Разработка методов и средств организации комплексов для контроля электротехнического оборудования самолетов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.22, кандидат технических наук Горяинов, Сергей Борисович

• Горяинов, Сергей Борисович
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Горяинов, Сергей Борисович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ОРГАНИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ САМОЛЕТОВ.

1.1 Специфика электротехнического производства авиационных предприятий и пути его развития.

1.2 Комплексные проблемы автоматизации электротехнического производства авиационных предприятий и методология системного анализа.

1.3 Основные понятия и определения.

1.4 Гибкая технологическая система изготовления электротехнического оборудования самолетов.

1.5 Структура гибкой автоматизированной технологической системы производства электротехнического оборудования самолетов.

1. 6 Проблемы технологической подготовки контрольно-испытательного оборудования.

1.6.1 Структура и особенности элементов технологического оснащения процесса контроля ЭТОС.

1.6.1.1 Технические средства контроля.

1.6.1.2 Технологические программы контроля.

1.6.1.3 Технологические переходные устройства.

1.6.1.4 Стыковочные карты.

1.6.2 Состояние технологической подготовки технического контроля ЭТОС.

ГЛАВА 2 РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ

ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВА ЭТОС.

2.1 Математическая модель объекта контроля.

2.2 Формализация стыкуемости разъемов.

2.3 Понятие «стандартного» разъема и группы разъемов.

2.4 Структура коммутационного поля.

2.5 Математическая модель переходного устройства.

2.5.1 Графовая модель переходного устройства типа разъем-разъем».

2.5.2 Графовая модель переходного устройства типа клемма-клемма».

2.5.3 Сокращенная графовая модель переходного устройства.

2.6 Моделирование задачи подготовки переходных устройств.

ГЛАВА 3 РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА ПОЛУЧЕНИЯ НАБОРА ПУ ДЛЯ

ЭЛЕКТРОСБОРКИ. ЗАДАЧА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПУ.

3.1 Основные понятия и определения.

3.2 Решение задачи подбора переходных устройств.

3.2.1 Основные этапы подбора.

3.2.2 Построение матрицы решений.

3.2.3 Количество решений задачи подбора для отдельной ЭС.

3.2.4 Определение мощности счётного множества решений задачи подбора.

3.2.5 Алгоритм поиска решений задачи подбора.

3.2.6 Критерии качества и функция цели задачи подбора.

3.2.7 Характеризационная проблема задачи подбора.

3.3 Решение общей задачи проектирования переходных устройств.

3.3.1 Проектирование переходных устройств для отдельной электросборки.

3.3.1.1 Ограничения в задаче проектирования ПУ для отдельной ЭС.

3.3.1.2 Оценка количества решений задачи проектирования

ПУ для отдельной ЭС.

3.3.1.3 Критерии качества и функция цели задачи проектирования ПУ для одной ЭС.

3.3.1.4 Стратегия проектирования «от объекта контроля».

ГЛАВА 4 СИНТЕЗ СТРУКТУРЫ ОРГАНИЗАЦИИ КОНТРОЛЯ И

ДИАГНОСТИКИ ЭТОС.

4.1 Формальная постановка задачи организации проектирования технологического процесса подготовки системы контроля и диагностики ЭТОС.

4.1.1 Оценка и выбор организационной структуры СКД

ЭТОС.

4.2 Критерий оценки эффективности организации ТПП СКД

ЭТОС.

4.3 Средства обеспечения технологического процесса контроля и испытаний.

4.3.1 Стенд проверки электромонтажа СПМ - ЮТ.

4.3.2 Создание программы контроля жгута.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка методов и средств организации комплексов для контроля электротехнического оборудования самолетов»

Рыночные отношения в сфере авиационного производства, жесткая конкуренция на рынке готовой продукции требуют создания новых, а также совершенствования ранее разработанных и используемых в промышленности технологических операций, процессов (ТО, ТП) и организации структур производства и ТП их реализации, которые должны обеспечивать:

• получение изделий, качество которых превосходит лучшие мировые стандарты или соответствует им;

• экологическую чистоту и безопасность производства;

• интенсификацию производства, высокий и устойчивый уровень годных изделий;

• возможность эффективной реализации ТО, ТП на программно-управляемом оборудовании;

• резкое снижение ресурсоемкости производства, удельных совокупных затрат (живого труда, материалов, энергии, основных фондов капиталовложений) при изготовлении различных изделий.

Анализ перечисленных выше требований показывает, что последние могут быть удовлетворены лишь в том случае, если задачи проектирования ТП контроля и организации их реализации будут изначально ставиться и решаться как задачи оптимизации, как задачи формирования наиболее предпочтительных решений. В основе построения производственных процессов контроля ЭС лежит моделирование процессов анализа ОК, разработка ПУ и критерия оценки эффективности реализации предлагаемых моделей и методов при создании комплекса «ОК-СК», реализующего производственный процесс контроля для каждой конкретной электросборки. Моделирование повышает эффективность производственного процесса подготовки системы контроля и позволяет оптимизировать банк ПУ для различных вариантов постановки задач оптимизации, а также является основой для совершенствования организационной структуры контроля электросборок (ЭС) электротехнического оборудования самолетов (ЭТОС) в рамках самолетостроительных предприятий.

Следует отметить, что методика моделирования должна содержать в себе средства оценки достижимости целей и влияние различных производственных факторов, а также методы проверки корректности созданной модели. К существующим методам решения задач моделирования относятся методы линейного и динамического программирования, комбинаторные методы последовательного конструирования, анализа и отсеивания конкурентоспособных вариантов, комбинаторный метод ветвей и границ.

Из числа рассмотренных методов наиболее перспективным для обозначенной проблематики являются методы последовательного конструирования, анализа и отсеивания неперспективных вариантов, в основе которого лежит идея поэтапного решения задачи. При этом возникает для рассматриваемого в работе случая задача построения схем ПУ на основе анализа ЭС и их объединения в банки ПУ, которые покрывают все множество разъемов ЭС, принадлежащих полному комплекту ЭТОС.

В формальных методах моделирования, применяемых для организации производственного процесса контроля ЭС, недостаточно отработаны методы создания комплекта ПУ для проверки всего комплекта ЭС ЭТОС, не учитываются как вероятностные, так и стоимостная оценка работ по подготовке производственного процесса контроля ЭС.

Решением поставленной задачи, начало которой связано с работами А.Н. Коптева, А.А. Миненкова, В.А. Барвинка, В.В. Налимова, К. Хартмана, Э. Лецкого, В. Шеффера, В.Г. Горского, Ю.П. Адлера, Б.Н. Марьина, Ю.Л. Иванова и др. в работах которых были сформулированы теоретические основы организации производства ЭТОС, моделирования и оптимизации организационных структур и производственных процессов, потребовало разработки моделей, позволяющих использовать имеющиеся ресурсы для минимизации затрат на подготовку производственного процесса контроля ЭТОС.

В настоящий период времени, когда авиационные предприятия участвуют во многих совместных проектах по освоению новой продукции, ремонту и модернизации существующей, создание комплексной методики формирования организационной структуры системы «ОК-СК» с учетом требований, предъявляемых к качеству ЭС ЭТОС рынком, является актуальной задачей. Особую важность задаче моделирования на этапе подготовки системы контроля придают необходимость взаимодействия с этапом анализа объектов производства и реализацией полученных результатов в процессе моделирования.

Высокая значимость и потребность в моделировании для совершенствования организации подготовки контроля ЭС ЭТОС определили цель и содержание настоящей работы.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является моделирование и оптимизация организационной структуры процессов контроля электросборок для совершенствования организации производства ЭТОС.

Для достижения поставленной цели в диссертации были определены следующие задачи:

1. Анализ состояния специфики и организационной структуры электротехнического производства предприятий авиастроения;

2. Разработка системы математических моделей для исследования электросборок, как элементов единой организационной структуры «Объект контроля -г Система контроля»;

3. Моделирование организационной структуры системы «ОК-СК»;

4. Моделирование банка переходных устройств для создания организационной структуры комплекса контроля ЭТОС;

5. Оптимизация банка переходных устройств для организации системы «ОК-СК»;

6. Разработка критерия оценки организационной структуры системы «ОК-СК».

Объектом исследования является производственный процесс подготовки системы контроля электротехнического оборудования на самолетостроительных предприятиях.

Предметом исследования являются методы и средства рациональной организации технологической подготовки контроля и испытаний ЭТОС.

Методы исследования связаны с применением методов комбинаторной топологии, теории графов, экономико-математического моделирования. Научная новизна работы состоит в том, что:

- решена задача стыкуемости «объект контроля - система контроля» (ОК-СК) для создания организационной структуры контроля ЭС;

- разработана графоаналитическая модель переходного устройства реализующего соединения в системе «ОК-СК»

- сформулирована и решена задача подготовки банка переходных устройств для стыковки полного комплекта объектов контроля ЭТОС с системой контроля;

- исследована задача подбора переходных устройств соединения в системе «ОК-СК»;

- разработана методика создания оптимального банка ПУ для формирования полного набора организационных структур в системе «ОК-СК»

- предложен критерий оценки эффективности организационной структуры системы «ОК-СК»

Практическая значимость диссертации состоит в том, что применение разработанных автором методов технологического анализа объектов контроля, синтеза ТП стыковки и критериев оценки предложенных решений, позволило осуществить совершенствование научной организационно-технологической подготовки производства электротехнического оборудования самолетов семейства ТУ-204.

Предложенные методы имеют особую актуальность для создания производства новых типов самолетов, в частности, самолета Ту-334, Ту-414.

Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы внедрены в производство ЭТОС в ЗАО «Авиастар-СП» и переданы для организации процессов контроля ЭТОС при производстве самолета Ту-334 и Ту-414, а также в НИАТ - для создания руководящих технических материалов по монтажу бортовых распределительных устройств в авиастроении.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на XI Международной конференции по проблемам управления (Москва, 2003), Международной научно-практической конференции по современным сложным системам управления (Воронеж, 2003), на XI Всероссийском семинаре по управлению движением и навигации летательных аппаратов (Секция производства и эксплуатации летательных аппаратов), Всероссийской научно-практической конференции по актуальным проблемам проектирования, производства и эксплуатации изделий машиностроения (Самара, 2001).

Публикации. По теме диссертационной работы автором опубликовано 9 работ, в т.ч. 2 статьи в периодических научных и научно-технических изданиях, рекомендованных ВАК РФ , 3 статьи в опубликованных сборниках материалов Международных и Всероссийских конференций.

В первой главе диссертации рассмотрены вопросы теории и практики организации производства и контроля объектов ЭТОС, методы их оценки, тенденция развития теории, проблемы ТП контроля. Возможности повышения точности, устойчивости, экономичности производства электротехнического оборудования летательных аппаратов, его дальнейшая интенсификация, уровень организации, который обеспечивается за счет дифференциации технологических процессов контроля и их оптимальной интеграции.

Во второй главе исследованы вопросы моделирования объектов электротехнического оборудования с целью анализа его структуры, возможности дифференциации, представлен метод формализации стыкуемости разъемов, построены графовые модели переходного устройства различной степени детализации. Сформулированы на языке теории графов две основные задачи подготовки переходных устройств для процесса контроля: задача подбора и задача проектирования.

В третьей главе основной задачей является разработка алгоритмов и исследование оптимальных решений задач подбора и проектирования. Введены основные понятия и определения задачи подбора и проектирования переходных устройств, решена задача подбора ПУ, поставлена и решена задача проектирования ПУ.

В четвертой главе рассмотрены вопросы обоснования критерия и метода выбора технологического процесса подготовки контроля ЭТОС и реализация контроля жгутов и электросборок ЭТОС.

Условиями предпочтения выбора множества возможных решений определяются двумя критериями: критерием эффективности или совершенства; оценочной функцией, соотносящей внешние и внутренние свойства объектов контроля. Осуществлена постановка задачи проектирования системы Контроля производства изготовления электросборок самолета Ту-204.

В заключении полученные выводы соотнесены с целями и задачами, поставленными во введении, а также проведена оценка успешности предложенных методов, критерия оценки ТП подготовки контроля ЭТОС. Полученные результаты позволили наметить перспективу дальнейших исследований, связанных с применением методов топологии и теории графов к проблемам производства систем контроля ЭТОС.

10

Заключение диссертации по теме «Организация производства (по отраслям)», Горяинов, Сергей Борисович

Выводы и результаты по диссертации в целом тесно связаны с поставленными целями и задачами работы и говорят об успешном их решении. Теоретические результаты составляют основу создания научно-технологической подготовки современного производства ЭТОС и открывают перспективу дальнейших исследований по данной теме с целью создания теории подготовки производства ЭТОС авиастроительных фирм.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Проведенный анализ электротехнического производства авиастроительных предприятий в условиях рыночной экономики показал, что специфика этого производства и современные требования породили ряд проблем, при этом важнейшей является проблема организации комплексов для контроля ЭТОС, которая с учетом других проблем потребовала выработки рациональных действий на основе всестороннего анализа теории организации контроля ЭТОС.

Показана необходимость и даны основные направления развития научно-технологической подготовки контроля ЭТОС.

В рамках выполненных исследований сформулирована цель и решаемые в диссертации задачи.

2. В работе организуются разнообразные операции в соответствии с их фундаментальными свойствами и ожидаемым назначением, представляющими этапы создания переходных жгутов, в процессе их формирования в рамках организационной структуры, которая требует, в первую очередь, технологического анализа объектов контроля; синтеза технологических процессов контроля; методов проектирования и разработки критериев оценки организации проектирования ТП подготовки контроля ЭТОС.

3. В рамках решения задачи подготовки ТП контроля на основе теории графов разработана система формального представления объектов ЭТОС, переходных устройств ОК-СК, а также даны понятия стыкуемости ОК-СК

4. При решении задачи подбора ПУ бы создан аппарат синтеза ПУ, решены задачи оптимального подбора на основе математического аппарата, обладающего необходимыми свойствами.

5. С материальных позиций рассмотрены модельные представления организационных структур контроля и диагностики. Сформированы общие подходы к критериям эффективности. Разработан критерий оценки СКД ЭТОС.

6. На основе решения практических задач разработаны программа подбора ПУ и программа формирования документов контроля.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Горяинов, Сергей Борисович, 2004 год

1. Технический контроль в машиностроении. Справочник проектировщика. Под. ред. В.Н. Чупырина и А.Д. Никифорова. М. «Машиностроение», 1897 г.

2. ГОСТ 16504-81 «Испытания и контроль качества продукции»

3. Д.Н. Федосеев. Качество сборочных операций. Л.: «Машиностроение», 1971 г.

4. Г.М. Загрутдинов. Достоверность автоматизированного контроля. Казань: 1980 г.

5. А.Н. Коптев, В.Н.Родионов. Универсальный стенд автоматического контроля жгутов САК-1000. М.: Труды НиАТ, 1973,с.31-35.

6. А.Н. Коптев, Г.Г.Романов. Математическое и программное обеспечение конструкторско-технологических баз данных САПР электротехнического оборудования самолетов. М.: Авиационная промышленность, N 4, 1992 г.

7. Коптев А.Н., Горяинов С.Б. Контроль системы распределения электроэнергии с использованием сети на основе CAN-протокола. Сб. науч. тр. Москва, Вестник СФ МГУП, №1, 2001 с. 34-39.

8. Коптев А.Н., Горяинов С.Б. CAN-протокол применительно к контролю динамических процессов. Сб. науч. тр. всеросийской научно-практической конф. Проектирование, производство и эксплуатация изделий машиностроения. Воронеж, 2003. С.323-327.

9. Коптев А.Н., Коптев В.А., Горяинов С.Б., Прилепский В.А Универсальная система контроля состояния токораспределительных сетей. Тез. докл. Вторая междунар. конф. по проблемам управления. М.: ИПУ РАН, 2003. - С. 116-117.

10. Горяинов С.Б. Техническая диагностика непрерывных объектов. Самара: Труды XI Всеросс. Научно-технического семинара по упр. движением и навигации летат. аппаратов. СГАУ, 2003.- С.346-352

11. Горяинов С.Б. Математическая модель переходного устройства «Объект Контроля-Система Контроля» Сб. науч. тр. Самара, Вестник СФ МГУП, №5, 2003 с. 37-42.

12. Горяинов С.Б. Разработка алгоритмов и исследование оптимальных решений задач подбора и проектирования. Сб. науч. тр. Самара, Вестник СФ МГУП, №5, 2003 с. 42-49.

13. Е.П. Корнев, А.Н. Коптев, С.В. Плахтюрин. Развитие автоматизации производства электротехнического оборудования самолетов. М.: Авиационная промышленность, N 4,1992 г.

14. Е.П. Корнев. Локально-организованная гибкая производственная система электротехнического оборудования ЛА. М.: Авиационная промышленность, N 4, 1992, с. 28-30.

15. Коптев А.Н. «Повышение объективности контроля системы энергоснабжения самолетов» Л.: Труды ЛиАП, 1971, с 80-81.

16. Миллер Р. «Теория переключаемых схем» М.: Наука, 1970, т.1, -416с., Т.2.-304с.

17. Абрамова Н.Т. Понятие уровень организации. Кн. Развитие концепции структурных уровней в биологии. -М.: Наука, 1972.

18. Богданов А.А. Всеобщая организационная наука ( тектология), т.1, М., 1925; т.2. Берлин, 1929.

19. Братухин А.Г., Коротнев Г.И., Шевчук И.С., Братухин В.А. Постулаты CALS авиастроения //Авиационная промышленность. №2,2001.28. С.4-7.29.