Об аспектах использования классификации деталей машин на авиастроительном предприятии

ной и утвержденной установленным образом информации, закрепленной на соответствующем носителе. Оптимальная и устоявшаяся информация закрепляется в стандартах.

В рамках технетики комплект документации на изготовление конкретной единичной детали следует рассматривать как техноген изделия -единицу его наследственного материала, ответственного за формирование какого-либо элементарного признака фенотипа (например, признак материала, геометрической формы и др.). Такая целостная и компактная взаимосвязь и осуществляется в техногеноме предприятия, которым в его производственном пространстве может являться правильно построенная классификационная система информации о деталях. Последняя, структурно, на генетическом уровне, отвечая за процесс рождения (изготовления) изделия, определяет и его качество, так и качество генезиса производственной среды. От этого в свою очередь, исходит и в целом, эффективность управления всей производственной системой предприятия. Таким образом, понятие техногенома изделия, следует трактовать как совокупность классифицированной информации о детали, находящейся в производственной среде и способной эффективно управлять ее зарождением и развитием. В свою очередь, качество классификации зависит от степени приближения к естественному типу, т. е. насколько ее признаки существенны на каждом ее системно-информационном уровне [3] и насколько структура этих признаков адекватна рассматриваемой производственной системе. Существует ряд критериев естественности классификаций [3, 5], из которых выведен обобщенный критерий естественности классификаций в области технического производства. Естественной классификацией называется та классификация, которая отвечает многим критериям реальности: объективности, надежности (стабильности), про- гностической силы и др., где количество свойств рассматриваемого объекта производства, поставленных в функциональную связь с его положением в системе, является максимальным, позволяя при этом достигнуть многих целей сразу.

Такое видение рассматриваемого признака детали в иерархии классификационных связей и отношений придает надежную опору процессу классификации, способствуя правильности (естественности) кодового описания и минимизируя эффект разнокодирования [3]. Поэтому на авиастроительном предприятии необходимо разработать классификационную систему деталей машин естественного типа, под которой, в нашем представлении, следует понимать систему соподчиненных группировок (таксонов) информации о деталях, используемую для эффективного установления связей в отражаемой ей системе производства. Разработка такой системы предлагается в рамках комплексной автоматизированной системы технической подготовки и управления производством (КАС ТеПУП) [3], типовой план-график 1-го этапа создания которой на предприятии на машиностроительном предприятии представлен в [4].

Набор задач и сроки их выполнения зависят от сферы интересов и возможностей предприятия. Заметим также, что кодовое описание деталей имеет 2 уровня представления: 1-й уровень, включающий конструктивно-геометрическая и общеразмерную информацию об их форме (в зависимости от клас- са) и 2-й уровень, определяющий геометрию их размерную характеристику их элементов и отдельных поверхностей. Указанные характеристики классифицируются, кодируются и заносятся в документ, называемый как ведомость информации о детали (ВИД).

Заполнение ВИД начинается с получения общего представления конструктивно-технологической форме детали в виде эскиза. Для этого, в ручном варианте заполнения на бланке ВИД чертится эскиз детали-представителя. В автоматизированном варианте графическая информация может поступать по сети от конструкторский систем типа «Unigrafix» или другой подобной, а также часть текстовых данных (материал, заготовка и т. д.), уже имеющихся в базе..

Следующим этапом классифицируется, кодируется и вводится конструктивно-геометрические данные об общей форме группы деталей рассматриваемых в таксонах (класс и подкласс) согласно табл. 1. Далее, в зависимости от конкретной номенклатуры и комплекса решаемых задач могут рассматриваться более конкретизированные таксоны (от надсемейства до рода), табл. 1-3.

При наличии необрабатываемого контура любой конфигурации брать код = 0.

Разработка классификационной системы информации о деталях машин на предприятии

Ведомость информации о детали ВИД (табл. 4) состоит из 4-х частей:

• -    эскиза детали-представителя,

  Таблица 1. Наклон обрабатываемых ребер детали (надсемейство)

  Прямые	Малкованные
  Отсутствие малки (прямой угол к основанию)	Открытая малка угол с основанием > 90*)	акрытая малка угол с основанием 90*) L	Комбинированая (открытая и закрытая	С изменяющимся углом к основанию	Произволь ные
  П	О	З	К	И	ПР

  
  

  Таблица 2. Вид контура основной поверхности детали (семейство)

  Основная поверхность сплошная
  контур детали прямолинеен					контур детали криволинеен					произ в. криво лин. и комби нир.
  параллельн. бок. сторон	паралельн. cо скос. рад.		уклон. бол. скос	Клин	сектор	сегмент		круг
  П	С		У		СЕ	Д		К		ПК
  Основная поверхность с относительно большим отверстием (нежесткая деталь)
  параллельн. бок. сторон ПО	скос. рад. СО	уклон. бол. скос УО		кольцевой сектор СО	дуга ДО		кольцо КО		произв. криволин. и комбинир. КБ

  
  

  Таблица 3. Наличие поперечных ребер и характер ребрения (подсемейство)

  

  при кодировании элементарных деталей вращения в качестве 3-го и 4-го знака берется код отношения L/D, табл. 2.

  
  

• -    системы таблиц кодового описания;

• -    общей организационно-технологической информации о группе деталей (особей),

• -    классифицированной информации о детали 1-го и 2-го уровня.

Последняя часть содержит:

• 1.    Общую информацию о геометрической форме детали (группе деталей): класс, подкласс, надсемейство и семейство и подсемейство и т. д.;

• 2.    Кодового описания основных элементов детали (ОЭ);

• 3.    Кодового описания дополнительных элементов детали (ДЭ).

Отличительной особенностью информационной системы ведомости ВИД является возможность ее использования как в неавтоматизированном, “ручном” режиме, так и производить автоматизированное кодирование путем интерактивного диалога пользователя с ЭВМ. В этом случае ВИД используется как удобный промежуточный документ.

Удобству и простоте его использования способствует нахождение большинства классифика- ционно-кодовых таблиц на поле бланка. Еще одним преимуществом, отличающим данный вид документа, является то, что с его помощью можно осуществить первый этап предварительного группирования, как для ручного, так и для автоматизированного группирования. В целом отметим, что ВИД есть как раз тот документ, использование которого максимально приближает работу технолога-систематика к режиму реального времени, что и определяет максимальную эффективность системной видовой технологии.

Традиционно информация о детали, если рассматривать разработанный документ ВИД (см. табл. 4), занимает его левую часть. Эта информация достаточна для предварительного системного решения задач ТПП (1-й уровень). Новый вид информация, которая отсутствует в традиционной форме этого документа, расположена в правой части ВИД и является логическим продолжением информации левой части. Она представляет собой данные об элементах детали и предназначена для решения задач ТПП 2-го уровня, т.е. уточнения задач формирования маршру-

Таблица 4. Ведомость информации о детали ВИД

ВЕДОМОСТЬ ИНФОРМАЦИИ ДЕТАЛИ ВИД

Код основных элементов (ОЭ)

Код дополнительных элементов (ДЭ) 3-й знак- количество ДЭ данного типоразмера

Круглые (К)

Некр

Отверстия (О)

Не обр

Цилиндр

Кони ческ

Ради усн

Фа сон

Приз м

Цилиндрические

Нецилиндрич

глад

ступ

глад

ступ

зенк

цеко

кон и

Н

Г

С

К

Р

Ф

П

1

2, 3

З

Ц

К

Плоско-комбинированные (П)

Резьба (Р) внутренние (р)

Накатка (Н)

Не обр

Плоско-параллел.

мет р

трап

дюйм

м/зах

прям

сет

П

С

глад

ступ

уклон

рад

комб

произ

М

Т

Д

(N)

Н

Г

С

У

Р

К

П

Канавки наружные (Н)

Канавки внутр.(В)

Вид поперечного сечения объемно-профильн. дет.

пря

угл

рад

уголок

тав р

веел л

вутав р

крес т

Z-образ

дв. тавр

Комб.

Прои

зм

.

П

У

Р

У

Т

Ш

Д

К

Z

2Т

Ко

П

Лыски (Л)

Cкосы (С) –угловой (с) линейный

11 оси

।е11 ос

комб

30

45

ХХ

Двузн. лин. размер

1

2

3…

Н1

К

30

45

ХХ

Уступы (У) Пазы (П),

Подсечки (П)

простые

ра здел. полк. двойные

прям

угл

рад

прям.

накл

прям.

накл

прям

накл

ПО

ПЗ

У

Р

К

ПП

ПН

РП

РН

ПД

НД

Радиусы R – наружн., r– внутрен.

Подкласс

Надсем.

Семейств

Подсеем.

Род

Вид

ТК (КД)

НО

НОП

НОПC

НОПCН

НОПСНО1

0.205

0

Общая информация о детали

Основные элементы

Дополнительные элементы

0 № п/п

Номер черт.

На им

Кол. изд

Основные размеры, мм

Вид загот

Марка матер

Мас са,

ОЭ1, ОЭ3, ОЭ5 и т. д.

ОЭ2, ОЭ4, ОЭ6 и т. д.

ДЭ1, ДЭ3,ДОЭ5 и т. д

ДЭ2, ДЭ4, ДЭ6 и т. д

Труд

L

B(D)

H(d)

d 1 (t m -t)

кг

код ОЭ1

L 1

B 1 (D)

H(d)

код ОЭ2

L 2

B (D)

H(t. d)

Код ДЭ1

l 1

b 1

h

®

Код ДЭ2

l 2

b 2

h

®

час

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

та, расчета трудоемкости, инструментообеспече-ния и др. (см. выше). Т. к. указанный документ предназначен для обработки информации как в автоматизированном, так и в «ручном» режимах, для удобства работы в последнем, таблицы кодирования вынесены в правый верхнюю часть бланка. По существу, в указанной форме ВИД объединяет 3 автономных документа. При необходимости можно пользоваться каждым из них в отдельности. В целом такой документ, в данных конкретных условиях, обладает более высоким качеством относительно требований удобства и различимости представления ИД детали. Другим документом для использования в предлагаемой видовой технологии является информационномаршрутная ведомость (ИМВ). Указанная информация предназначена для автоматизированного решения следующих задач ТеПП:

• 1.    конструкторского поиска деталей – аналогов при проектировании новых изделий;

• 2.    технологической проработки деталей и их унификации;

• 3.    поиска ТП – аналогов для их последующей корректировки при проектировании новых техпроцессов;

• 4.    группирования деталей по конструктивно технологическим признакам;

• 5.    проведения расцеховки деталей по подразделениям предприятия;

• 6.    выбора и расчета количества оборудования, в том числе станков с ЧПУ;

• 7.    подбора деталей для их обработки на станках с ЧПУ;

• 8.    выбора и расчета количества заготовок;

• 9.    формирование укрупненного маршрута обработки групп деталей;

• 10.    укрупненного расчета трудоемкости обработки деталей;

• 11.    укрупненного расчета трудоемкости изготовления прессформ для литья;

• 12.    укрупненной оценки технологической жесткости деталей

• 13.    присвоение четких системных наименований;

• 14.    разработка трехмерных видовых моделей (представителей групп) деталей для создания системного определителя и модульной основы для проектирования новых деталей;

• 15.    присвоение четких системных наименований видовым моделям и деталям;

• 16.    расчет загрузки цехов и участков;

• 17.    проектирование планировок цехов и участков;

• 18.    выбор и расчет количества инструмента и приспособлений;

• 19.    формирование маршрута обработки групп и единичных деталей;

• 20.    информационной поддержки при проектировании ТП обработки деталей;

• 21.    расчета трудоемкости обработки деталей; (САРТ);

• 22.    информационной основы для разработки логистических систем:

• 23.    учета и планирования инструментообес-печения;

• 24.    учета и планирования материалообеспе-чения.

Классифицированная и закодированная информация о детали 1-го уровня предполагает поддержку решения первых 12 задач.

Частично предлагаемая видовая технология была апробирована на одном из Ульяновских предприятий – Средневолжской промышленной кампании (ЗАО СВП).

РЕШЕНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАДАЧ НА ОСНОВЕ ПРЕДСТАВЛЕННОЙ

ИНФОРМАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ

У представленного документа много назначений: первое из них предполагает решения задачи уточнения состава групп, предварительно собранных в ВИД. В этом плане, путем рационального подбора критериев группирования по форме и размерам деталей удалось добиться оптимизированного расположения деталей в структуре выcших таксонов.

Второе назначение ИМВ – решение материально-технических задач, например, учет нормы расхода материала. Для этого в ИД ведомости включены КИМ и масса заготовки. Заметим, что в таблицу включены и и габариты детали; (L х D), что дает возможность автоматизации не только расчета нормы расхода, но и автоматизированного выполнения предшествующей задачи – выбора и расчета заготовки.

Для решения другой задачи этого плана -определения точного веса изделия, суммируются точные значения веса каждой из деталей, данные о которых включены в таблицу и используются как третье назначение документа. Заметим, что все эти задачи расчетно-технического характера, их целесообразно выполнять автоматизировано, что сократит трудоемкость рутинных расчетных работ и повысит эффективность производства. Маршруты обработки детали, включенные в ИМВ как вид ИД и позволяющие решать ряд оперативно-тактических задач подготовки и управления производственным процессом, также ведут за собой и еще одно системное назначение. Например, учитывая последовательное усложнение деталей в соответствующем таксоне, можно методом сравнения проверить качество нормирования трудоемкости по каждой из операций, а также их суммарные значения. В процессе работы такие несоответствия норм были выявлены и скорректированы.

Учитывая возможность разработки ТП на подобные детали разными технологами можно также скорректировать и унифицировать и сам маршрут обработки детали в соответствии со спецификой конкретного производства. При этом следует ориентироваться как на опыт специалистов, так и на системное восприятие технологического процесса в целом.

Здесь же можно решить и обратную задачу, связанную с проверкой качества группирования деталей, т. е. в конечном счете другой стороны верификации разработанной нами КС. Качество формирования групп можно определить по совпадению маршрутов обработки 2-х или нескольких соседних деталей. При этом принимается во внимание степень отличия величин трудоемкостей каждой пары деталей на однородные и однопорядковые операции.

НАУЧНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СИСТЕМАТИЗИРОВАННОЙ ИНФОРМАЦИИ О ДЕТАЛИ

Внешне оптимизация итогов группирования выражено в достижении плавного, периодического изменения (ранжирования) конструктивно-технологической сложности и соответственно величин трудоемкости обработки деталей согласно эволюционного принципа «от простого к сложному». Сравнивая порядок расположения деталей одной и той же подгруппы в разных документах [3] (см. приложения Г и Д) можно заметить начало процесса образования периодичности размерных последовательностей в группах сложности. Например, при достижении следующего уровня конкретизации информации о детали, из неупорядоченного множества деталей подгруппы ВКОО рассматриваемой в ведомости ВИД возникают некоторые упорядоченные последовательности размерных форм. Эти последовательности образуют некоторую периодичность распределения указанных форм в функционально-информационном пространстве некоторых подгрупп сложности, которые условно названы видами. Важно заметить, что величины периодов имеют тенденцию к сокращению с увеличением сложности деталей в подгруппе, что вполне согласуется с характером проявлением закона гиперболического распределения [1-3]. Последнее, как раз и говорит о приближении системы к естественному типу.

Заметим, что более мелкая структуризация множества деталей, связанная с введением в структуру КС существенных для каждого из уровней классификации признаков не только приближает КС к естественному типу, а также позволяет получить более качественное решение производственных задач, в том числе задачи группирования.

Информация о детали – его корневая, позвоночная часть меняется не так интенсивно, однако в день, даже на этом относительно небольшом предприятии проходит по несколько конструктивно-технологических изменений. Необходимо их оперативное отслеживание и ведение информации о детали в реальном шаге времени, что невозможно без системно-компьютерной автоматизации. Заметим, что исходные данные КС при программной реализации соответствующих постановок вышеуказанных задач позволяют решать их множество в реальном масштабе времени, сокращая цикл технической подготовки в несколько раз. То есть., например, задача группирования решалась в несколько раз быстрее, то же самое можно сказать о решении задач унификации и технологической отработки деталей изделий. О последней можно сказать, что только при достаточно оперативном, автоматизированном группировании возможно достижение достаточно качественного решения этой задачи. При этом классифицированная информация о состоянии номенклатуры деталей должно вводиться в базу данных (БД) системы ИАС КТН, отслеживаться в реальном шаге времени и вестись в течение всего цикла подготовки и управления производством. При этом на основе этой информации возможно автоматизированное решение комплекса задач ТПП.

Например, исходя из классификационнокодового описания геометрической формы детали и ее габаритных размеров (см. табл. 4 -ВИД) нетрудно разработать алгоритмы для автоматизированного решения задачи расчета норм расхода материала для материально-технического учета и планирования. Отсюда, при известных технических параметрах заводский подразделений и станков, также следует решение технологических задач расцеховки и загрузки оборудования. При организации БД оборудования, нетрудно оптимизировать систему загрузки оборудования заготовками. При наличии приспособлений, инструмента, покрытий и т. д. можно создать систему обеспечения, учета и планирования производства средствами технологического оснащения.

Следует заметить, что постановка автоматизированного решения задачи формирование маршрута обработки деталей в целом, достаточно сложная проблема [7], и может решаться разными способами. Решение этой задачи определяется не только конструктивно-геометрическими свойствами детали, но в значительной мере факторами конкретной производственной среды, прежде всего спецификой элементов технологической системы (ТС). В этом плане маршрут обработки во многом зависит от системности ее элементов, в первую очередь, степени автоматизации обрабатывающего оборудования.

Предлагаемое нами решение основывается на итерационном подходе, — постепенном приближении классификационно-кодового описания геометрической формы детали к существенным свойствам этих элементов при его иерархическом развитии.

Важной проблемой удобного представления рассмотренной информации является решение задачи системной визуализации эскизов деталей

– как эскизов-представителей видов, так и, в дальнейшем, операционных эскизов обработки. Их оперативное формирование следует основывать на элементно-модульном подходе.

Учитывая, что разрабатываемая КС рассчитана на решение многих задач ТПП и рассматривая данную работу как непрерывный процесс, следует говорить о указанной системе (КС) как о некотором инструменте управления качеством ТП. Следует также определить место КС деталей машин в общей системе управления предприятием как его технического начала, исходной структуры управления качеством обрабатываемой детали – основы и источника генезиса всего машиностроительного производства.

ВЫВОДЫ

Таким образом, в статье представлена работа, представляющая технологию по систематизации производственной среды одного из машиностроительных предприятий г. Ульяновска – ЗАО СВПК. Эта технология основана на многих подходах, методах и других технологиях, адаптирована под современные условия и показала свою эффективность даже при низком уровне автоматизации [1], в последствие она названа видовой. При организации БД объектов производства, прежде всего деталей машин и создания на этой основе информационно-аналитической системы конструктивно-технологического назначения, необходимая производственная информация будет отслеживаться, обрабатываться в реальном шаге времени.

В целом работа, проделанная на ЗАО СВПК показала:

• 1.    Высокую трудоемкость формирования КС приближающуюся к естественной. При этом качественное приближение, даже с использованием уже разработанных методов и типовых таблиц, требует нескольких итерационных шагов;

• 2.    Значительную трудоемкость качественного группирования деталей в ручном режиме, даже при имеющейся на предприятии даже при незначительной номенклатуре деталей (433 наи-

• менование);

• 3.    Настоятельную необходимость перевода подобной работы на компьютерные рельсы. Согласно расчетам, применение автоматизации могло бы сократить время работ по группированию примерно в 3 – 4 раза;

• 4.    Необходимость проведения работ по систематизации на каждом машиностроительном предприятии, имеющем номенклатуру свыше 200 наименований деталей;

• 5.    Недостаточная компетентность специалистов-технологов среднего уровня для самостоятельного проведения подобных работ.

• 6.    Необходимость проведения работ по комплексной автоматизации задач ТПП с первоначальным созданием баз данных объектов производства в рамках системы ИАС КТН.

Особый интерес представляет разработка системного документа, объединяющего системный определитель (ограничитель) деталей (СОД), [3], составляющий одно целое с системным определителем наименований (СОН), предназначенных для начального этапа проведения унификации, а также эффективного решения некоторых остальных задач ТПП.