Научная статья на тему 'Анализ методов проектирования станочных приспособлений для операций механообработки на основе разработки бизнес процессов'

Анализ методов проектирования станочных приспособлений для операций механообработки на основе разработки бизнес процессов Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

CC BY
309
94
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
УНИВЕРСАЛЬНО-СБОРОЧНЫЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЕ / МЕХАНООБРАБОТКА / ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ / ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ОСНАСТКА / АВИАСТРОЕНИЕ / UNIVERSAL JIG / MACHINING / LIFE CYCLE / INDUSTRIAL EQUIPMENT / AIRCRAFT

Аннотация научной статьи по компьютерным и информационным наукам, автор научной работы — Блюменштейн Алексей Александрович, Черников Михаил Сергеевич, Железнов Олег Владимирович, Салихов Радик Ильхамович

Научно-исследовательский центр CALS-технологий разработал автоматизированную систему управления жизненным циклом УСП, которая позволяет организовать процесс заказа, разработки и сборки УСП.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по компьютерным и информационным наукам , автор научной работы — Блюменштейн Алексей Александрович, Черников Михаил Сергеевич, Железнов Олег Владимирович, Салихов Радик Ильхамович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

ANALYSIS METHODS FOR DESIGNING MACHINE ACCESSORIES MACHINING OPERATIONS BASED BUSINESS DEVELOPMENT PROCESS

Scientific Research Center of CALS-technologies has developed an automated system lifecycle management UPD, which allows organizing the ordering process, design and assembly of UPD.

Текст научной работы на тему «Анализ методов проектирования станочных приспособлений для операций механообработки на основе разработки бизнес процессов»

УДК 67.02

АНАЛИЗ МЕТОДОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СТАНОЧНЫХ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ ДЛЯ ОПЕРАЦИЙ МЕХАНООБРАБОТКИ НА ОСНОВЕ РАЗРАБОТКИ БИЗНЕС ПРОЦЕССОВ

© 2012 М.С. Черников, А.А. Блюменштейн, Р.И. Салихов, О.В. Железнов

Ульяновский государственный университет

Поступила в редакцию 02.11.2012

Научно-исследовательский центр CALS-технологий разработал автоматизированную систему управления жизненным циклом УСП, которая позволяет организовать процесс заказа, разработки и сборки УСП. Ключевые слова: универсально-сборочные приспособление, механообработка, жизненный цикл, технологическая оснастка, авиастроение.

На предприятии ЗАО «Авиастар СП» в настоящее время широко применяется специальная технологическая оснастка (СТО) для механообработки авиационных деталей (Рис.1). Однако в условиях мелкосерийного производства экономически целесообразно использование универсально сборных приспособлений (УСП). С помощью программного комплекса ARIS, применяемый для анализа и моделирования деятельности предприятия, были смоделированы бизнес процессы проектирования станочных приспособлений на основе специальной оснастки и на основе УСП. В результате анализа бизнес-процессов были получены следующие результаты:

• на изготовление изделий с помощью УСП затрачивается в 15,5 раз меньше времени, чем если изготавливать с помощью СТО;

• стоимость изготовления оснастки с помощью УСП в 20 раз дешевле, чем изготовление с помощью СТО.

Такие результаты обусловлены большим сроком службы элементов УСП, более низкой трудоемкостью сборки и меньшими затратами, вследствие многократного использования.

Рассматривая работу машиностроительной отрасли в целом, становится очевидно то что подходы к использованию УСП устарели и не соответствуют современным условиям. Актуальность задачи заключается в сокращении жизненного цикла изделий на этапе производства за счет автоматизации проектирования УСП. По-

Блюменштейн Алексей Александрович, аспирант кафедры математического моделирования технических систем. E-mail: blyumenshteyn@mail.ru

Черников Михаил Сергеевич, аспирант кафедры математического моделирования технических систем. E-mail: chernikov.m.s@mail.ru

Железнов Олег Владимирович, аспирант кафедры математического моделирования технических систем. E-mail: olegulsu@mail.ru

Салихов Радик Ильхамович, стажер-исследователь НИЦ CALS-технологий. E-mail: salikhofff@yandex.ru

этому автоматизация и оптимизация технологической подготовки производства (ТПП) при

уиз готовлено/

СТОс заготовкой Контроль БТК цеха-заказчика

Проверка СТО

Обработанная заготовка

Рис. 1. Схема бизнес-процесса изготовления СТО

проектировании станочной оснастки является существенным фактором успеха авиастроительного предприятия. Использование универсально-сборных приспособлений (УСП) для оснащения операций механообработки всей возможной номенклатуры деталей требует проведения организационно-технических мероприятий по разработке и внедрению нового жизненного цикла УСП от момента его заказа на проектирования и сборку до демонтажа. Для дальнейшего анализа совершенствования методов проектирования оснастки будет рассматриваться только метод проектирования с помощью УСП.

На данный момент на предприятии ЗАО «Авиастар СП» изготовление оснастки с помощью УСП (рис. 2) ведется без использования,

Кладовщик А. \

„иа™а7гл Иж-зжазчжа

(Юрка УОЛ

Олрсвсдтэгъная

ведомость (отрывной тапонк

ЛриспссоЕЛ^-ие\ собрано

Овсарь участка УСЛ

Кгвдоещ|к участкаУОЛ

6Оача собранного приспособления

Опровоцитегънея / (бранное \ веоомостъ сдатой лриспособпенив ^^ьддч^^ \ сдно /

Рис. 2. Схема бизнес-процесса проектрования УСП

каких либо информационных систем, то есть не ведется учёт как слесарь-инструментальщик собирал УСП и какие элементы УСП использовал при сборке. Это приводит к тому, что при повторной сборки УСП для той же детали на проектирование/сборку УСП затрачивается столько же времени, сколько и при первоначальной сборке. И используется в основном при необходимости быстро произвести обработку самолетной детали. Расширение номенклатуры обрабатываемых деталей с использованием УСП сдерживается потребностью в большем количестве высококвалифицированных слесарей-сборщиков, которым необходимо проводить расчет базирования заготовок обрабатываемых деталей, анализ их геометрии и создание непосредственной сборок УСП.

В результате анализа существующего бизнес-процесса проектирования УСП было предложено внести изменения в ЖЦ изделия на основе договора между «Авиастар-СП» и НИЦ СЛЬ8-технологий УлГУ. Целью данного соглашения является создание организационно-технического комплекса на базе автоматизированной системы управления ЖЦ УСП, интегрированной в PDM систему предприятия.

Автоматизированная система управления (АСУ) жизненным циклом УСП включает в себя ряд взаимодействующих подсистем:

• электронный каталог моделей УСП;

• автоматизированная система «УЧЕТ УСП»;

автоматизированная система проектирования электронных моделей УСП;

Для ускорения работы производства и сокращению его себестоимости предлагается использовать на этапе проектирования каталог электронных моделей элементов УСП (рис. 3), позволяющего конструировать электронные модели сборок УСП в среде NX (рис. 4), и в последующем хранить их в базе данных предприятия. Подобная реализация обеспечивает оперативный доступ к ранее созданным моделям для повторного их использования.

Основанием для использования САПР NX выступило требование широкого набора функциональных возможностей 3D-моделирования, а, так же, возможностью интеграции с программными продуктами, ориентированными на концепции СЛЬ8/РЬМ.

В программный комплекс встроена возможность формирования спецификации по элементам сборочной единицы, которая в последующем используется для формирования комплекта документации на заказ сборки УСП.

Согласно предлагаемой схеме бизнес-процесса проектирования УСП (рис. 5) анализ геометрии заготовки самолетной детали и выбор схем базирования, а так же подбор элементного состава сборок УСП должен производить конструктор с помощью электронного каталога элементов УСП, что существенно упрощает работу слесаря-сборщика.

Для обеспечения функционирования организационно-технического комплекса в информационном пространстве предприятия был проведен анализ схемы заказа и разработки специальной оснастки и предложена система автоматизированного учета жизненного цикла УСП на предприятии ЗАО «Авиастар СП».

УСП каталог БЕ®

□ бшая информация УСП 1 Параметры детали | Загрузка данных ] Компоненты сборки |

Щ-УСП-8

Ш У СП-12 ;+]■■ Спец. детали Наименован | Обозначение! ГОСТ I* в В1 I»: |Р на

► Прокладки п 7033-0167 14394-69 30 22,5 0 1.05 _[о- 711

Прокладки п 7033-0168 14394-69 30 22,5 0 ) ■М 0

Прокладки п 7033-0169 14394-69 30 22,5 0 1,15 ■ы 0

П рокладкип 7033-0170 14394-69 30 22,5 0 ;М 0 1

Прокладки п 7033-0173 14394-69 30 22,5 0 [ж. И 0

П рокладки п 7033-0174 14394-69 30 22,5 0 ь. 11. р 1

Прокладки п 7033-0182 14395-69 45 30 0 1,05 ИГ 0

Прокладки п 7033-0183 14395-69 45 30 0 ,1 ш.; 10

Прокладки п 7033-0185 14395-69 45 30 0 1,25 Ь 0

Прокладки п 7033-0188 14395-69 45 30 0 в д 0

П рокладки п 7033-0190 14395-69 45 30 0 н 0 р 1

Прокладки п 7033-0200 14396-69 45 30 0 0 0

П рокладки п 7033-0201 14396-69 45 30 0 1.5 0 0

Прокладки п 7033-0203 14396-69 45 30 0 2,5 0 0

Прокладки п 7033-0204 14396-69 45 30 0 _У 0

П одкладкип 7033-0212 14397-69 60 30 0

Добавить элемент в сборку |

Рис. 3. Электронный каталог элементов УСП

_ ™ ™ а™ оЕ.

Рис. 4. Среда разработки NX

Система автоматизированного учета является связующим звеном между компонентами организационно-технического комплекса и обеспечивает возможность отслеживать состояние элементов и сборок УСП от момента ее заказа на создание электронной модели до непосредственного демонтажа станочного приспособления в цеху.

Конструктор

2.Раз работка модели УСП и спецификации

/ I '

-МодеЛьУсПиХ спецификация/ \раз работ аны/

}3.Утверждени } е модели УСП

Начальник конструкторс

Ъ-

/ Модельне утверждена

Модель утверждена

Техническое задание

Мастер цеха-заказ ч -ика-

}4.Оформлен ие заказа на сборку УСП

Заказ на сборку УСП

ксФ2424Н

X

Заказа на сборку УСП оформлен

Кладовщик участка УСП

-^.Назначение исполнителя заказа

Эле мент Ы1 УСП

Техническое задание

X

сполнитель заказа назначен

X

Слесарь участка УСП

Сборка УСП

б.Сборка приспособления

Сопроводительная

ведомость (отрывной талон к

X

Прис пос облен ие собрано

Слесарь участка УСП

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

X

Сопроводительная ведомость с датой выда

7.Сдач а собранного

приспособления

' ^ '

Собранное приспособл ение сдано

Кладовщик участка УСП

Кладовщик участка УСП

12.Утилизация поврежденных элементов УСП

/ Заказ \ \дооформлен/

I

/ Кладовщик

УСП тилизовано

14.Заполнение журнала сборок и учета УСП

Журнал заполнен

Сборка УСП

Слесарь участкаУСП

15.Демонтаж УСП

Элементы УСП

СП демонтировано разложено по типоразмерам

Рис. 5. Схема бизнес-процесса проектирования УСП на основе АСУ

Представленный ЖЦ УСП может показаться более затратным, т.к. подразумевает увеличение трудоемкости ТПП. Однако основная часть по формированию документации и отслеживанию состояния сборок УСП ложится на АС «Учет УСП». Последующие заказы на повторное изготовление сборочных единиц УСП будут обеспечены заготовленными моделями и технологическими процессами сборки УСП.

Конструкторская проработка моделей УСП позволяет исключить необходимость выполнения слесарем-сборщиком анализа геометрии заготовки авиационной детали и подбора соответствующих элементов УСП.

Система заказа на разработку УСП на авиастроительном предприятии с применением АС «Учет УСП», подразумевает изменение существующей схемы ТПП для специальной оснастки с целью исключения возможности одновременного запуска на проектирование по двум видам приспособлений. Для решения данной проблемы было предложено создать ряд правил по заказу на сборку УСП с применением префиксов в наименовании конструкторской документации.

Весь документооборот в АС «Учет УСП» происходит в электронном виде и позволяет существенно увеличить производительность ТПП УСП. Одной из особенностей данной системы является возможность доступа и просмотра информации о текущем состоянии заказа и этапах его проработки должностными лицам с соответствующими правами. Это позволяет легко отследить выполнение работ и скоординировать работу различных подразделений.

Взаимодействие АС «Учет УСП» с уже существующими программными комплексами авиастроительного предприятия позволяет ввести возможность планирования на проектирование и сборку УСП, что является неотъемлемой частью любого производственного процесса.

Основной сложностью в создании электронных моделей УСП является анализ геометрии заготов-

ки самолетной детали, а так же необходимость выполнения операций сопряжения электронных моделей УСП. Последним составляющим компонентом организационно-технический комплекса по применению и использованию УСП является автоматизированная система по проектированию УСП (рис. 6). Автоматизированная система включает в себя набор алгоритмов для работы с электронным каталогом элементов УСП в среде NX.

На начальной стадии автоматизированного проектирования УСП разработан удобный интерфейс выбора необходимых компонентов, с учетом вида механической обработки.

После выбора необходимых элементов используется система аналитического подбора оптимальных методов базирования двух и более компонентов относительно друг друга с использованием крепежных элементов, так же заложенных в электронном каталоге.

Зачастую перед конструктором возникает задача подбора элементов под заданные условия. Данную задачу так же можно возложить на автоматизированную систему проектирования сборок УСП, когда автоматически подсчитыва-ются заданные параметры геометрии детали и выставляется набор необходимых элементов УСП с взаимозаменяемыми компонентами в интерактивном виде.

Формирование документации

Рис. 6. Блок-схема автоматизированной системы УСП

Для ускорения работы конструкторов предлагается создать теоретическую базу поэтапной сборки электронных моделей УСП, когда программно отслеживаются действия проектировщика и выводится ряд правил и советов в зависимости от вида обработки и геометрии самолетной детали.

Для вывода информации по сборке УСП слесарю-сборщику необходимо разработать конструкторскую документацию, где будут представлены монтажные схемы и правила сборки. Автоматическая генерация подобной документации избавляет конструктора от рутинной работы и дает полноценное представление о методах и способах базирования заготовки самолетной детали.

Вследствие применения организационно-технического комплекса УСП предполагается на

порядок снизить себестоимость изготовления станочных приспособлений на базе УСП без использования специальной оснастки.

Работа выполнена при частичной финансовой поддержке в рамках Государственного контракта № 07.514.11.4064 «Разработка методики и алгоритмов управления станками с числовым программным управлением с использованием современных CAD\CAM систем с целью оптимизации процессов обработки деталей, применяемых в авиастроении».

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кузнецов В.С., Пономарев В.А. Универсально-сборные приспособления. М.: Машиностроение, 1974.

2. Шеер А.-В. Моделирование бизнес-процессов. М.: Весть-МетаТехнология, 2000.

ANALYSIS METHODS FOR DESIGNING MACHINE ACCESSORIES MACHINING OPERATIONS BASED BUSINESS DEVELOPMENT PROCESS

© 2012 A.A. Blyumenshteyn, M.S. Chernikov, O.V. Zheleznov, R.I. Salikhov

Ulyanovsk State University

Scientific Research Center of CALS-technologies has developed an automated system lifecycle management UPD, which allows organizing the ordering process, design and assembly of UPD. Keywords: universal jig, machining, life cycle, industrial equipment, aircraft.

Alexey Blyumenshteyn, Post-Graduate Student at the Mathematical Modeling of Technical Systems Department. E-mail: blyumenshteyn@mail.ru

Michail Chernikov, Post-Graduate Student at the Mathematical Modeling of Technical Systems Department. E-mail: chernikov.m.s@mail.ru

Oleg Zheleznov, Post-Graduate Student at the Mathematical Modeling of Technical Systems Department. E-mail: olegulsu@mail.ru

Radik Salikhov, Trainee Researcher at the Research Center of CALS-technologies. E-mail: salikhofff@yandex.ru

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.