Разработка автоматизированной системы определения прогнозной трудоемкости изделий с различной степенью детализации сведений об оцениваемом объекте тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.06, кандидат технических наук Раскин, Павел Николаевич
- Специальность ВАК РФ05.13.06
- Количество страниц 117
Оглавление диссертации кандидат технических наук Раскин, Павел Николаевич
ВВЕДЕНИЕ.
1 АНАЛИЗ МЕТОДОВ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ МАШИНОСТРОЕНИИ.
1.1 Методы нормирования в машиностроении.
1.2 Автоматизированные системы поддержки производства.
1.3 Математическое обеспечение автоматизированных систем.
1.4 Цели и задачи исследования.
2 МОДЕЛЬ КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СЛОЖНОСТИ С УЧЕТОМ РАЗЛИЧНОЙ СТЕПЕНИ 'ДЕТАЛИЗАЦИИ СВЕДЕНИЙ ОБ ОБЪЕКТЕ.
2.1 Формальное представление изделия машиностроительного предприятия.
2.2 Нейросетевая модель конструктивно-технологической сложности.
2.3 Выводы.
3 РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ В МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ.
3.1 Построение классификатора изделий инструментального производства.'.
3.2 Определение показателя сложности изделий инструментального производства.
3.3 Выводы.
4 АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОГНОЗНОЙ ТРУДОЕМКОСТИ.
4.1 Место автоматизированной системы определения прогнозной трудоемкости в информационной поддержке жизненного цикла изделия
4.2 Структура автоматизированной системы определения прогнозной трудоемкости.'.
4.3 Информационное обеспечение системы определения прогнозной трудоемкости.
4.4 Объектно-ориентированная модель искусственных нейронных сетей
4.5 Выводы.
Рекомендованный список диссертаций по специальности «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)», 05.13.06 шифр ВАК
Создание автоматизированной системы определения прогнозной трудоемкости изготовления деталей корпусного типа1998 год, кандидат технических наук Коршунов, Александр Иванович
Разработка автоматизированной системы определения сложности и прогнозной трудоемкости изготовления деталей инструментального производства2005 год, кандидат технических наук Домбрачев, Александр Николаевич
Разработка автоматизированной подсистемы определения конструктивно-технологической сложности, трудоемкости изготовления деталей и организационно-технического уровня многономенклатурного производства2003 год, кандидат технических наук Фоминых, Роман Леонидович
Автоматизированная оценка длительности производственного цикла изготовления высокотехнологичных изделий для машиностроения2010 год, кандидат технических наук Крутихин, Алексей Дмитриевич
Создание автоматизированных систем управления машиностроительными производствами на основе теории конструктивно-технологической сложности2008 год, доктор технических наук Коршунов, Александр Иванович
Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка автоматизированной системы определения прогнозной трудоемкости изделий с различной степенью детализации сведений об оцениваемом объекте»
Прогноз временных затрат на производство номенклатуры изделий предприятия в условиях быстрой сменяемости продукции машиностроения необходим и позволяет ему эффективно и обоснованно перераспределять свои ресурсы. Особенно значимой становится роль прогнозирования в ситуации внедрения новой производственной номенклатуры. На этом этапе для различных служб предприятия возникает существенное множество задач, которые необходимо выполнить с минимальными потерями времени. В связи с этим, развитие методов обоснованного прогнозирования временных затрат на изготовление новой производственной номенклатуры изделий, является весьма актуальным, как с практической, так и научной точек зрения. Все это напрямую влияет на эффективность функционирования производственных систем машиностроения и затрагивает не только вопросы нормирования, но и дает возможность повысить эффективность решения задач управления производственными ресурсами. В условиях рыночной конкуренции обоснованное прогнозное знание своих затрат дает предприятию возможность определять спектр своей номенклатуры и не пытаться осваивать заведомо убыточные изделия.
Как показали исследования известных отечественных и зарубежных ученых и производственников весьма востребованным является прогнозирование затрат времени, которое было бы основано на методах, позволяющих уже на этапе разработки конструкторской документации или сс импортирования от заказчика получать' с достаточной точностью величины таких затрат. Обзор исследований в данной области показал, что данный вопрос решался в направлении развития методов аналогий, которые не дают достаточной точности. Предприятия машиностроительного комплекса интересует прогноз затрат на этапе принятия решения об освоении определенной номенклатуры изделий в производстве с ошибкой не более 20 процентов. Наиболее адаптированной к решению данных задач является теория конструктивно-технологической сложности, которая позволяет на основе оценки свойств изделий рассчитать трудоемкость их изготовления. Для этого не требуется технологическая подготовка производства по изделию или его опытное изготовление.
Научной школой под руководством профессоров 10. С. Шарина (УГТУ) и Б.А. Якимовича (ИжГТУ) разработана и развивается теория сложности. В соответствии с теорией сложности любое изделие наряду с классическими конструктивными и технологическими параметрами может быть представлено через универсальный количественный показатель конструктивно-технологической сложности. Данный метод может быть положен в основу нормативного обеспечения технического и прогнозного нормирования, в том числе и в составе автоматизированных систем.
В работе решается задача прогнозирования затрат на изготовление изделий машиностроения с использованием автоматизированной системы определения прогнозной трудоемкости с различной степенью детализации сведений об оцениваемом объекте. Разработанная система основана на методике оценки показателя конструктивно-технологической сложности с применением аппарата искусственных нейронных сетей для сокращения общего объема оцениваемых параметров и характеристик изделия, что позволило в зависимости от уровня детализации сведений об изделии провести оценку затрат на его изготовление с заданной степенью точности.
Цель работы: Формализовать и повысить эффективность метода оценки конструктивно-технологической сложности и трудоемкости изготовления изделий машиностроения на ранних этапах подготовки производства
Основные задачи:
1. Разработка формального представления машиностроительного изделия в виде иерархической модели с использованием теории множеств.
2. Разработка методики выявления и численного оценивания значимых факторов, влияющих на конструктивно-технологическую сложность и трудоемкость машиностроительного изделия.
3. Разработка принципов классификации номенклатуры машиностроительных изделий с учетом степени детализации сведения об оцениваемом объекте на основе выявленных факторов, значимо влияющих на конструктивно-технологическую сложность и трудоемкость.
4. Разработка методики и алгоритма оценки показателя конструктивно-технологической сложности и трудоемкости машиностроительного изделия на основе выявленных факторов с использованием математического аппарата искусственных нейронных сетей.
5. Оценка точности определения конструктивно-технологической сложности и трудоемкости изготовления машиностроительного изделия в соответствии с уровнем детализации сведений об оцениваемом объекте.
6. Разработка концепции автоматизированной системы определения прогнозной трудоемкости машиностроительного изделия на ранних этапах подготовки производства.
7. Разработка и реализация автоматизированной системы определения прогнозной трудоемкости машиностроительного изделия на ранних этапах подготовки производства.
8. Апробация оценки показателя конструктивно-технологической сложности и трудоемкости машиностроительного изделия на ранних этапах подготовки производства и внедрение автоматизированной системы определения прогнозной трудоемкости на машиностроительных предприятиях.
При решении поставленных задач использовались методы оценки конструктивно-технологической сложности, статистического анализа, экспертного оценивания и теории множеств.
В качестве научной новизны выступает следующее:
- для наиболее часто встречающихся переделов машиностроения выявлены множества параметров, значимо влияющих на сложность и трудоемкость изготовления изделий;
- разработана методика поэтапной классификации номенклатуры машиностроительных изделий с учетом степени детализации сведений об оцениваемом объекте на основе выявленных параметров, значимо влияющих на конструктивно-технологическую сложность и трудоемкость;
- в соответствии с теорией сложности предложены методика и алгоритм оценки показателя конструктивно-технологической сложности и трудоемкости машиностроительного изделия с использованием математического аппарата искусственных нейронных сетей.
Разработанные принципы поэтапной классификации и методика определения конструктивно-технологической сложности изделий машиностроения позволяют с достаточной степенью точности оценивать прогнозную трудоемкость изготовления, используя различные уровни детализации сведений об оцениваемом объекте. На их основе разработана автоматизированная система определения прогнозной трудоемкости изделий. Результаты работы внедрены на ДОАО "Ижевский инструментальный завод".
Похожие диссертационные работы по специальности «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)», 05.13.06 шифр ВАК
Разработка автоматизированной системы управления процессами подготовки производства трикотажных изделий на основе показателей сложности раскроя и пошива2004 год, кандидат технических наук Кучерова, Елена Аркадьевна
Разработка инструментальных средств автоматизированного расчета проектных затрат на изготовление деталей машиностроения2003 год, кандидат технических наук Решетников, Евгений Владимирович
Обеспечение изготовления поковок конкурентоспособного качества на основе интегрированной информационной поддержки процессов проектирования и производства2006 год, доктор технических наук Позднеев, Борис Михайлович
Адаптивные модели нечеткого вывода для идентификации нелинейных зависимостей в сложных системах2004 год, кандидат технических наук Паклин, Николай Борисович
Разработка подсистемы САПР для оценки объема механической обработки корпусных деталей на основе теории сложности1998 год, кандидат технических наук Кугаевский, Сергей Семенович
Заключение диссертации по теме «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)», Раскин, Павел Николаевич
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В диссертационной работе решена задача определения показателя конструктивно-технологической сложности на начальных этапах жизненного цикла изделия для различных переделов машиностроения. Разработанные модели сложности предоставляют эффективный метод прогнозного нормирования на этапе принятия решения о внедрении в производство нового изделия, позволяя в минимальные сроки оценить экономическую эффективность и целесообразность ' проекта. Применение показателя сложности позволяет минимизировать затраты на подготовку производства и обеспечивают прогнозные значения экономических показателей изделия на ранних этапах проектирования без предварительной разработки технологической документации и до принятия решения о начале производства.
Как итог проведенных исследований были получены следующие практические и теоретические результаты:
1. Сформулировано формальное представление машиностроительного изделия. В дальнейшем предложенное представление может быть использовано для разработки информационных, структурных и других моделей, применяемых в автоматизированных системах промышленного назначения.
2. Выделены значащие параметры машиностроительного изделия наиболее применяемых переделов машиностроительных производственных систем, благодаря чему сокращен перечень параметров изделия, применяемых для определения трудоемкости, сложности и других экономических показателей.
3. В соответствии с полученными значащими параметрами на основе применяемых на предприятиях норм времени на операции и переходы основных машиностроительных переделов были построены тестовые нейронные сети для различных переделов машиностроения.
4. На основе проведенных исследований более чем на 50% сокращен список используемых параметров изделия путем выявления параметров, наиболее значимо влияющих на трудоемкость, сложность и другие экономические показатели изделия. Из исходного множества параметров для переделов штамповка, раскрой, сварка, механическая обработка, слесарно-сборочные работы, электрофизикохимическая обработка выделено 25 значащих параметров, определяющих сложность и трудоемкость изделия.
5. На основе отобранных параметров и статистики по изделиям, типовым представителям инструментального машиностроительного производства, создан автоматический классификатор изделий, состоящий из четырех классов: Класс 1 - малогабаритные ДСЕ; Класс 2 - непропорциональные ДСЕ с малым количеством обрабатываемых, поверхностей; Класс 3 -типовые ДСЕ с усредненными значениями показателей; Класс 4 -высокоточные ДСЕ с большим количеством обрабатываемых поверхностей. Для каждого класса построены и обучены нейросетевые модели расчета показателя конструктивно-технологической сложности. При использовании которых, относительное отклонение прогнозных значений сложности при обработке деталей машиностроительных изделий инструментального производства не превысило 25%. Уровень отклонения сопоставим с отклонением, получаемым при использовании аналитических и статистических методик оценки показателя конструктивно-технологической сложности.
6. С применением формального представления машиностроительного изделия разработана универсальная структура базы данных без жесткого определения свойств и параметров как изделия так и элементов производственной системы, позволяющая организовать иерархию изделий, элементов производственной системы без ограничения уровня вложенности структуры.
7. На основе математических моделей сложности и аппарата искусственных нейронных сетей разработана автоматизированная система определения прогнозной трудоемкости изделий.
8. Полученные практические и теоретические результаты внедрены в производство на ДОАО "Ижевский инструментальный завод" и приняты к использованию при укрупненном автоматизированном расчете трудоемкости изготовления изделий.
Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Раскин, Павел Николаевич, 2006 год
1. Митрофанов С.П. Научная организация серийного производства. J1.: Машиностроение, 1970. - 768 с.
2. Шарин Ю.С., Поморцева Т.Ю. Теория сложности и ее использование в машиностроении. Екатеринбург, ЦНТИ, 1996. 237 с.
3. Коршунов А.И. Создание автоматизированной системы определения прогнозной трудоемкости изготовления деталей корпусного типа. / Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Ижевск, 1998.- 180с.
4. Укрупненное нормирование. Под редакцией А.Д. Гальцова. М.: Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1961. - 246 с.
5. Справочник нормировщика / поД общ. ред. А.В. Ахумова. Л: Машиностроение, 1986, - 458 с.
6. Гальцов А. Д. Нормирование и основы научной организации труда в машиностроении. Машиностроение, М.: 1967
7. Шарин Ю.С., Якимович Б.А., Толмачев В.Г., Коршунов А.И. Теория сложности. Ижевск: Издательство ИжГТУ, 1999 - 132 с.
8. Болотов Ф. В. Метод определения трудоемкости механической обработки деталей машин на стадии конструкторской подготовки производства. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. -Курган, 2000.
9. Холодная Г.Н. Нормирование труда в промышленности. Учеб. пособие для вузов. М.: Экономика, 1969. - 271 с.
10. Теория сложности / 10. С. Шарин, Б. А. Якимович, В. Г. Толмачев, А. И. Коршунов. Ижевск: Издательство ИжГТУ, 1999. - 132 с.
11. Якимович Б.А. Анализ эффективности и совершенствование переналаживаемых производственных систем машиностроения. Диссертацияна соискание ученой степени доктора Технических наук. Ижевск, 1994. 333 с.
12. Норенков И.П., Кузьмик П.К. Информационная поддержка наукоемких изделий. CALS-технологии. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. -320 с.
13. Судов Е.В. Интегрированная информационная поддержка жизненного цикла машиностроительной продукции. Принципы. Технологии. Методы. Модели. М.: ООО Издательский дом «МВМ», 2003. - 264 с.
14. Терехина А.Ю. Анализ данных методами многомерного шкалирования. -М.: Наука.-1986
15. Гайдышев И. Анализ и обработка данных: специальный справочник. -СПб: Питер, 2001.-752 с.
16. Боровиков В. STATISTICA: искусство анализа данных на компьютере. Для профессионалов. СПб: Питер, 2001. - 656 с.
17. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. Изд. 4-е, доп. М.: Высш. школа, 1972. - 368 с,
18. Вентцель Е.С., Овчаров JI.A. Теория вероятностей и ее инженерные приложения. М.: Наука, 1988. - 480 с.
19. Львовский Е.Н. Статистические методы построения эмпирических формул: Учебное пособие для втузов. 2-е изд., переработанное и дополненное - М.: Высшая школа, 1988. -239 с.
20. Лавров В.Д. Планирование и учет опытных и исследовательских работ в машиностроении. М.: Машгиз, 1961.
21. Спиридонов А.А. Планирование эксперимента при исследовании технологических процессов. -М.: Машиностроение, 1981. 184 е., ил.
22. Асатурян В.И. Теория планирования эксперимента: Учебное пособие для вузов. М.: Радио и связь, 1983. - 248 с.
23. Паклин Н.Б., Адаптивные модели нечеткого вывода для идентификации нелинейных зависимостей в сложных системах. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Ижевск, 2004
24. Нейроинформатика / А.Н.Горбань, В.Л.Дунин-Барковский, А.Н.Кирдин к< др. Новосибирск: Наука. Сибирское предприятие РАН, 1998. - 296с.
25. Ю.Г. Кабалдин, С.В. Билеико. Интеллектуальное проектирование станочных систем. Вестник машиностроения 03-2004, с. 43-46
26. Нейронные сети / Электронный учебник по статистике / StatSoft http://www.statsoft.ru/home/textbook/modules/stneunet.html
27. Алгоритм обучения RProp математический аппарат / Нейронные сети / BaseGroup Labs http://www.basegroup.ru/neural/rprop.htm
28. Самоорганизующиеся карты математический аппарат / Нейронные сети / BaseGroup Labs http://www.basegroup.ni/neural/som.htm
29. SOM implementation in SOM Toolbox / Laboratory of Computer and Information Science / Helsinki University of Technology http://www.cis.hut.fi/projects/somtoolbox/documentation/somalg.shtml
30. Уоссермен Ф. Нейрокомпьтерная техника: Теория и практика. М.: Мир, 1992- 184 с.
31. Якимович Б.А., Кузнецов А.П., Решетников Е.В., Модель расчета проектных затрат на изготовление изделий машиностроения / Автоматизация и современные технологии 2003 №5. М: Машиностроение, 2003. - с.20-24.
32. Маталин А.А., Технология машиностроения, JT: Машиностроение, 1985.
33. Баканов М., Смирнов А. Экономический анализ и коммерческий расчет. Коммерческий вестник , 1991. 86 с.
34. Баканов М.И., Шеремет А.Д. Теория экономического анализа.: Учебник. -3-е изд., перераб. М.: Финансы и статистика, 1993. - 288 с.
35. Нормирование труда в промышленности/ Учебно-метод. пособие для системы повышения квалификации руководящих работников и спец-стов промышленности/ Редкол.: Новожилов С.С. и др. М.: Экономика, 1982. -296 с.
36. Воротникова В.В., Павленко А.П., .Слезингер Г.Э. Нормирование труда инженерно-технических работников и служащих. М.: Экономика, 1970. -255 с.
37. Организация и планирование машиностроительного производства: Учеб. для машиностр. спец. вузов/ М.И. Ипатов, М.К. Захарова, К.А. Грачева и др.; Под ред. М.И. Ипатова, В.И. Постникова, М.К. Захаровой.- М.: Высш.шк., 1988.- 367с.
38. Омаров A.M. Экономика производственного объединения (предприятия): Учебн. для ст-тов высш. учебн. заведений по спец. «Планирование промышленности». -М.: Экономика, 1985. 384 с.
39. Якимович Б.А., Коршунов А.И. Методы укрупненного нормирования в машиностроении и перспективы получения прогнозной трудоемкости // Информатика машиностроение. - 1996. - №3. - 34-37 с.
40. Якимович Б.А., Коршунов А.И. Автоматизированная система прогнозирования трудоемкости обработки деталей в машиностроении // Информатика машиностроение. - 1996. - №2. - 55-58 с.
41. Ижевск: Изд-во Удмуртского государственного университета, 2000. С. 2627.
42. Политехнический словарь / гл. ред. АЛО. Ишлинский. М.: «Большая Российская энциклопедия», 1998. -656 с.
43. Проектирование технологических процессов механической обработки в машиностроении / под ред. В.В. Бабука. Мн.: Выш. шк., 1987. - 255 с.
44. Цветков В.Д. Система автоматизации технологических процессов. М.:
45. Машиностроение», 1972. 240 с.
46. Шарин Ю.С. Технологическое обеспечение станков с ЧПУ. М.: Машиностроение, 1986. - 176 с.
47. Евгенев Г.Б. Основы программирования обработки на станках с ЧПУ. -М.: Машиностроение, 1983. 304 с.
48. Евланов Л.Г., Кутузов В.А. Экспертные оценки в управлении. М.: Экономика, 1978. - 133 с.
49. Евланов Л.Г. Теория и практика принятия решений. М.: Экономика, 1984.- 176 с.
50. Евланов Л.Г., Кутузов В.А. Экспертные оценки в управлении. М.: Экономика, 1978. 133 с.
51. Теория выбора и принятия решений / И.М. Макаров и др. М.: Наука, 1982.-328 с.
52. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. Изд. 4-е, доп.: Учеб. пособие для вузов. М.: Высшая школа, 1972. - 368 с.
53. Таблицы по математической статистике / Мюллер П., Нойман П., Шторм Р.: Пер. с нем. и предисловие Ивановой В.М. М.: Финансы и статистика, 1982.- 287 с.
54. Вентцель Е.С., Овчаров Л. А. Теория вероятностей и ее инженерные приложения. М.: Наука, 1988 - 480 с.
55. Герасимович А.И. Математическая статистика./ Учеб. пособие для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. - Мн.: Выш. школа, 1983. - 279 с.
56. Решетников Е.В., Разработка инструментальных средств автоматизированного расчета проектных затрат на изготовление деталей машиностроения. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Ижевск, 2003
57. Д. Кинг Создание эффективного программного обеспечения. М.: Мир, 1991.-288 с.
58. Дж. Мартин. Организация баз данных в вычислительных системах. М.: Мир, 1980.
59. Джексон Г. Проектирование реляционных баз данных для использования с микроЭВМ: Пер. с англ. -М.: Мир, 1991.-252 с.
60. Мамаев Е., Вишневский A. Microsoft SQL Server для профессионалов. -СПб.: Питер, 2001.-894 с.
61. Маклаков С.В. Bpwin и Erwin. CASE-средства разработки информационных систем. М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2000 - 256 с.
62. Карпова Т.С. Базы данных: модели, разработка, реализация. СПб.: Питер, 2001.-304 с.
63. Библиотека информационной технологии. Выпуск 5./под ред. Г.Р. Громова/, М.: ИнфоАрт, 1992. - 192 е.
64. Иванова Г.С. Технология программирования: Учебник для вызов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. - 320 с.
65. Бобровский С. Delphi 5: учебный курс СПб: Издательство «Питер», 2000.-640 е.: ил.
66. Кандзюба С.П., Громов В.Н. DELPHI 6. Базы данных и приложения: лекции и упражнения. Киев: Диасофт,2001. - 569 с.
67. Delphi 5: для пользователя: пер. с нем. К.: Издательская группа BHV, 2000.-496 е.: ил.
Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.