Том 20, № 6 (2018)

В статье рассматриваются подходы к оптимизации организационной структуры технологической службы для повышения результативности процессов системы менеджмента качества; предлагаются подходы к анализу функций (операций) выполняемых технологами; описывается методика перераспределения и нормирования функций для определения требуемой численности технологов.

В статье приводятся результаты анализа модели планирования и подготовки аддитивного производства путем определения оптимальных технологических режимов селективного лазерного плавления отечественных порошковых материалов, обеспечивающих требуемое качество, свойства поверхности и размерную точность, минимальную себестоимость производства.

В работе представлены результаты анализа эффективности внедрения двухконтурной системы активного контроля и раннего обнаружения «особой» причины изменчивости, на операциях механообоработки.

В исследовании описывается адаптация метода Тагути в численных и натурных экспериментах по изготовлению сектора камеры сгорания методом селективного лазерного сплавления с минимальными температурными деформациями. Ставилась задача получения качественной детали при минимальном количестве численных экспериментов. Для исследования был и выбраны следующие параметры оптимизации (независимые факторы): мощность излучения, скорость штриховки (сканирования), два фактора компенсации влияния действия остаточных температурных напряжений - масштабный коэффициент предварительной коррекции геометрии детали и количество дополнительных технологических элементов жесткости. Использовался ортогональный план из 9 экспериментов L9 (4×3) с варьированием факторов на трех уровнях. В качестве параметров качества были выбраны величины короблений по 9 зонам камеры сгорания и предел прочности материала камеры. Поскольку параметры качества носят разнонаправленный характер, то для решения оптимизационной задачи при множественных параметрах качества был использован серый реляционный анализ. По полученным параметрам были выращены сегменты камеры сгорания газотурбинного двигателя.

В статье предложена модель формирования уровня невыполненных заказов. В модели учитываются величины скоростей входящего потока заказов, величины скорости исходящего потока отгрузки изделий. Данная модель реализуется с использованием пакета прикладных программ Matlab, с помощью средств моделирования динамических систем Simulink.

Исследована открытая пористость износостойких модифицированных покрытий в зависимости от состава порошковых материалов и технологических режимов нанесения. Методом гидростатического взвешивания определены значения открытой пористости газотермических покрытий с модифицирующими добавками, установлена взаимосвязь открытой пористости с шероховатостью поверхностей трения износостойких покрытий.

В работе описан метод комбинированной пластической деформации проволоки. Сущность метода состоит в одновременном наложении на непрерывно движущуюся проволоку деформации растяжения и сжатия при волочении, деформации изгиба при прохождении через систему роликов и деформации кручения. Преимуществами такой схемы деформации является использование имеющегося в метизном производстве инструмента, простота установки. Приведена схема лабораторной установки, позволяющей реализовать на проволоке различные виды пластической деформации: растяжение, сжатие, знакопеременный изгиб, кручение. В качестве объекта исследования была выбрана углеродистая проволока из стали перлитного класса марки 50, поскольку она является востребованным видом метизной продукции. Приведены режимы деформационной обработки проволоки. В ходе экспериментальных исследований установлено влияние вида деформационной обработки на текстуру, механические свойства и уровень остаточных напряжений проволоки из стали марки 50. Текстура и остаточные напряжения исследованы рентгеновским методом на дифрактометре SHIMADZU XRD-7000 с использованием. Кα излучения хромового анода. Образцы для рентгеноструктурного анализа готовили путем запрессовывания тесно уложенных проволочек, что позволило повысить точность измерения уровня остаточных напряжений и текстуры. Анализ аксиальной текстуры проводили с помощью дифрактометрических кривых I(α). Анализ напряжений осуществляли по линии (211) α-фазы (двойной угол дифракции 2θ ≈ 156°). Показано, что кристаллографическая текстура после всех видов деформационной обработки (волочения, знакопеременного изгиба и кручения) становится двухкомпонентной: <110> + <111>. Это способствует повышению пластичности и прочностных свойств проволоки и подтверждает, что текстура является одним из решающих факторов в формировании механических свойств. Результаты проведенных исследований показали, что метод комбинированной пластической деформации обладает существенным преимуществом по сравнению с действующей технологией производства стальной проволоки.

Разработан метод определения теплового состояния герметизированного отсека гиперзвукового самолёта, основанный на использовании математической модели теплового состояния отсека с металлическими сотовыми конструкциями. Математическая модель системы герметизированного теплоизолированного отсека с системой охлаждения обшивки представлена системой дифференциальных и алгебраических уравнений, описывающих конвективный и радиационный теплообмен наружной поверхности обшивки, конвективный теплообмен в канале системы охлаждения и теплообмен теплопроводностью сотовой конструкции. Проведена разработка стохастического метода решения прямой задачи теплообмена металлической сотовой конструкции с использованием стохастических дифференциальных уравнений методом Эйлера и методом случайного блуждания по сферам. Моделирование траекторий случайного процесса осуществлялось с использованием параллельного датчика гауссовских случайных величин из библиотеки Intel MKL. При решении жёсткой системы обыкновенных дифференциальных уравнений используется неявный метод Розенброка второго порядка. Обратная задача для металлической сотовой конструкции решена по стохастическому квазиградиентному алгоритму с переменной метрикой. Кроме этого параметрическую идентификацию модели теплового состояния отсеков предложено прводить композицией метода наискорейшего спуска, метода Ньютона и квазиньютоновского метода Бройдена-Флетчера-Гольдфарба-Шэнно. Вектор произведения погрешностей оценок коэффициентов нелинейной математической модели определён по выражению, являющемся функцией квантиль χ2 - распределения и матрицы Грамма. При этом используется метод проецирования совместной доверительной области оценок на координатные оси пространства коэффициентов. Исследования гиперзвукового самолёта проводились с использованием Норм лётной годности. Получены потребные значения толщины металлической сотовой конструкции герметизированного отсека, температуры и расхода хладагента системы охлаждения обшивки гиперзвукового самолёта. Оптимизация характеристик металлической сотовой конструкции герметизированного отсека гиперзвукового самолёт и системы охлаждения обшивки и проводилась для обеспечения надёжности работы самолёта, его бортового оборудования, комфортных условий в кабине экипажа и салоне пассажиров.

Статья посвящена разработке конструкции и исследованию теплового состояния рекуперативного теплообменника. Приводятся результаты расчетов сходимости теплового баланса, графические зависимости расходных и тепловых характеристик объектов исследования.

Статья посвящена вопросам создания вспомогательной силовой установки для реализации концепции «электрического самолета». Ряд перспективных проектов летательных аппаратов, из ряда так называемых «более электрических самолётов», предполагает штатную работу вспомогательной силовой установки (ВСУ) на протяжении всего полёта для генерирования электроэнергии. При этом предполагается, что автономная работа ВСУ на номинальном режиме в течение всего полёта энергетически более выгодна, чем отбор механической мощности от двигателей с последующей трансформацией в электроэнергию. Дальнейшая реализация концепции «электрического самолёта», связанная с ростом энергопотребления на борту даже при одновременном повышении энергоэффективности электромеханизмов и прочих потребителей, приведёт к увеличению единичной эквивалентной (суммарной по электроэнергии и воздуху) мощности ВСУ. Другая проблема связана с тем, что перспективные требования к самолётам гражданской и военной авиации требуют поиска путей существенного увеличения топливной эффективности ЛА в целом. Одним из основных резервов для достижения этих целей является комплексное повышение эффективности двигательной установки и ВСУ, как источника вторичной разнородной мощности для потребителей борта. В настоящее время в мировом авиастроении опробуются конструктивные решения по схемному перераспределению потребления и генерации мощности путем перехода на электроприводные силовые механизмы и генерацию электроэнергии на вспомогательных установках. В качестве одного из основных средств дальнейшего повышения экономичности и улучшения экологических показателей перспективных авиационных ВСУ в настоящее время рассматриваются топливные элементы. В основу всех схемных решений авиационных гибридных ВСУ положено сочетание батареи топливных элементов (ТЭ) и турбокомпрессорной группы, обеспечивающей необходимый уровень параметров рабочих тел по давлению и их температуре, необходимых для эффективной работы ТЭ. Масса конструкции создаваемой перспективной авиационной ВСУ, должна быть не больше массы конструкции ВСУ, по сравнении за базовой - газотурбинной авиационной ВСУ. В работе представлена методика оценки основных энергетических и массогабаритных характеристик энергетической установки для проведения сравнительного анализа вариантов гибридных вспомогательных силовых установок с топливными элементами для перспективных самолетов гражданской авиации.

В статье приводятся результаты исследований динамических характеристик акустических гасителей колебаний жидкости при продольной распределённости параметров. Показывается, что для улучшения характеристик гасителей их целесообразно делать многозвенными.

В статье описаны результаты многокритериальной оптимизации трехступенчатой осевой неохлаждаемой турбины низкого давления. Целью оптимизации являлось улучшение рабочего процесса турбины по трем критериям: угол потока на выходе турбины, значение остаточной закрутки потока на выходе из турбины, величина КПД турбины. Для решения задачи выполнялось полное перепрофилирование всех лопаток турбины. Перепрофилирование включало в себя изменение как формы сечений лопаток, так и взаимное положение сечений друг относительно друга в радиальном направлении (3D профилирование).

В статье указываются источники возможных энергетических рисков и способы их устранения. Предложены и описаны необходимые элементы для построения системы управления энергетическими затратами. Предложены рекомендации по наиболее рациональному использованию инструментов управления энергозатратами. Приведены выводы о требованиях и необходимости разработки и внедрения энергетической политики на предприятии Современное состояние функционирующего рынка электроэнергии и мощности в РФ закреплено системой постановлений, законов и комплексом судебных решений. С момента формирования оптового и розничного рынков электроэнергии и мощности как первый (ОРЭМ), так и второй (РРЭМ) претерпели значительные изменения. В ходе развития ОРЭМ и РРЭМ сформировались следующие главные тенденции, большая часть из которых закрепилась в системе законов и постановлений Правительства РФ [1-5]: 1. Бери и плати (take or pay), направленная на безусловную компенсацию всех обязательств и требований. 2. Себестоимость покупки энергоресурсов (электроэнергия и мощность) гарантирующим поставщиком (ГП) на ОРЭМ полностью и симметрично транслируется конечным потребителям в соответствии с их ценовыми категориями и правилами РРЭМ. 3. Конечная цена за единицу (кВтч, кВт) ресурса формируется из затрат на ОРЭМ, транспортировки по сетям соответствующего уровня напряжения, сбытовой надбавки ГП и затрат сопровождающих процесс функционирования самих рынков энергии. 4. Каждый потребитель несет соответствующий именно ему (его объему потребления электроэнергии и мощности, профилю потребления и пр.) величину затрат. 5. Принципы и дух оптового рынка электроэнергии и мощности проецированы на букву законов и системы постановлений правительства РФ на розничном рыке электроэнергии и мощности. В предшествующих работах было показано, что работа промышленных предприятий в условиях современного розничного рынка электроэнергии и мощности формируют риски перерасхода средств на потребленную электроэнергию и мощность (роста удельных затрат на единицу продукции) по двум направлениям: . отклонения фактического от планового-почасового объема потребления; . формирование пиков мощности в отдельные часы месяца в результате не ровного графика потребления. Источником энергетических рисков является как отсутствие системы управления энергозатратами (СУЭЗ) на промышленном предприятии, так и сами принципы построение рынка электроэнергии и мощности РФ. Согласно второго риска предлагается единое правило выбора (использования) в расчетах за электроэнергию (мощность) по ценовым категориям в целях повышения энергетической эффективности и снижения удельных затрат на единицу продукции: чем выше колебания в потреблении мощности в разрезе суток (месяца), тем ниже должна быть ценовая категория, и наоборот, с увеличением управляемости пиками и графиком потребления следует выбирать более высокие ЦК. Создание полноценного механизма управления энергозатратами на промышленном предприятии должно опираться на комплекс показателей энергетической эффективности. На основании данной совокупности показателей в СУЭЗ выстраивается система корректирующих и предупреждающих мероприятий, направленных на достижение заданного стратегией развития компании (политику в области энергосбережения) уровня контрольных показателей. Опираясь на вышеизложенное, можно сделать вывод о необходимости внедрения СУЭЗ на основе системы документированных внутренних процессов, процедур, стандартов и регламентов верифицированных с ГОСТ Р ИСО 50001-2012 и стандартами предприятия. Для того чтобы построить СУЭЗ, в компании должны быть созданы следующие элементы в области управления энергозатратами и энергетической эффективности: 1. Политика и цели в области энергетической эффективности (с выделением конечных и измеримых уровней эффектов и эффективности). 2. Руководство по управлению электрической мощностью (планирование, потребление, регулирование). 3. Управление документацией (регистрация, записи, информационный обмен). 4. Обязательства руководства (ответственность и взаимодействие). 5. Анализ, корректирующие и предупреждающие действия (система показателей эффективности, пути и средства регулирования и управления потреблением электроэнергии и мощности). 6. Энергоаудит (полнота, периодичность и детализация действий). Политика в области энергетической эффективности (энергетическая политика предприятия) - стратегический документ организации. В этом документе определяются основные принципы работы и развития ее системы управления энергией. Как правило, политика в области управления энергозатратами представляет собой декларативный документ. Однако, каждая декларация, заявленная в политике, должна показывать конечные цели, планы и действия по реализации указанных деклараций. Отсюда появляется и прямая связь Политика в области энергетической эффективности с целями в области энергетической эффективности. Цели в области управления энергозатратами (цели в области энергетической эффективности) - это документ, в котором организация устанавливает, каких результатов она хочет достигнуть. Цели в области управления энергозатратами должны быть направлены на реализацию деклараций энергетической политики предприятия, но в отличие от политики, цели имеют конкретные показатели, которые можно измерить и достигнуть в ограниченные периоды времени. Политику и цели в области управления энергозатратами (в области энергетической эффективности) обычно представляют отдельными документами. Либо можно цели в области управления энергозатратами включать в состав энергетической политики предприятия, но в этом случае политика будет иметь две части - открытую и закрытую. Открытая часть - это декларации, а закрытая часть - это конкретные и измеримые цели организации. Руководство по управлению энергетическими затратами на промышленном предприятии - это основополагающий документ в котором описывается система управления энергетическими затратами предприятия, а точнее то, каким образом организована система, какую структуру она имеет, какова структура документации. Процедура управления энергетическими рисками - это процедура, которая определяет, кто и как должен действовать, если в ходе работы организации производства возникли не плановые затраты (потери) э/э и мощности как в натуральном, так и в финансовом выражении. Под рисками в стандарте понимается ошибки и некачественное (не точное) планирование затрат энергии в натуральном (кВтч) и стоимостном выражении (руб.), низкая дисциплина потребления и исполнения графика распределения и потребления э/э и мощности на предприятии в цехах, непроизводственные расходы энергии, включая воровство и халатность в использования э/э и мощности, и другие результаты работы. Основой для разработки процедуры управления рисками может служить декомпозиция и анализ возникновения энергетических рисков. Процедура проведения внутренних аудитов - в данной процедуре определяется порядок организации внутренних энергетических аудитов, требования к аудиторам, методы, критерии, частоту и область применения аудитов. Также, определяется состав документации, которая разрабатывается при проведении внутреннего энергетического аудита и порядок обработки его результатов. Процедура корректирующих действий - эта процедура регламентирует порядок проведения работ по устранению рисков не эффективного использования э/э и мощности. Порядок проведения корректирующих действий должен предусматривать анализ выявленных потерь, рисков и несоответствий (в натуральном и финансовом выражении), установление причин их возникновения, разработку действий по устранению несоответствий, запись результатов предпринятых действий и анализ результатов предпринятых действий. Процедура предупреждающих действий - если процедура проведения корректирующих действий определяет, как должна действовать организация после возникновения потерь, рисков и несоответствий (в натуральном и финансовом выражении), то данная процедура должна определять действия для предотвращения их возникновения. В процедуре необходимо определить методы определения возможных потерь, рисков и несоответствий (в натуральном и финансовом выражении), порядок разработки действий по недопущению их возникновения, порядок ведения записей результатов предпринятых действий и анализ результатов выполнения предупреждающих действий. Проведение внутренних аудитов корректирующих и предупреждающих действий могут объединяться в единый документ либо быть представлены связанной системой документов, поскольку они формируют контур анализа и управления (контур управленческой положительной и отрицательной обратной связи). Представленные элементы СУЭЗ объединены в систему нормативных документов, перечень которых может иметь примерно следующий состав: 1. СТО СУЭЗ.001.11 «Руководство по управлению энергетическими затратами». 2. СТО СУЭЗ.002.11 «Управление документацией в области управления энергетическими затратами». 3. СТО СУЭЗ.003. 11 «Внутренние энергетические аудиты». 4. СТО СУЭЗ.004.11 «Нормирование удельных показателей потребления э/э и мощности. Показатели энергетической эффективности. Управление энергетическими рисками». 5. СТО СУЭЗ.005.11 «Корректирующие и предупреждающие действия для обеспечения энергетической эффективности». 6. СТО СУЭЗ.006.11 «Обеспечение энергетической эффективности при разработке конструкторской и технологической документации». 7. СТО СУЭЗ.008.11 «Обслуживание и регламентные работы в системе учета э/э и мощности» («Управление контрольным и измерительным оборудованием»). 8. СТО СУЭЗ.010.11 «Планирование (прогнозирование) потребления электроэнергии и мощности. Планирование производства. Регламент взаимодействия подразделений». 9. СТО СУЭЗ.011.11 «Планирование (прогнозирование) финансовых затрат на покупку э/э и мощности». 10. СТО СУЭЗ.012.11 «Экспертиза энергозатрат при формировании ТЭО проектов модернизации и развития производства». 11. ПП СУЭЗ.016.11 «Положение о Совете по энергетической эффективности». Представленный комплекс документов гармонизируется с внутренней системой управления сертифицированной по требованиям ГОСТ Р ИСО и разрабатывается на основе карты процесса обеспечения энергией предприятия (производства) в который входят: планирование, закупка, распределение и потребление электроэнергии и мощности предприятием в условиях существующего рынка электроэнергии и мощности. Последовательность формирования бюджета потребления мощности гармонизирована с моделью системы энергетического менеджмента (рис. 2) ГОСТ Р ИСО 50001-2012. К наиболее рациональным инструментам системы управления энергозатратами могут быть отнесены такие рекомендованные системой ISO методы как: 1. Бенчмаркинг (англ. Benchmarking) с другими предприятиями, имеющими аналогичными технологии и вид производства и идущими по пути создания и внедрения СУЭЗ с учетом требований [1-5], а также новшеств N 190-ФЗ [7]. 2. Lean productions (бережливое производство) [8]: в качестве основной задачи в рамках СУЭЗ предполагается создание процесса непрерывного устранения энергетических потерь, т.е. устранение любых действий, которые потребляют ресурсы, но не создают ценности (не являются важными) для конечного потребителя. Показанные в статье общие требования к системе энергетического менеджмента, направлены на разработку и внедрение энергетической политики, постановку целей, задач и разработку планов мероприятий с учетом законодательных требований [1-5], [7] и информации, относящейся к аспектам, связанным со значительным использованием электроэнергии (мощности). Система управления энергозатратами позволяет выполнять принятые обязательства, сформулированные в политике, принимать меры, необходимые для улучшения энергетической результативности, и демонстрировать соответствие своей системы требованиям стандарта ГОСТ Р ИСО 50001-2012. Применение указанных требований в отношении электроэнергии (мощности) не означает узости учета и управления, наоборот, является частным примером общих принципов построения системы рационального управления производством.

Статья посвящена вопросам разработки теоретического обоснования и практической реализации акустического метода контроля геометрических параметров труб, как основного объекта трубопроводного транспорта, применяемых в системах производства, транспорта и потребления тепловой энергии. Метод основывается на математической обработке отраженного от открытого конца трубы акустического сигнала и позволяет получать информацию одновременно о длине, диаметре трубы с контролем качества внутренней полости. Предложенный в статье алгоритм измерения диаметра расширяет функциональные возможности измерительной аппаратуры и позволяет автоматически рассчитать сдвиг фазы акустического сигнала при отражении от открытого конца трубы, таким образом, полностью автоматизируется процесс измерения длины труб произвольного диаметра. Экспериментальные исследования, проведенные с использованием разработанного алгоритма, показали, что относительная погрешность измерения длины на трубах длиной 3 м составила не более 0.15%, погрешность измерения диаметра трубы равного 110мм составила не более 7%.

Представляются метод обеспечения живучести системы управления ориентацией спутника землеобзора и алгоритмы цифрового управления минимально-избыточным кластером роторных приводов и магнитным приводом при возможных отказах любых двигателей-маховиков.

Представляются алгоритмы управления космического робота-манипулятора при сближении с пассивным спутником и его механическом захвате в условиях неопределенности и неполноты измерения, приводятся результаты компьютерной имитации.

Статья посвящена актуальному вопросу, связанному с оптимизацией системы управления учебно-тренировочных средств. Целью исследовательской работы является изучение поведения сложных объектов, таких как учебно-тренировочные средства и системы управления ими, для разработки математической модели процесса функционирования системы управления учебно-тренировочными средствами, ориентированными на использование в рамках имитационных моделей. Методы и материалы. Авторами разработана математическая модель, описывающая процесс выполнения операции обучаемым при функционировании учебно-тренировочного средства, применение которой позволит реализовать современные подходы при проектировании систем управления для данного типа тренажеров. По результатам выполненных исследований представлена система линейных уравнений с переменными коэффициентами, которая является основой для разработки имитационной модели программируемой в среде Matlab/Simulink, что позволит осуществить анализ поведения системы с учетом факторов, влияющих на имитируемую систему, с целью последующей оптимизации проектных решений. Установлено, что применение современных подходов, в частности оптимизации, к проектированию системы управления учебно-тренировочного средства позволяет улучшить показатели осваиваемости военной техники.