Разработка программного обеспечения для прогнозирования качества геометрии выпускаемой продукции и выявления причин дефектов.

В результате выполнения работы на первом этапе был разработан модуль анализа статистики комплекса программ и библиотек алгоритмов для создания информационных систем автоматизации производства. Для этого необходимо было реализовать функции взаимодействия с измерительным оборудованием и со станками. Решением этой задачи стало использование стандартизованного организацией OPC Foundation набора команд VDW OPC UA Information Model for CNC Systems для управления станками с ЧПУ, а также стандарта DME, описывающего команды для взаимодействия и измерительной техникой и системами контроля качества. Также были реализованы функции для работы с лазерными сканерами Riftek. Далее были реализованы функции анализа статистики, для работы на металлообрабатывающем производстве. Функции обрабатывают данные с измерительных устройств и со станков и анализируют следующие процессы: 1. Разрушение металлообрабатывающих пластин. 2. Искривления вала станка с ЧПУ. 3. Деформация траектории перемещения системы подачи инструмента станка с ЧПУ. Решением этой задачи стало использование функций программного пакета Matlab 2019, которые были собраны в библиотеки, подключаемые к программе на языке C++, разрабатываемой в среде QT. Модуль прошел испытания путем моделирования его работы оборудования в специализированном программном пакете I++ Simulator, после чего было проведено испытание модуля анализа статистики при помощи лабораторного тестирования. Также модуль прошел испытания на экспериментальном производстве партнера. По результатам испытаний были проведены доработки модуля. По результатам испытаний можно сказать, что разработанный модуль удовлетворяет требованиям экспериментального производства и может быть в дальнейшем использована на обычных производственных линиях. Поставленная задача решена полностью. По результатам работы можно сделать вывод, что по данным, полученным в ходе анализа статистики изменений косвенных признаков, таких как отклонения параметров изготавливаемых деталей, можно рассчитывать вероятность аварий и появления брака. В результате выполнения работы на втором этапе был разработан модуль прогнозирования аварий комплекса программ и библиотек алгоритмов для создания информационных систем автоматизации производства. Для этого реализованы функции анализа свойств и надежности изготавливаемой продукции, особенно узлов сочленения сборных конструкций, а также баланса движущихся элементов конструкции также важно при производстве. Примером таких сборных конструкций для данной работы стали пары труба-муфта нефтегазового сортамента, соединенные резьбой, газотурбинные лопатки в контуре двигателя, зубчатые зацепления. Были реализованы функции поэтапного анализа резьбового соединения с расчетом напряженности материала при моделировании натяга при свинчивании по всему телу трубы и муфты, а также алгоритмы подбора оптимальной пары при свинчивании и сборе буровой колонны. Для реализации функций данного модуля на экспериментальном производстве и испытания было решено реализовать интерфейс. Так как ядро разрабатываемого комплекса имеет открытый код, то для конкретного применения каждого модуля есть возможность разработать интерфейс, который позволит на уровне операторов оборудования на производстве производить необходимые операции. Было проведено тестирование модуля прогнозирования аварий путем моделирования, лабораторного и производственного испытания. Также модуль был испытан совместно с модулем анализа статистики. После испытаний были проведены доработки. По результатам испытаний можно сказать, что разработанный модуль удовлетворяет требованиям экспериментального производства и может быть в дальнейшем использован на обычных производственных линиях. Поставленная задача решена полностью. По результатам работы можно сделать вывод, что по данным о геометрии деталей, можно производить моделирование их надежности, а также подбирать оптимальные детали для соединений. При внедрении разработанных модулей на трубное производство можно прогнозировать увеличение рентабельности на 50% для стандартной продукции, и до 80% для премиальной продукции. Для производств турбинных лопаток рентабельность увеличится от 15% до 45%. Рекомендуется использовать результаты НИОКР на поточных производствах, где изготавливается много однотипных деталей, которые предназначаются для соединений и сборных механизмов. Системы контроля качества должны быть интегрированы в производственную линию, для обеспечения контроля качества и обратной связи в реальном времени. Разработанный продукт ориентирован на создание систем автоматизации с нуля для еще не автоматизированных или новых производств. Критичными факторами для интеграторов АСУ являются дефицит квалифицированных разработчиков и их потребности в среднем высокой по отрасли заработной плате. Продукт решает эти проблемы, так как разработчиков на Visual Studio (версия Express бесплатна) в десятки раз больше, чем на узкоспециализированном ПО от Siemens, Omron, Shneider Electric, Rockwell и т.д., а функционал разрабатываемого программного комплекса значительно шире, за счет применения инструментов от Microsoft и других вендоров (WPF, WCF, HTML5, .Net Framework). Технический уровень, достигнутый при разработке модулей анализа статистики и прогнозирования аварий, позволяет решить задачу снижения издержек и повышения качества на производстве, а также контролировать качество работы операторов, реализовать обратную связь со станками, прогнозировать неисправности и сигнализировать о необходимости замены расходных материалов.