Пасічник Віталій Анатолійович. Основи комп'ютерно-інтегрованого механоскладального виробництва

Краткое описание

Пасічник Віталій Анатолійович. Основи комп'ютерно-інтегрованого механоскладального виробництва : Дис... д-ра наук: 05.02.08 - 2009.

Пасічник В.А.Основи комп‘ютерно-інтегрованого механоскладального виробництва. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.02.08 технологія машинобудування. Національний технічний університет України Київський політехнічний інститут”, Київ, 2009.
Основна ідея роботи полягає в нових принципах математичного опису складального виробу через відношення обмеження рухливості, як сукупності геометричних обмежень між елементами, фізичних принципів функціонування з‘єднань, що забезпечують цілісність, і технологічних принципів реалізації таких з‘єднань, що забезпечило можливість інтегрувати процеси проектування виробу, технологічного підготовлення виробництва для нових умов комп‘ютерно-інтегрованого виробництва.
Систематизація інформації для підтримки життєвого циклу виробу на виробництві та розробка нових методів її виявлення, формалізація опису з‘єднань, що забезпечують цілісність, методів аналізу складального виробу й синтезу варіантів складання, дозволила реалізувати наскрізну інтеграцію з мінімізацією залучення людини, а також вирішувати задачі аналізу складального виробу щодо його пристосованості до складання, часткового розкладання, формалізованого синтезу структури лінійних і просторових розмірних ланцюгів.

В дисертаційній роботі в результаті комплексних досліджень механоскладального виробництва в частині проектування складального виробу, технологічного підготовлення складання та організації складального виробництва, реалізована нова концепція технологічного підготовлення комп‘ютерно-інтегрованого механоскладального виробництва, яка базується на нових принципах математичного опису складального виробу, що забезпечує можливість урахування особливості геометричної взаємодії елементів складального виробу, фізичних принципів дії з‘єднань та технологічних принципів реалізації з‘єднань.
Основні наукові і практичні результати роботи полягають у наступному:
1. Показано, що специфічною ознакою нової парадигми виробництва взагалі і механоскладального, як його частини, є перехід від застарілого людиноцентричного виробництва, в якому всі процеси життєвого циклу виробу підпорядковуються людині й представлялись в формі, що передбачає опрацювання інформації людиною до перспективного комп‘ютероцентричного (комп‘ютерно-інтегрованого) виробництва, в якому об‘єкт виробництва і всі процеси, що супроводжують проектування його конструкції, технологічне підготовлення виробництва, організацію виробництва, експлуатації, ремонту та утилізації виробу повинні бути інтегровані інформаційними технологіями в вигляді математичних моделей об‘єктів і процесів та методів і процедур їх опрацювання.
2. Реалізація комп‘ютерно-інтегрованого механоскладального виробництва повинна спиратися на математичну модель складального виробу, яка представляє його ієрархічною сукупністю елементів, зв‘язаних між собою обмеженнями геометричного характеру у вигляді бінарних та розмірних відношень обмежень рухливості та з‘єднань певного фізичного принципу функціонування і технологічного принципу реалізації. Систематизація і класифікація на цій основі з‘єднань, що забезпечують цілісність, дали змогу формально описати всі типи обмежень між елементами і зробили їх придатними для автоматизованого інтегрування з іншими етапами життєвого циклу складального виробу.
3. Основою інтеграції процесів проектування виробу і процесів технологічного підготовлення комп‘ютерно-інтегрованого механоскладального виробництва є систематизація і класифікація інформації про складальний виріб прямо або опосередковано представленої у віртуальній моделі СВ, створеній в сучасній системі тривимірного моделювання, з виявленням джерел такої інформації і розробкою методів її автоматизованого виявлення.
4. Опис взаємодії елементів складального виробу через бінарні відношення обмеження рухливості дозволяє автоматично ідентифікувати тип кінематичної пари між його елементами, що створює передумови для інтеграції аналізу функціонування механізму на етапі проектування виробу з аналізом на етапі проектування технології складання.
5. Наявність контактних та віддалених бінарних відношень обмежень рухливості через сам факт наявності такого обмеження та розмірні відношення обмеження рухливості як добуток кількості ітерацій до виникнення обмеження на дискрету переміщення доцільно визначати методом ітераційних переміщень. Застосування методу побудови проекцій підвищує ефективність визначення тільки віддалених бінарних відношень обмежень рухливості.
6. Процедури аналізу моделі СВ, що враховують логічні значення геометричних відношень обмежень рухливості СВ слід застосовувати для виявлення його структури, значущих напрямків складання і множини послідовностей складання, а урахування скалярних значень для вирішення задачі виявлення множини траєкторій складання, виділення монтажних напрямків і технологічних груп, розмірного моделювання.
7. Математичний опис всіх типів з‘єднань, що забезпечують цілісність складального виробу, має враховувати специфіку геометричної взаємодії елементів, що його утворюють, принцип функціонування такого з‘єднання та принципи реалізації. Такий опис дає можливість автоматично ідентифікувати тип з‘єднання з математичної моделі складального виробу.
8. Ефективне вирішення задачі синтезу множини послідовностей складання можливе тоді, коли йому передує аналіз складального виробу з генеруванням множини послідовностей розкладання. Розвинений на цій основі метод зворотного синтезу дає можливість формально визначати маршрутний технологічний процес послідовно-паралельного подетального складання.
9. Вирішення задачі пошуку найкоротшої послідовності часткового розкладання і його застосування для задач ремонту і технічного обслуговування можливе на основі методу зворотного синтезу для часткового розкладання складального виробу.
10. Задача автоматизованого синтезу структури лінійних розмірних складальних ланцюгів може бути вирішена як результат аналізу математичної моделі СВ в вигляді розмірних відношень обмежень рухливості. Векторний аналіз всієї сукупності просторових похибок ланок розмірних ланцюгів показав, що сумарна похибка по суті є тривимірною областю, яка з урахуванням стохастичності розсіювання розмірів має нечіткі контури.
11. Нове програмне забезпечення для автоматизованого формування математичної моделі складального виробу в вигляді відношень обмежень рухливості вперше дозволило безпомилково виявляти всі значущі властивості складального виробу з його тривимірної моделі, створеної у середовищі сучасної CAD системи, що підтримує тривимірне моделювання. Показано, що час виявлення такої інформації на сучасних комп‘ютерах, який для кількості елементів від 6-и до 30-ти коливається в межах від 1,5 до 18 хв., є прийнятним з точки зору практичного застосування нових методів і програмного забезпечення.
12. Нове програмне забезпечення для моделювання гнучкого комп‘ютерно-інтегрованого механоскладального виробництва за рахунок перерозподілу операцій між технологічним обладнанням дозволяє на 5-8% зменшувати сукупний час реалізації складання множини складальних виробів на ділянці складання.