Физико-статистическое моделирование формирования выходных параметров технологических процессов в машиностроении.
В соответствии с ГОСТ 27.004-85, технологическая система – это совокупность функционально взаимосвязанных средств технологического оснащения, предметов производства и исполнителей для выполнения в регламентированных условиях производства заданных технологических процессов или операций. К предметам производства относятся материал, заготовка, полуфабрикат и изделие, находящиеся в соответствии с выполняемым технологическим процессом в стадии хранения, транспортирования, формообразования, обработки, сборки, ремонта, контроля и испытаний.
Для современных технологических систем характерна совокупность взаимосвязанных потоков энергии, материалов и информации, действующая как единое целое, в котором осуществляется определённая последовательность процессов.
Параметрическая надёжность ТС на уровне технологического процесса в работе определяется как его свойство обеспечивать изготовление продукции в заданном объёме, сохраняя во времени установленные требования к её качеству. Причём надёжность технологических систем должна оцениваться только по тем параметрам и показателям качества изделия, уровень которых зависит от технологии и изготовления.
Особенности формирования выходных параметров технологического процесса не обеспечивают равенство вероятности Pi(t) произведению вероятностей Piq(t) для каждой операции.
Параметрический отказ ТС – это отказ технологической системы, при котором сохраняется её функционирование, но происходит выход значений одного или нескольких параметров технологического процесса за пределы, установленные в нормативно-технической и (или) конструкторской и технологической документации. Здесь имеются в виду параметры, относящиеся непосредственно к технологической системе.
В этом плане одним из критериев отказа ТС является выход одного из регламентируемых показателей качества детали, указанных в конструкторской и технологической документации, за допустимые пределы. Одним из важнейших показателей безотказности ТС по i-у параметру качества является вероятность выполнения задания, которая для обеспечения одновременно всех m параметров определена :
P{Ei1 £y1(t) £ Es1; Ei2 £y2(t) £ Es2; …; Eim £ym(t) £ Esm} = P(t).
Здесь Eij, Esj1 – соответственно нижнее и верхнее предельные отклонения для i-го параметра, установленные НТД; yj(t) – значения j-го параметра в момент t. При этом наработка Т может измеряться в единицах времени, циклах функционирования или в единицах изготовленной продукции.
Вероятность выполнения задания ТС по j-му параметру определяется на основе выражения
P{Eij £ yj(t) £ Esj} £ Pj(t).
В основу оценки показателей надёжности ТС по параметрам качества продукции методом статистического моделирования может быть положен функционально-статистический подход, который базируется на построении модели технологического процесса, связывающей условия обработки, в том числе случайные воздействия, и параметры качества обработанной детали. Такие модели, адекватно описывая конкретные условия технологического процесса, могут противоречить физическим представлениям о механизме происходящих процессов.
Гораздо предпочтительней концепция нового физико-статистического подхода, которая заключается в том, что структура модели технологического процесса формируется на основе физико-технологического анализа причинно-следственных связей факторов обработки и внешней среды, а выходные параметры определяются статистическими методами. Такой подход может быть принят в качестве основного при постановке и решении большинства задач содержательной части системной методологии исследования надёжности ТС.
Для построения моделей и исследования надёжности ТС целесообразно применять метод имитационного моделирования, так как он характеризуется высокой эффективностью при сравнительно небольших материальных затратах. Построение и анализ моделей ТС методом имитационного моделирования базируется на основе математико-статистического подхода к анализу сложных систем и предполагает использование метода статистических испытаний (Монте-Карло). Имитационное моделирование ТС включает методологию построения системных моделей, методы алгоритмизации объектов, методы и средства построения программных реализаций имитаторов, планирование организации и выполнение на ЭВМ экспериментов с имитационными моделями, машинную обработку данных и анализ результатов. Таким образом, для оценки показателей надёжности ТС по параметрам качества обрабатываемых деталей необходимо:
1) построить статистические модели функции ТС вида (181)одним из методов, выбранным по результатам априорной деформации;
2) используя соответствующие алгоритмы и программное обеспечение, реализовать машинные эксперименты в выбранной области факторного пространства по схеме Монте-Карло и проанализировать с целью оценки вероятностных характеристик выходных величин моделируемой ТС;
3) спрогнозировать показатели надёжности технологического обеспечения КПС или ПЭС обрабатываемой детали для данной ТС.
Таким образом, в схеме определения показателей надёжности ТС, отвечающей такой методологии можно отметить наличие двух этапов исследования: построение и анализ имитационных моделей для ТС (группа А) и расчёт показателей надёжности ТС (группа В).
Построение формальных имитационных моделей наиболее эффективно проводить с помощью активного эксперимента, применяя известные методы корреляционно-регрессионного анализа и теории планирования эксперимента.
Дата добавления: 2015-04-03; просмотров: 1115;