CC BY
1
DIGITAL TRANSFORMATION OF THE ENTERPRISE AS THE MAIN TOOL FOR IMPROVING QUALITY
O.L. Pererva, D.N. Volchenkov
The subject of research in this work is the change in the operating conditions of the quality management system in the conditions of digital transformation of the enterprise management system. The purpose of the study is to develop methodological provisions for modernizing the quality management system. The article systematizes the directions of changes and forms the basic conditions for the implementation of quality management processes, taking into account the features of the innovative development of the enterprise management system. As a result of the study, the following tasks were solved: current changes in the quality management system, automation system, and information support system for management processes were considered; It is concluded that the introduction of digital technologies necessitates the formation of a new information culture based on digital thinking, digital involvement of personnel and digital initiatives; it is proposed to consider digital technologies as a tool for system-process modeling of a unified information system, which involves the creation of a unified information infrastructure of the corporate network of an enterprise; systematized quality management methods based on the use of modern digital platforms; The structure of the information support system for quality management processes has been built. The information support system for quality management processes is a tool of the quality management system; The functioning of the integrated information system ensures constant communication in the enterprise management system when making and implementing decisions to improve the quality of processes and improve the quality of products. Solving the problem of creating a unified information space creates the possibility of constant access and use of unlimited sources of information, which, in turn, allows not only to improve quality management activities, but also to modernize the quality management system through the use of digital technologies and reduce the influence of the "human factor" on efficiency and timeliness of development and implementation of management decisions to improve the quality ofprocesses.
Key words: digital transformation of enterprise, drivers of digital transformation, digital standards, restructuring of the quality management system, communication, competition management of digital initiatives.
Pererva Olga Leonidovna, doctor of economics sciences, professor, head of the department, deputy director for academic affairs, [email protected], Russia, Kaluga, Kaluga Branch of Bauman Moscow State Technical University,
Volchenkov Dmitry Nikolaevich, postgraduate, manfils@yandex. ru, Russia, Kaluga, Kaluga Branch of Bauman Moscow State Technical University
УДК 658.5
DOI: 10.24412/2071-6168-2024-4-75-76
ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА ПРИ ТОЧЕНИИ ТРУДНООБРАБАТЫВАЕМОГО МАТЕРИЛА ЗА СЧЕТ ОПТИМАЛЬНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ В ЗОНЕ РЕЗАНИЯ
О.А. Темпель, Р.Ю. Некрасов, Ю.А. Темпель
Качество производственных процессов, технологической оснастки и выпускаемой продукции является важным аспектом на предприятиях машиностроения. Поскольку, обеспечение качества процесса и технологической оснастки приводит к повышению производительности и объему продаж, а качество продукции является ключевым ориентиром для потребителей. Предприятия машиностроения широко начали использовать сверхпрочные материалы для сохранения работоспособного состояния объектов (устройств, техники, узлов и агрегатов). Однако, данный вид материала является труднообрабатываемым и приводит к нарушению технологического процесса, так как возникают частые поломки режущего инструмента. В работе рассмотрены ключевые моменты по возможности обеспечения периода стойкости режущего инструмента при черновой обработке за счет сохранения оптимальной температуры в зоне контакта резания.
Ключевые слова: качество, показатели качества, период стойкости, наплавление материала, труднообрабатываемые материалы, оптимизация, режимы резания, температура.
Предприятия машиностроения для повышения прибыли и ресурсов, а также расширения клиентской базы должны постоянно совершенствовать все бизнес-процессы (основные и вспомогательные). Так как технологический процесс в системе менеджмента качества является основным процессом жизненного цикла изделий, то многие авторы занимаются исследованиями в области управления и обеспечения качества данного процесса. Процесс металлообработки точением является достаточно сложным, содержит большой объём данных по сопроводительной информации и организации рабочего пространства.
Поэтому актуальной задачей является оптимизация режимов резания для обеспечения периода стойкости режущего инструмента с целью качественного и регламентированного выполнения технологических процессов и операций.
В результате анализа подотраслей машиностроения было выявлено, что наиболее частым поломкам подлежат узлы и агрегаты сельскохозяйственной техники. Причинами их поломки часто возникают:
- не соблюдение норм времени операций и процессов;
- невыполнение требований эксплуатационных характеристик, указанных в паспорте на технику;
- пренебрежительное отношение к своевременному техническому обслуживанию и ремонту.
Следовательно, при работе узлов и механизмов происходит быстрое истирание поверхностей, возникают
трещины и сколы, что приводит к частой замене этих элементов техники. Замена некоторых из них играет важную роль в экономической составляющей предприятия, поскольку преждевременные затраты требуют расширения границ бюджета.
Целесообразным будет считаться возможность на поврежденные участки наплавлять сверхпрочный материал, который обладает высокими эксплуатационными характеристиками и сможет продлить назначенный ресурс объекта. Но, сверхпрочные материалы являются труднообрабатываемыми, поэтому существует необходимость в разработке рекомендаций по их обработке.
Материал и методы исследования. В рамках рассматриваемой темы были использованы методы статистки и анализа большого объема данных.
Результаты исследования и их обсуждения. При выполнении анализа имеющихся работ в области управления и обеспечения показателей качества процесса механической обработки были выделены следующие авторы: Е.В. Артамонов, М.С. Остапенко, М.Х. Утешев, Шаламов В.Г., Ю.Г. Кабалдин, С.А. Одиноков, Адлер Ю.П., Азаров В.Н., Азгальдов Г.Г., Э.Деминг, Зорин Ю.В., К. Исикава, А. Фейгенбаум, Ф. Кросби, Г. Тагути, Ф. Тейлор, В. Шухарт, Г. Форд и и др.
Так, была систематизирована информация по способам, методам и устройствам в области управления качеством процесса металлообработкой, представлена на рисунке 1.
Способы обеспечения качества процесса металлообработки
программирование материалов н инструментов
Показатели способа
Критерии
Корректные Геомтерия режущего Конгроль геометрии
цифровые инструмента; изделия;
методики; Физико-механические Наблюдение за
оптимизация характеристики процессом реализации
программ обрабатываем огоматериаг а НТД
управления
станком
Мониторинг и измерение Управление подач ей Обслуживание Оптимизация Адаптивное
охлаждающей жидкости оборудования режимов резания управление
I I
Температура Стабильность Параметры
инструмента и работоспособности; резания;
заготовки; надежность с™ Ржания показатели скольжения при обработке
Показатели
регулирования
процесса и
саморегулирования
технологической
системы
Производительность А
(0,01) Т
Трудоемкость I
' (0,01) ♦
Рис. 1. Оценка способов обеспечения качества процесса металлообработки
Параметры исследования
I Этап Подготовительный
Постановка проблемы
X
Выбор темы
Постановка цели и задач исследования
Теоретическая значимость
х
Практическая значимость
Формирование плана работы
II Этап Основной
Определение свойств материала * сплава
Выбор режущего инструмента и оборудования
Установление режимов резания
Выбор параметров оптимизации
Выбор методов оптимизации
Проведение экспериментальных мероприятий
Базовые элементы исследования
Положения, выносимые на защиту по проекту (исследованию)
III Этап Заключительный
Выводы и рекомендации
Рис. 2. Этапы проведения исследования
По критериям выбора и комплексной оценке имеющихся методов, было выявлено, что оптимальные параметры режимов резания при выполнении работ обеспечивают качества процесса в большей степени.
76
За объект исследования выбран палец ковша экскаватора, так как подлежит чаще всего поломкам и в основном это истирание поверхности и сколы. Предлагается наплавлять на участки, материал в виде стеллита. Данный вид материала обладает хорошей теплопроводностью, надежными и прочными свойствами, но входит в категорию труднообрабатываемых материалов, поскольку при его обработке происходит разупрочнение стандартных твердых сплавов, что приводит к износу режущего инструмента или выходу из строя.
В рамках рассматриваемой темы разработан метод осуществления рекомендуемых режимов обработки для возможности целесообразного выполнения операции при черновом точении.
В результате был составлен план исследования, основные этапы выделены на рисунке 2.
В настоящее время выполнение обработки без брака не возможно и возникает он по разным причинам, чаще всего связан с технологическим оснащением и неправильно выбранными режимами. Для сокращения исправимого брака необходимо выполнить мероприятия по оптимизации режимов резания, сформировав рекомендации.
Схема управления качеством процесса механической обработки труднообрабатываемых материалов приведена на рисунке 3.
ИСХОДНЫЕ технологические факторы процесса МЕТАЛЛООБРАБОТКИ
о
р Е X И м ы о V. М МИН е ? II
ф $. МЫ а 3 3 о
р Е ) ф т. мм и и 4 £ и
н и я о 0. об мнн
¡1в:тру;811ЛМ1ъш мапрыл р«»уш;гс шктрундта. тгонпрм рсжутеД «асл
О
доставляющие силы решай. Г:.\ \
УПРАВЛЕНИЕ ФАКТОРАМИ
ПАРАМЕТРЫ СОСТОЯНИЯ (ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА) ОЬЕКТА (режущим инструмент, восстанавливаемый объект)
О
АНАЛИЗ СТАБИЛЬНОСТИ И ТОЧНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
1X1 - случайна* селичика диаметрального размера >п «мборя деталей при обработке с ■вмененной программой Ос - еяун£ш мшш аиаыетраямого раяаера в выборы а тмЙ при обрабопе 6« впияеши САЗ-игзел» ягоюяи Гкр ■ шнипрнам окомга эептателыюго размера эмали
ТА- допуск на диаметральным размер Б* - среднее квадрашческое отклонение случайной величины гон партии деталей V - размах варьирования случайной величию! юн Партии Деталей_
УПРАВЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТАМИ КОНТРОЛЯ
О
1114 1 'И.!,.!
Рис. 3. Схема управления качеством процесса механической обработки
[[[. Сравнение рсзультшгоБ предлагаемого способа
С ТрОДИЦИСННЫМ
IV. Состав л ени е матрицы планирования 1
Рис. 4. План эксперимента
На первом этапе осуществлен выбор режимов резания для обработки наплавляемого материала в виде стеллита по стандартным формулам и зависимостям.
Далее сформирован план эксперимента, который отображен на рисунке 4.
Среди управляемых факторов выделены такие, как скорость и частота вращения шпинделя. Откликом будет являться температура в зоне резания. При построении матрицы планирования в качестве интервала варьирования был выбран диапазон от 30-50 единиц. Построена математическая модель для эксперимента 22.
По результатам эксперимента в компьютерной среде была получена информация по коэффициентам корреляции:
Ьо=(1130+1060+833+1070)/4= 1023,25
Ь1=(1130-1060+833-1070)/4=-41,75
Ь2=(1130+1060-833-1070)/4=71,75
Для оценки значимости коэффициентов корреляции были определены математические характеристики в соответствии с ГОСТ Р 8.736—2011: среднее значение, 1023,35 град.; среднее квадратическое отклонение 130,56; среднеквадратическая ошибка в определении коэффициентов уравнения регрессии 65,27; критерий Стьюдента при доверительной вероятности 95% составил 3,182.
Так, по результатам расчета коэффициентов регрессии было выявлено, что Ь0 и Ь2 являются значимыми, так как больше или равны доверительному интервалу коэффициентов уравнения, однако Ь1 имеет отрицательное значение, следовательно, в меньшей степени влияют на результат.
Математическая модель при эксперименте 22 примет вид: У=1023,25-41,75х1+71,75х2
Коэффициент корреляции составил 0,67, что говорит о том, что присутствует значимая зависимость температуры в зоне резания от числа оборотов шпинделя.
Поэтому в продолжение эксперимента был изменен интервал варьирования частоты вращения шпинделя и проведено наблюдение. В результате анализа информации получен рекомендуемый набор сочетаний режимов резания при оптимальной температуре от 700-800 градусов (см.рис.5).
350 450 550 S50 750 850
Н. об '.'им
Рис. 5. План эксперимента
Таким образом, методика выбора рациональных режимов резания с применением компьютерных технологий позволит сократить временные и трудовые затраты на натурный эксперимент и сформировать базу данных по оптимальным режимам обработки труднообрабатываемых материалов.
Выводы:
1) Проанализирована информация по особенностям проведения механической обработки труднообрабатываемых материалов;
2) Построена математическая модель и найдены коэффициенты корреляции, что подтверждает целесообразность выбранных факторов в виде скорости и частоты вращения шпинделя;
3) При сочетании рациональных режимов резания выявлена оптимальная температура в зоне контакта резания;
4) Предложены рекомендации по совершенствованию системы оценки технологических процессов.
Список литературы
1. Кравченко Е.Г. Методика оценки качества технологических процессов / Е.Г. Кравченко, Т.Ю. Забари-на, А.А. Степанов // Современные материалы, техника и технологии. 2016. №1(4). С. 118-121.
2. Артамонов Е.В. Механика разрушения и прочность сменных режущих пластин из твердых сплавов: учебное пособие / Е.В. Артамонов, Т.Е. Помигалова, А.М. Тверяков, М.Х. Утешев // Тюмень: ТюмГНГУ, 2013. - с. 148.
3. Артамонов Е.В. Резание металлов и температурный фактор: учебное пособие / Е.В. Артамонов, Д.В. Васильев, М.Х. Утешев // Тюмень: ТюмГНГУ, 2012. - с. 150.
4. А.Д. Макаров Оптимизация процессов резания [Электронный ресурс]: http://stanok-online.ru/literatura/rezka-metallov/6214-optimizaciva-processov-rezaniva.html (дата обращения: 02.02.2024).
5. Верещака А.С., Дачева А.В., Аникеев А.И. Повышение работоспособности режущего инструмента при обработке труднообрабатываемых материалов путем комплексного применения наноструктурированного износостойкого покрытия и твердого сплава оптимального состава // Известия МГТУ «МАМИ». 2010. №.1(9). С. 99-105.
6. Некрасов Р.Ю., Темпель О А., Васьков Д.Е. Определение оптимальных режимов резания при обработке труднообрабатываемых материалов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2022. Вып. 4. С. 484-489.
Темпель Ольга Александровна, старший преподаватель, [email protected], Россия, Тюмень, Тюменский индустриальный университет,
Некрасов Роман Юрьевич, канд. техн. наук, доцент, заведующий кафедрой, [email protected], Россия, Тюмень, Тюменский индустриальный университет,
Темпель Юлия Александровна, канд. техн. наук, доцент, tempeljulia@mail. ru, Россия, Тюмень, Тюменский индустриальный университет
ENSURING QUALITY WHEN TURNING HARD TO CUT MATERIALS DUE TO OPTIMUM TEMPERATURE IN THE
CUTTING ZONE
O.A. Tempel, R.Y. Nekrasov, Yu.A. Tempel
The quality of production processes, technological equipment and manufactured products is an important aspect in mechanical engineering enterprises. Because ensuring the quality of the process and technological equipment leads to increased productivity and sales volume, and product quality is a key benchmark for consumers. Mechanical engineering enterprises have widely begun to use heavy-duty materials to preserve the working condition of objects (devices, equipment, components and assemblies). However, this type of material is difficult to process and leads to disruption of the technological process, as frequent breakdowns of the cutting tool occur. The work discusses the key points on the possibility of ensuring a period of durability of the cutting tool during roughing by maintaining the optimal temperature in the cutting contact zone.
Key words: quality, quality indicators, durability period, material deposition, difficult-to-cut materials, optimization, cutting conditions, temperature.
Tempel Olga Aleksandrovna, senior lecturer, tempel_o@mail. ru, Russia, Tyumen, Tyumen industrial university,
Nekrasov Roman Yurievich, candidate of technical sciences, docent, head of chair, nekrasovrj@tyuiu. ru, Russia, Tyumen, Tyumen industrial university,
Tempel Yulia Aleksandrovna, candidate of technical sciences, docent, tempejulia@mail. ru, Russia, Tyumen, Tyumen industrial university
УДК 621
DOI: 10.24412/2071-6168-2024-4-79-80
ОЦЕНКА ПОТЕНЦИАЛА ОТРАСЛИ МАШИНОСТРОЕНИЯ В РАМКАХ ИНДУСТРИИ 4.0
А.В. Челенко, О.А. Ковалева, Е.А. Соцкова
Машиностроение занимает ведущее положение среди отраслей промышленности. Его ключевая роль заключается в создании функциональных и эффективных машин, применяемых в различных областях, таких как автомобильная, авиационная, энергетическая, судостроительная и др. Машиностроение включает в себя не только проектирование и изготовление машин, но и их техническое обслуживание, модернизацию и ремонт. Оно также связано с разработкой новых технологий и материалов, которые позволяют создавать более совершенные и эффективные машины. Кроме того, развитие данной отрасли способствует повышению производительности труда и снижению затрат на производство благодаря автоматизации и внедрению новых технологий. Технологический прогресс основан на научных достижениях, инновациях и новых разработках над которыми трудятся миллионы исследователей и специалистов по всему миру. 2011 год открывает эру Индустрии 4.0, технологии которой постепенно реализуются на отечественных предприятиях машиностроения. Целью данной работы является анализ состояния отрасли машиностроения в России и перспективы реализации новых технологий в рамках Индустрии 4.0.
Ключевые слова: качество в машиностроении, Индустрия 4.0, автоматизация в промышленности, робототехника, большие данные.
I. Роль Индустрии 4.0 в современных условиях. Процесс трансформации отрасли машиностроения в рамках «Индустрии 4.0» поставил перед специалистами задачу интеграции производственных операционных систем и информационно-коммуникационных технологий, формирующих киберфизические системы управления технологическими процессами на производстве, углубляя цифровизацию компаний. Цифровые технологии позволят сократить длительность производственного процесса, уменьшить время на наладку оборудования, снизить затраты на материалы и рабочую силу, что приведет к повышению производительности труда. Они также поспособствуют созданию новых возможностей для предприятий в области гибких производственных процессов и анализа данных в реальном времени, что ускоряет принятие стратегических и оперативных решений. «Индустрии 4.0» прокачала запросы потребителей и подняла на новый уровень правила конкурентной борьбы, поставив перед управленцами задачу пересмотреть стратегию ведения бизнеса.
Исследователи сходятся во мнении, что новая концепция развития является неотъемлемой составляющей устойчивости общества в целом [1]. Следовательно, новые технологии должны улучшать социальную и экологическую составляющую системы. Экологическая значимость внедрения технологий для общества заключается в возможности сократить потребление энергии и ресурсов, уменьшить количество отходов и выбросов углекислого газа в атмосферу. Социальная сторона проявляется при реализации киберфизических систем. Снижение монотонности труда ведет к повышению удовлетворенности и мотивации работников.
Потенциально новая концепция может обеспечить заметный инновационный рост и повысить конкурентоспособность на мировых рынках, но невозможно предсказать все риски при внедрении технологий. Однако Индустрия 4.0 имеет и негативные последствия для общества. В числе значимых проблем, связанных с технологиями, можно отметить: сокращение рабочих мест, вопросы информационной безопасности, сложность обработки и анализа данных и снижение качества товаров и услуг [2,3].
