ФГБОУ ВПО
«Воронежский государственный технический
университет»
ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ
НА ЭТАПАХ КОНСТРУКТОРСКОЙ
И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА
Межвузовский сборник
научных трудов
Выпуск 13
В
оронеж
2014
УДК 621
Обеспечение качества продукции на этапах конструкторской и технологической подготовки производства: межвуз. сб. науч. тр. [Электронный ресурс] – Электрон. текстовые и граф. данные (3,94 Мб). – Воронеж: ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2014. – Вып. 13. – 1 электрон. опт. диск (CD-ROM): цв. – Систем. требования: ПК 500 и выше; 256 Мб ОЗУ; Windows XP; SVGA с разрешением 1024x768; MS Word 2007 или более поздняя версия; CD-ROM дисковод; мышь. – Загл. с экрана.
ISBN 978-5-7731-0403-2
В сборнике приведены результаты научно-прикладных исследований, посвященных вопросам обеспечения качества изделий на этапах конструкторской и технологической подготовки производства, выполненных в вузах и на предприятиях г. Воронежа, региона и ближайшего зарубежья. Также представлены материалы, посвященные промышленному дизайну.
Материалы, представленные в сборнике, соответствуют научному направлению «Наукоемкие технологии в машиностроении, авиастроении и ракетно-космической технике» и перечню критических технологий Российской Федерации, утвержденному Президентом Российской Федерации.
Сборник предназначен для ученых, аспирантов и студентов, занимающихся проблемами обеспечения качества в условиях современного производства.
Редакционная коллегия:
А.В. Кузовкин – д-р техн. наук, доц. – ответственный редактор,
Воронежский государственный технический университет;
М.Н. Подоприхин – канд. техн. наук, проф. – зам. ответственного редактора,
Воронежский государственный технический университет;
А.И. Болдырев – канд. техн. наук, проф.,
Воронежский государственный технический университет;
В.М. Пачевский – канд. техн. наук, проф.,
Воронежский государственный технический университет;
Г.А. Сухочев – д-р техн. наук, проф.,
Воронежский государственный технический университет;
В.П. Смоленцев – д-р техн. наук, проф.,
Воронежский государственный технический университет;
В.Н. Старов – д-р техн. наук, проф.,
Воронежский государственный технический университет;
И.Н. Касаткина – ответственный секретарь,
Воронежский государственный технический университет
Рецензенты: д-р техн. наук, проф. В.С. Петровский;
д-р техн. наук, проф. В.А. Нилов
Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета
ISBN 978-5-7731-0403-2 © Коллектив авторов, 2014
©
Оформление. ФГБОУ ВПО
«Воронежский государственный
технический университет», 2014
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Межвузовский сборник научных трудов (выпуск 13), подготовленный к изданию на кафедре "Графики, конструирования и информационных технологий в промышленном дизайне" Воронежского государственного технического университета, продолжает традицию публикаций с 2008 года. За эти 7 лет сборник завоевал определенную популярность среди ученых и специалистов производства своей демократичностью, доступностью и актуальностью публикуемых материалов. Редакционная коллегия старается формировать научные материалы, сообразуясь с актуальностью рассматриваемых теоретических и практических вопросов в области подготовки производства и обеспечения качества выпускаемой продукции.
Авторами статей, представленных в настоящем издании, затронуты проблемы обеспечения качества выпускаемой продукции как с позиций обеспечения высоких технических и эксплуатационных характеристик изделия новыми прогрессивными методами формообразования поверхностей, так и с позиций подготовки современных специалистов для различных отраслей промышленности. Ряд статей посвящен опыту применения новых методов и способов обработки, позволяющих организовать производство на основе энергоэффективности и экономической целесообразности.
В связи с открытием на кафедре профиля подготовки бакалавров 230400 "Информационные технологии в дизайне" часть статей подготовлена силами студентов этого профиля и посвящена проблематике промышленного дизайна товаров и услуг, его основным историческим этапам и перспективам развития в нашей стране.
Выпуск сборника стал постоянным. Редакционная коллегия приглашает авторов принять участие в подготовке материалов для последующих изданий. Требования к материалам статей, представляемых в сборник, приведены в конце данного издания.
Материалы сборника будут полезны широкому кругу читателей.
Ваши отзывы и пожелания просим присылать по адресу: 394026, г. Воронеж, Московский пр., 14, ВГТУ, кафедра ГКиПД или по электронной почте: akuzovkin@mail.ru
УДК 303.1
В.Н. Старов, Н.М. Кременецкий, А.В. Гуров, А.С. Ткачев
Модернизрация технических систем с учетом технологической наследственности объекта
В работе рассмотрены особенности структурного синтеза вариантов модернизации технических систем при эксплуатации с учетом многоуровневой технологической наследственности объекта
Обоснование требуемого облика систем специального назначения (ССН) - самолеты, суда, военная и специальная техника относится к числу важных задач, решаемых в процессе развития технических систем. Одним из направления развития технических систем (ТС) является их модернизация. В этой ситуации особое место занимает вопрос учета технологической наследственности объекта (ТНО). Данную задачу предлагается решать комплексно.
Для этого использован современный математический аппарат, в том числе, структурный синтез вариантов модернизируемых технических систем, в том числе, определение рационального состава элементов и их взаимосвязей. При решении математической задачи в общем виде использовали описание механизмов технологической наследственности с помощью графов [1]. Ниже приведены допущения и известные методики, других авторов [2] и модифицированные нами в данных исследованиях
Структурный синтез вариантов модернизируемых ТС представляет сложный итерационный процесс. Основными этапами его является формирование совокупности требований по проведению модернизации систем и определение параметров их структур [2].
Пусть есть данные о базовом образце модернизируемой технической системы. Формирование совокупности требований следует производить в соответствии со схемой, представленной на рисунке. В этом в качестве исходных данных используются:
- различные сведения об образце-аналоге модернизируемой системы специального назначения;
- полный состав основных характеристик, включая введенный нами учет многоуровневых влияний технологической наследственности (МТН), являющихся учитываемыми показателями оценки направлений модернизации объекта;
- структура предпочтений для построения субъективной зависимости обобщенного показателя, выбранного технического уровня, включая МТН, от значений базовых характеристик;
- гипотеза о поведении внешней среды;
- критерий принятия решений;
- ограничения на модернизацию, указывающие запрет на замену некоторых подсистем или элементов базовой технической системы;
- основные (и более полные) изменения в условиях функционирования модернизируемой технической системы. Это один из подходов к проведению подобных работ, он отражен в предложенной нами методике [1].
В процессе формирования сводных требований на модернизацию изделия необходимо учесть много различной информации и выполнить ряд важных процедур. При этом выполняют последовательно следующие этапы [2].
На первом этапе на основе исходных данных осуществляют свертку частных показателей для определения субъективной зависимости обобщения показателя технического уровня модернизации ТС от основных характеристик. На другом этапе с учетом основных характеристик и заданных условий функционирования ТС путем решения расчетно-логических задач определяеют дополнительные исходные данные с учетом технологической наследственности объекта.
На следующем этапе проводится согласование с заказчиком критерия принятия решений и рассчитывается значение обобщенного показателя технических условий (ТУ) базовой системы.
Полученное значение на последующих шагах алгоритма сопоставляется с результатами оценки ТУ сгенерированных вариантов модернизации.
Последующий этап включает совместную работу с заказчиком по модернизации ТС. При этом определяются изменения в условиях функционирования по отношению к типовым условиям базовой системы. При этом учитываются взаимные аспекты проявления эффектов многоуровневой технологической наследственности объекта в дальнейшем.
Далее по заданным ограничениям на модернизацию базовой ССН формируется альтернативные технические решения и соответствующие им диапазоны значений характеристик в типовых условиях функционирования (по всем вариантам-аналогам, использующим данное техническое решение).
В пределах заданных ограничений на модернизацию осуществляется перебор по всем составным частям базовой ССН и всем рассматриваемым альтернативным техническим решениям объекта.
На следующем этапе решается задача генерации на интервалах значений характеристик при фиксированной на предыдущем этапе замене одного из технических решений.
На последующем этапе для каждого варианта, сгенерированного на предыдущем этапе по заданному набору значений удовлетворяющих характеристик в рассматриваемых условиях функционирования рассчитывается перечень значений основных характеристик во всех требуемых условиях функционирования, включая возможности не вскрытых еще проявлений многоэтапной технологической наследственности.
На последнем этапе осуществляется оценка сгенерированных вариантов и их многокритериальном сравнении с учетом результатов оценки, проведенной на начальном этапе. Расчет обобщенных показателей ТУ вариантов модернизации в фиксированных условиях функционирования производится с использованием субъективной зависимости т.е. свертки, полученной на первом этапе.
Когда имеется несколько аналогов технической системы, формирование требований по их модернизации может осуществляться близкой по содержанию схеме, в которой учитывают, лишь новые различия и место их ввода в схему. Несколько изменятся этапы [2].
На первом этапе на основе исходных данных производится формирование (уточнение) субъективной зависимости обобщенного показателя ТУ ТС от основных характеристик. На втором этапе заказчик указывает класс объекта модернизации и описывает условия функционирования с учетом ТНО изделия.
Рис. 1. Схема сводных требований модернизируемой системы на основе учета явлений технологической наследственности (МТН)
На третьем этапе для каждого варианта-аналога по техническим решениям, реализованным в его составных частях, выполняются расчетно-логические процедуры, обеспечивающие получение знаний основных характеристик при указанных на втором этапе условиях функционирования.
На четвертом этапе производится согласование с заказчиком критерия принятия решений, определяется значение обобщенного показателей ТУ по совокупности условий функционирования с учетом ТНО, зафиксированных на втором этапе. После этого решается задача выбора прототипа, т.е. наилучшего варианта аналога.
На пятом этапе по заданным заказчиком ограничениям формируются альтернативные технические решения и соответствующие им диапазоны значений характеристик для типовых условий функционирования ТС.
На шестом этапе в пределах заданных ограничений осуществляется перебор по всем составным частям прототипа и всем альтернативным техническим решениями.
На седьмом этапе решается задача генерации вариантов на интервалах значений характеристик при зафиксированной на шестом этапе замене одного из технических решений.
На восьмом этапе для каждого варианта, сгенерированного на седьмом этапе, по заданному набору значений характеристик в типовых условиях функционирования рассчитывается таблица основных характеристик для всех требуемых условий функционирования с учетом ТНО, зафиксированных на шестом этапе.
На девятом этапе производится вычисление значений обобщенного показателя ТУ сгенерированных вариантов и их сравнение с результатами оценки прототипа, полученных на четвертом этапе. Расчет значений обобщенного показателя ТУ варианта модернизации в фиксированных условиях функционирования с учетом ТНО осуществляется с помощью свертки, построенной на первом этапе. Для оценки качества варианта модернизации ТС с учетом условий функционирования используется критерий принятия решений, выбранный на четвертом этапе. Определение параметров структур вариантов модернизируемых ТС (вариантов модернизации) осуществляется на основе информации, полученной в результате формирования исходной совокупности требований. По аналогии с работой [1] можно использовать следующую информацию об объектах.
Во – первых, это двумерные таблицы требуемых значений основных характеристик для всех допустимых условий функционирования. Второе, процедура вычислений значений обобщенного показателя качества объекта модернизации сформированная с учетом зависимости от текущих значений основных характеристик (включая МТН). Можно использовать идентификатор класса объекта модернизации и набор значений классификационных признаков для сокращения пространства поиска при решении задачи синтеза. Важно иметь уточненное описание прототипа синтезированного или выбранного из совокупности вариантов-аналогов.
Проводя вычисления, следует учитывать перечень ограничений на генерацию, знать запрет на использование технических решений с определенными свойствами (не имеющих подтвержденных реализаций или недопустимых в сочетании с другими техническими решениями). Когда полученные параметры предпочтительного из вариантов превосходят аналогичные параметры прототипа, то это согласовывается с заказчиком, который решает вопрос об использовании полученных результатов в качестве исходных данных для проведения последующей оценки.
Таким образом, при развитии технической системы для повышения обоснованности принимаемых решений с учетом характеристик хорошо себя зарекомендовавших в эксплуатации систем целесообразно использовать методы, позволяющие проводить количественную оценку и осуществлять сравнение степени соответствия вариантов модернизируемых ТС.
Литература
1. Бочков А.П. Модели и методы управления развитием технических систем / А.П. Бочков, Д.П. Гасюк, А.Е. Филюстин. - Спб.: Союз, 2003. – 288 с.
2. Старов В.Н. Моделирование технических систем с учетом технологической наследственности объектов машин и оборудования /В.Н. Старов, М.Н. Краснова.- Воронеж: ГОУВПО «ВГТУ», 2010. – 140 с.
ФГБО ВПО Воронежский институт ГПС МЧС России, Воронеж
Национальный авиационный институт. Украина, Киев
УДК621.9.047
В.П. Смоленцев, А.В. Гребенщиков, С.С. Юхневич, В.И. Катуков