Автоматизация технического нормирования механообрабатывающего производства.

В.Г.Елисеев – доцент МИФИ, к.т.н., доцент,
В.М.Коробов – ассистент МИФИ,
Р.Г.Козявкин – инженер МИФИ
г. Москва

1. Введение

В настоящее время практически на всех промышленных предприятиях внедряются современные информационные технологии для автоматизации планирования и управления производственными процессами с учетом современных требований ИПИ-технологий и стандартов ISO-9000.

Основой эффективного планирования и управления являются научно обоснованные технические нормы времени на выполнение различных технологических операций.

В докладе излагается практический опыт создания автоматизированной системы оптимизации технологических режимов и технического нормирования работ для металлорежущего оборудования.

Технологическая подготовка производства (ТПП) является одним из основных бизнес-процессов на промышленном предприятии.

На рис. 1 приведен фрагмент функциональной модели процесса ТПП «Как есть - AS-IS» для конкретного предприятия в формате IDEF0.

Техническое нормирование традиционно осуществляется нормировщиком после разработки технологом операционной технологии.

Технолог получает конструкторскую документацию (чертеж детали) и разрабатывает технологический процесс операции (выбирает необходимое оборудование, режущий и мерительный инструмент, определяет общую схему обработки и режимы резания).

Затем, операционная карта техпроцесса передается нормировщику, и он заполняет остальные позиции бланка операционного техпроцесса:

- рассчитывает основное (машинное) время;

- выбирает из справочника вспомогательное время на ручные операции;

- проводит полный расчет штучного времени на изготовление детали и время на изготовление всей партии деталей.

Таким образом, этот документ (карта техпроцесса) создается двумя различными специалистами, находящимися в разных подразделениях завода. Технолог – в технологическом бюро (ТБ). Нормировщик – в отделе

Рис. 1. Функциональная модель «AS-IS» процесса ТПП (фрагмент).

труда и заработной платы (ОТиЗ).

Как видно из схемы частично заполненная технологом операционная карта техпроцесса передается из ТБ в ОТиЗ нормировщику.

Нормировщик, окончательно рассчитав техническую норму времени (ТНВ), возвращает документ в ТБ для окончательного утверждения и передачи в производство.

Из функциональной модели видно, что имеет место лишняя обратная связь, которую можно убрать, предоставив технологу программные средства автоматизации нормирования.

Для повышения эффективности управления, с целью ликвидации дублирующих работ, излишних обратных связей и т.п., осуществляется реинжиниринг (перепроектирование) бизнес-процессов.

В результате анализа и оптимизации существующей схемы документооборота «AS-IS», построена функциональная модель (ФМ) процесса ТПП «Как должно быть - AS TO BE», представленная на рис.2.

В функциональной модели как есть («AS-IS»), в качестве механизма работы технолога (блок 2) использован только справочник по режимам резания. В функциональной модели как должно быть (« AS TO BE») этот механизм заменен системой автоматизации проектировании и нормирования операционных технологий.

Разработка и внедрение такой системы требует определенных трудозатрат. Однако процесс технического нормирования, достаточно рутинная операция с несложным алгоритмом. Автоматизация этого процесса дает неоспоримые преимущества:

- упрощение и сокращение документооборота;

- ликвидация класса нормировщиков;

- повышение оперативности управления.

В настоящем докладе дается описание работы системы автоматизации проектирования (САПР) операционной технологии и нормирования механообработки, разработанной на кафедре кибернетики МИФИ.

2. Система автоматизации проектирования операционной технологии и нормирования механообработки

САПР операционной технологии и нормирования реализована на персональном компьютере в среде Delphi 7. Базы данных (БД) реализованы под управлением СУБД Oracle 8i.

Основными составляющими системы являются:

- блок проектирования технологических переходов,

- блок расчёта режимов резания,

- блок технического нормирования.

Рассмотрим основные принципы реализации этих блоков.

3. Проектирование технологических переходов

Исходной информацией является чертёж детали.

Результатом работы системы является операционная карта технологического процесса по ГОСТ [1].

Рис. 2 Функциональная модель «AS TO BE» процесса ТПП (фрагмент).

Проектирование технологических переходов осуществляется технологом в диалоговом режиме. Дружелюбный интерфейс системы позволяет технологу не вводить большой объём текстовой информации, а выбирать соответствующие опции из всплывающего меню.

Опции сформированы на основе содержимого справочников и баз данных (БД).

В системе используются следующие БД интегрированной АСУ предприятия, имеющей единое информационное пространство (ЕИП) под управлением СУБД Oracle 8i:

- обрабатываемых материалов;

- режущего инструмента;

- мерительного инструмента;

- паспортных данных станков.

Справочники содержат информацию о названиях технологических операций и переходов, видах обработки, способах установки детали и т.п.

Справочники являются словарями, составляющими тезаурус технолога, и сформированы на основе соответствующих ГОСТов [1,2] и нормативно-справочных источников [3].

Технолог в соответствии с выбранной схемой обработки детали заполняет в диалоговом режиме операционную карту техпроцесса содержанием переходов с использованием удобного меню. При этом режимы резания и техническая норма времени рассчитываются автоматически.

4. Расчёт режимов резания

Основной составляющей технической нормы времени является машинное время, которое рассчитывается на основании выбранных режимов резания. Поэтому расчёт режимов резания является наиболее важной задачей, от результатов решения которой зависит производительность труда.

Основными элементами режима резания являются:

- t – глубина резания – толщина срезаемого слоя металла за один проход резца (мм).

- s – подача – величина перемещения резца относительно детали за один оборот шпинделя (мм/об).

- n – частота вращения шпинделя (об/мин).

Выбор глубины резания t производится технологом с учетом припуска на обработку детали. Программа проверяет по соответствующим расчётным формулам выбранное технологом значение на допустимость по жёсткости и виброустойчивости системы СПИД (станок-приспособление –инструмент-деталь), по геометрическим характеристикам режущего инструмента и выдаёт корректирующие сообщения.

Подача – s и частота вращения шпинделя – n рассчитываются автоматически.

В настоящей разработке для расчетов режимов резания применяется метод линейного программирования, который позволяет получить оптимальное решение с одновременным учетом всех технических ограничений.

Математическая модель оптимизации режимов резания была предложена Г.К. Горанским [4].

Основу технических ограничений в модели составляют классические технологические зависимости в виде степенных уравнений и неравенств. Целевой функцией является производительность обработки. Модель сводится к линейному виду логарифмированием. Для решения задачи ЛП применён модифицированный симплекс-метод. Антилогарифм полученного решения даёт искомые значения n и s. Машинное время рассчитывается по стандартным формулам.

5. Расчёт технической нормы времени

Техническая норма времени рассчитывается на основе соответствующих справочников [4]. Эта справочная информация оформлена в виде БД нормативов времени. Выборка соответствующих значений элементов нормы времени осуществляется автоматически по мере заполнения технологом карты техпроцесса содержанием переходов согласно упомянутым выше словарям.

6. Заключение

Определение оптимальных режимов резания и норм времени всегда представляло собой важную задачу в процессе проектирования технологических процессов. От того, насколько своевременно и точно будет решена данная задача, зависит качество и сроки выпуска продукции.

Описываемая система в настоящее время внедряется в опытно-промышленную эксплуатацию. В системе реализовано единое информационное пространство на базе СУБД Oracle, в том числе интеграция с БД отдела материально-технического обеспечения (по материалам и инструменту) CAD/CAM-системой (проектирование операционной технологии).

Литература

1. ГОСТ 31103-70;

2. ГОСТ 3.1702-79;

3. Справочник нормировщика-машиностроителя том II под редакцией Е.И. Стружестраха. М., «Машгиз», 1961;

4. Горанский Г.К., Владимиров Е.В., Ламбин Л.Н. Автоматизация технического нормирования работ на металлорежущих станках с помощью ЭВМ. М., «Машиностроение», 1970.