CC BY
2
Фаюстов Андрей Алексеевич, аспирант, Россия, Москва, Московский Авиационный Институт
(МАИ),
Васильев Виктор Андреевич, д-р техн. наук, профессор, [email protected], Россия, Москва, Московский Авиационный Институт (МАИ)
INCREASING THE QUALITY OF PRODUCTS FROM FRAGILE MATERIALS
N.I. Shipunov, A.A. Fayustov, V.A. Vasiliev
The influence of a deformed surface layer on the quality ofproducts made from brittle materials was studied using the example of beryllium as the most brittle and abrasive material. The minimum depth of the deformed surface layer (hardening) during blade processing of a brittle material, beryllium, has been determined, depending on the processing modes and the geometry of the cutting tool. Processing modes and geometry of the cutting tool are proposed for processing beryllium workpieces with a high quality of the machined surface, without the formation of microcracks, and with a minimum depth of the deformed (hardened) layer. A sequence of research and ways to improve the quality ofproducts made from fragile materials are proposed using the example of beryllium, as the most fragile and abrasive material.
Key words: brittle materials, beryllium, blade processing modes, tool geometry and sharpening angles, deformed surface layer, dislocations, microcracks, cracks.
Shipunov Nikolai Ivanovich, candidate of technical sciences, docent, Russia, Moscow, Moscow Aviation Institute
(MAI),
Fayustov Andrey Alekseevich, postgraduate, Russia, Moscow, Moscow Aviation Institute (MAI),
Vasiliev Victor Andreevich, doctor of technical sciences, professor, fayustov582158@mail. ru, Russia, Moscow, Moscow Aviation Institute (MAI)
УДК 658.562
Б01: 10.24412/2071 -6168-2024-3-446-447
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ АВИАЦИОННОЙ И КОСМИЧЕСКОЙ
ТЕХНИКИ
Т.Н. Антипова, Д.С. Бабкин
В статье приведены математические и графические зависимости влияния характеристик оборудования на технологические параметры и показатели качества конечной продукции. Доказано, что характеристики полуфабрикатов, получаемых в процессе каждой технологической операции, влияют на показатели качества конечной продукции.
Ключевые слова: управление качеством, технология.
В настоящее время композиционные материалы такие как: полимерные (ПКМ), углерод-углеродные (УУКМ), металломатричные композиционные материалы (МКМ), обеспечивающие улучшенные физико-механические свойства по сравнению с традиционно применяемыми материалами, нашли широкое применение во многих отраслях российской промышленности, в том числе авиационной, ракетно-космической и военной техники.
Производство композиционных материалов - это сложный многостадийный процесс [1-5,11,14,15], получаемый металломатричный слоистый композиционный материал (рис. 1) характеризуется рядом показателей качества, которые в большинстве случаев определяются требованиями заказчика. Значения показателей качества обусловлены комплексом факторов, основным из которых является технологический процесс. Влияние технологических параметров на показатели качества конечной продукции было рассмотрено в ряде научных исследований [610,12,13,16]. Каждая операция характеризуется комплексом технологических параметров. Технологический процесс можно представить, как систему взаимосвязанных элементов-технологических этапов.
Первым этапом технологии изготовления МСКМ является входной контроль трех основных групп применяемых исходных материалов, а именно:
1. Углеродного гидросплетенного холста, выступающего в роли армирующего.
2. Титанового и медного сплавов, а точнее фольг, применяемых в роли матричного материала.
3.Газа монометилсилана, применяемого в процессе нанесения интерфазного покрытия на термообрабо-танный углеродный холст.
Второй этап технологии производства композиционного материала характеризуется изготовлением полуфабриката, а именно операции по подготовке углеродного гидросплетенного холста, включающий термообработку гидросплетенного холста ПАН. Термообработка нужна для повышения прочностных характеристик будущего материала. Данный процесс характеризуется рядом технологических параметров таких как давление, температура и др.
Третий этап. Нанесение интерфазного покрытия (карбидом кремния БЮ) на термообработанный углеродный холст замедляет процесс химической деструкции каркаса. Результатом данной технологической операции является полуфабрикат - насыщенный армирующий углеродный материал.
Качество проведения данной операции зависит от параметров технологического процесса таких как: температура, скорость нанесения покрытия, применяемое оборудование, которое должно обеспечить требуемую степень вакуумирования рабочей зоны реактора и скорость протекания газа в реакторе, а также соответствие покрытия заданной толщины и равномерности нанесения.
Четвертый этап. Формирование пакетов фольг требует научного обоснования и расчета состава пакета. Экспериментально доказано, что выкладка с весовым соотношением ТС - 40-60 %, Си - 40-60%, обеспечивает наиболее тугоплавкие соединения ТиСи, "ПСи и Т1зСщ. Следует отметить, что данная операция не автоматизирована и все действия выполняет человек.
Пятый этап. Горячевакуумное прессование является завершающей операцией, в процессе которой происходит консолидация заготовки.
Качество проведения данной операции зависит от параметров технологического процесса таких как: температура и степень вакуумирования рабочей зоны реактора, время выдержки, давление.
Шестой этап характеризуется контролем показателей качества получаемого металломатричного слоистого композиционного материала (МСКМ), а именно: физико-механические характеристики; конструкционные показатели; технологические показатели.
Рис. 1. Концептуальная модель технологии производства М^М-П-С-Си
Для прохождения всего цикла производства необходимо специальное оборудование. Для обоснования влияния характеристик оборудования на параметры технологических операций проведены следующие экспериментальные исследования.
Исследовалась операция нанесения интерфазного покрытия на армирующий углеродный материал на четырёх различных видах установок, обеспечивающих идентичные технологические параметры (давление, температура и т.д.), различающихся по конструкционным показателям, таким как объем рабочей зоны реактора, диапазон рабочих температур и др. Результатом данной технологической операции является полуфабрикат - насыщенный углеродный каркас, главной характеристикой которого является толщина получаемого покрытия.
Для получения требуемой толщины покрытия необходимо рассчитать скорости осаждения интерфазного покрытия (мкм/ч), которые в полной мере отражают функциональные особенности применяемых установок. Для изучения влияния характеристик оборудования на параметры технологических операций был проведен эксперимент. В ходе проведения исследования были задействованы четыре установки химического осаждения из газовой фазы, в результате которого были получены данные варьирования скоростей осаждения (мкм/ч) на пятнадцати образцах на каждой установке, которые представлены на рис. 2 и рассчитаны по формуле:
V = % (!)
447
где V -скорость осаждения, И - толщина покрытия, Г - время протекания процесса, в данном исследовании время принято постоянной величиной.
v (мкм/ч)
Рис. 2. Варьирование скоростей осаждения карбида кремния на различных установках
Результаты экспериментальных исследований выявили наличие варьирования значения скоростей осаждения на различных установках.
Для оценки варьирования, были рассчитаны разности между максимальным и минимальным значениями скоростей осаждения для представленных установок. Значение варьирования рассчитано по формуле А Умакс - Vмин для каждой из установок, результаты показаны на рис. 3.
Установлено, что характеристики оборудования влияют на параметры технологических операций, следовательно, необходимо включить в информационную подсистему изготовления металломатричных слоистых композиционных материалов блок характеристик оборудования.
Следует отметить, что на установке №1 наблюдается наибольшее варьирование скорости осаждения, а установка №3 обеспечивает наименьшее значение варьирования и, следовательно, рекомендуется к применению.
--
0.70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00
Установка 1 Установка 2 Установка 3 Установка 4
Рис. 3. Значение варьирования скоростей осаждения на представленных установках
0,76
0,38
0,28
0,15
_^_
По результатам проведенных исследований рекомендуется провести моделирование влияния применяемого оборудования на каждом этапе технологического цикла на качество получаемых полуфабрикатов и конечной продукции.
Для оценки влияния характеристик оборудования (объем рабочей зоны, скорость нагрева и др.) на последней операции - горячего вакуумного прессования, на показатели качества конечной продукции, а именно толщины конечного материала (мм), были проведены экспериментальные исследования зависимости толщины конечного материала (мм) от характеристик применяемого оборудования. В данном исследовании идентичными являются технологические параметры (давление, температура и т.д.). Результатом данной технологической операции является конечная продукция металломатричный слоистый композиционный материал, одним из главных показателей которого является толщина. По требованиям заказчика допускается варьирование данного показателя 0,02 мм. Результаты, полученные в ходе эксперимента, показаны на рис. 4. Выявлены значительные колебания средних толщин конечного материала в зависимости от характеристик оборудования.
Для оценки варьирования были рассчитаны разности между максимальным и минимальным значениями толщины конечной продукции для представленных установок. Значение варьирования рассчитано по формуле А= И макс - Имин для каждой из установок, результаты показаны на рис. 5.
Выявлено, что установка 2 и 3 не соответствует предъявляемым заказчиком требованиям. Следовательно, установлено влияние характеристик оборудования на показатели качества конечной продукции.
В результате проведённых исследований установлено, что информационная подсистема изготовления МСКМ должна состоять из следующих блоков, а именно: характеристик исходных материалов, полуфабрикатов, параметров технологических операций и оборудования.
На рис.7 предлагается модель характеристик оборудования для изготовления металломатричного слоистого композиционного материала.
толщина конечного
0,525 -
0,52 -
0,515 —
0,51 — 0,505 0,5
0,495 — 0,49 —
0,485 — 0,48 —
0,475 — 0,47 —
0,465 — 0,46 — 0,455 0,45
3 4
—Установка 1
У7с
становка 3
9 10
Рис. 4. Влияние характеристик оборудования на конечную толщину получаемого металломатричного
слоистого композиционного материала П-С-Сп
1
2
Варьирование толщины, мм
0,03
0,025
Установка 1 Установка 2 Установка 3
Рис. 5. Значение варьирования толщины на различных установках горячевакуумного прессования
В настоящие время не уделялось должного внимания влиянию характеристик полуфабрикатов, получаемых после каждой технологической операции на показатели качества конечной продукции.
Для оценки влияния характеристик полуфабриката (толщина, мм), полученного на операции нанесения интерфазного покрытия, на показатели качества конечной продукции были проведены экспериментальные исследования. Изучалась зависимость толщины, как одного из основных параметров качества конечной продукции, были получены графическая и математическая зависимости толщины конечного материала (мм) от толщины полуфабриката (мм) на последней операции (рис. 6).
Толщина конечного 0,8 -
0,6 -
0,4 -
0,2 -
0
0,008
Влияние толщины изготавливаемого полуфабриката на конечную толщину получаемого изделия
У = 45,714х -0,0104 R2 = 0,9664
0,013
0,014
0,015
0,009 0,010 0,011 0,012
|_Толщина полуфабриката, мм
Рис. 6. Влияние толщины изготавливаемого полуфабриката на конечную толщину получаемого изделия
Установлено, что характеристики полуфабрикатов влияют на показатели качества конечной продукции, следовательно, необходимо включить в информационную подсистему изготовления металломатричных слоистых композиционных материалов блок характеристик полуфабрикатов.
Рис. 7. Характеристики оборудования применяемого в процессе выполнения технологических операций
для изготовления МСКМ
Заключение. В результате экспериментальных исследований разработаны математические и графические зависимости влияния характеристик оборудования на технологические параметры и показатели качества конечной продукции, которые позволили доказать необходимость включения характеристик оборудования в структуру информационного обеспечения системы управления качеством металломатричный слоистых композиционных материалов.
Кроме того, доказано, что характеристики полуфабрикатов, получаемых в процессе каждой технологической операции, влияют на показатели качества конечной продукции, следовательно, требуется осуществлять пооперационный мониторинг на всех технологических операциях производства металломатричного слоистого композиционного материала.
Список литературы
1. Антипова Т.Н. Моделирование процесса вакуумного горячего прессования при создании металломат-ричных композиционных материалов / Т.Н. Антипова, Д.С. Бабкин // Информационно-технологический вестник. -2022. - № 1(31). - С. 162-169.
2. Бабкин Д.С. Применение вакуумного горячего прессования при создании металломатричных композиционных материалов. / Д.С. Бабкин, В.Г. Исаев // Инновационные аспекты социально-экономического развития региона: сборник статей по материалам участников XI Ежегодной научной конференции аспирантов «МГОТУ» (наукоград Королев, Московская область, 13 мая 2021 г.). М.: Издательство «Научный консультант», 2021. С. 27-33.
3. Бабкин Д.С. Насыщение углеродных высокопористых органоморфных каркасов металлом. Сборник научных статей 5-й Всероссийской научной конференции перспективных разработок молодых ученых. Том 4. Курск: Юго-Зап. гос. ун-т, 2021. С. 135-145.
4. Бабкин Д.С. Разработка металломатричного слоистого композиционного материала системы Ti-C с применением барьерных слоев // Информационно-технологический вестник 2023. №4. С. 137-142.
5. Галимзянова Р.Ю. Современные композиционные материалы в производстве медицинской техники: учебное пособие // Казанский национальный исследовательский технологический университет. Казань, 2021. 89 с.
6. Гращенков Д.В. Стратегия развития неметаллических материалов, металлических композиционных материалов и теплозащиты // Авиационные материалы и технологии. 2017. № S. С. 264-271. DOI: 10.18577/2071-9140-2017-0-S-264-271.
7. Изотова А.Ю. Композиционные материалы на основе титана, армированные волокнами (обзор) / А.Ю. Изотова, О.И. Гришина, А.А. Шавнев // Труды ВИАМ. 2017. №5 (53).
8. Иноземцев А.А., Башкатов И.Г., Коряковцев А.С. Титановые сплавы в изделиях разработки ОАО «Авиадвигатель». Современные титановые сплавы и проблемы их развития: Сборник. М.: ВИАМ. 2010. С. 43-46.
9. Исаев В.Г., Антипова Т.Н. Концептуальные положения управления качеством системы производства композиционных материалов для ракетно-космической техники // Информационно-технологический вестник №4(14). 2017. С. 30-39.
10. Казанцева Т.В., Полякова М.А. Направления работ по цифровизации в области стандартизации. Технологии металлургии, машиностроения и материалообработки. 2021. № 20. С. 242-245.
11. Кулик В.И. Композиционные материалы с металлической матрицей: учебное пособие / В.И. Кулик, А.С. Нилов; Балт. гос. техн. ун-т. СПб., 2020. 69 с.
12. Лопатина Е.В., Трубников Н.А., Полякова М.А. Особенности построения математических моделей прокатки стального листа с учетом изменения его микроструктуры // Технологии металлургии, машиностроения и материалообработки. 2023. № 22. С. 63 - 66.
13. Разработка структуры нормативного документа на металлопродукцию на основе принципа опережающей стандартизации / Снимщиков С.В., Полякова М.А., Лимарев А.С., Харитонов В.А. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2019. Т.17. №1. С. 86-93. DOI: 10.18503/1995-27322019-17-1-86-93.
14. Сидоров Д.В., Серпова В.М., Заводов А.В., Шавнев А.А. Исследование межфазного взаимодействия на границе раздела в системе Ti-C с отечественными титановыми сплавами классов а + ß и псевдо *а // Физика и химия обработки материалов. 2020. № 5. С. 75-81. D0I:10.30791/0015-3214-2020-5-75-81.
15. Угле-титановые композиты: микроструктура, прочность и трещиностойкость / С.Т. Милейко, С.Н. Га-лышев, А.А. Колчин, В.В. Кедров, О.Ф. Шахлевич, М.Ю. Никонович, Н.А. Прокопенко // Институт физики твёрдого тела РАН // Composites & nanostuctures, 2019. Vol. 11. Issue 4 (44). 2019.
16. Управление качеством волокнистых металлокомпозитов на основе процессно-ориентированных моделей регулирования технологических операций производства продукции: диссертация кандидата технических наук: 05.02.23 / Олешко Алексей Юрьевич; [Место защиты: ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»]. Королев, 2020. 147 с.
Антипова Татьяна Николаевна, д-р техн. наук, профессор, antipova@ut-mo. ru, Россия, Королев, Технологический университет имени дважды Героя Советского Союза, летчика-космонавта А.А. Леонова,
Бабкин Дмитрий Сергеевич, аспирант, [email protected], Россия, Королев, Технологический университет имени дважды Героя Советского Союза, летчика-космонавта А.А. Леонова
INCREASING THE EFFECTIVENESS OF INFORMATION SUPPORT FOR QUALITY MANAGEMENT OF COMPOSITE
MATERIALS FOR A VIATIONAND SPACE ENGINEERING
T.N. Antipova, D.S. Babkin
The article presents mathematical and graphical dependences of the influence of equipment characteristics on technological parameters and quality indicators of the final product. It is proved that the characteristics of semi-finished products obtained during each technological operation affect the quality indicators of the final product.
451
Key words: quality management, technology.
Antipova Tatyana Nikolaevna, doctor of technical sciences, professor, antipova@ut-mo. ru, Russia, Korolev, Technological University named after twice Hero of the Soviet Union, Cosmonaut A.A. Leonov,
Babkin Dmitry Sergeevich, postgraduate, tevtonez9@yandex. ru, Russia, Korolev, Technological University named after twice Hero of the Soviet Union, Cosmonaut A.A. Leonov
УДК 006.86
DOI: 10.24412/2071-6168-2024-3-452-453
РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ СИСТЕМЫ ОЦЕНКИ РАБОТ ИТ СОЗДАВАЕМОЕ НА БАЗЕ ИИ
И.В. Гаранин, Н.Е. Садковская
Разработка и внедрение системы на базе искусственного интеллекта (далее ИИ) для оценки специалистов с целью повышения качества создаваемого программного продукта — это важный шаг в управлении проектами разработки программного обеспечения. Данная система предназначена для оценки компетенций и производительности специалистов, участвующих в разработке программного продукта, с помощью анализа данных и прогнозирования результатов. ИИ-система включает в себя набор инструментов, алгоритмов машинного обучения, анализа данных и нейронных сетей, которые обеспечивают возможность создания модели оценки специалистов на основе объективных критериев. Это позволяет автоматизировать процесс оценки, исключить субъективные факторы и повысить точность прогнозирования результатов труда специалистов. Внедрение подобной системы позволяет оптимизировать процесс оценки качества работы специалистов на этапе разработки программного продукта, выявлять сильные и слабые стороны каждого участника команды, а также разработать подходящие стратегии для повышения качества проекта.
Ключевые слова: разработка программного обеспечения, менеджмент качества, стандартизация, обеспечение качества, гибкие методологии разработки программного обеспечения, SCRUM, KPI, SLA.
Современная индустрия разработки программного обеспечения сталкивается с необходимостью повышения производительности и качества создаваемых продуктов. Одним из ключевых факторов, влияющих на успешность проектов, является профессионализм участников команды разработки. В этом контексте разработка и внедрение системы оценки специалистов на проекты на базе искусственного интеллекта (ИИ) представляет собой важный шаг в обеспечении качества и эффективности труда специалистов.
Вопросы повышения качества программного обеспечения регулируется международными стандартами ISO/IEC 25010:2011, ISO 9001:2015, также стоит отметить ГОСТ Р 54837-2011(ИСО/МЭК 19796-3:2009) дающий описание эталонных метрик, которые могут использоваться для измерения качества в процессах. Что же касается регулирование качества на уровне внутренних стандартов организации, находят применение численные метрики, такие как SLA - (Service Level Agreement) дословно переводится как «Соглашение об уровне обслуживания (оказания услуги)», то есть это договор об уровне предоставляемого сервиса. В случае упоминания термина «бизнес показатель», в этом случае часто используется метрика измерения KPI - (Key Performance Indicator) измеримая величина, которая демонстрирует, насколько эффективно компания достигает ключевых бизнес-целей.
Система предназначена для автоматизации процесса оценки производительности и компетенций специалистов, участвующих в разработке программного продукта, с использованием современных технологий ИИ. Разработка подобной системы позволит повысить объективность оценки, улучшить управление персоналом и оптимизировать процесс принятия решений.
Целью данного исследования является разработка системы оценки специалистов в проектах на основе ИИ, а также определение возможных выгод и преимуществ, которые могут быть получены при ее внедрении в сфере разработки программного обеспечения. В ходе исследования анализируется влияние подобной системы на качество создаваемого продукта, эффективность управления персоналом и мотивацию сотрудников компании. Исследование представляет обзор существующих технологий и подходов к разработке систем оценки специалистов на базе ИИ, а также анализирует практические примеры успешной реализации подобных систем в различных компаниях. Предполагается, что результаты исследования смогут быть использованы для практической реализации системы оценки специалистов на проектах на базе ИИ в сфере разработки программного обеспечения.
Анализ соозданной системы оценки и назначения специалистов на проекты. Цель создаваемой системы заключается в выделении наиболее эффективных и подходящих методов для разработки и внедрения системы оценки и назначения специалистов разного уровня подготовки на проекты определенной сложности.
На основе данных и аналитики система может предлагать рекомендации по улучшению управления и производительности. Например, система может предложить ресурсы для перераспределения, подсказать о возможных задержках в проектах и другие рекомендации.
Автоматизированные процессы могут быть внедрены для оптимизации задач, такие как автоматическое назначение задач, мониторинг сроков выполнения и т. д.
Ниже рассмотрим разработанные цели совершенствования системы управления качеством разработки программных продуктов, рекомендаций и мониторинга:
