2411-3336 2541-9404 Записки Горного института Journal of Mining Institute Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины ΙΙ Empress Catherine II Saint Petersburg Mining University 10.31897/pmi.2019.6.669 pmi-13242 https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/13242 Электромеханика и машиностроение Electromechanics and mechanical engineering Improving the efficiency of technological preparation of single and small batch production based on simulation modeling Повышение эффективности технологической подготовки единичного и мелкосерийного производства на основе имитационного моделирования Lyubomudrov S. A. Любомудров С. А. Lyubomudrov S. A. lyubomudrow@yandex.ru Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (Россия) Saint-Petersburg Polytechnic University of Peter the Great (Russia) Khrustaleva I. N. Хрусталева И. Н. Khrustaleva I. N. irina.khrustaleva@mail.ru Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (Россия) Saint-Petersburg Polytechnic University of Peter the Great (Russia) Tolstoles A. A. Толстолес А. А. Tolstoles A. A. gmlaletol@gmail.com Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (Россия) Saint-Petersburg Polytechnic University of Peter the Great (Russia) Maslakov A. P. Маслаков А. П. Maslakov A. P. alex.maslakov.ftk@gmail.com Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (Россия) Saint-Petersburg Polytechnic University of Peter the Great (Russia) 24 12 2019 2019 240 669 677 06 07 2019 25 08 2019 24 12 2019 © 2019 С. А. Любомудров, И. Н. Хрусталева, А. А. Толстолес, А. П. Маслаков © 2019 S. A. Lyubomudrov, I. N. Khrustaleva, A. A. Tolstoles, A. P. Maslakov 2019 С. А. Любомудров, И. Н. Хрусталева, А. А. Толстолес, А. П. Маслаков S. A. Lyubomudrov, I. N. Khrustaleva, A. A. Tolstoles, A. P. Maslakov Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) This article is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC BY 4.0) https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/13242

Технологическая подготовка производства является неотъемлемым этапом производственного процесса, который характеризуется высокой трудоемкостью, что в значительной степени ощущается в условиях единичного и мелкосерийного типов производства. Эффективность технологической подготовки производства повышается на основе автоматизации с применением имитационного моделирования. Задачей исследования является разработка имитационной модели, позволяющей определить рациональный вариант технологического процесса для обработки партии деталей. Описанная в статье имитационная модель позволяет произвести анализ производственного графика предприятия, построить технологические маршруты обработки, оценить варианты использования различных типов заготовок и технологического оснащения, определить допустимые значения режимов резания, выбрать рациональный вариант технологического процесса обработки партии деталей. Разработанная имитационная модель базируется на принципах модульных технологий, деталь рассматривается в виде сочетания отдельных элементарных поверхностей. Каждая элементарная поверхность содержит информацию о технологическом маршруте обработки, технологической оснастке и типе технологического оборудования, применяемых при ее изготовлении, режимах резания и величине припуска для каждого этапа обработки. Выбор рационального варианта технологического процесса производится на основе многокритериального анализа по трем критериям: величина переменных затрат, срок изготовления партии деталей и величина погрешности обработки. Произведен анализ данных критериев и определены параметры, которые оказывают наибольшее влияние на их значение. Описана разработанная классификация элементов поверхностей: конструкторские элементы, технологические элементы, базовые элементы, а также математическая модель, на основе которой производятся расчет значений критериев для выбора рационального варианта.

Technological preparation of production is an integral stage of the production process, which is characterized by high complexity, which is largely felt in the conditions of single and small-scale types of production. The effectiveness of technological preparation of production is increased through automation with the use of simulation modeling. The objective of the study is to develop a simulation model that allows you to determine a rational version of the process for processing a batch of parts. The simulation model described in the article allows to analyze the production schedule of the enterprise, build processing routes, evaluate options for using various types of workpieces and technological equipment, determine the acceptable values of cutting conditions, and choose a rational variant of the technological process of processing a batch of parts. The developed simulation model is based on the principles of modular technologies, the part is considered as a combination of individual elementary surfaces. Each elementary surface contains information about the technological processing route, technological equipment and the type of technological equipment used in its manufacture, cutting conditions and the size of the allowance for each processing stage. The rational choice of the technological process is selected on the basis of multicriteria analysis according to three criteria: the value of variable costs, the production time of a batch of parts and the value of the processing error. The analysis of these criteria is made and the parameters that have the greatest impact on their value are determined. The developed classification of surface elements is described: design elements, technological elements, basic elements, as well as a mathematical model based on which the calculation of the values of the criteria for choosing a rational option.

 Ключевые слова имитационное моделирование режимы резания погрешность обработки математическая модель технологический маршрут обработки Keywords simulation modeling cutting modes processing error mathematical model processing route Averchenkov A.V. Automation of the selection of a processing strategy for design and technological elements of parts in the technological preparation of production. Vestnik Ufimskogo gosudarstvennogo aviatsionnogo tekhnicheskogo universiteta. 2012. Iss. 3(48), p. 76-80 (in Russian). Andreev V.V., Teslenko E.V., Khranilov V.P. A dynamic model for managing design and technological interaction of CAD. Nauchno-tekhnicheskii vestnik Povolzh'ya. 2013. Iss. 3, p. 64-67 (in Russian). Balakina V.A. The role of the automation system of management processes in the technological preparation of production. Vestnik nauchnykh konferentsii. 2017. N 6-3(22), p. 18-20 (in Russian). Berliner Yu.M., Taratynov O.V. CAD for mechanical engineer. Moscow: FORUM, 2015, p. 336 (in Russian). Bychin V.B., Malinin S.V. Labor rationing. Moscow: «Ekzamen», 2003, p. 320 (in Russian). Voronenko V.P., Dolgov V.A. The information model of the basic production and technological solution for adapting the technological process to the current state of the enterprise system. Vestnik MGTU «STANKIN». 2011. Iss. 3(15), p. 173-177 (in Russian). Kalachev O.N., Kalacheva D.A. Experience in implementing a single information space at a machine-building enterprise. Innovatsii v mashinostroenii: Sbornik trudov IX mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii. Barnaul: Izd-vo AltGTU, 2018, p. 246-252 (in Russian). Karpaev S.A. An integrated model of an operational calendar planning system in a contract manufacturing environment. Informatika i vychislitel'naya tekhnika: Sbornik nauchnykh trudov; UlGTU. Ul'yanovsk, 2016, p. 136-143 (in Russian). Krasnov A.A., Rybakov A.V., Evdokimov S.A. Management of technological preparation for the production of parts manufactured on CNC equipment in small-scale production. Vestnik MGTU «STANKIN». 2015. Iss. 1(32), p. 69-73 (in Russian). Kozar' I.I., Kolodyazhnyi D.Yu., Radkevich M.M., Tsimko T.A. The mathematical model of the error when turning hard alloys. Nauchno-tekhnicheskie vedomosti Sankt-Peterburgskogo gosudarstvennogo universiteta. 2014. Iss. 2(195), p. 194-201 (in Russian). Maksarov V.V., Rakhmankulov R.R. Technological support for the accuracy and roughness parameters of the beds based on the improvement of face milling on CNC machines. Vestnik Rybinskoi gosudarstvennoi aviatsionnoi tekhnicheskoi akademii im. P.A.Solov'eva. 2017. Iss. 1(40), p. 268-276 (in Russian). Minko I.S. Fundamentals of enterprise economics. St. Petersburg: SPbGUNiPT, 2000, p. 89 (in Russian). Nazar'ev A.V., Bochkarev P.Yu. Formation of the structure of a set of design procedures for automating the technological preparation of the production of high-precision products. Izvestiya Volgogradskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. 2017. Iss. 9 (204), p. 128-132 (in Russian). Ponomarev V.V., Chevychelov S.A. Automation of accelerated technological preparation for the production of pilot copies of products in serial production. Izvestiya Kurskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. 2010. Iss. 4(33), p. 82-87 (in Russian). Kuznetsov А., Stefan V. Automation of Synthesis of Structures, Systems Engineering Strategies for Production. International Conference on Manufacturing Engineering and Materials, ICMEM. 2016. Procedia Engineering. 2016. Vol. 149, p. 212-215. Using a learning factory approach to transfer Industrie 4.0 approaches to small- and medium-sized enterprises / Andreas Wank, Siri Adolph, Oleg Anokhin, Alexander Arndt, Reiner Anderl, Joachim Metternich. 6th CIPP Conference on Learning Factories. Procedia CIRP. 2016. Vol. 54, p. 89-94. Mujber T.S., Szecsi T., Hashmi M.S.J. Virtual reality applications in manufacturing process simulation. Journal of Materials Processing Technology. 2004. N 155-156, p. 1834-1838. Moreno-Doru Res. Means to Enhance the Performance of ERP Systems’ Personalized Production Modules. Moreno-Doru Res, Vasile Paul Bresfelean; Emerging Markets Queries in Finance and Business. Procedia Economica and Finance. 2014. Vol. 15, p. 262-270. Seleim A., Azab A., AlGeddawy T. Simulation Methods for Changeable Manufacturing. 45th CIRP Conference on Manufacturing Systems 2012. Procedia CIRP. 2012. Vol. 3 (1), p. 179-184. Pokorny Р., Kuznetsov A. Automation of the Selection of the Integrated, Strategies. International Conference on Manufacturing Engineering and Materials. ICMEN 2016. Procedia Engineering. 2016. Vol. 149, p. 380-383.