Анотація до роботи:

Шелковий О.М. Організаційно-технологічні основи реінжинірінга виробничих систем металообробки. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.02.08 - технологія машинобудування. - Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2004.

У дисертації вирішена науково-технічна проблема, що має важливе значення для підвищення ефективності функціонування виробничих систем обробки металів різанням (ВС ОМР). Запропоновано методологію перепроектування організаційно-технологічних структур виробничих систем на основі імітаційного моделювання в режимі реального часу. Уперше розроблені і досліджені: узагальнена модель процесів взаємодії партій обробки і технологічного устаткування, що базується на зв'язку структури і параметрів гнучкої виробничої системи з часом її функціонування; програмний комплекс організаційно-технологічного проектування структур виробничих систем, що реалізує технічну, технологічну й організаційну гнучкість проектування.

Обґрунтовано вихідні положення проектування багатоваріантної технології обробки металів різанням в умовах одиничного і дрібносерійного виробництва. Уперше показане, що підвищення техніко-економічної ефективності виробничої системи базується на обліку взаємовпливу пропускної спроможності з матеріальними та енергетичними витратами на її розробку і функціонування, а так само на багатоваріантності технологій обробки й оптимальному керуванні організаційною, технічною і технологічною структурами виробничої системи. На основі запропонованої методології розроблені і впроваджені у виробництво рекомендації з підвищення техніко-економічної ефективності діючих виробничих систем.

1. Розроблена методологія організаційно-технологічного проектування виробничих систем металообробки, яка дозволяє реалізувати обґрунтований “реінжинірінг” діючих технологічних систем та підвищити їх техніко-економічні показники за рахунок гнучкого проектування технологічних процесів і організаційних компонувань по часовим та енергетичним характеристикам шляхом синтезу імітаційних моделей виробництва в режимі реального часу.

2. Сформульовано концепцію проектування багатоваріантних технологічних процесів механічної обробки на засадах теорії штучного інтелекту, яка розглядає порядок запуску виробів на обробку, склад устаткування, що використовується, і його взаємозамінність в процесі виконання виробничого завдання, зв’язок організаційної структури виробничої системи з часом її функціонування, можливість зміни структур технологічних процесів.

3. На цих засадах розроблені імітаційні моделі функціонування виробничих систем, основою яких є принцип формування семантичної моделі перетворення станів устаткування й об’єкта обробки під впливом зміни технологічного процесу, що дозволяє ситуативно формувати організаційну структуру підрозділу виробництва, його планування і послідовність виконання технологічних операцій в залежності від значень критеріїв ефективності.

4. Модель формування послідовності запуску виробів на обробку, що розроблена, базується на обліку організаційно-технологічних особливостей основного і допоміжного технологічного устаткування, тривалості виконання технологічних операцій і імовірності продовження маршруту обробки без чекання вільного технологічного устаткування, що дозволяє реалізувати оптимальне завантаження виробничої системи в автоматизованому режимі.

5. Імітаційна модель формування багатоваріантного технологічного процесу базується на концепції проектування типових технологічних процесів і дозволяє реалізувати ситуативний вибір нового типового маршруту обробки з метою мінімізації втрат, що пов’язані з часом чекання партії виробів, і одержувати новий технологічний процес, очікувані втрати при виконанні якого не вище втрат відкинутої частки початкової технології.

6. Імітаційна модель транспортної мережі виробничої системи, що розроблена на основі модернізованого алгоритму Дейкстри, дозволяє визначати оптимальну довжину шляху транспортування з урахуванням можливих перешкод, що виникають під час виконання виробничого завдання.

7. Складовими методології організаційно-технологічного реінжинірінгу є методики розробки і корегування в режимі реального часу моделі виробничої системи, формування та переформування в режимі реального часу типових технологічних процесів, функціональне моделювання.

8. Теоретично обґрунтовано й експериментально підтверджена наявність зв'язку між кількістю використовуваного основного і допоміжного устаткування, розмірами партій обробки, організаційно-технічною структурою виробничої системи і структурами технологічних процесів. Це дозволило в кожному конкретному випадку визначити оптимальне сполучення обробного, транспортного і складського устаткування, а також сформувати графи оптимальних структур технологічних процесів обробки партій виробів і спланувати їхнє виробництво.

9. Встановлено зв'язок рівня оптимального завантаження обробного модуля з місцем його розміщення відносно складів і інших модулів в умовах існуючого конструктивного компонування виробничої системи, що дозволило виконати оптимальне планування ділянки ВС шляхом обліку середнього завантаження основного технологічного устаткування в процесі виконання виробничого завдання.

10. На основі теоретичних положень методології реінжинірінгу діючих технологічних систем розроблені методики автоматизованого проектування організаційно-технологічної структури виробничої системи, автоматизованого проектування типових технологічних процесів, поелементного нормування допоміжного часу на операціях з використанням ручної праці, імітаційного моделювання виробничої системи, які дали змогу виконати науково обґрунтоване перепроектування діючих виробництв в рамках науково-технічного співробітництва з Харківськім науково-досліднім і проектно-конструкторським інститутом засобів технологічного устаткування "ВЕЛТ" та Харківськім верстатобудівнім заводі "ХАРВЕРСТ", що дозволило скоротити тривалість виконання виробничих завдань на 2 48% за рахунок перепланування ділянок механічної обробки і використання багатоваріантних структур технологічних процесів, знизити собівартість проектування на 40,6 66,7%, а собівартість виготовлення виробів зменшити на 12%. В результаті впровадження зазначених організаційно-технічних і конструкторсько-технологічних рекомендацій отримано економічний ефект в розмірі 595.65 тисяч гривень.

Публікації автора:

1. Шелковой А.Н., Буренков М.В. Групповое производство как организационно-технологическая основа повышения производительности гибких производственных систем //Резание и инструмент в технологических системах. – Харьков: ХГПУ, 1997. – Вып. 51. – С.240-242. Здобувачем сформульовані проблеми, що виникають при розробці технологічних процесів на базі групової технології в умовах дрібносерійного виробництва.

2. Шелковой А.Н., Загребельный В.Н., Буренков М.В. Принципы структурно-параметрического анализа систем обработки металлов резанием //Высокие технологии в машиностроении. — Харьков: ХГПУ, 1998. – С.306-310. Здобувачем запропонований алгоритм автоматичної класифікації об'єктів проектування на засаді емпіричних та теоретичних даних.

3. Шелковой А.Н. Геометрическое моделирование объектов обработки в САПР группового производства //Вестник Харьковского государственного политехнического университета. — Харьков: ХГПУ, 1999. – Вып. 45. – С.32-35.

4. Шелковий О.М., Загребельний В.М., Буренков М.В. Адаптивне проектування технологiчних процесiв в гнучких виробничих системах // Вестник Харьковского государственного политехнического университета.— Харьков: ХГПУ, 1999. – Вып. 54. – С.48-61. Здобувачем виконана класифікація транспортних систем ГВС і сформульовані принципи створення групових технологічних процесів.

5. Шелковий О.М. Технологічні заходи енергозбереження при обробці металів різанням //Резание и инструмент в технологических системах. — Харьков: ХГПУ, 1999, вып.53. – С.180-192.

6. Шелковой А.Н. Моделирование поведения обрабатывающих модулей гибких производственных систем в режиме реального времени //Високі технології в машинобудуванні. — Харків: ХДПУ, 1999. – С.297-302.

7. Шелковой А.Н. Организационные и технологические основы адаптивного проектирования ГПС обработки металлов резанием //Резание и инструмент в технологических системах. — Харьков: ХГПУ, 1999, вып.55. – С.232-238.

8. Шелковой А.Н. Моделирование поведения автоматизированных транспортных модулей ГПС в режиме реального времени //Вестник Харьковского государственного политехнического университета. — Харьков: ХГПУ, 1999. — Вып. 65. – С.135-144.

9. Шелковой А.Н. Концепция адаптивного технологического проектирования гибких производственных систем обработки металлов резанием //Авиационно-космическая техника и технология. – Харьков: ГАУ "ХАИ", 2000. — Вып. 14. – С.68-73.

10. Шелковой А.Н. Использование модифицированного алгоритма Дейкстры для оптимизации транспортных путей в ГПС обработки металлов резанием //Вестник Харьковского государственного политехнического университета. – Харьков: ХГПУ, 2000. — Вып. 100. – С.193-203.

11. Шелковой А.Н. Система имитационного моделирования поведения гибких производственных систем в режиме реального времени //Резание и инструмент в технологических системах. — Харьков: ХГПУ, 2000, вып.56. – С.164-170.

12. Шелковой А.Н. Комплексный анализ организационно-технологических структур ГПС на основе имитационного моделирования //Вестник Харьковского государственного политехнического университета. – Харьков: ХГПУ, 2000. — Вып. 110. – С.196-207.

13. Шелковой А.Н. Имитационное моделирование поведения механообрабатывающих производств //Високi технології в машинобудуваннi. – Харкiв: ХДПУ, 2000. Вип. 1. – С.286-292.

14. Шелковой А.Н. Проблемы нормирования вспомогательного времени при имитационном моделировании поточного производства //Резание и инструмент в технологических системах. – Харьков: ХГПУ, 2000. — Вып. 57. – С.256-262.

15. Шелковой А.Н. Методика разработки имитационной модели гибкого производственного модуля //Резание и инструмент в технологических системах. – Харьков: ХГПУ, 2000. — Вып. 58. – С.133-140.

16. Шелковой А.Н. К вопросу о выборе модели оптимального размещения оборудования методами имитационного моделирования //Резание и инструмент в технологических системах. – Харьков: ХГПУ, 2001. — Вып. 59. – С.191-199.

17. Шелковой А.Н., Буренков М.В. Структурно-функциональная схема имитационного моделирования производственных систем в режиме реального времени //Вісник Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут". – Харків: НТУ "ХПІ", 2001. – №6. – С.306-313. Здобувачем описана структурно-функціональна схема системи імітаційного моделювання виробничих процесів.

18. Шелковой А.Н. Анализ загрузки производственной системы на основе имитационного моделирования //Вісник Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут". – Харків: НТУ "ХПІ", 2001. – №7. – С.267-272.

19. Шелковой А.Н., Гуцаленко Ю.Г. Основы оптимального управления производственными системами в двигателестроении на основе имитационного моделирования в режиме реального времени //Авиационно-космическая техника и технология. – Харьков: НАУ "ХАИ", 2001. — Вып.23. – С.234-239. Здобувачем запропонований загальний підхід до процесу проектування ГВС як до процесу керування віртуальною виробничою системою.

20. Шелковой А.Н., Гуцаленко Ю.Г. Оптимальное размещение технологического оборудования на производственной площадке методами имитационного моделирования //Вісник Національного технічного університету України "Київський політехнічний інститут. – К.: НТУУ "КПІ", 2001. – Вип.40. – С.274-277. Здобувачем запропонована модель оптимального розміщення устаткування ГВС на основі аналізу його рівня в процесі виконання виробничого завдання.

21. Шелковой А.Н., Гуцаленко Ю.Г. Энергетический анализ систем обработки на основе имитационного моделирования в режиме реального времени //Проблемы создания машин и технологий. – Кременчуг: КГПУ, 2001. — Вып. 1/2001 (10). – С.423-426. Здобувачем запропоновані критерії оцінки ефективності ГВС на основі енергетичних показників.

22. Шелковой А.Н. Постановка задачи имитационного моделирования ГПС обработки металлов резанием в режиме реального времени //Труды Одесского политехнического университета: – Одесса: ОдПУ, 2001. – Вып.5. – С.110-116.

23. Тимофеев Ю.В., Шелковой А.Н. Энергетический анализ систем обработки как основа оптимального управления производственными процессами //Вісник Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут". – Харків: НТУ "ХПІ", 2001. — Вип. 11. – С.111-122. Здобувачем запропонована методика розрахунку енергетичних критеріїв ефективності ГВС.

24. Шелковой А.Н. Практика модернизации компоновок производственных систем на основе имитационного моделирования //Резание и инструмент в технологических системах. — Харьков: НТУ "ХПИ", 2002. — Вып. 62. — С.197-204.

25. Тимофеев Ю.В., Шелковой А.Н., Рузметов А.Р., Концур С.А. Аналитический подход к оценке временных характеристик рабочего места станочника //Високi технології в машинобудуваннi. – Харкiв:НТУ "ХПИ", 2002. — Вип. 1(5). — С.370-376. Здобувачем запропонована модель розрахунку часу виконання робітником допоміжних операцій.

26. Шелковой А.Н. Влияние фазовых преобразований технологических процессов на эффективность производственных систем //Вісник Харківського державного технічного університету сільського господарства. — Харків: ДТУ сільського господарства, 2002. — Вип. 10 — С.219-222.

27. Шелковой А.Н., Тимофеев Ю.В., Гуцаленко Ю.Г. Логико-лингвистический подход к разработке имитационной модели функционирования производственной системы //Авіаційно-космічна техніка і технологія. — Харків: НАУ ім. Жуковського „ХАІ”; Миколаїв: Вид-во МФ НаУКМА, 2002. — Вип. 34. — С.214-225. Здобувачем запропонована лінгвістична модель функціонування виробничої системи.

28. Шелковой А.Н. Организационно-технологическое проектирование производственных систем на основе имитационного моделирования //Вісник Харківського державного технічного університету сільського господарства. — Харків: ДТУ сільського господарства, 2003. — Вип. 18. — С.229-234.

29. Тимофеев Ю.В., Шелковой А.Н. Интерпретация результатов имитационного моделирования в системах организационно-технологической подготовки ГПС //Високi технології в машинобудуваннi. — Харкiв: НТУ “ХПІ”, 2003. — Вип. 1(6). — С.131-138. Здобувачем розраховані енергетичні характеристики ГВС на основі імітаційного моделювання.

30. Шелковой А.Н., Гуцаленко Ю.Г. Синтез планов обработки элементарных поверхностей методами искусственного интеллекта //Вісник двигунобудування: науково-технічний журнал. — Запоріжжя: ЗНТУ, Харків: НАУ ім. Жуковського „ХАІ”, 2003. — №2. – С.150-157. Здобувачем запропонований опис технологічних характеристик поверхонь на базі методів штучного інтелекту.

31. Буренков М.В., Гуцаленко Ю.Г., Шелковой А.Н. Вероятностный подход к имитационному моделированию гибких производственных модулей //Вісник Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут". — Харків: НТУ "ХПІ", 2003. — №8, т.1. — С.128-133. Здобувачем розроблена загальна структура ймовірностної моделі ГВМ.

32. Тимофеев Ю.В., Шелковой А.Н. Имитационное моделирование в задачах организационно-технологической подготовки гибкого производства //Вісник Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут". — Харків: НТУ "ХПІ", 2003. — №9, т.1. — С.77-84. Здобувачем зроблений аналіз підходів до проектування організаційно-технологічних структур виробничих систем у машинобудуванні.

33. Шелковой А.Н. Гуцаленко Ю.Г. Имитационное моделирование структурных и параметрических характеристик систем обработки в режиме реального времени //Конструкторско-технологическая информатика - 2000: Труды конгресса. В 2-х т.т. Т.2 / IV международный конгресс. – М.: Изд-во "Станкин", 2000. – С.272-275. Здобувачем сформульовані принципи імітаційного моделювання в режимі реального часу і представлений опис системи імітаційного моделювання.

34. Шелковой А.Н. Использование графического редактора векторных изображений в имитационном моделировании технологических процессов //Вісник Інженерної академії України. – Київ, 2000, спец. выпуск. – С.129-135.

35. Шелковой А.Н., Буренков М.В., Яковлев С.Ю. Генератор имитационных моделей производственных модулей //Вісник інженерної академії України, в 2-х частинах, частина 1. – Київ, 2001. — № 3. – С.285-291. Здобувачем виконаний аналіз пайової участі різних етапів у створенні імітаційної моделі ГВМ, описана функціональна схема генератора імітаційних моделей.

36. Шелковой А.Н., Гуцаленко Ю.Г., Рузметов А.Р. Реинжиниринг производственных систем методами имитационного моделирования //Инструмент и технологии, № 9-10, Санкт-Петербург, 2002. - С.4-7. Здобувачем виконаний розрахунок часових та енергетичних характеристик виробничої ділянки.

37. Шелковой А.Н., Гуцаленко Ю.Г. Комплексная оценка эффективности производственных систем методами имитационного моделирования //Новые процессы и модели в ресурсо- и энергосберегающих технологиях: Материалы Международной научно-технической конференции, 25-26 сентября 2003 г., г. Одесса. — Киев: АТМ Украины, 2003. — С.120-124.

38. Yuri Timofeev, Aleksand Shelkovoi Generalized Model for Development of Manufacturing Process Structures for Flexible Manufacturing //2^nd International Conference of “Research and Education” for the 40 years jubilee of the cooperation between the Nationa;l Technical University “Kharkiv Polytechnic Institute” and the University of Miskolc, Miskolc 17-19 Marc 2004, Miskolc, Hungary — S.161-166.