Структурный анализ технологического процесса и построение модели

Введение

Повышение конкурентоспособности изделий на внутреннем и внешнем рынке требует от предприятий отечественного машиностроения особого внимания к реализации процессов технического перевооружения действующего производства с внедрением новейших технологий. Проектирование перспективных технологических процессов (ПТП) в рамках технологической части проектов технического перевооружения является сложной задачей, требующей математического моделирования и оптимизации получаемых проектных решений с использованием современных информационных технологий. Особую важность имеет задача структурной оптимизации ПТП на уровне маршрутного описания, так как неудачно построенная его структура сведет на нет все усилия по техническому перевооружению действующего производства.

Данная курсовая работа посвящена решению такой задачи структурной оптимизации перспективного технологического процесса, для чего был произведен анализ структуры технологического процесса действующего производства, сформирована оптимизационная математическая модель путем анализа возможных многовариантных технологических структурных решений. Построенная модель была прономерована по заданным критериям оптимизации. Выполненный системный анализ технико-экономических резервов действующего производства позволил выявить приоритетность основных критериев оптимизации и, в результате, провести многокритериальную структурную оптимизацию ПТП как по обобщенному критерию, так и с выделением главного критерия (пороговую оптимизацию).

На основе проведенных оптимизационных расчетов сделаны выводы о возможных вариантах построения структуры технически перевооружаемого производства и получаемых в результате экономическом, социальном и других эффектах.

1. Математическая модель.

Структурный анализ технологического процесса и построение модели.

В данном разделе изложено построение математической модели перспективного технологического процесса использованной для генерированиядопустимого множества структурных вариантов, используемого при оптимизации. Согласно методики структурной оптимизации НТП в качестве такоймодели использован сетевой орграф G=(Х‚ U) с отношением порядка междуего вершинами, отображающими варианты выполнения технологических операций. Модель построена на основе анализа действующего технологическогопроцесса. Согласно выполненного задания рассмотрен чистовой этап действующего технологического процесса изготовления детали «Кронштейн».

Модель построена на основе анализа технологического процесса. Согласно выданного задания рассмотрен чистовой этап действующего технологического процесса изготовления детали «Кронштейн». Модель перспективного технологического процесса сформирована на основе анализа возможныхмноговариантных технологических решений. Так как действующий технологический процесс имеет высокий уровень дифференциации операций и основан на применении универсального оборудования, то, учитывая тип производства (серийное) и тенденции технического перевооружения (высокий уровеньоптимизации), перспективный технологический процесс рационально строить,базируясь на принципе концентрации операций и применения станков с числовым программным управлением.

При объединении операций учитывались следующие условия: а) возможность обработки поверхностей объединяемых операций с одних установочных баз, что способствует повышению точности взаимного расположения обработанных поверхностей;

б) объединяются операции одного вида обработки, например, несколько токарных переводятся на станок с числовым программным управлением, или разных видов, если в качестве технологического оборудования используется многоцелевой станок с числовым программным управлением.

При замене оборудования учитывались следующие условия: а) соответствие рабочей зоны станка габаритам обрабатываемой детали;

б) соответствие мощности привода главного движения свойствам обрабатываемого материала;

в) снижение основного времени за счет применения станков с бесступенчатым изменением частот вращения шпинделя.

г) снижение основного времени за счет применения станков с числовым программным управлением, позволяющих автоматизировать часть вспомогательных переходов;

д) применение современного оборудования с оперативными системами числового программного управления;

е) соответствие количества используемого на операции режущего инструмента числу позиций инструментального магазина или инструментальной головки станка.

Основные технические характеристики технологического оборудования, использованного при построении модели, представлены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Основные технические характеристики оборудования

Модель станка	Габаритный размер рабочей зоны, мм	Мощность привода шпинделя, кВт	Число инструментов в магазине
6Р12	2280х1965	7,5
2Е440А	2440х2195	4,5
16К20	2795х1190
2У430	1340х1500	2,1
2А135	1240х810	4,5
400V	2400х2200
200HT	4300х1850
ВМП-300А	1120х580	0,55

В результате структурного анализа получена модель перспективного технологического процесса, состоящая из 40 вершин и рёбер. Математическая модель построена в виде графа и оформлена как чертеж. Изображение каждой вершины графа предусматривает 6 ячеек, в которые занесена следующая информация:

-номер вершины;

-номера операций базового технологического процесса;

-наименование операции;

-модель технологического оборудования (код модели станка);

-значения критериальных параметров, включая обобщенный критерий.

Вершинами входа и выхода графа являются фиктивные вершины. Определяемые моделью варианты технологических процессов имеют одинаковую длину (число вершин отдельного пути), то есть сетевой граф разделен на слои следующим образом:

-любая дуга соединяет вершины только соседних слоёв;

-в первом и последнем слоях - по одному элементу (фиктивные вершины входа и выхода из сети);

-вершины одного слоя не соединены между собой дугами.

Для обеспечения этого условия в модели использованы фиктивные вершины при концентрации технологических операций.