- •Введение
- •Лекция 1 Математическое моделирование силового взаимодействия в зоне резания при изготовлении деталей на станках
- •Лекция 2 Порядок проведения силовых экспериментов и аппроксимации результатов измерений (получения математических моделей)
- •Лекция 3 Аналитическая обработка экспериментальных данных методом наименьших квадратов
- •Лекция 4-5 Математическое моделирование упругих деформаций в технологической системе
- •Лекция 6 Математическое моделирование точности обработки деталей на станках Основные факторы, определяющие погрешность обработки деталей
- •Расчетно – аналитический метод определения точности обработки
- •Моделирование точности обработки деталей на основе динамических характеристик станков
- •Моделирование управления производительностью, себестоимостью и точностью обработки деталей на станках с чпу
- •Расчет производительности гибких производственных систем
- •Лекция 10 Производительность и надежность автоматических и автоматизированных станочных систем Производительность и надежность сблокированных автоматических линий
- •Производительность и надежность гибких производственных систем
- •Лекция 11 Оптимизация выбора материалов, технологий и оборудования
- •Элементы теории надежности
- •Элементы исследования операций
- •Лекция 12 Оптимизация выбора материала
- •Сравнительная оценка по свойствам
- •Сравнительная оценка по стоимости
- •Сравнительная оценка по технологичности
- •Свойства сталей конкурирующих марок
- •Оптимизация выбора материала математическим моделированием
- •Лекция 13 Оптимизация выбора технологии и оборудования термической обработки Оптимизация выбора технологий
- •Оптимизация выбора оборудования
- •Оптимизация выбора систем и средств контроля
- •Оптимизация вариантов статистического управления качеством
- •О порядке проведения работ по выбору материалов и упрочняющих технологий
- •Лекция 15-16 Объемное планирование работы технологических станочных систем
- •Участка при достижении максимальной загрузки технологического оборудования
- •Задача о минимальной загрузке оборудования
- •Задача об оптимальном распределении деталей по станкам
- •Задача о производстве продукции при ограниченных запасах сырья
- •Формирование расписания работы оборудования методами линейного и динамического программирования
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Оглавление
Лекция 13 Оптимизация выбора технологии и оборудования термической обработки Оптимизация выбора технологий
В общей постановке вопросы выбора технологического процесса, формирующего свойства материала в детали (изделии), как уже указывалось, решаются при подготовке перечня марок, удовлетворяющих заданным требованиям. При этом, однако, может возникнуть необходимость сравнительной оценки конкурирующих технологических вариантов [24].
Если говорить о сталях и сплавах, такими вариантами могут быть способы поверхностного упрочения. Применительно же к неметаллическим материалам такими вариантами будут способы формования изделий.
Оптимизация при этом сводится к выбору лучшего варианта из возможных, рекомендованных на основе материаловедческого анализа. Лучшим, как правило, будет тот из возможных вариантов, который экономически более целесообразен при обязательном удовлетворении требований по качеству материала и полезному эффекту, достигаемому в детали (изделии). В связи с этим при оптимизации достаточным будет проведение сравнительной оценки предварительно выбранных технологических вариантов. Заметим, однако, что экономическая эффективность при этом должна пониматься в широком смысле слова - с учетом не только производственных, но и эксплуатационных затрат в рамках установленного (требуемого) срока службы изделия.
Решение задачи оптимизации в плане вышеизложенного, как решение любой оптимизационной задачи, должно начинаться с ее уяснения и постановки в формализованном виде. Наиболее типичными в этом отношении будут варианты [14]:
• обеспечение минимума стоимости осуществления технологического процесса при обеспечении требуемой долговечности детали (по числу циклов, времени, дальности и другим параметрам), т. е.
где С - стоимость, a L - долговечность;
• обеспечение максимальной долговечности при допустимой (ограниченной) стоимости, т.е.
В качестве ограничений при этом могут приниматься во внимание соображения, учитывающие специфику решения задачи в тех или иных условиях, например наличие (возможность приобретения) того или иного оборудования, необходимого для осуществления технологического процесса.
Следующим этапом решения задачи будет формирование целевой функции, увязывающей соответствующие параметры. Для первого условия в формализованном виде ее можно записать:
при L=const
где Стс - технологическая себестоимость; Сэс - эксплуатационная себестоимость.
Технологическая себестоимость определяется исходя из предполагаемого объема производства, существующих норм использования материалов, топлива, электроэнергии и заготовительных цен. Калькуляция технологической себестоимости исчисляется на определенное количество продукции (в тоннах, штуках) с учетом следующих статей расхода:
заработная плата рабочих (основная и дополнительная), ИТР, служащих и МОП;
затраты на технические цели:
топливо техническое;
энергетические затраты (электроэнергия, пар, сжатый воздух);
вспомогательные материалы (масло, вода, химикаты и др.);
потребность (износ) инструмента и приспособлений;
амортизационные отчисления от стоимости здания и оборудования, задействованных на соответствующем варианте технологического процесса.
Суммированием затрат по указанным позициям применительно к принятому объему выпускаемой продукции получим стоимость осуществления технологического процесса. При расчете технологической себестоимости можно не учитывать статьи расходов, одинаковые для оцениваемых вариантов технологического процесса.
Расходы, связанные с транспортировкой, а также другие непроизводственные расходы можно не учитывать, поскольку они мало зависят от изменений в технологии.
Эксплуатационная себестоимость определяется в тех случаях, когда конкурирующие варианты технологии обусловливают разные затраты на эксплуатацию изделия вследствие специфической роли данной детали. Например, коленчатый вал в случае применения азотирования будет обладать большей долговечностью, чем при его поверхностной закалке, и, следовательно, эксплуатационные затраты (ремонт, замена) при использовании азотированного вала будут меньше. Эксплуатационная себестоимость коленчатого вала с поверхностной закалкой, следовательно, будет дополнительно оцениваться долей стоимости его ремонта или замены соответственно различию в долговечности по сравнению с валом, подвергнутым азотированию.
В эксплуатационной себестоимости могут находить отражение также затраты, связанные с различной длительностью эксплуатации изделия в целом.
Определив таким образом технологическую и эксплуатационную себестоимость конкурирующих вариантов технологии, переходим к выбору оптимального варианта. Ввиду ограниченности конкурирующих вариантов подобные задачи решаются методом простого перебора.
Заметим, что по технологической себестоимости уже можно оптимизировать выбор упрочняющей технологии, если заранее известно, что эксплуатационные издержки при разных вариантах не различаются между собой. При этом в случае необходимости учета эффективности капитальных вложений целесообразно провести оценку по приведенным затратам:
П3=Ссб+ЕнК (30)
где Ссб - себестоимость единицы продукции; Ен - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений; К- удельные (на единицу продукции) капитальные вложения.
Минимум приведенных затрат соответствует наиболее эффективному варианту капитальных вложений. При равенстве же приведенных затрат лучшим будет вариант с минимумом себестоимости единицы продукции.
Аналогичным образом в принципиальном плане решается и задача максимизации долговечности при нежелательности увеличения стоимости выше допустимой величины (второй вариант). Расчетные данные по конкурирующим вариантам сопоставляются при этом по стоимости с установленным пределом, а по долговечности - между собой.
В заключение отметим, что при принятии окончательного решения в зависимости от конкретных условий могут приниматься во внимание и другие обстоятельства, например трудозатраты, экологическая безопасность.