Моніторинг верстатного комплексу механічної обробки. Керування процесом механічної обробки на основі єдиного інтегрованого інформаційного середовища адаптованого до універсального комплексу комп’ютерного моделювання Matlab/Stateflow та Matlab/Simulink.
Аннотация к работе
Перед сучасною галуззю машинобудування стоять такі актуальні проблеми, як повна автоматизація виробництва, що ґрунтується на створенні автоматизованих верстатних комплексів, властивості яких повинні бути адекватними умовам виробництва та забезпечувати параметри функціонування процесу повної обробки подібних виробів та підвищення ефективності, точності, надійності, продуктивності та довговічності верстатних комплексів на основі розширення їх функціональних можливостей. До верстатних комплексів можуть бути віднесені виробничі системи, які складаються з певної кількості верстатів (від одного - до дільниці, цеху, виробництва) з різним рівнем автоматизації. Причиною цього є недоліки конструкторського, технологічного та функціонального характеру, які виявляються на етапах проектування, що значно стримує подальший розвиток, тому розширення функціональних можливостей верстатних комплексів є актуальною задачею дослідження, а її вирішення має велике науково-практичне значення. Провести аналіз сучасного стану верстатних комплексів механічної обробки в машинобудуванні. Розроблено принципи побудови компютеризованої системи прийняття рішень в процесі моніторингу верстатних комплексів на основі вперше створених математичних моделей керування процесами механічної обробки в залежності від зміни стану обладнання, що дозволяє за результатами моніторингу проводити додаткові налагоджувальні роботи, зокрема періодичне уточнення реальної геометрії обладнання.Цей комплекс розглядається у вигляді трьох взаємозалежних систем: обєкта обробки (система I); процесу механообробки (система II) і обладнання (система III). Система II функціонально визначається системою I і являє собою прийнятий процес механообробки заготовок. Для зазначених вище систем I і II система III відповідає технологічному обладнанню, що умовно можна поділити на підсистеми приводу III.І, цільових вузлів III.2, інструменту III.3 Кожна з виділених підсистем з позицій системного підходу може бути поділена на ланки, а кожна із зазначених ланок при необхідності може бути розділена на деталі. Під функцією F системи S слід розуміти її дію (функціонування), обумовлену кінцевою кількістю правил (алгоритмом), на підставі яких може бути здійснена фізична реалізація системи S, здатної виконувати дану дію. Іншими словами, багатоцільова модель обєкта і композицій функцій системи дозволяє розглядати завдання проектування з позицій теорії систем.Вперше створені наукові основи розширення функціональних можливостей верстатних комплексів за результатами моніторингу, які дозволяють за рахунок оптимізації процесів механічної обробки забезпечити його продуктивність та надійність в процесі його експлуатації. Доведено, що ефективність функціонування верстатного комплексу визначає взаємодія матеріального, енергетичного та інформаційного потоків у вигляді переміщення заготовки через відповідну послідовність функціональних блоків, які задаються наборами кількісних, просторових, часових, технологічних та логічних операторів множин характеристики стану обєктів в структурі процесу механічної обробки. На основі запропонованої послідовності розробки системної моделі розроблено узагальнену модель процесу механічної обробки, що включає мету, взаємозвязок задач, побудову та технічні засоби системи підпорядкованої системи прийняття рішень, яка в режимі реального часу визначає параметри та похибки обладнання і формулює задачу забезпечення оптимальної взаємодії частин системи для досягнення її оптимальних характеристик. Доведено, що для побудови багатоцільової моделі системи, якою є верстатний комплекс, методику формування функцій системи у вигляді коректно заданої множини цілей (взаємодії з іншими підсистемами, з навколишнім середовищем та людиною) доцільно виконувати на основі теорії складних систем, коли за істотну ознаку системи обрана ієрархічна структура звязків між загальним критерієм для всієї системи в цілому (продуктивністю) і окремими локальними критеріями (якості, стійкості, точності тощо), сформульованими для окремих підсистем різних рівнів ієрархії. Доведено, що задача оптимізації процесу механічної обробки на сучасних верстатних комплексах є багатокритеріальною задачею при наявності широкого класу обмежень і повинна вирішуватися за допомогою розробленої критеріальної оцінки ефективності даного типу механічної обробки з врахуванням показників його продуктивності та отриманих аналітичних виразів для визначення оптимального періоду контролю й обслуговування верстатного комплексу, який забезпечує максимум коефіцієнту його готовності.