Пасічник Віталій Анатолійович. Основи комп'ютерно-інтегрованого механоскладального виробництва : Дис... д-ра наук: 05.02.08 - 2009.
Анотація до роботи:
Пасічник В.А. Основи комп‘ютерно-інтегрованого механоскладального виробництва. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.02.08 – технологія машинобудування. – Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”, Київ, 2009.
Основна ідея роботи полягає в нових принципах математичного опису складального виробу через відношення обмеження рухливості, як сукупності геометричних обмежень між елементами, фізичних принципів функціонування з‘єднань, що забезпечують цілісність, і технологічних принципів реалізації таких з‘єднань, що забезпечило можливість інтегрувати процеси проектування виробу, технологічного підготовлення виробництва для нових умов комп‘ютерно-інтегрованого виробництва.
Систематизація інформації для підтримки життєвого циклу виробу на виробництві та розробка нових методів її виявлення, формалізація опису з‘єднань, що забезпечують цілісність, методів аналізу складального виробу й синтезу варіантів складання, дозволила реалізувати наскрізну інтеграцію з мінімізацією залучення людини, а також вирішувати задачі аналізу складального виробу щодо його пристосованості до складання, часткового розкладання, формалізованого синтезу структури лінійних і просторових розмірних ланцюгів.
В дисертаційній роботі в результаті комплексних досліджень механоскладального виробництва в частині проектування складального виробу, технологічного підготовлення складання та організації складального виробництва, реалізована нова концепція технологічного підготовлення комп‘ютерно-інтегрованого механоскладального виробництва, яка базується на нових принципах математичного опису складального виробу, що забезпечує можливість урахування особливості геометричної взаємодії елементів складального виробу, фізичних принципів дії з‘єднань та технологічних принципів реалізації з‘єднань.
Основні наукові і практичні результати роботи полягають у наступному:
1. Показано, що специфічною ознакою нової парадигми виробництва взагалі і механоскладального, як його частини, є перехід від застарілого людиноцентричного виробництва, в якому всі процеси життєвого циклу виробу підпорядковуються людині й представлялись в формі, що передбачає опрацювання інформації людиною до перспективного комп‘ютероцентричного (комп‘ютерно-інтегрованого) виробництва, в якому об‘єкт виробництва і всі процеси, що супроводжують проектування його конструкції, технологічне підготовлення виробництва, організацію виробництва, експлуатації, ремонту та утилізації виробу повинні бути інтегровані інформаційними технологіями в вигляді математичних моделей об‘єктів і процесів та методів і процедур їх опрацювання.
2. Реалізація комп‘ютерно-інтегрованого механоскладального виробництва повинна спиратися на математичну модель складального виробу, яка представляє його ієрархічною сукупністю елементів, зв‘язаних між собою обмеженнями геометричного характеру у вигляді бінарних та розмірних відношень обмежень рухливості та з‘єднань певного фізичного принципу функціонування і технологічного принципу реалізації. Систематизація і класифікація на цій основі з‘єднань, що забезпечують цілісність, дали змогу формально описати всі типи обмежень між елементами і зробили їх придатними для автоматизованого інтегрування з іншими етапами життєвого циклу складального виробу.
3. Основою інтеграції процесів проектування виробу і процесів технологічного підготовлення комп‘ютерно-інтегрованого механоскладального виробництва є систематизація і класифікація інформації про складальний виріб прямо або опосередковано представленої у віртуальній моделі СВ, створеній в сучасній системі тривимірного моделювання, з виявленням джерел такої інформації і розробкою методів її автоматизованого виявлення.
4. Опис взаємодії елементів складального виробу через бінарні відношення обмеження рухливості дозволяє автоматично ідентифікувати тип кінематичної пари між його елементами, що створює передумови для інтеграції аналізу функціонування механізму на етапі проектування виробу з аналізом на етапі проектування технології складання.
5. Наявність контактних та віддалених бінарних відношень обмежень рухливості через сам факт наявності такого обмеження та розмірні відношення обмеження рухливості як добуток кількості ітерацій до виникнення обмеження на дискрету переміщення доцільно визначати методом ітераційних переміщень. Застосування методу побудови проекцій підвищує ефективність визначення тільки віддалених бінарних відношень обмежень рухливості.
6. Процедури аналізу моделі СВ, що враховують логічні значення геометричних відношень обмежень рухливості СВ слід застосовувати для виявлення його структури, значущих напрямків складання і множини послідовностей складання, а урахування скалярних значень – для вирішення задачі виявлення множини траєкторій складання, виділення монтажних напрямків і технологічних груп, розмірного моделювання.
7. Математичний опис всіх типів з‘єднань, що забезпечують цілісність складального виробу, має враховувати специфіку геометричної взаємодії елементів, що його утворюють, принцип функціонування такого з‘єднання та принципи реалізації. Такий опис дає можливість автоматично ідентифікувати тип з‘єднання з математичної моделі складального виробу.
8. Ефективне вирішення задачі синтезу множини послідовностей складання можливе тоді, коли йому передує аналіз складального виробу з генеруванням множини послідовностей розкладання. Розвинений на цій основі метод зворотного синтезу дає можливість формально визначати маршрутний технологічний процес послідовно-паралельного подетального складання.
9. Вирішення задачі пошуку найкоротшої послідовності часткового розкладання і його застосування для задач ремонту і технічного обслуговування можливе на основі методу зворотного синтезу для часткового розкладання складального виробу.
10. Задача автоматизованого синтезу структури лінійних розмірних складальних ланцюгів може бути вирішена як результат аналізу математичної моделі СВ в вигляді розмірних відношень обмежень рухливості. Векторний аналіз всієї сукупності просторових похибок ланок розмірних ланцюгів показав, що сумарна похибка по суті є тривимірною областю, яка з урахуванням стохастичності розсіювання розмірів має нечіткі контури.
11. Нове програмне забезпечення для автоматизованого формування математичної моделі складального виробу в вигляді відношень обмежень рухливості вперше дозволило безпомилково виявляти всі значущі властивості складального виробу з його тривимірної моделі, створеної у середовищі сучасної CAD системи, що підтримує тривимірне моделювання. Показано, що час виявлення такої інформації на сучасних комп‘ютерах, який для кількості елементів від 6-и до 30-ти коливається в межах від 1,5 до 18 хв., є прийнятним з точки зору практичного застосування нових методів і програмного забезпечення.
12. Нове програмне забезпечення для моделювання гнучкого комп‘ютерно-інтегрованого механоскладального виробництва за рахунок перерозподілу операцій між технологічним обладнанням дозволяє на 5-8% зменшувати сукупний час реалізації складання множини складальних виробів на ділянці складання.
Публікації автора:
Пасечник В. А. Автоматизация программирования сборочных промышленных роботов / В. А. Пасечник // Вестник НТУУ «КПИ». – К. : 1998 / Спец. вып. к 100-летию НТУУ «КПИ» / Машиностроение. – С. 134–138.
Давыгора В. Н. Теория формализованного синтеза множества альтернатив доминирующих порядков последовательно-параллельной сборки / В. Н. Давыгора, В. А. Пасечник // Вестник НТУУ „КПИ”. – К. : 2000. – № 39 / Машиностроение. С. 55–77 (здобувачем висунута ідея урахування віддалених обмежень в моделі СО, розроблено зміст першого етапу аналізу).
Давигора В. М. Спосіб визначення взаємних обмежень рухливості деталей у складальній одиниці / В. М. Давигора, В. А. Пасічник, Р. Р. Сімута // Вісник Технологічного університету Поділля, Хмельницький. – 2000. – № 3 ч. 2 (22). – С. 157–161. (здобувачем висунута ідея визначення контактних і віддалених обмежень рухливості через віртуальні переміщення деталей).
Сімута Р. Р. Використання технології взаємодії між програмами у САПР технологічних процесів складання / Р. Р. Сімута, В. А. Пасічник // Вісник Технологічного університету Поділля, Хмельницький. – 2001. – № 5 (36). – С. 147–152. (здобувачем обґрунтована спроможність і перспективність використання технології взаємодії між програмами для автоматизованого виявлення інформації, яка необхідна для синтезу створення її математичної моделі).
Пасічник В. А. Виявлення значущих координатних напрямків і технологічних груп деталей у складанні / В. А. Пасічник, Р. Р. Сімута // Вісник Житомирського інженерно-технологічного інституту, Житомир. – 2002 / Спеціальний випуск / ІКТ 2002. – С. 152–157. (здобувачем введено поняття значущого координатного напрямку і обґрунтовано алгоритми, виконано аналіз особливостей формування зв’язків між деталями у складальній одиниці при конструюванні і при проектуванні технологічного процесу складання).
Пасічник В. А. Аналіз стану і перспектив інтеграції 3D CAD систем із САПР ТП складання / В. А. Пасічник, Р. Р. Сімута // Вісник Житомирського інженерно-технологічного інституту, Житомир. – 2002 / Спеціальний випуск / ІКТ 2002. – С. 158–162. (здобувачем виявлені найбільш розвинені системи автоматизованого проектування ТП складання, визначені основні показники для їх порівняння, показані основні напрямки можливої їх інтеграції із CAD).
Кореньков В. М. Аналіз з’єднань, що забезпечують нероз’ємність складальних одиниць та виробів, і деякі способи визначення таких з’єднань / В. М. Кореньков, В. А. Пасічник, Р. Р. Сімута // Вісник Технологічного університету Поділля, Хмельницький. – 2002. – №. 4 Ч. 1 (42). – С. 48–52. (здобувачем визначені особливості представлення ЗЗЦ у СВ та алгоритм ідентифікації типу такого з‘єднання).
Пасічник В. А. Автоматизоване формування математичної моделі складального виробу / В. А. Пасічник, Р. Р. Сімута // Вісник Технологічного університету Поділля, Хмельницький. – 2003. – № 4 Ч. 2 (53). – С. 236–242 (здобувачем визначений зміст етапів і кроків процесу автоматизованого формування математичної моделі СВ).
Пасічник В. А. Програмне забезпечення автоматизованого формування математичної моделі складального виробу / В. А. Пасічник, Р. Р. Сімута // Вестник НТУУ „КПИ”. – К. : 2003. – № 44 / Машиностроение. – С. 173–175 (здобувачем проведено порівняльний аналіз функціональності напрямків інтеграції CAD і САПР ТПС).
Дирда М. Ю. Синтез розмірних складальних ланцюгів на основі тривимірної моделі / М. Ю. Дирда, В. А. Пасічник // Вісник Житомирського Державного Технологічного університету / Технічні науки . – 2005. – № 1 (32). – С. 9–14 (здобувачем запропонований порядок виявлення структури розмірних ланцюгів і поняття завершеного, частково завершеного та незавершеного ланцюгів).
Пасічник В. А. Формалізація синтезу розмірних ланцюгів / В. А. Пасічник, М. Ю. Дирда // Вісник Хмельницького національного університету, Хмельницький. – 2005. – №. 1(65). – С. 204–208 (здобувачу належить ідея можливості синтезувати розмірні ланцюги на основі інформації про контакти деталей та процедура виявлення збільшуючи та зменшуючи елементів ланцюга).
Пасічник В. А. Інформаційно-енергетична трансформація виробництва від кустарного до комп’ютерно-інтегрованого / В. А. Пасічник, Ю. В. Петраков, В. М. Кореньков // Вісник НТУУ «КПІ». – К. : 2005. – № 46 / Машинобудування. С. 60–65 (здобувачем проведено аналіз зміни взаємодії елементів виробництва в процесі його трансформації до комп‘ютерно-інтегрованого).
Пасічник В. А. Ситуативна технологія, як засіб підвищення ефективності механооброблювального виробництва / В. А. Пасічник, Р. В. Галайда // Процеси механічної обробки в машинобудуванні: Зб. наук. пр. / Житомир. : ЖДТУ, 2006. – Вип. 4. С. 77–91 (здобувачем розроблені структура даних та матричний опис обмежень послідовностей технологічних операцій для умов гнучкого виробництва).
Пасічник В. А. Моделювання машинобудівного виробництва у середовищі „Galaxy” / В. А. Пасічник, Р. В. Галайда, Ю. В. Ковальова // Вісник Хмельницького національного університету / Хмельницький, 2006. – № 5 (85). С. 14–23 (здобувачем сформульовані вимоги до структури і взаємодії елементів програмного середовища, структури даних, задачі оптимізації).
Пасічник В. А. Урахування можливості кінематичних рухів елементів складальної одиниці при виявленні послідовності розкладання-складання / В. А. Пасічник, Ю. В. Лашина // Вісник Житомирського державного технологічного університету / Технічні науки. – 2006. – № 4 (39). – С. 71–76 (здобувачем висунута ідея про можливість алгоритмічного формування послідовності складання з урахуванням кінематичних рухів окремих деталей).
Пасічник В. А. Моделювання ситуативної технології механічного оброблення у програмному середовищі "Galaxy" / В. А. Пасічник, Ю. В. Петраков, А. В. Гіріч // Вісник НТУУ «КПІ». Машинобудування, № 48, 2006. – С. 110–113 (здобувачу належить ідея розповсюдження ситуативної технології на складання).
Кореньков В. М. Вирішення задачі синтезу найкоротшої послідовності розкладання виробу / В. М. Кореньков, В. А. Пасічник, Р. Р. Сімута // Вісник Хмельницького національного університету / Хмельницький, 2007. – № 6 (100). С. 55–59 (здобувачем сформульовані основні положення формалізованого синтезу послідовностей розкладання виробів для умов сучасного ремонтного виробництва).
Пасічник В. А. Урахування багатоваріантності схем складання на етапі розподілу операцій між обладнанням / В. А. Пасічник, І. В. Ратушна // Вісник ЖДТУ. – Житомир. : ЖДТУ, 2007. – № 1(40). – С. 51–56 (здобувачем запропоновано новий спосіб алгоритмічного формування сукупності схем складання, який дозволяє врахувати вид зв’язків між деталями, виявити припустимі варіанти складання із виділенням з їхнього складу технологічно доцільних, розподілити операції складання між наявним технологічним обладнанням).
Кореньков В. М. Методика автоматизованої побудови структури розмірних ланцюгів виробу при синтезі порядку складання / В. М. Кореньков, В. А. Пасічник, А. А. Субін // Вісник Хмельницького національного університету / Хмельницький, 2008. – № 2 (108). С. 21–26 (здобувачем створена процедура виявлення структури зв‘язків між деталями та формування структури розмірних ланцюгів).
Лашина Ю. В. Підвищення технологічності виробу з точки зору складання шляхом формалізованого скорочення кількості деталей / Ю. В. Лашина, В. А. Пасічник // Вісник ЖДТУ. – Житомир. : ЖДТУ, 2008. – № 4 (47). – С. 39–44 (здобувачем визначені основні напрямки сучасного розуміння підвищення технологічності виробу з точки зору складання і виявлений перелік завдань, які можуть вирішуватись алгоритмічно).
Пасічник В. А. Підтримка життєвого циклу виробу на основі моделі n-арних відношень обмежень рухливості / В. А. Пасічник, В. М. Кореньков // Вісник НТУУ «КПИ».– К. : 2008. – № 54 / Машинобудування. С. 93–101 (здобувачем запропонована концепція формування математичної моделі СВ).
Пасічник В. А. Моделювання механоскладального виробництва у середовищі „GalAss” / В. А. Пасічник, Р. В. Галайда, І. В. Ратушна // Труды Одесского политехнического университета : Науч. и произв.-прак. сб. по техн. и ест. наукам. – Одесса, 2008. – Вып. 1(29). – С. 26–30 (здобувачем обґрунтована структура системи і опис ТП через МОПТО).
Пасічник В. А. Виявлення кінематичних з’єднань у складальній одиниці на основі інформації про бінарні відношення обмеження рухливості / В. А. Пасічник, Ю. В. Лашина // Моделювання механоскладального виробництва у середовищі „GalAss” // Труды Одесского политехнического университета: Науч. и произв.-прак. сб. по техн. и ест. наукам. – Одесса, 2008. – Вып. 1(29). – С. 31–35 (здобувачем запропоновано принцип опису кінематичних пар через БВОР і аналіз можливих комбінацій).
А. с. 1537463 СССР, МКИ5 B23Q7/08. Устройство для ориентации деталей / В. Н. Давыгора, В. А. Пасечник, В. А. Кирилович, В. А. Петрашенко (СССР). – № 4423809/31-08 ; Заявл. 10.02.88 ; Опубл. 23.01.90, Бюл. № 3, 3 с. : ил. (здобувачем запропоновано наявність плаваючого фіксатора для кутової орієнтації деталі).
А. с. 1706835 СССР, МКИ5 B23Q7/08. Устройство для ориентации деталей / В. А. Кирилович, В. Н. Давыгора, В. А. Пасечник (СССР), Д. Г. Гюров (НРБ). – № 4783832/08 ; Заявл. 18.01.90 ; Опубл. 23.01.92, Бюл. № 3, 4 с. : ил. (здобувачем запропонована конструктивна реалізація фіксатора в вигляді набору пластин).
А. с. 1812047 СССР, МКИ6 B23P19/04. Устройство для сборки деталей типа вал-втулка / В. Н Давыгора, В. А. Пасечник (СССР). – № 4827210/08 ; Заявл. 21.05.90 ; Опубл. 30.04.93, Бюл. № 16, 3 с. : ил. (здобувачем запропонований механізм кутової орієнтації деталі з отвором).
А. с. 1813608 СССР, МКИ6 B23P19/06. Устройство для сборки резьбовых соединений: / В. А. Пасечник, И. В. Белаш, А. А. Пасечник (СССР). – № 4949567/08 ; Заявл. 05.05.91 ; Опубл. 17.05.93, Бюл. № 17, 2 с. : ил. (здобувачу належить ідея використання ланцюга для базування гвинтів).
Пат. 19346 Україна, МКВ6 G01B5/30. Пристрій для вимірювання натягу спиць / заявник і власник В. А. Пасічник (Україна). – № 95321316 ; Заявл. 28.10.93 ; Опубл. 25.12.97. Бюл. № 6, 3 с. : ил.
Пат. 35973 A Україна, МКВ7 B25J15/00. Захоплювальний пристрій / заявники Пасічник В. А., Сімута Р. Р. ; власник Нац. техн. ун-т України «КПІ». – № 99052911 ; Заявл. 25.05.1999 ; Опубл. 16.04.2001, Бюл. № 3, 3 с. : ил. (здобувачем визначена схема взаємодії захоплювального пристрою з деталлю).
Пат. 35952 A Україна, МКВ7 B25J15/00. Захватний пристрій / заявники Давигора В. М., Пасічник В. А., Сімута Р. Р. ; власник Нац. техн. ун-т України «КПІ».– № 99052801 ; Заявл. 20.05.1999 ; Опубл.16.04.2001, Бюл. № 3, 3 с. : ил. (здобувачем запропонований механізм самоорієнтування).
Пасічник В. А. Моделювання складальних одиниць на основі інформації про взаємні обмеження рухливості / В. А. Пасічник, Ю. В. Ковальова // Матеріали ІІ Міжнародної науково-практичної конференції „Сучасні наукові дослідження – 2006”, Дніпропетровськ, 2006 / Т. 16. Технічні науки / Наука і освіта. – С. 81–84. (здобувачем сформульований зв‘язок між РВОР і БВОР).
Кореньков В. Н. Процедура целенаправленного DFA-анализа сборочных единиц / В. Н. Кореньков, В. А. Пасечник, Ю. В. Лашина // Technika i technologia montazu maszyn. – 2008. – z.72. – С. 81–87 (здобувачем виявлені задачі, рішення яких можна автоматизувати на основі моделі в вигляді ВОР).
Пасічник В. А. Принципи формування математичної моделі складальної одиниці в виді бінарних відношень обмежень рухливості / В. А. Пасічник, В. М. Кореньков // Машиностроение и техносфера ХХІ века. Сб. тр XV межд. науч. техн. конф., В 4-х томах. – Донецк : ДонНТУ, 2008. Т. 3. – С. 64–70. (здобувачем розроблена класифікація ЗЗЦ по фізичному принципу функціонування і технологічному принципу реалізації).
Пасечник В. А. Ограничение подвижности деталей в сборочной единице – основа математической модели сборочного изделия / В. А. Пасечник, Ю. В. Петраков, В. Н. Кореньков // Technika i technologia montazu maszyn. – 2008.– z. 72. – С. 29–36 (здобувачем сформульована узагальнена математична модель СВ).
Пасечник В. А. Ограниченная многовариантность последовательностей сборки – основа для повышения эффективности гибкого сборочного производства / В. А. Пасечник, И. В. Ратушная, Р. В. Галайда // Technika i technologia montazu maszyn. – 2008. – z. 72. – С. 73–80 (здобувачем створено алгоритм виявлення ланцюгів ЗЗЦ).
Korenkow W. Procedura ukierunkowanej analizy DFA dla jednostek montazowych / W. Korenkow, V. Pasiechnik, J. Laszina // Technologia i automatyzacja montazu. Ogolnopolski Kwartalnik Naukowo-Techniczny Nr 4 (62) pazdziernik – grudzien 2008. P. 11–14 (здобувачем виявлені перспективні напрямки DFA аналізу).
Пасічник В. А. Автоматизоване проектування і виробництво. Витоки і перспективи / В. А. Пасічник // Всеукраїнський семінар-практикум «Проблеми, завдання та перспективи шкільної допрофільної і профільної освіти з інформаційно-технологічного профілю», Київ, 25-27 квітня 2005 р.– Київ. – С. 59–62.
Дзюба С. М. Спецкурс „Комп’ютерні технології автоматизованого проектування” – складова інформаційно-технологічного профілю навчання / С. М. Дзюба, В. А. Пасічник // Всеукраїнська науково-практична конференція „Комп’ютерна підтримка навчальних дисциплін у середній та вищій школі”, Луганськ, 15-18 листопада 2003 р., Луганськ. – С. 95–97 (здобувачем розроблена концепція застосування інформаційних технологій проектування для ЗНЗ України).
Дзюба С. М. Спеціалізація „Комп‘ютерні технології автоматизованого проектування” – складова інформаційно-технологічного профілю навчання / С. М. Дзюба, В. А. Пасічник // Всеукраїнський семінар-практикум «Проблеми, завдання та перспективи шкільної допрофільної і профільної освіти з інформаційно-технологічного профілю», Київ, 25-27 квітня 2005 р.– Київ. – С. 62-63 (здобувачем проведено аналіз і показані перспективи розвитку інформаційних технологій проектування для виробництва).
Пасічник В. А. Моделювання гнучкого складального виробництва / В. А. Пасічник, І. В. Ратушна, Р. В. Галайда // 7-а Всеукраїнська молодіжна науково-технічна конференція „Машинобудування України очима молодих: прогресивні ідеї – наука – виробництво”, Одеса, 29-31 жовтня 2007 р. – Одеса : ОНПУ, 2007.– С. 41–42 (здобувачем параметри опису взаємодії елементів гнучкого складального виробництва з моделлю варіантів послідовностей складання).
Галайда Р. В. Програмне забезпечення для віртуального моделювання гнучких виробничих систем / Р. В. Галайда, В. А. Пасічник // Загально-університетська науково-технічна конференція молодих вчених та студентів НТУУ «КПІ» ММІ. Київ, 22-24 квітня 2008 р. / Машинобудування, ч. 2. С. 25 (здобувачем створено загальну структуру програмного забезпечення і модуль опису технології).
Лашина Ю. В. Аналіз складальної одиниці з метою зниження витрат на складання / Ю. В. Лашина, В. А. Пасічник // Загально-університетська науково-технічна конференція молодих вчених та студентів НТУУ «КПІ» ММІ. Київ, 22-24 квітня 2008 р. / Машинобудування, ч. 2. С. 26 (здобувач виявив основні напрямки зниження витрат на операції складання).
Лашина Ю. В. Формалізація виявлення кінематичних з‘єднань у складальній одиниці / Ю. В. Лашина, В. А. Пасічник // Загально-університетська науково-технічна конференція молодих вчених та студентів НТУУ «КПІ» ММІ. Київ, 22-24 квітня 2008 р. / Машинобудування, ч. 2. С. 32–33 (здобувач сформулював загальний алгоритм виявлення кінематичних з‘єднань і класу кінематичних пар).
Пасічник В. А. Цілеспрямований аналіз складальної одиниці щодо її пристосованості до складання / В. А. Пасічник, Ю. В. Лашина // Інформатика та механіка. 6-а Міжнародна конференція молодих науковців. Кам‘янець-Подільський, 12-15 травня 2008 р., Кам‘янець-Подільський, 2008. – С. 67–68 (здобувачу належить метод виявлення ланцюгів руху).
