Использование теории конструктивно-технологической сложности для оптимизации технологических процессов стапельной сборки летательных аппаратов

УДК 681.3

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕОРИИ КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СЛОЖНОСТИ ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ СТАПЕЛЬНОЙ СБОРКИ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ В.А. Рыжков, М.В. Паринов, А.Н. Юров

Рассматриваются вопросы применимости теории конструктивно-технологической сложности для оптимизации сборочных технологических процессов

Ключевые слова: сборочный технологический процесс, конструктивно-технологическая сложность, оптимизация

Процесс сборки составляет 20 - 50 % в общей трудоемкости изготовления машины, поэтому выбор его оптимальной последовательности играет важнейшую роль в производстве любого изделия. Сборочные технологические процессы условно принято делить на различные виды, каждый из которых обладает своими особенностями. Одним из таких видов сборочных работ является - стапельная сборка. Особенностью сборочного производства на стапелях является применение устройств для установки деталей и подсборок в заданное чертежом положение при сборке нежёстких частей конструкции. Применительно к летательным аппаратам на стапелях производится сборка таких узлов как: крылья, фюзеляжи, кили, стабилизаторы, пилоны, мотогондолы, воздухозаборники, их отсеки и т.д. С целью выявления критериев оптимизации сборочных технологических процессов и поиска подходящих для решения этой задачи методов, определим общую последовательность и этапы проектирования ТП.

Основные этапы разработки технологического процесса сборки следующие.

1. Расчет такта сборки и выбор организационных форм сборочного процесса.

2. Составление технологических схем сборки узлов и изделия в целом, в которых указывается последовательность сборки изделия и его узлов.

3.Проектирование технологических операций сборки: уточняют содержание технологических переходов; определяют схему закрепляемых деталей; выбирают технологическое оборудование, приспособления, рабочий и измерительный инструмент; устанавливают режимы работы, норму времени и разряд работы.

Рыжков Владимир Анатольевич - ВГТУ, ст. преподаватель, тел. 8(473)255-42-48

Паринов Максим Викторович - ВГТУ, канд. техн. наук, доцент, тел. 8(473)255-42-48

Юров Алексей Николаевич - ВГТУ, канд. техн. наук, доцент, тел. 8(473)255-42-48

4.Определение состава контрольных операций и испытаний.

5.Обоснование эффективности сборочного процесса. Оценку разработанных вариантов технологических процессов производят, используя абсолютные и относительные показатели. Абсолютные - себестоимость отдельных операций и процесса сборки в целом и трудоемкость сборки узлов и изделия. Относительные - коэффициент загрузки каждого сборочного места, коэффициент загрузки сборочной линии, коэффициент трудоемкости сборочного процесса (отношение трудоемкости сборки к трудоемкости изготовления деталей, входящих в сборочный элемент).

6. Оформление технологической документации.

7.Проектирование специальной технологической оснастки, в том числе подъемнотранспортных средств.

8.Разработка технологической планировки сборочного цеха (в условиях нового планирования).

Для оценки оптимальности технологических процессов стапельной сборки зачастую используют вышеуказанные частные показатели, имеющие трудовое, стоимостное или абсолютное выражение. Эти критерии зачастую не позволяют реально судить об эффективности производства. Особенно это актуально в условиях современного машиностроительного производства, эффективность организации которого требует системных и последовательных преобразований.

Таким образом, существует вполне определенная потребность применения таких методов оценки эффективности производства, которые позволят описывать производственные процессы любой конкретной производственной системы машиностроения в терминах, единых для всей отрасли. В особенности это актуально при решении задач прогнозирования процессов функционирования и развития производственной системы машиностроения в соответствии с изменением, как предметов

труда (производственной номенклатуры), так и состояния самой системы (формирование и преобразование ее структуры). В качестве такого показателя может выступать конструктивно-технологическая сложность машиностроительного изделия [3,4].

Конструктивно-технологическая сложность, с одной стороны, есть мера затрат производственных ресурсов на изготовление машиностроительного изделия, с другой стороны, она является неотъемлемым атрибутом самого изделия, комплексно учитывающим его структурные и субстантные характеристики в соответствии со сложившимся уровнем средств производства [4].

Сложность изделия определяется как рекурсивная функция, действующая на каждом уровне иерархической структуры этого изделия, состоящего из деталей - сборочных единиц, причем изделие рассматривается как верхний уровень соответствующей структуры. Конструктивно-технологическая сложность

детали - сборочной единицы определяется как функция, аддитивная относительно сложности входящих в неё деталей - сборочных единиц нижнего уровня и применяемых к ней технологических переделов.

Для расчета конструктивно-технологической сложности, соответствующей конкретному технологическому переделу, разрабатываются математические модели, общим принципом формирования которых является иерархическая декомпозиция детали - сборочной единицы на структурные составляющие, которая сопровождается выделением элементарных сущностей, таких как: конструктивнотехнологические элементы, элементарные работы и т. д.

В частности, в основу математической модели, позволяющей определять конструктивно-технологическую сложность технологического передела «стапельная сборка», заложена декомпозиция собираемой части с целью функции оптимизации ее технологического членения.

Для описания совокупности всех возможных конструктивно-технологических элементов выделено множество порождающих элементов, каждому из которых сопоставляется элементарная трудоемкость его изготовления при получении определенным технологическим способом. Таким образом, любой представитель множества порождаемых элементов формируется путем модификации геометрических, конструктивных и технологических характеристик порождающего элемента. Порож-48

даемые конструктивно-технологические элементы составляют исходное множество, непосредственно используемое для формирования информационной модели сборочной единицы.

В данном контексте конструктивнотехнологический элемент представляет собой деталь, которая характеризуется, с одной стороны, определенной геометрической формой, т.е. способом формирования, с другой стороны, конструкторско-технологическими параметрами и характеристиками, представленными в виде коэффициентов, определяемых в соответствии с разработанными методиками [3]. Сложность конкретного элемента определяется с использованием мультипликативной функции, зависящей от коэффициентов, учитывающих его параметры.

Сложность передела «стапельная сборка» определяется с использованием аддитивной функции вида:

« 1 £сл, ,

к=1

где СТР - КТС технологического передела «стапельная сборка», I - число классов элементарных работ, 5 - количество порожденных элементарных работ в¡-м классе; «¿-количество однотипных элементарных работ, соответствующей ¿-й порожденной элементарной работе; СА - сложность к-й элементарной работы.

Показатель конструктивно-технологи-

ческой сложности машиностроительного изделия может использоваться при решении целого ряда задач, возникающих в машиностроительном производстве [6,7]: оценка трудоемкости и затрат на изготовление машиностроительного изделия на этапе формирования пакета заказов предприятия с целью расчета его себестоимости и определения рентабельности; оценка эффективности используемых конструкторско-технологических решений и проведение аудита организационно-технического уровня производственных подразделений и т.д.

С использованием показателя конструктивно-технологической сложности разработан комплексный метод технического нормирования [4], включающий в себя несколько уровней оценки конструктивно-технологической сложности, и предназначенный для определения трудоемкости и затрат на изготовление машиностроительного изделия на основных этапах его жизненного цикла. Элементы метода реализованы в виде автоматизированных систем технического нормирования и прогнозирования трудоемкости и себестоимости из-

Стр = £

¡=1

£

¿=1

готовления машиностроительного изделия [3,4].

Исследования зависимостей трудоемкости изготовления от конструктивно-технологической сложности представителей производственной номенклатуры, проводимые на машиностроительных предприятиях России [3,6,7], позволили разработать метод оценки затрат трудовых ресурсов на изготовление машиностроительных изделий в соответствии с организационно-техническим уровнем исследуемой производственной системы [8].

Современное машиностроительное производство, обладающее значительной вариативностью номенклатуры, должно характеризоваться высокой гибкостью, оперативностью и управляемостью. Проблема повышения его эффективности является одной из наиболее актуальных в сложившихся условиях. Результаты, полученные в ходе исследований в области оценки конструктивно-технологической сложности машиностроительных изделий, могут успешно использоваться при решении данной проблемы, когда речь идет о формировании рациональной номенклатуры производственной системы, оценке эффективности используемых конструкторско-технологических решений и т.д.

Формирование теории конструктивнотехнологической сложности изделий машиностроения, разработка на ее основе методов оценки затрат производственных ресурсов на изготовление машиностроительного изделия в соответствии с организационно-техническим уровнем производственной системы и создание с их использованием элементов информационной системы машиностроительного предприятия должны обеспечить мощный инстру-

ментарий для решения производственных задач, связанных с планированием, управлением, оценкой и повышением эффективности функционирования производственных систем машиностроения.

Литература:

1. Организация и планирование машиностроительного производства (производственный менеджмент) / К.А.Грачева, М.К.Захарова, Л. А.Одинцова и др. Под ред. Ю.В.Скворцова, Л. А.Некрасова - М.: Высш. шк., 2003. - 470 с.

2. Осетров В.Г., Молчанов С.М., Мишунин В.П. Теория и практика организации производства. - Ижевск: Изд-во "Детектив-информ", 2003. -180 с.

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

4. Коршунов А.И., Якимович Б.А. Комплексное решение проблемы нормирования машиностроительного изделия с использованием теории конструктивнотехнологической сложности. // Интеллектуальные системы в производстве: Период. науч.-практ. журн. - Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2003. - №2. - с. 86-105.

5. Цветков В. Д. Система автоматизации проектирования технологических процессов. - М.: Машино-строение,1972. - 240 с.

6. Abramov I.V., Jakimovic B.A, Kuznecov A.P., Korsunov A.I. Primenenie pokazatelja konstruktivno-technologiceskoj sloznosti dlja ocenki effektivnosti funkcionirovanija proizvodstvennych sistem. In: CO-MAT-TECH'98, 6.medzinarodna vedecka konferencia. Slovenska technica univerzita 1998, s.420-425.

7. Коршунов, А.И., Якимович, Б.А. Использование теории конструктивно-технологической сложности для повышения эффективности машиностроительного производства. / AKADEMICKÄ DUBNICA 2002, Zbornik prednasok z 8. medzinarodnej vedeckej konferencie. Slovenska technica univerzita v Bratislave 2002 s.191-195.

8. Фоминых Р.Л., Якимович Б.А., Коршунов А. И. Оценка трудоемкости машиностроительного изделия и организационно-технический уровень производства. // Экономика и производство. - 2003. - № 4. - с. 43 -46.

THE THEORY ANALYSIS OF CONSTRUCTIVE-TECHNOLOGICAL COMPLEXITY FOR OPTIMIZATION OF ASSEMBLY PROCESSES V.A. Ryzhkov, M.V. Parinov, A.N. Yurov

The article considers questions about applicability of the theory of is constructive-technological complexity and optimization of assembly processes

Key words: assembly process, structural and technological complexity, the optimization