Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Современное состояние подготовки производства основных деталей гидроцилиндров, цель и основные задачи исследования 8
1.1 Анализ современного состояния подготовки производства основных деталей гидроцилиндров 8
1.2 Выводы по главе 1 30
1.3 Предметная область, цель и основные задачи исследования 31
ГЛАВА 2. Исследование связей конструктивных и технологических проектных решений 33
2.1 Формализованное представление и оценивание проектных решений при подготовке производства деталей гидроцилиндров 33
2.2 Исследование отношений формальных оценок конструктивного и технологического подобия деталей гидроцилиндров 52
2.3 Выводы по главе 2 58
ГЛАВА 3. Совершенствование подготовки производства деталей гидроцилиндров на базе формального оценивания подобия проектных решений 59
3.1 Унификация проектных решений на базе оценок подобия 59
3.2 Применение оценок подобия для поиска решений-аналогов 92
3.3 Выводы по главе 3 97
ГЛАВА 4. Экспериментально-производственная апробация применения формальных оценок подобия проектных решений при подготовке производства деталей гидроцилиндров 100
4.1 Применение оценок подобия проектных решений при автоматизированной подготовке производства деталей гидроцилиндров 100
4.2 Анализ результатов, эффективность применения оценок подобия решений при подготовке производства деталей гидроцилиндров 106
4.3 Выводы по главе 4 119
Общие выводы 120
Список литературы
- Анализ современного состояния подготовки производства основных деталей гидроцилиндров
- Исследование отношений формальных оценок конструктивного и технологического подобия деталей гидроцилиндров
- Применение оценок подобия для поиска решений-аналогов
- Анализ результатов, эффективность применения оценок подобия решений при подготовке производства деталей гидроцилиндров
Введение к работе
Актуальность работы. Среди предприятий машиностроения Европы и РФ доля производств единичного и мелкосерийного типов в настоящее время составляет 75…85 %. Это характерно и для производств гидроцилиндров, применяемых в сельскохозяйственном и тракторном машиностроении, подъемно-транспортных, дорожных машинах, авиа- и станкостроении. Небольшие объемы выпуска и широкая номенклатура выпускаемых гидроцилиндров приводят к росту затрат на конструкторскую и технологическую подготовки их производства для предприятий, специализирующихся на выпуске гидравлической техники и комплектующих к ней, составляющих 40...60 % затрат производственно-технологического цикла (ПТЦ), а в некоторых случаях достигая 90%.
Постоянно возрастающие сложность конструкции и требования к качеству гидроцилиндров ведут к росту трудоемкости подготовки производства (ПП) и, как следствие, росту трудоемкости ПТЦ.
Длительность конструкторской подготовки производства (КПП) стремятся сократить, применяя системы автоматизированного проектирования. Методология конструирования, как правило, остается индивидуальной. Это ведет к разработке деталей и изделий, имеющих одинаковое функциональное назначение, но разное конструктивное исполнение. Избыточно расширяется номенклатура составных частей гидроцилиндров.
Для снижения трудоемкости технологической подготовки производства (ТПП) применяют методологии проектирования технологических процессов (ТП), основанные на использовании уже имеющихся технологических решений. Они предполагают оценку близости (подобия) технологических решений, относящихся к отдельным деталям, на основе анализа их конструкций. В настоящее время отсутствуют формальные зависимости, позволяющие оценить подобие конструктивных или технологических решений, и не предложены подходы к его определению. Субъективизм в оценке подобия технологических решений снижает эффективность применения указанных методологий. Субъективные оценки подобия ТП часто приводят к необходимости корректировки найденных процессов-аналогов на 50…60 %, что полностью ликвидирует преимущества данного подхода к проектированию.
Сказанное делает исследование, направленное на повышение эффективности конструкторской и технологической подготовки производства деталей гидроцилиндров, актуальным.
Перспективным путем решения актуальной задачи повышения эффективности подготовки производства деталей гидроцилиндров является выявление и использование формализуемых связей конструктивных и технологических проектных решений.
Цель работы. Повышение эффективности конструкторской и технологической подготовки производства деталей гидроцилиндров.
Основные задачи исследования.
-
Исследование связей конструктивных и технологических проектных решений при подготовке производства деталей гидроцилиндров.
-
Разработка методик унификации конструкций и ТП изготовления
деталей гидроцилиндров, поиска технологических решений-аналогов на основе формальных оценок подобия.
-
Разработка и практическая реализация рекомендаций по повышению эффективности подготовки производства деталей гидроцилиндров.
-
Анализ результатов практической реализации предложенных рекомендаций и общая оценка их эффективности при ПП деталей гидроцилиндров.
Научная новизна состоит в выявлении формализуемых связей конструктивных и технологических проектных решений и использовании формально определяемых количественных оценок их подобия для повышения эффективности ПП деталей изделия заданного функционального класса.
Практическая значимость работы заключается в разработке и внедрении на действующем предприятии методик повышения эффективности ПП деталей гидроцилиндров, основанных на формальных связях оценок подобия конструктивных и технологических проектных решений и применимых как при неавтоматизированном проектировании, так и при разработке систем автоматизации поддержки проектных решений. Реализация указанных методик позволила провести унификацию конструкций деталей и ТП, что привело к уменьшению доли затрат на ПП в себестоимости изделий с 75…85 % до 35…40 % при одновременном уменьшении себестоимости в 2…2,5 раза. Использование формальных оценок подобия решений позволило снизить среднюю трудоемкость разработки ТП изготовления основных деталей гидроцилиндров до 1,75 раза.
Методы исследования. Использовались фундаментальные и прикладные положения технологии машиностроения, научные основы типовой и групповой технологий, теория графов, теория вероятностей, кластерный анализ.
На защиту выносятся следующие положения:
функциональные связи формально определяемых оценок подобия конструктивных и технологических проектных решений;
методика конструктивно-технологической унификации проектных решений, основанная на функциональных связях оценок конструктивного и технологического подобия;
методика поиска технологических процессов-аналогов, базирующаяся на формализуемых связях конструктивных и технологических проектных решений, обеспечивающих объем последующей корректировки найденного процесса-аналога, не превышающий 40 % по составу.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на Всероссийской научно-технической конференции студентов «Студенческая научная весна 2011: Машиностроительные технологии» (Москва, 2011), на 4-й Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов «Будущее Машиностроения России 2011» (Москва, 2011), на 19-й научно-технической конференции молодых ученых и специалистов, посвященной 50-летию первого полета человека в космос «РКК Энергия» (Королев, 2011), на Всероссийской научно-технической конференции студентов «Студенческая научная весна 2012: Машиностроительные технологии» (Москва, 2012), на 6-й Всероссийской
конференции молодых ученых и специалистов «Будущее Машиностроения России 2013» (Москва, 2013), на 1-ой международной заочной научно-технической конференции «Технологическое обеспечение машиностроительных производств» (Челябинск, 2013), на 7-й Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов «Будущее Машиностроения России 2014» (Москва, 2014). Основные разделы диссертации докладывались на научных семинарах кафедры «Технологии машиностроения» МГТУ им. Н.Э. Баумана в 2012…2015 г.г.
Публикации. Основное содержание работы отражено в 13 печатных работах, из которых 6 – в рецензируемых научных изданиях, входящих в перечень ВАК РФ. Общий объем публикаций 3,41 п.л. Список публикаций приведен в конце автореферата.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, списка литературы и одиннадцати приложений. Общий объем работы составляет 185 страниц, в том числе 131 страница текста, 39 рисунков, 49 таблиц, список литературы из 117 наименований и приложений на 54 страницах.
Анализ современного состояния подготовки производства основных деталей гидроцилиндров
Тип гидроцилиндра определяется совокупностью признаков, указанной в ГОСТ 17752-81 (Рис. 1.2): вид рабочего звена (поршневой, плунжерный, мембранный и т.д.), число положений выходного звена (двухпозиционный, многопозиционный), тип штока (односторонний, двухсторонний) и др. Анализ номенклатуры гидроцилиндров, выпускаемых отечественными предприятиями, показал, что безусловно доминирующим их типом является гидроцилиндр двустороннего действия одноступенчатый с односторонним штоком (Рис. 1.3) [8]. В номенклатуре выпускаемых гидроцилиндров различных типоразмеров доля поршневых гидроцилиндров двухстороннего действия составляет в среднем 85%, одностороннего действия с односторонним штоком - 1%, двухстороннего действия с двухсторонним штоком - 0,5%, плунжерных - 10%, телескопических - 1% и моментных гидроцилиндров - 2,5% [6].
Для гидроцилиндров даже одного типа характерно разнообразие конструктивных исполнений [9,10]. Под конструктивным исполнением понимаем КР, относящееся к гидроцилиндру определенного типа, отличающееся от решений для гидроцилиндров того же типа структурно-параметрическими характеристиками при сохранении соотношений между основными параметрами или их подобии. Указанными характеристиками могут быть: а) способ крепления гидроцилиндра в машине или механизме (на лапах; на переднем фланце; на заднем фланце; при помощи удлиненных шпилек; с проушиной у задней крышки; с цапфой у передней крышки; посередине либо у задней крышки; с шаровой опорой у задней крышки и др.); б) способ крепления крышек к гильзе гидроцилиндра (на внутренней резьбе; на наружной резьбе; на болтах; на шпильках; на сварке и др.); в) способ подвода рабочей жидкости (через заднюю крышку; через гильзу; через шток) и т.д. [11,12].
Главным параметром гидроцилиндра, определяющим его важнейшие конструктивные и эксплуатационные свойства и являющимся общим для всех его типов, считают его внутренний диаметр (диаметр гильзы, D). К основным параметрам гидроцилиндра относят: рабочее давление (р); диаметр штока (d); ход поршня (Н). При конструировании гидроцилиндра обычно исходят из заданного максимального усилия на его штоке (Q) и при заданном значении/» Доля в номенклатуре
Распределение номенклатуры гидроцилиндров по типам: ТІ - одностороннего действия с односторонним штоком; Т2 - двустороннего действия с односторонним штоком; ТЗ - двустороннего действия с двухсторонним штоком; Т4 - одностороннего действия телескопический с односторонним штоком; Т5 - двустороннего действия телескопический с односторонним штоком
Причины отказов гидроцилиндров определяют его внутренний диаметр D [12]. Под типоразмером гидроцилиндра, понимают гидроцилиндр конкретного типа и исполнения с определенными значениями конструктивных параметров D,dfl. Наиболее часто применяют гидроцилиндры следующих типоразмеров: Z)=50...200 мм; d=25...160 мм; Н=50.. .1800 мм с рабочим давлением/?=10.. .32 МПа.
Несмотря на достаточную изученность конструкций гидроцилиндров, методик их расчета [12-16] и богатый опыт их производства аккумулированный в различных атласах [17], справочниках [1,2,18,19], международных [20-26] и национальных [26-29] стандартах, гидроцилиндры являются одним из наименее надежных агрегатов гидропривода. На их долю приходится до 37% отказов гидропривода, а наработка на отказ в 2...3 раза меньше наработки, гарантированной заводом-изготовителем [6]. Основные причины отказов гидроцилиндров [6,30,31,32] указаны на Рис. 1.4. Большинство отказов связаны с негерметичностью подвижных соединений. Заявленный гарантийный срок службы гидроцилиндров, выпускаемых многими отечественными и зарубежными предприятиями, составляет лишь 12 мес. Фактический ресурс гидроцилиндров принято выражать в расстоянии, пройденном поршнем при фиксированном давлении. В среднем при номинальном давлении 16МПа путь поршня составляет 300 км; при 25 МПа - 200 км; при 32 МПа - 150 км [8].
Факторы, определяющие надежность силовых гидроцилиндров тракторов и сельскохозяйственных машин, разделяют на три группы: технологические, эксплуатационные и конструктивные, на долю которых приходится соответственно в среднем 26 %,47 % и 27 % отказов [31]. К конструктивным факторам, влияющим на надежность гидроцилиндров, относят [33]: а) неправильный расчет нагрузок, действующих на гидроцилиндр; б) неправильный расчет конструктивных параметров гидроцилиндра: длины резьбы на поршне; толщины стенки гильзы; ширины проушины и т.д.; в) неправильный выбор конструкций и параметров уплотнительных устройств; г) неправильный выбор структурной схемы гидроцилиндра. К технологическим факторам, негативно влияющим на надежность гидроцилиндра, относят использование ТП, не обеспечивающих технические требования, предъявляемые к деталям гидроцилиндра и изделию в целом (несоблюдение установленных значений параметров шероховатости; несоблюдение требуемой толщины покрытия; некачественная сборка и т.д.).
Вышеизложенное показывает, что повышения конкурентоспособности гидроцилиндров можно добиться совершенствуя их ПП. Последняя объединяет: КПП - разработку конструкции изделия и создание его сборочных чертежей (моделей), рабочих чертежей деталей, запускаемых в производство, с оформлением соответствующих спецификаций и другой конструкторской документации и ТПП - совокупность мероприятий обеспечивающих технологическую готовность производства (Рис. 1.5 [34]).
Исторически сложилось, что в РФ гидроцилиндры выпускали как специализированные предприятия, так и заводы-производители гидравлической техники. Специализированные предприятия производили гидроцилиндры для специализированной и выпускавшейся крупными сериями техники, например тракторов, шахтных крепей, а также универсальные гидроцилиндры - для широкого ряда гидравлических машин и оборудования. Заводы-производители гидравлической техники изготавливали специальные гидроцилиндры мелкими и средними сериями для своих машин.
В настоящее время ситуация заметно меняется. Отечественная промышленность завершает переход от производства массовой продукции к производству, ориентированному на потребителя, для которого характерно постоянное расширение номенклатуры выпускаемых изделий. Среди предприятий машиностроения Европы и РФ доля единичного и мелкосерийного производств в настоящее время составляет 75...85 % [35,36]. Это характерно и для предприятий - производителей гидроцилиндров. Заводы-производители гидравлической техники постепенно сокращают выпуск собственных гидроцилиндров, предпочитая размещать заказы на специализированных предприятиях [37].
Исследование отношений формальных оценок конструктивного и технологического подобия деталей гидроцилиндров
При определении оценок подобия сравниваемых МТП изготовления деталей гидроцилиндров (см. Таблицу 8) использовали рекомендации: а) для ТП, выполняющихся на станках с ручным управлением определяли оценки подобия их операционного состава (список входящих в их состав операций); б) для ТП, выполняющихся исключительно на станках с ЧПУ или их преобладании предварительно формировали списки (последовательности) реализующихся технологических методов и далее - определяли оценки подобия их состава. При определении оценок технологического подобия в ТП изготовления деталей учитывались только операции, относящиеся к изменению размеров, формы и физико-механических свойств заготовок. Операции транспортирования, контроля, слесарные, моечные и упаковочные при оценке подобия ТП не учитывались. Использовались только оценки технологического подобия по составу ТП, так как алгоритм автоматизированного оценивания технологического подобия по структуре сложен и трудозатратен [102]. В дальнейшем под оценкой технологического подобия (STEX) подразумевают оценку по составу ТП.
Анализ применяемых ТП изготовления деталей гидроцилиндров показал, что при оформлении записей операций и переходов разработчики зачастую не придерживаются предусмотренных ЕСТД правил. Записи операций и переходов, имеющих идентичное содержание, различаются. Для каждой группы деталей (см. Таблицу 1) по разработанному алгоритму выполнена замена представленных в ТП записей переходов и операций на формулировки в соответствии с ЕСТД [ПО] без изменения содержания ТП. Исходными данными для алгоритма формализации записей переходов и операций являются ТП изготовления деталей группы. На первом этапе формируют список всех переходов, входящих в ТП, затем формируют подгруппы идентичных переходов с назначением общей для подгруппы записи в соответствии с требованиями ЕСТД, после чего производят замену записей переходов в ТП на общие.
2.2. Исследование отношений формальных оценок конструктивного и технологического подобия деталей гидроцилиндров
Исследование выполняли в производственных условиях ОАО «Елецгидроагрегат» для деталей, изготавливаемых на предприятии в течении восьми месяцев (апрель - декабрь) 2012 г. Так как число наименований деталей, изготавливаемых на предприятии, велико (Таблица 9), то, для проведения производственного эксперимента, было отобрано случайным образом несколько наименований деталей каждой группы.
Цель исследования: выявление взаимосвязей формально определяемых количественных оценок конструктивного и технологического подобия основных деталей гидроцилиндров, группы которых выделены по функциональному признаку (см. Таблицу 9). № Наименование группы Число наименований деталей, изготавливаемых в течении 8 месяцев Число наименований деталей, выбранныхдля исследования Доля выбранных наименований от общего числа, % Объем выборкигенеральнойсовокупности/еСОСТ еСТР е ч РК К TEXJ 1 Поршень 231 50 17 2450 2 Гильза 738 40 6 1560 3 Крышка передняя 117 50 34 2450 4 Крышка задняя 455 40 9 1560 5 Шток 813 40 5 1560 Для каждой пары выбранных деталей А и В одной группы по (2.1), определены оценки конструктивного подобия по составу и структуре ((5кст) ди (ЗкОл в соответственно) (Приложение, Таблицы П27 - П30). Для МТП изготовления деталей А и В определили, (1.5), оценки технологического подобия по составу ТП (0$ТЕХ)Л,Я) (Приложение, Таблицы ПЗ1, П32).
Полученная тройка значений ((5кст) в; ($Р)А в; (STEX)A,B) ДЛЯ деталей А и В образует одну дискретную точку, а множество точек (S CT; S 9; ШХ) для всех пар выбранных деталей группы формирует выборку генеральной совокупности. Проверка гипотезы о существовании связей между КР и ТР осуществлялась отдельно для каждой группы деталей (см. Таблицу 9) и каждой паре оценок подобия ((S C\B; (ДТЕХХЦЇ ) и (( )АВ; (STEX)AB ). Для пары оценок подобия можно выдвинуть 2 конкурирующие гипотезы (Н0, Н\), численным отображением которых является выборочный коэффициент линейной корреляции (Гху) 54 HQ. гху = 0 - нет линейной взаимосвязи между парой ({S K )Ав; (STEX)A,B) Н\. гху 0 - есть линейная взаимосвязь между парой (S\ )АВ; (STEX)A,B) Оценка подобия для произвольной пары деталей зависит от большого числа независимых друг от друга факторов, ее можно считать случайной величиной с законом распределения близким к нормальному [111]. Для нормально распределенной, двумерной генеральной совокупности, формальное условие опровержение гипотезы Но можно представить в виде [111]:
Результаты, полученные по (2.2)-(2.6) для всех групп деталей гидроцилиндров и пар оценок подобия, приведены в Таблице 10. Графические отображения указанных зависимостей приведены на Рис. 2.7,2.8 и в Приложении, Рис. П.1-П.5. Проведенные расчеты (см. Таблицу 10, см. Рис. 2.7,2.8) позволили опровергнуть гипотезу Щ для всех групп деталей гидроцилиндров и всех пар оценок подобия. Доказано, что существует статистически значимая линейная взаимосвязь между оценками конструктивного и технологического подобия основных деталей гидроцилиндров. Полученные значения выборочного коэффициента корреляции указывают на сильную или очень сильную линейную связь по шкале Чеддока [111].
Зависимости (см. Таблицу 10) делают возможным прогнозирование ожидаемых значений оценок технологического подобия заданной детали и детали - предполагаемого аналога. Формально определенные оценки конструктивного подобия являются объективной мерой сходства конструкций деталей и могут быть использованы для совершенствования процессов конструктивно-технологического проектирования при ПП.
Применение оценок подобия для поиска решений-аналогов
Параметрический ТП является процессом-аналогом изготовления деталей существующего ряда и позволяет (см. Рис. 3.5): а) выполнять автоматизированный синтез первичной структуры единичного МТП изготовления вновь разрабатываемой детали ряда; б) формировать в пакетном режиме единичные технологические операции сформированного МТП путем автоматического внесения в их макеты актуальных параметров, соответствующих установленным правилам актуализации. Параметрический ТП позволяет в пакетном режиме осуществлять синтез структур единичных МТП, для которых он является избыточным как по составу, так и по структуре. Недостающие технологические операции разработчик устанавливает интерактивно. В отличие от традиционно используемого в качестве аналога типового ТП параметрический ТП позволяет (при правильной оценке принадлежности детали к ряду в соответствии с (3.1)) формировать единичный ТП ее изготовления в автоматическом (пакетном) режиме.
Объективная связь оценок конструктивного и технологического подобия (см. гл. 2) приводит к тому, что детали из подобных рядов, сформированных по условию (3.1), имеют процессы изготовления с близкими составами операций и идентичной структурой, что позволяет выделить идентично расположенные в структурах МТП операции (Рис. 3.6), совокупность которых образует параметрический МТП.
Параметрический МТП, сформированный путем поглощения МТП изготовления отдельных деталей ряда, учитывает (см. Рис. 3.5): а) множество ВП, включающее все атрибуты параметрической модели ряда и другие параметры, выявление которых, определение множества значений и их унификацию проводят по приведенному алгоритму (блоки А21, А22, см. Рис. 3.3); б) множество ЗП, включающее специальный параметр Список операций , значением которого изначально является множество
Длина заготовки и ВП [i;6] м 64 Список,входящих вмодель,параметрическихопераций Список операций ЗП 1,2,3,4 ЕСЛИ dotv=0 ТО Список операций = Список операций \4 Равенство нулю любого из актуальных параметров, определяющих наличие в параметрической модели детали любого из геометрических элементов, исключает из структуры МТП операции, в которых указанные элементы формировались, если содержание операций было связано лишь с их формированием. В частности, если конструктивное исполнение детали, полученное из параметрической модели ряда, не имеет отверстий под ключ (dotv=0 (см. Рис. 3.2)), то МТП ее изготовления не будет содержать операцию 4 (см. Рис. 3.6). Если в одной операции формировались элементы геометрической модели детали, как существующие, так и отсутствующие в разрабатываемой детали - операция сохраняется в единичном МТП, но переходы, соответствующие формированию отсутствующих геометрических элементов из параметрической операции исключаются. При построении параметрического МТП формировали состав и предварительную структуру параметрических операций, учитывающих множества значений переменных Оборудование и Приспособление (см. Рис. 3.6). Объединение идентично расположенных в структурах единичных МТП изготовления деталей ряда операций позволяет формировать параметрические операции.
Параметрическая операция - информационный объект, сформированный объединением множества операций подобного (тождественного) содержания, занимающих идентичное (подобное) положение в ТП изготовления деталей определенного параметрического ряда, заданных в параметрическом виде. В отличие от групповой операции, параметрическая операция может выполняться на оборудовании различного наименования (но, как правило, одного типа) (см. Рис. 3.6). На средства технологического оснащения параметрической операции не накладывают ограничения минимального времени переналадки. Она может содержать операции, относящиеся к разным деталям ряда подобных и требующие значительного времени на переналадку при переходе от изготовления одной детали на изготовление другой.
Параметрические операции разрабатывали на основе их предварительных структур, сформированных ранее. Для этого были выявлены формализованные множества технологических переходов, объединяемые в параметрическую модель операции (см. гл. 2). Некоторые из переходов, включенных в идентичные операции, относятся к одному геометрическому КР ряда деталей (поверхности) и имеют одинаковое содержание. Такие переходы названы подобными. Для множества подобных технологических переходов, представленных в формализованном виде, по правилам, аналогичным правилам создания параметрической модели ряда деталей, разрабатывали параметрическую модель перехода (Таблица 15). Наиболее важные параметры, значения которых формируют строку в операционной карте (ОК, ГОСТ 3.1102-81), выделены в структуру параметрического перехода. По алгоритму, аналогичному см. Рис. 3.2, проведена унификация подобных переходов, выявлены множества параметров для каждого множества последних, определены диапазоны их значений и построены параметрические модели, образовавшие таблицы параметрических переходов параметрических операций (см. Рис. 3.5).
Составом переходов, при преобразовании параметрической модели операции в операцию единичного ТП, управляет параметр Список переходов (Таблица 16), изначально содержащий перечень идентификаторов всех параметрических переходов, входящих в параметрическую операцию. При преобразовании, лишние переходы удаляются из значений параметра и не участвуют в формировании операции. Например, если диаметр поршня Dp=90 мм, то по условию (см. Таблицу 16) его обработку будут вести в трехкулачковом патроне, поэтому переход 1 исключается из операции. Тождественные по диапазонам значений одноименные параметры, относящиеся к разным параметрическим переходам одной параметрической операции учитывают в ней как один (Таблица 17).
Параметрическая модель операции включает параметрический эскиз (Рис. 3.7), разрабатываемый в блоке А24 (см. Рис. 3.2), позволяющий, при актуализации всех значений параметров параметрической операции получить эскиз операции единичного ТП изготовления детали (Рис. 3.8).
Анализ результатов, эффективность применения оценок подобия решений при подготовке производства деталей гидроцилиндров
Мониторинг технико-экономических показателей позволил определить, что использование формальных оценок подобия при ПП гидроцилиндров привело к уменьшению средней трудоемкости и затрат на различных этапах ПТЦ для всех основных деталей гидроцилиндров. Так для крышек передних значение Тк в течении контрольных месяцев уменьшилось на 21...24%, Тт уменьшилась на 30...34 %, Ти уменьшилась на 14... 18%. Соответствующие затраты снижены на 15.. .20 %, 27.. .32 %, 11... 14 % (Рис. 4.5, 4.6).
Повышение эффективности КПП в течении двух последних месяцев достигнуто за счет применения стандартов конструкций унифицированных деталей, разработанных при использовании оценок подобия решений, (см. Приложение, П.5). Их внедрение позволило сократить число применяемых конструктивных исполнений деталей, увеличив объемы партий их выпуска на 31...48 % по сравнению с первыми четырьмя месяцами (Рис. 4.7, см. Таблицу 20). Увеличение объемов партий основных деталей гидроцилиндров ведет к уменьшению доли затрат на ПП в себестоимости изделий, которая для партий деталей группы «поршень» объемом 5... 15 шт. составляет 75...85%, а для партий объемом 90... 100 шт. уменьшается до 35...40 % (Рис. 4.8). Себестоимость деталей при этом уменьшается в 2...2,5 раза. Уменьшение себестоимости связано как с уменьшением доли условно постоянных затрат в ней, так и с уменьшением затрат на изготовление деталей. Укрупнение партий позволяет использовать преимущества более совершенных ТР, принимаемых при ТПП. В частности, применять высокопроизводительное автоматизированное оборудование, требующее значительного времени наладки и поэтому ограничено применяемое при изготовлении небольших партий (Рис. 4.9). Значение коэффициента унификации Ку (1.2), количественно определяющего оценку изменения уровня унификации и рассчитываемого для вновь проектируемых, в течении рассматриваемых месяцев, гидроцилиндров, в
Изменение средних составляющих затрат на ПТЦ деталей группы «поршень», Р в зависимости от объема партии: Зк - средние затраты на КПП; Зт - средние затраты на ТПП; Зи - средние затраты на изготовление; 3 - средние суммарные затраты первые четыре месяца составляло 0,15...0,25, что соответствует уровню отечественных предприятий [39,40,43], но ниже среднего допустимого (Кує[0,2;0,4] [42]). За последние два месяца (после унификации) значение Ку возросло и составило 0,3...0,4, что соответствует зарубежным аналогам [44, 45]. Приведенные данные подтверждают возможность использования Ку как одного из частных критериев количественной оценки эффективности ПТЦ. Эффективность ТПП исследована для обеих методик проектирования ТП (на основе параметрических ТП и процессов-аналогов (см. Рис. 4.1)) по отдельности. Разработка методики группирования деталей по оценкам конструктивного подобия по составу (/SKCT) В, И программного обеспечения на базе платформы 1С:Предприятие 8.2 для создания параметрических ТП (см. гл. 3) позволили уменьшить среднюю трудоемкость разработки ТП в новом варианте по сравнению с базовым вариантом с 37 час. до 13 час. (Рис. 4.10). Значительное снижение трудоемкости (на 60...65%) связано с фактическим отказом от индивидуальной разработки маршрутной и операционной технологии и использованием типовых, апробированных решений в виде параметрической модели для формирования ТР (Таблица 22). Данный способ применим только при наличии близкой (по условию (3.1)), к разрабатываемому изделию, параметрической модели, что происходило в 39...41 % случаев (см. Таблицу 21).
Опыт применения методики использования формальных связей оценок конструктивного и технологического подобия для поиска процессов-аналогов у различных групп деталей показал, что затраты на корректировку ТП зависят от оценки технологического подобия (STEX) B (Рис- 4.11). При сравнительно низкой оценке технологического подобия ((STEX)A,B 0,65... 0,7) корректировке подвергают 50... 60% ТР, что ликвидирует преимущества данного подхода и делает данную методику более затратной по сравнению с индивидуальным подходом. 113 т, час д0 применения методик С использованием методик
И Крышки передние S Крышки задние В Штоки И Гильзы Во втором контрольном месяце доля ТП, разрабатываемых на основе процессов-аналогов, возросла для всех групп деталей на 20...25 % (Рис. 4.13). Увеличение доли ТП, разрабатываемых с использованием процессов-аналогов, происходит за счет уменьшения доли индивидуально разрабатываемых ТП и не изменяет долю ТП проектируемых на основе унифицированных ТП (см. Таблицу 21). Это объясняется увелиением числа ТП-аналогов, доступных для использования в процессе эксплуатации разработанной системы, что приводит к тому, что для большего количества вновь разрабатываемых ТП находят ТП-аналоги, удовлетворяющие условию (4.1). В дальнейшем, при использовании методики, будет расти число ТП, разрабатываемых на основе процессов-аналогов вместо индивидуального проектирования.
Повышение эффективности процессов изготовления деталей связано с увеличением объемов обрабатываемых партий заготовок (см. Рис. 4.9) за счет унификации КР и ТР повышением качества принимаемых проектных решений, что выразилось в уменьшении доли брака Ь при изготовлении всех групп основных деталей гидроцилиндров (Рис. 4.14).
Общая оценка эффективности конструкторско-технологической 1111 и ПТЦ проведена по интегральным критериям вида «полезный эффект/затраты» Ккт и Кпхщ!) (см. п. 1.1). Анализ полученных значений критериев показывает, что применение разработанных методик позволяет гарантированно повысить эффективность 1111 на 33...42 %, и эффективность ПТЦ на 28...32 % (Таблица 24).
Проведенное исследование подтвердило эффективность методик ПП с использованием оценок подобия решений. ПП основных деталей гидроцилиндров с использованием формальных оценок подобия решений успешно реализована на ОАО «Елецгидроагрегат» (г. Елец Липецкой обл.) с помощью оригинальной рабочей версии автоматизирующей ее системы, созданной для исследования. Что позволило получить экономический эффект в размере 286 062 Р и 16 человеко-часов на один ТП, что подтверждено актами о внедрении (Приложение, П.8).