ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССАХ Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Tempel Olga Aleksandrovna, senior lecturer, tempel_o@mail.ru, Russia, Tyumen, Tyumen industrial

university

УДК 681.5

DOI: 10.24412/2071-6168-2023-1-448-452

ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССАХ

И.Г. Романов, Н.Н. Трушин

Во всех отраслях промышленности в настоящее время активно развивается направление по автоматизированному проектированию и производству различных видов продукции. Автоматизация позволяет экономить время и ресурсы на разработку проектных решений, взаимодействие между собой структурных подразделений компании, а также на обмен информацией между производственными цехами. Высокий уровень автоматизации процесса выпуска готовой продукции дает возможность накопить, систематизировать, а затем использовать богатый опыт компании. В связи с этим, весьма актуальным является в настоящее время направление по развитию информационного пространства как внутри компании, так и между ее основными партнерами, которые также участвуют в производстве продукции.

Ключевые слова: автоматизация, проектирование, схема, предприятие, взаимодействие, исходные данные, продукция.

Процесс производства продукции представляет собой разновидность сложного бизнес-процесса, достижение эффективности которого является многофакторной задачей. В свою очередь процесс производства может быть представлен определенным количеством отдельных процессов, каждый из которых имеет на входе исходные данные, а на выходе - готовый промежуточный результат.

Производство продукции может быть описано следующими основными процессами:

планированием процесса;

проектированием основных видов продукции;

расчетом сметной стоимости;

подготовкой производства;

основным процессом производства;

контролем качества готовой продукции;

складированием и отправкой потребителю готовой продукции.

Все эти процессы представляют собой сложный комплекс различных мероприятий, которые должны быть увязаны друг с другом в строгом хронологическом порядке. Кроме того, они должны отвечать следующим требованиям:

1) обладать минимально возможной стоимостью;

2) характеризоваться минимальными затратами времени на реализацию каждого процесса;

3) взаимодействовать друг с другом;

обеспечивать необходимое качество выпускаемой продукции.

Данные требования могут быть выполнены только с учетом полной автоматизации всех основных процессов производства продукции. Причем уровень автоматизации должен соответствовать современным требованиям рынка, а также учитывать запросы покупателей продукции и сторонних компаний, принимающих участие в производственном процессе.

Выполнение описанного выше комплекса требований может быть реализовано с использованием различных видов ПО, которые должны взаимодействовать друг с другом.

Схема взаимодействия нескольких этапов между собой приведена на рис. 1. Из приведенной выше схемы видно, что отдельные процессы осуществляют взаимодействие между собой через промежуточный результат, который может быть выражен в:

- проектной документации;

- набора оборудования, изделий и материалов;

- сметной документации;

- сопроводительной документации (ТУ, ОСТы и т.д.);

- конечной продукции.

Так как для каждого из этапов используются специализированное ПО, зачастую иностранного производства, взаимодействие этапов между собой представляет серьезную проблему.

Рис. 1. Схема взаимодействия основных производственных процессов

При этом следует учитывать, что если в производственном процессе участвуют несколько различных компаний, применяющих различное ПО, то возникает необходимость в создании единого информационного пространства, в котором может осуществляться это взаимодействие.

В настоящее время разрабатывается несколько основных концепций развития автоматизированного проектирования при производстве продукции. Так, например, в [1] представлен методический инструментарий, основанный на парадигме модельно-ориентированного системного инжиниринга.

Для эффективного взаимодействия этапов производственного процесса в [1] предложена модель «уСФК», которая основана на потребностях пользователей, подходом SysML, а также на алгоритме генерирования входных и выходных данных.

На рис. 2 приведена структура этой модели [1].

Унифицированным алгоритм генерирования данных этапов конкрети шрованпои (модерн и ¡прованной) модели «СФК»

Инструменты системною инжиниринга:

Этнография, контекстная дни грамма, модель Кино...

Инструменты

мое»

Область проблем:

«Что» нужно к примеру, потребности пользователей)

Программные средства для цифровой обработки данных (требовании, параметров)

н равняющее воздействие

ИнСтрумен гы систем ниш инжиниринг*: Метод анализа иерархий, диаграмма N2... Область решений: «Как» удовлетворить (к примеру, требования заказчика)

Выход

(онре.цмены критически важные! II сф>курированные в парапете МСМ'Н данные (требования, параметры)

Рис. 2. Этапы конкретизированной модели «СФК» процесса производства

Представленная на рис. 1.2 модель показывает, что для работа производственного процесса основана на:

- инструментах системного инжиниринга;

- программных средствах обработки данных;

- исходных данных по проекту;

- выходных параметрах, которыми является конечный продукт.

449

В [2] автором предлагается новая методология построения методов и алгоритмов применительно к конструкторскому проектированию. В своих исследованиях автор [2] использовал инвариантные парадигмы муравьиной колонии, коллективную адаптацию, самоорганизацию и генетическую эволюцию.

В работе [3] автор разработал основные аспекты автоматизированного проектирования для изделий машиностроения. В основе работы лежит принцип многократного использования конструкторских знаний.

Предлагаемая к реализации функциональная модель процесса проектирования, которая основана 3D-моделях, учитывает автоматизацию их создания и наработку больших объемов конструкторских знаний [3]. Блок-схема деятельности этой системы приведена на рис. 3.

В соответствии с этой блок-схемой, производятся следующие действия для проектирования конечной продукции применительно к машиностроительному производству:

- из библиотеки получают интерфейс 3D-модели;

- разрабатывают процедуру получения проекционных видов из этой модели;

- создают ассоциативный вид с параметрами, которые устанавливают в специализированном

ПО;

- из каждого проекционного вида получают изображение;

- полученные растровые изображения обрабатывают, получая конструкторские знания.

Н*ч*лв»ий КБ Нонструкюр Кб

Рис. 3. Диаграмма последовательности бизнес-процесса конструкторского проектирования [3]

Основными аспектами автоматизации производственных процессов, которые предназначены для выпуска различных видов продукции следует назвать полностью автоматизированное управление процессом производства, которое осуществляется без участия человека [4]

В соответствии с мнением специалистов машиностроительного производства, аспекты автоматизации должны быть основаны на следующих принципах [5]:

- согласованности и гибкости;

- завершенности;

- комплексной интеграции;

- независимого выполнения.

Учет приведенных выше исследований позволил разработать сравнительные модели автоматизированного производственного процесса (см. рис. 4).

Модель «А$ - Ш» показывает ситуацию, свойственную большинству предприятий, осуществляющих автоматизированное проектирование и производство продукции

Модель «ТО - ВЕ» иллюстрирует процесс, к которому необходимо стремиться, развивая информационное моделирование, проектирование и основные производственные процессы с учетом повышения эффективности меж процессного взаимодействия.

С целью эффективного взаимодействия одного ПО с другим, необходимо разработать блок-связку, которая позволит в автоматическом режиме передать данные без участия персонала или с его минимальными временными затратами [6].

Как правило, подобные блок-связки разрабатывают специалисты 1Т в каждой из компаний. Они не являются универсальными для всех программных продуктов, учитывают особенности каждого ПО, запросы пользователей отдельной компании и специфику отдельного производства.

МОДЕЛЬ "А5 - 15"

Данные

Данные

ПО для У * ПО для № ПО для \/ ПО дм У » ПО для

планироЬания Л * проектироб. /\ > смет А г лроизбодстба А * сдачи продукции

МОДЕЛЬ "ТО - ВЕ"

ПО для ПО для ПО для ПО для ПО для

планирования проектироб. Г смет проиэВодстБо сдачи продукции

БДВД

БД Оёй^ф&Аи«,

БД ¡((центов,

Рис. 4. Сравнение моделей «AS - и «ТО - ВЕ»

Выводы. По результатам проведенного анализа проблем автоматизированного проектирования можно заключить, что основными из них являются ограниченная функциональность отечественного ПО, которое требует серьезных доработок и учета потребностей пользователей в режиме онлайн [7].

Для каждого предприятия или компании, осуществляющей свою деятельность в любой из областей, требуется создание собственной базы данных, которая впоследствии может быть использована для выпуска новой продукции или элементов, входящих в ее состав [8].

Серьезную проблему представляет собой отсутствие эффективного взаимодействия между отдельными программными продуктами, которые разработаны различными производителями и не способны к автоматизированному взаимодействию друг с другом.

Аналогично, отсутствие прямых путей передачи результатов одного этапа проектирования в другой, является серьезной проблемой, решение которой позволит сэкономить время и трудовые ресурсы для каждого из производственных процессов.

Решение этих проблем позволит повысить эффективность производственного процесса, снизить затраты времени и стоимость проводимых работ, а также уменьшить загрузку персонала и внедрить принципы бережливого производства.

Список литературы

1. Шпотя Д.А. Системный подход к разработке методического инструментария проектирования технических объектов с помощью модельно-ориентированного системного инжиниринга. / Автореферат на соискание ученой степени кандидата технических наук. Долгопрудный, 2022. 24 с.

2. Лебедев О.Б. Методы и средства автоматизации конструкторского проектирования СБИС на основе моделирования адаптивного поведения природных систем. / Автореферат на соискание ученой степени доктора технических наук. Таганрог, 2021. 40 с.

3. Кондусов Д.В. Методика автоматизированного проектирования изделий машиностроения на основе многократного использования конструкторских знаний. / Автореферат на соискание ученой степени кандидата технических наук. Оренбург, 2020. 18 с.

4. Козлова Е.П., Кузнецова С.Н., Назаркина Е.С. Аспекты эффективного управления системой промышленного производства на основе процесса автоматизации. / Московский экономический журнал №11. 2020. С. 476 - 484.

5. Понятие и принципы автоматизации процессов производства [Электронный ресурс] URL: http://arprime.ru/avtomatizacia/proizvodstvennYkh-protsessov (дата обращения 24.11.2022).

6. Фролкина А.П. Особенности автоматизации на современных предприятиях. / XIII Международная студенческая научная конференция. Студенческий научный форум - 2021.

7. Хлебенских Л.В., Зубкова М.А., Саукова Т.Ю. Автоматизация производства в современном мире. / Журнал «Молодой ученый» №16 (150), апрель 2017. С. 308 - 310.

8. Попов В.Б., Кузькина Е.А. Разработка базы данных современной организации. / Ученые записки Крымского федерального университета имени В. И. Вернадского. Экономика и управление. Том 1 (67). 2015 г. № 1. С. 128-139.

Романов Игорь Геннадьевич, аспирант, romanow-igor@yandex.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Трушин Николай Николаеви, д-р тех. наук, профессор, trunikolai@yandex.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

PROBLEMS AND PROSPECTS OF COMPUTER-Aided DESIGN IN PRODUCTION PROCESSES.

I. G. Romanov, N.N. Trushin

The direction of automated design and production of various types of products is currently actively developing in all industries. Automation allows you to save time and resources for the development of design solutions, the interaction between the structural divisions of the company, as well as the exchange of information between production workshops. The high level of automation of the finished product production process makes it possible to accumulate, systematize, and then use the rich experience of the company. In this regard, the direction of developing the information space both within the company and between its main partners, who are also involved in the production of products, is very relevant at the moment.

Key words: automation, design, scheme, enterprise, interaction, source data, products.

Igor Gennadievich Romanov, postgraduate, romanow-igor@yandex.ru, Russia, Tula, Tula State University,

Trushin Nikolay Nikolaevich, doctor of technical sciences, professor, trunikolai@yandex.ru, Russia, Tula, Tula State University

УДК 517.3 (06)

DOI: 10.24412/2071-6168-2023-1-452-458

СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ НАТЯЖЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ИЗДЕЛИЙ МЕТОДОМ ВЫКЛАДКИ

А.П. Микитинский

В настоящее время композиционные изделия широко применяются в различных отраслях промышленности. При этом постоянно расширяется ассортимент этих конструкций, возрастают требования к их качеству. Использование выкладки изделий позволяет существенно расширить ассортимент выпускаемых конструкций. Известные методики синтеза электроприводов не учитывают особенности процессов выкладки изделий из композиционного материала, не позволяют синтезировать электроприводы с требуемыми параметрами работы. В тракте выкладки используются амортизаторы. В работе проведено исследование систем регулирования натяжения, используемых при выкладке изделий. Показано, что при наличии дополнительной обратной связи по скорости укладки ленты, удается получить систему регулирования натяжения с улучшенным качеством поддержания регулируемого параметра на заданном уровне без использования амортизаторов.

Ключевые слова: выкладка, композиционная лента, система регулирования, корректирующее устройство.

Введение. Композиционные изделия, изготавливаемые методом выкладки, находят широкое применение во многих отраслях народного хозяйства благодаря своим уникальным физико -механическим свойствам, высокой антикоррозийности, стойкости к агрессивным жидкостям, низкой теплопроводности, немагнитности, радиопрозрачности, способностью выдерживать без повреждения высокую температуру [1-4]. Потребность в композиционных изделиях в машиностроении, авиации,