Технологічна підготовка літакобудівного виробництва в умовах дискретно-нестабільних програм випуску виробів

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВАТ “Український науково-дослідний інститут авіаційної технології”

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора технічних наук

Спеціальність 05.07.04 - технологія виробництва літальних апаратів

ТЕХНОЛОГІЧНА ПІДГОТОВКА

ЛІТАКОБУДІВНОГО ВИРОБНИЦТВА

В УМОВАХ ДИСКРЕТНО-НЕСТАБІЛЬНИХ ПРОГРАМ

ВИПУСКУ ВИРОБІВ

М'ялиця Анатолій Костянтинович

Київ - 2003

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в ВАТ “Український НДІ авіаційної технології”, Міністерства промислової політики України.

Науковий консультант:

доктор технічних наук, професор Кривов Георгій Олексійович,

ВАТ “Український НДІ авіаційної технології”, голова правління - директор.

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор

Богуслаєв В'ячеслав Олександрович,

ВАТ “Мотор Січ”, голова правління - генеральний директор;

доктор технічних наук, професор

Божко Валерій Павлович,

Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського “ХАІ”, завідуючий кафедрою;

доктор технічних наук

Забашта Володимир Федорович,

ВАТ “Український НДІ авіаційної технології”, головний науковий співробітник.

Провідна організація: ДП Харківський науково-дослідний інститут технології машинобудування, науково-технічний відділ, Міністерства промислової політики України, м. Харків.

Захист відбудеться 16 січня 2004 р. о 15⁰⁰ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д26.839.01 в ВАТ “Український НДІ авіаційної технології” за адресою: 04080, м. Київ, вул. Фрунзе, 19/21.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці ВАТ “Український НДІ авіаційної технології”, м. Київ, вул. Фрунзе, 19/21.

Автореферат розісланий 12 грудня 2003 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради

д.т.н., с.н.с. В.А. Тітов

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Серед пріоритетних напрямків розвитку промисловості України, що визначені урядом України, авіаційна промисловість займає одне з перших місць. Для того, щоб витримати конкуренцію на світовому ринку з боку багатьох відомих виробників літаків, необхідно вести нові розробки, мати технології, більш досконалі, ніж у конкурентів, а також змінити ставлення до технологічної підготовки авіаційного виробництва, яка суттєво впливає на терміни створення літака.

Створення на ХДАВПі за короткий термін нових моделей (конвертовані Ан-74-ТК-100, Ан-74-ТК-200 і літак з нижнім розташуванням двигунів Ан-74-ТК-300, регіональний літак Ан-140), які задовольняють зростаючі вимоги покупців в умовах дискретно-нестабільних програм випуску, потребувало розробки нового підходу до технологічної підготовки серійного виробництва, результати якого повинні реалізовуватись на практиці при освоєнні нових розробок.

Застосування інженерних комп'ютерних засобів та обладнання з ЧПК, які спричиняють корінні перетворення в технологічній підготовці виробництва шляхом витіснення з неї традиційних плазів, поки теоретично не обґрунтовано. Вивчення особливостей та відмін плазово-шаблонного методу і його варіантів від комп'ютерних методів і усвідомлення цілей та задач технологічної підготовки виробництва в нових умовах дозволить вирішити багато які проблеми технології літакобудування, яке працює в умовах дискретно-нестабільних програм випуску.

Таким чином, сформульована науково-технічна проблема - розробка методів і основ технологічної підготовки серійного літакобудівного виробництва в умовах дискретно-нестабільних програм випуску з використанням інженерних комп'ютерних засобів - є вельми актуальною.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами і темами. Тема дисертаційної роботи безпосередньо пов'язана з такими керівними документами щодо розвитку авіаційної промисловості України:

Указ Президента України № 363/92 від 3.07.92 р. “Про затвердження Програми розвитку авіаційної промисловості України”;

Постанова Кабінету Міністрів України № 53 від 5.02.94 р. “Про заходи щодо розвитку авіаційної промисловості” і Наказ Мінмашпрому № 888 від 10.06.94 р. про включення до програми літака Ан-140;

Постанова Кабінету Міністрів України № 249 від 29.02.96 р., яка встановила, що серед пріоритетів до 2000 р. ... - літак Ан-140;

Протокольне рішення Кабінету Міністрів України № 29 від 25.09.97 р. “Про хід виконання Програми розвитку авіаційної промисловості України”, яке визначило фінансування вироблення чотирьох літаків Ан-140;

“Державна комплексна програма розвитку авіаційної промисловості України до 2010 р.” затверджена Постановою Кабінету Міністрів України № 1665-25 від 12 грудня 2001 р.

Мета і задачі дослідження. Метою даного дослідження є розробка методів та основ технологічної підготовки серійного авіаційного виробництва в умовах дискретно-нестабільних програм випуску.

Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі наукові та науково-прикладні проблеми, що мають істотне значення для технології виробництва літальних апаратів:

створити методи технологічної підготовки виробництва в умовах дискретно-нестабільних програм випуску;

розробити обґрунтування способів передачі форм і розмірів від математичних моделей до реального виробу;

дослідити та обґрунтувати поняття виробничої складуваності та взаємозамінності, а також синтезувати критерії застосовності залежного та незалежного утворення розмірів замикальної ланки складальних ланцюгів;

проаналізувати взаємозв'язок документообігу підприємства та технологічної підготовки виробництва;

дослідити виробничу технологічність конструкції та запровадити для неї критерії та оцінки;

теоретично обґрунтувати вплив технологічної підготовки виробництва на якість літаків, що випускаються;

застосувати отримані результати в технологічній підготовці серійного виробництва літаків в умовах дискретно-нестабільних програм випуску.

Об'єкт дослідження - технологія літакобудівного виробництва.

Предмет дослідження - технологічна підготовка серійного літакобудівного виробництва в умовах дискретно-нестабільних програм випуску.

Методи дослідження: нарисна і аналітична геометрії, теорія вимірювань, теорія сплайнів, комп'ютерне моделювання, теорія технології.

Наукова новизна одержаних результатів випливає із поставлених цілей та задач і полягає в такому:

1. Вперше на основі системного підходу розроблено методи і основи технологічної підготовки серійного авіаційного виробництва в умовах дискретно-нестабільних програм випуску, які включають як відомі поняття (математична модель і способи передачі форм і розмірів, взаємозамінність і складуваність), так і нові (аналітичний еталон (анет), тріади “конструкція - технологія - обсяг випуску”, “персонал -техпроцес - обладнання”), серед яких важливе значення має поняття технологічності тріади “конструкція - технологія - обсяг випуску”, яке від існуючих відрізняється тим, що технологічна підготовка виробництва розглядається в аспекті створення дерева (ланцюжка) із відомих технологічних процесів, яке називають технологією випуску літака, а також технологічного забезпечення з освоєнням і підтриманням функціонування протягом життєвого циклу цієї технології випуску літака із застосуванням нових методів перенесення форм і розмірів за допомогою анетів та обладнання з ЧПК.

2. Дано строгі визначення понять складуваності та взаємозамінності, які відрізняються від існуючих тим, що складуваність розглядається як основне, базове поняття, а взаємозамінність - як таке, що випливає із складуваності.

3. Вперше отримано критерії застосовності залежного та незалежного утворення розмірів замикальної ланки складального ланцюга.

4. Вперше в літакобудуванні України технологічна підготовка мотогондоли літака Ан-74ТК-300 була здійснена на основі анетів та обладнання з ЧПК без створення традиційних плазів.

Практичне значення одержаних результатів. Розроблені методики технологічної підготовки виробництва впроваджено в серійне вироблення літаків Ан-74ТК-300 і Ан-140 на ХДАВПі. У результаті цього одержано значне скорочення трудомісткості технологічної підготовки серійного виробництва. Часткове впровадження методики технологічної підготовки вироблення мотогондоли літака Ан-74ТК-300 дало можливість знизити трудомісткість її виготовлення. Загальний економічний ефект від впровадження розробок здобувача складає більше 1 млн. грн.

Особистий внесок здобувача складають сформульовані та вирішені ним науково-технічні проблеми, які включають нові підходи, концепції, принципи, математичні моделі, що стали базовими при створенні наукових основ технологічної підготовки виробництва в умовах дискретно-нестабільних програм випуску літаків і при отриманні нових конкретних результатів, викладених в опублікованих здобувачем 15 статтях без співавторів [4, 6, 8, 11, 13, 14, 15, 16, 17, 30, 21, 22, 25, 27, 28], одному навчальному посібнику та в 14 статтях, опублікованих здобувачем разом із співавторами [1, 2, 3, 5, 7, 9, 10, 12, 18, 19, 20, 23, 24, 26, 29], і особистий внесок здобувача в ці праці такий:

[1]-написані розділи: якість продукції як об'єкту керування, комплексна система якості виробництва, адміністративне керування якістю, фінансові, маркетингові питання якості, система контролю виробництва, навчання персоналу;

[2]-постановка задачі, розробка схем різних методів передачі форм і розмірів, принципи замикання методів передачі форм і розмірів;

[3]-постановка задачі, вибір і аналіз недоліків, обговорення результатів;

[5]-постановка задачі, виділення тріади “персонал - техпроцес - обладнання”, залежність досягнутого рівня якості на виробництві від рівнів складових, обговорення результатів;

[7]-постановка задачі, розподіл виробничої інформації на потоки, аналіз і обговорення результатів;

[9]-постановка задачі, формулювання концепції корпоративної мережі підприємства, обговорення результатів;

[10]-постановка задачі дослідження, розробка схем ув'язки, аналіз і обговорення результатів;

[12]-постановка задачі, розробка нових інформаційних технологій технологічної підготовки виробництва, аналіз і обговорення результатів;

[18]-постановка задачі, вибір методу порівняння за тріадою “конструкція - технологія - обсяг випуску”, аналіз і обговорення результатів;

[19]-постановка задачі, вибір методів аналізу похибок, обговорення результатів;

[20]-постановка задачі, аналіз матеріалів, що застосовуються для технологічного оснащення при виробленні деталей із композиційних матеріалів, обговорення результатів;

[23]-постановка задачі, введення поняття тріади “конструкція - технологія - обсяг випуску”, аналіз і обговорення результатів;

[24]-постановка задачі, вибір технологій обробки даних, аналіз і обговорення результатів;

[26]-постановка задачі, проведення вимірів, обговорення результатів;

[29]-постановка задачі, аналіз шаблонів як засобу перенесення і контролю розмірів і форм, обговорення результатів.

Апробація результатів дисертації. Результати дисертації неодноразово доповідалися: на наукових нарадах АНТК “Антонов” (серпень 1999 р., березень 2000 р.); на семінарі кафедри технології літакобудування Національного аерокосмічного університету ім. М.Є. Жуковського “ХАІ” (жовтень, лютий 1998 р., жовтень, лютий 1999 р., жовтень, лютий 2000 р., жовтень, лютий 2001 р., жовтень, лютий 2002 р.); IX, X, ХI, ХII Міжнародних конференціях “Нові технології в машинобудуванні” (вересень 2000 р., вересень 2001 р., вересень 2002 р., вересень 2003 р.), на конференціях “Комп'ютерне моделювання” (травень 1999 р., травень 2002 р.), на I Міжнародній конференції “Проектування і вироблення літаків і вертольотів” (вересень 2003 р.).

Публікації. Результати дисертації опубліковано в 28 статтях [2 - 29] у збірниках наукових праць із переліку № 1 та переліку № 4 ВАК України, одному навчальному посібнику [1] і одних тезах доповіді [30]).

Структура й обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, восьми розділів, висновків і викладена на 260 сторінках. Дисертація містить у собі 60 рисунків і 13 таблиць. Список використаних джерел включає 432 найменування.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ

У розділі 1 подано огляд стану світового авіаційного виробництва і показано, що відмінною особливістю українського літакобудування є робота в умовах дискретно-нестабільних програм випуску. Проаналізовано стан технологічної науки і місце в ній технологічної підготовки виробництва. Наведено аналіз стану наукових досліджень у технологічній науці та показано її зв'язок зі структурою сучасного виробництва. Зроблено висновок про те, що якщо традиційна технологічна наука вивчає і розробляє в основному часткові, окремо взяті технологічні процеси, то задачею технологічної підготовки виробництва є створення ланцюжка технологічних процесів, що називаються технологією вироблення виробу, і забезпечення її функціонування.

Розглянуто стан досліджень щодо взаємозв'язку структури інформаційних потоків підприємства зі структурою управління підприємством і вплив останньої на автоматизацію і комп'ютеризацію виробництва.

Велику увагу приділено питанням технічного й інформаційного підтримання життєвого циклу літака. Невирішеність деяких питань у цій галузі, наприклад, такого, як обслуговування техніки не за регламентом, а за станом, що здешевлює її супроводження по життєвому циклу, стримує проникнення вітчизняної авіаційної продукції на зарубіжні ринки.

Далі розглянуто стан документообігу в технологічній підготовці виробництва і його зв'язок з передачею технологічної інформації по технологічному циклу.

Оскільки в літакобудівному виробництві складальні роботи становлять значну частину всіх робіт, то є природним дослідження стану такого питання, як забезпечення в технологічній підготовці вироблення літаків замикання розмірних ланцюгів.

Розгляд проблеми технологічності конструкції замикає огляд стану проблем, порушених у цій роботі.

На підставі аналізу, проведеного в цьому розділі для досягнення мети роботи, необхідно дослідити:

способи передачі форм і розмірів від математичних моделей до деталей у загальному машинобудуванні й у літакобудуванні, у зв'язку з чим розглянути види завдання математичної моделі об'єкта виробництва і провести порівняння інформаційних властивостей креслення й аналітичного еталона, а також взаємозалежність засобів і методів перенесення форм із видом завдання математичної моделі об'єкта;

принципи незалежного і залежного утворення розмірів сполучних деталей і одержати умови їхньої застосовності;

основи забезпечення взаємозамінності в літакобудівному виробництві, для чого розглянути: формоутворення і забезпечення взаємозамінності при складальних роботах у літакобудуванні; основні принципи організації дублювання вироблення літаків на декількох заводах; взаємозамінність і складуваність в технологічній підготовці виробництва;

взаємозв'язок конструкторсько-технологічної документації підприємства і технології обробки даних на авіаційному виробництві з технологічною підготовкою виробництва в аспекті зменшення впливу часу підготовки документів на терміни технологічної підготовки виробництва;

забезпечення технологічності тріади “конструкція - технологія - обсяг випуску”, для чого розглянути види поняття технологічності при супроводженні літака по його життєвому циклу і технологічності конструкції для серійного авіаційного виробництва і провести порівняння технологічності виготовлення оснащення носка мотогондоли при плазово-шаблонному методі та з використанням аналітичних еталонів;

особливості проектування і виготовлення засобів технологічного оснащення за аналітичними еталонами деталей і вузлів оснащення для деталей як з однорідних, так і з композитних матеріалів;

вплив технологічної підготовки виробництва на якість продукції, що випускається, з урахуванням технологічної спадковості й організацію підтримання життєвого циклу літака в технологічній підготовці виробництва.

Логічним завершенням роботи слід вважати застосування проведених досліджень на практиці, а саме в технологічній підготовці виробництва на ХДАВПі.

У розділі 2 досліджено множину математичних моделей, що застосовуються для опису форм деталей і вузлів, та їхній зв'язок з можливостями устаткування для первинного формоутворення. Проведено порівняння мов математичних моделей і перевірено їхню відповідність внутрішнім мовам устаткування. Показано ретроспективу креслення і здійснено порівняльне дослідження властивостей креслення й аналітичного еталона. Результати даного розділу опубліковано в працях [2, 10, 14 - 17, 27].

Спочатку досліджено способи передачі форм і розмірів, що застосовуються в літакобудуванні та загальному машинобудуванні. Загальна схема передачі форм і розмірів з уявного об'єкта на виріб зображена на рис. 1.

Зазначено, що при будь-якому способі передачі форм і розмірів у неявному вигляді присутня деяка фізично реалізована система координат. У випадку застосування металообробних верстатів використовується координатна система верстата, у випадку застосування плазово-шаблонних методів - сам плазовий стіл, що являє собою площину, або координатні стенди. Далі показано, що шаблони, які одержуються прямим копіюванням із плаза, є першим (еталонним) твердим носієм форм і розмірів деталей, вузлів і агрегатів, які виробляються. При цьому, оскільки шаблони є носіями форм і розмірів еталона, необхідно періодично проводити перевірку відповідності цих носіїв математичній моделі, тобто плазу.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1. Загальна схема передачі форм і розмірів у машинобудуванні

Передача форм і розмірів з використанням металообробних верстатів відрізняється від плазово-шаблонного методу насамперед тим, що верстати мають шкальні покажчики положення різального інструмента і тим самим дозволяють використовувати математичні моделі мовою аналітичної геометрії, тобто у вигляді множини трійок чисел (х, у, z), що визначають послідовне положення формотвірного інструмента.

Далі розглянуто види завдання математичних моделей об'єктів виробництва і показано, що в літакобудуванні для конструювання і супроводження виготовлення виробів використовують усі три види завдання математичних моделей геометрії об'єктів: графічну, табличну й аналітичну. Подано аналіз позитивних якостей і недоліків видів цих моделей з технологічної точки зору. Наведено приклад опису однієї і тієї ж деталі мовою аналітичної геометрії:

деталь = {(x, y, z): } U

U {(x, y, z): } U

U {(x, y, z): }.

і нарисної геометрії (рис. 2).

Проведене порівняння інформаційних властивостей креслення й аналітичного еталона показало, що обидва види є основою мови спілкування людей на механічних виробництвах. При цьому нарисна геометрія займається розробкою графічних методів відображення просторових об'єктів, а аналітична геометрія - аналітичних. Наочність нарисної геометрії визначила її широке застосування в техніці, тимчасом як аналітична геометрія довгий час залишалася полем діяльності математики.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 2. Креслення деталі: вид А - аксонометрія деталі; вид Б - поверхні, що утворюють деталь

Підводячи результат даного аналізу, можна твердити таке: для вироблення деталей на універсальному устаткуванні за допомогою робочих-верстатників є рація використовувати креслення; для вироблення деталей на устаткуванні з ЧПК доцільно застосовувати аналітичний еталон.

Розгляд взаємозалежності методів і засобів передачі форм і розмірів з видом задання математичної моделі об'єкта показало, що плазово-шаблонний метод виробництва являє собою струнку замкнуту систему з перенесення форм і розмірів із плаза на реальний виріб, що здійснюється за допомогою шаблонів. Однак застосування математичної моделі у формі плаза потребує наявності на виробництві підрозділів по їх виготовленню, контролю, збереженню і перевірці, що збільшує трудомісткість виробництва. До того ж виготовлення шаблонів з точністю товщини плазової лінії залежить від індивідуальних здібностей висококваліфікованого робочого. Але ці недоліки компенсуються замкнутістю системи перенесення форм і розмірів із плаза на виріб.

Метод перенесення форм і розмірів за допомогою аналітичних еталонів і устаткування з ПК поки не має такої стрункої системи. Спрощення перенесення форм і розмірів за рахунок застосування координатних систем формотвірного устаткування з ЧПК є безсумнівною перевагою нового методу, тим більше що відтворення на устаткуванні з ПК ідентичних деталей не залежить від індивідуальних здібностей оператора. Однак цей метод потребує великої кількості керуючих програм для устаткування з ПК. Незважаючи на те, що одержання таких програм менш трудомістке, ніж виготовлення шаблона, все ж необхідні виробничі підрозділи, що здійснюють одержання і збереження цих програм. Але поки ця система перенесення форм і розмірів розімкнута у тому розумінні, що відсутні надійні виробничі методи контролю відповідності одержуваної форми і тієї, що задається аналітичним еталоном.

На завершення розділу проведено дослідження шаблонного господарства авіаційного підприємства щодо трудомісткості його виробництва. Дано рекомендації стосовно зниження трудомісткості виготовлення шаблонів за рахунок застосування устаткування лазерного і гідравлічного розкроїв.

У розділі 3 отримано нові наукові результати, що лежать в основі забезпечення взаємозамінності в літакобудівному виробництві. Показано, що принцип незалежного утворення розмірів деталей не дозволяє замикати розмірні ланцюги, що надходять на складання, і тільки застосування принципу залежного утворення розмірів забезпечує замикання складальних розмірних ланцюгів у літакобудуванні. Результати, викладені в даному розділі, опубліковано в працях [4, 11, 13, 27, 28, 29].

Складальні роботи в літакобудуванні відрізняються від складальних робіт у загальному машинобудуванні тим, що сполучають функції складання і формоутворення, тобто заготовка в процесі складання змінює свою форму. Проведення складальних робіт з одночасним формоутворенням можливе тільки для деталей у якомусь розумінні малої жорсткості. Обшивки літакових конструкцій, складальні одиниці - панелі і мають таку малу жорсткість. Для з'єднання стрингерів, лонжеронів, нервюр, шпангоутів і обшивки, для складання панелей у вузли й агрегати застосовуються особливі складальні пристрої - стапелі.

Стапель - складальний пристрій для складання з одночасним перетворенням форми складальних одиниць.

Проведено порівняння елементів підготовки виробництва при виготовленні рубильників стапеля людиноорієнтовного, сучасного (перехідного) і машиноорієнтовного виробництв.

Далі в результаті дослідження забезпечення взаємозамінності складальних робіт у літакобудуванні при використанні плазового-шаблонного методу й основних принципів організації дублювання вироблення літаків на декількох заводах зроблено висновок про необхідність виділення серед заводів провідного підприємства. Для досягнення необхідної точності вироблення літаків на всіх заводах все оснащення проектується провідним підприємством за принципом залежного утворення розмірів. Формотвірне і контрольно-вимірювальне оснащення для всіх заводів виготовляється на провідному підприємстві, яке до того ж зобов'язано вести контроль за міжзаводською взаємозамінністю агрегатів.

Далі проаналізовано спільність і відмінність таких важливих понять технологічної підготовки літака, як складуваність і взаємозамінність, і дано їхні означення. Розглядаються дві множини технічних елементів (деталей, вузлів, підскладань і т.п.) А, В і множина складань D, яка містить пари елементів (б, b), де б A і b B. Тоді будемо говорити таке:

Елементи б, b мають властивість складуваності, якщо пари (б, b) належать множині складань: (б, b) D.

Елементи множини A мають властивість замінювати один одного в парі (б, b) (взаємозамінність), якщо для всіх елементів б з множини A пари (б, b) належать множині складань D.

Елементи множини A взаємозамінні між собою, а елементи множини B взаємозамінні між собою, якщо для всіх елементів a з множини A і для всіх елементів b з множини В пари (б, b)належать множині складань: (б, b) D.

Уведені означення відбивають наші інтуїтивні уявлення про поняття складуваності та взаємозамінності. Так, поняття складуваності відноситься до пари елементів (б, b), яка називається в техніці складанням. Факт відповідності складання кресленню відбито умовою належності цієї пари множині складань D. Таким чином, якщо з деталей б і b можна одержати складання (б, b), що належить множині складань D, то ми говоримо, що ці деталі мають властивість складуваності.

Якщо для деякої деталі b і будь-якої деталі б з множини A можна одержати складання (б, b), що належить множині складань D, то всі деталі б взаємозамінні між собою в складанні (б, b).

Якщо з будь-якої довільно вибраної пари деталей б, b можна одержати складання (б, b), то можна твердити, що множини A і B складаються із взаємозамінних між собою деталей.

Для оцінки рівня виробничої (експлуатаційної) взаємозамінності за коефіцієнтом К_ВВ = Т₀/Т_д (К_ЕВ = Т_0З/Т_дЗ), що дорівнює відношенню розрахункової трудомісткості складання (заміни) деталей при повній взаємозамінності до дійсно досягнутої трудомісткості даного складання (заміни) цього вузла або агрегату з урахуванням підбора і підгінних робіт, запропоновано застосувати трохи інший вигляд цих коефіцієнтів:

де Т_пр трудомісткість підгінних робіт для забезпечення взаємозамінності; л відношення трудомісткості підгінних робіт для забезпечення взаємозамінності до розрахункової трудомісткості складання.

На завершення отримано умови застосовності принципів незалежного і залежного утворення розмірів замикальної ланки сполучних деталей (рис. 3), де похибка виготовлення ланки позначена через Д, індекс (зл) - замикальна ланка.

Незалежне утворення розміру		Залежне утворення розміру

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 3. Принципи утворення розміру замикальної ланки

Якщо конструкція складання і виробничі умови:

- задовольняють співвідношенню , то виготовлення ланок складання може бути здійснено за принципом незалежного утворення розмірів;

- задовольняють , то виготовлення ланок складання може бути здійснено за принципом залежного утворення розмірів;

Якщо конструкція складання і виробничі умови не задовольняють жодному з вищенаведених умов, то виготовлення ланок складань не може бути здійснено на даному виробництві.

У розділі 4 наведено результати досліджень інформаційних потоків літакобудівного підприємства. Розглянуто основні інформаційні потоки підприємства: конструкторсько_технологічна документація; фінансово-економічна інформація; адміністративна інформація; інформація про рух матеріалів, заготовок, деталей по цехах. Поділ інформації за її належністю до того чи іншого інформаційного потоку дозволяє обробити її більш оперативно і якісно. Результати вивчення цих потоків інформації, що існують в будь-якому літакобудівному виробництві, наведено в працях [7, 9 - 14, 24,].

Спочатку розглянуто структуру управління сучасним підприємством, що являє собою яскраво виражену ієрархічну структуру. Очевидно, що підприємство може працювати в тому і тільки в тому випадку, коли робочі місця забезпечуються не тільки матеріалами, енергоносіями, але й інформацією. Інформація від постачальника до споживача надходить на різних носіях, однак основним носієм інформації як і завжди є папір. Документопотік - спосіб передачі інформації на паперових носіях - залишається поки основним способом передачі інформації на виробництві.

Для структуризації інформації за її видом і призначенням проведено поділ загального інформаційного потоку підприємства на кілька окремих інформаційних потоків: потік адміністративної інформації; потік інформації про стан виробництва; потік фінансово-економічної інформації; потік конструкторсько-технологічної інформації; потік інформації підтримання життєвого циклу літака.

Далі розглянуто дві реально існуючі на виробництві системи обробки інформації - централізована і локалізована.

При централізованій системі, що стала вже традиційною, інформація подається підрозділами підприємства у вигляді паперових форм на центральний обчислювальний центр. Потім висококваліфікованими операторами зі швидкістю 400 - 450 знаків за хвилину вона переноситься на машинний носій і тільки після цього обробляється ЕОМ. Оброблена інформація у вигляді машинограм розповсюджується по підрозділах.

При локалізованій системі обробки інформація вводиться безпосередньо в підрозділі в персональний комп'ютер, обробляється на місці та використовується в підрозділі.

Вивчено позитивні якості та недоліки обох систем. Системи централізованої та локалізованої обробок даних мають свої плюси і мінуси, причому мінуси однієї компенсуються плюсами другої. Обидві ці системи мають право на існування залежно від обсягу і структури даних, які складають інформаційні потоки підприємства. Дані, що вводяться в інформаційну систему, умовно можна поділити на дві частини: основні дані, задіяні у виробничому процесі (за введення яких здійснюється оплата); другорядні дані, що використовуються певними службами для статистики й інших робіт.

До основних даних належить інформація, яка цікавить вищестояще керівництво: звіти і виробнича статистика підрозділу стосовно витрати матеріалів, закриття нарядів, написання техпроцесів. Цю інформацію працівники підрозділу будуть уводити, тому що ці дані й їхня обробка необхідні для ведення виробництва.

До другорядних даних належить інформація підрозділу, що не стосується його прямих функцій, наприклад, спрацювання верстатів, хід виконання плану і т.д. Підрозділ не зацікавлений у відслідковуванні динаміки другорядних даних і, як наслідок, у введенні їх в інформаційний потік. Однак ці дані необхідні для успішного функціонування підприємства, і для їхнього збирання й обробки необхідно мати підрозділ, наприклад обчислювальний центр, якому поставлено в обов'язок збирання і обробку інформації.

Розділ завершується розглядом особливостей конструкторсько-технологічної документації літакобудування при використанні плазово-шаблонного методу і методу анет-обладнання з ЧПК. Показано, що анети істотно змінюють вигляд конструкторсько-технологічної документації.

У розділі 5 подано новий підхід до оцінки технологічності конструкцій, який відрізняється від тих, що є у літературі, тим, що поняття технологічності стосується не конструкції, а тріади “конструкція - технологія - обсяг випуску”. Це дозволяє повніше оцінити технологічність конструкції не тільки щодо використовуваних технологічних процесів, але й до програми випуску. Результати досліджень опубліковано в працях [18, 22, 23].

Спочатку розглянуто технологічне проектування як засіб відпрацювання конструкцій на технологічність. Показано, що при вирішенні цієї проблеми важливе значення мають пряма і зворотна задачі технологічного проектування.

Потім досліджено спільність і відміни виробничої й експлуатаційної технологічності при супроводженні літака по його життєвому циклу, а також їхній зв'язок із трудомісткістю проведення робіт. Аналіз узагальненої трудомісткості виготовлення конструкції приводить до поняття тріади “конструкція - технологія - обсяг випуску” і розгляду зведених трудомісткостей підготовки виробництва, яка включає прямі та непрямі трудозатрати.

До прямих відносимо трудозатрати на проектування оснащення, написання технологічних процесів, виготовлення, до непрямих - на використовувані в технологічному процесі устаткування, ресурси (енергоносії, експлуатація приміщення) і т.п. Непрямі трудозатрати Т¹_у на застосування устаткування (ресурсів) можуть бути оцінені таким співвідношенням: Т¹_у = З₀ Т_ст, де З₀ - залишкова ціна устаткування (ресурсу й інших витрат); Т_ст - середньозаводська трудомісткість одержання одиниці ціни виробу, що залежить як від досконалості підприємства, так і від кон'юнктури ринку.

Зведена трудомісткість випуску серії виробів дорівнюватиме сумі зведених трудомісткостей: Т_зт = Т₁ + Т₂ + Т₃, де Т₁, Т₂ , Т₃ - зведені трудомісткості підготовки виробництва, виготовлення виробу, відновлення оснащення відповідно.

Залежність середньої трудомісткості випуску виробу від величин зведених трудомісткостей - випуску виробу, технологічної підготовки виробництва, власної трудомісткості виготовлення виробу і трудомісткості робіт з відновлення оснащення в процесі вироблення, а також кількості виробів, що випускаються, матиме такий вигляд:



де k - поточний номер виробу, що випускається; m - ресурс оснащення (кількість виробів, після випуску яких потрібен відновлювальний ремонт оснащення); k%m - остача від ділення k на m.

Характерною рисою такої залежності є сходинки, що визначаються величиною Т₃ (рис. 4). На рис. 5 наведено дані реальних трудозатрат по випуску ліхтаря кабіни екіпажу, виготовленню і супроводженню оснащення.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 4. Зміна середніх трудозатрат на випуск партії виробів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 5. Діаграма середньої трудомісткості та трудозатрат на оснащення

Зазначено, що трудозатрати на створення дублера оснащення спричинили підвищення трудомісткості оснащення на серію розміром у 90 виробів (828 чол.-год.) порівняно із серією розміром у 48 виробів (824 чол.-год.), що підтверджує отримані вище результати про стрибкоподібний вплив складової трудомісткості з відновлення оснащення на середню трудомісткість випуску серії виробів.

Таким чином, показано, що оцінка технологічності конструкції за зведеною трудомісткістю тріади “конструкція - технологія - обсяг випуску” досить інформативна, використовує реальні дані конкретного виробництва і нескладна в розрахунку. З її допомогою можливий вибір оптимальної (у розумінні мінімуму загальної трудомісткості) технології.

Розгляд технологічності завершує порівняння технологічності виготовлення оснащення носка мотогондоли при плазово-шаблонному методі та з використанням методу аналітичних еталонів. Отримано, що розрахункова трудомісткість технологічної підготовки виробництва з використанням аналітичних еталонів зменшується на 2207.8 чол.-год.

Завершує розділ розгляд технологічного планування в серійному авіаційному виробництві з урахуванням технологічної спадковості. Слід зазначити, що структура технологічної підготовки виробництва літаків відрізняється від тієї, що декларується у ДСТУ 2974-95. Так, відпрацювання конструкції деталі на технологічність, яка віднесена цим стандартом до однієї з основних функцій, передбачає заміну менш технологічної конструкції більш технологічною. Однак в авіації виключне право на будь-які зміни конструкції деталей літака має тільки розроблювач конструкторської документації. Тому відпрацювання конструкції деталей на технологічність (у розумінні заміни однієї конструкції на іншу) здійснюється не технологічними службами серійного заводу, а розроблювачем конструкторської документації. Отже, в авіації відпрацювання конструкції деталі на технологічність є не першим етапом технологічної підготовки виробництва, а заключним етапом конструкторської підготовки. літак складуваність взаємозамінність розмір

При технологічній підготовці вироблення літака відпрацюванню на технологічність підлягає не конструкція, а друга частина тріади “конструкція - техпроцес - обсяг випуску”, тобто вибір мінімального за трудозатратами для випуску всієї партії деталей технологічного процесу. Крім того, в авіації внаслідок численності складань з довгими розмірними ланцюгами інакше підходять до виготовлення замикальних ланок (залежне утворення розмірів).

Оцінюючи переваги і недоліки двох систем технологічного планування (конструктивні вузли, технологічні комплекти) і виходячи при цьому з необхідності в першу чергу забезпечити найкращу організацію оперативної роботи, слід визнати, що технологічні комплекти - це найефективніша система технологічного планування в літакобудуванні. На серійних заводах установилися два основних методи оформлення карт технологічного планування: “наскрізний” і “цеховий”. У результаті аналізу позитивних якостей і недоліків “наскрізного” і “цехового” методів оформлення документації технологічного планування запропоновано застосовувати як більш ефективний “цеховий” метод. При використанні цього методу кожен цех одержує свою документацію і допрацьовує її до викінченого вигляду у своєму цеховому технологічному бюро. Таким чином, фактично остаточні роботи зі створення технологічного комплекту завершуються у цеховому технологічному бюро.

Технологічна спадковість, що розглядається в роботі, містить у собі як негативну, так і позитивну технологічні спадковості. Саме позитивна спадковість технологічних процесів дозволяє одержати виріб із заданими властивостями. Тому задачі технологічного планування, такі, як визначення послідовності виконання технологічних процесів, повинні вирішуватися з урахуванням технологічної спадковості. Звичайно ці роботи проводяться при складанні принципової схеми “розцеховки” виробу і технологічних характеристик цехів основного виробництва. Зроблено висновок про необхідність створення комп'ютерних аналогів таких технологічних документів: креслення, карти технологічного планування, комплекту документів на технологічний процес.

У розділі 6 наведено результати досліджень такої маловивченої галузі технологічної підготовки виробництва, як проектування та виготовлення технологічного оснащення за аналітичними еталонами деталей і вузлів літака. Ці дослідження опубліковано в працях автора [3, 19 - 22, 29].

З метою подолання недоліків існуючої системи виготовлення технологічного оснащення розглянуто особливості проектування та виготовлення засобів технологічного оснащення за аналітичними еталонами деталей і вузлів. Накреслено шляхи подолання цих недоліків.

Запропоновано розбивку обсягу виготовленого оснащення на три черги. Перша черга включає оснащення, без якого практично неможливе або надто утруднене високоякісне виготовлення виробу. Оснащення першої черги забезпечує виготовлення першого виробу і головної серії. Друга черга містить оснащення, що разом з оснащенням першої черги складає технологічний комплект оснащення виробу, запроектований за серійною технологією. Друга черга оснащення забезпечує корінне зниження трудомісткості та скорочення циклів виготовлення виробу. Третя черга включає дублери в кількості, що забезпечує заданий масштаб випуску, а також пристрої для подальшого розвитку механізації, скорочення ручних робіт, зниження трудомісткості виготовлення виробу і забезпечення його модифікацій і конструктивних змін. Третя черга забезпечує оснащенням стале серійне вироблення виробів.

Вивчення особливостей виявлення номенклатури оснащення першої черги показало, що визначення номенклатури за технологічними картами менш ефективне, ніж централізоване, яке сприяє скороченню циклу підготовки виробництва. Крім того, воно дає можливість на будь-якому етапі підготовки вироблення виробу мати точне уявлення про його хід і співвідношення обсягів виготовленого і того, що підлягає виготовленню, оснащення і визначає обмеження на технологічні процеси для цехових технологів.

Далі проаналізовано особливості передачі оснащення в експлуатацію і пов'язаний з цим порядок оформлення документів. Зазначено, що оснащення, виготовлене виробничим цехом для своїх потреб, також повинно оформлятися в тому ж порядку. Усі документи на здачу і налагодження оснащення, що надходять з цехів у відділ головного технолога, передають для обробки в бюро оперативного планування і у бюро обліку.

Потім розглянуто оперативне, декадне та місячне планування проектування, виготовлення і налагодження оснащення. Розрахунок трудомісткості створення оснащення і пропускної здатності цехів ведеться на основі норм трудомісткості за видами оснащення і за фахом працюючих. Зазначено, що для виконання позапланових робіт, ремонту і доводки оснащення необхідно резервувати від 10 до 15% потужності цеху.

Розгляд проектування спеціального оснащення за аналітичними еталонами дозволяє зробити висновок про значне скорочення загального циклу підготовки виробництва. Це скорочення зумовлене застосуванням паралельної схеми розробки, при якій підготовка документів для технологічної підготовки виробництва ведеться на підставі єдиного аналітичного еталона.

Проведено технологічну підготовку вироблення мотогондоли, у якій роль креслення була зведена до ролі текстового документа. Ув'язку всіх деталей і вузлів виконано за аналітичними еталонами. Всі геометричні розміри для виготовлення деталей і вузлів передавалися аналітичними еталонами. Час проектування всього оснащення для виготовлення мотогондоли порівнюється з часом ув'язки й одержання аналітичних еталонів деталей і вузлів самої мотогондоли.

Далі розглянуто технологічну підготовку вироблення авіаційних деталей з композитних матеріалів, питоме співвідношення яких у літаках, що вироблюються на ХДАВПі, складає від 9 до 12%. Зазначено, що широке застосування композитних деталей змінює структуру традиційного авіаційного виробництва і основними в ній стають процеси виготовлення тканих і односпрямованих препрегів, формування й отвердіння напівфабрикатів.

Досвід практичного застосування конструктивно_технологічних рішень оснащення для вироблення конструкцій з композитних матеріалів дозволяє дати такі рекомендації щодо використання форм: монолітно-металеві форми слід застосовувати для деталей, що мають поверхні, які збігаються з теоретичним контуром літака; каркасні форми - для виготовлення деталей, що не виходять на теоретичний контур літака; форми з композитних матеріалів - у всіх випадках, але особливо ефективне їхнє застосування для декоративних деталей інтер'єру.

На завершення зазначено, що в сучасному авіаційному виробництві прийняття того чи іншого конструктивно_технологічного рішення щодо виготовлення оснащення для виготовлення деталей з композитних матеріалів залежить від геометрії та технічних вимог, що ставляться до деталі, її місця розташування в конструкції літака і мінімально необхідних витрат на виготовлення деталі.

У розділі 7 досліджено взаємозв'язок технологічної підготовки виробництва і якості продукції, що випускається. Розглянуто аспекти включення до технологічної підготовки виробництва питань супроводження літака по його життєвому циклу. Ці дослідження опубліковано в працях [1, 5, 6, 25].

Спочатку проаналізовано систему якості підприємства, її побудову і зв'язок з іншими службами підприємства. Розглянуто мережу процесів з управління якістю на підприємстві Зроблено висновок про те, що для управління якістю літакобудівного підприємства найкращою є структурно-логічна схема.

Далі проаналізовано особливості сертифікації системи якості літакобудівного підприємства за різними стандартами.

Велику увагу приділено розгляду впливу технологічної підготовки виробництва на якість продукції. Показано, що якість - категорія не виробнича, а споживча. Категорією виробництва є стабільність якості. У питанні забезпечення стабільності якості продукції виробництво розглянуто як тріаду “персонал - технологія - устаткування”.

Якщо в деякій шкалі визначити рівні стабільності виробництва і ланок виробничої тріади, то рівень стабільності виробництва дорівнюватиме нижчому рівню ланки тріади:

U_П = min (U₁, U₂, U₃),

де U_П, U₁, U₂, U₃ - рівні виробництва, персоналу, техпроцесу, устаткування відповідно.

Взаємозв'язок і підпорядкованість умов розглянутої тріади можна виразити схемою, поданою на рис. 7.

Рис. 7. Схема взаємозв'язків умов стабільності якості

Таким чином, при вирішенні проблеми створення системи зі стабілізації параметрів якості продукції необхідне підтримування відповідного рівня для всіх складових цієї системи. Нехтування величиною рівня будь-якої зі складових не дозволить системі досягти бажаного рівня, що призведе до некоректного функціонування системи.

Завершує даний розділ розгляд питань організації підтримання життєвого циклу літака в технологічній підготовці виробництва. Для успішного функціонування виробництва необхідне стійке положення продукції, що випускається, на ринку, що сьогодні означає забезпечення не тільки вироблення літаків, але й підтримання життєвого циклу літаків, що випускаються.

На ринку авіаційної техніки виникла й успішно розвивається тенденція пропозицій літаків з можливостями наступної модернізації та підтриманням їхньої працездатності протягом усього життєвого циклу літака, тобто від вироблення до утилізації. Ця тенденція ринку - нова стратегія підтримання життєвого циклу літака - підкріплена зростанням продуктивності праці, довговічності та надійності літаків. Підприємства, що реалізують цю нову стратегію шляхом проведення модернізацій, модифікацій і експлуатації за станом, упевнено просувають свою продукцію на ринку. Час життя літаків наближається до напівстоліття, і тому зростає роль планування можливих модифікацій і модернізацій літака на його життєвому циклі відповідно до можливих змін потреб покупця.

Тому однією з основних вимог обговорюваної стратегії поведінки на ринку має бути оперативна модернізація та модифікація випущеної підприємством продукції. Звідси - наявність документації на всі особливості та найменші відмінності, допущені виробництвом на кожному випущеному екземплярі літака, і можливість системи технологічної підготовки виробництва забезпечити виробництво будь-якої технічно можливої сертифікованої доробки машини відповідно до побажання покупця.

Розробка процедур підтримання життєвого циклу літака - невід'ємна частина технологічної підготовки виробництва літака.

У розділі 8 викладено досвід застосування методу перенесення форм і розмірів з математичної моделі у вигляді аналітичного еталона на реальний виріб за допомогою устаткування з ЧПК. Результати даного розділу опубліковано в праці [12].

На ХДАВПі, враховуючи важливість супроводження виробів по всьому життєвому циклу, було створено 8 робочих місць комп'ютерних помічників інженера на базі комп'ютерного додатка “Евклід” фірми “Matra Datavision”. Треба зазначити, що у вітчизняному літакобудуванні виникла унікальна ситуація, коли вибір не був обтяжений спадщиною у вигляді конструкторсько-технологічної документації, отриманої на різних, часто погано сумісних як апаратно, так і програмно, комп'ютерних системах.

Для роботи з комп'ютерними помічниками інженера з додатком “Евклід” були залучені та пройшли навчання інженери конструкторського і технологічного відділів, плазово-шаблонного цеху і відділу з підготовки керуючих програм для верстатів із програмним керуванням. Ці фахівці ввійшли в тимчасовий творчий колектив, якому була поставлена задача підготовки вироблення мотогондоли літака Ан_74ТК-300 нової модифікації. Передбачалося, що для її рішення необхідно: розробити математичні моделі теоретичних поверхонь мотогондоли; створити аналітичні еталони деталей і складань; провести об'ємну ув'язку деталей вузлів і комплектуючих мотогондоли; спроектувати для виготовлення деталей і складань вузлів і самої мотогондоли аналітичні еталони технологічного оснащення; створити для виготовлення спроектованого оснащення, шаблонів та інших деталей, що виготовляються за технологією первинного формоутворення, керуючі програми для верстатів із програмним керуванням.

...