CC BY
14Селиванов С.Г.
д.т.н., профессор Уфимского государственного авиационного технического университета
Кутузов М. С.
магистр, Уфимский государственный авиационный технический университет
ИННОВАЦИОННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ СЕРТИФИКАЦИОННОГО ЦЕНТРА ИСПЫТАНИЙ ТЕПЛООБМЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ НА ОСНОВЕ СТАТИСТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ
Ключевые слова: сертификационный центр испытаний, теплообменное оборудование, статистические методы контроля.
Введение
Актуальность. Согласно Указу Президента РФ от 01.12.2016 № 642 «О Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации» (п. 20а.) предусмотрен «переход к передовым цифровым, интеллектуальным производственным технологиям, роботизированным системам, новым материалам и способам конструирования, создания систем обработки больших объемов данных, машинного обучения и искусственного интеллекта».
Решение этой проблемы относится ко всем направлениям конструкторско-технологического обеспечения машиностроительного производства, в том числе и к решению процедур сервисно-эксплуатационной деятельности, одной из задач которой является разработка методов сертификации машиностроительных производств, решение задач валидации и верификации технологий.
Цели и задачи. В области сервисно-эксплуатационной деятельности предусмотрено «применять на практике современные методы и средства определения эксплуатационных характеристик элементов машиностроительных производств и средств программного обеспечения, сертификационных испытаний изделий, выбирать методы и средства измерений, участвовать в организации диагностики технологических процессов, оборудования, средств и систем управления машиностроительных производств».
Научная новизна. Научная новизна разработок определяется следующими положениями:
1. разработкой в системе БРШШ новых функциональных моделей процессов сертификации машиностроительной продукции, обеспечивающих информационные технологии процессов сертификации и проектных технологических процессов испытаний продукции в виде теплообменного оборудования, работающего под избыточным давлением;
2. разработкой нового программно-методического комплекса;
3. применением по новому назначению методов статистического контроля качества в процессе сертификации теплообменного оборудования, работающего под избыточным давлением;
4. результатами компьютерного моделирования и анализа результатов имитационного моделирования инновационного проекта сертификационного центра.
1. Системотехника разработки и оптимизации комплектов проектной технологической документации для сертификации теплообменного оборудования, работающего
под избыточным давлением
При инновационном проектировании для определения объектов и предметов дальнейших исследований разработана следующая функциональная модель для сертификации теплообменного оборудования.
На основе методологии ЗЛБТ-ЮЕЕО построена функциональная модель в части формирования технологического документооборота по сертификации продукции, представленная на рис. 1.
Для решения задачи формирования комплекта документации в данном исследовании применено не только функциональное, но и компьютерное моделирование на основе использования средств искусственного интеллекта -нейронной сети Кохонена в целях реализации поиска общих разделов (унификации и блочно-модульного построения документов) при формировании комплекта документации.
Для решения всех задач, представленных в функциональной модели документооборота по сертификации оборудования (рис. 1), разработан метод группирования комплекта документации на основе анализа данных с помощью искусственных нейронных сетей Кохонена, что обеспечивает в дальнейшее создание программного продукта документооборота сертификационного центра.
Конструкторская и технологическая
документация
^_
HД(ГОСТы, ОСТы, Положения, vi Приказы)
Анализ комплекта документации Ор. 1
Ma т е риал ьно-техн ическая база, CALS-технолош ^
Требования заказчика
f Кластеризация
I-'ч—* комплекта
документации
Ор. 3
Matlab
Проектирование шаблонов комплекта документации Ор._5
MS Word
Комплект шаблонов документов
Анализ данных кластеризации
Разработка ПО для создания
комплекта документации Ор. 7
База данных готовых документов
Visual Studio
ПОдля генерации компл. докум
Генерация комплекта документаци
Ор._ 8
1
Комплект документов
Рисунок 1.
Функциональная модель документооборота для сертификации оборудования
Результатом работы такой нейронной сети является график (рис. 2) показывающий распределение блоков документов по группам. Далее в каждой из полученных групп можно выделить блок-представитель, для которого в дальнейшем определен программный код, для формирования системы документооборота.
Рассмотренный метод кластеризации с использованием самоорганизующейся нейронной сети Кохонена позволяет обоснованно определить общие разделы объектов анализа.
Рисунок 2.
График, показывающий распределение общих пунктов документов по кластерам
2. Методы статистического контроля качества оборудования, работающего
под избыточныи давлением
Для определения объектов и предметов исследований также разработана функциональная модель процессов сертификации в инновационных проектах.
На основе методологии 8ЛБТ-ЮЕЕ0 построена функциональная модель процесса верификации теплообменно-го оборудования, работающего под избыточным давлением. Она представлена на рис. 3.
Рисунок 3.
Функциональная модель процесса верификации теплообменного оборудования, работающего под избыточным давлением
Для определения взаимосвязи предприятия-изготовителя и центра сертификации рассмотрена граф-схема (рис. 4). В граф-схеме определен путь (технологический маршрут) изготовления изделия, сборки, контроля и доставки изделий до конечного потребителя, с возможностью потребителя оставлять претензии и рекламации по качеству продукции в отдел специального подразделения ОТК. На основании такой схемы можно определить структурные подразделения, где возможно использование методов статистического контроля качества теплообменного оборудования, работающего под избыточным давлением.
Рисунок 4.
Граф-схема технологических маршрутов изготовления оборудования и взаимосвязи с «Центром сертификации» и «Потребителем»
Для решения задач, представленных в функциональной модели процесса верификации теплообменного оборудования, работающего под избыточным давлением, разработан специальный метод группирования деталей на основе их кластеризации с помощью искусственных нейронных сетей Кохонена (рис. 5) для расчета ведомостей производственных программ изготовления оборудования, работающего под избыточным давлением.
Hits
О
3
10
12
14
16
18
Рисунок 5.
График, показывающий распределение деталей по кластерам 3. Разработка проекта участка неразрушающего контроля
На граф-схеме (рис. 4) видно, что важным блоком работы сертификационного центра является наличие испытательной лаборатории (отделения).
Проектирование технологической компоновки участка для неразрушающегшо контроля оборудования, работающего под избыточным давлением, выполнено с применением компьютерных технологий. Технологическая и конструкторская документация были выполнены в системе графического проектирования AutoCAD (рис. 6), другая документация с использованием пакета программ Microsoft Office.
Рисунок 6.
Технологическая компоновка ОТК
В результате разработки в инновационным проекте методов статистического контроля качества теплообменно-го оборудования, работающего под избыточным давлением, стандартных документов, оформляемых на технических контроль по ГОСТ 3.1502-85 «Единая система технологической документации (ЕСТД) типовых (унифицированных в ЕСТД) документов на технический контроль для условий внедрения статистических методов контроля в полном объеме не хватает. Для реализации в проекте методов статистического контроля предполагается введение дополнитель-
ных карт контроля для реализации статистического контроля качества оборудования по количественному признаку. Карта статистического контроля представлена на рис. 7.
Разраб. Иванов ИЛ. Л» докум. I
Нормнр.
Соглас. Организация Подпись
Утвердил Петров ПЛ. Дата 05.053017
Н. контр.
Наименование предприятия
№ изделия Цех, участок, номер раб, ГОСТР 55779.5081 ко нтро львов операции Номинальное значение предупреждающего контроля для ВО ГОСТ?50™Зо-81 Наименование ко нтро л е. но го оборудовал пи с датой последней по верки Критическое звачевве контролвруемого параметра Место направления
Соответствует Не со о тветсву ет В отк В изолятор
1 Отвод ЮГ-219-9 1 455 001 10% УСД-50 25.12.2016 Соответствует -
2 Отвод ЮГ-377-9 2 455 001 10Ус| УСД-50 25.12.2016 - Нэ СО OTEaTCTBJST
Рисунок 7.
Карта статистического контроля
Разработка электронного документооборота на основе автоформирования WORD-файлов и работы с электронной базой данных комплектов документов по сертификации оборудования, работающего под избыточным давлением, обеспечивает упрощение процедур информационных технологий.
Для определения объектов и предметов исследований разработана функциональная модель процессов совершенствования системы документооборота.
На основе методологии SЛDT-IDEF0 построена функциональная модель процесса системы документооборота (рис. 8).
Рисунок 8. Система документооборота
4. Технико-экономическое обоснование инновационного проекта сертификационного центра испытаний теплообменного оборудования на основе статистических методов контроля
Для обоснования достоверности и эффективности всего инновационного проекта рекомендуется использовать систему имитационного моделирования бизнес-плана проекта. Для этого нередко применяют систему Project Expert, которая позволяет проанализировать и выбрать из разработанных альтернатив оптимальный вариант развития производства, оценить общую эффективность проекта, отслеживать влияние текущих изменений исходных данных проекта на его результаты, определить эффективность проекта.
В результате расчета бизнес-плана в системе Project Expert определяются прибыли и убытки, приводится представление основных результатов инвестиционного проекта. Система имитационного моделирования Project Expert предусматривает наглядное представление изменений во времени основных показателей:
- окупаемости проекта;
- изменения чистого оборотного капитала;
- движение денежных средств или «кэш-фло» (показывает денежные поступления и выплаты, связанные с основными статьями доходов и затрат; обычно содержит три раздела, соответствующих основным направлениям деятельности компании: «кэш-фло» от операционной деятельности; «кэш-фло» от инвестиционной деятельности; «кэш-фло» от финансовой деятельности).
- налоговых отчислений;
- баланса наличности по предприятию, а также изменение других показателей инвестиционного или инновационного проекта;
- других показателей эффективности инновационного проекта.
Для более наглядного представления основных результатов инвестиционного (инновационного) проекта система имитационного моделирования Project Expert предусматривает получение результатов расчета в виде графиков и таблиц.
Заключение
Разработанный средствами SADT-IDEF комплекс функциональных моделей для сертификации теплообменного оборудования, работающего под избыточным давлением, позволил определить содержание этапа испытаний продукции для стадий верификации, валидации и сертификации. В результате такого анализа документооборота сертификационного центра сформирован комплект документов для подтверждения соответствия качества продукции в созданном сертификационном центре для верификации и валидации качества теплообменного оборудования, работающего под избыточным давлением, которые требуются для инновационного проектирования.
Номенклатура разработанного комплекта документов, подтверждающих соответствие качества продукции в сертификационном центре для верификации и валидации качества теплообменного оборудования, работающего под избыточным давлением, разработана на основе системного анализа и обоснования нового нейросетевого метода группирования документов путем их кластеризации с помощью искусственных нейронных сетей Кохонена, что позволило определить минимально необходимый набор комплекта документации. В результате применения нового нейросетево-го метода группирования документов разработан пакет прикладных программ.
Разработанная средствами SADT-IDEF функциональная модель позволила также рассмотреть возможности совершенствования технологий контроля оборудования, работающего под избыточным давлением, путем внедрения статистических методов контроля качества теплообменного оборудования. Результаты таких работ обеспечивают снижение трудоемкости и себестоимости разработок по валидации, верификации и сертификации теплообменного оборудования и конечную эффективность инновационного проекта в целом.
Названный выше нейросетевой метод кластеризации в данной работе применен также по другому назначению для классификации и группирования изделий, контролируемых сертификационным центром. Это позволило определить номенклатуру изделий и рассчитать ведомости производственной программы для проектирования отделения технического контроля сертификационного центра для условий применения статистического метода контроля оборудования, работающего под избыточным давлением.
Для проектирования отделения технического контроля сертификационного центра испытаний теплообменного оборудования разработан комплект технологической документации в виде карт контроля, которые учитывают реализацию методов статистического контроля качества оборудования по количественному признаку, что позволило объективно оценить процент выборочности контроля. Проведенный в ходе разработки карт контроля патентный анализ методов и устройств, средств технического контроля позволил (так же как и применение статистического контроля) усовершенствовать технологии сертификации оборудования, работающего под избыточным давлением.
Разработка проектной технологии инновационного проекта сертификационного центра позволила обосновать рациональный вариант технологической компоновки отделения технического контроля и комплект контрольного оборудования неразрушающего контроля.
Разработанный комплект технологической документации инновационного проекта сертификационного центра явился основой для разработки календарного план-графика и бизнес-плана инновационного проекта. Эти документы подтверждают реализуемость и экономическую эффективность инновационного проекта, основанного на внедрении метода статистического контроля качества и применении нового программного продукта для совершенствования документооборота сертификационного центра.
Список литературы
1. Кутузов М.С., Селиванов С.Г. Статистический метод контроля качества сертифицируемого теплообменного оборудования, под-
лежащего верификации на предприятиях-изготовителях» // Фундаментальные и прикладные науки сегодня. Материалы X международной научно-практической конференции: в 3-х томах. 2016. - С. 84-93.
2. Кутузов М.С. Автоформирование комплекта документации для сертификации теплообменного оборудования, работающего под
избыточным давлением // Новая наука: Проблемы и перспективы. 2016. - № 121-3. - С. 184-193.
