Использование метода декомпозиции при учете технологической наследственности сложного технического объекта

Предложены оценки соответствия вариантов модернизируемых технических систем (ТС) предъявляемым требованиям технического задания

При модернизации сложных технических систем (ТС), таких как самолеты разных типов, специальное оборудование и техника, например, техника и средств пожаротушения, необходимо решать вопросы оценки соответствия прогнозируемых вариантов модернизируемых систем требованиям технического задания на НИОКР. Это сложно сделать, когда надо учесть факторы влияния на систему многоуровневой технологической наследственности объекта (МТН).

На практике указанные вопросы решаются, как правило, путем прямого сравнения значений характеристик вариантов ТС(I) с требуемыми значениями, заданными в техническом задании. При этом не оценивается степень «близости» рассматриваемых вариантов требуемого облику изделия, значимость отдельных характеристик (параметров), а также затраты на достижение определенного уровня качества системы.

Постановка решаемой задачи оценки соответствия вариантов модернизируемых ТС предъявляемым требованиям может формулироваться по-разному, в том числе, следующим образом. Для проведения анализа выберем исходную совокупность факторов _, где Х – множество характеристик, определяющих качество системы;

Y – множество условий функционирования объекта;

С – множество характеристик, определяющих затраты на модернизацию изделия;

Р – множество предпочтений, характеризующих объект в понимании эксперта, включая учет многоуровневой технологической наследственности объекта.

Чтобы решить задачу необходимо провести следующие действия. Надо выбрать основные показатели, используемые для оценки соответствия вариантов модернизируемой ТС предъявляемым требованиям к объекту, например, в следующей форме:

,(1)

где - система (множество) показателей для оценки соответствия вариантов модернизируемой системы предъявляемым к объекту требованиям;

- множество вариантов равнозначных модернизируемых объектов.

Далее строят математические модели, отражающие соответствие между рассматриваемыми факторами и показателями, чтобы осуществить оценки вида:

, (2)

где – обозначение V - й математической модели.

Далее оценивают возможные варианты модернизируемой ТС и выбрать наиболее предпочтительный вариант, по типу

, (3)

где – обозначение предпочтительного варианта модернизируемой системы.

Формула (3) позволяет определить оптимальный вариант модернизируемой ТС, который соответствует предъявляемым требованиям технического задания. Это сокращает временные и материальные средства предприятия, выполняющего работу по модернизации и заинтересованного в поиске оптимального варианта. Указанное направление не дает оценку и обоснование в выборе варианта учитывают несколько вариантов влияния на жизненный цикл изделия (ЖЦИ) многоуровневой технологической наследственности.

Для этого требуется проведение работ по оценке технологий получения заготовок, выбор способов и методов технологической подготовки производства, собственно технологии производственных процессов, не говоря уже об эксплуатации.

Существуют сложные и долговременные процессы взаимовлияний элементов, деталей, улов, агрегатов и подсистем ЖЦИ. Так, литературе [1] отмечено, что работоспособность трущихся деталей во многом зависят от качества поверхности сопрягаемых деталей, например, многие характеристики качества поверхности (микрогеометрия, волнистость, наклеп, остаточные напряжения и др.), влияющие на износостойкость, зависят от технологических методов и условий изготовления деталей. Обычно, исходя из величины износостойкости детали, назначают конкретные условия процессов физико-механической обработки (выбранный технологический метод съема припуска, определенные режимы обработки и т. д.), обеспечивающие получение поверхностей деталей с заданными характеристиками качества и эксплуатационными свойствами, зависящими от МТН.

К настоящему времени накоплено достаточно экспериментальных данных необходимых для установления частных зависимостей отдельных характеристик качества поверхности от элементов режимов обработки с учетом МТН, а в ряде случаев получены полные зависимости, отражающие в комплексе процессы обработки. На всех этапах исследований было затруднено получение всеобъемлющих сведений при постановке больших экспериментов и результатов их математической обработки [1].Использование математических методов, метода декомпозиции систем и метода динамических систем позволяет значительно упростить решение поставленных задач, а также решить еще более сложные, например, установить связь показателей износостойкости детали I, р с технологическими методами и режимами ее обработки включая учет явления МТН. Отдельные проблемы моделирования ТС может решаться с помощью метода декомпозиции систем [2]. Разложения ТС(I) на ряд более простых подсистем и элементов (U, Z) в виде:

, (4)

где - простые подсистемы i с элементами Z.

Один из рациональных методов моделирования процессов утраты работоспособности узлов трения связан с разработкой динамических моделей исследуемых объектов, параметры которых изменяются во времени. Подобная задача решается методом динамических систем. Этот метод предлагает использовать для описания системы дифференциальных уравнений [2]:

для линейных систем ; (5)

для нелинейных систем , (6)

где А, В – матрицы коэффициентов, характеризующие систему; х – вектор переменных состояний; х, u – вектор выходных и входных переменных.

Вычисление подобных теоретических и экспериментальных зависимостей позволит решить задачи о технологическом обеспечении качества поверхности (износостойкости, долговечности) деталей с учетом МТН, используя различные методы, например, с помощью графов и на представлении его в вид математической многомерной модели [3].

Вывод. Управление технологической и эксплуатационной наследственностью машин следует проводить на стадиях проектирования, изготовления и эксплуатации. Эта идеология может быть реализована на базе моделирования технологических процессов утраты работоспособности как отдельных деталей, узлов, так и механизмов. Указанное подлежит учету при модернизации хорошо зарекомендовавших себя в эксплуатации систем.

Литература

1. Ящерицын П.И. Технологическая наследственность в машиностроении / П.И. Ящерицын, Э.В. Рыжов, В.И. Аверченков.– Мн.: Наука и техника, 1977. – 256 с.

2. Давнис В.В. Адаптивное прогнозирование: Модели и методы / В.В. Давнис. – Воронеж: Издательство государственного университета, 1997. – 196 с.

3. Старов В.Н. Моделирование технических систем с учетом технологической наследственности объектов машин и оборудования / В.Н. Старов, М.Н. Краснова.- Воронеж: ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2010. – 140 с.

ФГБО ВПО Воронежский институт ГПС МЧС России, Воронеж

Национальный авиационный институт. Украина, Киев

УДК 621.9

Г.Н.Климова, Ю.С. Хвостова