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 [1].
В рамках настоящей курсовой работы выполнена структурная оптимизация действующих технологических процессов на уровне их маршрутного описания. Данная задача возникает в силу ряда следующих причин:
1) Внедрение в производство нового прогрессивного технологического оборудования с микропроцессорным управлением встает проблема выбора такого оборудования. Это связано с наличием у него взаимно противоположных свойств - приведенных затрат на его эксплуатацию и технологической возможности (точности, количества координат относительного перемещения заготовки и т.д.), которая определяет степень концентрации технологических операций.
2) Внедрение альтернативных технологических методов в совокупности с сопровождающими их технологическими операциями (например, механической подготовкой и ионной очисткой поверхности заготовки перед напылением или ионной имплантацией) требует структурного анализа с целью выбора экономичного решения.
3) В условиях конверсии возникает задача перераспределения имеющегося производственного оборудования между действующими и внедряемыми технологическими процессами. [3]
Был произведён анализ структуры технологического процесса действующего производства, сформирована оптимизационная математическая модель путём анализа возможных многовариантных технологических структурных решений. Построенная модель была пронормирована 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 ДТП как по обобщенному критерию (свертывание критериальных параметров), так и с выделением главного критерия (пороговую оптимизацию).
На основе проведённых оптимизационных расчётов сделаны выводы о возможных вариантах построения структуры технически перевооружаемого производства и получаемых в результате экономическом, социальном и других эффектах.
Математическая модель
Структурный анализ технологического процесса и построение модели
В данном разделе изложен принцип построения математической модели технологического процесса, используемой при оптимизации, т.е. для формирования допустимого множества структурных вариантов технологических процессов, из которых осуществляется оптимизационный выбор. Согласно методики структурной оптимизации ТП, изложенной в [2-3], в качестве такой модели использован сетевой граф G=(X,U). Вершинами X такого графа являются элементы множества возможных вариантов технологических операций, отличающихся концентрацией, используемыми технологическими методами (в том числе при получении исходной заготовки) и оборудованием. Дуги графа U – это логические связи возможности последовательного выполнения пар технологических операций, соответствующих инцидентным вершинам.
Модель построена на основе анализа действующего технологического процесса.
Формирование модели осуществляется путем анализа возможных многовариантных технологических структурных решений, а именно:
- различной концентрации операций;
- различного технологического оборудования выполнения операции;
- различного уровня автоматизации;
- различных технологических методов. [3]
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 уровень автоматизации), 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. [3]
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 счёт применения станков с бесступенчатым изменением частоты вращения шпинделя;
г) снижение вспомогательного времени за счёт 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. [3]
Основные технические характеристики технологического оборудования, использованного при построении модели, представлены в таблице 1.1.
Таблица 1.1 - Основные технические характеристики оборудования
| Модель станка | Габариты рабочей зоны, 
| Мощность привода шпинделя, кВт | Число инструментов в магазине или инструментальной головки станка |
| 1К62 | 2,50*1,19 | 10 | 4 |
| 2А150 | 2,93*8,9 | 7,5 | 1 |
| 1П732РФ3 | 3,91*2,39 | 12 | 12 |
Операции (5, 15), (5, 20), (15, 20) и (20, 25) объединены с обеспечением многовариантности за счёт применения станков с числовым программным управлением (вершины 4, 5, 14 и 17 соответственно).
В результате структурного анализа получена модель технологического процесса, состоящая из 22 вершин и 37 ребер. Математическая модель (Приложение 1, чертеж 2106 369247 000 ММ) построена в виде графа и оформлена как чертёж.
Изображение каждой вершины графа предусматривает 8 ячеек, в которые занесена следующая информация:
1) номер вершины;
2) номер операции базового технологического процесса;
3) значение штучного времени
4) значение приведенных затрат
5) значение занимаемой площади
6) значение обобщенного критериального параметра
7) вид обработки;
8) модель технологического оборудования (шифр модели станка);
Для окончательного построения модели в нее включаются фиктивные вершины, для обеспечения следующих свойств: 1) модель должна иметь одну входную (висячую) вершину и одну выходную (тупиковую) вершину; 2) для обеспечения отношения порядка, то есть граф должен быть разбит на слои и любая дуга должна соединять вершины только соседних слоев, (вершины одного слоя не соединены между собой дугами).
Для обеспечения этого условия в модели использованы фиктивные вершины при концентрации технологических операций, например, вершины 12, 18, 21 и др. [3].
В соответствии со всеми пунктами, изложенными выше, и структурного анализа технологического процесса была построена математическая модель технологического процесса, и тем самым сформировано допустимое множество структурных вариантов технологических процессов, из которых осуществляется оптимизационный выбор.