Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Планирование и организация научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ. Учебное пособие
.pdf
81
Например, для n = 2 и данных табл. 3.6 (N = 9, N0 = 3, Nр = 6,
а
1
= 1, а2 = 1) матрица плана имеет вид:
10
5,0866,0
5,0866,0
)1(
Х
;
5,0866,0
5,0866,0
10
)2(
Х
;
00
00
00
5,0866,0
5,0866,0
10
10
5,0866,0
5,0866,0
Х
.
3.3.3. Симметричные квази-D-оптимальные планы
Рассматриваемые планы строятся с учетом критерия D-оптималь-
ности. Для построения планов используют данные, приведенные
в табл. 3.7 и зависимости (3.46), (3.47).
Таблица 3.7
Данные для построения симметричных квази-D-оптимальных планов
n
Х
1
Х
2
Х
3
Х
4
2
а
1
а
1
02
а
0
0
1
а
2
а
2
а
0
02
01
–
–
4
b1b2
08
b1
b1
b1
02
b1
b1
08
b2
b2
02
b
2
b
2
b
2
0
8
–b1b
2
0
2
b
3
b
3
b
3
b
3
0
8
0
2
Знак «минус» перед символом говорит об изменении всех знаков
вектор-столбца на обратные, а произведение bjbi обозначает операцию
поэлементного перемножения соответствующих столбцов.
1
1
0
а
;
1
1
1
1
1
а
;
1
1
1
1
2
а
;
001
;
0
0
02
;
0
0
0
0
04
. (3.46)
82
1
1
1
1
1
1
1
1
1
b
;
1
1
1
1
1
1
1
1
2
b
;
1
1
1
1
1
1
1
1
3
b
;
0
0
0
0
0
0
0
0
0
8
. (3.47)
Рис. 3.21. Матрица симметричного квази-D-оптимального плана для n = 3
Симметричные квази-D-оптимальные планы приведены для n = 2, 4
и области планирования в виде гиперкуба. Пример построения плана
для n = 3 приведен на рис. 3.21.
3.3.4. Реализация экспериментальных планов
второго порядка
В целом последовательность этапов реализации планов второго
порядка аналогична этапам, рассмотренным для планов первого порядка. Исключение составляют особенности обработки экспериментальных данных. Основные ее этапы представлены ниже.
1. Вычисляют с помощью (3.18) и (3.19) построчные дисперсии
2
k
S
каждого из N опытов и дисперсию шума
2
e
S
.
2. В случае, если число параллельных опытов m > 1, осуществля-
ют проверку воспроизводимости эксперимента с помощью критерия
Кохрена по формуле (3.22).
3. Вычисляют значения коэффициентов регрессии. Для симмет-
ричных планов используют зависимости:
k
Х
1
Х
2
Х
3
k
Х
1
Х
2
Х
3
1 0
–1
–1 8 +1 0 +1 2 0
+1
–1 9 –1
–1 0 3 0 –1
+1
10
+1
–1 0 4 0 +1
+1
11
–1
+1 0 5
–1 0 –1
12
+1
+1 0 6
+1 0 –1
13 0 0 0 7
–1 0 +1
83
k
N
k
ik
n
i
N
k
k
yxnKynKb
1
2
1
2
1
10
)()(
; (3.48)
;1,2,..., ;)(
1
3
niyxnKb
N
k
kiki
;;1,2,...,;)(
1
4
jini,jyxxnKb
N
k
kjkikij
(3.49)
.1,2,...,;)()()(
1
7
1
2
11
6
2
5
niynKyxnKyxnKb
N
k
kk
N
k
ik
n
i
N
k
kikii
(3.50)
Коэффициенты К1(n) – K7(n) для некоторых симметричных планов
при n = 2–4 приведены в табл. 3.8. Для несимметричных планов вычисление коэффициентов регрессии производится путем решения системы
нормальных уравнений. В этом случае все расчеты становятся весьма
громоздкими.
Таблица 3.8
Значения коэффициентов [К1(n) – К7(n)]·10
5
n
Симметричный
план
Область
планиро-
вания
К
1
(n)
К
2
(n)
К
3
(n)
К
4
(n)
К
5
(n)
К
6
(n)
К
7
(n)
2
РЦКП
Есте-
ственная
20 000
10 000
12 500
25 000
12 500
1 875
14 375
Симплекс-
суммируемый
симметричный
Гипершар
33 333
33 333
33 333
133 333
66 666
16 667
83 333
Квази-D-
оптимальный
Гиперкуб
52 941
29 412
10 000
12 500
50 000
–5 882
44 118
3
ОЦКП
Есте-
ственная
43 327
16 745
9 135
12 517
22 944
0
22 944
РЦКП
Есте-
ственная
16 634
5 678
7 321
12 500
6 250
689
6 939
Квази-D-
оптимальный
Гиперкуб
10 000
5 000
12 500
25 000
25 000
18 750
43 750
4
ОЦКП
Есте-
ственная
35 000
10 000
5 000
6 250
12 500
0
12 500
РЦКП
Есте-
ственная
14 285
3 572
4 167
6 250
3 125
372
3 497
Симплекс-
суммируемый
симметричный
Гипершар
10 937
11 951
14 640
95 988
47 991
5 062
53 053
Симплекс-
суммируемый
несимметрич-
ный
Гипершар
17 343
18 630
22 340
14 3991
71 995
8 013
80 008
Квази-D-
оптимальный
Гиперкуб
38 235
11 765
3 125
4 167
12 500
735
13 235
84
4. Вычисляют дисперсии оценок коэффициентов регрессии. Для
несимметричных планов можно воспользоваться методикой, изложенной Г.И. Красовским, Г.Ф. Филаретовым (Планирование эксперимента.
Минск, 1982). Для симметричных планов используют зависимости:
m
S
nKS
e
b
2
1
2
)(
0
;
ni
m
S
nKS
e
bi
,2,...,1,)(
2
3
2
; (3.51)
;;,2,...,1,;)(
2
4
2
jinji
m
S
nKS
e
bij
.,2,...,1;)(
2
7
2
ni
m
S
nKS
e
bii
(3.52)
5. Производят проверку значимости коэффициентов регрессии.
Если какой-то коэффициент регрессии признается незначимым и отбрасывается из регрессионной модели, остальные коэффициенты должны
быть пересчитаны по формулам:
– если отбрасывается коэффициент b0:
0;,...,2,1;
)(
)(
*
00
1
2
*
bnib
nK
nK
bb
iiii
; (3.53)
– если отбрасывается коэффициент bqq, q = 1,2,...,n:
0;;,...,2,1;
)(
)(
*
7
6
*
qqqqiiii
bqinib
nK
nK
bb
; (3.54)
qq
b
nK
nK
bb
)(
)(
7
2
0
*
0
. (3.55)
Одновременно изменяются и коэффициенты Кi(n), необходимые
для последующих проверок значимости других коэффициентов регрессии данного вида и новой их коррекции в случае необходимости:
– если отбрасывается коэффициент b0:
)(
)(
)()(;0)()(
1
2
2
6
*
6
*
2
*
1
nK
nK
nKnKnKnK
; (3.56)
)(
)(
)()(
1
2
2
7
*
7
nK
nK
nKnK
;
)()()(
*
6
*
7
*
5
nKnKnK
; (3.57)
– если отбрасывается коэффициент bqq:
)(
)(
)()(
7
2
2
*
1
*
1
nK
nK
nKnK
;
]
)(
)(
1)[()(
7
2
6
2
*
2
nK
nK
nKnK
; (3.58)
]
)(
)(
1)[()(
7
6
6
*
6
nK
nK
nKnK
;
]
)(
)(
)()(
7
2
6
7
*
7
nK
nK
nKnK
; (3.59)
)()()(
*
6
*
7
*
5
nKnKnK
. (3.60)
85
Так, последовательно осуществляя проверку значимости коэффи-
циентов регрессии, можно в конечном итоге получить модель, содержащую лишь значимые коэффициенты регрессии.
6. Рассчитывают значения отклика
g
Y
в точках спектра плана
с помощью уравнения регрессии.
7. Проверяют адекватность уравнения регрессии.
8. Проверяют работоспособность регрессионной модели.
Алгоритм реализации пунктов 6–8 аналогичен расчетам для пла-
нов первого порядка.
Контрольные вопросы
1. В чем преимущество планирования эксперимента?
2. Дайте определение понятиям «спектр плана», «план экспери-
мента» и «точка плана».
3. Как называется план, который обозначают 22?
4. Раскройте алгоритм действий при последовательном планиро-
вании.
5. Какие планы относятся к планам первого порядка?
6. В чем отличие симметричного и несимметричного плана?
7. Какие планы относятся к планам второго порядка?
8. В чем отличие между центрированным и нецентрированным
планом?
9. Каков порядок реализации планов первого порядка?
10. Каков порядок реализации планов второго порядка?
86
4. ПЛАНИРОВАНИЕ И ОРГАНИЗАЦИЯ
ОПЫТНО-КОНСТРУКТОРСКИХ РАБОТ
4.1. Основные этапы опытно-конструкторских работ
Опытно-конструкторские работы (ОКР) предполагают проведе-
ние работ по разработке конструкторской и технологической документации (КД и ТД) для изготовления опытного образца и его последующих испытаний. Они проводятся по требованию заказчика, в качестве
которого могут выступать государственные или муниципальные структуры, конкретный потребитель, или могут быть инициативными и проводиться внутри предприятия. Исполнителем в последнем случае является главный конструктор или его заместитель по соответствующему
направлению. ОКР может проводится на основе результатов, ранее выполненных НИР, с использованием опыта разработки и эксплуатации
аналогичных по назначению или принципу действия изделий, а также
на основе анализа современного уровня техники. ОКР является неотъемлемой частью работ по постановке продукции на производство
и предусматривают следующие основные стадии:
1. Разработка ТЗ на проведение ОКР, которое содержит весь ком-
плекс подлежащих выполнению работ.
2. Проведение ОКР, включая разработку технической документации
(КД, ТД, программной и пр.), изготовление и испытание опытных образ-
цов. Окончательным этапом ОКР являются приемо-сдаточные работы.
3. Освоение производства нового изделия, получение первой
установочной партии и проведение квалификационных испытаний.
На последних двух стадиях осуществляется технологическая под-
готовка производства (ТПП) и отработка изделия на технологичность.
Планирование и организация работ на этапах ОКР определяется
внутренней документацией предприятий (план-графиками, тематическими и календарными планами и т. д.) и содержанием ТЗ на ОКР.
В последнее время на предприятиях используются различные программные пакеты, позволяющие отслеживать и прогнозировать состояние
изделия на всем протяжении его жизненного цикла, соответственно учитывая ОКР.
87
4.2. Применение CALS-технологий
в опытно-конструкторских работах
Современное высокотехнологичное производство характеризуется использованием CALS-технологий, позволяющим организовать интегрированную поддержку на всех стадиях ЖЦ изделия, в том числе
и ОКР. С их помощью удается создать единое пространство для работы
специалистов различного профиля и упростить документооборот между
ними. В основу CALS положены технологии PDM и PDL.
PDM-технология представляет собой организационно-техническую систему, обеспечивающую управление всей информацией об изделии. К ней можно отнести, например, состав и структуру изделия, чертежи, нормативные документы, программы для станков с ЧПУ и др.
В общем случае PDM-системы позволяют осуществлять управление
хранением документов, данных, потоками работ и процессами, структурой изделия, автоматизировать генерацию выборок отчетов.
PLM-технология представляет собой технологический комплекс,
в том числе инфраструктуру, организационные процедуры и прикладное
программное обеспечение, необходимые для управления ЖЦ изделий.
Базовыми системами, обеспечивающими реализацию рассматриваемых технологий, являются:
– системы классов CAD/CAM/CAE, предназначенные для проектирования изготовления и инженерного анализа изделия;
– PDM, предназначенные для управления данными о продукте;
– MRP I, MRP II, ERP, предназначенные для планирования
потребности в материалах и ресурсах;
– SCM – предназначены для управления цепочками поставок;
– CRM – используется для управления взаимоотношениями
с заказчиками.
Рассматриваемые системы позволяют организовать среду для работы каждого сотрудника предприятия и в нужный момент времени
предоставить ему всю необходимую информацию об изделии. Таким
образом информационные процессы становятся прозрачными и управляемыми.
88
Кроме этого, системы подобного типа позволяют осуществлять
планирование, контроль и управление выполняемыми работами на различных этапах ОКР. Так, например, процесс проектирования подразумевает необходимость во взаимодействии между специалистами как
внутри структурного подразделения (например, для проверки, утверждения или нормоконтроля КД), так и между отдельными подразделениями предприятия (например, для технологического контроля КД или
внесения изменений). Представляется возможность построения маршрута конкретных работ и отслеживания их статуса во времени.
При этом учитывается их параллельное выполнение и нагрузка различных исполнителей. Для каждого этапа работ определяются ресурсы
(люди, материалы и т. д.). При изменении их объема по каким-либо
причинам возможна корректировка исполнителей или поставщиков.
При необходимости можно сформировать различные отчетные документы за интересующий период времени.
Таким образом, инструменты CALS-технологии позволяют органи-
зовать и значительно ускорить работы, проводимые на всех этапах ОКР.
4.3. Содержание технического задания
на выполнение опытно-конструкторских работ
ТЗ на ОКР должно не только всесторонне отражать требования
к разрабатываемому изделию, но и давать дополнительную информацию. К ней можно отнести, например, информацию об аналогах, оценку
технического уровня разработки, ориентировочные данные о ее модернизации, эксплуатации и утилизации.
ТЗ на ОКР составляют в соответствии с ГОСТ Р 15.016-2016,
и в нем обычно указывают следующую информацию:
1. Наименование, шифр, основание для выполнения ОКР, испол-
нителей и сроки выполнения.
2. Цель выполнения ОКР, обозначение и наименование изделия.
3. Технические требования, предъявляемые к изделию. Могут
быть указаны следующие подразделы: требования назначения, состав
изделия, требования эргономики и т. д.
89
4. Технико-экономические требования. Предусматривают указа-
ние условий, обеспечивающих экономическую целесообразность изготовления изделия в соответствии с принципом «эффективность – стоимость». Например, может быть указана предельная стоимость ОКР,
отдельных ее этапов или предельные затраты на технологическую подготовку производства.
5. Требования к видам обеспечения. Предусматривают для достижения заданной эффективности изделия при его эксплуатации и применении. Требования должны учитывать нормативно-техническое, метрологическое, диагностическое и математическое обеспечение. По требованию заказчика могут быть заданы дополнительные виды требований.
6. Требования к сырью и материалам. Могут предусматривать
ограничения применения определенной номенклатуры сырья, материалов, запасных частей, красок и т. д. либо определять их характеристики.
7. Требования к консервации, упаковке и маркировке. Определяют
продолжительность хранения изделия, порядок его консервации,
используемые при этом средства.
8. Требования к учебно-тренировочным средствам. Приводят при
необходимости. Указывают соответствующие средства, необходимые
для технического обслуживания и ремонта изделия, обучения персонала и т. д.
9. Специальные требования. Могут устанавливаться, например,
с целью разработки специальных средств, необходимых для испытаний,
ремонта или изготовления изделия.
10. Требования к документации. Определяют комплектность
и правила оформления технической документации в соответствии
с ЕСКД, ЕСТД и другими нормативными документами.
11. Этапы выполнения ОКР. Приводят перечень основных этапов
ОКР и при необходимости подэтапов, определяют исполнителей, сроки
начала и окончания работ.
12. Порядок выполнения и приемки этапов ОКР. Указывается,
например, необходимость изготовления макетов на определенных проектных стадиях, перечень исходных и отчетных документов и другая
информация, определяющая порядок выполнения и сдачи (приемки)
отдельных этапов или ОКР в целом.
90
В конце ТЗ может быть предусмотрено приложение, в котором
приводят, например, перечень стандартов и нормативной документации, чертежи, схемы, необходимые для изготовления изделия, отчет
о патентных исследованиях и т. д.
Рассмотренный перечень может быть дополнен в зависимости от
специфики эксплуатации изделия. Также в ТЗ может быть указан отдельный этап, в ходе которого определяются дополнительные требования.
4.4. Краткое содержание технических условий на изделие
Технические условия (ТУ) являются обязательной частью ком-
плекта КД на изделие. Состав и содержание разделов ТУ устанавливается в зависимости от вида изделия разработчиком, если это не определено в ТЗ на ОКР. Правила оформления и структура ТУ определяются
ГОСТ Р 2.105-2019, ГОСТ 2.114-2016 и обычно содержат следующие
разделы: вводная часть, технические требования, требования безопасности, требования охраны окружающей среды, правила приемки, методы контроля (испытаний), указания по эксплуатации, в том числе требования хранения, транспортирования и утилизации изделия, гарантии
изготовителя.
Вводная часть содержит наименование и обозначение изделия
в соответствии с ЕСКД, область применения и условия эксплуатации.
Начинаться вводная часть должна фразой «Настоящие технические
условия распространяются на ...», а заканчиваться примером записи изделия в других КД.
Если при проектировании изделия использованы изобретения,
то в последнем абзаце указывают сведения о них.
Технические требования содержат перечень требований и норм,
определяющих показатели качества и эксплуатационные показатели
изделия. При этом учитывают основные параметры (характеристики),
например энергопотребление или развиваемую мощность, и требования
к материалам, комплектности, упаковке и т. д.
В разделе «Требования безопасности» содержатся требования, ко-
торые необходимо соблюдать при эксплуатации изделия в течение всего срока службы для его работоспособности и безопасности окружаю-
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]