РАЗДЕЛ 2
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ, МАТЕМАТИЧЕСКИЕ И АЛГОРИТМИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ СИНТЕЗА РАЦИОНАЛЬНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ СБОРКИ ИЗДЕЛИЙ
2.1. Анализ влияния структуры изделия на длительность производственного цикла
Структура изделия оказывает существенное влияние на структуру ТПС, что в свою очередь влияет на изменение длительности производственного цикла (рис. 2.1). Длительность производственного цикла определяется из зависимости [53]:
, (2.1)
где n, m, k - число операций, транспортировок, пролеживаний;
- число выполняемых параллельно операций транспортировок, пролеживаний;
- степень влияния одного устройства на другое при выходе его из строя;
- степень влияния одного устройства на другое при выходе его из строя при параллельном выполнении операций;
- средние внецикловые потери одного операционного комплекса.
С длительностью производственного цикла связаны такие важные показатели как производительность работы и себестоимость продукции. В работе [53] приведены зависимости, позволяющие установить, что с уменьшением длительности производственного цикла уменьшается себестоимость и возрастает производительность:
где С - себестоимость изделия; Q - производительность работы.
Исследование взаимосвязи структуры изделия и структуры ТПС (посредством технологической схемы сборки (ТСС)) позволяет установить следующее.
При синтезе рациональной последовательности сборки изделия необходимо учитывать такие конструкторско-технологические характеристики:
1) технологические возможности сборочных операционных комплексов и их взаимосвязь транспортными средствами;
2) массу, габаритные размеры, иерархичность строения изделий;
3) точность отдельных деталей и сборочных единиц;
4) ограничения доступа на перемещения одних деталей другими к месту установки;
5) различное количество движений, в том числе переориентаций и переустановов в процессе сборки;
6) наличие общих баз деталей и сборочных единиц;
7) виды сборочных соединений и геометрическую форму сборочных элементов;
8) влияние сборочного процесса на состояние окружающей среды и работающих людей.
Изделие можно расчленить на несколько сборочных единиц (СЕ) и деталей. СЕ, образовавшиеся после первого членения изделия назовем сборочными единицами (n-1)-го порядка. СЕ (n-1) -го порядка также могут иметь сложное строение и расчленяться на более простые, независимые друг от друга СЕ (n-2)-го порядка. Подобным образом происходит членение СЕ (n-2)- го порядка, далее (n -3)-го порядка и так далее до получения СЕ 1-го порядка, которые состоят из отдельных неделимых элементов - деталей. Таким образом, структуру изделия можно представить графом, в корне которого содержится изделие, в вершинах - отдельные детали и СЕ, количество которых возрастает, а состав упрощается с возрастанием уровней членения (рис. 2.1).
Рис. 2.1. Иерархическая структура изделия.
На основе анализа, выполненного в разделе 1 установлено, что при членении изделия на СЕ руководствуются следующими технологическими правилами:
1. Большинство деталей машин, исключая ее главные базовые детали, а также элементы крепления должны войти в те или иные СЕ, чтобы сократилось количество отдельных деталей, подаваемых непосредственно на общую сборку.
2. Вместе с тем, СЕ не должна быть слишком большой по габаритным размерам и массе и состоять из значительного количества деталей и сопряжений.
3. Чрезмерное дробление машины на СЕ нерационально, так как это усложняет процесс комплектования при сборке, создает дополнительные трудности в организации сборочных работ.
4. Трудоемкость сборки должна быть примерно одинакова для большинства СЕ.
5. Если в процессе сборки требуется проведение испытаний, обкатка, специальная слесарная пригонка СЕ, то эта операция должна быть выделена в особую единицу. В отдельные СЕ должны обязательно выделяться части изделия, при сборке которых выполняются экологически опасные операции. Сборку таких единиц необходимо производить на отдельных участках с соблюдением необходимых санитарных норм.
6. При последующем монтировании в машине СЕ не должна подвергаться какой-либо разборке, а если этого избежать нельзя, то соответствующие разборочные работы следует предусмотреть в технологии.
Анализ конструкций и технологий изготовления изделий блочно-модульного строения позволил установить:
- членение изделия на СЕ позволяет разделить весь объем сборочных работ на отдельные части, выполняемые одновременно, что позволяет значительно уменьшить длительность производственного цикла;
- СЕ, находящиеся на одном уровне членения не связанные наличием общих контуров (общих поверхностей базирования) могут собираться в любой последовательности;
- если СЕ, находящиеся на разных уровнях членения связаны между собой наличием общих контуров и последовательность их сборки диктуется условиями вхождения: одна СЕ является составной частью другой, то входящая собирается ранее той, в которую она входит;
- алгоритм решения задачи определения последовательности сборки для СЕ, являющейся с одной стороны составной частью изделия, а с другой, обладающей всеми свойствами его конструкции, можно применить и для изделия в целом.
Последовательность сборки изделия отражается его ТСС. Для одного изделия можно построить несколько вариантов ТСС. При их реализации будет изменяться масса, габаритные размеры СЕ, точность выполняемых соединений, применяемые технологические базы, длительность цикла сборки.
Рис.2.2. Графы технологических схем сборок изделия, состоящего из 10 деталей: а) - последовательный вид; б) - минимально-параллельный вид; в) - максимально-параллельный вид.
Известно [53], что для последовательного структурного вида ТСС время цикла Тпос. больш