CC BY
97
УДК 658.005.5
РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЖИЗНЕННЫМ ЦИКЛОМ УНИВЕРСАЛЬНО-СБОРНЫХ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
© 2012 А. А. Блюменштейн, М. С. Черников, О. В. Железнов
Ульяновский государственный университет
Рассматривается автоматизированная система управления жизненным циклом (ЖЦ) универсально-сборных приспособлений (УСП), которая позволяет организовать процесс заказа, проектирования и сборки.
PDM, CAD, моделирование, мониторинг состояния процессов, модель данных, модель бизнес-процессов.
В настоящее время на предприятии ЗАО «Авиастар СП» широко применяется специальная оснастка для механообработки авиационных деталей. Однако в условиях мелкосерийного производства экономически целесообразно использование универсально сборных приспособлений. Это обусловлено большим сроком их службы, более низкой трудоёмкостью сборки и меньшими затратами вследствие многократного использования.
При рассматривании работы машиностроительной отрасли в целом становится очевидна актуальность задачи по сокращению жизненного цикла (ЖЦ) изделий на этапе производства. Поэтому автоматизация и оптимизация
технологической подготовки производства (ТПП) при проектировании станочной оснастки является существенным фактором успеха авиастроительного предприятия. Использование универсально-сборных
приспособлений (УСП) для оснащения операций механообработки всей возможной номенклатуры деталей требует проведения организационно-технических мероприятий по разработке и внедрению нового ЖЦ от момента заказа на проектирование и сборку до момента демонтажа.
Существующая схема УСП на предприятии ЗАО «Авиастар СП» (рис. 1) используется только при необходимости быстрой обработки самолётной детали. Расширение номенклатуры обрабатываемых деталей с использованием УСП сдерживается потребностью в большем количестве высококвалифицированных
слесарей-сборщиков, которым необходимо проводить расчёт базирования заготовок
обрабатываемых деталей, анализ их геометрии и создание непосредственно сборок УСП.
Кладовщик участка УСП
УСП илизовано,
Сборка УСП
Заказ оформле!
• автоматизированная проектирования
система электронных
моделей УСП.
Первым этапом разработки
организационно-технического комплекса было создание электронного каталога моделей элементов УСП и программного обеспечения (рис. 2), позволяющего конструировать электронные модели сборок УСП в среде КХ (рис. 3) и в последующем хранить их в базе данных предприятия. Подобная реализация обеспечивает оперативный доступ к ранее созданным моделям для повторного их использования.
Рис. 2. Электронный каталог элементов УСП
Основанием для использования САПР КХ выступило требование широкого набора функциональных возможностей 3D-
моделирования и возможности интеграции с программными продуктами, ориентированными на концепции CALS/PLM.
Рис. 1. Существующая схема ЖЦ УСП
В результате анализа существующего ЖЦ изделия было предложено внести изменения в ТПП по проектированию станочной оснастки на основе договора между «Авиастар-СП» и НИЦ CALS-технологий УлГУ. Целью данного соглашения яв ляется создание организационно-технического
комплекса на базе автоматизированной системы управления ЖЦ УСП, интегрированной в PDM систему предприятия.
Автоматизированная система управления ЖЦ УСП включает в себя ряд взаимодействующих подсистем:
• электронный каталог моделей УСП;
• автоматизированная система «УЧЕТ УСП»;
Рис. 3. Среда разработки ЫХ
В программный комплекс встроена возможность формирования спецификации по элементам сборочной единицы, которая в последующем используется для формирования комплекта документации на заказ сборки УСП.
Чертежи, модели лйй"
основной цех производства
Техническо езадание к(ф242бТ^
1.Сформление заказа на проектирование УСП
~ НС '
ВПП
Заказ на {проектирование^ оформлен
Конструктор
Модель детали^
2.Разработка модели УСП и спецификации
X
МодельУСП и спецификация разработаны
■*3.Утверждени $ е модели -УСП
Начальник конструкторс кого бюро
J
¥
Модель не утверждена
1
Модель утверждена
Техническое задание
к(Ф-242бТ^
Мастер цеха-заказч -ика-
Заказ на сборку УСП ЧФ2424Н
3|4.Сформлен иезаказа на
сборку УСП
^^
Заказа на сборку УСП оформлен
Кладовщик у частка УСП
¿(^Назначение ■ исполнителя заказа
Элементы УСП
Техническое задание
сполнител заказа назначен
Слесарь у частка УСП
6. Сборка приспособления
Сборка УСП
Сопроводительная
ведомость (отрывной талон к
Сопроводительная ведомость с датой выдач
Приспособлени собрано
7.Сдача собранного приспособления
I
Собранное приспособл ение сдано
Слесарь участка УСП
Кладовщик участка УСП
Кладовщик участка УСП
Сборка УСП
Сопроводительн ая ведомость с датой вы
}(10.Возвращэ ние УСП на участок УСП
I
УСП возвращено на участок
¿(ИПроверка состояния УСП
Кладовщик
участка УСП
Есть есоответстви
Сопроводительная ведомость с датой
вьдачи------'^..^
Нет
несоответствий
. 13.Дооформлен иезаказа
Кладовщик участка УСП
12.Утилизация поврежденных элементов УСП
X
УСП тилизовано
/ Заказ Дооформлен,
С^С
14.Заполнение журнала сборок и учета УСП
Кладовщик
Журнал заполнен
Сборка УСП
15.Демонтаж
УСП
Слесарь участка УСП
Элементы УСП
СП демонтировано разложено по типоразмерам
Рис. 4. Предлагаемый ЖЦ УСП
Согласно предлагаемой структуре ЖЦ УСП (рис. 4) анализ геометрии заготовки самолётной детали и выбор схем базирования и подбор элементного состава сборок УСП должен производить конструктор с помощью электронного каталога элементов УСП, что существенно упрощает работу слесаря-сборщика.
Для обеспечения функционирования организационно-технического комплекса в информационном пространстве предприятия был проведён анализ схемы заказа и разработки специальной оснастки и
предложена система автоматизированного учёта ЖЦ УСП на предприятии ЗАО «Авиастар СП».
Система автоматизированного учёта является связующим звеном между компонентами организационно-технического комплекса и обеспечивает возможность отслеживать состояние элементов и сборок УСП от заказа на создание электронной модели до непосредственного демонтажа станочного приспособления в цеху.
Представленный ЖЦ УСП может показаться более затратным, т.к. подразумевает увеличение трудоёмкости ТПП. Однако основная часть по формированию документации и
отслеживанию состояния сборок УСП ложится на автоматизированную систему (АС) «Учет УСП». Последующие заказы на повторное изготовление сборочных единиц УСП будут обеспечены заготовленными моделями и технологическими процессами сборки УСП.
Конструкторская проработка моделей УСП позволяет исключить необходимость выполнения слесарем-сборщиком анализа геометрии заготовки авиационной детали и подбора соответствующих элементов УСП.
Система заказа на разработку УСП на авиастроительном предприятии с
применением АС «Учет УСП», подразумевает изменение существующей схемы ТПП для специальной оснастки с целью исключения возможности
одновременного запуска на проектирование по двум видам приспособлений. Для решения данной проблемы было предложено создать ряд правил по заказу на сборку УСП с применением префиксов в наименовании конструкторской документации.
Весь документооборот в АС «Учет УСП» происходит в электронном виде и позволяет существенно увеличить производительность ТПП УСП. Одной из особенностей данной системы является возможность доступа и просмотра информации о текущем состоянии заказа и этапах его проработки должностными лицам с соответствующими правами. Это позволяет отследить выполнение работ и скоординировать работу различных подразделений.
Взаимодействие АС «Учет УСП» с уже существующими программными комплексами авиастроительного
предприятия позволяет ввести возможность планирования на проектирование и сборку УСП, что является неотъемлемой частью любого производственного процесса.
Основной сложностью в создании электронных моделей УСП является анализ геометрии заготовки самолётной детали и необходимость выполнения операций сопряжения электронных моделей УСП. Последним составляющим компонентом организационно-технический комплекса по применению и использованию УСП является автоматизированная система по
проектированию УСП (рис. 5). Автоматизированная система включает в себя набор алгоритмов для работы с электронным каталогом элементов УСП в среде КХ.
Рис. 5. Блок-схема автоматизированной системы УСП
На начальной стадии
автоматизированного проектирования УСП разработан удобный интерфейс выбора необходимых компонентов с учётом вида механической обработки.
После выбора необходимых элементов используется система
аналитического подбора оптимальных методов базирования двух и более
компонентов относительно друг друга с использованием крепёжных элементов, заложенных в электронном каталоге.
Зачастую перед конструктором возникает задача подбора элементов под заданные условия. Данную задачу можно возложить на автоматизированную систему проектирования сборок УСП: автоматически подсчитываются заданные параметры геометрии детали и выставляется набор необходимых элементов УСП с взаимозаменяемыми компонентами в интерактивном виде.
Для ускорения работы конструкторов предлагается создать теоретическую базу поэтапной сборки электронных моделей УСП, когда программно отслеживаются действия проектировщика и выводится ряд
правил и советов в зависимости от вида обработки и геометрии самолётной детали.
Для вывода информации по сборке УСП необходимо разработать
конструкторскую документацию, где будут представлены монтажные схемы и правила сборки. Автоматическая генерация подобной документации избавляет конструктора от рутинной работы и даёт полноценное представление о методах и способах базирования заготовки самолётной детали.
Вследствие применения организационно-технического комплекса УСП предполагается снизить себестоимость изготовления станочных приспособлений на базе УСП без использования специальной оснастки.
DEVELOPMENT OF AUTOMATED SYSTEMS LC UPD
© 2012 A. A. Blyumenshteyn, O. V. Zheleznov, M. S. Chernikov Ulyanovsk State University
Scientific Research Center of CALS-technologies has developed an automated system lifecycle management UPD, which allows organizing the ordering process, design and assembly of UPD.
Information and analysis system (IAS), a business process model of IAS, monitoring ofprocesses, data model, business process model.
Информация об авторах
Блюменштейн Алексей Александрович, аспирант кафедры математического моделирования технических систем, Ульяновский государственный университет. E-mail: [email protected]. Область научных интересов: разработка методов автоматизации и оптимизации организационно-технической подготовки производства на авиастроительных предприятиях.
Черников Михаил Сергеевич, аспирант кафедры математического моделирования технических систем, Ульяновский государственный университет. E-mail: [email protected]. Область научных интересов: моделирование и исследование операций в организационно-технических системах.
Железнов Олег Владимирович, аспирант кафедры математического моделирования технических систем, Ульяновский государственный университет. E-mail: [email protected]. Область научных интересов: информационная поддержка процессов жизненного цикла изделия.
Blyumenshteyn Alexey Aleksandrovich, post-graduate students of the sub-department of mathematical modeling of technical systems, Ulyanovsk State University. E-mail: [email protected]. Area of research: Development of methods for the automation of organizational and technical preparation of production for aircraft companies.
270
Chernikov Michail Sergeevich, post-graduate students of the sub-department of mathematical modeling of technical systems, Ulyanovsk State University. E-mail: [email protected]. Area of research: modeling and analysis of operations in organizational engineering systems.
Zheleznov Oleg Vladimirovich, post-graduate student of the sub-department of mathematical modeling of technical systems, Ulyanovsk State University. E-mail: [email protected]. Area of research: information support of product life cycle processes.
