Анализ существующих моделей технологической подготовки производства на машиностроительных предприятиях

"Научный аспект №6-2024" - Технологии производ.

УДК 621.91.01        

Наумкин Илья Александрович – магистрант Карагандинского технического университета им. Абылкаса Сагинова (г. Караганда, Республика Казахстан)

Аннотация: В данной статье рассматриваются различные современные модели ТПП, основанные на теории сложности, анализе конструкторско-технологических элементах, анализу подобия проектных решений и система календарного планирования. В данной работе подробно рассматривается теория сложности, как основа технологической подготовки производства.  Описана сложность взаимосвязей между элементами системы. Проанализированы конструкторско-технологические элементы в модели технологической подготовки производства. После проведения анализа современных моделей технологического процесса, включая теорию сложности, анализ проектных решений, были сделаны выводы, которые описаны в статье.

Ключевые слова: анализ, теория сложности, технологическая подготовка производства, конструкторско-технологический элемент.

Один из ключевых факторов, способствующих повышению эффективности и

конкурентоспособности предприятия, заключается в автоматизации производственных процессов. Автоматизация технологической подготовки производства (ТПП) через цифровизацию не только уменьшает время подготовки, но и оптимизирует общие затраты на производство. Кроме того, такая автоматизация обеспечивает гибкость в адаптации технологического процесса к изменяющимся условиям и оперативное пересмотрение его.

В данной статье рассматриваются различные современные модели ТПП, основанные на следующих подходах:

  1. Теория сложности: оценка сложности отдельных элементов системы;
  2. Анализ конструкторско-технологических элементов: повышение эффективности ТПП через различные стратегии и выбор оборудования;
  3. Анализ подобия проектных решений: формализация технологических процессов для поиска аналогичных;
  4. Системы календарного планирования: анализ оптимизации планов-графиков запланированных технологических процессов.

Далее, когда мы говорим о технологической подготовке производства, мы имеем в виду модель этой подготовки.

Рассмотрим теорию сложности как основу технологической подготовки производства. Теория сложности позволяет оценить сложность системы на основе сложности включенных в нее элементов. Сложность системы (S) может быть представлена как сумма произведений сложности элемента определенного типа (si) на количество таких типовых элементов (ki).

 S image001 ki , (1),

Сложность взаимосвязей между элементами системы оценивается в сочетании с индивидуальной сложностью каждого элемента. Формула учитывает относительную сложность связей по сравнению со средней сложностью отдельных элементов (v). Общее количество связей определяется числом комбинаций из общего числа элементов (N) по парам (Cnk). Загруженность системы связями характеризуется отношением фактически реализованных связей (M) к общему числу возможных связей.

S' image002 ki, (2) 

Эта концепция легла в основу нескольких подходов, направленных на улучшение эффективности технологической подготовки производства. Эти подходы основаны на анализе временных параметров, таких как длительность производственного цикла и перерывы между операциями. Они позволяют разработать различные технологические маршруты для обработки партии продукции, но не предоставляют информацию о затратах на производство этой партии.

Необходимо проанализировать конструкторско-технологические элементы в модели технологической подготовки производства. Целевую продукцию можно рассматривать как набор таких элементов. Конструкторско-технологический элемент (далее КТЭ) — это элементарная поверхность (например, плоскость или цилиндр) или их совокупность, имеющая общее конструктивное предназначение и описываемая общим маршрутом изготовления. КТЭ характеризуется следующими параметрами:

  • Диаметр КТЭ;
  • Отношение длины КТЭ к общей осевой длине детали;
  • Местоположение материала для цилиндрических поверхностей (внутри / снаружи);
  • Форма образующей для поверхностей, полученных вращением образующей вокруг оси вращения детали или другие признаки формы КТЭ;
  • Местоположение КТЭ в детали.

Оценка соответствия режущего инструмента определенным критериям помогает разработать алгоритм выбора оптимального набора инструментов. Обычно учитываются следующие параметры:

  • Эффективность отвода тепла;
  • Минимальное энергопотребление;
  • Прочность пластины;
  • Минимизация вибраций;
  • Универсальность режущей пластины.

Разнообразные методы применения выбранного комплекта инструментов позволяют создать различные варианты исходов, определяя порядок их использования. При этом учитываются факторы, такие как время обработки на машине, время смены инструмента, его стоимость, а также другие издержки, например расходы на обработку основной поверхности. Применение математических методов позволяет сформулировать многокритериальную задачу оптимизации, определяя весовые коэффициенты (ai), которые отражают значимость указанных критериев.

J image003, (3)

где fi(x) − один из критериев рассматриваемых стратегий обработки.

Этот подход позволяет разработать стратегии обработки конструкторско-технологических элементов (КТЭ) и определить параметры используемых инструментов. Однако он не учитывает важный аспект – точность обработки КТЭ [5]. Проведен анализ современных моделей технологического процесса (ТПП), включая теорию сложности, анализ КТЭ, анализ сходства проектных решений и календарное планирование. По результатам анализа сделаны следующие выводы: Методики, основанные на теории сложности, позволяют создать различные технологические маршруты обработки, но не дают возможности оценить производственные затраты на изготовление заданной партии продукции. Методика анализа КТЭ помогает определить стратегии обработки и необходимые параметры инструментов, однако она не учитывает точность обработки КТЭ в используемых параметрах.

Список литературы

  1. Stephen Kalas. Small-Scale Automation in Shipbuilding. Norwegian University of Science and Technology, 2015. – 92 p.
  2. Теория сложности: монография / Ю. С. Шарин, Б. А. Якимович, В. М.: Изд-во Физико-математическая литература, 2007. – 156 с.
  3. Крутихин, А.Д. Исследование влияния организационно-технического уровня долю межоперационных перерывов в общей длительности производственного цикла / А.Д. Крутихин, А.П. Кузнецов // Автоматизация и современные технологии. – 2011. – Вып. 1 (17). – С. 109-113.
  4. Аверченков А.В. Автоматизация распознавания и идентификации конструкторско-технологических элементов деталей в интегрированных САПР: дис. канд. техн. наук: 05.13.12 / Аверченков Андрей Владимирович. – Брянск, 2004. – 172 с.
  5. Аверченков А.В. Автоматизация выбора стратегий обработки конструкторско-технологических элементов деталей в технологической подготовке производства изделий / А.В. Аверченков // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. – 2012. – Т.16. – № 3 (48). – С.76-80.

Интересная статья? Поделись ей с другими:

Автор: Наумкин Илья Александрович