CC BY
52
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №5/2016 ISSN 2410-6070
6. Кузнецова Г.В., Морозова Н.Н., Хозин В.Г. Подрезной слой и гидрофобизатор в производстве газобетона // Строительные материалы. 2015. № 8. С. 8-9.
7. Морозова Н.Н., Кузнецова Г.В., Голосов А.К. Влияние цементов разных производителей на свойства ячеисто-бетонной смеси автоклавного газобетона // Строительные материалы. 2014. № 5. С. 49-51.
© Морозова Н.Н., Кузнецова Г.В., Клоков В.В., 2016
УДК62
В.К.Москвин
К.т.н., доц.
ЦЕЛЕУСТРЕМЛЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА В СОВРЕМЕННОМ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ
Аннотация
Статья посвящена формированию гибкой производственной системы, стремящейся к наиболее рациональным параметрам под выпуск конкретного вида машиностроительной продукции. Последовательный анализ текущей производственной ситуации, формирование коррекции параметров производственной системы, направленной на ее улучшение, позволяет в динамическом режиме формировать решения, принятие которых улучшает технико-экономические показатели производства.
Ключевые слова
производство, технология, проектирование, продукция, трудоемкость, производительность.
PhD. Moskvin VK
PURPOSEFUL PROCESSING SYSTEM IN MODERN ENGINEERING PRODUCTION
Annotation
The article is devoted to the formation of a flexible manufacturing system, tending to the most rational parameters for the release of a specific type of machinery products. Serial analysis of the current production of the situation, the formation of the correction parameters of production system aimed at its improvement, allowing Regis dynamic-me form a solution, the adoption of which improves the technical and economic performance.
Keywords:
production, technology. design, produktion, the complexity of performance.
В настоящее время в промышленном производстве наблюдается сокращение размеров партий выпускаемых изделий, вместе с тем, требуется резкое сокращение времени на их выпуск, включая не только сам процесс изготовления, но и подготовку производства при запуске изделия в производство. То есть, происходит постоянное смещение основных объемов производства от условий массового и крупносерийного производств к условиям мелкосерийного и даже единичного. Здесь наблюдается противоречие, заключающееся с одной стороны в повышении частоты перестройки производства, что неминуемо ведет к увеличению общего времени простоя оборудования производственной системы (ПС), с другой - остро стоит вопрос о максимальной загрузке этого оборудования.
Это продиктовано требованиями обеспечения конкурентоспособности выпускаемой продукции определяемой с одной стороны снижением себестоимости выпуска, с другой - оперативной реакцией на изменение требований к потребительским качествам выпускаемой продукции. Следствием этого является появление и развитие таких специфических форм предприятий промышленного производства, как
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №5/2016 ISSN 2410-6070_
виртуальные и венчурные. В этих условиях формируется ПС, время жизни, которой соответствует периоду жизненного цикла реализуемого проекта.
В основе подобных предприятий лежит принцип использования части ресурсов обобщенной производственной системы (ОПС), сформированной на основе совокупности различных существующих предприятий или, чаще, их частей (распределенные производственные системы РПС). Поскольку информация об организации такой ПС содержится только в памяти ЭВМ, а вся материальная часть не подвергается изменениям, такая ПС оказывается чрезвычайно гибкой. Следовательно, на основе обобщенной производственной системы появляется возможность оперативного формирования производственной системы, наилучшим образом отвечающей требованиям обеспечения выполнения конкретного задания по выпуску продукции.
Однако в связи с существенными ограничениями во времени оказывается весьма затруднительным, а, часто, и невозможным реализовать указанные возможности. Поэтому необходимы новые концепции разработки технологического обеспечения и организации современного производства. В первую очередь это относится к структуре и организации процессов выпуска изделий в условиях компьютеризированного интегрированного производства, а также компоновочным и технологическим решениям, выбору рациональных структур технологических процессов.
Время цикла изготовления деталей в условиях современного машиностроения оказывается трудно предсказуемым и, как правило, определяется с большим завышением. Все это приводит к увеличению затрачиваемого времени на изготовление изделия в целом.
В ходе проведения подобных проектных работ возникает необходимость в наработке удачных для тех или иных конкретных условий технологических решений и связанных с ними производственными мероприятиями по организации производства. Создается тенденция формирования элементарных частных решений, из которых как из кирпичиков можно формировать на текущий, возможно кратковременный момент времени, комплекс решения вопросов организации производства. В зависимости от изменения производственных условий на следующем временном отрезке этот комплекс может быть переформирован с целью получения лучшего с точки зрения производительности и себестоимости эффекта.
По мере функционирования подобной системы происходит постоянная выработка некоторых приемлемых решений, позволяющих, возможно далеко не оптимальным образом, решать производственные задачи выпуска продукции. При организации процессов накопления и обработки таких решений возникает тенденция к сохранению лучших и отсеиванию худших вариантов решения этих задач. Таким образом, оказывается актуальным построение целеустремленной среды для оперативной разработки прогрессивных технологических процессов изготовления требуемых изделий. Одновременно, учитывая необходимость параллельного выполнения смежных технологических процессов изготовления других изделий, необходима методология процессов выполнения технологических процессов при оптимальной загрузке (ПС). Это обеспечивает выполнение производственных заданий (ПЗ) при минимальной себестоимости в короткие сроки за счет планирования запуска в производство тех или иных изделий.
Целью этого подхода является повышение производительности производства в современном машиностроении путем автоматизации процесса поиска оптимальной структуры (ПС) на основе имеющихся в конкретные моменты времени ресурсов (РПС). Реализация поставленной цели возможна при наличии целеустремленной среды технологического проектирования, являющейся дружественно-активной по отношению к проектировщику. Такая среда включает в себя:
- информационное обеспечение, обогащение которого происходит по мере решения текущих технологических задач;
- математическое обеспечение на основе различных разработанных методов и подходов.
Важной составляющей частью процессов верификации полученных проектных решений является математическое моделирование в реальном масштабе времени процессов, протекающих в ПС. Это позволяет системе оперативно реагировать на непредсказуемые заранее текущие изменения состояния ПС. Одной из основных математических моделей выступает прогностическая модель, позволяющая оперативно, на ранних этапах планирования производственной ситуации определять сроки выполнения отдельных ПЗ и сроки их
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №5/2016 ISSN 2410-6070_
выполнения. По результатам такого моделирования осуществляется оптимизация структуры технологических процессов и принимается решение по ее реализации.
Такая модель позволяет оперативно корректировать уже введенные значения параметров, а также менять или вводить новые параметры, обеспечивается ее адекватность реальному производственному процессу и необходимую чувствительность к изменяющимся условиям ее функционирования. Изменяющимися условиями могут быть как ожидаемые факторы (например, износ инструмента и других элементов технологической системы), так и трудно предсказуемые (например, вынужденный запуск в производство еще одного изделия, внезапный отказ оборудования, срыв поставок сырья, неожиданное изменение типа заготовок и др.).
Описанные компоненты системы образуют целеустремленную среду, которая имеет постоянную объективную тенденцию к смещению своих параметров в сторону оптимального состояния по отношению к снижению себестоимости, повышению производительности при обеспечении требуемых качественных показателей выпускаемой продукции. Верхний уровень такой системы образует совокупность математических моделей, реализованных с помощью средств вычислительной техники. Нижний уровень составляет ПС, структура и параметры которой варьируются в соответствии с расчетными результатами, полученными с верхнего уровня целеустремленной среды.
С целью повышения производительности обработки в условиях современного производства необходимо обеспечение оптимального построения технологических процессов, исходя из оперативного анализа условий, складывающихся в ПС при ее функционировании. Требуется комплексное рассмотрение задач проектирования технологических процессов исходя из распределения реализации их во времени. Необходимо планирование загрузки технологического оборудования с учетом организационно-технических факторов. Для этого требуются модели и алгоритмы проектирования технологических процессов, которые должны включать: построение концептуальной модели системы и ее формализация; алгоритмизация модели системы и ее машинная реализация; получение и интерпретация результатов моделирования системы.
При формировании ВПС необходимо выполнение следующих условий:
1. Минимизировать объем, используемых ресурсов, необходимых для выполнения ПЗ;
2. Максимизировать положительный результат, который можно получить с имеющимся запасом ресурсов;
3. Получить наилучший баланс затрат (используемых ресурсов) и результатов (выполнения ПЗ).
Формирование очередной конфигурации ПС определяется взаимодействием двух информационных
потоков:
1. Информационный поток об изготавливаемых изделиях;
2. Информационный поток о текущих параметрах ОПС.
Управление процессами взаимодействия отдельных частей ОПС при формировании виртуальной ПС, обеспечивает выполнение заданных ПЗ. Под управлением будем понимать формирование командной информации на основе принятия решений по комплексной проблеме распределения ресурсов и использования технологий. Особенностью такого управления является во многих случаях предварительное принятие решений, т.к. достижение желаемого состояния ВПС зависит от набора взаимосвязанных решений (системы решений). Другая особенность заключается в том, что решения, принятые на ранних этапах процесса управления, должны приниматься с учетом их влияния на последующие решения.
Управление связано с одной стороны, с предотвращением ошибочных действий, с другой - с уменьшением числа неиспользованных возможностей. Большое количество параметров, влияющих на процесс принятия решения, большой объем вычислений при моделировании поведения ВПС во времени и ограниченность времени требуют построение системы управления на основе интеллектуального управления. Последнее позволяет выполнять функции человека при подготовке исходной информации, моделировании, анализе полученной информации и формировании командной информации в условиях ограничения времени во многих случаях без участия самого человека.
Процесс функционирования ВПС определяется результатами моделирования протекания технологических процессов в ней. В виду не полной адекватности математических моделей реальной ПС
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №5/2016 ISSN 2410-6070_
результаты моделирования могут существенно осуществляться от реального состояния ПС. При получении информации о параметрах РПС могут возникать ошибки в информационном обеспечении, обусловленные следующими причинами:
1. Ошибки в определении параметров РПС (изменение состава и параметров технологической оснастки, динамическое изменение параметров элементов ПС);
2. Непредсказуемые изменения характеристик РПС (внезапный выход из строя отдельных технологических единиц оборудования, отказ отдельных ПС от своей части работ и др.).
Коррекция параметров модели с целью уменьшения расхождения результатов моделирования и параметров ПС обеспечивается введением обратных связей.
Информация в обратных связях представляет собой обратный информационный поток, который позволяет сопоставить информацию, получаемую в результате моделирования и в результате реального функционирования частей РПС, составляющих ВПС.
Достоверность информации о параметрах технологического оборудования в РПС обеспечивается передачей данных, получаемых в результате диагностирования технологического оборудования в них. Кроме того, должно проводиться периодическое обследование технологической оснастки на предмет снижения трудоемкости переналадки и получения информации о затратах времени этой переналадки.
Информация о реальных сроках выполнения ПЗ необходима для коррекции результатов моделирования и формирования информации управления. В случае изменения реальных сроков выполнения ПЗ производится коррекция исходных данных математической модели функционирования ВПС и далее производится расчет с учетом их новых значений. В этом случае может возникнуть необходимость возврата значений состояния модели к значениям на более ранний момент времени. При принятии решения по коррекции процесса функционирования ВПС возможны следующие варианты:
1. Корректировка размеров заготовки;
2. Изменение маршрута обработки;
3. Совершенствование и уточнение технологических процессов;
4. Корректировка процесса запуска ПЗ на выполнение;
5. Выбор других точек ВПС, в которых осуществляется запуск ПЗ;
6. Модификация текущей конфигурации ВПС;
7. Конструкторская доработка технологической оснастки, изменение операционной технологии, оснащение станков легкопереналаживаемой, широкодиапазонной технологической оснасткой, обеспечивающей без значительной переналадки высокоточное базирование и надежное закрепление заготовки в процессе обработки;
8. Корректировка конструкции детали.
Наличие промежуточной информации о выполняемых ТП на этапах моделирования, позволяет проводить предварительные экономические расчеты. На основе этих расчетов оказывается возможным на ранних этапах изготовления изделия получить данные о его себестоимости и условиях производства, строить оптимальные технологические процессы применительно к конкретным производственным условиям.
Получение информации обратной связи осуществляется следующими путями:
1. Промежуточная оценка проектируемых вариантов с помощью экономических расчетов;
2. Обследование элементов ПС (получение и уточнение параметров).
Формирование управляющих действий осуществляется на основе имитационного моделирования, использующего в качестве параметров модели параметры сформированной ВПС. Основными процедурами являются синтез массива технологических операций, выполнение которых необходимо для выполнения ПЗ. На основе массива технологических операций происходит формирование множества допустимых технологических маршрутов, часть которых не является оптимальными. Далее осуществляется процедура формирования рабочей конфигурации ВПС, которая является итерационной. В ходе генерации вариантов структуры осуществляется имитационное моделирование, по результатам которого происходит оценка очередного варианта на основе целевых функций. При получении рабочего варианта осуществляется
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №5/2016 ISSN 2410-6070
процедура формирования командной информации и управление ВПС. В противном случае осуществляется следующая итерация, на основе принимаемого решения по изменению параметров моделируемой системы.
Интеллектуализация процессов управления предусматривает формирование командной информации, базирующейся на использовании системы понятий прикладной области, использовании знаний в естественном виде, эксплуатация без программистов. Реализация концепции интеллектуализации опирается на развитые методы работы со знаниями: их представление, хранение, использование и т.д. При этом под знаниями понимаются: система понятий прикладной области, а также связь с их представлениями в формальной модели; структура данных информационной модели прикладной области; математические модели, используемые при проектировании; правила принятия решений. Интеллектуальной системе достаточно задать постановку задачи в виде требуемого результата и условий его получения. Последовательность операций, необходимых для получения результата, определяется системой автоматически.
Таким образом, целеустремленная среда позволяет аккумулировать прогрессивные технологические решения, способствует созданию новых, более совершенных технологических процессов. Технологическая подготовка производства в условиях функционирования целеустремленной среды оказывается чрезвычайно эффективной, обеспечивающей существенное снижение, как себестоимости производства новых изделий, так и снижение сроков их выпуска в целом. Повышение коэффициента использования производственных ресурсов обеспечивает увеличение рентабельности производства в целом. Все это обуславливает рост конкурентоспособности изделий.
Список использованной литературы
1. Кузнецов П.М. «Информационно-технологическое обеспечение венчурных предприятий» г. Москва, «Приводная техника», №4 2010 г.
2. Кузнецов П.М. «Разработка информационной модели процесса функционирования отдельного производственного модуля в условиях единичного производства» г. Москва, «Приводная техника», №2 2009 г.
3. Москвин В.К. Математическое моделирование обобщенного привода роботов технологического назначения. / Технология машиностроения. - М., 2013., № 5,с. 55-57.
4. Москвин В.К. Разработка структурной схемы и математической модели обобщенного привода промышленного робота. / МГОУ-ХХ1-Новые технологии.- М., 2013., 2013., № 2, с. 13-16.
© Москвин В.К., 2016
УДК 621.865.8
П.М. Кузнецов, В.К. Москвин
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия
ОБЗОР ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПРИВОДОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТАХ РОБОТИЗИРОВАННЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ
Аннотация
В статье рассматриваются различные варианты электрогидравлических приводов, применяемых в качестве привода захватного органа промышленного робота (ПР), автоматизирующего «загрузку-выгрузку» изделий в роботизированных технологических комплексах (РТК). Отмечается, что для обеспечения успешного функционирования робота при перемещении захватного органа по сложным переменным траекториям, обуславливаемым частой сменой объекта производства в сложных производственных условиях взаимодействия с технологическим оборудованием целесообразнее всего использовать следящий электрогидравлический двухкаскадный привод с дроссельным управлением. Рассматриваются наиболее
