МАШИНОСТРОЕНИЕ

УДК 621.9.06 - 132.2.52

Г.Г. Бабаян, А.С. Дегоян, И.Р. Овакимян

Модульный принцип унификации в построении структуры
автоматических роторно-конвейерных линий

(Представлено академиком Г.Л. Арешяном 20/X 1999)

   Одним из важных направлений повышения качества сложных систем - автоматических роторных линий и роторно-конвейерных (АРЛ и АРКЛ) линий, снижения их себестоимости и сроков подготовки производства является применение типовых технологических и конструкторских решений. Они основываются на принципах унификации и стандартизации, устранении необоснованного многообразия типов и конструкций изделий и деталей, их форм и размеров, марок материалов. Унификация проводится путем агрегатирования, компоновки изделий из ограниченного числа уже освоенных в производстве сборочных единиц и деталей.
   Развитие унификации идет в трех направлениях:
   1. Выбор наиболее эффективных технических путей обеспечения высокого конечного результата путем внедрения агрегатирования и блочно-модульного построения изделий, агрегатов, машин, уменьшения номенклатуры комплектующих изделий.
   2. Совершенствование организации работ по унификации и управлению, разработке стандартов, ограничению номенклатуры изделий по типам, параметрам и т.д.
   3. Развитие научно-методической базы для конструирования машин, линий с широким применением унификации агрегатирования, взаимозаменяемости составных частей, исользованием методов функционального технико-экономического анализа (ФТЭА), стандартизации и унификации функций элементов, узлов ит.д; использование типоразмерных и функциональных рядов, блочно-модульного конструирования; разработка комплексов и систем машин.
   Современная унификация, несмотря на значительные успехи, все еще недостаточно эффективно решает эти важные вопросы. Анализ конструкций роторных линий, в частности АРЛ и АРКЛ, показал, что в них для одних и тех же функций использованы узлы различного исполнения.
   Проработка конструктоских решений выявила возможность значительного сокращения номенклатуры основных узлов АРЛ иАРКЛ с использованием методов модульной унификации узлов и систем при проектировании разработанной нами комплексной автоматизировнной роторной системы (КАРС - 214). Это позволило сократить затраты на их изготовление в 8 раз (таблица). Наш опыт показал, что результаты технической и экономической унификации тем выше, чем раньше начато применение ФТЭА, использование которого позволяет значительно сократить номенклатуру основных узлов АРКЛ.


Модульная унификация узлов и систем
при проектировании "КАРС - 214"

Наименование узлов
Число узлов до унификации
Число узлов после унификации
Вибробункер загрузочного устройства
              16
              1
Диски питания
              14
              3
Ротор разгрузки с ячейками
               3
              1
Цепной конвейер
               2
              1
Натяжные звездочки
               7
              2
Контрольные датчики
              15
              1
Вибролотки
              16
              1
Спутники приспособления
              24
              1
Инструментальные блоки
              12
              1
Средства управления
               4
              1
Средства энергоснабжения
               4
              1

   Системный подход к проектированию сложных технических объектов типа АРКЛ при помощи ФТЭА дает возможность по-иному подойти к принципам получения информации. Он позволяет выявить наличие унифицированных функций, с одинаковым физическим смыслом, но с различными количественными показателями. Функциональная унификация создает возможность применения унифицированных функциональных модулей, отражающих структуру создаваемой системы, наличие функциональной связи ее элементов.
   В иерархическом модульном построении унифицированных систем применяется принцип единообразия элементов для создания различных машин, линий, агрегатов. При этом особенно важны: системность разработки типоразмерных, параметрических и функциональных рядов модулей; оптимальность для достижения системы с наивысшим экономическим эффектом; перспективность существующих и предлагаемых научных достижений.
   Некоторые свойства функциональной структуры АРКЛ (сложность, иерархичность, взаимосвязанность элементов и др.) являются материальным вплощением выполняемой функции Развитие модуля по горизонтали создает типоразмерные, параметрические функциональные ряды, тогда как его развитие по вертикали отражает многофункциональность.
   Принципы функциональности и системности требуют выявления четной структуры объектов унификации, установления их функциональной взаимосвязи, обеспечения взаимозаменяемости и согласованности. Такой подход позволяет выявить методологию образования структур разных по своему назначению модулей и теоретически обосновать иерархическую модульную концепцию построения сложных технических систем, в том числе АРЛ иАРКЛ. Функциональная унификация, наряду с узловой нормализацией и стандартизацией деталей, позволяет:
   1. применять ограниченные типоразмерные ряды модулей АРКЛ с множеством функций;
   2. предусмотреть порядок согласования и соединения модуля с устройствами, выполняющими совместную работу элементов системы разных уровней;
   3. распространить принципы модульной унификации практически на все элементы АРКЛ различных уровней иерархии, что приведет к сокращению сроков проектирования и изготовления роторного оборудования; уменьшению числа типоразмеров АРКЛ, необходимых для полного техического перевооружения местного производства массовых изделий; созданию серийного производства основных модулей на специализированных предприятиях со снижением себестоимости АРЛ, АРКЛ и сокращением сроков изготовления; повышению их качества и надежности; увеличению производительности при минимальных затратах существующего роторного оборудования за счет подключения новых модулей.
   Проведение ФТЭА предполагает использование модульного принципа: 1) при построении дескрипторного (смысловой доминанты) словаря функций и типовых функциональных моделей; 2) при формировании алгоритмов и процедур проведения ФТЭА для разных областей применения объектов, целей и т. д.; 3) при создании информационного обеспечения этих работ; 4) при разработке математического обеспечения ФТЭА.
   При построении дескрипторного словаря функций и типовых функциональных модулей исходные модули могут формироваться на основе операций, состав которых, по мнению Р. Коллера [2] ограничен всего лишь 12 разновидностями (действия - противодействия) прямой и обратной напрвленности.
   Элементарные операции характерны для технических систем и ориентированы, в большей мере, на энергетические и, в определенной мере, на материальные потоки. Процессы, происходящие с информационными составляющими, а также в технических и организационных системах могут служить основой построения типовых функций. В их числе отметим: преобразование вещества (изменение структуры, состава и свойств), энергии (взаимопереходы, трансформация), информации (обработка, преобразование формы представлений); хранение вещества (задержка поступления во времени), аккумулирование энергии (накопление информации, запоминание); управление (веществом, энергией, информацией) для кординации во времени и пространстве [1].
   Использование модульного принципа при формировании алгоритмов и процедур ФТЭА реализуется с помощью так называемых организационных модулей (совокупности логических, расчетных и графических приемов) определенной целевой ориентации и уровня формализации, с кадровым, техническим и информационным обеспечением.
   Комбинация стандартных модулей позволяет реализовать процедуры любой сложности с минимальными затратами. В качестве технических средств, предусматриваемых в организационных модулях, используется современная вычислителная техника и программное обеспечение.
   Таким образом, модульный принцип унификации и стандартизации при построении структур АРЛ и АРКЛ является основным фактором повышения качества этих сложных систем, снижения их себестоимости и сроков подготовки производства.


   "НПО" Нейтрон


Литература

          1. Миркин Б.Г. - Проблема группового выбора. М.: Наука, 1984. 254 с.
          2. Koller R. Konstruktions  methode  für den Mashinen  Gräte  - und  Apparutebau - Spriner-Verlag. Berlin, Heidelberg - New York. 1976. 191 S.