CC BY
19УДК 006.91:631.3 02
ЦИФРОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРИ ВЫБОРЕ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ
ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ
Ибодуллаева Мария Анорбаевна, магистрант, Скобелева Лина Александровна, магистрант, Потапова Светлана Юрьевна, магистрант, Руководитель: Антонова Ульяна Юрьевна, ассистент кафедры Метрологии, стандартизации
и управления качеством; ФГБОУ ВО РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, Москва, РФ
В статье представлено описание разработанной программы, предназначенной для выбора средств измерений линейных размеров из заданной номенклатуры и их экономической оценки в среде Code Blocks на языке программирования С++.
Ключевые слова: программное обеспечение; средство измерений; экономическая оценка; погрешность; потери.
DIGITAL TECHNOLOGIES FOR LINEAR MEASUREMENT
Ibodullayeva Maria Anorbayevna, undergraduate, Skobeleva Lina Alexandrovna, undergraduate, Potapova Svetlana Yurievna, undergraduate, Academic supervisor: Antonova Ulyana Yurevna, Assistant, Department of Metrology,
Standardization and Quality Management; Timiryazev State Agrarian University, Moscow, Russian Federation
The article describes the developed program intended for selection of linear dimensions measuring instruments from the specified nomenclature and their economic evaluation in Code Blocks environment in C programming language.
Keywords: software; measuring instrument; economic assessment; error; losses.
Для цитирования: Ибодуллаева М.А., Скобелева Л.А., Потапова С.Ю. Цифровые технологии при выборе средств измерения линейных размеров // Наука без границ. 2019. № 12(40). С. 44-49.
Точность измерений является одним из важнейших слагаемых метрологического обеспечения производства [1]. Наряду с обеспечением единства измерений, проектированием технологических процессов контроля, стоит и не менее важная задача - выбор средств измерений [2]. Причем на качество метрологического обеспечения производства грамотный выбор средств измерений оказывает существенное экономическое значение, т.к. наряду с затратами на контроль [3] возникают и потери от по-
грешности измерений [4]. От правильного решения проблемы выбора средств измерений зависит качество конечной продукции, промежуточного и входного контроля, например, качество ремонта гильз цилиндров, где идет разбивка на группы селекции и возможно попадание деталей в соседние группы из-за наличия погрешности измерений [5]. В свою очередь, измерительные процессы так же должны оцениваться с позиции качества [6]. Качество метрологического обеспечения входит в
общую концепцию управления качеством предприятия [7,8], присутствует при анализе и синтезе технологических процессов, обеспечивая точность их контроля [9].
Основными особенностями, служащими для выбора средств измерений, являются:
- вид деятельности;
- конструкция и размеры изучаемого изделия;
- предельная погрешность измерения, нормированная для каждого средства измерения.
Для частных и мелкосерийных организаций целесообразно иметь и пользоваться универсальными средствами измерений.
Использование специальных автоматических и механизированных средств измерения считается выгодным экономически и технически для крупносерийных и массовых производств.
Средства измерений высокой точности необходимо применять для мелких изделий при невеликих допусках на их размеры - наиболее эффективными являются автоматы, а для крупных изделий с большими допусками на их размеры используются средства измерений менее высокой точности и переносного типа.
Значительными факторами при выборе средств измерения является допускаемая погрешность измерения. Значение допускаемой погрешности 8 по ГОСТ 8.051-81 определяется в зависимости от допуска на изделие, который связан с номинальным размером и квалитетом.
Для оптимизирования выбора средств измерений необходимо иметь следующие исходные данные:
1) номинальное значение измеряемой величины;
2) величина разности между максимальным и минимальным значением измеряемой величины, регламентируемая в нормативной документации;
3) информация об условиях проведения
измерений.
При необходимости выбора измерительной системы, ссылаясь на критерии точности, погрешность должна рассчитываться как сумма погрешностей всех элементов системы (мер, измерительных преобразователей, измерительных приборов) в соответствии с индивидуально утвержденным для каждой системы законом [11].
Заблаговременный выбор средств измерений выполняется в соответствии с критерием точности, а при заключительном выборе средств измерения должны браться в учет следующие требования:
1) к рабочей области значений величин, оказывающих влияние на процесс измерения;
2) к габаритам средства измерений;
3) к массе средства измерений;
4) к конструкции средства измерений.
При выборе средств измерений необходимо учитывать предпочтительность стандартизированных средств измерений.
Последовательность выбора средств измерений можно систематизировать в виде определенного алгоритма по данным, представленным в работах [10]. Для упрощения расчетов, необходимых для выбора средств измерений, и получения более точной экономической оценки необходимо использовать программное обеспечение.
Алгоритм решения записывается в среде Code Blocks (рис. 1) в виде точно определенной последовательности операций. Компилятор Code Blocks транслирует программу, составленную на языке программирования С++, близкому к машинному коду. Иными словами, компилятор служит своего рода переводчиком языка С++ на понятный нам язык. Первые компиляторы были написаны непосредственно через машинный код или с использованием ассемблеров.
Code::Blocks - свободная кроссплат-форменная среда разработки. Code::Blocks написана на С++ и использует библиотеку
wxWidgets. Имея открытую архитектуру, может масштабироваться за счёт подключаемых модулей. Поддерживает языки программирования С, С++, D (с ограничениями), Fortran.
i 1 i i
г
При использовании любого языка программирования существует определенный рабочий цикл создания кода. Каждая команда выполняют свои функции для получения определенного результата.
Программа выводится в виде командной строки (рис. 2). Командная строка администратор windows (англ. command prompt) представляет собой редактор команд, созданный для автоматизации работы многих подпрограмм на компьютере или ноутбуке. Ее особенность в том, что ей не требуется использование графического интерфейса системы, что обеспечивает ускоренное и упрощенное выполнение различных задач.
Задаются данные: номинальный размер, допуск, коэффициент точности технического процесса, годовая программа производства, себестоимость одной детали, затраты на устранение последствий от установки бракованной детали, цена лома. Данная программа рассчитывает затраты на исправление брака, определяет зону
Code::Blocks разрабатывается для Windows, Linux и Mac OS X. Среду можно собрать из исходников практически под любую Unix-подобную систему, например FreeBSD[2], PC-BSD.
рассеяния и среднеквадратичное отклонение действительных размеров, определяет величины интервалов размеров от центра группирования до зоны исправимого неисправимого брака, определяет коэффициент риска, далее функция Лапласа находится по заданной в массиве таблице, данная таблица не отображается на экране, выводится только нужное значение для дальнейших расчетов. После предыдущих вычислений программа самостоятельно определяет вероятностный процент бракованных деталей, потери от исправимого и неисправимого брака. В дальнейшем определяется процент годных деталей. По стандартной таблице оператор самостоятельно выбирает два средства измерений и вводит в компилятор их погрешности измерения, которые влияют на дальнейший расчет. С помощью заранее записанных в программу команд рассчитывается относительная погрешность измерения и среднеквадратичное отклонение погрешности измерений.
I IГК1 ЯЁЯ nJOi".
Р inrlw** чюмльс-> РэгкЭшй! '««.hnS-to 1лкЗч4т 4ЕВЙЧРП РлкПчФг 4n.4ae.hp Rjncüwfr чс-LkHN РлкЗийч- С1фг*1дл
ir.L ньг.ч
II
H-LLC-ZI]* LC ML. 'iJUit'i: «чг1 ч- "SM-/Г CPlICIl НПОЙ H ЮС JIHI—UM OlflÄVi I Tri i РЯ^'- «oolr
■як чч ■[■*:,at:три ант^шру ¿чэс>нн лдочк лш тмир<.*cr «cdl.-
init> ' 'I^i z-üp.эшятр-h scsue ижлн и-ипи ддй pump ir ■: с-тшминыг.■ ч< vu: r4î-;j "хгз^вачнв т:чя::ту та гаг тл гтан свс с:- гхвдя КГ. ■■ ч =рсгр-в#нс" ■irdl.->¡■44- ■ в.-? :нз1 : = :tih : я£-с .:?:»+= :ть :й znzvs: С,к и jurp-vm и угфйянм'^^ви: «мч-:-« 11 ч р I ■ явЛ di ï ; tu: uaeSç-ялс i * ■ f : ö aiài i уял ftr. ■■ ■ indl ■ ря" сч «cdl ■
аш1д di.. кк. ». Од. Лу. Ü. '*г- ■ Sfc. К. е. CL. ЛЗj «и чч "rï-juuura ¡чин zhlk+ тр. ж - г.*1 Dia jr¥ da.-
am ч-î -р.:#нш_някт Е2П0-=тн -.-■:■ - г."*:
ai»» к"..
Рис. 1. Код программы в среде Code Blocks
Далее по графикам для определения количества неправильно забракованных деталей от количества годных и неправильно принятых деталей от количества принятых оператор определяет количество неправильно принятых изделий в процентах от количество принятых (т),
В завершении расчета рассчитываются потери от неисправимого забракования и принятия деталей, определяется экономия от сокращения неправильно забракованных деталей при более точных измерениях. Делается вывод об экономической
количество неправильно забракованных изделий в процентах от количества годных (п) и вероятностную величину выхода измеряемого параметра за каждую границу допуска у неправильно принятых изделий и записывает эти значения в компилятор.
целесообразности контроля с использованием выбранных средств измерений.
Таким образом, при использовании разработанной программы результаты расчетов получаются более точными и сокращается время расчетов.
L'iCC Ы-Cj Т f Мг! Ы У«ГОДИНу piUMHHH !Ufl4H Н* Л|»41«рж.
Пщтк й'ТАЛн r-^-«.,^/!*.—й .1.. < «T^A^mlK« ,
лрлфЛниигнт гочноети тднапя! анисячгд cipwictca KT, гидавая пчнгрпмчя
'I|iml i^irAi (пп К, ТМЫМ-Тв АДт'пН Дг 1 лЛН С Л. vi inii'inlti мп v i 1 |i л, ■■ r rarl i-
i^i.ni-JiiiTBm1 r?r yit ядре чи^ря^яп я»1чи> ¡■¡■"■'»л-н » yivir Jy.
Hciiajiavtbi Iklfl ЛИ1ЫГ г |V . ш «JI-IB'ZQ'
■^■i^l-llilfpir 1!ИЙйСТИ Ti%n№1üri'4fCHitf D IpPniff ГЙ - 11 —.. <1 i UAÄ)*^» Й|ИН и*""-» nvwicOui. a fi i* )WO
>. fOn >ih>WL-ti ii oiiH&ii аг тялн t pyb. - Cg-llrO
I4HH1V n* yciOinraii« HirWIICf«Wft №B Gl*«». и>«И. l-v-ft, - Sy— ¿-Лфо
лспгрксn , um - ( - i J
■ Lrii.l ЛМл, nvfk- - (ЛеЮ
lifiMfu мд ш.пВ'Яардмис oiyC*.
1 • ОЛ^йЫМня* лотлъ от мявмлриягв и 1 w•■(» Cipan«
ivnv i»Bii.T4"t»" anifH^ w»»"»'" li*?»«^!«™ I
■4-t/kfe
|1Ч-|Л'||| li-inH npCiifMT lp|iiin ri*Jimiiu ■ >'■ •■ P :
qi g £o■ ъ
tTör ! Рий—f> «-!■?.-fp. О I'r Tl Ш. # | l-Ti-Ъ T ri Ci i." 'Г ■■ l-orü , чти ■ВЛЙТЬС ■
nUiMMäH pw nTvngiii ни | и 4va>w mitn» »wpfp^A" i Пйт*рм о-в- -н-спрлл мим-га и ^^сп^явкиагБ Брлня ьмличо йпр-рл#лнть по виры«н Ы.М,- l..i,-|'..4.-|L-4.4.Wb. j-r» |., ,
ffa Сл1 И"Рнй-1" В— ¡Fl fl-fc-П . р. .
Пг|№ ■ i ИКЫ 11 |n~iIцгп > ГА||ПШ
€>г -1СККЧ taMrsM-aHfti-fli.flj ч.
#- |~Ы~Г■ ТЫ1П ■ ТГЪГС! . -i Тй Ar I nji и Г « irr я 11 fr -О. ««2
Рис. 2. Вывод программы в командной строке
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бондарева Г.И., Леонов О.А., Шкаруба Н.Ж. Входной контроль и метрологическое обеспечение на предприятиях технического сервиса // Сельский механизатор. 2017. № 4. С. 36-38.
2. Голиницкий П.В., Черкасова Э.И. Использование металлических порошков на основе железа для восстановлении бронзовых втулок // Тенденции инженерно-технологического развития агропромышленного комплекса материалы национальной научно-практической конференции. Министерство сельского хозяйства Российской Федерации; Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева», Совет молодых учёных ФГБОУ ВО РГАТУ 2019. С. 262-265.
3. Голиницкий П.В., Вергазова Ю.Г., Антонова У.Ю. Совершенствование менеджмента качества на предприятиях АПК // Компетентность. 2018. № 9-10 (160-161). С. 63-68.
4. Леонов О.А., Бондарева Г.И., Шкаруба Н.Ж. Применение технико-экономических критериев при выборе средств измерений в ремонтном производстве // Экономика сельскохозяйственных и перерабатывающих предприятий. 2008. № 1. С. 53-55.
5. Леонов О.А., Шкаруба Н.Ж. Расчет затрат на контроль технологических процессов ремонтного производства // Вестник ФГОУ ВПО МГАУ 2004. № 5. С. 75-77.
6. Леонов О.А., Бондарева Г.И., Шкаруба Н.Ж. Влияние погрешности средств измерений на потери при ремонте сельхозтехники // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2007. № 11. С. 27-29.
7. Леонов О.А. Метрологическое обеспечение контроля гильз цилиндров при ремонте дизелей / О.А. Леонов, Н.Ж. Шкаруба, Ю.Г. Вергазова, УЮ. Антонова // Вестник Барановичского государственного университета. Серия: Технические науки. 2018. № 6. С. 104-109.
8. Леонов О.А., Бондарева Г.И., Шкаруба Н.Ж. Оценка качества измерительных процессов в ремонтном производстве // Вестник ФГОУ ВПО МГАУ 2013. № 2. С. 36-38.
9. Леонов О.А., Шкаруба Н.Ж., Вергазова Ю.Г., Голиницкий П.В. Управление качеством производственных процессов и систем. М.: Изд-во РГАУ-МСХА, 2018.
10. Леонов О.А., Шкаруба Н.Ж., Темасова Г.Н. Курсовое проектирование по метрологии, стандартизации и сертификации. М.: ФГОУ ВПО МГАУ, 2011. 120 с.
11. Черкасова Э.И., Голиницкий П.В., Вергазова Ю.Г., Антонова У.Ю. Анализ и синтез процессов обеспечения качества. М.: Изд-во РГАУ-МСХА, 2018.
REFERENCES
1. Bondareva G.I., Leonov O.A., Shkaruba N.Zh. Vhodnoj kontrol' i metrologicheskoe obespechenie na predpriyatiyah tekhnicheskogo servisa [Input control and metrological support at technical service enterprises]. Sel'skij mekhanizator, 2017, no. 4, pp. 36-38.
2. Golinitskiy P.V. Cherkasova E.I. Ispolzovaniye metallicheskikh poroshkov na osnove zheleza dlya vosstanovlenii bronzovykh vtulok [Use of iron-based metal powders to restore bronze bushings]. Tendentsii inzhenerno-tekhnologicheskogo razvitiya agropromyshlennogo kompleksa materialy natsionalnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii. Ministerstvo selskogo khozyaystva Rossiyskoy Federatsii; Ryazanskiy gosudarstvennyy agrotekhnologicheskiy universitet imeni P.A. Kostycheva». Sovet molodykh uchenykh FGBOU VO RGATU, 2019, pp. 262-265.
3. Golinickij P.V, Vergazova Yu.G., Antonova U.Yu. Sovershenstvovanie menedzhmenta kachestva na predpriyatiyah APK [Improvement of quality management at enterprises of agro-industrial complex]. Kompetentnost', 2018, no. 9-10 (160-161), pp. 63-68.
4. Leonov O.A., Bondareva G.I., Shkaruba N.Zh. Primenenie tekhniko-ekonomicheskih kriteriev pri vybore sredstv izmerenij v remontnom proizvodstve [Application of technical and economic criteria in the selection of measuring instruments in repair works]. Ekonomika sel'skohozyajstvennyh i pererabatyvayushchih predpriyatij, 2008, no. 1, pp. 53-55.
5. Leonov O.A., Shkaruba N.Zh. Raschet zatrat na kontrol' tekhnologicheskih processov remontnogo proizvodstva [Calculation of costs for monitoring of repair production processes]. Vestnik FGOU VPO MGAU, 2004, no. 5, pp. 75-77.
6. Leonov O.A., Bondareva G.I., Shkaruba N.Zh. Vliyanie pogreshnosti sredstv izmerenij na poteri pri remonte sel'hoztekhniki [Impact of measurement instruments error on losses during repair of agricultural machinery]. Mekhanizaciya i elektrifikaciya sel'skogo hozyajstva, 2007, no. 11, pp. 27-29.
7. Leonov O.A., Shkaruba N.Zh., Vergazova Yu.G., Antonova U.Yu. Metrologicheskoe obespechenie kontrolya gil'z cilindrov pri remonte dizelej [Metrological assurance of control of cylinder liners in the repair of diesel engines]. Vestnik Baranovichskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Tekhnicheskie nauki, 2018, no. 6, pp. 104-109.
8. Leonov O.A., Bondareva G.I., Shkaruba N.Zh. Ocenka kachestva izmeritel'nyh processov v remontnom proizvodstve [Assessment of the quality measurement processes in repair production]. Vestnik FGOU VPO MGAU, 2013, no. 2, pp. 36-38.
9. Leonov O.A., Shkaruba N.Zh., Vergazova Yu.G., Golinickij P.V. Upravlenie kachestvom proizvodstvennyh processov i sistem [Quality management of production processes and systems]. Uchebnoe posobie prednaznacheno dlya studentov, obuchayushchihsya po napravleniyam
podgotovki 27.04.02 «Upravlenie kachestvom», Moscow, 2018.
10. Leonov O.A., SHkaruba N.Zh., Temasova G.N. Kursovoe proektirovanie po metrologii, standartizacii i sertifikacii [Course design on metrology, standardization and certification]. Moscow, FGOU VPO MGAU, 2011, 120 p.
11. Cherkasova E.I., Golinickij P.V., Vergazova Yu.G., Antonova U.Yu. Analiz i sintez processov obespecheniya kachestva [Analysis and synthesis of quality assurance processes]. Uchebnoe posobie prednaznacheno dlya studentov, obuchayushchihsya po napravleniyu podgotovki 27.03.02 «Upravlenie kachestvom», Moskva, 2018.
Материал поступил в редакцию 15.12.2019 © Ибодуллаева М.А., Скобелева Л.А., Потапова С.Ю., 2019
