Концепція проектування та імітаційного моделювання високопродуктивних технологічних процесів виробництва вітчизняних транспортних літаків

Abstract

Метою роботи є підвищення ефективності агрегатно-складального виробництва літаків шляхом інформаційної підтримки і поглибленої автоматизації технологічних процесів, скорочення термінів початку серійного виробництва нового цивільного літака. Вперше запропоновано принципи концептуального проектування і імітаційного моделювання технологічних процесів виробництва літаків, що включають принцип системного використання інтегрованих інформаційних технологій автоматизованого проектування в системах віртуальної реальності для технологічного планування агрегатно-складального виробництва, принцип випереджаючого запуску в серію нового літака до одержання сертифіката типу і принцип використання в серійному виробництві агрегатно-складального оснащення дослідного виробництва розробника. Наведено відомості про використання основних результатів дисертації на підприємствах і в організаціях літакобудівної галузі України.

The aim of the work is to increase the efficiency of unit-assembly production of aircraft through information support and in-depth automation of manufacturing processes, reduce the start date for mass production of a new civil aircraft. For the first time, the basic principles of conceptual design and simulation modeling of manufacturing processes for production of aircraft were proposed, including the principle of systematic use of integrated information technologies of computer-aided design in virtual reality systems for technological planning of unit-assembly production, the principle of advanced launch of serial production of new aircraft before obtaining a type certificate and the principle of use in mass production of unit-assembly equipment from the developer's prototype production. Information on use of the main results of the thesis at enterprises and organizations of aircraft manufacturing industry of Ukraine were provided.

Целью работы является повышение эффективности и сокращение цикла агрегатно-сборочного производства отечественных гражданских самолётов путём информационной поддержки и углублённой автоматизации технологических процессов, установление основных составляющих высокоэффективного производства отечественных самолётов, анализ современного состояния и основных принципов обеспечения высокопродуктивных технологических процессов их производства. Проведён обзор и анализ мировых тенденций развития гражданского самолётостроения, которые выявили новые пути повышения эффективности проектирования и производства воздушных судов транспортной категории. Общей тенденцией является возрастание роли информационных и компьютерных технологий автоматизации процессов на всех этапах жизненного цикла создания воздушного судна, а также усиление влияния сокращения сроков и объемов технической подготовки производства в обеспечении высокой продуктивности производства. Впервые предложены и разработаны основные принципы концептуального проектирования и имитационного моделирования высокопродуктивных технологических процессов производства отечественных гражданских самолётов, включающие принцип системного применения интегрированных информационных технологий автоматизированного проектирования в системах виртуальной реальности для технологического планирования агрегатно-сборочного производства, принцип опережающего запуска в серию нового самолёта до получения сертификата типа и принцип эффективного использования в серийном производстве агрегатно-сборочного оснащения опытного производства разработчика. Разработана методика реализации системы автоматического конструирования и изготовления приспособлений при технологической подготовке самолётостроительного производства в режиме виртуальной реальности, которая опробована на примере центроплана ближнемагистрального самолёта Ан-148. Разработанные методики и технологические рекомендации являются первой работой в области применения и практического внедрения в технологическую подготовку производства летательных аппаратов технологий виртуальной реальности. Синтезирована концепция применения программно-технического комплекса в среде виртуальной реальности 3D-цифровой конструкторско-технологической подготовки производства агрегатов авиационных конструкций. Предложена и обоснована концепция и методикапроектирования оснастки агрегатно-сборочного производства самолётов на базе их электронных конструкторско-технологических макетов в среде CAD/CAM/CAE систем управления производственной информацией (PDM) и виртуальной реальности. Показано, что применение разработанной программно-ориентированной системы конструирования и изготовления приспособлений в режиме виртуальной реальности для технологического планирования производства обеспечивает существенное снижение трудоёмкости проектных работ до 70% и времени изготовления технологической оснастки для агрегатно-сборочного производства до 80% в сравнении с существующими показателями. Раскрыты возможности сокращения сроков начала серийного производства нового гражданского самолёта. Показано, что реализация принципа использования в серийном производстве агрегатно-сборочной оснастки опытного производства разработчика обеспечивает сокращение срока технологической подготовки производства до 35% и производственных затрат до 20%. Обоснована зависимость производственного риска от времени начала производства воздушного судна. Установлено, что смещение начала технологической подготовки производства на ранние этапы сертификации нового самолёта позволяет сократить его запуск в серийное производство на 30% при производственном риске не более 5%. Разработан приближенный метод прогнозирования эффективности использования в серийном производстве агрегатно-сборочной оснастки опытного производства разработчика. Предложена технико-экономическая модель анализа эффективности использования опытной оснастки в серийном производстве и проведён предварительный анализ эффективных сроков изготовления, ввода в эксплуатацию серийной оснастки и изменения программы выпуска воздушного судна. Проведена реализация концептуального подхода к прогнозированию оптимального срока опережающего запуска нового самолёта в серийное производство. Приведены сведения о внедрении и использовании основных результатов диссертации при проектировании и разработке технологической подготовки производства гражданских самолётов на предприятиях и в организациях самолетостроительной отрасли Украины, а также в учебном процессе Национального аэрокосмического университета им. М.Н. Жуковского "Харьковский авиационный институт" в виде методологических материалов и рекомендаций при подготовке высококвалифицированных кадров для самолетостроительной отрасли Украины.