Кластерный анализ новизны проектного решения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Кластерный анализ новизны проектного решения

В процессе проектирования технологических машин, а также в ходе НИОКР инженеры сталкиваются с проблемой формирования и оценки новизны, качества и совершенства конструкции создаваемой рабочей машины в сравнении с прототипами и аналогами. Существующие методики рекомендуют реализовывать проблему решением подмножества задач [1], [2]. Чаще всего в методиках рассматриваются задачи функционально-стоимостного анализа, или описываются методы оптимизации конструкции рабочей машины, например, по критериям масс и (или) производительности.

Качественное описание конструктивных и технологических факторов, как движущих сил конкурентоспособности проекта, внешних и внутренних причинных связей, способствующих осуществлению технологической машиной рабочего процесса, в упомянутых методиках слабо отражает количественные соотношения в следственных связях, дающих однозначную приоритетную парадигму конкурирующего сопоставления. Используемые при анализе термины «сходство» и «различие» большей частью недостаточно полно обосновывают принимаемое решение, основанное на оценке численной характеристики сравнения.

Количественная оценка новизны, мер сходства и различия сравниваемых технологических машин выполняется преимущественно по методикам ГКНТ и отраслевых министерств [2].

В типажах металлорежущих и деревообрабатывающих станков, издаваемых в середине и конце 20 века, число новых конструкций практически удваивалось через десятилетие, но для сохранения индустрии станкостроения страны такие темпы обновления оказались недостаточными. Поэтому периодический системный анализ конструкций проектируемых и эксплуатируемых рабочих машин требует разработки и внедрения новых современных технологий и методик.

Суть описываемых в статье технологии оценки и методики аналитического расчета конкурентоспособности проектируемых рабочих машин заключается в том, что для отобранных на первом этапе технических показателей, описывающих конструктивные и технологические свойства конструкции, выполняется оценка их значимости - определяются весовые коэффициенты. Анализ значений весовых коэффициентов позволяет оперативно отразить преимущество и новизну проектируемого оборудования в сравнении с аналогами и прототипом.

Перед началом анализа определяется оценка индекса конкурентоспособности сравниваемых машин K_i по формуле

прикладной программа технический кластерный

где p_mx - технические параметры (вероятность безотказной работы, p; ресурс точности, p_m; ремонтосложность, R_общ и др.);

p_сист - системные параметры (виброскорость, Vv; радиальное биение, r_б; шероховатость, Rm_max; стоимость, Ц_об; производительность, П и др.);

p_фп - технологические параметры (частота вращения, n; скорость резания, Vz; скорость подачи, Vsи др.);

p_з - площадь цеха, заполненного оборудованием.

По методике берутся единичные параметры K_i базового и проектируемого оборудования. Каждый единичный параметр K_i при расчете должен быть по величине больше, либо равен 1. Большее числовое значение параметра подставляется в числитель дроби.

Представим формулу (1) в развернутом виде, в которой верхние индексы, обозначают «н» - параметр проектируемого оборудования, «б» - параметр базового оборудования.

(2)

Далее по формулам (3) и (4) выполняется оценка рисков соответственно изготовителя и заказчика оборудования

(3) - (4)

где P_t - количество патентов в проекте;

K_nh - количество используемых в проекте «now how».

Далее сравниваем расчетные значения с нормативным r_i=0,2.

Если полученные значения рисков меньше нормативного, то это означает, что риск постановки на производство проектируемого оборудования минимален.

Из всего множества анализируемых конструкций и соответствующих расчетных показателей индекса конкурентоспособности, характеризующих единичный объект анализа, лучшим считается тот, который имеет большее значение индекса K_i.

На основе результатов НИОКР в области металлорежущих станков [3] был создан программный продукт «KANP_DOO» позволяющий осуществлять компьютерный анализ новизны проектных решений технологического оборудования [4].

Особенностями программы KANP_DOO» является то, что для оперативной оценки технико-экономических показателей проектируемого оборудования используются весовые коэффициенты, а необходимое количество аналогов оборудования, используемых для анализа, задается экспертом - пользователем программы.

Исходные данные для анализа, представляющие собой основные технико-экономические показатели разрабатываемой машины и их значения для выявленных моделей машин - аналогов заносят в столбцы с 1 по 10 формы 1 программы «KANP_DOO». Технически возможно задать любое количество дескрипторов и аналогов, но для достоверности анализа рекомендуется использовать не менее 10 показателей. В столбец «гносеологическая модель» вносятся значения технико-экономических показателей (дескрипторов) лучших мировых аналогов (рисунок 1).

Рис. 1. Форма 1 программы «KANP_DOO»

Далее выполняется сравнение технико-экономических показателей моделей оборудования с использованием весовых коэффициентов b_i и заполняется форма 2 программы «KANP_DOO».

Заполнение формы 2 производится построчно, путем попарных сравнений анализируемых показателей (рисунок 2). Если одному из показателей отдается предпочтение, то на соответствующем пересечении строки и столбца ему присваивается значение b_i=2, а парному показателю программа автоматически выставляет значение b_i=0. Если при оценке показателей эксперт определяет их как равнозначные, то соответственно программой выставляется этим показателям значение b_i=1.

Рис. 2. Форма 2 программы «KANP_DOO»

Суммарный по строке весовой коэффициент w_i дескриптора определяется по формуле

где - сумма по строкам весовых коэффициентов по оценке эксперта;

n - количество технико-экономических показателей.

Также программой рассчитываются следующие показатели:

коэффициент уровня u, который определяется по формуле

где r - новая разработка;

g - гносеологическая модель.

Совокупный показатель уровня C_u, определяется по формуле

Усредненный показатель уровня P, определяется по формуле

Рекомендация разработчику проектируемого оборудования по каждому анализируемого показателю (дескриптору) определяется на основе соотношения значений показателя гносеологической модели к аналогичному значению проектируемой машины из формы 1 и сравнения полученного значения с единицей. При значении показателя меньше 1 необходимо его повышение, при значении большем 1 - снижение.

Результаты расчетов приведены в следующей форме 3 программы.

Рис. 3. Форма 3 программы «KANP_DOO»

По результатам работы можно сделать следующие выводы:

1. Разработана прикладная программа «KANP_DOO» для компьютерного анализа новизны проектных решений, реализованных в рабочей машине, позволяющая ускорить разработку и постановку на производство конкурентоспособных конструкций.

2. Предлагаемая методика анализа конкурентоспособности технологического оборудования позволяет существенно сократить временные затраты в сравнении с существующими методиками.

3. Методика, реализованная в программе «KANP_DOO» позволяет прогнозировать класс точности, надежность и производительность проектируемого оборудования.

4. Значимость представленной методики моделирования и анализа технического уровня оборудования заключается в достоверности принятого решения. Использование методики снижает риск постановки на производство оборудования низкого технического уровня.

5. Прикладная программа «KANP_DOO» может быть использована при проведении НИОКР для различных объектов техники.

Список литературы

1. Кац, Г.Б. Технико-экономический анализ и оптимизация конструкций машин [Текст] / Г.Б. Кац, А.П. Ковалев.-М.: Машиностроение, 1981. - 214 с.

2. Балясников, В.А. Исследование технического уровня разработок и промышленной продукции с помощью ЭВМ // Автоматика и телемеханика, №3, 1984.

3. Спицын, И.Н., Воробьев, А.А., Егоров, Ю.В., Филиппов, Ю.А. Аналитический расчет конкурентоспособности ленточнопильных станков [Текст] // Актуальные проблемы лесного комплекса. Сборник научных трудов по итогам Международной научно-практической конференции. - Брянск: БГИТА, 2009, Выпуск 24. - с. 151-155.

4. Воробьев, А.А., Спицын, И.Н., Филиппов, Ю.А. «KANP_DOO» Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ. №2013612382 Российская Федерация. ФГБОУ ВПО «СибГТУ». Заявка №2013610101 от 09.01.2013; зарег. 26.02.2013.

Размещено на Allbest.ru