Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время на многих предприятиях металлобработки эксплуатируются многостаночные автоматизированные технологические комплексы для механической обработки деталей резанием, в том числе, автоматические линии. Важнейшей структурной единицей таких комплексов являются участки из параллельно работающих станков. Ряд задач рациональной эксплуатации таких систем возникает в связи с колебанием потребительского спроса на продукцию предприятий.
В качестве реакции на колебания потребительского спроса при его снижении часть станков, как правило, переводятся в резерв (резервируются) с целью, например, проведения ремонтов или профилактического обслуживания. Точно также часть станков может выводиться из эксплуатации с целью их переналадки на выпуск новой продукции. Таким образом, решения о резервировании части станков многостаночных технологических систем являются характерной чертой повседневной производственной практики. Принятие таких решений связано с необходимостью оценки их последствий для выполнения установленных производственных заданий.
При разработке решений о резервировании, которые принимаются, как правило, на основе нормативов или производственного опыта, необходимо руководствоваться определенными критериями. Наиболее естественным и хорошо знакомым любому участнику производственного процесса критерием является риск невыполнения установленного производственного задания. Причем любой опытный производственник эти решения принимает, руководствуясь зачастую подсознательными, интуитивными представлениями о риске, то есть руководствуясь своим профессиональным опытом и чутьем. Какие либо рекомендации или методики количественной оценки такого риска в настоящее время не разработаны. В результате производственный персонал не имеет возможности получить количественную оценку степени влияния различных вариантов резервирования на риск невыполнения установленных производственных заданий с целью его минимизации.
Поэтому задача формализации оценки полезности решений по резервированию в многостаночных технологических системах, относящаяся к области рациональной эксплуатации станочных систем и нацеленная на повышение объективности этих оценок, является в настоящее время актуальной. Особое значение эта задача приобретает для систем из металлорежущих станков, так как процесс резания является причиной стохастической неопределенности, обусловленной случайным разбросом стойкости режущих инструментов.
Цели работы заключается в повышении эффективности эксплуатации многостаночных технологических систем для обработки резанием за счет рационального использования возможностей структурного резервирования.
Для достижения указанной цели поставлены и решены в работе следующие задачи:
1. Провести анализ и критическую оценку системы известных показателей и математических моделей для оценки полезности вариантов резервирования в многостаночных технологических системах.
. 2. Разработать математическую модель станочного модуля, представляемого системой независимо отказывающих структурных единиц, отказ каждой из которых приводит к простою станка.
-
Разработать аналитические зависимости для расчета показателей надежности инструментальной наладки, рассматриваемой в виде отдельной структурной единицы станочного модуля.
-
Разработать математическую модель участка с резервными станками, состоящего из одинаковых параллельно работающих (на одной операции) станочных модулей, связанных общим обслуживанием.,.
-
С целью учета фактора случайности, связанного с отказами оборудования, разработать систему показателей работы участка с резервными станками.
-
Реализовать математическую модель участка с резервными станками в виде программы для ПЭВМ с использованием метода статистического моделирования.
-
Разработать методику и соответствующее программное обеспечение, позволяющие оптимизировать режим резервирования в зависимости от планового задания, планового периода, допустимого риска невыполнения задания с учетом надежности и ремонтопригодности оборудования и инструмента.
-
Практически применить разработанные методики и математическое обеспечение в производственной практике при оптимизации режима резервирования технологических систем механической обработки деталей машин.
Методы исследования. Теоретические, исследования проводились на основе- теорий надежности и производительности станочных систем, теории. резания, теории вероятностей, метода статистического моделирования. Экспериментальные результаты получены на основе эксплуатационных, исследований станочных систем в условиях действующего производства и математико-статитических. методов для обработки результатов эксплуатационных исследований.
Научная новизна результатов исследования заключается в разработке математической модели, идентифицирующей состояния станков; находящихся в резерве, и раскрывающей взаимосвязь между
оценками риска решений по резервированию станков в многостаночных
технологических системах, характеристиками стохастической
неопределенности периодов безотказной работы, времени восстановления
оборудования и режущих инструментов, параметрами режима резания,
организацией их эксплуатационного обслуживания. -" '
Практическая значимость работы заключается в повышении эффективности эксплуатации многостаночных технологических систем для обработки резанием за счет рационального использования возможностей структурного резервирования на основе количественной оценке риска проектных решений, предусматривающих вывод части станков в резерв с учетом характеристик случайного разброса периодов безотказной работы и времени восстановления оборудования и режущих инструментов.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались на
научных конференциях профессорско-преподавательского состава
Тульского государственного университета 1999 и 2000 гг., а также на
Первой международной электронной конференции "Автоматизация и
информатизация в машиностроении" (г. Тула, 2000 г.) и на IV
международном конгрессе "Конструкторско-технологическая
информатика (КТИ-2000)" (г. Москва, 2000 г).
Практическая реализация. Результаты работы использованы при совершенствовании системы эксплуатации технологического комплекса для изготовления отопительных радиаторов в ОАО "Сантехлит" (пос. Любохна Брянской обл.).
Публикации. Основное содержание работы представлено в 3 публикациях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и трех приложений, изложенных на 164 страницах машинописного текста. Содержит 2 таблицы, 38 рисунков, список литературы из 68 наименований и приложения на 41 странице.
Автор выражает благодарность коллективу кафедры "Автоматизированные станочные системы" Тульского государственного университета, д.т.н., профессору Пасько Н.И. за научные консультации при подготовке теоретической части диссертации и д.т.н., доценту Анцеву В.Ю. за методическую помощь при практической реализации ее результатов.