Интегрированные системы обеспечения качества изделий машиностроения

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук


Узнать стоимость новой

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ
УДК 621. 658. 562
В. А. Полетаев, И.В. Кулак
ИНТЕГРИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА ИЗДЕЛИЙ МАШИНОСТРОЕНИЯ
Значимость проблемы повышения качества определяется ее активным воздействием на все основные факторы, от которых зависит экономический рост и эффективность производства.
Качество машин как совокупность свойств промышленной продукции закладывается в процессе научных изысканий, конструкторских и технологических разработок, создается в процессе производства, но реализуется лишь в процессе экс-плуатаци. Таким образом, качество машин формируется на всех стадиях жизненного цикла.
При традиционной методологии создания изделия этапы жизненного цикла выполняются
в естественной последовательности, на каждом из которых решаются автономные слабовзаимосвязанные задачи — конструкторские, технологические и экономические.
Узким местом оказывается и заключительный этап, связанный с изготовлением и тестированием опытных образцов и макетов. Изготовление физического макета начинается только после завершения этапов проектирования и подготовки производства. В результате тестирования опытного образца могут обнаружиться ошибки и недочеты, которые были допущены на ранних этапах разработки. Исправляя такие ошибки, приходится возвращаться назад, на
Рис. 1. Функциональная схема системы управления качеством на этапах проектирования и изготовления
предыдущие этапы жизненного цикла. Это затрудняет процесс управления качеством машин при ее создании, приводит к большим временным, трудовым и материальным затратам.
Устранение этих недостатков возможно только при использовании комплексной методологии управления качеством, учитывающей взаимосвязь и взаимовлияние этапов проектирования, изготовления и эксплуатации. Функциональная
схема решения данной проблемы представлена на (рис. 1).
При ее частичном использовании можно решать задачи выбора оптимальных конструктивных параметров изделия или оптимальные технологические процессы или оценивать поведение изделия в период эксплуатации. Использование имитационной модели позволяет получить количественную
оценку конструктивных, технологических и эксплуатационных решений. Процесс проектирования нового изделия сопровождается имитационным моделированием, что позволяет проводить тестирование параллельно с разработкой и тем самым своевременно обнаружить и исправить возможные ошибки.
Рассмотрение процесса управления качеством продукции предполагает существование двух основных множеств Q и Ш, где Q — множество свойств, готовой, проектируемой или находящейся в эксплуатации продукции- Ш — совокупность факторов, оказывающих существенное влияние на параметры
качества продукции- Ws и W0 -соответственно, множества заданные при проектировании изделия и достигнутые при моделировании спроектированного /и0 технологического процесса.
Целью разработки системы управления является обеспечение заданной точности выходных энергетических показателей АД при минимальных затратах на изготовление и эксплуатацию (рис. 2).
Иерархическая структура системы представляет собой совокупность элементов и связей между ними и представлена в виде графа:
О = У, Е,
где V — множество вершин графа- Е — множество ребер графа.
Вершины графа VfK є V
изображают подсистемы и соответствуют рассматриваемым переменным, где к — номер уровня, і - номер подсистем данного уровня.
Ребра графа Єі є Е соответствуют связям между под-
системами.
Система содержит:
• вышестоящую управляющую систему V, которая представляет собой совокупность нормативно-технических документов, регламентирующих показателей качества-
• подсистему V1 первого
уровня, которая представляет собой номинальные значения и допуски выходных энергетических показателей-
• подсистему VI — I-
уровней, соответствующая номинальным значениям и допускам функциональных параметров.
Формализация исходной информации о структуре системы осуществляется с помощью матриц смежности и инцидент-ности[1].
Процесс функционирования системы рассматривается на языке теории множеств, что позволяет независимо от природы процессов, происходящих в отдельных подсистемах, представить проблему обеспечения точности при проектировании взрывобезопасных АД как еди-
ное целое.
Для формального описания системы управления качеством функционирования необходимо установить связи между подсистемами всех уровней.
Установление связи точности функциональных параметров с точностью выходных энергетических показателей (подсистема второго уровня) осуществляется с использованием теории точности и энергетических соотношений в АД.
Теоретические и экспериментальные исследования, проведенные в работе [2], позволяют разработать модель описания процессов функционирования отдельных подсистем, а также процессов их взаимодействия, исходя из решения поставленных перед системой задач и математическую модель функционирования как отдельных подсистем, так и систем в целом.
На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований:
• выполнена оптимизация функциональных параметров и параметров точности деталей и
Рис. 2. Иерархическая структура системы управления качества
сборочных единиц АД. Разработана оптимальная система допусков и посадок АД-
• осуществлена автоматизация проектирования оптимальных ТП-
• разработан комплекс автоматизированных систем управления ТП для обеспечения заданных при проектировании показателей качества-
• разработана система технологических методов обеспечения заданных показателей качества.
Анализ опыта лидеров мировой промышленности показывает, что наши исследования идут в том же направлении, что и работа передовых стран в области управления процессов создания продукции.
Эти работы базируются на использовании мощных интегрированных систем CAD/CAM/ CAE, методологии параллельного проектирования и использования САЬ8-технологий[3,4], то есть с использованием технологий создания, поддержки и применения единого информационного пространства на всех этапах от проектирования до эксплуатации (рис. 3). По сути CALS-технологии — это стратегия, направленная на создание и развитие новейших методов проектирования, производства и эксплуатации продукции. Эта стратегия включает три основных компонента: программнотехническое обеспечение- стандарты на представление и обмен информацией- новые структуры и методы управления предприятием, при которых весь документооборот осуществляется в едином электронном пространстве.
Программно-техническая среда обеспечивает автоматизированную поддержку этапов разработки, включая проектирование, инженерный анализ и подготовку к производству. Каждому из этапов соответствует свой набор функциональных моделей. Модели обеспечены общим интерфейсом и базой данных, в которой хранится
полное описание проектируемого изделия.
Программно-техническая среда включает:
• системы автоматизированного проектирования (CAD), инженерного анализа и расчетов (CAE) и технологической подготовки производства (CAM) —
• системы автоматизиро-
ванной разработки эксплуатационной документации
(Electronic Technical Publication Development — ETPD) —
• системы управления данными об изделиях (Product Data Management — PDM) —
• системы управления проектами и программами (Project Management — PM) —
• автоматизированные системы управления производственно-хозяйственной деятельности предприятия (MRP/ ERP).
Данная методология использует имитационную модель в виде виртуального макета (цифровое представление изделия и его свойств) позволяющее оценить работоспособность
конструкции в целом [1,5].
Виртуальный макет формируется по данным главной модели — информационной базе данных, содержащей полное описание проектируемого изделия.
Программное обеспечение виртуального макетирования, основанное на современных технологиях виртуальной реальности, позволяет заменить физический прототип изделия его виртуальным аналогом и в процессе компьютерного анализа решать те задачи, для выполнения которых раньше требовались натурные испытания.
Виртуальный прототип создается сразу после выработ-ки основных требований к изделию и формирования его концептуальной модели.
Далее при детализации информационной базы модифицируется и виртуальный прототип. Таким образом, процесс проектирования нового изделия сопровождается имитационным моделированием (виртуальным макетированием), что позволяет проводить тестирование парал-
Рис. 3. Основные компоненты формирования единого информационного пространства на этапах жизненного цикла изделия
лельно с разработкой и тем самым своевременно обнаруживать и исправлять возможные ошибки (рис. 4). Еще на этапе концептуального проектирования использование виртуального макета позволяет провести анализ альтернативных подходов и выбрать наиболее верное решение.
При конструировании виртуальное макетирование помогает оценить внешнюю форму частей, их стыковку и согласовать друг с другом в рамках единого изделия.
Применение виртуальных макетов повышает наглядность и упрощает процесс управления проектированием изделий в распределенной среде корпоративной сети. В рамках подготовки производства средства виртуального моделирования позволяют в реальном времени проконтролировать все технологические этапы изготовления изделия.
Новые возможности обеспечивают параллельную работу специалистов различных профилей с имитационной моделью (электронным прототипом) и позволяют сэкономить время и материальные ресурсы [6].
Второй составляющей стратегии CALS-технологий являются стандарты на представле-
ние изделий объектов проектирования, позволяющие использовать эти данные во время всего жизненного цикла изделия. [7] Многие страны, начиная с 90-х годов, в рамках соответствующего комитета ИСО ТК 184 ведут работы по созданию таких стандартов. Ключевыми стандартами CALS-технологий являются: ISO 10 303 (STEP), ISO 13 584 Parts Library (сокращенно P-Lib), ISO 14 959 Parametrics, ISO 15 531 Manufacturing management data (Mandate), ISO 18 876 Integration of industrial data for exchange, access, and sharing (ITOEAS), ISO 8879 Standard Generalized Markup Language (SGML).
В России работы по внедрению и стандартизации CALS-технологий находятся на начальном этапе.
Учитывая сложность задачи, Госстандарт России создал на базе Всероссийского научноисследовательского института стандартизации (ВНИИстан-дарт) рабочую группу из специалистов институтов Госстандарта России и представителей заинтересованных министерств, ведомств и организаций для отражения их практических интересов.
В состав рабочей группы вошли представители Минобо-
роны, Минпромнауки, Минэкономразвития, Российской академии наук, ФУГК «Рособоронэкспорт», Минатома, Авиационного промышленного совета по CALS, НТЦ «ИНТЕГРО-Д», НИЦ CALS-технологии «Прикладная логистика», Г У Федерального центра каталогизации.
В настоящее время специалистами ВНИИстандарт с участием НИЦ CALS-технологии «Прикладная логистика» и НТЦ «Интегро-Д» выполнен комплекс работ по развитию нормативного обеспечения применения CALS-технологий в стране. В том числе разработаны и утверждены первые шесть ГОСТ Р по CALS-технологиям, гармонизированные с международными стандартами серии ИСО 10 303 (части 1, 11, 12, 21, 41, 45).
Процесс внедрения CALS-технологий на предприятии должен привести к созданию единого информационного пространства.
Одним из первых этапов этого процесса может быть разработка на предприятии системы автоматизированного документооборота. Такая система строится на сетевой структуре управления данными и включает совокупность утвержденных форм документов, правила дос-
LU я*
У & lt- ^ ас и? АСНИ
г! Sib
ИМИТАЦИОННАЯ Моделирование
__ ^ & quot- '- эксплуатационных
1 1 МОДЕЛЬ & lt-. і воздействий
СКВОЗНОЙ ЬЕЗЬУМАЖНЫЙ ПОТОК КОНС'-ТРУК'-ГОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ
Рис. 4. Структурная схема интегрированной информационной системы обеспечения качества изделий: ТЗ — техническое задание- КБД — конструкторский банк данных- ТБД — технологический банк данных-
БУП — банк управляющих программ
тупа к ним, порядок и пути перемещения документов и обеспечивающие программно-
технические средства. Фактически такие системы должны стать стандартами предприятия на документооборот в единой электронной информационной среде.
Внедрение системы управления проектом на основе стандарта на систему автоматизированного документооборота и база данных проекта является важным шагом в формировании единого информационного пространства предприятия.
На начальном этапе развития CALS-технологии были ориентированы на производственные и постпроизводствен-ные процессы и лишь впоследствии это понятие стало охва-
тывать весь жизненный цикл изделия.
Следовательно, процессы
подготовки производства и само производство послужили базой для развития этой технологии.
Первым шагом этого этапа является подготовка в процессе конструирования информации для автоматизированных систем технологической подготовки производства (ТПП), так как ручной ввод этой информации сводит практически к нулю эффект применения подобных систем [5]. Вторым шагом этого этапа является описание процесса производства в стандартах и форматах, воспринимаемых международными системами сертификации. Следующий шаг в разработке системы ТПП — это обеспечение информационного
обмена с организационно-экономиче-скими системами
комплексного управления предприятием и осуществление информационного обмена между участвующими в проекте предприятиями через глобальные сети ЭВМ с использованием различных каналов телекоммуникаций.
Опыт применения информационных технологий с использованием имитационных моделей КузГТУ в электротехнической промышленности позволил сократить временные и трудовые затраты при проектировании и запуске в производство асинхронных взрывозащищенных электродвигателей и значительно повысить их качество.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Полетаев В. А. Повышение качества машин при проектировании и изготовлении. // Вестн. Куз-ГТУ. — 1997. № 1
2. Полетаев В. А. Повышение уровня качества машин при проектировании и изготовлении (на примере взрывозащищенных асинхронных двигателей): Диссертация доктора техн. наук, — М., 1995.
3. Дмитриев В. И. О развитии CALS-технологий в России // Автоматизация проектирования, 1996. -№ 1. — С. 22−24.
4. Книшев В. Е., Книшев В. В. Реинжиниринг процесс проектирования и производства // Автоматизация проектирования, 1996. — № 1. — С. 25−31.
5. Карташева Е. Виртуальная реальность и САПР // Открытые системы, 1997. — № 6.
6. Попов Н. Е., Попов А. М. Интеграция конструкторского и технологического проектирования на основе концепции CONCURRENT ENGINEERING // Вестник машиностроения, 1998. — № 4. — С. 41−44.
7. Норенков И. П, Кузьмик П. К. Информационная поддержка наукоемких изделий. CALS-технологии. — М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2002. — 320 с.
? Авторы статьи:
Полетаев Вадим Алексеевич
— докт. техн. наук, проф. каф. информационных и автоматизированных производственных систем
УДК 621. 787: 621. 91
Кулак Илья Валериевич
— аспирант каф. информационных и автоматизированных производственных систем
В. Ю. Блюменштейн, М.С. Махалов
ОЧАГ ДЕФОРМАЦИИ ПРИ РАЗМЕРНОМ СОВМЕЩЕННОМ ОБКАТЫВАНИИ КАК ОСНОВА ФИЗИЧЕСКИХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ И РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ МЕХАНИКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО НАСЛЕДОВАНИЯ
Известно, что надежность и долговечность деталей машин в существенной мере определяется качеством поверхностного слоя (ПС). Качество П С деталей машин формируется на протя-
жении всего технологического процесса- при этом важной задачей является управление качеством ПС и, следовательно, долговечностью детали.
Одним из путей решения
этой задачи является применение комбинированных и совмещенных методов обработки и в частности метода размерного совмещенного обкатывания (РСО) [1].

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой