Адаптация технологических процессов к изменяющейся производственной ситуации

Ситуация, которая возникает при работе любой производ­ственной системы, являющейся совокупностью технологических систем, средств транспортного обслуживания и управления, не­прерывно изменяется. Действует значительное количество де­стабилизирующих производственную ситуацию факторов, к важ­нейшим из которых относят:

нестабильность физико-механических свойств материала и размеров исходных заготовок;

несоответствие существующих условий изготовления изделия структуре и параметрам ТП, реализованных в конкретной про­изводственной системе;

действие факторов, формирующих суммарную погрешность обработки;

изменение конструктивно-технологических факторов выпус­каемых изделий;

отказы отдельных элементов производственной системы и гру­бые ошибки при управлении ею.

Гарантированно обеспечить качество деталей при действии любого из указанных факторов можно лишь на основе систем­ного подхода, при адаптации ТП к условиям изменяющейся производственной ситуации, состоящей в возможности замены части (или даже целого) заранее спроектированного ТП иным его продолжением, оптимальным как с точки зрения исходных (промежуточных) данных о ходе процесса, так и его конечного результата. Если после какой-либо операции базового процесса отклонения параметров качества изделия превышают допусти­мые, то следующей выполняется не очередная операция базо­вого процесса, а, возможно, иная операция, которая является первой операцией нового продолжения процесса, позволяюще­го компенсировать отклонения и обеспечить заданное качество. Деталь при этом может быть передана на другой станок, пози­цию и т. д.

Реализация принципа адаптации целесообразна при изготов­лении сложных, дорогостоящих деталей, а также деталей, кото­рые должны обладать высокой надежностью или иметь домини­рующий показатель эксплуатационного качества — эксплуата­ционную характеристику (ЭХ). Достижение этой характеристики означает полное осуществление в течение цикла работы детали ее функционального назначения в диапазоне заданных условий. Например, для кулачка полуавтомата эксплуатационная харак­теристика точно воспроизводит закон движения связанного с ним исполнительного органа в течение рабочего цикла, а для раз­рывной предохранительной мембраны химического реактора — показывает гарантированное разрушение мембраны в строго фик­сированном диапазоне рабочих давлений.

Принцип адаптации ТП изготовления деталей к изменяю­щейся производственной ситуации наглядно иллюстрирует ал­горитм, представленный на рис. 3.17.

Любая деталь обрабатывается согласно предварительно раз­работанному заданному ТП. Для каждой операции процесса, осо­бенно в автоматизированном производстве, определено множе­ство контрольных параметров качества детали (значений точно­сти, шероховатости, параметров физико-механических свойств материала и т.д.). Фактические значения параметров качества детали после выполнения каждой операции должны находиться в пределах полей допусков на них. Оперативная информация о ходе процесса подвергается тщательному анализу и в случае дей­ствительного наличия отклонений формируется и уточняется множество параметров качества, по которым произошли откло­нения, и их фактические значения. Если отклонения слишком велики, деталь может быть сразу же забракована, а процесс ос­тановлен для выяснения и устранения причин отклонений. С помощью математических моделей (регрессионного типа), свя­зывающих эксплуатационные характеристики и значения фак­тических параметров качества детали, устанавливают наличие в выделенном множестве параметров качества, определяющих эти характеристики. Для этих параметров с помощью прогностичес­ких моделей находят ожидаемые характеристики, особенно, если заданный процесс не предусматривает дальнейшего изменения рассматриваемых параметров. Если результаты прогноза эксплу­атационных характеристик устраивают заказчика, то заданный ТП продолжается. В случае если ожидаемые характеристики яв­ляются неприемлемыми, выясняют, можно ли управлять пара­метром качества детали, по которому произошло отклонение? Если этот параметр является неуправляемым, то дальнейшая об­работка детали нецелесообразна ввиду низких ожидаемых харак­теристик. Процесс останавливают для выяснения и устранения причин отклонения. Деталь бракуют.

Если параметр является управляемым, проектируют новый ТП (см. блок 6 на рис. 3.17), используя в качестве исходных данных результаты выполнения операции заданного процесса, в которой произошли отклонения параметров качества детали. Но­вый ТП может быть совершенно самостоятельным (по отноше­нию к заданному) процессом, базирующимся на использовании оборудования и технологических методов заданного процесса либо использующим в отдельных случаях иные, но имеющиеся в данном производстве, оборудование и технологические мето­ды. В основе построения нового ТП лежит автоматизированный синтез структур маршрутных ТП.

Рис. 3.17. Алгоритм адаптации ТП к изменяющейся производственной ситуации

Контрольные параметры качества для нового ТП заменяют соответствующие параметры для заданного, и обработка детали продолжается до ее завершения.

Возможна ситуация, когда, несмотря на отклонения отдель­ных параметров качества детали, среди них отсутствуют опреде­ляющие эксплуатационные характеристики. В этом случае (см. блок 5 на рис. 3.17) находят вариант ликвидации отклонения путем временного включения в ТП одной или нескольких опе­раций, позволяющих осуществить возврат на заданный процесс. Если вариант возврата на заданный процесс найти невозможно, то проектируется новый ТП (см. блок 6).

Реализация принципа адаптации ТП связана с оперативной разработкой эффективных математических моделей, связываю­щих эксплуатационные характеристики со значениями парамет­ров качества деталей, автоматизированным синтезом структур ТП и определением их параметров.

Контрольные вопросы

1. Каким образом основные требования к системам управления ТП связаны с особенностями последних?

2. Какие требования предъявляют к математическим моделям ТП?

3. Укажите основные классы моделей, используемых для моделиро­вания ТП в машиностроении.

4. С какой целью выполняют анализ ТП?

5. Какие показатели используют при анализе точности ТП?

6. Назовите основные методы анализа ТП в машиностроении. Дай­те характеристику каждого метода.

7. Укажите основные задачи, требующие формирования решений при управлении ТП.

8. В какой последовательности принимают решения по управлению ТП?

9. Назовите принципы, лежащие в основе технических устройств, обеспечивающих управление ТП. Проиллюстрируйте применение этих принципов на примерах конкретных устройств.

10. В чем заключаются особенности управления ТП в автоматизи­рованном производстве?

11. В чем заключается принцип адаптации ТП к изменяющейся про­изводственной ситуации? Когда он применим?