Разработка автоматизированной системы определения сложности и прогнозной трудоемкости изготовления деталей инструментального производства тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.06, кандидат технических наук Домбрачев, Александр Николаевич

• Домбрачев, Александр Николаевич
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Домбрачев, Александр Николаевич

ВВЕДЕНИЕ.

1 АНАЛИЗ МЕТОДОВ НОРМИРОВАНИЯ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЙ ОСНАСТКИ В МАШИНОСТРОЕНИИ.

1.1 Методы нормирования в машиностроении.

1.2 Методы оценки трудоемкости изготовления деталей инструментального производства.

1.3 Использование методов классификации при оценке трудоемкости деталей инструментального производства.

1.4 Методы определения коэффициентов модели оценки сложности

1.5 Цели и задачи исследования.

2 ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗМЕРНОГО КОЭФФИЦИЕНТА МОДЕЛИ ОЦЕНКИ СЛОЖНОСТИ.

2.1 Модель базовых конструктивно-технологических элементов формообразующих деталей технологической оснастки.

2.2 Исследование размерного коэффициента базовых КТЭ.

2.2.1 Плоская фасонная поверхность.

2.2.2 Наклонная фасонная поверхность.

2.3 Порожденные КТЭ класса «фасонные элементы».

2.4 Оценка точности результатов, получаемых при использовании модели оценки сложности, для определения прогнозной трудоемкости изготовления формообразующих деталей инструментального производства.

Выводы.

3 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОГО, ИНФОРМАЦИОННОГО И ЛИНГВИСТИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ САПР ТП ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА, НА ОСНОВЕ ИССЛЕДОВАННОГО РАЗМЕРНОГО КОЭФФИЦИЕНТА.

3.1 Алгоритмизация процедур расчета показателя сложности.

3.2 Информационное обеспечение

3.2.1 Информационная модель детали.

3.2.2 Структура базы данных.

3.3 Лингвистическое обеспечение.

Выводы.

4 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОГНОЗНОЙ ТРУДОЕМКОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ . ФОРМООБРАЗУЮЩИХ ДЕТАЛЕЙ В УСЛОВИЯХ

ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА.

4.1 Состав и структура САПР ТП «Линейка».

4.1 Инженерная методика определения прогнозной трудоемкости изготовления деталей инструментального производства.

4.2 Исследование точности модели оценки сложности при использовании предложенной инженерной методики определения прогнозной трудоемкости изготовления деталей инструментального производства.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка автоматизированной системы определения сложности и прогнозной трудоемкости изготовления деталей инструментального производства»

Одним из важнейших условий эффективной работы любого машиностроительного предприятия является хорошо налаженная работа инструментальных цехов. Инструментальное производство решает широкий круг производственных задач: изготовление режущего, мерительного и вспомогательного инструмента, штампов, пресс-форм и другой технологической оснастки, необходимой при производстве изделий.

В настоящее время к инструментальным цехам предприятий предъявляются жесткие требования по улучшению качества инструментальной оснастки, при одновременном сведении к минимуму затрат на ее изготовление. Это требование в первую очередь связано с необходимостью обеспечения конкурентоспособности продукции выпускаемой предприятием.

Стремление к минимизации затрат осложняется неустойчивой номенклатурой заказываемой оснастки. Принятие обоснованного решения о изготовлении конкретного вида оснастки требует еще на этапе проектирования знать прогнозную трудоемкость ее изготовления, как значимую составляющую затрат на производство не только самой оснастки, но и всего изделия в целом.

Если нормирование стандартизованных инструментов, как правило, не вызывает затруднений, то расчет прогнозной трудоемкости формообразующих элементов деталей штампов, пресс-форм и сложной технологической оснастки остается сложной и нерешенной на данный момент задачей.

Это в первую очередь связано с тем, что для изготовления указанного класса деталей наиболее часто применяются станки с ЧПУ, имеющие от трех до шести управляемых координат. Любая современная САМ-система позволяет оценить длину ходов инструмента и машинное время обработки детали на основе управляющей программы. Однако, для ее получения необходима ЗБ-модель объекта проектирования, которая, как правило, не существует на этапах разработки эскиза и конструирования формообразующих деталей.

В этом случае для расчета прогнозной трудоемкости может быть использован один из методов укрупненного нормирования. Статистический метод или метод аналогий неприемлемы — полученные с их помощью нормы времени могут быть использованы только на данном предприятии и будут неадекватны в условиях других, вследствие различных организационно-технических условий.

Другой подход — использование некоторого обобщенного показателя, связанного корреляционной зависимостью с трудоемкостью. Такой показатель должен обладать инвариантностью к выбранной технологии изготовления, что даст возможность использовать его в различных производственных условиях. Такой показатель был предложен профессором Шариным Ю. С. и получил развитие в работах ученых УГТУ (УПИ им. Кирова) и ИжГТУ. Этот показатель был назван сложностью, а метод определения трудоемкости на основе этого показателя был назван методом оценки сложности.

Существующие на настоящий момент методики оценки показателя не позволяют применить метод оценки сложности для определения прогнозной трудоемкости деталей, содержащих поверхности сложной формы.

Решению этой задачи и посвящена настоящая работа: «Разработка автоматизированной системы определения сложности и прогнозной трудоемкости изготовления деталей инструментального производства».

В работе проводится краткий обзор методов укрупненного нормирования в машиностроении. Обосновывается использование показателя сложности при определении прогнозной трудоемкости формообразующих деталей и приводится анализ методик численной оценки коэффициентов, составляющих его структуру. В рамках модели оценки сложности исследуется класс базовых КТЭ «фасонные элементы», разрабатывается методика формирования порожденных КТЭ данного класса, обеспечивающая описание формообразующих деталей штампов, пресс-форм и сложной технологической оснастки в виде множества порожденных конструктивно-технологических элементов. На основе статистически значимых выборок базовых КТЭ строятся регрессионные модели, позволяющие получить значения размерного коэффициента, показателя сложности и прогнозной трудоемкости изготовления формообразующих деталей.

Результатом работы явилось развитие методики определения прогнозной трудоемкости изготовления машиностроительных деталей и создание на ее основе автоматизированной системы нормирования деталей инструментального производства «Линейка».

Заключение диссертации по теме «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)», Домбрачев, Александр Николаевич

Выводы

Использование полученных в ходе проведенных исследований результатов позволило разработать и реализовать автоматизированную систему определения прогнозной трудоемкости изготовления формообразующих деталей, при этом были решены следующие задачи:

1. В соответствии с функциональными требованиями к автоматизированной системе разработаны состав и структура САПР ТП «Линейка».

2. Разработан пользовательский интерфейс автоматизированной системы, отвечающий требованиям дружественности и эффективности.

3. С использованием метода объектно-ориентированного программирования в среде Borland Delphi 5.0 реализовано приложение автоматизированной системы.

4. На основе метода оценки сложности разработана инженерная методика нормирования, обеспечивающая на этапе проектирования расчет прогнозной трудоемкости изготовления формообразующих деталей технологической оснастки, имеющих фасонные поверхности.

5. Использование созданной автоматизированной системы позволило апробировать модель оценки размерного коэффициента при определении сложности и трудоемкости изготовления формообразующих деталей штампов, пресс-форм и технологической оснастки, имеющих фасонные поверхности.

6. Апробация созданной автоматизированной системы в производственных условиях показала высокую эффективность предложенной инженерной методики нормирования при расчете прогнозной трудоемкости изготовления формообразующих деталей технологической оснастки, имеющих фасонные поверхности, на этапе проектирования и принятия решения о постановке изделия в производство.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе решена задача определения прогнозной трудоемкости деталей машиностроения, относящихся к классу инструментов и имеющих фасонные поверхности.

Основным научным результатом работы является создание модели оценки размерного коэффициента показателя сложности, полученной на основе корреляционно-регрессионного анализа статистических данных о длине рабочих ходов инструмента при обработке КТЭ. Разработанная модель позволяет получить численные значения размерного коэффициента для КТЭ класса «фасонные элементы» и использовать метод оценки сложности при • расчете прогнозной трудоемкости деталей штампов, пресс-форм и технологической оснастки.

На основе теоретических разработок и практических исследований разработано математическое, информационное и лингвистическое обеспечение, составившее основу САПР ТП «Линейка».

Основные научные и практические результаты, полученные в диссертационной работе, заключаются в следующем:

1. Исследован класс КТЭ «фасонные элементы», определены базовые КТЭ данного класса. Выявлены геометрические параметры базовых • КТЭ класса, оказывающие значимое влияние на величину размерного коэффициента показателя сложности.

2. С использованием метода корреляционно-регрессионного анализа данных получены статистические модели оценки длины рабочих ходов инструмента при обработке базовых КТЭ класса «фасонные элементы» с корреляционными отношениями г=0,85 -т- г=0,92 при уровне значимости а = 0,05.

3. Разработана и исследована модель оценки размерного коэффициента базовых и порожденных КТЭ класса «фасонные элементы». Оценка ' точности результатов, получаемых при использовании рассматриваемой модели для определения показателя сложности деталей, показала, что регрессионная зависимость трудоемкости обработки формообразующих элементов деталей от показателя сложности для контрольной выборочной совокупности имеет корреляционное отношение г=0,89, что является достаточным для t проведения практических расчетов.

4. Разработана методика формирования порожденных КТЭ класса «фасонные элементы» на основе предложенного и исследованного критерия границы базового КТЭ, учитывающего вероятность смены технологии обработки в точках сопряжения поверхностей детали.

5. Разработана информационная модель машиностроительной детали в виде структуры классов и отношений между ними. Поддержка информационной модели детали обеспечивается реляционной базой данных, хранящей атрибуты и операции классов и лингвистическим обеспечением, представленным проблемно-ориентированным языком высокого уровня.

6. Разработаны состав и структура САПР ТП «Линейка», обеспечивающей расчет показателя сложности и прогнозной трудоемкости изготовления формообразующих деталей в автоматизированном режиме.

7. Разработана инженерная методика нормирования на основе метода оценки сложности, позволяющая оценить трудоемкость изготовления деталей технологической оснастки на стадии их проектирования.

8. Относительная ошибка результатов определения трудоемкости изготовления деталей, имеющих фасонные поверхности, на основе метода оценки сложности с использованием предложенной модели • оценки размерного коэффициента, распределена нормально и не превышает 12%.

9. Апробация в производственных условиях созданного программного обеспечения и разработанной инженерной методики, показала их эффективность при определении сложности и трудоемкости деталей, имеющих фасонные поверхности, при обеспечении точности, достаточной для решения производственных задач.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Домбрачев, Александр Николаевич, 2005 год

1. Гальцов А. Д. Нормирование и основы научной организации труда в машиностроении. — М.: Машиностроение, — 1967.

2. Митрофанов С.П. Научная организация серийного производства. — Л.: Машиностроение, 1970. — 768 с.

3. Генкин Б.М. Нормирование труда по обслуживанию производства. — Л.: ЛИЭИ, 1987.- 158 с.

4. Генкин Б.М. Оптимизация норм труда. М.: Экономика, 1982. — 200 с.

5. Горанский Г.К., Бендерева Э.Н. Технологическое проектирование в комплексных автоматизированных системах подготовки производства. — М.: Машиностроение, 1981.

6. Горанский Г.К., Владимиров Е.А., Ламбин Л.Н. Автоматизация технического нормирования работ на металлорежущих станках с помощью ЭВМ М.: Машиностроение, 1970. - 221 с.

7. Кольцов Н.А. Научная организация труда: Учебник для вузов по специальности. «Планирование промышленности». — М.: Высшая школа, 1983.-303 с.

8. Разумов И.М., Степанов А.П., Смирнов С.В. и др. Научная организация и нормирование труда в машиностроении. — М.: Машиностроение, 1975. — 344 с.

9. Научная организация труда в машиностроении. /Под ред. Разумова И.М., Смирнова С.В. М.: Высшая школа, 1978. - 341 с.

10. Ю.Смирнов Е.Л. Научная организация труда в машиностроении. М.: Машиностроение, — 1977.

11. П.Смирнов Е.Л. Справочное пособие по НОТ. М.: Экономика, 1986. — 399 с.

12. Шарин Ю.С., Якимович Б.А., Толмачев В.Г., Коршунов А.И. Теория сложности. Ижевск: Издательство ИжГТУ, 1999 - 132 с.

13. Шарин Ю.С. Технологическое обеспечение станков с ЧПУ. — М.: Машиностроение, 1986. — 176 с.

14. Шарин Ю.С., Поморцева Т.Ю. Теория сложности и ее использование в машиностроении. — Екатеринбург: Свердловский ЦНТИ, 1995. — 237 с.

15. Шарин Ю.С., Поморцева Т.Ю. Метод нормирования труда в машиностроении, основанный на методе оценки сложности изделий. — Свердловск, УПИ им С.М. Кирова, 1989. 37 с.

16. Шарин Ю.С. Вопросы точности в теории сложности. Воткинск: Боткинское полиграфическое объединение, 1991. — 20 с.

17. Справочник нормировщика под ред. Ахумова А. В. — JL: Машиностроение, 1986.— 458 с.

18. Технологичность конструкции изделия: Справочник / Амиров Ю.Д., Алферова Т.К., Волков П.Н. и др.; под общей ред. Амирова Ю.Д. 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1990. — 768 с.

19. Укрупненное нормирование в машиностроении. / под. ред. Гальперина А.Д. М: Машгиз, 1961. - 248 с.

20. Организация и планирование машиностроительного производства: Учеб. для машиностр. спец. вузов / Ипатов М.И., Захарова М.К., Грачева К.А. и др.; под ред. Ипатова М.И., Постникова В.И., Захаровой М.К. М.: Высшая школа, 1988. - 367 с.

21. Укрупненное нормирование. Под ред. А. Д. Гальцова. — М.: Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1961. — 246 с.

22. 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.

23. Акимов И. В. Самообучающаяся система экспресс оценки трудоемкости изготовления деталей машин. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук.

24. Слезингер Г. Э. и др. Инструкция по определению плановых нормативов в инструментальном производстве с использованием специальных логарифмических счетных линеек, 1955 г. — 78 с.

25. Якимович Б.А. Анализ эффективности и совершенствование переналаживаемых производственных систем машиностроения. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Ижевск, 1994.-333 с.

26. Коршунов А.И. Создание автоматизированной системы определения прогнозной трудоемкости изготовления деталей корпусного типа. / Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Ижевск, 1998. 180с.

27. Кугаевский С.С. Разработка подсистемы САПР для оценки объема механической обработки корпусных деталей на основе теории сложности. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Екатеринбург, 1998. — 221 с.

28. Тишенин Е.Ю. Повышение эффективности использования оборудования с ЧПУ в условиях автоматизированной подготовки инструментального производства. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Екатеринбург. - 1994.

29. Митрофанов С.П. Групповая технология машиностроительного производства. 3-е изд., перераб. и доп. — JL: Машиностроение, 1983.— 407 с.

30. МН 74-59 МН 81-59. Инструмент и приспособления для машиностроения. Классификация и условные обозначения. Издательство Государственного комитета стандартов, мер и измерительных приборов СССР. Москва. - 1965. - 163 с.

31. Цветков В.Д. Система автоматизации технологических процессов. М.: «Машиностроение», 1972.-240 с.

32. Якимович Б.А., Коршунов А.И. Экспертные методы оценки структурно-параметрической сложности деталей. — М.:107

33. Машиностроение, «Информатика-Машиностроение». — 1997. — № 3. — с. 28-32.

34. Якимович Б.А., Коршунов А.И. Методы укрупненного нормирования в машиностроении и перспектива получения прогнозной трудоемкости. -М.: Машиностроение, "Информатика-Машиностроение" № 3, 1996. -С. 34-37.

35. Якимович Б. А., Коршунов А.И. Определение прогнозной трудоемкости изготовления корпусных деталей в условиях автоматизированного производства. М.: Машиностроение, "Вестник машиностроения" № 8, 1996. - С. 41-45.

36. Евгенев Г.Б. Основы программирования обработки на станках с ЧПУ. М.: Машиностроение, 1983. - 304 с.

37. Гжиров Р.И., Серебреницкий П.П Программирование обработки на станках с ЧПУ: Справочник. JL: Машиностроение. Ленинградское отделение, 1990 - 588 е.: ил.

38. Дружинский И.А. Методы обработки сложных поверхностей на металлорежущих станках. М. — Л., издательство «Машиностроение», 1965.-600 е., ил.

39. Дружинский И.А. Сложные поверхности: Математическое описание и технологическое обеспечение: Справочник. Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1985. - 263 е., ил.

40. Маталин А.А. Технология машиностроения: Учебник для машиностроительных вузов по специальности «Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты». — Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1985. — 496 е., ил.

41. САПР изделий и технологических процессов в машиностроении / Р.А. Аллик, В.И. Бородянский, А.Г. Бурин и др.; под общей ред. Р.А. Аллика. Л.: Машиностроение. Ленинградское отделение, 1986. — 319 с. ил.

42. Автоматизация процессов подготовки авиационного производства на базе ЭВМ и оборудования с ЧПУ /Вайсбург В.А., Медведев Б.А., Бакумский А.Н. и др. — М.: Машиностроение, 1985. — 216 с.

43. Использование станков с программным управлением: Справ, пособие/ Под ред. В. Лесли. — М.: Машиностроение, 1976. — 422 с.

44. ГОСТ 183 72-73.Фрезы концевые твердосплавные. — М.: Государственный комитет СССР по стандартам, 1973. — 8 с.

45. Эстерзон, М.А. и др. Технология обработки на станках с программным управлением. -М.: НИИМаш, 1974. 150 с.

46. Дерябин A.JT. Программирование технологических процессов для станков с ЧПУ. М.: Машиностроение, 1984. — 224 с.

47. Справочник инструментальщика / И.А. Ординарцев, Г.В. Филиппов, А.Н. Шевченко и др.; под общ. ред. И.А. Ординарцева. JL: Машиностроение. Ленинградское отделение, 1987. - 846 е.: ил.

48. Математическая статистика. Учебник для техникумов. Под ред. A.M. Длина, М.: «Высш. школа». 1975. - 398 е.: ил.

49. Львовский Е.Н. Статистические методы построения эмпирических формул: Учебное пособие для втузов. 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Высшая школа, 1988. — 239 е., ил.

50. Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. Кн. 1 М.: Финансы и статистика, 1986. — 366 с.

51. Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. Кн. 1 М.: Финансы и статистика, 1987. - 351 с.

52. Степнов М.Н. Статистическая обработка результатов механических испытаний. М.: Машиностроение, 1972. - 230 с.

53. Красовский Г.И., Филаретов Г.Ф. Планирование эксперимента. — Минск.: Издательство БГУ, 1982. 302 е., ил.

54. Коршунов А.И., Домбрачев А.Н., Якимович Б.А. Автоматизированная система нормирования инструментальной оснастки на основе теории сложности. Информационные технологии в инновационных проектах:109

55. Тр. IV Междунар. науч.-технич.конф. (Ижевск, 29-30 мая, 2003 г.). — В 4 ч. Ч.З. - Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2003 - с. 28-29.

56. Автоматизированные системы технологической подготовки производства в машиностроении. / Под ред. чл.-кор. АН СССР Горанского Г.К. М.: Машиностроение, 1976 г.

57. ГОСТ 22487-77. Проектирование автоматизированное. Термины и определения. М.: Государственный комитет СССР по стандартам, 1978.

58. Голоденко Б.А., Смоленцев В.П. САПР в мелкосерийном производстве. Воронеж: Изд-во ВГУ, 1991. — 124 с.

59. Энгельке У.Д. Как интегрировать САПР и АСТПП: Управление и технология / Пер. с англ. М.: Машиностроение, 1990. - 320 с.

60. Пономарева К.В., Кузьмин Л.Г. Информационное обеспечение АСУ. — М.: Высшая школа, 1991. 222 с.

61. Фаулер М., Скотт К. UML в кратком изложении. Применение стандартного языка объектного моделирования: Пер. с англ. — М.: Мир, 1999. 191 е., ил.

62. Леоненков А.В. Самоучитель UML. СПб.: БХВ - Петербург, 2001. -304 е.: ил.

63. Буч Г., Рамбо Дж., Джекобсон А. Язык UML. Руководство пользователя: Пер. с англ. — М.: ДМК, 200. — 432 с.

64. Йордон Э., Аргила К. Структурные модели в объектно-ориентированном анализе и проектировании: Пер. с англ. — М.: «ЛОРИ», 1999. -264 с.

65. Домбрачев А.Н., Коршунов А.И., Формирование объектной модели изделия инструментального производства. Экономика и производство. -2004.-№2, с. 38.

66. Разработка САПР: в 10 кн. Кн. 4: Проектирование баз данных САПР: Практическое пособие. / Вейнеров О.М., Самохвалов Э.Н. Под ред. Петрова А.В. М: Высшая школа, 1990.

67. Марти Дж. Организация баз данных в вычислительных системах. — М.: Мир, 1978.

68. Системы управления базами данных и знаний: Справ, изд. / Наумов А.Н., Вендров A.M., Иванов В.К. и др.; Под ред. Наумова А.Н. М.: Финансы и статистика, 1991. - 352 с.

69. Хаббард Дж. Автоматизированное проектирование баз данных: Пер. с англ.- М.: Мир, 1984. 296 с.

70. Мейер Д. Теория реляционных баз данных: Пер. с англ. — М: Мир, 1987.-608 с.

71. Джексон Г., Проектирование реляционных баз данных для использования с микроЭВМ. — М.: Мир, 1991. 252 с.

72. Маккиман У., Хорнинг Дж., Уортман Д. Генератор компиляторов / Пер. с англ. — М.: Статистика, 1980. 527 е.: ил.

73. Немнюгин С.А. Turbo Pascal. Спб: Издательство «Питер», 2001. — 496 е.: ил.

74. Delphi 3. Программирование на Object Pascal Спб.: BHV — Санкт-Петербург, 1998. - 304 е., ил.

75. Delphi 4. Учебный курс. М.: «Нолидж», 1998. - 464 е., ил.

76. Матчо Дж., Фолкнер Д. P., Delphi: Пер. с англ. М.: Бином, 1996. -464 с.

77. Кенту М. Delphi 4 для профессионалов: Пер. с англ. — Спб.: «Питер», 1999.-1120 с.