Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ состояния проблемы 11
1.1 Анализ современных систем разработки УП для станков с ЧПУ 11
1.2 Анализ процесса разработки УП в современных CAM-системах 15
1.3 Анализ состояния работ в области автоматизации разработки УП для станков с ЧПУ и оценки ее трудоемкости 30
1.4 Выводы по главе 1 33
Глава 2. Оценка трудоемкости разработки УП для отдельных деталей 35
2.1 Описание метода и его реализация 35
2.2 Условия унификации КТЭ для процесса разработки УП 40
2.3 Унифицированные КТЭ деталей 47
2.4 Составляющие поправочных коэффициентов 51
2.5 Методика оценки трудоемкости разработки УП для одной детали 58
2.6 Адаптация методики оценки трудоемкости отдельных деталей для различных производственных условий 61
2.7 Выводы по главе 2 62
Глава 3. Оценка трудоемкости разработки УП для групп деталей 63
3.1 Описание метода и его реализация 63
3.2 Методика определения трудоемкости разработки УП для групп деталей 73
3.3 Использование базы данных трудоемкостей разработки УП 78
3.4 Выводы по главе 3 82
Глава 4. Проверка методик оценки трудоемкости разработки УП 83 4
4.1 Оценка трудоемкости разработки УП для деталей первого заказа 83
4.2 Оценка трудоемкости разработки УП для деталей второго заказа 94
4.3 Выводы по главе 4 104
Заключение 106
Список литературы 107
- Анализ процесса разработки УП в современных CAM-системах
- Унифицированные КТЭ деталей
- Методика определения трудоемкости разработки УП для групп деталей
- Оценка трудоемкости разработки УП для деталей второго заказа
Введение к работе
Актуальность темы исследования
В последние годы растет актуальность налаживания
внутригосударственной и международной межзаводской кооперации с целью выполнения производственных заказов. О необходимости развития этого направления говорится на собраниях и совещаниях различного уровня. Более того, это является одной из целей создания производственных кластеров, объединений и ассоциаций. На Первой Всероссийской конференции "Производственная кооперация российских авиастроительных корпораций" представителями нескольких компаний было заявлено о намерении увеличения объемов производства продукции по кооперации. На следующей конференции, прошедшей в 2014 году, о том же самом было заявлено представителями компании Airbus.
В условиях распределения в рамках межзаводской кооперации производственных заказов на конкурентной основе важную роль играют точность оценки стоимости их выполнения и затраты, требуемые на ее проведение. Для оценки трудоемкости выполнения технологической подготовки производства (ТПП) и непосредственно изготовления деталей на металлорежущих станках с числовым программным управлением (ЧПУ) используются разработанные нормы или методы расчета. Например, для оценки трудоемкости этапа разработки управляющих программ (УП) для станков с ЧПУ при помощи САМ-систем применяется метод экспертных оценок. Основным его преимуществом является быстрое получение результата, однако корректность выполненной таким образом оценки в большой степени зависит от опыта инженера-программиста. Другая проблема оценки трудоемкости заказов заключается в варьировании количества наименований деталей, входящих в них, от нескольких единиц до десятков и сотен. В последнем случае на детальную оценку трудоемкости разработки УП для всех входящих в заказ наименований деталей уйдет большое количество времени. Все это обуславливает актуальность разработки методов и методик, позволяющих эффективно выполнять оценку трудоемкости разработки УП для любого количества наименований деталей без привлечения высококвалифицированных специалистов, имеющих практический опыт в программировании станков с ЧПУ.
Степень разработанности темы исследования
Большой вклад в исследование вопросов автоматизации технологической
подготовки производства (ТПП) и разработки УП внесли такие ученые, как
С. П. Митрофанов, Д. Д. Куликов, Б. С. Падун, Е. И. Яблочников,
Г. К. Горанский, В. Д. Цветков, Ю. С. Шарин, Э. А. Пиль. Что касается непосредственно оценки трудоемкости технологический подготовки производства и изготовления изделий, то были рассмотрены работы таких исследователей, как Шарафеев И. Ш., Крутихин А. Д., Шарин Ю. С, Домбрачев А. Н., Склубовский А. А., Вольсков Д. Г., Акимов И. В., Раскин П. Н., Решетников Е. В. и Джафаров A.M. По результатам обзора были выделены
основные недостатки современных исследований в области оценки трудоемкости выполнения заказов по металлообработке на станках с ЧПУ:
-
ограничение области применения разработанных методов, методик и автоматизированных систем оценки трудоемкости только этапами производства и/или ТПП изделий без разработки УП при помощи современных САМ-систем;
-
отсутствие комплексного подхода к применению разработанных методов, методик и автоматизированных систем на разных типах металлорежущих станков с ЧПУ. Так, например, некоторые работы ограничиваются только токарными станками, другие - только трехкоординатными фрезерными;
-
ограничение на геометрическую сложность оцениваемых деталей. Так, например, некоторые методы применимы для тел вращения, другие - для призматических деталей.
Также в работе рассматривается выпущенный в 1991 году Центральным бюро нормативов по труду Государственного комитета по труду и социальным вопросам документ, содержащий типовые нормы времени на разработку УП для станков с ЧПУ при помощи ЭВМ. По результатам расчета трудоемкости разработки УП с использованием этих норм был сделан вывод об их неприменимости в современных информационно-технологических условиях.
Объект и предмет исследования
Объектом исследования являются процессы технологической подготовки производства заказов на изготовление изделий на металлорежущих станках с ЧПУ.
Предметом исследования являются методы и средства прогнозирования трудоемкости разработки управляющих программ для изготовления деталей приборостроения на металлорежущих станках с ЧПУ.
Цель работы и задачи исследования
Целью данной работы является разработка методов и методик оценки трудоемкости разработки в современных САМ-системах управляющих программ для изготовления деталей на металлорежущих станках с ЧПУ, учитывающих объем и специфику заказов.
Для достижения поставленной цели в рамках диссертационной работы необходимо решить следующие задачи:
-
проанализировать процесс разработки УП в современных САМ-системах и выявить основные факторы, оказывающие влияние на его трудоемкость;
-
разработать методику оценки трудоемкости разработки УП для отдельно взятых деталей, для использования которой не требуются навыки программирования станков с ЧПУ;
-
разработать метод оценки трудоемкости разработки УП, применимый для заказов, содержащих большое количество наименований деталей, и методики на его основе;
-
подготовить экспериментальную базу для применения разработанных методик оценки трудоемкости разработки УП;
5) исследовать достоверность результатов оценки при помощи разработанных методик трудоемкости разработки УП и сравнить их с результатами применения метода экспертной оценки на примере заказов, состоящих из нескольких наименований изделий разной степени сложности.
Методы исследования Теоретической и методологической базой для выполнения
диссертационного исследования являются основные положения теории
технологии приборостроения и планирования эксперимента, а также методы
математической статистики.
Научная новизна результатов исследований
-
разработан метод определения трудоемкости разработки при помощи современных САМ-системах управляющих программ для станков с ЧПУ, учитывающий объем и специфику заказов;
-
разработаны принципы унификации конструкторско-технологических элементов моделей деталей для оценки трудоемкости разработки управляющих программ;
-
установлена совокупность факторов, оказывающих наибольшее влияние на трудоемкость выполнения этапов разработки управляющих программ, и определена степень влияния каждого из них.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту
-
метод оценки трудоемкости разработки УП для изготовления деталей на металлорежущих станках с ЧПУ, учитывающий объем и специфику заказов;
-
методика оценки трудоемкости разработки УП для отдельных наименований изделий, основанная на унификации конструкторско-технологических элементов моделей деталей;
-
комплекс методик оценки трудоемкости разработки УП для изготовления заказов различного объема и сложности;
-
совокупность выявленных величин влияния набора факторов на этапы разработки УП.
Практическая значимость работы
-
на основе описанного в работе метода разработан комплекс методик определения трудоемкости разработки при помощи современных САМ-систем управляющих программ;
-
разработан набор унифицированных конструкторско-технологических элементов моделей деталей, используемый при определении трудоемкости задания параметров процедур их обработки;
-
разработаны табличные шаблоны, позволяющие автоматизировать процесс оценки трудоемкости с использованием предлагаемых в работе методик;
-
экспериментально определены значения трудоемкостей этапов разработки управляющих программ и составляющих поправочных
коэффициентов, учитывающих влияние на трудоемкость наиболее значимых факторов. Достоверность результатов работы
Диссертационная работа выполнена на современном научно-техническом уровне, с учетом требований к научно-исследовательским работам. Достоверность результатов работы обеспечивается корректным использованием методов математической статистики и основных положений теории технологии приборостроения, а также апробацией полученных данных. Эксперименты осуществлялись в соответствии с основными положениями теории планирования эксперимента.
Реализация результатов работы
Результаты диссертационной работы нашли применение в:
-
учебном и научно-исследовательском процессе кафедры технологии приборостроения Университета ИТМО;
-
организации работы технологических подразделений ООО "Би Питрон СП" при выборе потенциальных заказов и планировании работ по технологической подготовке производства.
Апробация работы
Результаты диссертационной работы докладывались на следующих российских и международных конференциях:
-
II Всероссийский конгресс молодых ученых (Санкт-Петербург, 9-12 апреля 2013 года);
-
Актуальные вопросы развития науки - 2014 (Уфа, 14 февраля 2014 года);
-
III Всероссийский конгресс молодых ученых (Санкт-Петербург, 8-11 апреля 2014 года);
-
VIII Международная научно-практическая конференция «Отечественная наука в эпоху изменений: постулаты прошлого и теории нового времени» (Екатеринбург, 3-4 апреля 2015 года);
-
IV Всероссийский конгресс молодых ученых (Санкт-Петербург, 7-10 апреля 2015 года).
-
VII Международной научно-практической конференции «Наука: прошлое, настоящее, будущее» (Екатеринбург, 5 сентября 2015 г.) Публикации
Результаты диссертационной работы опубликованы в 10 печатных работах в виде научных статей и тезисов докладов, из которых 3 опубликованы в журналах из перечня ВАК.
Объем работы
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы из 96 наименований и 3 приложений. Работа содержит 130 страниц машинописного текста, 29 рисунков и 31 таблицу.
Анализ процесса разработки УП в современных CAM-системах
Сейчас на рынке представлено большое количество систем для разработки УП для станков с ЧПУ. [56] Понимание их основных функциональных возможностей и направлений развития необходимо для проведения корректного обзора исследований в этой области.
Начать анализ стоит с основных групп обрабатывающего оборудования, для которых современные CAM-системы позволяют разрабатывать УП: 1) токарные, многокоординатные фрезерные и токарно-фрезерные обрабатывающие центры с различными кинематическими схемами [36, 76, 79, 81, 82, 86, 88, 91, 92, 96]; 2) станки для прошивной и проволочной электроэрозионной обработки [76, 79, 86, 89, 91, 92, 96]; 3) станки для лазерной, абразивной, водной и других видов резки [72, 76, 89, 94]; 4) дыропробивные станки [80, 94].
Обычно системы специализируются на какой-то одной группе, которой обусловлены их основные функциональные возможности и особенности [36, 79, 80, 82, 88, 91], но могут также иметь дополнительные модули, обеспечивающие поддержку других групп [79, 91]. При этом возможна поддержка лишь части оборудования в пределах указанных групп в виду его сильной дифференциации. Например, в рамках первой группы традиционно идет разделение на токарные и фрезерные схемы станков. Соответственно, существуют системы, предназначенные для программирования только фрезерных [82, 88], только токарных [36] и обоих типов операций [76, 79, 81, 86, 91, 92, 96]. Дальнейшая специализация систем возможна по области их применения: основное и инструментальное производство [73, 95], стоматология [75, 77, 84, 87], изготовление ювелирных изделий [83] и т.д. CAM-системы для основного и в некоторых случаях инструментального производства обладают универсальными средствами, позволяющими решать большой спектр задач. При этом возможно их применение и в узких областях, но с меньшей эффективностью, чем при использовании специализированных систем. В свою очередь, системы, предназначенные для использования в узких областях, могут быть неприменимы или ограниченно применимы в других областях.
Еще одной особенностью, по которой можно разделить CAM-системы, является уровень имеющихся средств геометрического моделирования. По этому признаку можно выделить три основные группы. В первую входят системы, имеющие собственные развитые средства каркасного, поверхностного и твердотельного моделирования. Эти средства в первую очередь предназначены для проектирования изделий, поэтому такие системы называют CAD/CAM-системами. Вторую группу образуют самодостаточные CAM-системы, основной задачей которых является непосредственно разработка УП. Обычно они обладают значительно меньшим набором средств для работы с каркасной, поверхностной и твердотельной геометрией, поскольку не предназначены для проектирования изделий. Для большинства задач, возникающих во время разработки УП, этих средств хватает, но при необходимости выполнения дополнительных построений со сложной геометрией трудоемкость работы может значительно вырасти. В следствие этого такие системы поддерживают широкий набор интерфейсов обмена данными, позволяющий импортировать модели деталей, сложных исходных заготовок и оснастки. [78] Третью группу составляют CAM-системы, не обладающие собственными средствами моделирования и, как правило, реализуемые в виде расширений к существующим CAD-системам [76, 79, 81, 82, 86, 88, 91, 92, 96]. Рассматривая историю CAD/CAM-систем, стоит выделить несколько направлений их развития. Одним из самых важных направлений является совершенствование возможностей систем по работе с геометрическими моделями. На протяжении очень долгого периода времени компьютерным системам приходилось подстраиваться под ограниченные возможности компьютеров, получая с их развитием возможности для реализации новых функций. Так, например, изначально системы могли работать лишь с каркасными моделями, но постепенно в них добавлялась поддержка поверхностного и твердотельного моделирования. Также стоит отметить, что до недавнего времени уделялось значительное внимание математической составляющей, связанной с качеством отображения геометрии на экране. То есть при ограниченных вычислительных возможностях приходилось разрабатывать новые методы и способы отображения нужной информации. Но в последнее время, когда компьютерная техника развивается гораздо быстрее, этому уделяется меньше внимания [6, 69].
К следующему направлению можно отнести развитие возможностей по поддержке разных типов металлообрабатывающего оборудования. В середине прошлого века станки строго делились по типу обработки: фрезерные, сверлильные, шлифовальные, токарные и т.д. Но на протяжении всей второй половины прошлого века металлообрабатывающие станки постоянно усложнялись, нередко совмещая в себе функции нескольких перечисленных типов. Так, все большую распространенность получают многозадачные станки. Их особенность заключается в использовании для обработки заготовок в нескольких узлах закрепления (шпиндели, тиски и т.д.) нескольких инструментальных групп, которые могут работать как последовательно, так и одновременно в несколько потоков.
Унифицированные КТЭ деталей
В разных источниках для разных задач процесс разработки УП делят на разные этапы [39, 40]. С точки зрения оценки трудоемкости описанный в первой главе процесс целесообразно разделить таким образом, чтобы каждый этап содержал в себе набор единообразных операций или действий, выполняемых при помощи одной или нескольких групп инструментов CAM-системы, работающих по схожему принципу. Таким образом, можно сформировать следующий перечень этапов: 1) настройка базовых параметров процесса; 2) добавление в проект и подготовка геометрических данных; 3) задание параметров инструмента; 4) задание параметров процедур обработки; 5) расчет траекторий перемещений режущего инструмента и органов станка; 6) визуализация траекторий перемещений режущего инструмента и органов станка; 7) генерация УП и формирование выходной документации. Общую трудоемкость процесса разработки УП можно представить в виде суммы трудоемкостей отдельных этапов работы (2.1) где – трудоемкость настройки базовых параметров проекта, – трудоемкость добавления в проект и подготовки геометрических данных, – трудоемкость задания параметров инструмента, – трудоемкость задания параметров процедур обработки, – трудоемкость расчета траекторий перемещений режущего инструмента и органов станка, – трудоемкость визуализации траекторий перемещений режущего инструмента и органов станка, – трудоемкость генерации УП и формирования выходной документации, F – коэффициент, учитывающий увеличение трудоемкости из-за корректировки ошибок, допущенных во время разработки УП. На каждом из этих этапов на трудоемкость могут оказывать влияние различные факторы. Таким образом, трудоемкость каждого этапа (2.2) где – базовая трудоемкость этапа, – поправочный коэффициент этапа, характеризующий влияние всех учитываемых факторов на трудоемкость этого этапа, – порядковый номер этапа, для которого рассчитывается трудоемкость. В свою очередь, поправочный коэффициент рассчитывается следующим образом: (2.3) где – составляющие поправочного коэффициента этапа, учитывающие влияние отдельных факторов на его трудоемкость, – порядковый номер этапа, для которого рассчитывается трудоемкость, – количество составляющих поправочного коэффициента этапа, – порядковый номер составляющей коэффициента этапа.
Способ определения базовой трудоемкости зависит от конкретного этапа. В случае этапов 1, 2 и 7 это значение можно определить экспериментально в условиях, соответствующих наиболее часто встречающимся в практике и исключающим влияние выявленных для данного этапа факторов. Трудоемкость этапа 4 напрямую зависит от конструктивной и технологической сложности детали, поэтому для ее определения необходим другой подход.
Трехмерная твердотельная модель детали представляет собой совокупность геометрических элементов [8] (2.4) А результирующая траектория перемещения режущего инструмента и вспомогательных узлов станка есть совокупность траекторий стратегий обработки отдельных КТЭ (2.5) где – траектория перемещения режущего инструмента и вспомогательных узлов станка, обеспечивающая обработку единичного КТЭ, n – количество КТЭ, которое необходимо обработать для получения результата, предусмотренного техническим заданием. Траекторию обработки единичного КТЭ можно представить следующим образом (2.6) где – траектория перемещения режущего инструмента и вспомогательных узлов станка, созданная на основе одной из процедур обработки с определенным набором параметров, – номер КТЭ, n – количество процедур обработки, необходимое для получения формы КТЭ, соответствующей исходным техническим требованиям. Следовательно, трудоемкость задания параметров процедур обработки можно рассчитать по формуле (2.7) где – базовая трудоемкость задания параметров последовательности стратегий обработки, необходимых для изготовления i-го КТЭ, соответствующего техническим требованиям, i – порядковый номер КТЭ в модели, n – количество КТЭ, образующих модель детали, – поправочный коэффициент, применимый к трудоемкости данного КТЭ. Поправочный коэффициент для каждого КТЭ можно рассчитать следующим образом (2.8) где – составляющая поправочного коэффициента трудоемкости задания параметров процедур обработки КТЭ, учитывающая влияние i-го фактора, i – номер составляющей поправочного коэффициента, n – общее число составляющих поправочного коэффициента.
Вычисление трудоемкости этапов 3, 5 и 6 выполняется по формуле (2.2) Однако поскольку наибольшее влияние на базовую трудоемкость этих этапов оказывает конструкционно-технологическая сложность программируемой детали, то замерять ее абсолютное значение при минимальном воздействии всех факторов, как в случае с этапами 1, 2 и 7, не получится. Поэтому был проведен эксперимент, заключающийся в измерении зависимости трудоемкости этапов 3, 5 и 6 от трудоемкости этапа 4 на примере трех деталей. Фактором в эксперименте являлся номер детали, по модели которой разрабатывалась УП. План эксперимента приведен в таблице 1. Результаты эксперимента приведены в таблице 2.
Методика определения трудоемкости разработки УП для групп деталей
Методика, описанная в предыдущем параграфе, предназначена в первую очередь для тех случаев, когда оценку трудоемкости необходимо выполнить впервые, не имея информации о результатах оценок предыдущих заказов или реальных значений трудоемкости. Но в случае наличия таких данных их использование может ускорить процесс проведения оценки и повысить его точность, если вместо расчета трудоемкости детали-представителя группы брать реальное значение трудоемкости для детали, измеренное по результатам выполнения заказа. Таким образом, трудоемкость каждой из деталей оцениваемого заказа можно выразить следующей формулой где – трудоемкость разработки УП для детали, для которой уже была разработана УП, – базовая трудоемкость этапа настройки базовых параметров проекта, – базовая трудоемкость этапа добавления в проект и подготовки геометрических данных, – базовая трудоемкость этапа генерации УП и формирования выходной документации, – количество поверхностей модели детали, на которую будет проецироваться трудоемкость разработки УП для детали-представителя, – количество поверхностей модели детали представителя группы, – количество поверхностей модели детали с повышенными техническими требованиями, – количество поверхностей модели детали-представителя с повышенными техническими требованиями, – составляющая поправочного коэффициента, учитывающая увеличение трудоемкости задания параметров стратегий обработки для элементов с повышенными техническими требованиями, – количество поверхностей модели детали, принадлежащих тонкостенным элементам с большим вылетом, – количество поверхностей модели детали-представителя группы, принадлежащих тонкостенным элементам с большим вылетом, – коэффициент, учитывающий увеличение трудоемкости задания параметров стратегий обработки для тонкостенных элементов с большим вылетом, - составляющая коэффициента, учитывающая наличие опыта разработки УП для детали, подобной оцениваемой, - составляющая коэффициента, учитывающая наличие опыта разработки УП для детали, подобной детали-представителю, – коэффициент, учитывающий увеличение трудоемкости разработки УП при изменении количества инструментальных групп узлов закрепления заготовок на 1, – суммарное количество инструментальных групп и узлов закрепления заготовок станка, на котором планируется изготовить оцениваемую деталь, – суммарное количество инструментальных групп и узлов закрепления заготовок станка, на котором планируется изготовить деталь-представитель группы, – количество наименований деталей в оцениваемом заказе.
В случае наличия большого количества результатов оценки трудоемкостей разработки УП для различных деталей целесообразно организовать базу данных (БД), которая должна включать в себя следующий минимальный набор данных: 1) уникальный идентификатор детали в виде порядкового номера, присваемого при внесении данных о детали в БД; 2) общее количество поверхностей трехмерной модели; 3) количество поверхностей трехмерной модели, имеющих повышенные технические требования; 4) количество поверхностей трехмерной модели детали, принадлежащих тонкостенным элементам с большим вылетом; 5) тип обобщенной кинематической схемы станка, для которого разрабатывалась УП: а) токарная; б) токарно-фрезерная схема с осью C; в) токарно-фрезерная схема с осями C и Y; г) токарно-фрезерная схема с поворотной осью инструментальной головы; д) трехкоординатная фрезерная; е) четырехкоординатная фрезерная; ж) пятикоординатная фрезерная. 6) количество инструментальных групп станка; 7) количество узлов закрепления заготовки станка; 8) наивысший среди размеров детали квалитет; 9) наивысшее значение шероховатости поверхностей детали; 10) семейство материала детали; 11) значение трудоемкости разработки УП для этой детали; 12) дата завершения разработки УП; 13) уникальный идентификатор специалиста, разработавшего УП. Перечисленные поля являются минимально необходимыми для их использования при оценке трудоемкости разработки УП для других деталей. Но для большей информативности в БД можно включить следующие данные: 1) полное название станка, для изготовления детали на котором разрабатывалась УП; 2) полная марка материала заготовки; 3) твердость материала заготовки.
После появления заполненной БД трудоемкостей разработки УП для различных деталей встает вопрос подбора из этой БД деталей с наиболее близкими параметрами. Предлагается использовать для этого двухэтапную сортировку. Первый этап должен заключаться в выборе из БД информации только о тех деталях, для которых УП разрабатывались под станок, имеющий такой же тип обобщенной кинематической схемы.
После этого из имеющегося перечня деталей необходимо выбрать ту, которая больше всего соответствует сложности конструкции и требованиям точности оцениваемой детали. Для этого необходимо использовать набор из следующих параметров: 1) общее количество поверхностей модели детали; 2) количество поверхностей модели детали с повышенными техническими требованиями; 3) количество поверхностей модели детали, принадлежащих тонкостенным элементам с большим вылетом. Осуществить это можно при помощи коэффициента схожести деталей, основанного на сравнении перечисленных выше параметров оцениваемой детали и отсортированных деталей из БД с применением весовых коэффициентов для каждого из параметров. Рассчитывается коэффициент схожести деталей по следующей формуле: (3.13) где – весовой коэффициент, определяющий степень влияния на схожесть разницы в количестве поверхностей моделей с высокими техническими требованиями, – весовой коэффициент, определяющий степень влияния на схожесть разницы в количестве поверхностей моделей, принадлежащих тонкостенным элементам с большим вылетом, – общее количество поверхностей трехмерной модели оцениваемой детали, – общее количество поверхностей трехмерной модели детали из БД, – количество поверхностей трехмерной модели оцениваемой детали с повышенными требованиями точности, – количество поверхностей трехмерной модели детали из БД с повышенными требованиями точности, – количество поверхностей трехмерной модели оцениваемой детали, принадлежащих тонкостенным элементам с большим вылетом, – количество поверхностей трехмерной модели детали из БД, принадлежащих тонкостенным элементам с большим вылетом, – количество деталей из БД, оставшихся после первого этапа сортировки.
Оценка трудоемкости разработки УП для деталей второго заказа
Значение итоговой трудоемкости разработки УП для детали № 8 рассчитывалось по формуле (2.1) и равно 93,1 минутам. На основе этого значения и поправочных коэффициентов были автоматически рассчитаны трудоемкости разработки УП для остальных деталей группы. После этого для всех деталей группы были разработаны УП, чтобы измерить реальную трудоемкость выполнения этих работ. В дополнение к этому был опрошен эксперт, обладающий двухлетним опыт работы в системе GibbsCAM и опытом программирования станков различной степени сложности. Результаты трудоемкостей, рассчитанных по разработанным методикам, измеренных в результате проведения эксперимента и полученных от эксперта приведены в таблице 4.4 и на рисунке 4.3. результаты трудоемкостей разработки УП для деталей заказа №1, полученные в результате применения разработанных методик, проведения эксперимента и опроса эксперта.
Номер детали Расчётная трудоемкость, мин Экспериментальная трудоемкость, мин Экспертная оценка трудоемкости, мин результаты трудоемкостей разработки УП для деталей заказа №1, полученные в результате применения разработанных методик, проведения эксперимента и опроса эксперта Трудоемкость детали № 4 в разы отличается от трудоемкости остальных деталей группы, поэтому на рисунке 4.4 это значение исключено, чтобы лучше проиллюстрировать разницу между применяемыми методиками и реальным экспериментом. результатов оценки трудоемкости с использованием разработанных методик и метода экспертной оценки, с экспериментальными
данными Таким образом, максимальная погрешность рассчитанных при помощи разработанных методик значений трудоемкости составила 21%, а среднее ее значение составило 13,2%. Максимальная погрешность аналогичных результатов при использовании метода экспертной оценки составила 128,6%, а средняя – 58,5%. Что касается суммарной трудоемкости разработки УП для всех деталей заказа, то при использовании разработанных методик погрешность ее определения составила 5,1%, а при использовании метода экспертной оценки – 16,3%.
Первый этап выполнения оценки трудоемкости по методике, описанной в параграфе 3.2 подразумевает анализ исходных данных: 1) заказ состоит из 8 деталей корпуса и сопла 3D-принтера, примеры которых приведены на рисунке 4.6. Для дальнейшего удобства каждой из деталей заказа был присвоен порядковый номер от 1 до 8. Трехмерные модели деталей представлены в формате STEP; 2) документация с техническими требованиями к деталям присутствует; 3) для разработки УП будет использоваться конфигурация CAM-системы GibbsCAM, обеспечивающая следующие функциональные возможности:
Следующим этапом является разделение деталей заказа на группы по обобщенным кинематическим схемам. Поскольку для изготовления всех деталей заказа решено использовать станки, имеющие одинаковый тип обобщенной кинематической схемы, разделение по группам возможно только по принципу сложности геометрических элементов. В результате анализа моделей деталей было выявлено, что они не содержат криволинейных поверхностей, не принадлежащих телам вращения, поэтому все детали будут образовывать одну группу.
После этого необходимо при помощи средств просмотра 3D-моделей собрать требующуюся для дальнейших расчетов информацию о деталях и их трехмерных моделях. Результаты, приведенные в таблице 4.6, затем были введены в файл табличного шаблона.
В табличный шаблон были введены требующиеся исходные данные 12 КТЭ, распознанных в трехмерной модели детали. Эти данные и результаты расчета трудоемкостей задания параметров процедур обработки этих КТЭ приведены в таблице 4.8.
Тип элемента Кол-во элементов Повышенныетребованияточности? Длинный вылет? НужнаотдельнаяСК? Естьшаблонпараметровпроцедуры? Есть фаска? Есть скругления? Количество сегментов(только для отверстий) Tрудоем-кость эл-та, с
В столбцах с третьего по шестой таблицы 4.8 используются значения булевого типа. На основе этих данных табличным процессором были автоматически рассчитаны значения составляющих поправочных коэффициентов для КТЭ и значение трудоемкости для каждого КТЭ. Элементы, имеющие одинаковый тип и исходные параметры, были сгруппированы с указанием их количества во втором столбце.
Затем на основе этих значений трудоемкостей и автоматически рассчитанных составляющих коэффициентов трудоемкости для этапов были вычислены трудоемкости всех этапов разработки УП для рассматриваемой детали. Результаты этого расчета приведены в таблице 4.9.
Значение итоговой трудоемкости разработки УП для детали № 2 рассчитывалось по формуле (2.1) и равно 82,7 минутам. На основе этого значения и поправочных коэффициентов были автоматически рассчитаны трудоемкости разработки УП для остальных деталей группы. После этого для всех деталей группы были разработаны УП, чтобы измерить реальную трудоемкость выполнения этих работ. В дополнение к этому был опрошен эксперт, обладающий двухлетним опыт работы в системе GibbsCAM и опытом программирования станков различной степени сложности. Результаты трудоемкостей, рассчитанных по разработанным методикам, измеренных в результате проведения эксперимента и полученных от эксперта приведены в таблице 4.10 и на рисунке 4.8.