Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Автоматизированные системы управления и прогрессивные информационные технологии

Диссертационная работа:

Костюк Игорь Васильевич. Интеллектуальная поддержка автоматизированной системы управления инструментообеспечением на машиностроительном предприятии : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.06 / Костюк Игорь Васильевич; [Место защиты: Кам. гос. инж.-экон. акад.].- Набережные Челны, 2009.- 164 с.: ил. РГБ ОД, 61 10-5/1193

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Перечень условных обозначений и сокращений 5

Введение 6

1 Формирование основных положений и требований к интеллекту
альной информационной системе инструментообеспечения на
машиностроительном предприятии 10

  1. Решение задач инструментообеспечения в интегрированных системах управления машиностроительных предприятий 10

  2. Применение подходов Tool Management и CALS-технологии при формировании инструментообеспечения

на машиностроительном предприятии 12

1.3 Анализ автоматизированных систем инструментообеспе
чения и методов подхода к разработке интеллектуальной
надстройки на их основе 17

  1. Методы формирования базы знаний применительно к построению автоматизированной системы инструментообеспечения 18

  2. Методы ведения базы прецедентов автоматизированной системы инструментообеспечения 22

  3. Методы математического моделирования для решения задач инструментообеспечения

  4. Методы классификации и кодирования инструмента в системе инструментообеспечения

1.4 Анализ стандартов машиностроительных предприятий
применительно к системе инструментообеспечения

1.5 Постановка задач исследования 34
2 Системный подход к разработке интегрированной информацион
ной системы инструментообеспечения в рамках машинострои- 37
тельного предприятия

  1. Формирование функциональной модели системы инструментообеспечения на основе стандартов машиностроительных предприятий с учетом распределения по автоматизированным рабочим местам

  2. Элементы интегрированной системы 41

  3. Внешние условия реализации 43

  4. Формирование структуры интегрированной системы управления инструментообеспечением на основе базы зна- 44 ний

2.5 Последовательность управления инструментообеспечением

в автоматизированной информационной системе в соответ- 46 ствии с CALS-технологией

2.6 Формирование информационных потоков в автоматизиро
ванной системе инструментообеспечения

2.7 Выводы 50
Верхний аналитический уровень. Интеллектуальная поддержка
автоматизированной системы инструментообеспечения.

  1. Формирование базы знаний автоматизированной системы инструментообеспечения

  2. Разработка организационных правил в базе знаний 55

  3. Модель ведения базы прецедентов в рамках базы знаний 59

  4. Поиск схожих задач в базе прецедентов 61

  5. Информационное сопровождение «жизненного цикла» ин-

64 струмента

  1. Статическая часть кодификатора инструмента 66

  2. Динамическая часть кодификатора инструмента 69

3.6 Выводы 72
Нижний уровень. Управление инструментообеспечением на ос
нове методик формирования сводной спецификации и монито
ринга изготовления и использования инструмента на этапах
«жизненного цикла»

  1. Методика формирования потребности и программы выпуска инструментов для сводной инструментальной специфи- 73 кации.

  2. Методика формирования сводной инструментальной спецификации

  1. Выбор способа обеспечения инструментом 79

  2. Выбор поставщиков инструмента 81

  3. Математическая модель расчета технико-экономических

показателей для технологических процессов изготовле- 82 ния инструмента

4.3 Методика планирования изготовления инструмента 87

4.3.1 Выбор оптимального технологического маршрута из
альтернативных

4.3.2 Выбор оборудования по технологическим маршрутам 90

4.3.3 Имитационное моделирование изготовления инстру
мента

4.4 Мониторинг процессов изготовления и использования ин
струмента

4.5 Выводы 99

5 Апробация программного комплекса «Автоматизированная информационная система «Управление инструментообеспечени-ем»» на примере технологических процессов машиностроительных предприятий

  1. Структура программного комплекса «Автоматизированная информационная система «Управление инструментообес- 101 печением»»

  2. Пример реализации базы знаний в рамках программного комплекса «Автоматизированная информационная система 103 «Управление инструментообеспечением»»

  3. Апробация методик и работы автоматизированной информационной системы при формировании производственного за- 108 каза на машиностроительном предприятии ОАО «КАМАЗ»

  4. Апробация методик и работы автоматизированной информационной системы при формировании производственного 119 заказа на ООО «Завод МАШДЕТАЛЬ»

5.5 Выводы 124
Заключение 125
Список использованной литературы 127
Приложения 136

А Функциональные модели инструментообеспечения 136

Б Алгоритмы 156

В Свидетельство о государственной регистрации программы 157

Г Технологический процесс детали «Крестовина» 158

Д Оборудование участков мелкосерийного производства 159

Е Акт использования 162

Ж Протокол сравнительного анализа 163

5 Перечень условных обозначений и сокращений

АИС - автоматизированная информационная система

АРМ - автоматизированное рабочее место

ГВЦ - главный вычислительный центр

ДЗИ - департамент закупки инструмента

ДИО - департамент инструментального обеспечения,

Инструмент - собирательный термин, охватывающий инструмент режущий, измерительный, вспомогательный, абразивы, алмазы, штампы, литейную оснастку, приспособления.

ИО - инструментальное обеспечение

ИРК - инструментально-раздаточная кладовая

КД — конструкторская документация

Образ решения - информационное отражение решения системы инструмен-тообеспечения в базе прецедентов в проекции определенного этапа жизненного цикла.

ОТК - отдел технического контроля

ППР - планово-предупредительный ремонт

СИС - сводная инструментальная спецификация

СГП - склад готовой продукции

ТП - технологический процесс

ТПУ - технологический процесс управления

ТГШ - технологическая подготовка производства

ЦИС - центральный инструментальный склад

ЦАС - центральный абразивный склад

ЦИЛ - центральная измерительная лаборатория.

CALS (ИЛИ) - информационная поддержка жизненного цикла изделия

Tool Management - инструментообеспечение

Введение к работе:

Актуальность проблемы. Информационная система инструментообеспечения, действующая сегодня на большинстве машиностроительных предприятий, не учитывает требований современного эффективного управления. В ней отсутствует централизация функции обеспечения инструментом всех подразделений предприятия; неэффективна логистика инструмента; документированное отображение процессов управления не упорядочено и не соответствует реальным действиям персонала управления. В связи с этим предприятие несет большие потери, связанные с неаргументированно завышенным запасом инструмента, имеет высокий уровень скрытых потерь, срывает сроки выполнения основного заказа, имеет неудовлетворительное качество планирования и контроля потребности в инструменте.

Построение автоматизированной системы управления инструментообеспечением в рамках единой интегрированной системы предприятия является актуальной задачей, т.к. инструмент оказывается важнейшим элементом производства и определяет уровень технологического процесса, а, следовательно, и качество выпускаемой продукции, производительность труда и адекватную себестоимость. Именно поэтому, отслеживая и контролируя весь путь инструмента, можно иметь большее количество рычагов управления производством.

Реализация полнофункциональной автоматизированной системы управления инструментообеспечением предполагает очень большой объем работы, она сложна и с технической, и с научной точек зрения, т.к. одновременно в процессе участвует большое количество подразделений предприятия, часть из которых территориально удалены друг от друга. Большую роль в эффективности инструментообеспечения составляет правильно организованный процесс обработки и обмена информацией, использование уже существующих систем управления, обмен информацией как в рамках самой системы, так и в целом на всем предприятии.

Разработка и внедрение интеллектуальной поддержки автоматизированной системы управления инструментообеспечением обеспечит самосовершенствование на основе базы знаний и использование накопленного опыта в рамках конкретного машиностроительного предприятия. Это повысит эффективность принимаемых решений, приведет к сокращению затрат, своевременному обеспечению необходимым инструментом в требуемом количестве в зависимости от планов производства продукции, к «прозрачности» движения информационных и материальных потоков от возникновения потребности в обеспечении инструментом до его утилизации, позволит оптимизировать запасы инструмента.

Имеющиеся нерешенные проблемы определяют актуальность работ по созданию такой системы инструментообеспечения.

Степень разработанности исследуемой проблемы. Работа базируется на методе Tool Management, рассмотренном в зарубежных и отечественных работах Fred Mason, d.Veeramani , R.V.Narang, Robert de Souza, Goetz Marczinski, Yaming Zheng, Ame Bilberg, Leo Alting, Gray A.E., Seidman A., Stecke, K.E., A.Turkcan, M.S.Akturk, R.Storer, Graver T.W, Mc.Ginnis L.F., Локтева А.А., которые посвящены разработке системы инструментообеспечения машиностроительного предприятия. Существенный вклад в изучение подхода CALS-технологии в машиностроении внесли работы Соломенцева Ю.М., Шалумова А.С., Никишкина С.И., Носкова В.Н., Куликова Г.Г., Давыдова А.Н., Симоновой Л.А; по интеллектуальной системе информационной поддержки - С. Рассела, П. Норвинга, Коробовой И.Л., Люгера Д.Ф., Мандель И.Д. и др.; вопросам инструментального оснащения производства работы - Гречишникова В.А., Косова Н.Г., Чемборисова Н.А.; по методам моделирования - Кучеренко Е.И., Бодянского Е.В., Михалева А.И., Котова В.Е, Питерсон Дж., Хемди А.Таха и др.

Объект исследования: системы управления инструментообеспечением.

Предмет исследований составляют: методы и алгоритмы управления инструментообеспечением, модели ведения базы знаний и прецедентов, технологических процессов.

Цель исследования: повышение эффективности функционирования системы инструментообеспечения машиностроительного производства за счет разработки интеллектуальной поддержки автоматизированной системы управления.

Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи исследования:

  1. Исследовать основные подходы и методы построения автоматизированной системы управления инструментообеспечением на машиностроительном предприятии на основе базы знаний.

  2. Предложить структуру интегрированной системы инструментообеспечения и интеллектуальную поддержку на основе базы знаний и системы ведения прецедентов, обеспечивающую управление инструментом в соответствии с CALS-технологией с учетом существующих систем управления предприятия и стандартов инструментообеспечения.

  3. Разработать методику кодификации инструмента в соответствии с CALS-технологией.

  4. Разработать методики и алгоритмы формирования сводной инструментальной спецификации и планирования изготовления инструмента на этапах подготовки и управления производством.

  5. Разработать методику и алгоритм выбора технологических маршрутов и оборудования для изготовления инструмента на этапе подготовки производства по комплексу технико-экономических показателей применительно к системе инструментообеспечения.

  6. Разработать алгоритмы и на их основе программный комплекс, реализующие разработанные методики инструментообеспечения и мониторинга изготовления и использования инструмента.

В процессе диссертационного исследования получены следующие результаты, обладающие научной новизной:

  1. Модель базы знаний интеллектуальной надстройки автоматизированной системы управления инструментообеспечением на основе предложенной структуры базы, правилах оценки новых прецедентов с учетом количественного анализа и проверки адекватности, достоверности принимаемого решения на этапах жизненного цикла инструмента в соответствии с CALS-технологией. При построении разработаны организационные правила ведения базы знаний, реализованные для оценки решений задач управления инструментообеспечением в автоматическом режиме.

  2. Модель базы прецедентов, основанная на координатном и векторном представлениях прецедента для формирования образа решения в абсолютном и относительном видах при кластерном анализе по сегментам и слоям, обеспечивающих двухуровневый подход к поиску множества аналогичных решений при формировании нового прецедента.

  3. Методика кодификации инструмента в автоматическом режиме, основанная на структурном представлении прецедента-кодификатора инструмента и на информационном сопровождении жизненного цикла инструмента в соответствии с особенностями применения CALS-технологии, позволяющая обеспечить комплексную систему поддержки управления инструментообеспечением, организовать систему сбора и обработки данных для повышения оперативности и качества принимаемых решений.

  4. Методика формирования сводной инструментальной спецификации на основе разработанных математических моделей выбора способа обеспечения инструментом и расчета технико-экономических показателей на основе метода многокритериальной оптимизации.

Практическая полезность работы:

  1. Разработана структура единой интегрированной системы управления, обеспечивающая управление инструментообеспечением на основе базы знаний в соответствии с CALS-технологией и учитывающая возможность интеграции в единую информационную систему машиностроительного предприятия.

  2. Разработана методика и алгоритм формирования программы выпуска инструмента, основанная на правилах расчета потребности в инструменте.

  3. Разработана методика планирования изготовления инструмента и корректировки в реальном масштабе времени на основе имитационного моделирования в виде «цветных» сетей Петри и сетевого графа технологических маршрутов и методики выбора технологических маршрутов по интегральному технико-экономическому показателю на этапе подготовки производства.

  4. Разработана методика и алгоритм выбора технологических маршрутов и оборудования для изготовления инструмента на этапах подготовки производства по интегральному технико-экономическому показателю применительно к системе инструментообеспечения. Разработана математическая модель расчета технико-экономических показателей существующих технологических процессов изготовления инструмента.

  5. Разработан программный комплекс «Автоматизированная информационная система «Управление инструментообеспечением»» (Свидетельство государственной регистрации программ для ЭВМ №2009616059 от 02.11.2009), реализующий методики инструментообеспечения и мониторинг выбора и использования инструмента (АКТ №1 от 14.10.2009).

Достоверность и обоснованность полученных результатов исследования обеспечивались корректным применением известных научных методов исследования и обработки данных, современного математического аппарата, а также согласованностью результатов экспериментов с результатами расчетов и проверкой эффективности внедрения программного комплекса.

Реализация и испытание результатов исследований осуществлено на примере машиностроительных предприятий ОАО «КАМАЗ» и ООО «Завод МАШДЕТАЛЬ». На основании проведенных испытаний был получен акт использования программного комплекса. Разработанный программный комплекс «Автоматизированная информационная система «Управление инструментообеспечением»» был зарегистрирован в ФГУ ФИПС Роспатента и получено свидетельство о регистрации программы для ЭВМ № 2009616059 от 02.11.2009.

Методы исследования. При решении поставленных задач в работе использовались: теория системного анализа; методы по решению задач линейного и динамического программирования; метод имитационного моделирования «цветных» сетей Петри; методы многокритериальной оптимизации, ранжирования результатов, анализа иерархий и кластеризации.

Апробация работы. Основные положения и результаты, полученные в работе, опубликованы в 9 печатных работах, доложены и обсуждены на расширенных заседаниях кафедры АиИТ (ИНЭКА) в 2007-2009 г.г., а также международных научных и научно-практических конференциях: Имитационное моделирование. Теория и практика: III Всероссийская научно-практичекая конференция (Санкт-Петербург, 2007 г.); Современные проблемы машиностроения. Труды IV Международной конференции. (Томск, 2008 г.); «Камские чтения». I Межрегиональная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых (Наб. Челны, 2009 г.).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 9 научных трудов, в том числе 2 статьи в журнале, входящем в перечень Высшей аттестационной комиссии.

Структура и объем диссертации: Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка использованной литературы, включающего 108 наименований. Работа изложена на 135 страницах машинописного текста, содержит 47 рисунка и 28 таблицы, 7 приложений.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net