Frontier Materials & TechnologiesFrontier Materials & TechnologiesFrontier Materials & Technologies2782-40392782-6074Togliatti State University15310.18323/2073-5073-2021-3-48-56ArticlesСтатьиDetermination of sustainable levels of design alternatives selection in the workflow cap systemОпределение рациональных уровней отсева вариантов проектных решений в системе автоматизированного планирования технологических процессовhttps://orcid.org/0000-0001-6709-0424MitinSergey G.МитинСергей Геннадьевич
Russian Federation

Doctor of Sciences (Engineering), Associate Professor, professor of Chair of Mechanical Engineering and Applied Mechanics

доктор технических наук, доцент, профессор кафедры «Технология машиностроения и прикладная механика»

https://orcid.org/0000-0003-0587-6338BochkarevPetr Yu.БочкарёвПётр Юрьевич
Russian Federation

Doctor of Sciences (Engineering), Professor, professor of Chair of Mechanical Engineering and Applied Mechanics, professor of Chair of Engineering Support of AIC

доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Технология машиностроения и прикладная механика», профессор кафедры «Техническое обеспечение АПК»

bpy@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9908-232XShalunovVyacheslav V.ШалуновВячеслав Викторович
Russian Federation

PhD (Engineering), Associate Professor, assistant professor of Chair of Teaching, Education Technologies and Business Communications

кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры педагогики, образовательных технологий и профессиональной коммуникации

https://orcid.org/0000-0003-1921-057XRazmanovIvan A.РазмановИван Александрович
Russian Federation

researcher, leading design engineer

исследователь, ведущий инженер-конструктор

Kamyshin Institute of Technology (branch) of Volgograd State Technical University, Kamyshin (Russia)Камышинский технологический институт (филиал) Волгоградского государственного технического университета, Камышин (Россия)Saratov State Vavilov Agrarian University, Saratov (Russia)Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова, Саратов (Россия)V.I. Razumovsky Saratov State Medical University, Saratov (Russia)Саратовский государственный медицинский университет имени В.И. Разумовского Министерства здравоохранения Российской Федерации, Саратов (Россия)Gazsnabinvest JSC, Saratov (Russia)ООО «Газснабинвест», Саратов (Россия)30092021348563009202130092021https://vektornaukitech.ru/jour/article/view/153

The development of the mechanical treatment workflow CAP system is aimed at the solution of a crucial task of reduction of terms and the improvement of quality of multiproduct machining manufactures work preparation, as the existing workflow CAP systems have not got the possibility of fast response to changes in a production situation often arising within the multiproduct manufacture. The authors of this paper developed the workflow CAP system, which contains the requirements of the design activity full automation, design solution multivariance, and the feedback with the engineering process implementation subsystem. The paper deals with the development of a mathematical model and the technique of searching for sustainable levels of selecting design alternatives depending on the production situation for the whole design procedures of the workflow CAP system. The authors prove the application of a mathematical tool of genetic algorithms; describe the mathematical model using its terms. As a gene, the level of selection in a separate project procedure is specified. A chromosome is a set of genes according to the project procedures. The objective function determines the minimum total time of processing of the specified nomenclature of parts based on the ranges of gene aggregates resulting from crossing and mutation operations. The result of the work is the mathematical model and the technique for identifying the sustainable levels of selection in each project procedure ensuring the possibility of self-adjustment of the workflow CAP system depending on the production situation.

Разработка системы автоматизированного планирования технологических процессов механической обработки направлена на решение актуальной задачи сокращения сроков и повышения качества технологической подготовки многономенклатурных механообрабатывающих производств, поскольку в существующих системах автоматизированного проектирования технологических процессов отсутствует возможность быстрого реагирования на изменения производственной ситуации, часто возникающие в условиях многономенклатурного производства. В системе автоматизированного планирования технологических процессов, разрабатываемой авторами работы, заложены требования полной автоматизации проектных действий, многовариантности проектных решений и наличия обратной связи с подсистемой реализации технологических процессов. Статья посвящена разработке математической модели и методики нахождения рациональных уровней отсева вариантов проектных решений в зависимости от производственной ситуации для всей совокупности проектных процедур системы автоматизированного планирования технологических процессов. Обосновано использование математического аппарата генетических алгоритмов, дано описание математической модели в его терминах. В качестве гена обозначен уровень отсева в отдельной проектной процедуре. Хромосома представляет собой набор генов в соответствии с проектными процедурами. Целевая функция определяет минимальное суммарное время обработки заданной номенклатуры деталей на основе множеств комбинаций генов, возникающих в результате проведения операций скрещивания и мутаций. Результатом работы является математическая модель и методика для определения рациональных уровней отсева в каждой проектной процедуре, обеспечивающая возможность самонастройки системы автоматизированного планирования технологических процессов в зависимости от производственной ситуации.

workflow CAP systemwork preparationdesign alternatives selectionсистема автоматизированного планирования технологических процессовтехнологическая подготовка производстваотсев вариантов проектных решенийTsvetkov V.D. Sistemno-strukturnoe modelirovanie i avtomatizatsiya proektirovaniya tekhnologicheskikh protsessov [The systemic-structural modeling and business process design automation]. Minsk, Nauka i tekhnika Publ., 1979. 264 p.Цветков В.Д. Системно-структурное моделирование и автоматизация проектирования технологических процессов. Минск: Наука и техника, 1979. 264 с.Mitrofanov S.P. Gruppovaya tekhnologiya mashinostroitelnogo proizvodstva. Organizatsiya gruppovogo proizvodstva [Group technology of mechanical production. Organization of group production]. 3rd ed., pererab. i dop. Leningrad, Mashinostroenie, Leningradskoe otdelenie Publ., 1983. Vol. 1, 407 p.Митрофанов С.П. Групповая технология машиностроительного производства. В 2-х т. Т. 1. Организация группового производства. 3-е изд., перераб. и доп. Ленинград: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1983. 407 с.Bazrov B.M. Modular processing and its application in mechanical assembly production. Naukoemkie tekhnologii v mashinostroenii, 2014, no. 7, pp. 24–30.Базров Б.М. Модульная технология и её внедрение в механосборочное производство // Наукоёмкие технологии в машиностроении. 2014. № 7. С. 24–30.Averchenkov A.V. Improving the efficiency of virtual preparation of production on the basis of selection of optimal cutting tool and strategies for treatment. Vestnik Tambovskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta, 2011, vol. 17, no. 3, pp. 767–774.Аверченков А.В. Повышение эффективности виртуальной подготовки производства на основе выбора оптимального режущего инструмента и стратегий обработки // Вестник Тамбовского государственного технического университета. 2011. Т. 17. № 3. С. 767–774.Yusof Y., Latif K. Survey on computer-aided process planning. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2014, vol. 75, no. 1-4, pp. 77–89.Yusof Y., Latif K. Survey on computer-aided process planning // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2014. Vol. 75. № 1-4. P. 77–89.Xu X., Wang L., Newman S.T. Computer-aided process planning – A critical review of recent developments and future trends. International Journal of Computer Integrated Manufacturing, 2011, vol. 24, no. 1, pp. 1–31.Xu X., Wang L., Newman S.T. Computer-aided process planning – A critical review of recent developments and future trends // International Journal of Computer Integrated Manufacturing. 2011. Vol. 24. № 1. P. 1–31.Kulikov D.D., Padun B.S., Yablochnikov E.I. Perspectives of automation of technological preproduction. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Priborostroenie, 2014, vol. 57, no. 8, pp. 7–11.Куликов Д.Д., Падун Б.С., Яблочников Е.И. Перспективы автоматизации технологической подготовки производства // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2014. Т. 57. № 8. С. 7–11.Andrichenko A.N. Three generations of domestic CAD/CAM. Stankoinstrument, 2017, no. 1, pp. 56–63.Андриченко А.Н. Три поколения отечественных САПР технологических процессов // Станкоинструмент. 2017. № 1. С. 56–63.Evgenev G.B., Kryukov S.S., Kuzmin B.V., Stises A.G. An integrated process automation and operations management system. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Mashinostroenie, 2015, no. 3, pp. 49–60.Евгенев Г.Б., Крюков С.С., Кузьмин Б.В., Стисес А.Г. Интегрированная система автоматизации проектирования технологических процессов и оперативного управления производством // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2015. № 3. С. 49–60.Milovzorov O.V. Realization of synthesis principles of technological processes using generalized structure on the basis of T-flex technology. Vestnik Ryazanskogo gosudarstvennogo radiotekhnicheskogo universiteta, 2015, no. 54-1, pp. 133–138.Миловзоров О.В. Реализация принципов синтеза технологических процессов из обобщенной структуры на базе системы T-FLEX Технология // Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. 2015. № 54-1. С. 133–138.Dolgov V.A. Increase of effectiveness of multiproduct limited production by adaptation of engineering process to current status of the technological system. Vestnik MGTU Stankin, 2011, no. 3, pp. 83–87.Долгов В.А. Повышение эффективности многономенклатурного машиностроительного производства путём адаптации работ технологического процесса к текущему состоянию технологической системы // Вестник МГТУ Станкин. 2011. № 3. С. 83–87.Bochkarev P.Yu. System representation of planning technological machining process. Tekhnologiya mashinostroeniya, 2002, no. 1, pp. 10–14.Бочкарёв П.Ю. Системное представление планирования технологических процессов механообработки // Технология машиностроения. 2002. № 1. С. 10–14.Mitin S.G., Bochkarev P.Yu. Principles of creating the system of computer-aided design of production operations in multiproduct manufacturing. Vektor nauki Tolyattinskogo gosudarstvennogo universiteta, 2015, no. 2-2, pp. 117–122.Митин С.Г., Бочкарёв П.Ю. Принципы создания системы автоматизированного проектирования технологических операций в условиях многономенклатурного производства // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2015. № 2-2. С. 117–122.Razmanov I.A., Mitin S.G., Bochkarev P.Yu. Improving the efficiency of technological preparation of diversified production based on the development of a system of indicators to assess the level of design solutions. Izvestiya Volgogradskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta, 2017, no. 9, pp. 132–134.Разманов И.А., Митин С.Г., Бочкарёв П.Ю. Повышение эффективности технологической подготовки производства на основе разработки системы показателей для автоматизированной оценки уровня проектных решений // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2017. № 9. С. 132–134.Razmanov I.A., Mitin S.G., Bochkarev P.Yu. The formation of project procedures ranking technique in the system of planning of multiproduct engineering processes. Vektor nauki Tolyattinskogo gosudarstvennogo universiteta, 2019, no. 1, pp. 58–63. DOI: 10.18323/2073-5073-2019-1-58-63.Разманов И.А., Митин С.Г., Бочкарёв П.Ю. Формирование методики ранжирования проектных процедур в системе планирования многономенклатурных технологических процессов // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2019. № 1. С. 58–63. DOI: 10.18323/2073-5073-2019-1-58-63.Venttsel E.S. Issledovanie operatsiy. Zadachi, printsipy, metodologiya [The research of operations. Objectives, principles, methodology]. Moscow, Knorus Publ., 2018. 192 p.Вентцель Е.С. Исследование операций. Задачи, принципы, методология. М.: Кнорус, 2018. 192 с.Bo Z.W., Hua L.Z., Yu Z.G. Optimization of process route by genetic algorithms. Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, 2006, vol. 22, no. 2, pp. 180–188.Bo Z.W., Hua L.Z., Yu Z.G. Optimization of process route by genetic algorithms // Robotics and Computer-Integrated Manufacturing. 2006. Vol. 22. № 2. P. 180–188.Qiao L., Wang X.-Y., Wang S.-C. A GA-based approach to machining operation sequencing for prismatic parts. International Journal of Production Research, 2000, vol. 38, no. 14, pp. 3283–3303. DOI: 10.1080/002075400418261.Qiao L., Wang X.-Y., Wang S.-C. A GA-based approach to machining operation sequencing for prismatic parts // International Journal of Production Research. 2000. Vol. 38. № 14. P. 3283–3303. DOI: 10.1080/002075400418261.Cai N., Wang L., Feng H.-Y. GA-based adaptive setup planning toward process planning and scheduling integration. International Journal of Production Research, 2009, vol. 47, no. 10, pp. 2745–2766. DOI: 10.1080/00207540701663516.Cai N., Wang L., Feng H.-Y. GA-based adaptive setup planning toward process planning and scheduling integration // International Journal of Production Research. 2009. Vol. 47. № 10. P. 2745–2766. DOI: 10.1080/00207540701663516.Salehi M., Tavakkoli-Moghaddam R. Application of genetic algorithm to computer-aided process planning in preliminary and detailed planning. Engineering Applications of Artificial Intelligence, 2009, vol. 22, no. 8, pp. 1179–1187.Salehi M., Tavakkoli-Moghaddam R. Application of genetic algorithm to computer-aided process planning in preliminary and detailed planning // Engineering Applications of Artificial Intelligence. 2009. Vol. 22. № 8. P. 1179–1187.