Моделирование и оптимизация технологических процессов (стр. 1 )

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет имени »

МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Методические указания

к практическим работам

для студентов направлений:

262000.62 «Технология изделий легкой промышленности»,

профиль 1. «Технология швейных изделий» очной и заочной форм обучения

262200.62 «Конструирование изделий легкой промышленности»,

профиль 1. «Конструирование швейных изделий»

Одобрено

редакционно-издательским советом

Саратовского государственного

технического университета

Саратов 2012
Практическая работа 3

МОДЕЛИРОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ЭЛЕМЕНТОВ ВНЕШНЕЙ СТРУКТУРЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ

ШВЕЙНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Цель работы: Освоение методов синтеза конструктивных и технологических решений элементов внешней структуры ТПШИ.

Содержание работы

1.  Анализ признаков проектных ситуаций при выборе конструктивного и технологического решения конструктивно-технологического модуля (КТМ).

2.  Освоение методов формирования конструктивного решения (КР КТМ) модулей внешней структуры технологического процесса.

3.  Освоение методов формирования технологического решения (ТР КТМ) модулей внешней структуры технологического процесса.

4.  Формирование выходной документации на конструктивные и технологические решения модулей внешней структуры технологического процесса изготовления швейных изделий (ТПШИ).

Методические указания

Предлагаемая к выполнению практическая работа посвящена моделированию элементов внешней структуры технологического процесса – конструктивно-технологических модулей, полученных в предшествующей работе. Каждый модуль ТПШИ представляет собой самостоятельную систему - множество и взаимосвязанных технологических операций, обеспечивающих при |сборке конструкции изделия ее переход из одного завершенного конструктивного состояния в другое. Объектом воздействия технологических операций в этом переходе являются конструктивные элементы (КЭ) изделия - поверхности, срезы, готовые отделочные элементы (ГОЭ) и готовое, но не отделанное окончательно, изделие. В процессе обработки или соединения КЭ формируется конструктивное и технологическое решение модуля. Каждому модулю технологического процесса (ТП) соответствует одно единственное или ряд альтернативных как конструктивных, так и технологических решений. Процесс моделирования модуля при этом будет состоять в получении указанных решений.

Системный подход к объекту и процессу моделирования КТМ предполагает дифференциацию последнего на следующие этапы:

·  формирование (или уточнение) функции модуля в изделии;

·  определение допустимых вариантов КР КТМ;

·  установление содержания функции модуля, его элементарных подфункций;

·  проектирование вариантов ТР и структуры КТМ.

Выполнение указанных этапов в рамках практической работы связано с переработкой большого объема информации, поэтому при ручном варианте решения задачи целесообразно ограничить количество моделируемых КТМ двумя - тремя модулями. При этом модули лучше выбирать разные – как с функцией обработки, так и соединения КЭ.

Функция КТМ отражает конечный результат воздействия средств труда на предметы труда посредством выполнения технологических операций модуля ТП, т. е. достигаемую при этом цель. Функция модуля процесса при этом идентична функции КЭ в изделии. Поэтому, процесс формирования функции КТМ состоит в установлении типа КЭ и его подтипа. Тип КЭ характеризует объект воздействия, подтип КЭ отображает способ воздействия на объект (обработка, соединение, отделка) и результат этого воздействия (получение вытачки, настрочного соединения, ВТО готового изделия и т. п.), т. е. целевую функцию как самого КЭ, так и модуля в процессе формирования технологии изготовления изделия.

Тип КЭ и способ воздействия на него ранее был установлен посредством предпроектного анализа внешнего вида изделия и его конструкции (см. практич. раб. 1).

Процесс реализации функций КТМ, как указывалось выше, многовариантен и может осуществляться различными конструктивными и технологическими решениями модуля. Одна и та же функция может иметь несколько конструктивных решений (КР), определяемых признаками проектной ситуации. Поэтому следующим шагом в процессе моделирования модуля становится выбор варианта КР КТМ, соответствующего проектной ситуации и определяющего в дальнейшем необходимость тех или иных технологических воздействий.

Проектирование КР КТМ можно проводить разными способами. В практической работе для изучения механизма процесса формирования конструктивного решения лучше использовать метод прочтения и анализа признаков проектной ситуации для каждого КТМ на основе приведенной в формулы:

КР КТМ = <Тип и подтип КЭ> + < Ж, 3, И, М, Н> + < О, П, Р, С, Т>, (3.1)

где Ж, 3, И, М, Н – основные признаки проектных ситуаций;

О, П, Р, С, Т – дополнительные признаки проектных ситуаций.

Последовательность прочтения признаков может быть представлена с помощью технологической карты формирования КР КТМ (табл. 3.1).

Таблица 3.1

Технологическая карта формирования КР КТМ

Номер шага	Признаки для формирования КР КТМ	Значение признаков	Формирование конструктивного решения
1	Тип КЭ, Ж, З	Тип 2, Ж=02, З=02
2	М, Н	М=05, Н=02
3	О	О=02
4	П, Р	П=01, Р=01
5	И	И=01

Процесс прочтения признаков начинают с конкретизации его функции, определенной типом и подтипом КЭ. Этим целям служат признаки Ж, 3, И, М, Н проектной ситуации. По признаку Ж (количество обрабатываемых деталей) можно установить, сколько деталей участвуют в технологических операциях модуля одновременно (Ж=01, 02, При этом устанавливается, выполняется ли обработка детали (Ж=01) или происходит ее соединение с другой деталью, либо с ГОЭ (Ж=02, Ж=03, Ж=04).

В случае, когда Ж=01, следует взять сочетание данного признака с типом и подтипом КЭ. Если это поверхность (тип 1), то подтип КЭ уточнит, что с ней надо сделать (отформовать, зафальцевать или что-либо другое). Для срезов при Ж=01 такой ход решения применяется только для двух подтипов КЭ: 210 – обрабатываемый в подгибку и 211 – обрабатываемый по краю. В первом случае деталь перед обработкой перегибается, во втором – нет.

В варианте Ж>01 для конкретизации функции требуется анализ признаков 3, И, М, Н, и, особенно, признаков М и Н, характеризующих взаимное расположение деталей и самих КЭ. При этом для полноты описания функции потребуются признаки О, П, Р, С, Т, характеризующие способ соединения КЭ и атрибуты внешнего вида КР КТМ, как, например, количество строчек, их местоположение, наличие канта, сосбаривание детали и т. п.

При использовании автоматизированных методов моделирования конструктивных решений модулей процесса целесообразней применять заранее сформированный справочник выбора КР КТМ.

Процесс выбора решения по справочнику состоит в нахождении необходимой функции КТМ и рассмотрении предлагаемых вариантов конструктивных решений. Основой выбора служат признаки проектной ситуации, в которых находится обрабатываемый в процессе сборки конструкции изделия конструктивный элемент.

Для реализации полученного(ых) конструктивного(ых) решения(й) модуля технологического процесса необходимо общую его функцию детализировать до уровня элементарных шагов или подфункций. Например, для получения стачного шва необходимо детали стачать и разутюжить, т. е. выполнить две подфункции.

При формировании функций любого КТМ (табл. 3.2) используется ограниченный набор стандартных подфункций. При этом каждый из таких наборов может состоять из основных (стачать, проложить строчку, настрочить и т. п.) и комплексных (стачать с одновременным обметыванием и т. п.) подфункций (табл. П.1.1).

Таблица 3.2

Формирование функций КТМ

№ КТМ	Эскиз КР КТМ	Термин действия
основной	выполняемый
до основного	после основного
9		настрочить	заутюжить	приутюжить
17		обтачать	сложить	приутюжить

В приложении каждому виду подфункций поставлен в соответствие свой номер: 1 – основные подфункции; 2 – комплексные.

Например: F101 – втачать; Р 202 – втачать с одновременным вкладыванием.

Первая цифра кода отображает вид подфункции, вторая и третья ее порядковый номер в группе. Для более точного и однозначного применения той или иной подфункции в процессе моделирования каждому ее термину (графа 3) дается определение сферы его действия (графа 4) и шифр специальностей исполнителей, используемых при реализации (графа 5).

Установление набора подфункций при реализации функции КТМ определяется анализом признаков проектной ситуации для КЭ, входящих в модуль. Для этих целей используют табличный алгоритм выбора альтернативных наборов подфункций для реализации функции. По функции КТМ для каждого выбранного варианта конструктивного решения модуля устанавливаются варианты его реализации возможными технологическими решениями. Для этого сопоставляются признаки проектной ситуации, реализующего данное конструктивное решение модуля. При их совпадении вариант ТР КТМ выбирается, при несовпадении – осуществляется переход к следующему варианту. При этом возможен выбор нескольких альтернативных вариантов технологического решения модуля.

На основании произведенного выбора возможных вариантов реализации функции модуля составляется дерево возможных решений, как, например, для модуля с функцией F107, приведенной на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Дерево возможных решений для функции F107:

F114 – проложить, F123 – наметить

Дерево решений наглядно показывает взаимосвязь подфункций в технологических решениях модуля и является основой для проведения в дальнейшем процесса их оптимизации.

Рассмотренный этап моделирования КТМ как системы формирует его структуру, т. е. набор и последовательность действий по реализации основной функции модуля. Для окончательного завершения построения системы необходимо сформировать параметрическую составляющую ее часть. Определение параметрической составляющей системы полностью завершает формирование технологического решения КТМ, куда помимо самого набора технологических операций входит и их конкретное содержание, включающее наименование операции, специализацию и разряд исполнителя работ, применяемое оборудование и время выполнения операции.

Формирование наименований технологических операций ТР КТМ базируется на полученном ранее наборе подфункций основной функции модуля. Технологические операции в технической документации приводятся в повелительной форме и начинаются с глагола, т. е. термина действия (или подфункции КТМ).

Определив наименование технологических операций по каждой подфункции, входящей в варианты технологических решении (см. рис. 3.1), переходят к формированию разряда исполнителя технологических операций (ТО).

Каждая технологическая операция имеет свой уровень сложности. Для выполнения конкретной ТО требуются рабочие определенной квалификации. В результате этого возникает необходимость тарифицирования видов работ. Это означает, что исполнители ТО должны иметь определенный разряд.

Разряд исполнителя технологической операции определяется двумя параметрами:

·  сложностью технологического задания по преобразованию предмета труда с учетом влияния применяемых средств труда;

·  фактором «Ответственность».

Сложность технологического задания напрямую зависит от обрабатываемых конструктивных элементов и характеризующих их признаков проектной ситуации. Фактор ответственности определяется степенью надежности ведения конкретного рабочего процесса. Между ними и разрядом исполнителя существует прямая зависимость, которую можно отобразить следующим образом (табл. 3.3).

Таблица 3.3

Зависимость между сложностью, ответственностью и разрядом исполнителя работ

Степень сложности	Уровень сложности	Значение признака - ответственность	Разряд исполнителя
Простая	min	Неответственный – Ф-1	1
max	Малоответственный – Ф-2	2
Средняя	min	Ответственный – Ф-3	3
max	Повышенной ответственности – Ф-4	4
Сложная	min	Очень ответственный – Ф-5	5

Полученной степени сложности работ, согласно табл. 3.3, соответствует повышенная ответственность исполнителя. Проверку этого необходимо осуществить с помощью классификации обрабатываемых |КЗ по степени ответственности. Классификация КЭ по степени ответственности обработки подразделяет конструктивные элементы на:

·  Неответственные КЭ – это КЭ, составляющие внутреннюю обработку изделия и не образующие внешних линий силуэта (мелкие детали подкладки, прокладки и т. п.).

·  Малоответственные КЭ – это КЭ, составляющие операции по обработке мелких деталей (хлястики, шлевки) и сборке деталей подкладки изделия.

·  Ответственные КЭ – это КЭ, определяющие основные монтажные операции по сборке изделия и некоторые заготовительные операции на верхней одежде, не требующие повышенного внимания (например, стачивание боковых, плечевых срезов).

·  КЭ повышенной ответственности – относятся КЭ, принадлежащие деталям изделия, образующим конструкцию изделия и определяющим его внешний вид (втачивание воротника, рукавов).

·  КЭ максимальной ответственности – это КЭ, принадлежащие деталям изделия, но в отличии от предыдущего подтипа обладают или очень сложным контуром, или высокой растяжимостью, что требует особой аккуратности, а значит, и квалификации исполнителя.

Например: втачивание воротника в горловину пиджака соответствует повышенной ответственности, следовательно разряд исполнителя согласно табл. 3.3 на данной операции будет равен 4.

В тех случаях, когда ответственность работы исполнителя ниже или выше указанной в табл. 3.3 для той или иной сложности работ, разряд исполнителя соответственно повышается или понижается на единицу от табличного значения.

Следующим этапом моделирования ТР КТМ будет выбор оборудования и специализации работ исполнителя. Процесс выбора типа оборудования и специализации работ исполнителя определяется на основе функции и подфункции КТМ, а также анализа параметрической информации о конструктивных элементах.

Завершением процесса моделирования конструктивно-технологических модулей технологического процесса является составление итоговой информации в виде таблицы вариантов технологических решений КТМ (табл. 3.4). Составляется она на основе предшествующих промежуточных таблиц и полученных решений.

Таблица 3.4

Варианты технологических решений КТМ

Общие сведения	Характеристика альтернативных вариантов ТР КТМ
Код КТМ	Эскиз КР КТМ	№ вар-та	Код под-функции	Наименование технологической операции	С/Р	Время опера-ции, с	Оборудование, приспособления, инструменты
1	2	3	4	5	6	7	8

Требования к отчету

В отчете о практической работе должны быть представлены:

·  технологическая карта формирования КР КТМ (табл. 3.1);

·  формирование функций КТМ (табл. 3.2);

·  сведения о результатах моделирования конструктивных и технологических решений КТМ внешней структуры технологического процесса на заданную модель, либо заданные КТМ (табл. 3.4).

Вопросы для подготовки к работе

1.  Конструктивно-технологический модуль как система, способы отображения системных признаков.

2.  Конструктивное решение модуля, способы его отображения.

3.  Технологическое решение модуля, способы его отображения.

Практическая работа 4

МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШВЕЙНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Цель работы: Освоение методики моделирования структуры технологической операции на уровне технологических приемов.

Содержание работы

1.  Составить организационно-технологические карты на технологические операции технологических операций для каждого варианта ТР КТМ.

2.  Разработать структуру на уровне технологических приемов для заданных вариантов ТР КТМ.

3.  Определить затраты времени на выполнение технологических операций.

4.  Сформировать карты инженерного обеспечения технологических операций.

Методические указания

Под технологической операцией (ТО) следует понимать функционально законченную часть технологического процесса, содержащую ряд заранее предусмотренных воздействий на предмет труда с целью изменения его свойств и выполняемую специализированным исполнителем с помощью соответствующих средств труда. Технологическая операция, с одной стороны, является элементом ТПШИ, с другой стороны, о ней можно судить как о самостоятельной системе.

Процесс моделирования технологической операции состоит из формирования ее системных признаков. В качестве объекта моделирования в практической работе предлагается рассмотреть несколько ТО альтернативных вариантов технологических решений одного или двух ранее смоделированных КТМ.

Функция цели системы ТО, отражающая переход предмета труда из одного конструктивного состояния в другое, формируется при моделировании ТР КТМ (см. практическая работа №3). Исходной информацией для этого служит конструктивное и технологическое решения КТМ.

Напомним, что под структурой ТО понимают состав и взаимосвязь элементов операции. В промышленности принято следующее деление ТО на элементы:

,

где Д (трудовые движения) – представляют собой однократные перемещения рабочего органа человека (руки, ноги, глаз и т. д.);

ТД (трудовые действия) – логически завершенная совокупность трудовых движений (например «взять деталь»);

ТПО (технологические приемы операции) – совокупность трудовых действий, составляющих технологически завершенную часть ТО и объединенных одним целевым назначением, постоянством состава предметов труда (например «взять деталь и перенести в рабочую зону»).

В качестве элементов структуры ТО целесообразно выбрать технологические приемы, т. к. последние имеют целевую технологическую направленность. Тогда процесс моделирования ТО на уровне технологических приемов будет зависеть от следующих условий: