Сравнительный анализ классификаторов деталей машин и проведение группирования

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

УДК 621.058.013.8

А. Ф. ШИРЯЛКИН, Д. Ю. ГРЕЙ, А. М. ОНИКС

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ КЛАССИФИКАТОРОВ ДЕТАЛЕЙ МАШИН И ПРОВЕДЕНИЕ ГРУППИРОВАНИЯ

Рассмотрены аспекты классификации элементов машиностроительных производственных сред при создании системы технической подготовки и управления производством в машиностроении. Разработка системы классификации и кодирования информации о детали - неотъемлемая часть этой системы, необходимая для стабильного и эффективного функционирования среды.

Ключевые слова: классификация, кодирование, производственная машиностроительная среда предприятия, техническая подготовка производства, генетический подход.

Введение

Применение классификации деталей машин для автоматизации производственного процесса в машиностроении является важнейшим фактором повышения его экономической эффективности. Максимальную эффективность эта процедура имеет при создании новых сложных многономенклатурных производств. Особую актуальность процедура классификации деталей, как элемента автоматизации производственной машиностроительной среды предприятия, приобретает при проведении технической подготовка производства.

Техническая подготовка производства включает в себя конструкторскую, технологическую, организационную подготовку производства, а также освоение серийного выпуска новых изделий. На этом этапе новое изделие проходит различные стадии его освоения - от опытного образца, полученного в результате НИОКР, через опытную и установочную партии до серийного производства на конкретном действующем предприятии. Основная цель технической подготовки - не просто освоение серийного производства нового изделия, а решение этой задачи с максимальным учётом специфики предприятия-изготовителя и с минимальными затратами на это освоение [1].

Автоматизация производства - это процесс в развитии машинного производства, при котором функции управления и контроля, ранее выиолняв-

© Ширялкин А. Ф., Грей Д. Ю., Оникс А. М., 2012

шиеся человеком, передаются приборам и автоматическим устройствам. Введение автоматизации на производстве позволяет значительно повысить производительность труда, сократить долю рабочих, занятых в различных сферах производства [1].

До внедрения средств автоматизации замещение физического труда происходило посредством механизации основных и вспомогательных операций производственного процесса. Интеллекту альный труд долгое время оставался немеханизированным. В настоящее время операции интеллектуального труда, поддающиеся формализации, становятся объектом механизации и автоматизации.

Важным аспектом, помогающим в дальнейшем внедрению автоматизированных технологий, является применение различных методик классифицирования, которые помогают унифицировать детали, вследствие чего сэкономить время на выполнении машинами операций технологического процесса. Существует множество разнообразных классификаторов, которые отличаются по структуре и составляющим, назначению и применению, способу кодирования и удобству пользователя, ареалу распространённости и истории развития [2-4].

Сравнительный анализ классификаторов

ЕСКД и СВПК

Были исследованы следующие классификаторы: классификатор ЕСКД классов 71 и 74 и классификационная система информации о деталях машин (СВПК). Эти классификаторы по-разному выполняют кодирование деталей и имеют ряд общих и отличительных черт (таблица 1).

Таблица 1

Сравнение классификатора ЕСКД и классификационной системы

информации о деталях машин

Критерии классификации Классификатор ЕСКД Классификационная система

Формирование таксономических категорий Формирует подробные подклассы, группы, подгруппы, виды и т. д. Формирует общие подклассы, группы, подгруппы, виды и т. д., но при этом предусматривает дальнейшую четырёхуровневую классификацию и кодирование

Метод классификации Иерархический метод классификации Гибридный (иерархическо-цепной) метод классификации

Признаки классификации Сравнение размеров Ь и О, а также в зависимости от класса (71 класс, 74 класс и т. д.) выделение отличительных черт деталей (наличие и количества отверстий, резьбы) Основным признаком классификации является форма детали, технологически соответствующая способу её обработки на каждом из уровней. На втором уровне выделяются все КТЭ с подробным кодированием каждого и обозначением принадлежащих им индивидуальных размеров

Формирование размерных характеристик Габаритные размеры детали кодируются в технологическом классификаторе (ТКД), представляющем логическое продолжение классификатора ЕСКД На первом уровне размер детали роли не играет, он учитывается лишь при более подробном кодировании. При этом на каждом последующем уровне учитывается все менее значимые конструктивно-технологические элементы (КТЭ) с соответствующими размерами

Преимущества Широкий спектр деталей. Подробная классификация. Надёжность использования. Наглядное изображение примеров деталей. Большой ареал распространения Наличие дополнительных признаков классификации Удобство применения Буквенное кодирование, являющееся более понятным и очевидным даже для пользователя с небольшим стажем работы

Недостатки Консервативность. Цифровое кодирование, являющееся неудобным для пользователей с небольшим опытом работы Малый ареал распространения. Трудность внедрения на фоне общего упадка машиностроительной промышленности

С помощью классификатора ЕСКД предусматривается решение следующих задач [3]:

1. Поиск ранее выпущенных чертежей с целью их максимального заимствования при проектировании новых изделий с помощью информационно-поисковых систем (ИПС).

2. Унификация и стандартизация изделий.

3. Создание подетально-специализированных подразделений (цехов, участков, поточных линий) с организацией в них группового производства.

4. Применение обозначения изделий и их конструкторских документов в качестве единого информационного языка для автоматизированных систем при подготовке и управлении производством.

Информация 1-го и 2-го уровней классификационной системы СВПК предназначена для автоматизированного решения следующих задач

ТеПП [4]:

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 конструктив-но-технологическим признакам;

5 проведения расцеховки деталей по подразделениям предприятия;

6 выбора и расчёта количества оборудования, в том числе станков с ЧПУ;

7 подбора деталей для их обработки на станках с ЧПУ;

8 выбора и расчёта количества заготовок;

9 формирования укрупнённого маршрута обработки групп деталей;

10 укрупненного расчёта трудоёмкости обработки деталей;

11 укрупнённого расчёта трудоёмкости изготовления пресс-форм для литья;

12 укрупнённой оценки технологической жёсткости деталей;

13 присвоения чётких системных наименований;

14 разработки трёхмерных видовых моделей (представителей групп) деталей для создания системного определителя и модульной основы для проектирования новых деталей;

15 присвоения чётких системных наименований видовым моделям и деталям;

16 расчёта загрузки цехов и участков;

17 проектирования планировок цехов и участков:

18 выбора и расчёта количества инструмента и приспособлений;

19 формирования маршрута обработки групп и единичных деталей;

20 информационной поддержки при проектировании ТП обработки деталей;

21 расчёта трудоёмкости обработки деталей;

(САРТ);

22 информационной основы для разработки логистических систем;

23 учёта и планирования инструмептообес-печения;

24 учёта и планирования материалообеспе-чения.

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

Проведённое разноплановое и многоуровневое подробное сравнение, а также кодирование различных чертежей по данным классификаторам, позволяет сделать выводы о том, что данные классификаторы имеют ряд общих признаков, но вч то же время отличаются по некоторым параметрам. Каждый из классификаторов имеет свои преимущества и недостатки как в теоретических аспектах, так и в практическом применении.

Вместе с тем практическое применение системы ЕСКД на ряде предприятий Ульяновского региона дополнительно выявило её определённые недостатки [4]:

- повторяемость одного и того лее геометрического образа в различных видах (724282 и 731453, 724282 и 731273, 731271 и т. д.) оставляет реальную возможность для разнокодирова-ния;

- отсутствие в системе информации о годовой программе и трудоёмкости изготовления деталей не позволяет достаточно чётко решать некоторые задачи по выбору оборудования;

- жёсткая иерархическая структура не даёт возможность указать какой-либо конструктивный элемент (КЭ) в ней не приведённый;

- описание КЭ одного вида может присутствовать на разных уровнях классификации, что

приводит к резкому усложнению системы и затрудняет автоматизацию;

- нарушен принцип единства подхода к формированию признаков деталей на одинаковых уровнях, т. е. например, при формировании признаков на уровне подклассов в 71 классе -геометрический подход, в 73 классе на этом же уровне использован подход функциональный;

- в классификаторе ТКД принята неудобная система кодирования габаритов, с одной стороны, затрудняющая процесс кодирования, с другой - процесс решения задач;

- недостаточная продуманность терминологического описания признаков, нарушающая принцип логического единства при построении структуры классификации;

- недостаточная информативность описания детали при исключении возможности системного дополнения структуры новой информацией;

- отсутствие достаточно чёткой логической связи между классификационными признаками детали и наиболее целесообразной технологией обработки заготовок детали.

Группирование деталей по системе СВПК Первоначальная четырёхеимвольная кодировка по методике классификационной системы информации о деталях машин (СВПК) производится следующим образом [4]: ЫПБС

Н - класс невращения; НП - подкласс плоские; НПБ - группа (семейство) большие; НПБП - подгруппа (род) простые. Чертеж называется как пластина, в связи с некорректным названием, которое будет правильнее звучать, как «скоба плоская»

В ходе работы были выделены следующие группы деталей:

ВКВ - класс вращения, подкласс круглые, группа втулкообразные

ВКЗ - класс вращения, подкласс круглые, группа с элементами зацепления

ВКН - класс вращения, подкласс круглые, группа без внутренней поверхности

ВИП - класс вращения, подкласс изогнутые, группа проволочные

НПБ - класс невращения, подкласс плоские, группа большие

НМК - класс невращения, подкласс модульные, группа корпусные

НИШ - класс невращения, подкласс изогнутые, группа швеллеры

НМР - класс невращения, подкласс модульные, группа рычаги

НПМ - класс невращения, подкласс плоские, группа малые.

Таблица 2

Детали вращения, круглые, втулкообразные, сложные

ВЕДОМОСТЬ ИНФОРМАЦИИ ДЕТАЛИ ВИД Код основных элементов (ОЭ) Код дополнительных элементов (ДЭ) 3-й знак- количество ДЭ данного типоразмера

Круглые

Необр Цилиндр Коническ Ради усн Фа сон Призм Цилиндрические Нецилиндрические

глад ступ глад ступ зенк цеко кони

Н Г С К Р Ф П 1 2,3 3 ц К

Плоско-комбинированные

Ыеобр Плоско-параллел. метр трап дюйм м/зах прям сет П С

/ уу\ глад ступ уклон рад комб произ М Т Д

О 1 Н Г С У Р К П Канавки наружные

'/////////// Вид поперечного сечения объемно-профильн. дет. прям утл рад

А \ / уголок тавр швелл двутавр крест г- образ Комб . Произв П У Р

Лыски (Л) Скосы (С) -угловой (с) линейный

Г ;/////////// У Т Ш Д К Ъ Ко П

V, ъ «<-> Подкласс ВК оси не оси комб 30 45 XX Двузн. лин. размер

' 1 2 з Н1 К 30 45 XX

Уступы

Семейство В прям угл рад

ф ПО ПЗ У Р К

Радиусы Я - наружн., г- внутрен.

Род С

Общая информация о детали Основные элементы Дополнительные элементы

№ п/п № чертежа Нанм. Кол на изд. Габариты Вид за гот. Марка мат. Вес (кг) ОЭ1 ОЭ2 Общ. Код ДЭ1 Размеры ДЭ1 Труд ДЭ1 Код ДЭ2 Размеры ДЭ2 ) Труд ; ДЭ2 | Труд в мин

Ь В (О) Н <<*) Код Труд Код Труд Труд И В1 12 В2

7 ЦА8756 Втулка 40 32 22 СтЮ 0,6

9 ЦА9348 Втулка 36 24 18 Ст45 0,8

10 ЦА4526 0-6753-2 Втулка 13 8 4,9 СтЮ 0,67

13 ЦА8562-5782 Втулка 32 48 12 Ст20 0,37

17 ЦА7346 3-6753-2 Втулка 103 85 55 Ст40Х 0,657

26 ЦА7989 26884-7 Втулка 35 27 4 Ст45 0,256

Таблица 3

Детали невращения, плоские, малые, простые

к5 о

ВЕДОМОСТЬ ИНФОРМАЦИИ ДЕТАЛИ

ВИД

Т

в

Код основных элементов

Необр

Н

Круглые

Цилиндр

глад

ступ

Коническ

К

Ради усн

Фа сон

Ф

Некр

Призм

П

Необр

Н

Плоско-комбинированные

Плоско-параллел.

глад

Г

ступ

уклон

рад

комб

К

произ

П

Вид поперечного сечения объемно-профильн. дет.

уголок

тавр

Т

швелл

Ш

двутавр

д

Подкласс

Семейство

Род

Общая информация о детали

крест

К

ъ-

образ

Комб.

Ко

Произв

П

НП

М

П

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

Отверстия

глад

Цилиндрические

ступ

2,3

зенк

цеко

ц

кони

К

Резьба

метр

М

трап

Т

дюйм

м/зах

д

(N1

прям

П

Канавки наружные

угл

У

рад

Лыски

оси

3

«х • • •

не оси

Н1

комб

К

прям

ПО

Уступы (У) Пазы (П),

ПЗ

угл

рад

К

Радиусы Я - наружн.» г- внутрен.

Основные элементы

Нецилиндрические

Накатка

прям

сет

П

Канавки внутр.

Скосы (С) -угловой (с) линейный

30

30

45

45

XX

XX

Двузн. ЛИН. размер

Подсечки

Дополнительные элементы

№ п/п № чертежа Нанм. Кол на изд. Габариты Вил за гот. Марка мат. Вес (кг) ОЭ1 ОЭ2 Общ. Код ДЭ1 Размеры ДЭ1 Труд ДЭ1 Код ДЭ2 Размеры ДЭ2 Труд ДЭ2 Труд в мин.

Ь В (О) Н № Код Труд Код Труд Труд 11 В1 12 В2

3 23-76 Скоба 6 50 32 7 Ст УВА 0,45

12 65-98 Пластина 54 130 60 30 СтЮ 0,75

22 34-87 Пластина 3 100 70 20 Ст45 0,69

24 23-76 Плита 45 95 50 13 Ст45 0,23

27 45-29 Пластина 8 60 34 18 Ст45 0,44

29 12-75 Пластина 9 70 40 20 Ст45 0,47

Ю

#

Чертежи рассматриваемых деталей вращения и невращения были сгруппированы в соответствующие таблицы (таблица 2, таблица 3).

Выводы

Проведённое исследование показывает несовершенство как методик кодирования, группирования, так и самих исследуемых классификаторов. В связи с этим можно выделить ряд пунктов, направленных на доработку, подробный анализ специалистов и качественно новые разработки в данной области.

Методики кодирования и группирования, применяемые в России, в большинстве устарели и редко пересматриваются и редактируются, хотя появляются всё более мелкие критерии и всё более крупные группы, которые нередко требуют другого подхода. Поэтому следует обратить внимание на тенденции вариабельности, в частности, в области машиностроения.

Классификатор ЕСКД во многом отвечает требованиям непосредственной кодировки, однако является старой разработкой и не может конкурировать с современными системами кодирования иностранных образцов. И именно поэтому необходимо пересмотреть как саму методику кодирования по ЕСКД, так и виды кодируемых деталей, которые уже изменились под действием модернизации в промышленности и введения инновационных технологий.

Классификационная система информации о деталях машин (СВПК) более соответствует современным требованиям, но и она не совершенна. Данная методика первоначально разрабатывалась для отдельно взятого предприятия, что наложило свой отпечаток на её структуру и принципы. В связи с этим методика требует более детальной проработки для введения её в широкое применение, а также облегчения неподготовленным пользователям ознакомления с нею, что обусловлено тенденциями современного образования к узкой специализации работников.

Учитывая всё вышесказанное, можно рекомендовать разработку принципиально нового классификатора машиностроительных изделий, который бы включал в себя основания классификатора ЕСКД и классификационной системы информации о деталях машин (СВПК), что позволит ему найти не только широкое примене-

ние в России и мире, но и обеспечить качественные подход к кодированию и группировании деталей машиностроения.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Ширялкин, А. Ф. О качестве автоматизации авиастроительных производственных сред при создании РЬМ / А. Ф. Ширялкин // Вестник УлГТУ. - 2011.-№1. - С. 50-53.

2. Рийвес, Ю. Э. Системы описания и классификации деталей машиностроения: обзор, информация/ Ю. Э. Рийвес // ВНИИТЭМР. - 1991.

- 56 с.

3. Классификатор ЕСКД. Классы 71, 72,73, 74, 75. Алфавитно-предметный указатель. Термины и толкования. Перечень сокращений слов.

- М.: Изд-во стандартов, 1986. - 35 с.

4. Ширялкин, А. Ф. Основы формирования многоуровневых классификаций естественного типа для создания эффективных производственных сред в машиностроении / А. Ф. Ширялкин. -Ульяновск : УлГТУ, 2009. - 298 с.

5. Ширялкин, А. Ф. Разработка системы категориальных рядов признаков конструктивно-технологических элементов деталей / А. Ф. Ширялкин, П. Н. Куприн, М. А. Василенко // Автоматизация и современные технологии. - 2007. - №10. -С. 3-10.

6. Чебанов, С. В. Теория классификаций и методика классифицирования / С. В. Чебанов // НТИ Серия 2. - Информационные процессы и системы.- 1977.-№10.-С. 1-10.

Ширялкин Александр Фёдорович, доцент кафедры «Управление качеством», кандидат технических наук; заведующий лабораторией «Измерения и экспертиза» Имеет труды в области подготовки и управления производством, стандартизации и классификации объектов производства.

Грей Дарья Юрьевна, студентка группы УКд-31 экономико-математического факультета УлГТУ. Оникс Александра Михайловна, студентка группы УКд-31 экономико-математического факультета УлГТУ\