книги из ГПНТБ / Митрофанов, С. П. Автоматизация технологической подготовки серийного производства

моменту времени. Расчетный период взят равным шести годам. Функционирование внедряемой АПТ начинается,со второго года, а базового варианта с четвертого года расчетного периода. В этом заключается особенность расчета экономической эффективности системы АПТ с базовыми алгоритмами. Исходные и сравнительные данные даны в табл. 57, 58, применяемые для расчета формулы сведены в табл. 59, а результаты расчета приведены в табл. 60. Статьи затрат, одинаковые в обоих вариантах, не учитываются. Все технологические процессы условно разделены на три группы сложности: простые (не более 3—5 операций), средние (не более 10—12 операций), сложные (более 12 операций). При расчете ко­ личества технологических процессов, которые предполагается проектировать на ЭВМ, учитывается годовой прирост их объема

иежегодное увеличение числа процессов, спроектированных на ЭВМ, связанное с совершенствованием внедряемой системы АПТ,

ит. д. [формулы (1) и (2)]. Параметры в базовом варианте обо­ значаются одним штрихом, а во внедряемом — двумя штрихами. Нормы времени при ручном проектировании даны ко второму году расчетного периода с учетом повышения производительности труда, получаемого на основании использования результатов анализа производства. Для базового варианта в табл. 57 для третьего и четвертого годов указана трудоемкость проектирования ручным методом, так как в это время базовая система АПТ не функционирует. При расчете фактических трудозатрат [формула (3)] учитывается время машинного проектирования, время под­ готовки исходных данных и время контроля и доработки техно­ логических карт, полученных с ЭВМ.

Во внедряемом варианте время корректирования карт вначале сравнительно велико и уменьшается в среднем на 20% в год. Рас­ чет загрузки оборудования ведется по формуле (4). Как видно, загрузка ЭВМ «Минск-22» на 6-й год рассматриваемого периода составит 43 ч.

Индекс роста производительности труда внедряемой системы для 4-го и 5-го годов составит 26 и 38%. Стоимость работы 1 ч оператора машин (5ПК и SB) взяты по нормативным данным.

Стоимость 1 ч ручных работ Sp принята равной 1,09 р. Стои­ мость машинного проектирования определяется по формуле (5). Для базового варианта для четвертого и пятого годов рассматри­ ваемого периода взята стоимость ручного проектирования соот­ ветствующего объема технологических карт.

Как видно из табл. 60, экономия на текущих затратах, связан­ ных с затратами труда ИТР, Эа1 = 735 р., т. е. составляет 40% от текущих затрат на шестой год рассматриваемого периода. Если учесть разовую экономию ввиду более раннего высвобождения производственной площади и высвобождаемой техники (счетноклавишной машины), а также экономию на оборотных средствах и сокращении сроков проектирования, то разработка проектно-тех­ нологической документации окажется дешевле еще примерно на

235

Таблица 57

Исходные данные расчета экономической эффективности систем АПТ

П р и м е ч а н и е . Для базового варианта исходные данные h£, hM£, рр на 6-й год, а для внедряемого — на 4-й год рассматриваемого периода.

236

Таблица 58

Исходные сравнительные данные расчета экономической эффективности систем АПТ

Варианты

базовый внедряемый

Т а б л и ц а 59

Перечень формул, используемых при расчете экономической эффективности систем АПТ

237

238

Таблица 60

Промежуточные и окончательные результаты расчета экономической эффективности системы АПТ

239

*

мость проектирования, приведенная к одному технологическому процессу, составляет С = 2,3 р. для АПТ и С — 4,15 р. при руч­ ной работе.

Капитальные вложения рассчитываются по формулам (6)—(8). Распределение по годам предпроектных затрат, общая сумма ко­ торых принята равной 60 тыс. руб., указано в табл. 61.

При расчете капитальных вложений учитываются только предпроектные затраты и затраты на ЭВМ. Расчеты показывают, что капиталовложения в базовый и внедряемый варианты, приведен­ ные к шестому году периода, одинаковы и составляют около 95 тыс. руб.

Экономию в сфере народного хозяйства берем только от расши­ рения области применения научно-исследовательской работы (НИР) на предприятиях. Эта экономия (Ээп) возникает благодаря тому, что система с наращиваемым алгоритмом является более

240

универсальной и коэффициент |J3 дополнительных затрат на при­ вязку при переходе на новое предприятие равен примерно 0,2, адлябазовоговарианта0,5. Поэтому, при внедренииданнойсистемы только на двух предприятиях (N — 2) величина З эп для базового варианта равна 47,5 тыс. руб., а для внедряемого — 76 тыс. руб., т. е. на 28,5 тыс. руб. больше. Отсюда видно, как важна универ­ сальность алгоритма, влияющая на коэффициент [З3 и, следова­ тельно, на срок окупаемости дополнительных капитальных затрат для конкретного завода и на срок окупаемости предпроектных разработок. Из рис. 36 видно, что при (53 = 0,3 и N = 2 окупае­ мость предпроектных затрат составит 4,1 года, а при = 7 — 0,8 года [расчет сделан по формулам (11)—(13) в предположении, что базовым вариантом является ручное проектирование]. В этих условиях представляет интерес рассмотреть границы применения системы АПТ. Это удобно сделать, используя формулу (14), в ко­ торой С — приведенные текущие затраты. Как видно из рис. 37, для завода, на котором данная НИР впервые внедряется, крити­ ческая партия QKp = 8 тыс. шт./год. Если учесть косвенную эко­ номию, полученную в результате совершенствования технологии, то QKp = 2,5 тыс. шт./год. При расширении сферы применения НИР (Р3 = 0,2) дополнительные ежегодные капитальные вложения составят 13,5 тыс. руб., критическая граница снизится до QKP =

=2,8 тыс. шт./год, а с учетом дополнительной экономии до QKP =

=0,7 тыс. шт./год. Таким образом, экономические расчеты пока­ зывают, что сначала необходимо на базе больших предприятий

создавать типовые проекты систем АПТ с большой степенью универсальности и хорошим математическим обеспечением, и лишь затем' «привязывать» их к более мелким предприятиям.

Глава VI

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ПОМОЩИ ЭВМ

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

В процессе составления технологии обработки деталь рассма­ тривается как геометрическое тело, состоящее из комплекса взаимо­ связанных элементарных поверхностей. Поэтому вначале можно определить элементарные технологические процессы обработки каждой поверхности, обеспечивающие получение требуемых раз­ меров, точности и чистоты поверхности, технических требований на точность взаимного расположения с другими поверхностями, а затем на их основе сформировать общий технологический процесс. Проектирование таким образом выполняется по этапам. Сначала устанавливают структуру технологического процесса в виде после­ довательности операций и переходов. Затем, уточняют каждую опе­ рацию и переход, т. е. вычисляют все значения элементов техноло­ гии в описаниях отдельных операций и переходов.

Чтобы исследовать проектирование технологии обработки де­ талей, введем некоторые обозначения и дадим формальное опреде­ ление ряда понятий *. Обозначим через Т — технологический про­ цесс обработки детали; со, — i-я — по порядку операция в техно­ логическом процессе; сог/- — /-й по порядку переход в i-й операции; m — число операций обработки детали; п — число переходов в i-й операции. Учитывая, что технологический процесс обработки де­ тали можно представить в виде последовательности операций, а каждую операцию в виде последовательности переходов, исполь­ зуем для описания структуры технологического процесса выраже­ ние

Т (®1> ®2> • • ч ®m)> • • •>

Назовем набор значений переменных, определяющих точную геометрическую форму детали и состояние ее поверхностей, со­ стоянием детали. Два состояния детали ht и hj различны, если хо­ тя бы один размер или одно свойство детали для этих состояний разные. Все различные состояния детали образуют пространство состояний детали Rh. Обозначим через <ри- — состояние детали

* Тыугу Э. X. Формальное описание технологии обработки деталей. Сб. «Вычислительная техника в машиностроении». Вып. 1. Минск, изд. АН БССР, 1965.

242

после j-го перехода i-й операции; ср(- — состояние детали после t'-й операции; ср0 — начальное состояние детали (состояние заготов­ ки); срк — конечное состояние детали после выполнения технологи­ ческого процесса. Очевидно, ц>и-и срг являются переменными и при­ нимают значения из пространства Rk■ Технологические процессы обработки деталей и содержащиеся в них переходы рассматри­ ваются как отображения в пространстве Rh. Обозначая результат применения отображения А на х через Ах, будем иметь

ф/ = Фц = “ «/Фц-i;

Фк = Т ( р 0 = И я .И и .! . . . СО2С0 З.Ф0-

В дальнейшем технологический процесс будем рассматривать как последовательность переходов, пренебрегая для простоты раз­ делением процесса на операции. Опуская двойные индексы обозна­ чений переходов, получаем Т = (сох, со2, . . ., со„). Для обозначе­ ния множества всех переходов технологических процессов изготов­ ления деталей, являющихся отображениями в пространстве Rh, используем конечное множество Rn. Элементы множества Дп = = {Пъ Я 2, . . ., Пк) будем называть различимыми переходами. Множество Rn определяется реальными техническими возможно­ стями оборудования, инструментального хозяйства и другими усло­ виями производства. Ограничив наибольшую длину технологиче­ ских процессов обработки деталей (число переходов в процессе), получаем конечное множество RT = {Ти Т 2, . . ., Тк) различи­ мых процессов Т, являющихся ограниченными по длине последо­

назовем множеством различимых состояний детали, принимаемых ею в процессе обработки. Различимое состояние детали 02 является множеством элементов пространства Rh (размеров поверхностей детали, классов точности и шероховатости их обработки и т. п.). При определении множества Re используется система кодирова­ ния сведений о детали, получаемых из ее чертежа. Различимые переходы /7г являются отображениями в множестве R0. При этом переменные срг будут принимать значения из множества RB, а пере­ менные со(- из множества Rn-

На примере обработки элементарной детали, заготовка которой предполагается заданной, поясним смысл введенных обозначений (рис. 38, а, б). Обтачивание цилиндрической поверхности включает

Фк — некоторые различимые состояния детали. В данном случае они представлены на рис. 38, вв виде заштрихованных областей пло­ скости DRZ (Rz — средняя высота микронеровностей обрабатывае­ мой поверхности).

Для обработки поверхностей детали могут применяться различныеметоды. Следовательно, для достижения требуемой точности и чистоты поверхностей, а также точности их взаимного расположе­ ния возможно достаточно большое количество вариантов техноло­ гических процессов (планов обработки). Для выбора структуры технологического процесса задаются множества Re и ЯпТогда возможные варианты планов обработки могут быть представлены в виде графа G (0, ю) (рис. 39), множество вершин которого обозна­ чают набор параметров (межоперационные размеры, точность и чистоту обработки поверхностей и т. п.), описывающих состояние поверхностей детали после выполнения переходов, а множество дуг со соответствуют применению различных переходов ЯбЯпЛюбой путь (©!, ©2, . . ., ©„) графа G, начинающийся в вер­ шине 0Ои заканчивающийся в вершине 0К, является одним из ва­ риантов структуры различимого технологического процесса Т, при помощи которого деталь из состояния заготовки 0Опереходит в конечное состояние 0К.

Чтобы иметь возможность оценить качество различимых техно­ логических процессов Т, вводится целевая функция F (Я), пред­ ставляющая собой вероятные затраты на выполнение различимого перехода Яг. Наилучшим по вероятным затратам считается такой

S)

Рис. 38. Пример обработки элемен­ тарной детали:

проекция ее состоя­ ний на плоскости

244