Публикация научных статей.
Вход на сайт
E-mail:
Пароль:
Запомнить
Регистрация/
Забыли пароль?
Вакпрофи. Публикация статей ВАК, Scopus
Научные направления
Поделиться:
Разделы: Машиностроение
Размещена 02.05.2018. Последняя правка: 28.04.2018.

Адаптация масштабируемой Базы Данных при переходе технологического оборудования на выпуск перспективных изделий

Васильев Алексей Владимирович

Московский Государственный Технологический Университет «СТАНКИН»

аспирант

Феофанов А.Н., доктор технических наук, профессор, Московский Государственный Технологический Университет «СТАНКИН», Кафедра инженерной графики


Аннотация:
В статье обсуждается возможность адаптации масштабируемой базы данных в автоматизированных производствах в машиностроении при переходе технологического оборудования на выпуск перспективных изделий. Приведены данные по описанию включения в такую базу данных модельной детали – шарнир равных угловых скоростей и проанализирован порядок действий при добавлении новой детали в комплектацию. Сделан вывод, что при появлении в номенклатуре принципиально новых изделий, система отображения для них формируется в такой базе данных «на лету», нет необходимости производить какую-либо разработку, что сводит задачу программирования к задаче моделирования, которая может быть решена специально обученным персоналом непосредственно на производстве.


Abstract:
The article discusses the possibility of adapting a scalable database in automated production facilities in the engineering industry during technological equipment movement to produce other products. The data on the description of the inclusion of a model part in such database, the constant-velocity joint, are presented and the order of actions for adding a new part to the complete set is analyzed. It is concluded that when new products appear in the nomenclature, the mapping system for them is formed in such type of database "on the fly", there is no need to do any development, which reduces the programming problem to a modeling problem that can be solved by specially trained personnel directly in manufacturing.


Ключевые слова:
автоматизированное производство; открытая база данных; масштабирование; адаптивная структура данных

Keywords:
automated production; open database; scaling; adaptive data structure


УДК 621.9.02

Ранее в работах [1] и [2] были рассмотрены возможные решения проблемы создания унифицированных моделей систем доступа и хранения данных в условиях постоянно меняющихся требований на основе адаптивных моделей хранения данных и моделей графического интерфейса.

Рассмотрим применение полученных в упомянутых работах результатов в области машиностроения для автоматических линий с высокой интенсивностью добавления деталей. Примерами таких производств могут служить автомобильные производства, где появляются новые модели автомобилей и снимают с производства старые модели. Каждый автомобиль может также иметь свои индивидуальные особенности в соответствие с требованием конкретного клиента. При этом крупные концерны могут производить различные марки автомобилей на одном и том же оборудовании, где нагрузка на производство может быть неравномерной. Некоторые детали могут быть применены для автомобильной линейки нескольких марок и так далее.

Покажем, как унифицированный доступ к базам данных позволяет решать задачу автоматизации загрузки новых деталей на примере детали для автомобильного производства.

Для начала необходимо определиться с объектной моделью и наследованием объектных типов. Допустим, что в системе существует объектный тип «Гайка», который явно и посредством наследования имеет набор атрибутов, который позволят полностью описать производимую деталь. Например, для соответствия ГОСТу, для описания детали «Гайка М 20х1,5.6H.5 ГОСТ 5915—70», необходимо иметь следующие наборы атрибутов принадлежащих объектному типу Гайка (табл. 1).

Таблица 1. Соответствие атрибутов адаптивной структуры данных характеристикам по ГОСТу

Атрибут Тип атрибута Пример
Тип резьбы Список (List) со значениями: 
Метрическая, Дюймовая
М
Шаг резьбы Числовой (Double) 1,5
Номинальный диаметр резьбы  Целочисленный (Integer) 20
Поле допуска Список (List) 6Н (ГОСТ 16093-81)
Класс прочности материала Список (List) 5 (по ГОСТ 1759-70)
Номер стандарта Строковый (String) ГОСТ 5915-70 - номер стандарта на шестигранные гайки нормальной точности, исполнение I, без защитного покрытия
Ссылка на чертеж Ссылочный (Reference) Ссылка на бинарный объект в системе


При появлении новых типов гаек, например специальных колесных гаек, то добавляется новый объектный тип «Колесные гайки», который наследуется от объектного типа «Гайки». Соответственно все объекты объектного типа автоматически наследуют все атрибуты родительского объектного типа. Далее, мы можем добавить новый атрибут к вновь созданному объектному типу, который будет указывать на тип секретного болта (табл. 2).

Таблица 2. Атрибуты объектного типа «Колесные гайки»

Атрибут  Тип атрибута Пример
Тип секретной головки Ссылочный Секретный профиль 123

Данный подход применим и к более сложным деталям, но это является уже вопросом моделирования конкретного автоматического производства, и должен выполняться в соответствии с внутренними стандартами организации.

Рассмотрим далее структуру описания одной сборочной единицы с учетом этого подхода. На примере приводного вала ШРУСа (шарнира равных угловых скоростей) опишем, каким образом данные детали могут быть загружены в базу данных. Описание деталей сборочной единицы – ШРУСа приведено в табл. 3.

Таблица 3. Описание деталей сборочной единицы ШРУС
Номер  Название
1 Приводной вал с и инерционным демпфером
2 Гайка, двенадцатигранная
3 Защитная шайба
4 Подкладная пластина
5 Винт с цилиндрической головкой с внутренним многогранником
6 Инерционный демпфер
7 Хомут
10 Уплотнительная шайба
11 Кольцо, пружинное стопорное
12 Пружинная шайба (с внутр. зубчатым венцом)
13 Хомут
14 Хомут
15 Хомут
16 Кольцо, пружинное стопорное
20 ШРУС с пыльником, монтажными деталями и пластичной смазкой
21 Пыльник ШРУСа с монтажными деталями и пластичной смазкой
22 Пыльник ШРУСа с монтажными деталями и пластичной смазкой
23 Наружный ШРУС с монтажными деталями

Теперь, когда имеется номенклатура всей сборочной детали, можно классифицировать деталь, и при этом подходе это делается в древовидном виде по частям автомобилей.

Получается, что сборочная деталь есть не что иное, как набор объектов из каталога номенклатурных объектов. При производстве деталей или сборочных единиц на автоматической линии задача автоматизации превращается в чистую задачу составления (или оптимизации) расписания для технологического оборудования и промышленных роботов в автоматизированном производстве. При этом само технологическое оборудование имеет доступ к базе данных и записывает в нее информацию о производстве, которую в дальнейшем можно использовать для аналитических целей.

Таблица 4 показывает фрагмент возможного описания древовидной структуры каталога деталей, где жирным выделена та область, к которой относится рассматриваемая сборочная единица.

Таблица 4. Фрагмент древовидного деления деталей по областям

  Система сцепления / навесные части  
Комплект сцепления  
Нажимной диск сцепления  
Диск сцепления  
Подшипник выключения сцепления / Центральный выключатель  
  Подшипник выключения сцепления
  Подвижная втулка
  Центральный выключатель
  Возвратная вилка
Система управления сцеплением  
  Главный цилиндр
  Рабочий цилиндр
Маховик  
Выжимной подшипник / регулировочная шайба  
     
  Привод колеса   
Приводной вал Сцепление/муфта
  Картер коробки передач 
  Приводной вал 6-ступенчатой механической КП
  Приводной вал 7-ступенчатая АКП
   
Карданный шарнир / комплект  
Пыльник   
Крепежные элементы / комплектующие  
     
  Главная передача   
Дифференциал  
Раздаточная коробка  
...    
     

Таким образом, при добавлении новой детали в комплектацию, единственное, что необходимо сделать – добавить в базу данных строку, описывающую деталь в древовидном представлении, а также внести атрибуты данной детали. 

Далее перейдем к описанию деталей в нотации адаптивной структуры данных в терминах принадлежности к конкретной модели производимого автомобиля (табл. 5). Учитывая тот факт, что внутри больших концернов одна и та же деталь может быть использована для создания различных комплектации авто, при «разложении» автомобиля до неделимых деталей, нельзя сказать, что одна и та же деталь всегда принадлежит только одной спецификации. Наоборот, одна деталь может встречаться ни в одной спецификации автомобиля, и также несколько раз. Следовательно, при планировании производства заранее известного номенклатурного ряда возникает задача производства определенного количества деталей заданного номера.

Таблица 5. Пример атрибутов детали ШРУС множественного назначения

Модельные атрибуты Пример
Марка автомобиля  ААА
Модель автомобиля

XXX,
YYY

Тип двигателя

90HP / 66kW,
105HP / 75kW

Трансмиссия

TSI 6
TSI 5

Номер детали 6Q0407396B


Хочется еще раз подчеркнуть, что использование нереляционных баз данных [3] решает проблему масштабирования, давая, таким образом, возможность создания открытой базы данных предприятия. Отсутствует необходимость написания множества интеграционных модулей между системами, таким образом, уменьшая операционные риски. 

Таким образом, при появлении новых деталей и сборочных единиц информация вводится в единую базу данных операторами. При появлении в номенклатуре принципиально новых изделий, система отображения для них формируется «на лету», нет необходимости производить какую-либо разработку, что сводит задачу программирования к задаче моделирования, которая может быть решена специально обученным персоналом непосредственно на производстве. При этом отделы организаций всегда имеют доступ к актуальной статистической информации, и имеют возможность производить аналитическую и операционную работу.

Библиографический список:

1. Васильев А.В. Шаблон проектирования корпоративных Java-приложений, построенных на основе адаптивных моделей данных, обеспечивающий их масштабируемость [Текст] / А.В. Васильев // Труды МФТИ. – 2013. – Т. 5, № 4 (20). – С. 96–101.
2. Васильев А.В. О построении графического интерфейса пользователя, основанного на модели виджетов и фреймворке Google Web Toolkit [Текст] / А.В. Васильев // Глобальный научный потенциал. Информационные технологии. – 2014. – №6 (39) . – С. 57-63.
3. Zhou C. Research on the Application of NoSQL Database in Intelligent Manufacturing. / C. Zhou, K. Yao, Z. Jiang, W. Bai // In: C. Yang, G. Virk, H. Yang (eds) Wearable Sensors and Robots. Lecture Notes in Electrical Engineering, 2017. – V. 399. – P. 423-434.




Рецензии:

4.05.2018, 8:45 Петрухин Геннадий Михайлович
Рецензия:  Тема статьи актуальна и представляет интерес для специалистов. Статья может быть рекомендована к публикации.



Комментарии пользователей:

Оставить комментарий


 
 

Вверх