CC BY
5
Additive manufacturing is currently widely used in various fields and industries. The technologies used in the framework of additive manufacturing have advantages, such as saving raw materials, the ability to manufacture products with complex geometric parameters, reducing time and labor costs for creating design documentation, and more. The article is devoted to research on thermal hardening of plastic rods printed using FDM printing technology. Three types of plastic were taken as a basis and conclusions were drawn based on the results of the experiment.
Key words: additive manufacturing, printing technologies, plastic, heat treatment, maximum force, ABS, PETG,
PLA.
Pisarev Dmitry Evgenievich, student, Pisarevde@tyuiu.ru, Russia, Tyumen, Tyumen Industrial University, Mitrokhin Sergey Ivanovich, student, Mitrokhinserega@mail.ru, Russia, Tyumen, Tyumen Industrial University, Gubenko Arseniy Sergeevich, assistant trainee, Gubenkoas@tyuiu. ru, Russia, Tyumen, Tyumen Industrial
University,
Tempel Olga Aleksandrovna, senior lecturer, tempel_o@mail.ru, Russia, Tyumen, Tyumen industrial university
УДК 65.011.48
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-7-253-254 МЕТОДИКА АНАЛИЗА ТРЕБОВАНИЙ ПОТРЕБИТЕЛЯ К КАЧЕСТВУ ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ МАШИН
А.В. Анцев, А.В. Воробьев
Рассмотрена задача сокращения длительности производственного цикла изготовления продукции путем сокращения времени реализации стадии жизненного цикла продукции «Проектирование и разработка технических требований, разработка продукции» на основе совершенствования методики анализа требований к грузоподъемным машинам (ГПМ), установленных потребителем, по критерию ресурсоемкости. Уравнения взаимосвязи показателей качества и составляющих ресурсоемкости грузоподъемных машин получены путем регрессионного анализа на основе использования усредненных значений показателей качества по всем ГПМ, выпускаемым на кранострои-тельном предприятии и эмпирического уравнения множественной нелинейной регрессии. Для оценки вида функций от основных показателей качества ГПМ были построены одиночные регрессии основных показателей качества и составляющих ресурсоемкости ГПМ в виде полиномов первой, второй и третьей степеней. Оценка соответствия рассмотренных моделей данным производилась с использованием коэффициента детерминации. Полученные уравнения взаимосвязей трудоемкости, материалоемкости и себестоимости изготовления крана от совместного влияния основных показателей качества были использованы в ООО «Стройтехника» при проектировании мостового крана 10-А5-22,5-12-У2. В результате применения усовершенствованной методики анализа требований повысилась эффективность и качество процесса конструкторской подготовки производства ГПМ.
Ключевые слова: показатели качества, ресурсоемкость, анализ требований потребителя, множественная нелинейная регрессия, грузоподъемные машины.
Современные предприятия работают в условиях острой конкуренции, обусловливающей необходимость постоянного ужесточения сроков выхода продукции на рынок. Поэтому предприятия вынуждены уделять повышенное внимание вопросам сокращения длительности производственного цикла изготовления продукции [1, 2]. При этом предприятия, в том числе предприятия кранового машиностроения, стараются достичь данного сокращения за счет стадии «проектирование и разработка технических требований, разработка продукции» жизненного цикла продукции, на которой, в том числе, производится конструкторская подготовка производства, в ходе которой обеспечивается качество продукции, обусловленное проектированием. С целью разработки концепции повышения эффективности и качества процесса конструкторской подготовки производства грузоподъемных машин (ГПМ) в работе [3] было проведено моделирование данного процесса как совокупности процессов и работ, направленных на разработку конструкторской документации для серийного изготовления новых и совершенствования выпускаемых изделий. На основе разработанной структурно-функциональной модели выявлено взаимодействие процесса конструкторской подготовки производства с другими процессами в рамках сети процессов предприятия и показано, что имеется резерв сокращения длительности стадии проектирования ГПМ на основе снижения времени оценки заказа на создание ГПМ.
Маркетинговая служба предприятия при оценке заказа на создание ГПМ должна оперативно провести анализ требований к ГПМ, установленных потребителем, по критерию ресурсоемкости, оценить себестоимость ГПМ и согласовать с заказчиком ее конечную цену. Данная оценка производится при тесном взаимодействии маркетинговой, финансовой и конструкторской служб предприятия [4]. Эффективность взаимодействия маркетинговой, финансовой и конструкторской служб предприятия в процессе производства грузоподъемных машин на предприятиях подъемно-транспортного машиностроения может быть существенно повышена путем совершенствования методики анализа требований к грузоподъемным машинам, установленных потребителем, по критерию ресурсоемкости на основе составления регрессионных зависимостей взаимосвязи основных показателей качества ГПМ и составляющих ресурсоемкости ГПМ (трудоемкость изготовления T, материалоемкость M и себестоимость изготовления ГПМ S) [5-7]. Например, в случае мостовых кранов к основным показателям качества предлагается отнести грузоподъемность Q , пролет L, высоту главного подъема Нгл п , базу и высоту крана Hкр .
Уравнения взаимосвязи показателей качества и составляющих ресурсоемкости грузоподъемных машин получены путем регрессионного анализа на основе использования усредненных значений показателей качества по всем ГПМ, выпускаемым на краностроительном предприятии и эмпирического уравнения множественной нелинейной регрессии вида [8, 9]:
У = Ьо + Р№ + *2(Ь) + Рз( Нглп.) + Акр.) + ^5 (Н кр.) + е,
где У - выходная переменная; ¿>о - эмпирический коэффициент регрессии; Р[(0), Ь), Fз(Нглп ), р4(Акр ), р5(Нкр ) - функции от основных показателей качества ГПМ; е - оценка случайной ошибки (отклонения).
Для оценки вида функций от основных показателей качества ГПМ с использованием библиотеки для машинного обучения Scikit-leam [10] были построены одиночные регрессии основных показателей качества и составляющих ресурсоемкости ГПМ в виде полиномов первой, второй и третьей степеней. С целью повышения точности регрессионных зависимостей перед началом расчета себестоимость изготовления ГПМ 8 пересчитывалась на текущий момент времени с учетом индексов потребительских цен на товары и услуги по Российской Федерации, приведенных на официальном сайте Федеральной государственной службы государственной статистики [11] по формуле
8 т=8И-п (И0%), т и ¿1 100%
где 8и - исходная себестоимость ГПМ в момент её выпуска, млн руб.; 8т - себестоимость ГПМ в текущий момент
с учетом уровня инфляции, млн руб.; ИПЦ- - индекс потребительских цен в г -м месяце с момента выпуска ГПМ,
%; N - число месяцев между моментом выпуска ГПМ и текущим моментом.
Оценка соответствия рассмотренных моделей данным производилась с использованием коэффициента 2
детерминации Я . Результаты расчета представлены в табл. 1.
Коэффициент детерминации одиночных регрессий основных показателей качества
Таблица 1
" '——^^^ Степень Показатель ——^^^ Трудоемкость Материалоемкость Себестоимость
X X2 X3 X X2 X3 X X2 X3
Грузоподъемность 0,64 0,73 0,89 0,56 0,61 0,79 0,62 0,65 0,81
Пролет крана 0,59 0,62 0,62 0,65 0,67 0,67 0,6 0,62 0,63
Высота подъема 0,1 0,35 0,36 0,14 0,31 0,32 0,14 0,29 0,3
База крана 0,94 0,95 0,96 0,89 0,92 0,92 0,85 0,88 0,88
Высота крана 0,94 0,94 0,94 0,92 0,93 0,93 0,93 0,94 0,94
Анализ табл. 1 показал, что для всех составляющих ресурсоемкости ГПМ функции от основных показателей качества будут иметь вид полинома третьей степени для грузоподъемности Q, полинома второй степени для
пролета Ь, высоты главного подъема Нгл п и базы крана А и полинома первой степени для высоты крана
iji.ii. кр.
Нкр. . Полученные регрессионные зависимости и исходные данные в виде диаграммы рассеяния представлены на кр.
рис. 1-3.
10000 1 9 6 10000
7500 • у X / а о г вооо
5000 { л Ь | 1С X Ф 0 1 6000
2500 0- 1 4000 2000
О 50 100 Грузоподъемность, т
10 20 30 Пролет крана. н
г.5 50 7,5 База крана, '
Высота крана, м
г д
Рис. 1. Регрессионные зависимости трудоемкости изготовления ГПМ от: а - грузоподъемности; б - пролета; в - высоты главного подъема; г - базы крана; д - высоты крана
Результаты оценки параметров эмпирического уравнения множественных нелинейных регрессий основных показателей качества и составляющих ресурсоемкости и соответствующих коэффициентов детерминации Я 2 с использованием библиотеки для машинного обучения Scikit-leam представлены в табл. 2.
254
б
а
О 50 100 Грузоподъемность.
10 20 30 Пролет крана, м
го 40
Высоте подъема, м
£ 10000
2.5 5,0 7.5 База крана, м
2 4
Высота крана, м
г д
Рис. 2. Регрессионные зависимости материалоемкости от: а - грузоподъемности; б - пролета; в - высоты главного подъема; г - базы крана; д - высоты крана
0 50 100 Грузоподъемность, т
Высота подъема, м в
2.5 5.0 7.5 База крана, к
Высота крана, г.
г д
Рис. 3. Регрессионные зависимости себестоимости изготовления ГПМ от: а - грузоподъемности; б - пролета; в - высоты главного подъема; г - базы крана; д - высоты крана
б
а
в
б
а
Таблица 2
Уравнения взаимосвязей трудоемкости, материалоемкости и себестоимости изготовления крана от совместного влияния основных показателей качества
Трудоемкость изготовления крана, нормо-час
Эмпирическая зависимость я2
Т = -166,3881 + 0,0051 0 3 - 0,9078 0 2 + 63,4691 0 +
+ 1,2699 Ь2 - 26,6397 Ь + 0,392 Н2л.п. - 10,3519 Нглп. + 0,996
+ 4,4464 Ар. + 557,7673 Акр. + 547,4017 Нкр.
Материалоемкость крана, кг
Эмпирическая зависимость я2
М = -3824,9698 + 0,0119 б 3 - 1,8782 б 2 + 36,8905 б +
+ 10,8533 Ь2 - 191,3276 Ь + 4,9574 Н г2л.п. - 68,4380 Н гл.п. + 0,996
+ 455,5101 Акр. - 3196,8466 Акр. + 9658,9963 Нкр.
Окончание таблицы 2
Себестоимость изготовления крана, млн руб.
Эмпирическая зависимость R 2
S = -4,9823 + 0,000027 Q3 - 0,0041 Q2 + 0,1363 Q + + 0,0184 L2 - 0,4538 L + 0,0095 H2л.п. - 0,1861 Hгл.п. + + 0,4477 4р. - 3,8654 Акр. + 13,4067 Hкр. 0.997
Полученные уравнения взаимосвязей трудоемкости, материалоемкости и себестоимости изготовления крана от совместного влияния основных показателей качества были использованы в ООО «Стройтехника» (г. Донской Тульской обл.) при проектировании мостового крана 10-А5-22,5-12-У2, имеющего следующие значения показателей качества:
- грузоподъемность крана Q - 10 т;
- группа режима работы крана - А5;
- пролет L - 22,5 м;
- высота главного подъема H - 12 м;
гл.п.
- климатическое исполнение с категорией размещения - У2;
- скорость подъема главного крюка ипод 7,5 м/мин;
- скорость передвижения тележки (тали) и - 38 м/мин;
- скорость передвижения крана и - 75 м/мин;
- база крана - 4,4 м;
- высота крана Н - 2,1 м.
кр.
При этом с использованием уравнений взаимосвязи показателей качества и ресурсоемкости проектируемого крана получены следующие оценки: трудоемкость изготовления крана - 4048 нормо-час, материалоемкость крана - 12487 кг, себестоимость изготовления крана - 14,07 млн руб. В результате выполнения контракта на создание грузоподъемной машины 10-А5-22,5-12-У2 достигнуты значения: трудоемкость изготовления крана - 3800 нор-мо-час, материалоемкость крана - 12200 кг, себестоимость изготовления крана - 14,08 млн руб., что свидетельствует об адекватности предложенных уравнений взаимосвязи показателей качества и ресурсоемкости.
Использование предложенной системы уравнений взаимосвязи показателей качества и ресурсоемкости проектируемого крана позволяет исключить необходимость запроса маркетинговой службой соответствующей информации у финансовой и конструкторской служб предприятия. Данные запросы могут сохраняться только на начальных стадиях внедрения предлагаемой методики анализа требований к грузоподъемным машинам, установленных потребителем, по критерию ресурсоемкости и будут исключаться по мере наполнения базы данных выпущенных предприятием грузоподъемных машин. В результате применения усовершенствованной методики анализа требований потребителя повысились эффективность и качество процесса конструкторской подготовки производства ГПМ.
Список литературы
1. Гаджинский А.М. Логистика: Учебник для высших и средних специальных учебных заведений. 2-е изд. М.: Информационно-внедренческий центр «Маркетинг», 1999. 228 с.
2. Туровец О.Г., Родионова В.Н. Логистика. Воронеж: Воронежский гос. техн. ун- т, 1994. 90 с.
3. Воробьев А.В. Методика повышения эффективности и качества конструкторской подготовки производства грузоподъемных машин // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2023. Вып. 4. С. 469-475.
4. Чернецова Е.А. Управление процессом анализа контракта на создание грузоподъемных машин : 05.02.23 : дис. ... канд. техн. наук / Е.А. Чернецова ; Тул. гос. ун-т. Тула, 2014. 156 с.
5. Анцев В.Ю., Воробьев А.В. Метод экспресс-оценки в процессе проектирования грузоподъемных машин // Обеспечение и повышение качества изделий машиностроения и авиакосмической техники. Материалы Международной научно-технической конференции. Брянский государственный технический университет, 2020. С. 62-66.
6. Воробьев А.В., Анцев В.Ю. Экспресс-оценка качества грузоподъемных машин на стадии проектирования по их ресурсоемкости // Управление качеством в образовании и промышленности. Сборник статей Всероссийской научно-технической конференции. Отв. ред. Белая М.Н. Севастополь, ФГАОУ ВО «Севастопольский государственный университет», 2019. С. 51-59.
7. Анцев В.Ю., Воробьев А.В., Шафорост А.Н. Повышение эффективности процесса проектирования грузоподъемных машин на основе экспресс-оценки их ресурсоемкости // Техника и технология транспорта. 2019. № S13. С. 1-5.
8. Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ: В 2-х кн. Кн. 2 / Пер. с англ. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Финансы и статистика. 1987. 351 с.
9. Фёрстер Э., Рёнц Б. Методы корреляционного и регрессионного анализа. М.: Финансы и статистика, 1983. 304 с.
10. Scikit-leam 1.2.2 documentation // Scikit-leam machine learning in Python. [Электронный ресурс] URL: https://scikit-learn.org/stable (дата обращения: 31.03.2023).
11. Цены, инфляция // Росстат. [Электронный ресурс] URL: https://rosstat.gov.ru/statistics/price (дата обращения: 28.04.2023).
Анцев Александр Витальевич, д-р. техн. наук, доцент, заведующий кафедрой, a.antsev@yandex.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Воробьев Алексей Владимирович, заместитель главного инженера проекта, super-worobyov-av@yandex.ru, Россия, Тульская область, Донской, ООО «Стройтехника»
METHODOLOGY FOR ANALYSIS OF CUSTOMER REQUIREMENTS TO THE QUALITY OF LIFTING MACHINES
A.V. Antsev, A.V. Worobyov
The task of reducing the duration of the production cycle of manufacturing products by reducing the time of implementation of the stage of the product life cycle «Design and development of technical requirements, product development» based on improving the methodology for analyzing the requirements for lifting machines established by the consumer, according to the criterion of resource intensity, is considered. Relationship equations for quality parameters and components of resource intensity of lifting machines are obtained by regression analysis based on the use of averaged values of quality parameters for all lifting machines produced at a crane building enterprise and the empirical equation of multiple non-linear regression. To assess the type offunctions from the main quality parameters of the lifting machines, single regressions of the main quality parameters and components of the resource intensity of the lifting machines were constructed in the form of polynomials of the first, second and third degrees. The correspondence of the considered models to the data was assessed using the coefficient of determination. The resulting equations for the relationship of labor intensity, material consumption and the cost of manufacturing a crane from the joint influence of the main quality indicators were used in Stroytekhnika LLC when designing an overhead crane 10-A5-22.5-12-U2. Because of the application of an improved requirements analysis methodology, the efficiency and quality of the design preparation process for the production of overhead crane has increased.
Key words: quality parameters, resource intensity, analysis of consumer requirements, multiple non-linear regression, lifting machines.
Antsev Alexander Vitalyievich, doctor of technical science, docent, head of the department, a.antsev@yandex.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Worobyov Alexey Vladimirovich, deputy chief engineer of the project, super-worobyov-av@yandex.ru, Russia, Tula region, Donskoy, LTD «Stroytekhnika»
УДК 658.5:004.9
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-7-257-258
ИНФОРМАЦИОННАЯ ПОДДЕРЖКА УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ КОНСТРУКТОРСКОЙ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ МАШИН
А.В. Анцев, А.В. Воробьев
Рассмотрена задача развития современных инструментов и методов информационной поддержки управления качеством грузоподъемных машин на стадии конструкторской подготовки их производства в условиях цифровизации и интенсификации производства. Для практической реализации концепции повышения эффективности и качества процесса конструкторской подготовки производства грузоподъемных машин представлена система информационной поддержки Кран Экспресс, состоящая из базы данных цифровых двойников мостовых кранов и программы для ЭВМ для обеспечения взаимодействия пользователя с базой данных, анализа требований к грузоподъемным машинам, установленных потребителем, и квалиметрической оценки близости цифровых двойников-аналогов проектируемой грузоподъемной машине. Приведена структура системы информационной поддержки, алгоритм взаимодействия пользователей с системой в виде диаграммы прецедентов, даталогическая модель базы данных системы. Рассмотрен пример использования системы информационной поддержки в процессе заключения договора и конструкторской подготовки производства мостового крана 10-А5-22,5-12-У2 на ООО «Стройтехника» (г. Донской Тульской области). В результате практического использования представленной системы информационной поддержки достигнуто снижение на 15-20 % времени проектирования мостовых кранов.
Ключевые слова: конструкторская подготовка производства, управление процессом, информационная поддержка, грузоподъемные машины.
В настоящее время наблюдается устойчивый рост спроса на грузоподъемные машины (ГПМ), выпускаемые предприятиями подъемно-транспортного машиностроения. Это обусловливает рост конкуренции, в условиях которой предприятиям необходимо постоянное повышение качества грузоподъемных машин и эффективности реализации всех стадий жизненного цикла ГПМ. Одной из важнейших стадий жизненного цикла ГПМ является стадия конструкторской подготовки производства, которая представляет собой совокупность процессов и работ, направленных на разработку конструкторской документации для серийного изготовления новых и совершенствования выпускаемых изделий, в ходе которой обеспечивается качество продукции, обусловленное проектированием [1]. В процессе конструкторской подготовки производства ГПМ осуществляется проработка конструкции, соответствующей установленным потребителем показателям качества, и разработка комплекта конструкторской документации, соответствующей требованиям Единой системы конструкторской документации (ЕСКД) [2].
