Технико-экономический анализ вариантов технологических процессов разработанных методом структурно-параметрического синтеза в системе автоматизированного проектирования

учебного процесса является графическая система ADEM. Главное ее преимущество заключается в том, что она позволяет организовать сквозной процесс обучения, начиная от простейших чертежей до самых сложных, в том числе и пространственных, и до разработки технологических процессов обработки на станках, включая получение программ для станков с числовым программным управлением.

Будучи наиболее предпочтительным, CAD/CAM ADEM не лишен ряда существенных недостатков, которыми обладают и все остальные аналогичные CAD/CAM системы. К их числу следует отнести неполноту функций технологического проектирования: выбор средств производства для формирования параметров детали и их контроля, расчет припусков и режимов обработки, удобного формирования структуры переходов и операций технологического процесса, оценки технико-экономических показателей (продолжительности и приращения технологической себестоимости) разрабатываемого технологического процесса, полного документирования технологического процесса.

Выводы

Образовавшийся разрыв между новейшими средствами производства и сформированным фундаментом современной промышленности вызывает серьезную проблему автоматизации проектирования. Мы рассмотрели наиболее важные стороны этой проблемы и выработали некоторое общее решение. Как пример реализации такого подхода была предложена CAD/CAM система ADEM.

Удачным решением проблемы незаполненных рабочих мест в общей цепи автоматизации представляется использование легкого интегрированного CAD/CAM ADEM.

УДК 658.512

Кашуба Л.А., Новокрещенова В.А.

Технико-экономический анализ вариантов технологических процессов разработанных методом структурно-параметрического синтеза в системе автоматизированного проектирования.

Для комплексного решения с помощью САПР задач структурного и параметрического синтеза вариантов технологических процессов с обеспечение технико-экономической эффективности этих процессов необходимо решение трех основных задач:

формирование структур технологического процесса изготовления проектируемого

объекта,

определение числовых значений параметров, характеризующих синтезированные структуры и выявление оптимальных параметров реализации этих структур,

проведение технико-экономического анализа, устанавливающего степень соответствия технико-экономических параметров сформированных структур накладываемым технико-экономическим ограничениям.

Поскольку структура технологического процесса является определяющей в величине затрат времени и средств на изготовление изделия, а решение о выборе той или иной структуры технологического процесса принимается на стадии технико-экономического анализа, поэтому качество принятия решений по выбору и расчету критериев эффективности на этом этапе, а также совершенство методики проведения технико-экономического анализа имеет, безусловно решающее значение при технологическом проектировании. Для решения этих задач на высоком качественном уровне и которое возможно только с применением САПР, разработана методика, разработке которой и посвящена эта работа.

п ппеплагаемой методике технологический процесс представляется в виде

_____-..JrüL. технологических процедур, структурно ойслшешшх » комплексы

последовательное обеспечения требуемого качество параметров изделия,

технологических пер полагает наличие преобразующих переходов, обеспечивающих

Состав к и м в условиях конкретной производственной системы и

выполнение параметр обеспечивающих контроль соответствия качества этих

переходов технотес*ог^ 0’ко.Технической документации величинам,

параметров заданны HHoPí надежности характеризующейся ресурсом детали (средним

Для обеспечения также для обеспечения других технических характеристик

временем наработки на опоил g ^ переходов каждой КТР может быть изделия, последовательн всесторонне исследованных конструктивно-технологических заимствована из г0Т0ВЬ,Хтавляюц(Их собой последовательность заключительных и решений (КТР), предс (переходов) технологических процессов формирования

Предшествующих им про« ДУ_ ов деталей без привязки к оборудованию с указанием

геометрических и физических пар

режимов их выполнения. экономической эффективности синтезированных вариантов

Для оценки технико „ „X элементов использовать такие критерии

структур технологических .

эффективности процесса изг пвемя пребывания каждого объекта производства (ОП) в

- продолжительность циюи-^ £ хН£)Л0ГИческ0Г0 „роцесса;

разработанном структурном ^оимость . совокупность технологических потерь, выраженных

- технологическая се ес и спроектированной структуры технологического Материально, на всех уровнях р

процесса. цикла всего технологического процесса рассматривается

Причем, пР0Д0ЛЖИТЄЛЬН°ШКЛ0в его элементов (КТР), а технологическая себестоимость как сумма продолжительности^ переходах, его составляющих.

Как совокупность потерь на все ^ процесса, рассматриваемая как соответствие точности Точность пР0ИЗВ0ДСТВЄН”едств производства, зависит от состояния производственной Параметров изделия и точности р технического состояния и допустимого времени

Системы параметров точн° процессе выделенных для реализации производственного использования в техн0Л0ГИЧЄСК/станк0В) инструментов, средств контроля и др.) находит свое процесса средств производства ^ пр0цесса и составляющих его элементов (КТП).

выражение в структуре технолог ская эффекТивность синтезируемых технологических Поэтому, технико-эконом состояния производственной системы в результате

Процессов непосредственно зависящая

- точности производственного ктп ег0 составляющих.

- структуры технологичес яют производить расчет времени пребывания объекта Разработанные методики по гтоим0СТИ для каждого их выделенных вариантов

производства и технологической сеоес

структур КТП.

Пример исходной структуры представлен на рис. 1.

Рис. 1. Схема КТП1.

Пусть интервал рассеяния больше или равен полю допуска. Для обеспечения требований КД, в соответствии со схемой КТП1 (Рис. 1), после формирования параметра ОП Н» выбранном СП (1) производят сортировку ОП на принятые Рп' и брак Рб' с помощью СИ (3)-определяющего только принадлежность к той или иной группе (например, проходной ИЛИ непроходной калибр и т.п. СИ).

В соответствии с параметрами сортировки вероятность приемки Рп’ ОП, поступивши* на вход КТП1, соответствует вероятности Р'г, а вероятность брака Рб1 равна сумме Р'иб и Р'нб:

Рп' = Р'г Рб' = Р'иб + Р'нб

ПРИ РАСЧЕТЕ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ЦИКЛА КТП: выявлено, что время пребывания каждого объекта производства (ОП) в КТП может существенно отличаться в зависимости от соответствия его параметров приемочному полю допуска. В самом обшеМ случае для ОП, принимаемых и бракуемых с первого предъявления оно самое короткое. Дл* ОП с последующим исправлением брака оно самое длинное. Вследствие того, что при выпуске годной продукции вместе с ней появляется и брак, на изготовление и исправление которого также необходимо время, то среднее (осредненное) время пребывания ОП в технологическом процессе Тср будет отличаться как от минимального времени Тшт, так и от максимального времени Ттах.

Так для КТП 1 в соответствии с Рис.1 после формирования параметра ОП на выбранном СП (1) производят сортировку ОП на принятые Рп' и брак Рб' с помощью СИ (3). определяющего только принадлежность к той или иной группе (например, проходной или непроходной калибр и т.п. СИ).

Т1тт = Т1+ТЗ

Т1тах = Т1+ТЗ

Для вычисления среднего времени рассматриваем последовательно затраты времени по каждой из групп: принятые и брак.

Затраты времени на производство брака Тб определяем по соотношению:

Тб = Ывх*

Затраты времени на производство ОП годных с первого предъявления Тг определяем по соотношению:

Тг = Ывх*(Т1+ТЗ)Р'г

Среднее время Тср, затрачиваемое ОП на прохождение КТП, определяем по соотношению:

Т1ср = (Тб+Тг)/№ых = [(Т1 +ТЗ)(Р'нб+Р'иб)+(Т 1 +ТЗ)Рг]*ЫвхМвых Производя замену Ывх/^вых— Рп и выполняя ряд преобразований, получаем

окончательно:

Т1ср = (Т1+Т3)/Рп

емеии на выполнение преобразующих

Расчет затрат р обобшеНной методике, учитывающей кроме запланированных

переходов рассчитываю ное воздействие на ОП и оснащение (Тш - штучное время),

затрат времени на непосре устаНовку и удаление оснастки (Тпз подготовительно-

ознакомление с до^еН™мку’и Подналадку оборудования ( Тн), при работе над партией Ып

заключительное время), н я ггоофилактическое обслуживание технологического оснащения

ОП также и затраты времени " дительных ремонтов) и затраты времени на устранение

(Тппр время план0В0'пре^ИА.1.Г1ГО оборудования (Туво время устранения внезапных возникших отказов технологическ

отказов).

П = Тш + Тпэ + Тн + Тппр + Туво.

е уКа3анных временных характеристик берутся из паспортных Поскольку составлю мцт;пиальные величины, то и значение Т1 лежит в пределах: Данных и представляю собой ингсн»

ГС тш < Т1 < Т1 шах.

плшлляет вычислить как средние, так и предельные значения Разработанная методика позв

Указанных величин. разработанной методики показывает, что их слагаемые

Проведенный анализ фор ^У выполнение технологических переходов, умноженных на состоят из сумм затрат времен тностеи результатов сортировки ОП по принадлежности

Коэффициенты 01, зависящие от в ^ тности поля допуска и характеризующую степень

* соответствующим областям в меходики и алгоритмы расчета значений этих

Сгрузки данного перехода, азр ^ и ф0рМуЛы, использующие эти коэффициенты для Коэффициентов для каждой из схе Расчета временных характеристик.

тсунОЛОГИЧЕСКОЙ СЕБЕСТОИМОСТИ КТП: выявлено что ПРИ РАСЧЕТЕ ТЕлни в ктп можно оценить как совокупность потерь в

вращение технологической се ес^

ка*дом из переходов, составляюше ^ обозначена через Свх, на выходе через Свых, а

Себестоимость ОП на вХ0Де _ соответственно через С1, С2, СЗ и С4 или С1 и. Учтено Себестоимость каждого перехода й брак МОжет быть реализован по цене Цб.

т*кже и то, что неисправим"» и не 1э инятых 0П составят:

Для КТП 1 потери от обработки

Ывх*(С1+СЗ)Рп’

Потери от обработки только брака:

N вх*(Свх+С 1+СЗ )*Рб

Возврат от реализации брака по цене Цб:

Квх*Рб""Цб

Суммарные потери составят:

Ывх*[(С 1 +СЗ)Рп'+(Свх+С 14СЗ)*Рб’-Рб'*Цб]

Потери на 1 ОП составят:

[(С 1 +СЗ)Рп'+(Свх+С 1 +СЗ)*Рб’-Рб'*Цб] ^*^х/Ывых

Производя замену Рб' на (1-Рп') и Ывх/Ывых на Рп1, а также проведя ряд преобразований получим:

С1вых =

Из проведенного анализа соотношений разработанной методики следует, что приращение технологической себестоимости зависит как от себестоимости переходов, так и от вероятности выхода годной (принятой) продукции, а также от разности стоимости ОП на вхоДе в КТП и цены реализации неисправимого брака. Суммы стоимостей переходов умножены из коэффициенты 01, зависящие от вероятностей результатов сортировки ОП по принадлежности к соответствующим областям в окрестности поля допуска и характеризующих степень загрузки соответствующего перехода рассматриваемой схемы КТП. Разработаны методики и алгоритмы расчета значений этих коэффициентов для каждой из схем КТП и формулы, использующие эти коэффициенты для расчета временных характеристик.

В процессе проведенных исследований были решены следующие задачи:

1. Исследован процесс технико-экономического анализа для различных вариантов структур технологического процесса изготовления изделия Выделены основные критерии эффективности и установлены факторы, оказывающие влияние на величину этих критериев.

2. Разработаны основные этапы проведения технико-экономического анализа вариантов структур технологических процессов, разработанных методом структурно-параметрического синтеза, в системе автоматизированного проектирования, их последовательность с целью обеспечения заданных ограничений по технико-экономическим параметрам, а также проведения оптимизации проектных решений.

3. Выделены основные параметры влияющие на технико-экономические параметры структурных вариантов проектируемых технологических процессов, разработаны методики и алгоритмы расчета этих параметров.

4. Разработаны методики, алгоритмы, математические модели и программно-математическое обеспечение, необходимые для проведения технико-экономического анализа и дальнейшей оптимизации проектных решений при моделировании процесса синтеза структур технологических процессов.

5. Проведен анализ действующих технологических процессов на разработанных моделях и разработаны рекомендации для пользователей по применению программно-математического обеспечения для проектирования технологии в САПР ТП.