научная статья по теме ПРОБЛЕМЫ ИЗМЕРЕНИЙ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ Метрология

Текст научной статьи на тему «ПРОБЛЕМЫ ИЗМЕРЕНИЙ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ»

К ЮБИЛЕЮ МГТУ «СТАНКИН»

В 2010 г. исполнилось 80 лет со дня основания Московского государственного технологического университета «Станкин» (МГТУ «Станкин»). За эти годы в его стенах подготовлено около 50000 инженеров и более 1,5 тыс. докторов и кандидатов наук, внесших неоценимый вклад в научно-технический прогресс России, стран ближнего и дальнего зарубежья. Труды многих преподавателей и выпускников университета получили мировое признание, способствовали созданию экономической базы и укреплению обороноспособности нашего государства.

Московский станкоинструментальный институт (Станкин), возникший в эпоху индустриализации страны, сыграл выдающуюся роль в подготовке кадров для зарождающихся в то время таких отраслей отечественной промышленности, как станкостроение и инструментальное производство. В процессе развития в институте непрерывно создавались новые научные школы, ныне широко известные в мире, новые специальности и научно-технические направления.

В настоящее время МГТУ «Станкин» представляет собой многопрофильный технологический университет, объединяющий 30 кафедр, 7 научных центров, Государственный инжиниринговый центр, на базе которых ведется многоуровневая подготовка кадров по 10 направлениям и 30 специальностям, и охватывающий практически весь спектр проблематики создания разнообразных интегрированных гибких компьютеризированных машиностроительных производств.

В течение многих лет институт возглавляет Учебно-методическое объединение по образованию в области автоматизированного машиностроения, куда входят более 270 вузов России. Среди множества его кафедр проблемами метрологии и измерительной техники непосредственно занимается кафедра «Измерительные информационные системы и технологии». Созданная почти 75 лет назад под названием «Метрология и приборостроение», она за годы своего существования подготовила свыше 5000 специалистов и на протяжении всей своей истории решала актуальные проблемы метрологии и измерительной тех-

ники в машиностроении. К числу последних относятся нормирование точности и функциональной взаимозаменяемости в годы индустриализации и Великой Отечественной войны, автоматизация измерений и контроля технологических процессов в последующие годы.

Сегодняшний день кафедры—это решение проблем измерительной информатики и создание измерительных информационных систем для машиностроения на базе современных информационных технологий и сетевых коммуникаций. В метрологию машиностроения на смену традиционным приходят новейшие достижения науки: лазерная техника, опто- и микроэлектроника, голография, интерферометрия, туннельная микроскопия и другие, кардинально изменяющие принципы построения и структуру средств измерений. Важнейшее значение приобретают наномет-рология, 3D-метрология изделий сложной формы, интеллектуальные измерения, компьютеризация метрологического обеспечения производства на базе современных информационных технологий. Все эти задачи научно-педагогический коллектив кафедры решает в тесном взаимодействии с ведущими вузами, НИИ, промышленными предприятиями.

В настоящее время кафедра ведет подготовку бакалавров и магистров по двум направлениям «Метрология, стандартизация, сертификация» и «Приборостроение» и подготовку дипломированных инженеров по двум специальностям «Метрология и метрологическое обеспечение» и «Информационно-измерительная техника и технологии» — по дневной и вечерней формам обучения. На кафедре действуют аспирантура и докторантура по специальности 05.11.16 «Информационно-измерительные и управляющие системы (технические науки)».

Вниманию читателей предлагается первая часть юбилейной подборки статей сотрудников МГТУ «Станкин». Статьи, размещенные в этом номере, посвящены проблемам измерительной информатики в современных формообразующих технологиях, многоволновой и гетеродинной интерферометрии, координатным измерениям, теории дискретных измерений.

006.91-027.21

Проблемы измерений в технологических процессах формообразования

С. Н. ГРИГОРЬЕВ, В. И. ТЕЛЕШЕВСКИЙ

Московский государственный технологический университет «Станкин»,

Москва, Россия, e-mail: vitel@stankin.ru

Рассмотрена проблема построения системы обеспечения качества компьютеризированных интегрированных производств машиностроения. Фундаментальные тенденции их развития диктуют новую постановку этой проблемы как информационно-измерительной. Концепция наблюдения, развиваемая в динамике сложных управляемых систем, позволяет сформулировать содержание измерительных процессов и их взаимосвязь при формообразовании изделий.

Ключевые слова: формообразование, компьютеризированное интегрированное производство, измерительная информация, обеспечение качества, наблюдение.

A problem of designing a computer aided quality control system of computerized integrated manufacturing (CIM) is considered. An approach based on a concept of observer, integrated into CIM, is proposed. The concept of observation, developing in the controlled complex system dynamics, allows to formulate the measuring processes contents and their interconnection in CIM at the products shaping.

Key words: shaping, computerized integrated manufacturing, measuring information, quality assurance, observation.

Технологические процессы формообразования изделий шиностроительного производства предъявляет принципи-

из разнообразных конструкционных материалов составля- ально новые требования к измерительной технике и метро-ют основу современного машиностроения [1]. Развитие ма- логическому обеспечению.

Отметим наиболее важные направления развития применительно к технологическим процессам механообработки материалов. Особенность этих процессов заключается во взаимодействии режущей кромки инструмента (лезвийного, абразивного, ультразвукового, лазерного, электроэрозионного и др.), движущейся в пространстве по программно-заданной траектории, с обрабатываемой деталью. В результате обеспечиваются необходимые линейные и угловые размеры изделий, геометрические параметры их формы, взаимного положения элементов и качество поверхности. Причем процессы резания во многих случаях являются финишными в технологической цепочке изготовления деталей.

Фундаментальная тенденция современного машиностроения заключается в непрерывном повышении требований к качеству изделий, в том числе к важнейшей характеристике качества — точности. Так, в высоких технологиях машиностроения каждые 10 лет допуски на линейные размеры изделий ужесточаются на 1—2 квалитета, т. е. сокращаются в 1,6—2,5 раза. Аналогична ситуация и по другим размерным параметрам. Вторая тенденция состоит в широкой автоматизации производства, базирующейся на числовом программном управлении (ЧПУ) технологическими процессами [2]. Третьей тенденцией современного машиностроительного производства, получающей все большее распространение и развитие, становится интеграция технологических процессов как в рамках отдельного станочного модуля или комплекса, так и для целых компьютеризированных интегрированных производств (КИП) [3]. В этом случае отдельные станочные модули с ЧПУ объединяются в автоматизированные участки, цеха, комплексируются совместно с информационными системами предприятия.

Внутри отдельного станочного модуля также интегрируются разнообразные технологии обработки, например, резание — закалка, точение — шлифование — закалка, сверление — фрезерование — расточка, рихтовка — гибка — резка в листовой обработке и т. п. Примером высокой степени концентрации операций в одном технологическом модуле могут служить обрабатывающие центры, где число операций достигает десятков и даже сотен [3]. При этом важно, что в структуру этих операций встраиваются измерительные процессы.

Обеспечение качества функционирования КИП требует текущего мониторинга технологических процессов в реаль-

Рис. 1. Взаимодействие потоков в технологической системе

ном времени. Эти и другие разнообразные функции в КИП выполняет система обеспечения качества. Естественно, что эта система должна полностью соответствовать упомянутым выше тенденциям развития машиностроительного производства и встраиваться в КИП как одна из его подсистем. Это означает, что данная система строится на компьютерной базе с использованием сетевых коммуникаций, что позволяет перейти от изолированных измерительных процессов на разных участках производства к интеграции, накоплению результатов этих процессов и, следовательно, к более полному и достоверному получению и использованию измерительной информации во времени и пространстве. Компьютеризированная интегрированная система обеспечения качества, встраиваемая в КИП или его отдельные части, приобретает новые положительные свойства, отличные от традиционных схем производственного контроля. Такие компьютеризированные системы, обеспечивающие контроль качества, назовем системами CAQ (Computer Aided Quality) и отметим, что они должны обладать структурной, программной, метрологической и конструктивной совместимостью со всеми другими подсистемами КИП: автоматизированного проектирования (CAD), изготовления (CAM), планирования (CAP) и т. д. Более того, операции, связанные с оценкой качества тех или иных подсистем КИП, также должны осуществляться в системе CAQ.

Построение систем CAQ является в настоящее время актуальной и нерешенной задачей. В отличие от других подсистем КИП, построение и, в перспективе, оптимальный синтез CAQ связаны с решением самостоятельной проблемы — измерительно-информационной.

Цель настоящей работы — поиск подходов к решению этой проблемы [4].

Концепция наблюдения в технологической системе. Известно, что любая технология реализуется в результате сложного взаимодействия трех основных продуктообразующих потоков: материального, энергетического и информационного (рис. 1).

Иерархия процессов формирования материального потока и связанных с этим процессами преобразования материала из одного вида в другой, передачи его из одного места в другое (транспортировка), поиска и хранения (складирование) составляют предмет технологии машиностроения [5].

Процессы формирования энергетического потока, используемого в машиностроении,

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком