CC BY
14
Злобарь Александр Андреевич, старший научный сотрудник, era_1@mil.ru, Россия, Анапа, ФГАУ ВИТ «ЭРА»,
Николаев Александр Борисович, канд. воен. наук, старший преподаватель, era_1@mil.ru, Россия, Тверь, Военная академия воздушно-космической обороны
SYNTHESIS OF A ROLL ANGLE STABILIZATION AUTOMATON BASED ON THE MAXIMUM
PRINCIPLE OFL.S. PONTRYAGIN
A.S. Kovalev, A. A. Zlobar, A.B. Nikolaev
This paper presents the theoretical aspects of the synthesis of the roll angle stabilization automaton based on the maximum principle of L. S. Pontryagin. The relevance of the work lies in the development of scientific and technical groundwork for the optimal automatic roll angle stabilization for the modern class of launch vehicles of the "Angara" type of light modification.
Key words: automatic roll angle stabilization, maximum principle, optimal control, control
law.
Kovalev Alexandr Sergeevich, operator, era_1@mil.ru, Russia, Anapa, FGAU«MIT «ERA»,
Zlobar Alexander Andreevich, senior researcher, era_1@mil.ru, Russia, Anapa, FGAU «MIT «ERA»,
Nikolaev Alexander Borisovich, candidate of military sciences, senior lecturer, era_1@mil.ru, Russia, Tver, Military Academy of Aerospace Defense
УДК 65.011.4
DOI: 10.24412/2071-6168-2021-9-337-339
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
С.М. Никольский
Современное автоматизированное промышленное оборудование представляет собой конструктивно и функционально самостоятельные изделия, состоящие из элементов различной физической природы, предназначенных для решения технологических задач. При этом область применения динамично развивается, так как позволяет удовлетворить растущие требования к качеству и экономическим показателям товаров. В настоящей статье предпринята попытка научного анализа и критического осмысления экономической эффективности применения оборудования для автоматизации технологических процессов.
Ключевые слова: экономическая эффективность, оборудование, автоматизация, технологические процессы.
Интерес данного исследования направлен на сферу робототехники, станкостроения и оборудования для автоматизации технологических процессов, поскольку эта область напрямую влияет на совершенствование и конкурентное преимущество продукции других отраслей.
Поскольку та или иная функция может быть реализована различными физическими принципами, при синтезе мехатронного комплекса необходимо учитывать экономические критерии. В связи с этим в последнее время наметилась четкая тенденция на замещение функций, традиционно выполняемых механическими элементами, на электронно-цифровые функциональные аналоги [2].
Это связано с некоторыми недостатками механических узлов по сравнению с их аналогами, имеющими электронную и цифровую природу, среди них: усталость и износ материала, относительная дороговизна изготовления, недостаточная гибкость в эксплуатации.
При этом за последние несколько лет электронные компоненты и цифровые системы получили стремительное развитие и широкое распространение, что, как следствие, существенно снизило их стоимость. В связи с наметившейся тенденцией следует направить усилие на совершенствование цифровых алгоритмов управления сложных машин и комплексов.
337
Известия ТулГУ. Технические науки. 2021. Вып. 9
Аппаратные СУ на заре развития ЧПУ строились на базе больших и сверхбольших интегральных схем, а также других аппаратных средств. Современные производители с богатой традицией производства микроэлектронный аппаратуры до сих пор применяют некоторые аппаратные решения. Алгоритмы в СУ на базе ПК реализовываются в программном коде. Разные подходы к построению имеют своих последователей среди ученых и специалистов. И тот и другой подход имеют свои преимущества и недостатки, поэтому на современном этапе развития целесообразно применять гибридные структуры систем. [3]
Ремонтным предприятиям АПК отведена важная роль поддержания сельскохозяйственной техники и оборудования в работоспособном состоянии.
Развитие и обновление ремонтной базы являются одними из стратегических направлений подъёма сельского хозяйства. На качество ремонта существенно влияет множество факторов, а именно: старое технологическое оборудование, низкая квалификация персонала, износ ремонтного фонда, плохая организация метрологического обеспечения контроля и др. [4]
Из рассмотренных факторов наиболее важным является уровень оснащения ремонтного предприятия современным технологическим оборудованием. В настоящее время ввиду низкой рентабельности ремонтные предприятия не в состоянии своевременно обновлять станочный парк. В связи с этим при ремонте машин возникают затруднения с обеспечением технологических норм точности, что приводит к появлению внутреннего и внешнего брака.
С другой стороны, современный рынок металлообрабатывающего оборудования насыщен как новыми, так и бывшими в эксплуатации станками различных отечественных и иностранных производителей. При выборе конкретной модели станка необходимо учитывать не только совокупность технических требований, но и множество других показателей качества, установленных ГОСТ 4.93-86 «Система показателей качества продукции.
Станки металлообрабатывающие. Номенклатура показателей». Сравнение единичных показателей качества не позволяет определить однозначный критерий выбора станка, поэтому необходимо разработать и апробировать комплексную методику оценки технико-экономического уровня оборудования.
Выпуск качественно отремонтированных двигателей возможен только при правильном подборе технологического оборудования, и на первом месте в ремонтном производстве находятся вопросы качества обработки на хонинговальных станках, так как от качества обработки гильз цилиндров зависит надёжность двигателей. [5, с. 19]
Для полноты анализа рассмотрим хонинговальные станки, применяемые для обработки гильз цилиндров, разных производителей - как новые, так и бывшие в эксплуатации.
В качестве базовой модели оценки качества технологического оборудования использован стоимостной метод, который основан на расчёте удельных затрат по значениям расценок на используемые ресурсы.
Таблица 1
Исходные данные для расчёта технико-экономических показателей старых станков
Станки старые
Показатели 3К833 (Россия) базовый 3К83У (Россия) NAGEL VS8-50 (Германия)
Производительность Р, шт/ч 18 18 60
Масса станка М, кг 1520 3750 2500
Цена Ц, руб. 328312 127702 646853
Обслуживающий персонал L, чел. 1 1 1
Номинальная мощность двигателя W, кВт 8,12 7,5 6,5
Срок службы станка Т, лет 5 5 15
Таблица 2
Исходные данные для расчёта технико-экономических показателей новых станков
Показатели Станки новые
3Н833 (Россия) базовый 3MB9817 (Китай) Dalcan Machines-Denmark VCH 450 (Дания) ROBBI SET150-L (Италия)
Производительность Р, шт/ч 18 60 60 60
Масса станка М, кг 1520 1000 750 1200
Цена Ц, руб. 920000 800000 1780000 2412000
Обслуживающий персонал L, чел. 1 1 1 1
Номинальная мощность двигателя W, кВт 8,12 1,625 2,35 4,32
Срок службы станка Т, лет 30 30 30 30
Был проведен расчёт стоимостных индексов качества и определены интегральные показатели качества для старых и новых станков.
В результате расчёта и сравнения интегральных показателей качества и стоимостных индексов качества старых и новых хонинговальных станков установлено, что наиболее целесообразно использовать станок ROBBI SET150-L (Италия) из числа новых, так как интегральный показатель качества равен 0,26, что выше, чем у конкурентов. Из числа старых следует оставить NAGEL VS8-50 (Германия), у которого интегральный показатель качества равен 0,24, а используемые отечественные станки 3К833 и 3К83У следует заменить на новые в связи с тем, что их использование с технических и экономических позиций является нецелесообразным. [1, с. 35]
Для поддержания конкурентоспособности в современных условиях промышленным предприятиям необходимо использовать автоматизированные системы управления сложным мехатронным оборудованием и технологическими процессами и, связанные с ними, программные инструменты управления цехового уровня и уровня предприятия.
Исторически сложившиеся аппаратный и программный подходы синтеза систем управления технологическим оборудованием имеют своих последователей среди ученых и специалистов, а также свои преимущества и недостатки, поэтому на современном этапе развития целесообразно применять гибридные структуры систем.
Анализ отличающихся сложностью и направлением решаемых задач основных видов средств управления мехатронными комплексами и автоматизации технологических процессов показал, что системы управления роботами и системы числового программного управления многокоординатными мехатронными устройствами, например, металлообрабатывающими станками являются наиболее продвинутыми и решающими полный спектр задач управления.
Список литературы
1. Бондарева Г.И., Леонов О.А., Шкаруба Н.Ж. и др. Оценка внешних потерь на предприятиях технического сервиса в АПК // Сельский механизатор. 2020. № 9. С. 35.
2. Леонов О.А., Шкаруба Н.Ж., Вергазова Ю.Г. и др. Методы и средства контроля качества обработки гильз цилиндров на ремонтных машиностроительных предприятиях // Вестник машиностроения. 2020. № 6. С. 45.
3. Селезнева Н.И. Номенклатура показателей качества металлорежущего оборудования, применяемого при ремонте машин // В сборнике: Доклады ТСХА. Материалы международной научной конференции. 2018. С. 288.
4. Селезнева Н.И., Сапожников И.И. Критерии выбора металлорежущего оборудования ремонтных предприятий и стоимостным методом // Всероссийская научно-техническая конференция «Отечественный и зарубежный опыт обеспечения качества в машиностроении». Сборник докладов. 2019. С. 226.
5. Черноиванов В.И. Развитие системы ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка // История науки и техники. 2019. № 12. С. 19.
Никольский Сергей Михайлович, аспирант, serg.nickolscky@yandex.ru, Россия, Тула. Тульский государственный университет
ECONOMIC EFFICIENCY OF APPLICATION OF EQUIPMENT FOR AUTOMATION OF
TECHNOLOGICAL PROCESSES
C.M. Nikolsky
Modern automated industrial equipment is structurally and functionally independent products, consisting of elements of different physical nature, designed to solve technological problems. At the same time, the field of application is developing dynamically, as it allows us to meet the growing requirements for the quality and economic performance of goods. This article is an attempt at scientific analysis and critical understanding of the economic efficiency of the use of equipment for the automation of technological processes.
Key words: economic efficiency, equipment, automation, technological processes.
Nikolsky Sergey Mikhailovich, postgraduate, serg.nickolscky@yandex.ru, Russia, Tula. Tula State University
