Разработка бесплазового метода подготовки производства в системе ИПИ-технологий при изготовлении самолета АН-70

Развитие современного авиастроения характеризуется усилением конкуренции на мировых рынках, что заставляет предприятия решать задачу — обеспечения высочайшего качества продукции и экономию ресурсов (материальных, интеллектуальных, временных), привлекаемых для реализации конкретных проектов или программ на всех стадиях жизненного цикла изделия. В сложившейся экономической ситуации рассчитывать на капиталоемкие способы подъема конкурентоспособности предприятий не приходится. Наибольшую отдачу дают так называемые «мягкие» методы увеличения производительности и повышения качества, ориентированные на усовершенствование организации (инжиниринга) жизненного цикла изделия (ЖЦИ). К числу «мягких» относятся, прежде всего, новые информационные технологии. В этих условия традиционный, последовательный подход к разработке новых изделий уступает место другому, получившему название «параллельное проектирование «(concurrent engineering — CE).

Внедрение этого подхода потребовало новых концепций и новых идей. Среди них базовой стала идея информационной интеграции стадий жизненного цикла (ЖЦ) продукции (изделия), которая и легла в основу непрерывной информационной поддержки жизненного цикла изделий (ИПИ).

Ситуация на мировом рынке наукоемкой продукции развивается в сторону полного перехода на безбумажную электронную технологию проектирования, изготовления и сбыта наукоемкой продукции. После 2005 года невозможно будет продать на внешнем рынке машинно-техническую продукцию без соответствующей международным стандартам безбумажной электронной документации.

Работы, предшествующие серийному изготовлению самолетов, т. е. технологическая подготовка производства подразделяется на конструкторскую и технологическую подготовку. В процессе конструкторской подготовки производства осуществляется создание проекта опытного образца самолета данного класса, соответствующего современному уровню развития авиационной науки и техники.

В задачу технологической подготовки производства (ТПП) входит обеспечение качественного серийного изготовления самолетов при наименьших затратах труда и средств в заданные сроки и в требуемых количествах.

Для высококачественного и своевременного выполнения огромного комплекса работ по технологической подготовке серийного производства нового изделия необходимы эффективные принципы организации этих работ.

Важным направлением совершенствования ТПП является автоматизация ее процессов. В связи с этим в последнее время произошло переосмысление и значительное расширение классического понятия «технология Если раньше этот термин понимался, как «совокупность методов и средств по переработке сырья, материалов, полуфабрикатов, изделий и т. д. в материальном производстве, то сегодня это понятие приобрело новое, более всеобъемлющее значение «.

Сегодня технология — это совокупность управленческих, научно-исследовательских, опытно-конструкторских, и инжиниринговых процессов, включающая также человеческий потенциал, являющаяся фундаментом продуктивной деятельности общества.

Отраслевые авиастроительные технологии направлены на создание материальных объектов, характеризуемых, как известно, высокой наукоемкостью с длинным жизненным циклом. Поэтому принципиально новым и чрезвычайно важным моментом является распространение функций машиностроительных технологий на проектирование (моделирование) и реализацию полного жизненного цикла (ЖЦИ), включающего не только материальный, но и нематериальный этап (замысел, проект, план), а также последующие этапы (потребление и утилизацию). Новым содержанием наполнилось также понятие «моделирование Создание нового изделия представляется как процесс моделирования его полного жизненного цикла и гармонизации этого цикла с моделью среды, окружающей изделие.

Информационные технологии — это совокупность средств и методов переработки информации базирующихся на современной программно-вычислительной технике. Вряд ли необходимо доказывать революционизирующую роль информационных технологий:

1) Моделирование технических объектов любой сложности.

2) Трехмерная компьютерная графика.

3) Моделирование быстротекущих процессов и управление ими.

Глобальная информатизация — это мировой процесс информационной компьютерной) поддержки отраслевой технологии, являющихся фундаментом продуктивной деятельности общества. Глобальная информатизация, внедряя информационные технологии в структуру отраслевых технологий и замещая их «вещественные» компоненты более эффективными и экологически безопасными информационными компонентами, интенсивно, повышает эффективность интеллектуальной составляющей деятельности общества.

Технология подготовки производства (ТПП) включает в себя разнообразные по характеру, сложности и трудоемкости работы. Наиболее трудоемкими из этих работ являются создание нового специального оборудования, плазово — шаблонной, контрольноэталонной и технологической оснастки.

В то же время для проведения ТПП, несмотря на ее сложность, большую трудоемкость и ответственность, устанавливаются весьма сжатые сроки. Конструкция самолетов и вертолетов очень быстро морально устаревает, поэтому задержка времени между окончанием проектирования и выпуском первого серийного изделия крайне не желательна. Однако это время и занимает ТПП.

Эта задача встала перед производственным объединением ФГУП ПО «Полет» когда необходимо быстро освоить самолет АН — 70. Решить эту задачу возможно лишь с применением новых информационных технологий.

ИПИ (непрерывная информационная поддержка жизненного цикла изделия) технология — это принципиально новый, интегрированный подход к разработке изделий. В основе технологии лежит идея совмещенного проектирования изделия, а также его изготовления и сопровождения, координируемая с помощью специально создаваемой для этой цели распределенной информационной среды. Подобная технология позволяет использовать проектные данные, начиная с самых ранних стадий проектирования, одновременно различными группами специалистов.

Степень изученности проблемы. Исследование ИПИ — технологий идет по трем главным направлениям:

Первое связано с экономическим обоснованием эффективности внедрения ИПИ — технологий.

Второе направление охватывает вопросы, связанные с организацией и управлением ИПИ — технологиями. Другими словами, необходимо обеспечить создание организации производства, которая была бы наиболее адекватной специфике ИПИ — технологии, в противном случае достижение ощутимых экономических результатов будет невозможно.

Третье направление связанно с разработкой стратегии планирования развития и внедрение ИПИ — технологии, требующая для своего решения комплексного рассмотрения задач исследования производства, проектирования, доставки, монтажа и пуска в эксплуатацию ее составляющих, подготовки кадров и обслуживания.

Исследования ИПИ технологий в России идет с отставанием от западных стран.

Законодателями в исследованиях являются корпорации Boing и Airbus. Ежегодно на развитие информационных технологий тратиться 1,4 миллиарда долларов.

Однако в последнее время активное исследование данной проблемы происходит и в России.

Основные авторы исследований по этой проблематике следующие: Балабуев П. В. Гребенников А.Г. Братухин А. Г. Левин А.И. и др.(25, 27, 28, 33,34,35,37,39,46, 49, 63).

Объектом исследования является самолет АН — 70.

Предметом исследования бесплазовый метод подготовки производства для изготовления самолета АН — 70.

Целью исследования является сокращение времени подготовки производства, повышение качества изготовления деталей, модернизация структуры производственного объединения. Основными задачами исследования являются:

1) Провести анализ программных продуктов и разработать принципы оптимального состава программно-технических средств для серийных предприятий авиационного направления.

2) Создать методологию разработки электронных макетов для внедрения бесплазового метода подготовки производства.

3) Разработать принципы согласования различных методов при параллельном их использовании для увязки элементов конструкции одного и того же летательного аппарата.

4) Разработать принципы модернизации структуры предприятия для внедрения ИПИ — технологий.

5) Провести апробацию разработанных предложений на примере элементов самолета АН — 70.

Методы исследования.

При анализе бесплазового метода подготовки производства для создания полного электронного определения изделия использованы методы объектно-ориентированного программирования. Новизна полученных результатов.

Разработан метод комплексного анализа серийного многоцелевого предприятия при внедрении ИЛИ — технологий. На примере ФГУП ПО «Полет» разработан алгоритм увязки информационных потоков при замене плазово-шаблонного метода подготовки производства на бесплазовый в системе ИЛИ — технологий. На примере низинок шпангоута самолета АН -70 создана и апробирована новая технология.

Разработанная методология безбумажной технологии при освоении самолетов нового поколения на примере АН — 70 позволяющая внедрить параллельный процесс проектирования и подготовки производства, создание единого информационного пространства производственного объединения, написание новых технологических процессов изготовления деталей. Практическая ценность результатов.

Разработанные подходы, методы и алгоритмы анализа элементов самолета АН — 70 по безбумажной технологии, создание их полного электронного определения позволяет сократить подготовку производства, повысить качество изготовляемых деталей. Выполнен комплекс работ (теоретических и экспериментальных) по исследованию методологий бесплазового метода подготовки подтверждают улучшение подготовки производства на предприятии.

Реализация и внедрение результатов работы. По теме диссертации опубликованы 4 печатных работ [87,88, 97, 98].

Научные и практические результаты работы внедрены в практику проектирования, изготовления и исследования отсека грузового пола АН -70 на ФГУП ПО Полет.

Описание структуры работы.

Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных литературных источников, содержащего 101 наименование, и приложения — акта внедрения результатов работы. Диссертация содержит 23 рисунка, 12 таблиц. Общий объем работы — 117 страниц.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ.

1. На основе анализа программных продуктов разработаны критерии оптимального сочетания программно — технических средств для построения единого информационного пространства с целью производства продукции авиационного назначения.

2. Разработана методология бесплазового производства авиационной техники в системе ИПИ — технологий. Использование данной методологии позволяет обеспечить сокращение времени подготовки производства 1,5−2 разаисключить дублирование при создании деталей разными подразделениямисоздать электронные компоновочные макеты в качестве первоисточника при обеспечении геометрической взаимозаменяемостиувеличить точности изготовления деталей и оснастки.

3. Разработаны алгоритмы, обеспечивающие единую систему взаимоувязанных чертежей, электронных макетов, эталонов и управляющих программ для устранения разрывов в увязке элементов конструкции летательного аппарата.

4. Разработаны принципы и предложен комплекс мероприятий для создания системы управления серийным предприятием при переходе к единому информационному пространству при реализации принципов ИПИтехнологий.

5. В результате натурного эксперимента подтверждены результаты теоретических положений: при изготовлении низинок шпангоутов произошло снижение времени на подготовку производства 1,5 раза за счет сокращения технологических операцийпри изготовлении низинок по данной методологии не произошло не одного случая брака, так как технологичность кронштейна низинок отрабатывалась при помощи полного электронного определения изделия. произошло повышения точности при изготовлении деталей и оснастки при использовании данной методологии.