Размещено на http://www.allbest.ru/

Національний технічний університет України

“Київський політехнічний інститут”

УДК 658.512:658.52.011.56

АВТОМАТИЗАЦІЯ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПІДГОТОВЛЕННЯ СКЛАДАЛЬНОГО МАЛОСЕРІЙНОГО ВИРОБНИЦТВА ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНИХ ПРИЛАДІВ

Спеціальність: 05.02.08 - технологія машинобудування

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Стельмах Наталія Володимирівна

Київ 2010

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі виробництва приладів Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут» (НТУУ “КПІ”) Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Румбешта Валентин Олександрович, Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”, професор кафедри виробництва приладів

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, доцент, Пасічник Віталій Анатолійович, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», доцент кафедри технології машинобудування кандидат технічних наук, доцент, Оборський Іван Леонідович, Київський Національний університет технологій та дизайну, доцент кафедри машин легкої промисловості

Захист відбудеться “16” березня 2010 р. о 15⁰⁰ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.002.11 у Національному технічному університеті України «Київський політехнічний інститут» за адресою: 03056, м. Київ, пр. Перемоги, 37, корпус 1, ауд. 214.

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Національного технічного університету України “Київський політехнічний інститут” за адресою: 03056, м. Київ, Проспект Перемоги, 37.

Автореферат розісланий “___” лютого 2010 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

доктор технічних наук, професор Майборода В.С.

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Збільшення асортименту виробів, розширення їх функціональних можливостей та швидке “моральне старіння”, призвело до того, що приладобудівні підприємства України задля збереження рентабельності, змушені переходити на малосерійний випуск продукції з паралельним виготовленням відразу декількох приладів одного або різних типів. Досягнення високої точності та надійності сучасних приладів часто є результатом застосування великої кількості прецизійного контрольно-вимірювального устаткування та виконання різноманітних регулювально-доводочних і налагоджувальних робіт. Тому процес складання приладів є трудомістким і у більшості випадків сягає 60-80% загальної трудомісткості виготовлення всього приладу, що ускладнює організацію та підготовлення складальних процесів, а тому, потребує переходу до нової структури побудови виробництва за груповим принципом організації робочих складальних місць, за їх диференціацією та спеціалізацією.

Відомо, що ці проблеми можуть бути вирішені шляхом інтеграції всіх етапів виробництва засобами систем автоматизованого проектування, проте сьогодні основною перешкодою цьому є протиріччя між високим рівнем розвитку систем автоматизованого проектування виробів та практичною відсутністю на світовому ринку систем автоматизованого проектування і технологічного підготовлення складання електромеханічних приладів, які б враховували специфіку малосерійного виробництва. Все це перешкоджає інтеграції етапів виробничого циклу та суттєво знижує ефективність виробництва. Тому удосконалення математичних моделей складальних виробів в частині урахування специфіки електромеханічних приладів, розробка процедур їх аналізу та подальшого синтезу технології складання і створення на цій основі нових систем автоматизованого проектування технологічних процесів є актуальної задачею.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалась відповідно до плану науково-дослідних робіт Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут» (НТУУ «КПІ»): 2006-2008 р.р. д/б № 2941-П - «Розробка автоматизованої системи оптимізації параметрів технологічних систем та обладнання, які реалізують високі технології в приладобудуванні» (НДР №0106U001716); 2009-2010 р.р. д/б, №2275-П «Застосування сучасних інформаційних технологій для створення інтелектуальних технологічних систем і технологій та розробка засобів підвищення якості виготовлення виробів» (НДР № 0109U001583).

Мета і задачі дослідження. Метою даної роботи є підвищення ефективності механоскладального виробництва на базі створення нового методу та системи технологічного підготовлення малосерійного виробництва в приладобудуванні, з урахуванням домінуючого впливу складальних процесів на термін виготовлення приладів.

Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі основні задачі:

1. Провести порівняльний аналіз шляхів для вирішення задач інформаційної підтримки технологічного підготовлення виробництва в машинобудуванні та приладобудуванні, а також рішень, реалізованих в сучасних системах автоматизованого проектування та підготовлення складального виробництва.

2. Виконати аналіз впливу складальних процесів на тривалість циклу випуску електромеханічних приладів та розробити принципи формування математичної моделі структури виробу, яка враховуватиме конструкторсько-технологічні особливості, специфіку приладобудування та буде придатною для інтеграції із системами проектування технології складання.

3. Визначити можливості застосування нових принципів математичного опису структури складального виробу для вирішення задач синтезу послідовності складання виробів та розробити нові методи вирішення таких задач в автоматизованому режимі.

4. Розробити модель оцінки трудомісткості складальних одиниць, що визначає послідовність виготовлення деталей для пріоритетних складальних одиниць.

5. Розробити процедури визначення послідовності складання виробу, що враховують організаційно-технологічні чинники малосерійного виробництва приладів.

6. Розробити і впровадити нові методики, алгоритмічне й програмне забезпечення, які дозволять виконувати технологічне підготовлення складального виробництва приладів в автоматизованому режимі, з мінімізацією циклу освоєння та випуску нової продукції.

Об'єкт дослідження - технологічне підготовлення складального малосерійного виробництва електромеханічних приладів.

Предмет дослідження - автоматизація процесів технологічного підготовлення складального малосерійного виробництва електромеханічних приладів. складання електромеханічний випуск виріб

Методи дослідження базуються на використанні методів аналізу та синтезу, методів теорії графів, теорії множин, математичної логіки - при розробці математичних моделей структури об'єкту складання; методів математичного програмування - при вирішенні оптимізаційних задач; методів алгоритмізації та програмування - при розробці системи технологічного підготовлення складального виробництва.

Наукова новизна отриманих результатів

1. Вперше розроблено новий метод технологічного підготовлення складального малосерійного виробництва електромеханічних приладів, що на основі багатоваріантного проектування технології складання виробу та з урахуванням специфіки технологічних і організаційних чинників виробництва, дозволяє скорочувати термін освоєння та випуску нової продукції.

2. Розроблено модель структури складального виробу, що представляє його ієрархічною системою взаємопов'язаних елементів конструкції, та нові модулі синтезу послідовності складання виробів, що в сукупності дозволяють вирішувати задачі мінімізації тривалості циклу складання виробу.

3. Вперше запропоновано функціональну модель оцінки трудомісткості складальних одиниць (СО) формувати на основі результатів ранжирування наступних параметрів: кількості деталей в СО; коефіцієнта технологічності СО; трудомісткості складальних робіт в СО; тривалості циклу складання та випробувань СО і виробу, що дозволило враховувати складність елементів виробу при виготовленні комплектуючих.

4. Створено нові моделі розподілу за робочими місцями операцій складання в умовах малосерійного виробництва приладів, придатні для вирішення задач оптимізації послідовності виготовлення складальних одиниць, з метою скорочення терміну вузлового складання та підвищення рівня завантаження робочих місць.

Практичне значення отриманих результатів

1. Створені нова методика та автоматизована система прискореного технологічного підготовлення малосерійного складального виробництва в приладобудуванні «AsCAM», що на основі мінімально необхідної інформації про склад виробу, операції і переходи складання, перелік допоміжних матеріалів дозволяє автоматично формувати комплект технологічної документації.

2. Реалізована можливість імпорту даних про склад виробу зі специфікації складального виробу, чим досягнуто високий рівень інтеграції з системами автоматизованого проектування виробів. Наявність режиму ручного введення даних забезпечує самодостатність системи «AsCAM».

3. Доведено, що використання процедури оптимізації послідовності отримання складальних одиниць в умовах малосерійного виробництва забезпечує швидке отримання варіантів ефективного розподілу операцій за робочими місцями і скорочення загального часу складання.

4. Методика прискореного технологічного підготовлення малосерійного складального виробництва та автоматизована система «AsCAM» апробовані та впроваджені на ВАТ "Науково-виробничий комплекс "Київський завод автоматики ім. Петровського" (м. Київ), а також в навчальному процесі кафедри виробництва приладів НТУУ “КПІ” при проведені лабораторних занять з дисциплін «Технологія складання та випробування приладів», «Технологічне підготовлення виробництва».

Особистий внесок здобувача. Здобувач особисто розробив: модель структури складального виробу, функціональну модель оцінки трудомісткості складальних одиниць, процедури розподілу операцій складання в умовах малосерійного виробництва приладів, основні алгоритми і прикладне програмне забезпечення системи «AsCAM». Постановка задач досліджень, формулювання основних положень роботи, опрацювання структури та змісту роботи виконані разом з науковим керівником.

Апробація роботи. Основні положення та результати досліджень, які викладені в дисертації, були представлені та обговорені на 14 наукових конференціях, зокрема, на міжнародних науково-технічних конференціях “Приладобудування: стан і перспективи” (м. Київ, 2005, 2007, 2008, 2009 р.р.); міжнародній науково-практичній конференції “Управління підприємством: діагностика, стратегія, ефективність” (м. Таллінн, Естонія, 2008); всеукраїнських молодіжних науково-технічних конференціях “Машинобудування України очима молодих: прогресивні ідеї - наука - виробництво” (м. Суми, 2005, м. Хмельницький, 2006), “Інформаційні технології в економічних та технічних системах (ІТЕТС - 2009)” (м. Кременчук, 2009); міжнародних молодіжних науково-практичних конференціях “Людина і космос” (м. Дніпропетровськ, 2007, 2008, 2009 р.р.), міжнародних науково-технічних семінарах “Сучасні проблеми підготовки виробництва, заготівельного виробництва, обробки та складання в машинобудуванні і приладобудуванні” (м. Свалява, 2005, 2006, 2007 р.р.).

Публікації. Основні результати роботи опубліковані у 22 наукових працях, з них 7 статей у спеціалізованих виданнях, затверджених ВАК України, 14 тез доповідей на науково-технічних конференціях і семінарах, 1 патент України на винахід.

Структура і обсяг дисертації. Дисертація складається з вступу, п'яти розділів, висновків, 5 додатків, списку використаних джерел із 115 найменувань, 46 рисунків та 15 таблиць. Повний обсяг дисертації становить 189 стор.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі представлена актуальність і доцільність виконання досліджень, сформульовані мета і задачі досліджень, наголошено на науковій новизні і практичному значенні роботи, виділено особистий внесок.

У першому розділі проведено аналіз методів інформаційної підтримки технологічного підготовлення складального виробництва в машинобудуванні та приладобудуванні, а також порівняльний аналіз рішень, реалізованих в сучасних системах автоматизованого проектування та підготовки виробництва.

В результаті огляду теоретичних і практичних напрацювань з'ясовано, що питаннями вдосконалення складальних процесів займалися відомі вчені: П.І. Буловський, В.М. Давигора, А.С. Зенкін, В.О.Румбешта, А.П.Гавриш, В.С.Корсаков, В.В.Павлов. Суттєвий внесок у розвиток автоматизованого проектування процесів складання зробили В.М. Дивигора, І.П. Гамаюн, А. Гонсалес-Сабатер, М.В. Захаров, В.А. Пасічник, В.М. Кореньков, С.В. Лапковський, Я.І. Чибіряк.

В результаті виконаного аналізу виявлено, що в даний час технологічне підготовлення малосерійного виробництва приладів, яке є домінуючим в сучасному приладобудуванні, в більшості базується на створенні методик проектування лише ТП виготовлення деталей виробів, а для складального процесу вони практично відсутні. Окрім, того вагомим недоліком багатьох автоматизованих систем підготовлення виробництва є їх адаптація до умов приладобудівного виробництва з врахуванням його специфіки. Вирішення цих завдань потребує розробки та впровадження нових методів технологічного підготовлення виробництва приладів із прискореним циклом їхнього освоєння й випуску, переходу до нової структури побудови виробництва за груповим принципом організації робочих складальних місць, за їх диференціацією та спеціалізацією. Все це дозволить зменшити час освоєння нової продукції, випускати паралельно відразу кілька виробів за прискореним циклом. На підставі аналізу виникає необхідність в розробці нової, особливої за специфікою методики технологічного підготовлення малосерійного виробництва в приладобудуванні з урахуванням домінуючого впливу на термін виготовлення складальних процесів.

У другому розділі запропоновано нову структуру і послідовність технологічного підготовлення виробництва (ТПВ) приладів з формалізованим взаємозв'язком між механообробним та складальним виробництвом.

Це дозволило об'єднати завдання проектування ТП механічного оброблення і складання з завданнями організації та управління приладобудівним виробництвом і врахувати специфічні особливості технологічного процесу складання приладів.

Дана послідовність містить комплекс узгоджених технологічних заходів проведення всіх необхідних процедур та дозволяє значно скоротити термін випуску нової продукції в умовах малосерійного виробництва. Завдання вирішується за рахунок узгодження чіткого плану виготовлення деталей приладів у визначеній послідовності з урахуванням їх трудомісткості їх та побудови раціональної послідовності складання.

Також в розділі було запропоновано схему підготовлення технологічної інформації для проектування ТПС. Зі схеми можна виділити декілька рівнів автоматизації проектування технології складання виробів.

1. Ручний рівень - Експертна оцінка конструкторської документації (КД) проектантом;

2. Автоматизований рівень - Обробка графічного представлення виробу;

3. Напівавтоматизований рівень - Машинна обробка специфікації у поєднанні з доопрацюванням математичної моделі складального виробу в ручному режимі.

Найбільш перспективним з трьох є напівавтоматизований варіант, який дозволяє безпомилково отримати інформацію про виріб з CAD систем, використовуючи в електронному форматі специфікації на виріб, що аналізуються прикладною програмою.

Для подальшого розгляду об'єкту складання та формалізованого опису його структури введемо наступні поняття: Ек = {Ek_i} - елементи конструкції

Математичну модель структури елементів виробу (ММСВ) можна представити у вигляді.

,

де і - порядковий номер Ек на рівні декомпозиції, і=1..m, m N; K - назва Ек; n- кількість Ек n=1..l, l N; T - тип Ек, T= (СВ,CO,Д, Д_СВ,Д_ПВ); rd - рівень декомпозиції Ек, rd=1..k, k N; iv - індекс входження Ек iv=1..m, m N;

Для експрес-аналізу запропоновано використовувати математичну модель в спрощеному вигляді.

Технологічна інформація про виріб отримана таким чином, може бути представлена у формі таблиці, що містить наступні поля: № - порядковий номер запису елементу конструкції (ЕК); Ек. Індекс - порядковий номер Ек на рівні декомпозиції; Ек. Назва - назва виробу, СО або деталі; Ек. Кількість - кількість СО або деталей; Ек. Тип - тип даних до якого належить елемент конструкції; Ек.Рівень декомпозиції - відображає степінь вкладеності Ек. Ек. Індекс входження - ознака належності СО до іншої СО.

Ієрархічну структуру виробу при його членуванні на окремі елементи, з урахуванням вище прийнятих позначень можна представити у вигляді (рис. 2).

Математичну модель структури елементів виробу (МСВ) можна представити у вигляді таблиці, списку або графу.

На базі МСВ розроблений метод побудови схеми складального складу, в автоматизованому режимі, що дозволяє значно скоротити термін проектування схеми складального складу (ССС) в порівнянні з ручним режимом, а також забезпечує гнучкість перебудови схеми при зміні конфігурації конструкції та вхідних параметрів технологічного процесу складання виробу.

Постановка завдання побудови ССС формулюється наступним чином.

Нехай маємо множину складальних одиниць виробу СO={СO_i}, де i=1,2,..n, n N та множину деталей D={Dj}, де j=1,2,..m, m N, які входить у виріб. В результаті об'єднання двох множин СO={СO_i} і D={D_j} отримаємо третю множину елементів конструкції виробу {Ek_k} - {CO_i}{D_j}={Ek_k}, де елементи множини D={D_j} мають власну ознаку, а саме .

Для побудови схеми складального складу виробу всі об'єкти множини {ES_k} розподіляємо за певними ієрархічними рівнями результуючої схеми, отримуючи упорядковану множину {Ek_kj} > {Ek_k}_У. Алгоритм побудови схеми складального складу методом сканування представлено.

МСВ відображає структуру та елементну базу виробу, але не є інформативною з точки зору наочності послідовності виконання з'єднань ЕК, переліку складальних, регулювально-налагоджувальних та контрольно-випробувальних операцій, допоміжних матеріалів, що використовуються для технологічних процесів складання, тому вона потребує удосконалення шляхом уточнення та доповнення відповідною інформацією.

Таким чином запропоновано метод побудови технологічної схеми складання (ТСС) суть якого полягає у наступному: МСВ у табличному вигляді отримується шляхом застосування в електронному форматі специфікації на виріб, яка аналізуються спеціально розробленою програмою для CAD систем. Сформована ММСВ доповнюється фахівцем в діалоговому режимі необхідною інформацією, а саме: умовний код операції складання (ОпСк); ключове слово ОпСк; додаткові операції (контроль, регулювання, випробування);допоміжні матеріали.

Така математична модель структури виробу є достатньо інформативною для побудови ТСС при цьому застосовуються наступні математичні методи: теорія матриць, множин, математичної логіки, ситуативного моделювання.

Запропоновані математичні моделі структури виробу враховують трудомісткість і специфіку складальних, регулювальних та контрольно-вимірювальних робіт є інтегрованими в САD систему, технологічно інформативними, придатними для автоматизованого проектування технологічних процесів складання.

У третьому розділі розроблена функціональна модель оцінки трудомісткості складальних одиниць та на основі результатів ранжирування параметрів кількості деталей в СО, коефіцієнта технологічності СО, трудомісткості складальних робіт в СО, тривалості циклу складання та випробувань СО сформована послідовність виготовлення деталей з урахуванням пріоритету складальних одиниць.

При цьому послідовність дій включає 3 етапи:

Етап 1. Розчленування конструкції на окремі складальні одиниці. Етап 2. Покрокове ранжирування конструкції по складності їх виготовлення.

Крок 1. Ранжирування СО виробу по критерію технологічності вузла N_kt. Чим вищий показник технологічності N_kt СО тим нищій її ранг.

Крок 2. Ранжирування по трудомісткості складальних робіт Т_В. Чим вищий показник штучно-калькуляційного часу T_шт.к СО тим вищий її ранг.

Крок 3. Ранжирування по тривалості циклу складання та випробувань як загального часу на виготовлення виробу при складанні f. Чим вищий показник тривалості циклу складання та випробувань f СО тим вищий її ранг.

Етап 3. Формування плану пріоритетності виготовлення деталей для СО за результатами ранжирування.

Графічне зображення функціональної моделі оцінки трудомісткості складальних одиниць, узагальнений алгоритм визначення трудомісткості складання СО виробу та формування плану пріоритетності виготовлення деталей для них наведені (рис. 4,5).

Для забезпечення формалізації послідовності подачі деталей на складання було вирішено завдання розподілу технологічних операцій складання (ТО) за РМ місцях згідно плану виготовлення деталей. Постановка задачі оптимізації розподілу ТО складання полягає у наступному. На ділянці (у цеху) є N_р робочих місць РМ, у результаті рішення завдання синтезу сформована множина ТО - Q:

,

де q_i - технологічна операція (i = 1,2,…,k); k-загальна кількість ТО для всього ТП складання виробу. Елементам множини Q поставлено у відповідність множину Т:

, де t_i - трудомісткість (норма часу на виконання кожної ТО).

Введемо поняття цикл складання виробу Т_ц:

, де - час на непередбачені затримки при складанні;

- виробничий цикл складальних робіт:

(хв.),

де - основний час на операції простого стикування, установки та з'єднання; n - загальна кількість операцій складання ТП; - час на регулювальні роботи для отримання необхідної точності взаємної установки елементів; r - кількість регулювальних операцій або робіт по всьому ТП; - час на контрольно-випробувальні процеси і операції; v - кількість контрольних та випробувальних операцій.

Необхідно виконати наступні процедури:

1. Розподілити Q на N_р робочих місць за умови виконання програми випуску N в заданий календарний строк, що особливо важливо в умовах малосерійного виробництва. При цьому необхідно враховувати послідовність виготовлення комплектуючих елементів.

2. Оптимізувати ТП складання, мінімізувавши цикл вузлового складання ТП.

Якщо в якості критерію оптимізації обрати тривалість циклу складання виробу, то задача оптимізації полягає у визначенні мінімального часу складання і має вигляд:

Критерії якості такого процесу можна представити системою рівнянь і нерівностей, складові якої наведені нижче.

Зазначимо, що, цикл складання визначається часом складання складових 1-го РМ;

,

де - час складання j-ї СО 1-го РМ; M - кількість СО, що складаються на РМ.

Час складання завантаження кожного наступного РМ, починаючи з другого не повинен перевищувати час завантаження першого РМ або цикл складання :

, де - час складання i- ї СО на j-му РМ

Час початку складання j-ї СО і-го РМ не може перевищувати час початку складання наступної СО мінімум на час складання цієї СО :

, де і=1..k, де k - кількість ліній складання;

Визначимо можливий час відпочинку кожного РМ д

, де д - час у відсотках від

Маємо “резервний час”, який можна використати для розподілу робіт на даному РМ, а саме зміщення часу початку складання V_ij в залежності від кінцевого часу складання, якщо

Таким чином, отримана наступна математична модель оптимізації складальної послідовності у вигляді системи рівнянь і нерівностей.

Для вирішення поставленого завдання використовуємо один з методів дискретної оптимізації метод гілок і меж.

Четвертий розділ дисертаційної роботи присвячений опису системи технологічного підготовлення прискореного складання виробів в приладобудуванні «AsCAM». Для створення системи «AsCAM» було розроблено алгоритм, що передбачає можливість формування бази даних необхідної технологічної інформації для проектування, з подальшим її поповненням та редагуванням. В розділі наведено структурно-функціональну схему системи «AsCAM», розглянуто інформаційне забезпечення. Інформаційним модулем бази даних є набір з 6 розроблених таблиць, що містять технологічні данні початкової інформації. Baseklassdet (БД деталей); BaseStndVir (БД стандартних виробів); BasePokypVir (БД покупних виробів); BaseDopMa (БД) допоміжних матеріалів; BaseMetZedn (БД методів з'єднання); BaseMetVipr (БД методів випробування).

Математичне забезпечення системи представлено алгоритмом роботи з базою даних системи «AsCAM» та загальним алгоритмом функціонування системи «AsCAM». У програмному забезпеченні системи наведено схему спеціального програмного забезпечення системи технологічної підготовки прискореного складання виробів «AsCAM» та опис основних процедур. В методичному забезпеченні системи «AsCAM» приведено методику наповнення бази даних в системі, а також методику проектування технології складання виробів, що здійснюється в двох режимах: а) На базі генерації нових проектних рішень; б) На базі існуючих проектних рішень (Архів ПР).

У п'ятому розділі дисертаційної роботи наведено методику автоматизованого проектування технології прискореного складання виробів за допомогою системи «AsCAM». Практична апробація розробленої системи «AsCAM» була проведена по технологічній підготовці складального виробництва морського однороторного КГК | “Круїз” розробки і виробництва ВАТ "Науково-виробничий комплекс "Київський завод автоматики ім. Петровського".

Функціональні можливості системи «AsCAM» ефективно вирішують такі основні технологічні задачі по підготовці складального виробництва, як моделювання в автоматизованому режимі наступних проектних рішень: оцінка трудомісткості виготовлення складальних одиниць виробу; побудова схеми складального складу виробу; технологічної схеми складання виробу; вирішення задачі розподілу операцій складання та раціонального завантаження робочих місць ТП складання виробу.

Створення нового Проектного рішення (ПР) в системі «AsCAM» розпочинається із процедури формування структури виробу. Для цього необхідно обрати пункт головного меню “Файл”, та підпункт “Новий Т”. На екрані з'явиться нове робоче вікно, де необхідно згідно методики, яка описана в пункті 4.5. дисертаційної роботи вказати інформацією про виріб. Після введення необхідної інформації для поточної СО, необхідно у даному вікні за допомогою бігунця або вручну в пункті “№ Складальної одиниці” збільшити номер СО на одиницю при цьому з'явиться нове робоче вікно для заповнення інформацію про наступну СО аналогічним чином. Процес формування структури виробу завершується, після заповнення робочого вікна даними для останньої СО виробу з кількості вказаних в пункті “Кількість складальних одиниць”.

Для отримання результатів моделювання оцінки трудомісткості виготовлення СО приладу КГК | “Круїз” та формування послідовності виготовлення деталей в механічному цеху, за допомогою створеної системи «AsCAM» необхідно: обрати пункт головного меню системи “Файл” > “Моделювання ПР”> “Оцінка трудомісткості СО”. Результат моделювання ПР “Оцінка трудомісткості СО” у вигляді спеціального робочого вікна, що містить перелік складальних одиниць виробу упорядкованих за показником трудомісткості їх виготовлення в порядку спадання.

Для побудови схеми складального складу в системі «AsCAM» необхідно обрати пункт головного меню “Файл” > “Моделювання ПР”> “Схема складального складу виробу”. Для побудови технологічної схеми складання необхідно обрати пункт головного меню системи “Файл” > “Моделювання ПР”> “Технологічна схема складання виробу”. На рис. 6. зображена побудована в системі «AsCAM» технологічна схема складання СО Платформа виробу “КГК| “КРУЇЗ”.

Для здійснення моделювання послідовності завантаження робочих місць при складанні виробу “КГК| “КРУЇЗ” в системі «AsCAM» необхідно обрати пункт головного меню системи “Файл” > “Моделювання ПР”> “Оцінка трудомісткості СО”.

Результат моделювання ПР “Оптимізація ТП складання“ у вигляді спеціального робочого вікна, що містить три інформаційні діаграми.

В додатках наведено креслення СО “КГК| “КРУЇЗ”, алгоритми основних процедур, текст програми, а також результати моделювання ПР для базових СО “КГК| “КРУЇЗ”.

ОСНОВНІ ВИСНОВКИ ПО РОБОТІ

Науковою задачею, що вирішена в даній дисертаційній роботі, є обґрунтування та розробка методу і системи технологічного підготовлення малосерійного виробництва в приладобудуванні, що враховує домінуючий вплив складальних процесів на термін і витрати виготовлення приладів.

Основні наукові і практичні результати роботи полягають у наступному:

1. Встановлено, що існуючі математичні моделі об'єктів складання мають недостатній рівень опису виробів приладобудування і процесів складання, оскільки враховують в основному переміщення деталей в процесі складання. Тому удосконалення опису структури виробу в частині урахування трудомісткості та специфіки складальних, регулювальних та контрольно-вимірювальних робіт, дозволяють суттєво розширювати можливості автоматизованого проектування технологічного процесу складання для умов малосерійного виробництва приладів.

2. Проведено аналіз існуючих варіантів підготовлення інформації про складальний виріб. Доведено, що для умов малосерійного виробництва обробка електронної конструкторської документації (специфікацій на виріб), окремою процедурою дозволяє швидко і безпомилково отримати необхідну інформацію про склад виробу.

3. Доведено, що методи автоматизованого проектування схеми складального складу та технологічної схеми складання приладів на базі запропонованої моделі структури виробу, дозволяють виконувати багатоваріантне гнучке проектування технології складання виробу та легко адаптуватися до змін конструктивних параметрів виробу та організаційно-технологічних вимог виробництва.

4. Встановлено, що урахування специфіки технологічних особливостей при визначенні трудомісткості складання приладів для умов малосерійного виробництва доцільно реалізовувати з використанням аналітичних методів оцінки складності виготовлення складальних одиниць. Представлення функціональної моделі формування структури виробу за трудомісткістю складальних одиниць, що базується на методі експертних оцінок є економічно-доцільним в умовах сучасного виробництва приладів. Показано, що опис параметрів оцінки трудомісткості виготовлення складального виробу та методика ранжирування елементів СВ за складністю дозволяє формувати обґрунтований план пріоритету виготовлення деталей.

5. Доведена можливість автономного формування послідовності складання виробу з урахуванням організаційно-технічних чинників, а саме наперед визначеної послідовності надходження комплектуючих на складання на основі математичної моделі послідовності складання виробу у вигляді системи рівнянь і нерівностей. Реалізація запропонованої моделі на прикладі формування порядку складання СВ згідно математичної моделі послідовності складання та плану надходження комплектів деталей на складання, показала можливість скорочення загального циклу складання виробу та забезпечення раціонального завантаження робочих місць складальників.

6. На базі запропонованих в роботі математичних моделей структури виробу, оцінки трудомісткості складальних одиниць, послідовності складання виробу з урахуванням організаційно-технологічних чинників було розроблено методику та програмне забезпечення «AsCAM», що представляє собою систему взаємопов'язаних процедур і бази конструкторсько-технологічної інформації та дозволяє ефективно вирішувати завдання технологічного підготовлення малосерійного складального виробництва.

7. Впровадження системи «AsCAM» на ВАТ "Науково-виробничий комплекс "Київський завод автоматики ім. Петровського", для вирішення задач проектування технології складання КГК “Круїз” в умовах малосерійного виробництва, дозволило скоротити цикл складання в 1,5 рази, знизити вартість проектних робіт на 3565 %, та скоротити час на підготовлення технологічної документації в 1,62,5 рази. Методика автоматизованого проектування та програмне забезпечення «AsCAM» впроваджені в учбовий процес НТУУ«КПІ».

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Стельмах Н. В. Основи створення комп'ютеризованого інтегрованого виробництва / Н. В. Стельмах // Вісник Сумського Державного Університету / Технічні науки. 2005. №11. С. 152-157.

2. Румбешта В. О. Стан сучасного виробництва приладів та можливі шляхи підвищення його ефективності / В. О. Румбешта, Н. В. Стельмах, О. І. Паткевич // Вісник НТУУ «КПІ». К.: 2007. № 33 / Приладобудування. С. 85-89 (здобувачем сформульовані особливості малосерійного виробництва приладів, та сучасні вимоги до приладів).

3. Румбешта В. О. Принцип гнучкості в структурі сучасної технологічної підготовки виробництва / В. О. Румбешта, Н. В. Стельмах // Високі технології в машинобудуванні: Зб. наук. пр. / Харків.: НТУ «ХПІ», 2007. № 2. С. 214-218 (здобувачем запропонована структурна схема підготовлення приладобудівного виробництва).

4. Румбешта В. О. Функціональна модель ранжирування конструкції виробу на етапі технологічної підготовки складального виробництва / Румбешта В. О., Стельмах Н. В. // Вісник НТУУ “КПІ”. К.: 2007. № 50 / Машинобудування. С. 12-17 (здобувачем розроблена функціональна модель оцінки трудомісткості складання виробів).

5. Стельмах Н. В. Методика вибору пріоритетності виготовлення вузлів на основі теорії нечітких множин / Н. В. Стельмах, В. О. Румбешта, Я. В. Барабаш // Вісник НТУУ «КПІ». К.: 2008. № 35 / Приладобудування. С. 129-135 (здобувачем запропоновано для оцінки трудомісткості складання виробів застосовувати методику експертних оцінок).

6. Стельмах Н. В. Програмний модуль для прискореної технологічної підготовки складального дрібносерійного виробництва приладів / Н. В. Стельмах // Вісник НТУУ “КПІ”. К.: 2009. №55 / Машинобудування. С.149-154 (здобувачем розроблено структуру даних та програмне забезпечення).

7. Стельмах Н. В. Прийняття рішень в автоматизованій системі технологічної підготовки приладобудівного виробництва на базі дискретної оптимізації / Н. В. Стельмах, В. О. Румбешта // Науковий вісник Кременчуцького університету економіки, інформаційних технологій і управління ”. Нові технології. №1 (23), 2009. С. 189-191 (здобувачем розроблена модель розподілу за робочими місцями операцій складання).

8. Пат. 41528 UA Україна, МПК G05В19/418. Виробнича система для складання приладів / заявники Стельмах Н. В., Румбешта В. О. ; власник Нац. техн.ун-т України «КПІ». № u 2008 14919; Заявл. 24.12.2008 ; Опубл. 25.05.2009, Бюл. № 10, 2 с.: ил (здобувачу належить ідея модернізації виробничої системи для складання виробів, шляхом включення додаткових блоків).

9. Стельмах Н. В. Про комплексне автоматизоване проектування в приладобудуванні / Н. В. Стельмах, С. П. Вислоух // Матер. 5-го Междунар. научно-техн. семин. “Современные проблемы подготовки производства, обработки и сборки в машиностроении и приборостроении” Свалява. Киев. АТМ Украины, 2005. С. 153-155.

10. Стельмах Н. В. Технологічні інформаційні системи в приладобудуванні / Н. В. Стельмах, С. П. Вислоух // Четверта науково-технічна конференція “Приладобудування 2005: Стан і перспективи”, Київ, 2005 р. - Київ: НТУУ “КПІ”, 2005. С. 88.

11. Стельмах Н. В. Застосування інформаційних технологій в сучасному приладобудуванні / Н. В. Стельмах, С. П. Вислоух // 5-а Всеукраїнська молодіжна науково-технічна конференція “Машинобудування України очима молодих: прогресивні ідеї - наука - виробництво”, Суми, 2005. - Суми: СДУ, 2005. С. 89-90.

12. Стельмах Н. В. Інформаційні технології в сучасному приладобудуванні / Н. В. Стельмах // Матер. 6-го Междунар. научно-техн. семин. “Современные проблемы подготовки производства, обработки и сборки в машиностроении и приборостроении” Свалява. Киев. АТМ Украины, 2006. С. 158-160.

13. Стельмах Н. В., Сучасні інформаційні технології в системах технологічної підготовки виробництва / Н. В.Стельмах, В. О. Румбешта // 6-та Всеукраїнська молодіжна науково-технічна конференція “Машинобудування України очима молодих: прогресивні ідеї - наука - виробництво”, Хмельницький, 2006. Хмельницький: ХНУ, 2006. С. 48-49.

14. Стельмах Н. В. О сокращении цикла изготовления изделий в авиации / Н. В. Стельмах // 8-ма Міжнародна молодіжна науково-практична конференція “Людина і космос”, Дніпропетровськ: НЦАОМ, 2007. C. 315.

15. Стельмах Н. В., Удосконалення технологічної підготовки сучасного дрібносерійного виробництва приладів / Н. В. Стельмах, В. О. Румбешта // Современные проблемы подготовки производства, обработки и сборки в машиностроении и приборостроении Свалява. Киев. АТМ Украины, 2007. С. 177-179.

16. Стельмах Н. В. Актуальность создания подсистем технологической подготовки сборочного производства в приборостроении / Н. В. Стельмах, В. О. Румбешта, В. І. Неволько // VI науково-технічна конференція “Приладобудування 2007: Стан і перспективи”, Київ: НТУУ “КПІ”, 2007. С. 99.

17. Rumbeshta V. O. Features of devices modern assembling short-run productions organization / V. O. Rumbeshta, N. V. Stelmakh // XVI Міжнародна науково--практична конференція Управління підприємством: діагностика, стратегія, ефективність. Таллінн: 2008. С. 245-246.

18. Стельмах Н. В. Роль технологической подготовки производства в освоении новых изделий / Н. В. Стельмах // IX Міжнародна молодіжна науково-практична конференція “Людина і космос”, Дніпропетровськ: НЦАОМ, 2008. C. 389.

19. Стельмах Н.В. Моделювання та оптимізація завантаження робочих місць складання приладів в умовах дрібносерійного виробництва / Н. В. Стельмах, В. О. Румбешта, О. В. Швед // Сьома науково-технічна конференція “Приладобудування 2008: Стан і перспективи”, Київ: НТУУ “КПІ”, 2008. С. 77.

20. Стельмах Н.В. Підвищення ефективності складального виробництва шляхом синтезу раціональної послідовності складання виробів / Н. В. Стельмах, В. О. Румбешта // Восьма науково-технічна конференція “Приладобудування 2009: стан і перспективи”, Київ: НТУУ “КПІ”, 2009. C. 59.

21. Стельмах Н. В. Синтез последовательности сборки электромеханических приборов / Н. В. Стельмах // ХІ Міжнародна молодіжна науково-практична конференція “Людина і космос”, Дніпропетровськ: НЦАОМ, 2009. C. 369.

22. Стельмах Н. В. Забезпечення прискореного складання приладів в умовах дрібносерійного виробництва / Н. В.Стельмах, В. О. Румбешта // ІІІ Всеукраїнська науково-технічна конференція молодих учених та студентів “Інформаційні технології в економічних та технічних системах” (ІТЕТС - 2009), Кременчук, 2009 р. Кременчук: «КУЕІТУ». C. 195.

АНОТАЦІЯ

Стельмах Н.В. Автоматизація технологічного підготовлення малосерійного виробництва електромеханічних приладів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.08 - технологія машинобудування. Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”, Київ, 2010.

Дисертація присвячена вирішенню питань підвищення ефективності механоскладального виробництва на базі створення нового методу та системи технологічного підготовлення малосерійного виробництва в приладобудуванні.

В роботі запропоновано нову структуру і послідовність ТПВ приладів з формалізованим взаємозв'язком між механообробним та складальним виробництвом.

Розроблено модель складального виробу в приладобудуванні, що враховує трудомісткість та специфіку складальних, регулювальних та контрольно-вимірювальних робіт та методи автоматизованого проектування ТПС складання приладів.

Запропоновано функціональну модель формування структури виробу за трудомісткістю складальних одиниць, що дозволяє формувати обґрунтований план виготовлення деталей та математичну модель послідовності складання, що дозволяє формувати послідовність складання з урахуванням організаційно-технічних чинників.

Впровадження системи «AsCAM» на ВАТ "Науково-виробничий комплекс "Київський завод автоматики ім. Петровського", дозволило скоротити цикл складання в 1,5 рази, знизити вартість проектних робіт на 3565 %, та скоротити час на підготовлення технологічної документації в 1,62,5 рази.

Ключові слова: технологічне підготовлення виробництва, автоматизоване проектування, електромеханічні прилади, малосерійне виробництво, технологія складання, структура складального виробу, цикл випуску.

THE SUMMARY

Stelmakh N.V. Automation preparing small series production of electromechanical devices. - Manuscript.

Thesis for candidate of science degree in the specialty 05.02.08 - engineering technology. National Technical University of Ukraine "Kyiv Polytechnic Institute", Kyiv, 2010.

The thesis is dedicated to solving issues of efficiency assembling production based on a new method of preparing and processing of small series production in the instrument making.

The thesis proposed a new structure and sequence of TPM devices with a formal relationship between machining process and assembly plants.

The model assembly product in the instrument that takes into account the specificity of labor and assembly, tuning and test papers and methods of TPS-aided design drafting equipment.

A functional model of the structure of production for labor assembly units that can form a reasonable plan for the manufacture of parts and assembly sequence of a mathematical model that can generate a sequence of assembly, taking into account the organizational and technical factors.

The use of «AsCAM» of JSC "Scientific-Industrial Complex" Kyiv factory of automation name Petrovskii” reduced cycle of assembly in 1.5 times, lower cost of design work for 35-65%, and reduce the time for preparing engineering documentation in 1,6-2,5 times.

Keywords: production, manufacturing, preparing, automated design, electromechanical devices, small series production, assembly technology, the structure of an assembly product release cycle.

АННОТАЦИЯ

Стельмах Н.В. Автоматизация технологической подготовки мелкосерийного производства электромеханических приборов. - Рукопись.

Диссертация на получение научной степени кандидата технических наук по специальности 05.02.08 - технология машиностроения. Национальный технический университет Украины “Киевский политехнический институт”, Киев, 2010.

Диссертация посвящена решению вопросов повышения эффективности механосборочного производства на базе создания нового метода и системы технологической подготовки мелкосерийного производства в приборостроении, с учетом доминирующего влияния сборочных процессов на срок изготовления приборов.

Анализ тенденций развития мирового приборостроения свидетельствует, что доля мелкосерийного производства изделий будет и в дальнейшем увеличиваться. Также известно, что процесс сборки приборов есть трудоемким и в большинстве случаев достигает 60-80% общей трудоемкости изготовления всего прибора, поэтому усложняет организацию и подготовку сборочных процессов. Эти проблемы могут быть решены путем интеграции всех этапов производства средствами систем автоматизированного проектирования, но основным препятствием этому сегодня есть противоречия между высоким уровнем развития систем автоматизированного проектирования изделий и практическим отсутствием на мировом рынке систем автоматизированного проектирования и технологической подготовки сборки электромеханических приборов, которые бы учитывали специфику мелкосерийного производства. Все это препятствует интеграции этапов производственного цикла и существенно снижает эффективность производства.

В работе предложена новая структура и последовательность ТПВ приборов с формализованной взаимосвязью между механообрабатывающим и сборочным производством, которая разрешила объединить задачи проектирования ТП механической обработки и сборки с задачами организации и управления приборостроительным производством и учесть специфические особенности ТПС приборов.

Разработана модель сборочного изделия в приборостроении, которая учитывает трудоемкость и специфику сборочных, регулировочных и контрольно-измерительных работ. На базе данной модели созданы методы автоматизированного проектирования ТПС приборов, которые разрешают выполнять многовариантное гибкое проектирование технологии сборки изделия и легко адаптироваться к изменениям технологических или конструкторских параметров изделия.

Установлено, что учет специфики технологических особенностей при определении трудоемкости сборки приборов для условий мелкосерийного производства целесообразно реализовывать с использованием аналитических методов оценки трудоемкости изготовления сборочных единиц. Представление функциональной модели формирования структуры изделия по трудоемкости сборочных единиц, которая базируется на методе экспертных оценок есть экономически-целесообразным в условиях современного производства приборов. Показано, что описание параметров оценки трудоемкости изготовления сборочного изделия и методика ранжирования элементов изделия по сложности разрешает формировать обоснованный план приоритета изготовления деталей.

...