Задать вопрос:





Статьи

Статьи>> Совершенствование технологии и организации процесса изготовления деталей и узлов ГТД

Совершенствование технологии и организации процесса изготовления деталей и узлов ГТД

В статье представлена автоматизированная система управления процессом производства деталей и узлов ГТД. Она охватывает весь жизненный цикл создания ГТД и позволяет контролировать производительность и эффективность производственных процессов и, в случае необходимости, оперативно вносить корректировки в работу подразделений.

В первой половине XXI века следует ожидать пика развития авиационных перевозок. По прогнозам специалистов [1], прирост пассажирских перевозок (в пассажирокилометрах) будет ежегодно составлять около 5,9%. Прогноз объема грузовых перевозок до 2014 г. дает оценку ежегодного прироста в 7,9%, т.е. еще больше, чем пассажирских перевозок. Соответственно должен увеличиться парк самолетов. Это означает, что глобальный рынок авиационных услуг находится в стадии становления.

Для успешной работы на этом рынке необходимо разрабатывать продукцию, в частности, газотурбинные двигатели, соответствующую мировому уровню развития техники. В таких условиях задачей первостепенной важности, стоящей перед современным отечественным авиадвигателестроением, является решение проблемы совершенствования технологии и организации процесса изготовления деталей и узлов ГТД. Особенно важно решение данной проблемы при изготовлении деталей и узлов тепловых электроракетных двигателей летательных аппаратов, работающих в экстремальных термосиловых условиях. К таким деталям, в первую очередь, относятся тяжелонагруженные элементы конструкции ГТД, в частности, валы, диски, блиски, блинги турбин и компрессоров, крыльчатки и др.

Одним из возможных путей решения указанной проблемы является разработка интегрированных автоматизированных систем управления процессом производства (ИАСУПП), охватывающих весь жизнен-ный цикл создания ГТД. Для построения такой системы необходимо исследование внутренней структуры процесса управления, основным методом которого является разработка полной модели системы управления. При этом необходимо отразить все стороны системы одновременно, в универсальной форме средствами "сценария".

Разработка сценария управления - это метод определения логической последовательности событий, предназначенный для того, чтобы показать как исходя из существующей ситуации может шаг за шагом развертываться будущее целевое состояние. Основное назначение сценария состоит в определении способов достижения целей функционирования системы, адаптации структуры системы управления, организации процесса планирования и оперативного управления. Таким образом, в целях повышения обоснованности принятия решения в интегрированной автоматизированной системе управления процессом производства разрабатывается процедура построения сценария, который по сути своей определяет механизм процесса управления авиадвигателестроительным производством.

Методика сценария включает в себя три этапа:

  1. Построение структурной многоуровневойсхемы органа управления, причем проектирование организационной структуры управления должносочетаться с совершенствованием методов управле ния и учитывать использование результатов следующих этапов построения сценария.

  2. Формирование операционной схемы сценарияв виде дерева целей. Последнее определяет область конечных результатов, которые достигаются осуществлением совокупности всех видов управленчес кой деятельности управляющей структуры предприятия, ведущих к изменению его состояния.

  3. Формирование многоуровневых моделейобъекта управления и моделей ресурсных компонен тов. Заметим, что модель объекта отражает характер и закономерности формирования и развития пред приятия, его структуры, определяет состав элементов и связи, объединяющие эти элементы в систему.

Все виды ресурсов, используемых в процессе производства, не только непрерывно меняют свою форму, но и одновременно переходят из одного процесса в другой. Иначе говоря, на промышленном предприятии необходимо различать жизненный цикл соответствующих ресурсов. Каждая группа ресурсов характеризуется определенными, присущими только ей, свойствами, а следовательно, определенными отношениями с другими группами. Структурная схема предлагаемого сценария функционирования интегрированной автоматизированной системы управления процессом производства деталей и узлов ГТД представлена на рис.1.

По каждой укрупненной работе в основном цикле, которая выявлена как составной элемент обобщенной сетевой модели, разрабатывается на нижнем уровне локальная сетевая модель. Все элементы сценария, т.е. управляющая структура, дерево целей, модель действий, связаны отношениями между собой. Так, элементы управляющей структуры одновременно увязываются с соответствующими элементами дерева целей, за достижение которых они отвечают, элементами моделей объекта управления и соответствующими альтернативными узлами сетевой экономической модели.

На основе сценария, представленного выше, авторами предлагается функциональная структура интегриро ванной автоматизированной системы управления процессом машиностроительного производства (рис. 2).

Рис. 1. Структура сценария интегрированной автоматизированной системы управления процессом производства

Данная система разработана на базе информационно-вычислительного центра, в котором к типовым относятся подсистемы: нормативносправочной информации, математического и технического обеспечения; технической подготовки производства, оперативного управления; технико-экономического планирования; материальнотехнического снабжения; бухгалтерского учета; учета и анализа кадров; реализации и сбыта продукции; управления качеством; вспомогательного производства и автоматизированного контроля и исполнения. Из всех перечисленных подсистем первые три — обеспечивающие, остальные - функциональные. Следует отметить, что перечисленные функциональные подсистемы неравнозначны по эффективности и широте охвата функций автоматизации управления в общей структуре АСУП.

Для разработки интегрированной автоматизированной системы управления процессом изготовления деталей и узлов ГТД необходимо установить простой, легко контролируемый общий показатель, характеризующий эффективность работы каждого звена, участвующего в работе по созданию нового изделия и производству отлаженных ГТД.

Рис. 2. Структура интегрированной автоматизированной системы управления авиационным промышленным производством
ИВЦ - информационно-вычислительный центр; НСИ - нормативносправочная информация; МО и ТО - математическое и техническое обеспечение; ТПП-техническая подготовка производства; ОУ- оперативное управление; ТЭП -технико-экономическое планирование; МТС - материально-техническое снабжение; БУ - бухгалтерский учет; РСП - реализация и сбыт продукции; УК -управление качеством; ВП - вспомогательное производство; КИ - автоматизированный контроль и исполнение

В качестве такого показателя авторами был выбран показатель эффективности KQ, сущность которого заключается в том, что он реально отражает эффективность работы каждого подразделения, так как определяется по соотношению поступивших в цех деталей и узлов и сданных в конце каждого месяца:

KQ= 1 - Общее число цехопередач рассматриваемого месяца, создающих отрицательный остаток в цехе
Общее число цехопередач

В качестве эталонного режима работы, очевидно, следует принять KQ=1. Любое отклонение показателя эффективности фиксирует срабатываемость системы и необходимость приня-тия мер для его устранения. Использование данного показателя позволило значительно сократить численность управленческого аппарата наряду с повышением уровня качества готового изделия, сокращением бракованных узлов и оперативном решении проблемных ситуаций на отдельных этапах производства (рис. 3).

Система ИАСУПП включает в себя 1583 программных модуля: МНБ — модуль нормативной базы; МН - модуль маршрутныхи пооперационных технологических процессов; MB - модуль выпуска; МД - модуль движения; МЦ - модуль технико-экономических показателей и т.д.

Программно-аппаратные платформы содержат серверы управления и рабочие станции, представляющие собой вертикальный блок интегрированной автоматизированной системы управления процессом производства, а также уровень локальных сетевых компьютеров, состоящий из уровня оборудования, уровня клиентских мест и уровня технического доступа, представляющих собой горизонтальный блок системы. Система состоит из следующих основных блоков:
АСУП - автоматизированная система управления предприятием;
САПР - системы автоматизированного проектирования;
АСУТП - автоматизированная система управления технологическими процессами;
АСТПП - автоматизированная система управления технологической подготовкой производства.

Описанная выше интегрированная автоматизированная система управления процессом производства реализована на ОАО "НПО "Сатурн" при изготовлении деталей и узлов основного производства ГТД.

Выше были рассмотрены вопросы, связанные с организацией процесса создания ГТД. Теперь остановимся непосредственно на проблеме совершенствования технологии изготовления деталей и узлов газотур бинных двигателей, решение которой связано с внедрением прогрессивных технологий в заготовительном, механообрабатывающем и сборочном производствах.

Рис. 3. Динамика показателя эффективности по цеху

Общая тенденция совершенствования технологических процессов заготовительного производства заключается в разработке бесприпусковых и малоприпусковых технологий, позволяющих повысить коэффициент использования материала; увеличении объема литых заготовок; внедрении новых материалов, современного оборудования и средств контроля.

В литейном производстве прогрессивными являются:

  • внедрение монокристаллического литья рабочих и сопловых лопаток из жаропрочных сплавов;
  • технологии получения тонкостенных отливок в условиях вакуума;
  • литье крупногабаритных деталей с малым припуском.

В кузнечноштамповочном производстве совершенствование технологических процессов состоит в применении:

  • точной, изотермической штамповки ответственных тяжелонагруженных деталей, в частности лопаток и дисков;
  • высокоскоростной штамповки особоточных заготовок;
  • штамповки взрывом;
  • ротационной вытяжке заготовок валов, дисков, корпусных деталей;
  • холодного вальцевания лопаток компрессора.

Основными преимуществами описанных выше методов являются увеличение степени однородности структуры материала, что позволяет повысить стабильность механических свойств и, как следствие, надежность изделия.

Основными целями совершенствования технологических процессов механической обработки являются:

  • повышение производительности, что особенно важно при обработке жаропрочных сталей и сплавов, имеющих низкую обрабатываемость;
  • снижение себестоимости обработки;
  • внедрение методов и способов обработки, обеспечивающих требуемые эксплуатационные показатели сборочного узла.

Прогрессивным является внедрение процессов:

  • скоростного протягивания;
  • глубинного шлифования, применяемого для обработки замков и бандажных полок рабочих лопаток турбины;
  • вибрационного сверления;
  • электрохимических и электрофизических методов обработки.

Основными направлениями совершенствования технологии сборочного производства являются:

  • внедрение технологии модульной сборки;
  • повышение точности балансировки;
  • устранение неточности изготовления деталей, неточности сборки узлов, несоосности соединения валов ГТД, деформации деталей при сборке, изменений, происходящих в детали с течением времени.

Таким образом, в рамках данной работы предложена автоматизированная система управления процессом производства деталей и у злое ГТД, позволяющая контролировать производительность и эффективность производственных процессов и, в случае необходимости, оперативно вносить корректировки в работу подразделений. Отличительной особенностью данной системы является возможность ее использования при создании САLS-технологий.

Литература

  1. Aircraft Engineering and Aerospace Technology. Vol. 69, N2, 1997, pp. 171-179.

Справочник. Инженерный журнал. №1, 2004, с. 17-20
И.Д.ЮДИН, к. т. н.; В.Ф.БЕЗЪЯЗЫЧНЫЙ, д-р техн. наук;
Т.Д.КОЖИНА, д-р техн. наук

Статьи партнеров