Разделы: Машиностроение
Размещена 05.03.2023. Последняя правка: 16.09.2023.
Просмотров - 898

Анализ автоматизированных систем технологической подготовки производства

Левшина Анна Сергеевна

Аспирант

Московский государственный технологический университет «Станкин» (МГТУ «Станкин»)

Аспирант

Феофанов Александр Николаевич, доктор технических наук, профессор кафедры «Инженерная графика», Московский государственный технологический университет «СТАНКИН»

УДК 681.5.01

Введение.

В современном мире подготовка производства представляет собой систему организации, которая охватывает комплекс взаимосвязанных организационных, технологических, плановых и других мероприятий, которые содержат все этапы разработки и внедрения новых видов продукции и возможности их изготовления. Автоматизированные системы позволяют значительно повысить производительность труда, сократить долю рабочих, занятых в различных сферах производства и обеспечить стабильное качество выпускаемой продукции.

Автоматизация производства является важным инструментом для реализации повышения конкурентоспособности, эффективности, маневренности предприятия и облегчения труда работников. Для автоматизации технологической подготовки производства применяют различные подходы и научно-технические дисциплины, основные из которых-дискретная математика, теория автоматизированного проектирования и технология машиностроения.

Современное производство согласно «Государственной программе Российской Федерации «Развитие промышленности и повышение ее конкурентоспособности» (Постановление Правительства Российской Федерации от 15 апреля 2014 года №328) ставит своей целью «создание в Российской Федерации конкурентоспособной, устойчивой, структурно сбалансированной промышленности, способной к эффективному саморазвитию на основе интеграции в мировую технологическую среду, разработки и применения передовых промышленных технологий, - индустрии, нацеленной на формирование и освоение новых рынков инновационной продукции, эффективно решающей задачи экономического развития и обороноспособности страны».

В работе рассматриваются вопросы, связанные с актуальностью технологической подготовки производства. Исследуются существующие автоматизированные системы. Анализируются концепции решения недостатков рассматриваемых систем. Автор приходит к выводу, что вопрос автоматизации производства является очень важным в современном мире.

Цель исследования: Рассмотреть и проанализировать уже разработанные автоматизированные системы технологической подготовки производства, выявить потребности в будущих разработках.

Анализ и задача: Исследование существующих автоматизированных систем технологической подготовки производств.

Метод исследования: В данной статье используется теоретический метод исследования путем анализа уже разработанных автоматизированных систем.

Анализ исследовательских работ.

На тему автоматизации технологической подготовки производства было написано множество научных трудов следующих авторов таких как: Митрофанов В.Г., Соломенцев Ю.В., Часовского А.И., Капитанова А.В., Феофанова А.Н., Бушуев В.В., Картамышева Е.С., Иванченко Д.С, ВороненкоВ.П., Схиртладзе А.Г.

Для анализа работы были использованы различные научные труды, ученых России таких как:

В автореферате «Часовского А.И. «Разработка автоматизированной системы технологической подготовки многономенклатурного производства» разрабатывалась автоматизированная система ТПП с рациональной структурой информационного обеспечения этапов многономенклатурного производства в условиях (АСТПП).[3]

Анализ данной работы выявил основные проблемы при использовании такой системы: требуется очень дорогостоящее оборудование ЭВМ, создание единой сетевой информационной базы данных предприятия, требуется большой сбор данных на предприятии;

Основываясь на вышеизложенном можно сделать вывод: необходимо найти менее затратное оборудование для реализации такой системы. А также подготовить большой сбор данных по всему предприятии.

В работе «Горбунова И.В. «Разработка автоматизированной системы технологической подготовки производства на основе CAE системы» рассмотрена автоматизация с использованием моделирования и симуляции физических процессов в пакетах программ, предназначенных для решения инженерных задач с помощью расчётных методов (CA E системах). Разработано приложение Windows-приложение, генерирующее входной k-файл для решателя LS-DYNA. [4]

Анализ данной работы выявил основные проблемы при использовании только такого системы: данная система требует постоянной адаптации под тот или иной процесс, что требует значительных затрат времени, возникающие в процессе работы проблемы занимают много времени и задерживают выпуск продукции;

Соответственно необходимо было заранее предусмотреть весь спектр разновидностей инструментов для технологической подготовки производства.

В работе «Селиванов С.Г., Хузинь Р.И. «Разработка метода управления инновационными проектами а АСТПП на основе сетей Петри». Предложено применять для работы с сетями Петри программно-методический комплекс Visual Object Net++, который описывает правила построения сетей в данной системе и основные конструкции работ их взаимосвязей. [5]

Анализ работы выявил такие проблемы при использовании такого метода:

• для подготовки использования метода требуется анализ большой базы данных;
• невозможность на некоторых предприятиях произвести перевооружение цеха для применения такого метода;
• данный метод больше применим для руководителя производства, а не для самого производства.

На данный момент не каждое предприятие готово рисковать большими финансовыми затратами и большой потерей времени для внедрения такой системы.

Также большой вклад в изучении АСУТПП внесли ученые, которые занимались данным вопросом очень длительное время:

Авторы	Тема исследовательских работ.
Часовских А.И.	Разработка автоматизированной системы технологической подготовки многономенклатурного производства Разработка автоматизированной системы технологической подготовки многономенклатурного производства.
Горбунова И.В.	Разработка автоматизированной системы технологической подготовки производства на основе CAE системы.
Селиванов С.Г.	Разработка метода управления инновационными проектами а АСТПП на основе сетей Петри.
Хузинь Р.И.
ВороненкоВ.П	Рассматривали вопросы организации машиностроительного производства с высоким уровнем автоматизации, гибкости и эффективности; различные типы производства, их структуры и принципы организации производственных процессов. Особое внимание уделяли организации вспомогательного персонала, задачам обеспечения качества выпускаемых изделий и производительности
Схиртладзе А.Г
Черпаков Б.И.	Рассматривал вопросы механизации и автоматизации металлорежущих станков, технологического оборудования автоматических линий, гибких производственных систем, автоматических цехов и заводов, а также вопросы построения управляющих программ (для станков с ЧПУ) и использования САПР.

 

Автоматизированные системы технологической подготовки производства.

Автоматизированная система технологической подготовки производства (АСТПП)-система технологической подготовки производства, которая представляет собой системное применение средств автоматизации инженерно-технических работ, обеспечивающее оптимальное взаимодействие людей, машинных программ и технических средств автоматизации при выполнении функций технологической подготовки производства.

Объектом таких систем являются:

- проектирование технологических процессов и средств технологического оснащения;

- решения инженерно-технических и организационно-технологических задач;

- решение задач управления ТПП;

- разработка программ для оборудования с программным управлением.

По статистике согласно утверждению Вячеслава Шендра технологическая подготовка производства (ТПП) в общем объеме всей трудоёмкости подготовки производства составляет от 50 до 80%. И от того насколько качественно выполнена ТПП, зависят многие факторы, а также качество выпускаемой продукции.

Трудоемкость выполнения технологических операций является критерием эффективности технологического процесса и определяется на основе технически обоснованных норм времени (ГОСТ 3.1109-82).

Норма времени – это время выполнения некоторого объема работ в определенных производственных условиях одним или несколькими исполнителями соответствующей квалификации.

Норма выработки – объем работы, который должен быть выполнен в единицу времени в определенных производственных условиях одним или несколькими исполнителями соответствующей квалификации. Эта величина обратно пропорциональна норме времени и выражается в штуках.

Имеется три метода установления норм времени:

– изучение затрат рабочего времени наблюдением;

– по нормативам;

– сравнением и расчетом по типовым нормам.

На основе технически обоснованных норм времени (рисунок 1) устанавливают расценки, определяют производительность труда, осуществляют планирование производства и т. п.

Различают следующие нормы времени:

1)- основное (машинное) технологическое время, мин, — время затраченное резание

Tо=(L/ S*n)*i

где:

L - длина обработки, мм ;
S - подача, мм/об ;
n - частота вращения шпинделя, мин-1;
i - число рабочих ходов (проходов).

L=l0+l1+l2

где:

- длина обрабатываемой поверхности в направлении обработки, мм;
- длина врезания, мм;
- перебег режущего инструмента, мм .

То есть данную формулу расчета основного времени можно записать иначе:

To=f (L, i,n,s)

F(L)=L _{от длины детали};

F(i)=зависит от инструмента;

F(n)=зависит от Ra и материала;

F(S)= от глубины реза и габариты заготовки;

2) Вспомогательное время на операцию определяются по формуле:

Tв=( tуст+tпер+t'пер+tизм)Кtв, мин

где

tуст– время на установку и снятие детали, дано по видам приспособлений вне зависимости от типов станков, мин;

tпер– время, связанное с переходом, дано по типам станков, мин;

t'пер– время не вошедшее в комплекс времени, связанного с переходом, мин;

tизм– время на контрольные измерения после окончания обработки поверхности. Время на контрольные измерения включается только в тех случаях, когда оно не перекрыто основным временем или не вошло в комплекс времени, связанного с переходом, мин;

Кtв– поправочный коэффициент на вспомогательное время, мин.

3) Определение оперативного времени:

Tоп=To+Tв, мин

Где

 To– основное время на обработку;

Tв– вспомогательное время на обработку, мин.

Определение времени на обслуживание рабочего места и личные надобности.

Время на обслуживание рабочего места, отдых и личные надобности определяется в процентах от оперативного времени по нормативным справочникам.

4) Норма штучного времени:


Тшт=(То+Тв)(1+(αобс+αосн)/100), мин

где  αобс и αосн – время на обслуживание рабочего места и время на отдых и личные надобности, выраженное в процентах от оперативного времени.

5) Определение подготовительно-заключительного времени.

Подготовительно-заключительное время Тп.з.  нормируется на партию деталей, и часть его, приходящаяся на одну деталь, включается в норму штучно-калькуляционного времени:

Тисх=Тисп+Тп.з/nд, мин

nд- количество деталей в партии.

6) Определение нормы времени общей:

Тн=То+Тв+Топ+Тисп+Тп.з

7) Определение штучно-калькуляционного времени:

Тисп=То+Тв+Тдоп

Основной признак современного производства является частая сменяемость или увеличение номенклатуры изготавливаемых изделий. При этом требования в условиях мелкосерийного производства значительно возрастают. Высокая эффективность таких предприятий достигается совершенствованием производства, применением станков с ЧПУ, разработкой систем технологической подготовки производства и применение новых CAD/CAM систем. Растет загруженность производства, которая требует минимальных затрат на его подготовку и реализацию изготовления.

В современной промышленности преобладают предприятия с мелкосерийным объёмом выпуска изделий. Для таких предприятий стремятся частично автоматизировать производство с минимальными затратами и сроками внедрения систем технологической.

Выводы

В целом, для успешного развития машиностроения необходимо постоянно совершенствоваться и применять новейшие технологии и методы производства, учитывать требования рынка и общества, а также уделять внимание экологической устойчивости.

Кроме того, важно не забывать о развитии кадрового потенциала и обучении персонала. Машиностроение – это отрасль, которая требует высокой квалификации работников, поэтому необходимо инвестировать в обучение и развитие сотрудников.

Сокращение сроков постановки продукции на производство является ключевой задачей для компаний машиностроения. Это позволяет увеличить производительность, снизить затраты и улучшить конкурентоспособность.

Также важным аспектом является участие в научно-исследовательских проектах и сотрудничество с университетами и научными центрами. Это позволяет получать доступ к новейшим технологиям и научным разработкам, а также привлекать к работе в компании талантливых специалистов.

В итоге, сокращение сроков постановки продукции на производство является сложной задачей, но при правильном подходе и использовании современных технологий и методов управления проектами, компании машиностроения могут достичь этой цели и повысить свою эффективность и конкурентоспособность на рынке.

В заключение следует отметить, что основной задачей разработки автоматизированных систем технологической подготовки производства является сокращение времени и освоения новой продукции в более короткий срок.

1. Бушуев В.В. Станочное оборудование автоматизированного производства. М:Изд-во «Станкин», 1986.
2. Картамышева Е.С. Иванченко Д.С. Промышленная автоматизация в России: проблемы и их решения // Молодой ученый, 2016. №28.с.93-95
3. Автореферат «Часовских А.И. «Разработка автоматизированной системы технологической подготовки многономенклатурного производства», 1996г.
4. Статья Горбунова И.В. «Разработка автоматизированной системы технологической подготовки производства на основе CAE» системы XXII Туполевские чтения (Школа молодых ученых). Том III.
5. Статья «Селиванов С.Г., Хузинь Р.И. «Разработка метода управления инновационными проектами а АСТПП на основе сетей Петри». Материалы XV международной научно-практической конференции . 2018
6. Автоматизация производственных процессов в машинострое- А22 нии: Учеб. для втузов / Н.М. Капустин, П.М. Кузнецов, А.Г. Схиртладзе и др.; Под ред. Н.М. Капустина. — М.: Высш. шк., 2004. —415 с.
7. Богданов А.Д. Автоматизированная система технологической подготовки производства. Понятие системы технологической подготовки. Конструкторская система производства// Международный студенческий научный вестник. – 2019. – № 6.
8. Митрофанов В.Г. Управление автоматизированными технологическими системами и моделирование оперативности при принятии решений. // В.Г. Митрофанов, Т.Г. Гришина, А.Н. Феофанов // Технология машиностроения. - №8, 2015, 43-45 с.

Рецензии:

5.03.2023, 14:41 Олевский Виктор Аронович
Рецензия: В аннотации есть "в условиях" - ?

20.04.2023, 19:28 Олевский Виктор Аронович
Рецензия: Уважаемая автор, анализ Вы проделали добротный, но новизна и вывод сформулированы не научно, на мой взгляд: - то, что Вы назвали новизной известно и 50 дет тому, - аналогично и вывод. Остановитесь на АНАЛИЗЕ и всё: он новый и полезный. Доработайте статью.

25.07.2023, 12:03 Петрухин Геннадий Михайлович
Рецензия: Уважаемая Анна Сергеевна, тема, затронутая Вами - автоматизация процесса технологической подготовки производства, в настоящее время долека от окончательного решения, а потому актуальна. Эта тема очень обширна, посокльку для разных типов производства решаться она будет, очевидно, со своими особенностями, поэтому, приступая к анализу состояния вопроса, желательно конкретно обозначить свои цели. Это даст Вам возможность оценивать достоинства и недостатки известных технических решений для решения ВАШИХ задач. Согласен и с замечаниями Олевского В.А. С Уважением!



Комментарии пользователей:

16.04.2023, 14:17 Ашрапов Улугбек Товфикович Отзыв: В аннотации автор пишет - "В настоящее время в условиях является очень важным сокращение времени на технологическую подготовку производства, чтобы предприятия могли изготавливать изделия и осваивать новую продукцию, а также повышать уровень специалистов на производстве", где нужно убрать слово "в условиях", о чем писал об этом ранее рецензент Олевский В.А.

2.10.2023, 19:14 Левшина Анна Сергеевна Отзыв: Спасибо все замечания устранены

Оставить комментарий