных изделий занимались многие видные отечественные ученые и специалисты: Гречников Ф.В., Барвинок В.А., Засканов В.Г., Норенков А.П., Павлов В.В., Бабушкин А.И., Попов П.М., Попов И.П., Мишин В.А., Недоцуков Н.А., Лобанов С.Д., Махитько В.П., Лазарев Ю.Н., Антонов Ю.Н., Горанский Я.К., Савотченко В.В., Рыбаков М.И. и др. Эти специалисты внесли значительный вклад в развитие названных систем в научном и методологическом плане. Однако в работах отечественных и зарубежных специалистов, посвященных информатизации производственных процессов, не рассматривались такие узкоспециализированные направления организации производства как информационное обеспечение разработки управляющих программ для станков с ЧПУ. В этой связи возникла острая необходимость усовершенствования информационных баз данных для общей системы организации производства высокотехнологичных изделий и объектов в плане расширения их информативности, а именно, лингвистического описания графоаналитического тезауруса на языке выполняемых функций (полезных действий, свойств или состояний) и их отношений. Также в работах вышеназванных специалистов не рассматривались такие узкие направления как классификация функций по разделу «механическая обработка изделий на станках с ЧПУ» системы организации производства на основе графоаналитического информационного тезауруса - типового лингвистического описания производственно-технологических функций. С этой целью для расширения информации об обрабатываемом объекте (детали) предлагается кроме графоаналитического и математического описания геометрических объектов сформулировать лингвистическое описание графоаналитического тезауруса на языке выполняемых функций механической обработки.
Полученные таким образом классифицированные функции на основе лингвистического описания графоаналитического тезауруса позволяют повысить информативность и эффективность комплексной системы «CASIUS и станок с ЧПУ», применяемой в организации производства изделий авиастроительного профиля.
Область исследований:
-
Разработка методов и средств информатизации и компьютеризации производственных процессов, их документального обеспечения на всех стадиях.
-
Разработка научных, методологических и системотехнических принципов повышения эффективности функционирования и качества организации производственных систем. Повышение качества и конкурентоспособности продукции и др. [паспорт специальности 05.02.22 - Организация производства (машиностроение), п.п. 3, 5].
Объект исследований - производственно-технологические, проектно-техноло-гические и управленческие процедуры системы организации производства изготовления деталей, узлов и изделий на оборудовании с ЧПУ авиастроительного профиля.
Предмет исследований - графоаналитический тезаурус, графоаналитические модели, геометрические объекты (составляющие элементы контуров деталей и изделий, изготавливаемых методами механической обработки).
Методика исследований включает проведение теоретических и экспериментальных исследований графоаналитического тезауруса производственно-технологических процессов механообрабатывающих производств на основе принципов лингвистического описания функций объектов производства с целью повышения информативности и совершенствования организации производства изделий на оборудовании в комплексной системе «CASIUS и станок с ЧПУ».
Научная новизна работы заключается в разработке:
-
Процедуры классификации лингвистических функций, спроектированных на основе графоаналитических моделей фрезерной и токарной обработки механообраба-тывающего производства, что значительно повышает информативность комплекса «CASIUS и станок с ЧПУ» и качество информационно-программно-лингвистического обеспечения АСУ предприятием.
-
Методов организации производства изделий на оборудовании с ЧПУ через функции по логистической цепи «исследование-проектирование-производство», что позволило сократить трудоемкость разработки управляющих программ на 13% по сравнению с базовым значением.
-
Программно-лингвистического обеспечения в виде тезауруса функций, спроектированных на основе графоаналитических моделей геометрических объектов изделий механообработки, что позволило усовершенствовать CASIUS и систему организации производства изделий на комплексе «CASIUS и станок с ЧПУ» в условиях функционирования АСУ предприятием.
4. Комплексной методики организации производства изделий на станках с
ЧПУ, что позволило повысить производительность комплекса «CASIUS и станок с
ЧПУ» в 2,7 раза по сравнению с базовым значением.
На защиту выносятся:
-
Перечень-классификатор графоаналитических - лингвистических моделей фрезерной и токарной обработки в комплексе «CASIUS и станок с ЧПУ», созданный на основе графоаналитического описания изделий механообрабатывающего производства.
-
Тезаурус информационно-поисковый на 136 функций механообработки (как полезных действий, свойств или состояний) со штатными примерами управляющих программ.
3. Комплексная методика описания системы организации производства на оборудовании с ЧПУ в единой интегрированной АСУ предприятия.
Практическая значимость работы заключается в использовании процедур классификации графоаналитических лингвистических моделей в системе организации производства изделий механической обработки на станках с ЧПУ (фрезерная, токарная и электроэрозионная обработка) на основе спроектированных производственно-технологических и проектно-технологических функций, что позволяет резко сократить трудоемкость по созданию управляющих программ и технологических процессов механической обработки, повысить информативность комплекса «CASIUS и станок с ЧПУ», а также повысить качество работы комплекса в целом, усовершенствовать систему организации производства изделий на станках с ЧПУ в единой интегрированной АСУ предприятием.
Реализация результатов исследований:
1. Перечень (классификатор) проектно-технологических и производственно-
технологических функций внедрен и адаптирован на ЗАО «Авиастар-СП» в механо-
обрабатывающем производстве, ОАО «Авиакор» - Самарский авиационный завод в
отделе главного технолога, что позволяет повысить информативность процессов по
разработке УП для станков с ЧПУ, повысить качество технологических процессов
механообработки и, в конечном счете, повысить качество автоматизированного ком
плекса «CASIUS и станок с ЧПУ» в комплексе с АСУ предприятием.
2. Методика организации производства изделий на станках с ЧПУ внедрена на
ЗАО «Авиастар-СП», а также в учебном процессе института авиационных технологий
и управления Ульяновского государственного технического университета и исполь
зуется при изучении дисциплин «Технология производства самолетов» (ТПС), «Тех
нология изготовления деталей самолета» (ТИДС), «Автоматизация технологических
процессов» (АТП) и «Технология и проектирование информационных систем»
(ТИПИС)идр.
Апробация работы. Основные результаты диссертации доложены и представлены на научно-технических конференциях, проводимых в Ульяновском государственном техническом университете (г. Ульяновск, 2006-2009 г.г.); научно-технической конференции «Туполевские чтения» (г. Казань 2007); на Всероссийской научно-технической конференции «Наследие А.Н.Туполева развивается и воплощается в жизнь» (г. Ульяновск-2009г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 статей в изданиях, определенных ВАК Минобрнауки России.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов и списка литературы из 115 наименований, приложения; включает - 58 рисунков, 9 таблиц.
