Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Процесс проектирования технологической оснастки как объект стандартизации 9
1.1 Проблема стандартизации на этапе технологической подготовки производства 9
1.1.1 Понятие стандартизации изделий 9
1.1.2 Методы технической системогенетики при проектировании изделий. 18
1.1.3 Анализ методов оценки стандартизации изделий 23
1.2 Процесс конструирования изделий 25
1.3 Семантическая модель технологической подготовки производства .. 28
1.4 Статистический анализ использования технологической оснастки на предприятиях 31
1.5 Постановка цели и задач исследования 33
2 Математическая модель оценки степени стандартизации технологической оснастки 34
2.1 Менеджмент процесса проектирования технологической оснастки.. 34
2.2 Оценка степени практической стандартизации технологической оснастки 50
2.3 Автоматизированная система поддержки принятия решения при проектировании технологической оснастки как инструмент управления стандартизацией технологической оснастки 56
2.3.1 Компоненты автоматизированной системы и их взаимодействие 56
2.3.2 Структура автоматизированной системы поддержки принятия решений при проектировании технологической оснастки 58
2.4 Выводы 60
ГЛАВА 3 Интеллектуальный модуль автоматизированной системы поддержки принятия решения при проектировании технологической оснастки 61
3.1 Системотехнический подход к разработке интеллектуального модуля 61
3.2 Процесс разработки технологической оснастки как предметная область интеллектуального модуля 64
3.2.1 Морфологический анализ структуры типовой технологической оснасти 69
3.3 Информационное обеспечение интеллектуального модуля автоматизированной системы 71
3.3.1 Концептуальная модель основной технологической оснастки 72
3.3.2 Функционально-стоимостной анализ конструкции технологической оснастки 84
3.4 Математическое обеспечение интеллектуального модуля 93
3.5 Логическая модель представления знаний для задачи поддержки принятия решения при проектировании технологической оснастки 99
3.6 Выводы 103
ГЛАВА 4 Практическая реализация интеллектуального модуля 104
4.1 Реализация автоматизированной системы поддержки принятия решения при проектировании технологической оснастки 105
4.2 Анализ результатов внедрения интеллектуального модуля в производственный процесс 111
4.3 Выводы 112
Заключение 113
Список использованных источников 115
Приложение 1 126
- Семантическая модель технологической подготовки производства
- Структура автоматизированной системы поддержки принятия решений при проектировании технологической оснастки
- Функционально-стоимостной анализ конструкции технологической оснастки
- Реализация автоматизированной системы поддержки принятия решения при проектировании технологической оснастки
Введение к работе
Актуальность темы. В последние годы на предприятиях машиностроения отмечается рост числа деталей изделий, вызванный повышением сложности выпускаемой продукции и расширением ее номенклатуры, что приводит к необходимости разработки большего количества технологической оснастки. Рост номенклатуры оснастки влечет увеличение затрат на технологическую подготовку производства, в том числе из-за объема проектно-конструкторских работ, привлеченного персонала, задействованного оборудования, режущего и измерительного инструмента, материалов, сортамента.
Качество применяемого в производстве технологического оснащения и технологической оснастки существенно влияет на качество новых изделий.
Уровень качества технологической оснастки и сроки технологической подготовки производства определяются преемственностью разрабатываемой конструкции, что влияет на экономию трудовых и материальных ресурсов при создании новой оснастки. Стандартизация проектных решений на предприятиях позволяет закрепить в новых конструкциях оснастки все лучшее, что создано ранее, и всесторонне проверено в производстве и эксплуатации.
В производственной практике степень стандартизации технологической оснастки определяется не только объективными причинами, но и субъективными. Среди субъективных причин снижения степени стандартизации можно выделить следующие: потеря преемственности проектных решений, отсутствие структурированности архивов и резервирования конструкторской документации.
Такой аспект практической стандартизации, как унификация, на основе установления и применения параметрических рядов, базовых конструкций, конструктивно-унифицированных блочно-модульных составных частей технологической оснастки с использованием 3D библиотек деталей и узлов не только позволяет повысить качество и сократить сроки технологической подготовки производства, но и создает условия для развития специализации и кооперирования производства, снижения себестоимости изделий основного производства.
Поэтому задача разработки комплекса мероприятий по повышению качества технологической оснастки, учитывающего практическую стандартизацию и позволяющего устранить возникающие несоответствия, а также сократить временные и трудовые потери, является актуальной.
Цель работы заключается в повышении качества проектирования технологической оснастки на основе количественной оценки состояния унификации основных узлов и деталей, агрегирования и блочно-модульного проектирования, и в сокращении сроков процесса проектирования на основе достижения преемственности проектных решений.
Для достижения поставленной цели сформулированы и решены следующие задачи исследования:
\. Выполнить структурно-функциональное моделирование процесса проектирования технологической оснастки с целью выявления управляющего воздействия степени стандартизации.
Выявить зависимость временных потерь на создание технологической оснастки от степени стандартизации и определить пути их снижения.
Разработать методику оценки степени стандартизации технологической оснастки на основе преемственности проектных решений.
Разработать модель управления процессом разработки конструкторской документации на технологическую оснастку на основе методики оценки степени ее стандартизации с помощью такого инструмента поддержки принятия решения при проектировании, как интеллектуального модуля.
Выполнить совершенствование процесса проектирования технологической оснастки, направленное на сокращение сроков разработки конструкторской документации, обусловленное повышением степени стандартизации.
Методы и средства исследования. При выполнении работы использовались научные положения всеобщего управления качеством, основы систе-могенетики, методологии структурно-функционального моделирования IDEF, методологические концепции системотехники и искусственного интеллекта, методологии функционально-стоимостного анализа.
Наиболее существенные научные результаты, полученные лично соискателем:
Структурно-функциональная модель процесса проектирования технологической оснастки, позволившая выявить влияние степени стандартизации технологической оснастки на качество процесса и раскрыть поэтапное воздействие несоответствий в конструкторской документации на общее время разработки технологической оснастки.
Пути снижения временных потерь при проектировании технологической оснастки, включающие унификацию проектных решений, агрегирование и блочно-модульное проектирование, обоснованные математической моделью временных потерь, учитывающей степень стандартизации технологической оснастки.
Математическая модель такого параметра качества, как коэффициент стандартизации изделия, позволяющая объективно управлять временными потерями в процессе проектирования технологической оснастки.
Методика оценки степени стандартизации проектных решений технологической оснастки на основе применения знаний и опыта, накопленных на производстве в процессе создания оснастки, представленных в виде 3D-библиотек стандартизованных деталей и узлов изделия, позволяющая повысить преемственность конструкторских решений при проектировании оснастки.
Мифологическая и структурная модель процесса выбора прототипа технологической оснастки с использованием преемственности конструкций
оснастки на базе 3D моделей, ставшая основой интеллектуального модуля поддержки принятия решения при проектировании технологической оснастки.
6. Интеллектуальный модуль автоматизированной системы как инструментарий по повышению степени стандартизации технологической оснастки с целью снижения временных потерь при проектировании, позволивший учесть накопленный опыт на предприятии в области конструирования оснастки, сократить сроки и повысить качество разработки проектных решений за счет использования ЗО-библиотек стандартизованных деталей и узлов оснастки.
Научная новизна результатов исследования:
Раскрыта функциональная зависимость качества процесса проектирования технологической оснастки от степени практической стандартизации проектных решений и установлены закономерности формирования коэффициента стандартизации, учитывающего взаимосвязь процессов унификации, агрегирования и блочно-модульного проектирования.
Отличие данной работы от исследований в области стандартизации конструкций изделий, выполненных Новиковой М.В. (2006 г.), Балаше-вой Ю.В. (2007 г.), Кахутиным П.В. (2004 г.) и Красновым А.А. (2007 г.), заключается в раскрытии зависимости качества проектирования технологической оснастки от степени ее унификации, функционально-узлового проектирования и агрегирования, с учетом функциональных характеристик разрабатываемой конструкции оснастки, выявлении причинно-следственных взаимосвязей между рисками и несоответствиями, возникающих на этапах разработки технологической оснастки.
Теоретическое значение результатов работы заключается в том, что разработанная методика оценки степени стандартизации проектных решений, основанная на количественной оценке состояния унификации основных узлов и деталей, агрегирования и блочно-модульного проектирования, углубляет и конкретизирует область применения методов системогенетики.
Практическое значение результатов работы. Предложенная методика оценки степени стандартизации конструкций технологической оснастки на основе применения знаний и опыта производства, представленных в виде ЗО-библиотек стандартизованных проектных решений, и реализованная в форме интеллектуального модуля автоматизированной системы принятия решений при проектировании оснастки, позволяет сократить сроки и повысить качество процесса технологической подготовки производства.
Реализация работы. Результаты данной работы внедрены на ОАО «НПО «Стрела» (г. Тула).
Рекомендации об использовании результатов работы. Результаты работы могут использоваться для совершенствования систем технологической подготовки производства в области проектирования технологической оснастки машиностроительных предприятий, а так же для повышения степе-
ни квалификации разработчиков технологической оснастки в машиностроительном производстве.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались на научных конференциях профессорско-преподавательского состава ТулГУ в 2007-2010 гг.; международной электронной научно-технической конференции «Технологическая системотехника» (г. Тула) в 2008 г.; международной научно-технической конференции "Автоматизация: Проблемы, Идеи, Решения (АПИР)" (г. Тула) в 2006 и 2007 гг.; международной молодежной научной конференции "Гагаринские чтения" (г. Москва) в 2006, 2007, 2008 и 2009 гг.; магистерских научно-технических конференциях ТулГУ (г. Тула) в 2006, 2007 и 2008 гг..
Публикации. По тематике исследований опубликовано 8 работ, из них 2 без соавторов и 5 в ведущих рецензируемых изданиях, включенных в список ВАК.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы. Содержит 108 страницы машинописного текста, 30 таблиц, 43 рисунков, список литературы из 108 наименований и приложений на 1 странице. Общий объем диссертации 126 страниц.
Семантическая модель технологической подготовки производства
Распространенной формой производственной симплификации является разработка и регламентация ограничительных документов на допустимые к применению в конструкции изделия материалы, конструктивные элементы деталей и составные части изделия. Ее результаты оформляют в виде ограничительных стандартов, руководящих документов, альбомов, перечней и т.п.
Процесс унификации способствует улучшению показателей технологичности изделия, повышению серийности производства и применению высокопроизводительных методов изготовления. Унификация применима не только к составным частям изделия, но и к конструктивным элементам, маркам и сортаменту материалов, размерам, допускам и т. п. Унификация конструктивных элементов деталей оснастки приводит к сокращению номенклатуры обрабатываемых поверхностей и необходимого для обработки инструмента, упрощает технологический процесс изготовления деталей со всеми вытекающими отсюда последствиями технико-экономического характера.
Типизация представляет собой совокупность приемов, посредством которых разработчик изделий приводит к единообразию структурные композиции ее однотипных исполнений.
Методы смены технических решений включают в себя взаимозаменяемость, представляющую собой совокупность приемов, обеспечивающих возможность замены одного исполнения изделия другим в процессе его преобразований. Применение этих принципов важно не только для совершенствования процесса конструирования, но и для улучшения технико-экономических показателей производства и эксплуатации изделий, в том числе и технологической оснастки [37, 69]. В производственной практике низкая степень стандартизации технологической оснастки обуславливается как объективными, так и субъективными причинами. На рисунке 1.3 представлена пресс-форма прессования крышки, которая имеет низкую степень стандартизации по объективным причинам. создание условий при проектировании и производстве для обеспечения высокого качества изделий и взаимозаменяемости их составных частей в эксплуатации; повышение экономической эффективности создания и эксплуатации изделий за счет снижения затрат в процессе проектирования изделий, изготовления их в условиях специализации производства и технического обслуживания. Достижение указанных целей осуществляется проведением работ по унификации проектных решений в следующих направлениях: использование во вновь разрабатываемых и модернизируемых группах изделий ранее спроектированных, освоенных в производстве и апро бированных или впервые разработанных одинаковых (повторяющихся в пре делах группы изделий) составных частей; разработка унифицированных составных частей; разработка конструктивно-унифицированных рядов изделий; установление (ограничение) номенклатуры разрешаемых к применению изделий и материалов (симплификация). Изделие, полученное в результате проведения работ по симплифика-ции и разрешенное к применению в установленном порядке, является сим-плифицированным изделием. Производственная симплификация является определяющей в ограничении многообразия конструкторско-технологических решений. Объектами производственной симплификации являются: марки и сортамент производственных материалов; конструктивные элементы деталей (геометрические формы и размеры, допуски и посадки и др.), влияющие на выбор технологического инструмента, режимов обработки и т.п.; номенклатура и наименование составных частей изделия, предопределяющих виды, содержание и форму организации технологических процессов. честве объективных причин можно выделить такие как изменение технологии изготовления деталей оснастки за счет использования современного оборудования, применения новых совершенных конструкций оснастки, не сохранность ранее разработанной КД ТО в архивах и прочие. На рисунке 1.4 показан штамп для пробивки отверстий и вырубки контура шайбы, имеющий низкую степень стандартизации по субъективным причинам. Субъективными причинами низкой стандартизации конструкций служат потеря преемственности проектных решений, не использование в процессе проектирования стандартов предприятий, отсутствие структурированности архивов на отдельных предприятиях и прочее. Повышение степени стандартизации технологической оснастки осуществляется за счет применения параметрических и типоразмерных рядов оснастки и способствует упорядочению номенклатуры их и, благодаря использованию методов технической системогенетики, позволяет существенно сократить общий цикл технологической подготовки производства, создать условия для развития специализации и кооперирования производства, снизить себестоимость и повысить качество изделий. Степень стандартизации изделий характеризует конструкцию с точки зрения реализации в ней стандартизированных деталей, что приводит к повышению объема выпуска однотипных деталей, сборочных единиц, изделий в целом, а также к применению более прогрессивной технологии, а это позволяет существенно снизить трудоемкость изготовления, а так же уменьшить материалоемкость. На основе обобщения производственного опыта, анализа норматив ных документов по конструкторско-технологической подготовке производ ства и теоретических положений современной технологии машиностроения, изложенных в трудах Ю.Д. Амирова [1, 2, 3], Ю.В. Балашевой [9], В.Д. Битюкова [94], В.В. Бойцова [11, 12], Н.С.Григорьевой [38], СЮ. Денисова [40], П.В. Кахутина [52], В.П. Копнякова [56], А.А. Краснова [61], М.В.Новиковой [72], A.M. Омарова [74], А.В. Понсар [77], А.А. Серебрякова [84], СВ. Сорокина [88], А.Н. Шитикова [98], О.П. Яковлевой [108] раскрыты проблемы обеспечения стандартизации изде лий. Ряд работ [9, 72] посвящен вопросам повышения качества проектных решений посредством обеспечения технологичности конструкций деталей машин, с учетом их технологической унификации на этапах проектирования. Работа Григорьевой Н.С [38] посвящена методам повышения качества конструкторской документации изделий на основе выбора оптимальной стратегии выполнения нормоконтроля в зависимости от конкретных производственных условий.
Структура автоматизированной системы поддержки принятия решений при проектировании технологической оснастки
Разработка ТО с применением специализированных автоматизированных систем проектирования, стандартизации конструкций технологической оснастки и деталей позволяет во многом снизить потери посредством улучшения управления процессами выполнения конструкторских работ, рационального использования прежних наработок, повышения качества КД и сокращения сроков её разработки.
Все несоответствия, возникшие в процессе подготовки производства и изготовления изделия, в разной мере ухудшают качество конечной продукции. Очевидно, что, чем раньше возникло несоответствие, тем труднее его выявить и тем больший суммарный ущерб оно нанесет. В работе Коханов-скогоВ.Д. указано, что эффективность контроля.несоответствий на этапе разработки КД составляет 46%, на этапе опытного производства - 63%, на этапе серийного производства - 80%, а в процессе эксплуатации доходит до 100% [59]. Следовательно, необходимо обеспечить максимальное качество выполнения самых ранних этапов подготовки производства, и, прежде всего на этапе разработки КД.
Каждый вид несоответствий в КД ТО согласно ЕСКД по своему содержанию принадлежит к одной из трех категорий: 1) несоответствия, нарушающие требования ЕСКД, но не влекущие за собой задержку производства (например, изделия и материалы обозначены не по стандарту, не выдержаны форматы, масштабы, не заполнены графы и т.д.); 2) несоответствия, требующие корректировки КД, т.е. несоответствия, которые приводят к задержке производства и выпуска изделий (например, отсутствие отдельных размеров на чертежах, ссылки на типоразмеры крепежа, которых нет в стандартах, отсутствие стрелок на выносных линиях при обозначении размеров и т.д.); 3) несоответствия, вызывающие брак в производстве (например, несоблюдение общетехнических норм: радиусы гибки, резьбы, квалитеты точности, зазоры, уклоны, размеры сопрягаемых деталей, указание материала деталей, покрытия и другие). Для выявления наиболее распространенных несоответствий был проведен анализ порядка двухсот чертежей штампов ХЛШ и пресс-форм, разработанных на предприятии ОАО «НПО «Стрела». К выявленным несоответствиям относятся [51]: - выход за допустимые пределы физических характеристик оснаст ки (габаритные размеры, несоответствие оснастки требованиям ТЗ, указан ным усилиям и т.д.); - отклонение от требований конструкторской документации при изготовлении, сборке, испытаниях оснастки; - нарушение персоналом должностных инструкций при выполнении своих производственных обязанностей; - неверная или неполная информация, содержащаяся в документации (отступление от требований ЕСКД); - отказы и повреждения, возникающие в ходе испытаний технологической останки. Несоответствия, выявленные на всех этапах экспертизы, классифицируются в зависимости от их влияния на процесс изготовления изделия и возможности их устранения следующим образом: - 1 класс - несоответствие, которое может быть устранено согласно процедурам системы менеджмента качества (СМК) и/или технической документации и при этом сохраняется соответствие оснастки требованиям, указанным в ТЗ; - 2 класс - несоответствие, не влияющее на ход изготовления изделия, для устранения которого необходимо вновь разработать КД или провести процедуры, обеспечивающие соответствие исправленной КД ТО требованиям ТЗ; - 3 класс - несоответствие, влияющее на ход изготовления изделия, которое не может быть устранено посредством мер, применяемых при обнаружении несоответствий 1 и 2 классов, и для устранения которого требуется пересмотр ТЗ, КД или подготовка новых ТЗ или проекта КД; На предприятии ОАО «НПО «Стрела» была проанализирована конструкторская документация штампов холодной листовой штамповки и пресс-форм. Анализу подвергались чертежи, выполненные как на кульмане, так и с использованием САПР. Следует отметить, что технологическая оснастка, выполненная на основе имеющихся на предприятии прототипов, содержит конструктивных несоответствий на порядок меньше, чем разработанная без них, вне зависимости от способа ее проектирования. Оснастка, разработанная с применением САПР, содержит значительно меньше нормативных несоответствий, чем та, которая проектировалась на кульмане. К нормативным несоответствиям, встречающиеся в конструкторской документации технологической оснастки относят следующие: не доведены линии (разрыв контура) при проектировании оснастки на кульмане, не указаны масштабы видов, отсутствует знак диаметра на размере, неверное изображение стандартной детали и т.д. Конструктивные несоответствия влекут изменение конструкции технологической оснастки или приводят к необходимости разрабатывать ее вновь. Классификация несоответствий, возникающих на всех этапах разработки технологической оснастки и приводящих к возникновению временных, потерь представлена в таблице 2.5.
Функционально-стоимостной анализ конструкции технологической оснастки
По технологическому признаку штампы разделяют на две группы: штампы для разделительных операций и штампы для формоизменяющих операций [85, 86].
К первой группе относят штампы для отрезки, вырубки, пробивки, обрезки, зачистки, ко второй — штампы для гибки, формовки, вытяжки, объемной штамповки и некоторых других операций.
Кроме того, к технологическому признаку классификации штампов относят степень совмещенности операций: штампы однооперационные и многооперационные (комбинированные). Комбинированные штампы могут быть подразделены на штампы совмещенного действия и штампы последовательного действия.
По конструктивному оформлению различают штампы без направляющих устройств, с направляющей плитой (пакетные штампы), с направляющими колонками (блочные штампы).
По способу подачи заготовок штампы могут быть разделены на штампы с ручной подачей и с автоматической.
Применяемость того или иного штампа на предприятиях зависит от множества факторов, в том числе от особенностей и серийности производства. На предприятии ОАО «НПО «Стрела» применяют штампы с ручной подачей заготовок различного конструктивного оформления. По технологическому признаку на предприятии применяют различные штампы, в зависимости от параметров изготовляемых деталей. Однако в большей степени используют гибочные штампы и штампы, предназначенные для пробивки/вырубки деталей из листа.
Классификация пресс-форм представлена на рисунке 3.3 [5, 18]. Пресс-формы подразделяют на пресс-формы прямого прессования и пресс-формы литьевого прессования. В пресс-форме прямого прессования загрузочная камера является продолжением полости, оформляющей нижнюю часть изделия. Пресс-форма прямого прессования полностью смыкается, когда окончательно, оформлено изделие.
В пресс-форме литьевого прессования оформляющая полость выполняется отдельно от загрузочной камеры и перед заполнением ее пресс-материалом она полностью сомкнута. Пресс-материал поступает из загрузочной камеры в оформляющую полость через литниковые отверстия (каналы).
Пресс-формы для литьевого прессования делятся на два вида: с индивидуальной загрузочной камерой для работы на прессах; без загрузочной камеры — для работы на литьевых машинах.
Пресс-формы литьевого прессования менее производительны, чем пресс-формы прямого прессования. Однако в них можно получить более точные изделия сложной формы, не требующие механической зачистки об-лоя.
По характеру эксплуатации пресс-формы бывают съемные и стационарные. Съемные пресс-формы необходимо снимать с пресса для извлечения готового изделия после каждой запрессовки. Для нагрева съемных пресс-форм прессы оснащают плитами обогрева, между которыми устанавливают пресс-форму при прессовании. Съемные пресс-формы малопроизводительны и их применяют при изготовлении небольших партий изделий. Стационарные пресс-формы жестко соединены с плитами пресса или литьевой машины, готовое изделие из них удаляется без снятия пресс-формы с пресса. Стационарные пресс-формы оснащены устройством для нагрева или охлаждения в зависимости от типа перерабатываемого материала. Кроме съемных и стационарных применяют полустационарные пресс-формы, у которых съемной является только часть, непосредственно оформляющая изделие.
По количеству одновременно получаемых изделий, или по количеству оформляющих гнезд, пресс-формы делятся на одногнездные и многогнезд-ные. Различают также пресс-формы по количеству и направлению плоскостей разъема. Плоскость разъема может быть горизонтальной или вертикальной. Для извлечения изделия в вертикальном направлении необходима горизонтальная плоскость разъема.
Если для извлечения изделия следует развести оформляющие части пресс-формы в горизонтальном направлении, то делается вертикальная плоскость разъема. Количество плоскостей разъема зависит от формы изделия. Пресс-формы могут быть с одной, двумя и тремя плоскостями разъема.
На предприятии ОАО «НПО «Стрела» применяют пресс-формы как литьевого, так и прямого прессования в зависимости от конфигураций изготовляемых деталей. Пресс-формы литьевого прессования применяются с индивидуальной загрузочной камерой для работы на прессах. На предприятии вне зависимости от типа прессования используют съемные пресс-формы. Гнездность формы определяют по конфигурации детали и объему ее выпуска. Применяют в основном одно- и двухгнездовыё, хотя есть пресс-формы, дающие возможность одновременно получать три, четыре и более деталей.
В зависимости от условий обработки и характера изготовляемых деталей применяют различные типы прессов.
По виду привода различают прессы механические, гидравлические, пневматические, электромагнитные и ручные. В холодноштамповочном производстве применяют обычно прессы с механическим и гидравлическим приводом; пневматические, электромагнитные и ручные прессы используют преимущественно при выполнении запрессовочно-сборочных операций. По способу воздействия на штампуемый материал как механические, так и гидравлические прессы разделяют на прессы простого, двойного и тройного действия.
Прессы простого действия имеют один движущийся ползун и применяют для вырубки, пробивки, гибки, неглубокой вытяжки, формовки и др. Прессы двойного действия имеют два независимо движущихся ползуна, размещенных один внутри другого. Наружный ползун является прижимным, а внутренний - вытяжным. Прессы двойного действия применяют в основном для вытяжки листового материала, но на них часто выполняют формоизменяющие и разделительные операции. Прессы тройного действия имеют два верхних и один нижний ползун, выполняющий вытяжку в обратном направлении, или два ползуна и движущийся навстречу стол. Эти типы прессов применяют для выполнения сложной глубокой вытяжки листовых деталей. Штампы для ХЛШ и пресс-формы, несмотря на их сложность, включают в себя конечное число деталей.
Реализация автоматизированной системы поддержки принятия решения при проектировании технологической оснастки
Для построения базы данных ТО, обеспечивающей ИМ АСТПП рассмотрим иерархическую структуру оснастки. В качестве основы рассмотрим наиболее распространенную и применяемую на производстве оснастку: штампы ХЛШ и пресс-формы [100]. Для этого необходимо ввести понятие типовой оснастки. Данная оснастка имеет в своем составе основной комплект деталей, присутствующий в любом штампе ХЛШ и пресс-форме.
На машиностроительных предприятиях варианты возможных типизированных решений по всей номенклатуре изделий оформляются в виде руководящих материалов, на основе которого может быть выбрано конкретное исполнение изделия. Эти материалы обычно оформляются как стандарт предприятия (СтП), включающий набор типовых деталей для решения часто повторяемой конструкторской разработки на уровне блочно-модульного проектирования. Список всех деталей, включенных в СтП, перечислен в оглавлении и образует обзорный каталог по СтП. В оглавлении каждая деталь имеет уникальное обозначение, наименование, эскиз, ссылку на страницу, где расположена подробная информация о ней.
Кроме сведений, которые присутствуют в оглавлении, описание каждой детали в СтП содержит следующую информацию: ? параметрическая 2D модель детали. Параметрическая модель отличается от чертежа использованием в качестве размеров символьных обозначений. Область действия этих параметров ограничена параметрической моделью детали. Данная модель не соответствует физическим размерам конкретной детали, в нем только закреплены наиболее существенные взаимосвязи между основными составляющими детали. Реальные чертежи детали получаются после ручного перечерчивания параметрической модели с подстановкой конкретных параметров; ? таблицу допустимых значений параметров, имена которых использованы на параметрической 2D модели. Отдельная строка таблицы содержит список допустимых значений параметров и соответствует конкретному исполнению детали, получаемой из параметрической модели; ? текст, содержащий дополнительные условия на изготовление (при необходимости выводится на итоговый чертеж). Этот текст находится на параметрической модели; ? условия применения детали в сборочной единице. При традиционном проектировании ТО конструктору необходимо чертить детали заново, содержащиеся в СтП. Это не нужно при переносе параметрической 2D модели деталей из СтП в базу данных САПР с использованием 3D моделирования. В этом случае конструктору необходимо только выбрать эти детали из базы и скомпоновать сборку. Проектирование ТО осуществляется с использованием БД интеллектуального модуля, которая содержит ранее разработанные образцы оснастки, а так же детали и узлы в рамках блочно-модульного проектирования и агрегирования, позволяющего сократить временные потери в ходе конструкторской деятельности. Для работы интеллектуального модуля необходимо разработать реляционную структуру [41, 58] автоматизированной базы данных ТО: Разделим элементы структуры информационной области [87], их свойства и взаимосвязи на классы. Центральным понятием при построении реляционной структуры базы данных является понятие сущности. Класс сущностей представляет собой совокупность информации, накопленной и хранящейся в рамках предприятия и соответствующей определенному объекту или группе объектов реального мира. Каждая сущность имеет своё имя и атрибуты. Атрибуты представляют собой характерные свойства и признаки объектов реального мира, относящихся к определенной сущности. Класс атрибутов представляет собой набор пар, состоящих из имени атрибута и его значения для определенной сущности. Атрибуты, по которым можно однозначно отличить одну сущность от другой называются ключевыми атрибутами. Класс взаимосвязей представляет собой совокупность взаимосвязей между сущностями. Взаимосвязь между двумя отдельными сущностями считается существующей в том случае, если класс атрибутов одной сущности содержит ключевые атрибуты другой сущности [42]. Каждый из вышеописанных классов имеет свое условное графическое отображение [6, 39]. Для разработки реляционной базы данных [70, 73] используем условный синтаксис, специально предназначенный для удобного построения концептуальной схемы, которая является универсальным средством представления структуры данных, независимо от конечной реализации базы данных и аппаратной платформы [21, 53].
Рассмотрим концептуальную схему штампа ХЛШ. В основу разрабатываемой концептуальной схемы штампа легли композиционные схемы элементов. Структура схемы состоит из четырех уровней. На нижнем уровне расположены сущности, описывающие либо детали, либо неделимые узлы. На примере пуансона рассмотрим описание концептуальной схемы, пред ставленной на рисунке 3.7. Эта деталь является деталью технологического назначения, поэтому появляется связь между сущностями «пуансон и матрица» и «детали технологического назначения». «Пуансон и матрица» содержит ID пуансона и матрицы, характеристики узла, описываемые полями «наименование», «твердость», «материал». Связь организована подстановкой ключа ID пуансона в таблице сущностей деталей технологического назначения как информационное поле. Аналогично описываются другие элементы сущности «детали технологического назначения».
