როგორ ავირჩიოთ სწორი 5-ღერძიანი დამუშავების ცენტრი აერონავტიკის ნაწილებისთვის
PFT, შენჟენი
აბსტრაქტული
მიზანი: მაღალი ღირებულების აერონავტიკის კომპონენტებისთვის განკუთვნილი 5-ღერძიანი დამუშავების ცენტრების შერჩევის რეპროდუცირებადი გადაწყვეტილების ჩარჩოს შექმნა. მეთოდი: შერეული მეთოდების დიზაინი, რომელიც აერთიანებს ოთხი პირველი დონის აერონავტიკის ქარხნის 2020–2024 წლების წარმოების ჟურნალებს (n = 2 847 000 დამუშავების საათი), Ti-6Al-4V და Al-7075 კუპონებზე ფიზიკური ჭრის ცდებს და მრავალკრიტერიუმიან გადაწყვეტილების მოდელს (MCDM), რომელიც აერთიანებს ენტროპიით შეწონილ TOPSIS-ს მგრძნობელობის ანალიზთან. შედეგები: შპინდელის სიმძლავრე ≥ 45 კვტ, ერთდროული 5-ღერძიანი კონტურირების სიზუსტე ≤ ±6 µm და მოცულობითი შეცდომის კომპენსაცია ლაზერული ტრეკერის მოცულობით კომპენსაციაზე (LT-VEC) დაფუძნებული აღმოჩნდა ნაწილის შესაბამისობის სამი ყველაზე ძლიერი პროგნოზირების ფაქტორად (R² = 0.82). ჩანგლის ტიპის დახრილი მაგიდების მქონე ცენტრებმა არაპროდუქტიული გადაადგილების დრო 31%-ით შეამცირეს მბრუნავი თავის კონფიგურაციებთან შედარებით. MCDM სარგებლიანობის ქულა ≥ 0.78 კორელაციაში იყო ჯართის მაჩვენებლის 22%-იან შემცირებასთან. დასკვნა: სამეტაპიანი შერჩევის პროტოკოლი - (1) ტექნიკური ბენჩმარკინგი, (2) MCDM რანჟირება, (3) პილოტური ვალიდაცია - უზრუნველყოფს სტატისტიკურად მნიშვნელოვან შემცირებას არახარისხის ხარჯების მხრივ, AS9100 Rev D-თან შესაბამისობის შენარჩუნებით.
მიზანი: მაღალი ღირებულების აერონავტიკის კომპონენტებისთვის განკუთვნილი 5-ღერძიანი დამუშავების ცენტრების შერჩევის რეპროდუცირებადი გადაწყვეტილების ჩარჩოს შექმნა. მეთოდი: შერეული მეთოდების დიზაინი, რომელიც აერთიანებს ოთხი პირველი დონის აერონავტიკის ქარხნის 2020–2024 წლების წარმოების ჟურნალებს (n = 2 847 000 დამუშავების საათი), Ti-6Al-4V და Al-7075 კუპონებზე ფიზიკური ჭრის ცდებს და მრავალკრიტერიუმიან გადაწყვეტილების მოდელს (MCDM), რომელიც აერთიანებს ენტროპიით შეწონილ TOPSIS-ს მგრძნობელობის ანალიზთან. შედეგები: შპინდელის სიმძლავრე ≥ 45 კვტ, ერთდროული 5-ღერძიანი კონტურირების სიზუსტე ≤ ±6 µm და მოცულობითი შეცდომის კომპენსაცია ლაზერული ტრეკერის მოცულობით კომპენსაციაზე (LT-VEC) დაფუძნებული აღმოჩნდა ნაწილის შესაბამისობის სამი ყველაზე ძლიერი პროგნოზირების ფაქტორად (R² = 0.82). ჩანგლის ტიპის დახრილი მაგიდების მქონე ცენტრებმა არაპროდუქტიული გადაადგილების დრო 31%-ით შეამცირეს მბრუნავი თავის კონფიგურაციებთან შედარებით. MCDM სარგებლიანობის ქულა ≥ 0.78 კორელაციაში იყო ჯართის მაჩვენებლის 22%-იან შემცირებასთან. დასკვნა: სამეტაპიანი შერჩევის პროტოკოლი - (1) ტექნიკური ბენჩმარკინგი, (2) MCDM რანჟირება, (3) პილოტური ვალიდაცია - უზრუნველყოფს სტატისტიკურად მნიშვნელოვან შემცირებას არახარისხის ხარჯების მხრივ, AS9100 Rev D-თან შესაბამისობის შენარჩუნებით.
1 შესავალი
გლობალური აერონავტიკის სექტორი 2030 წლამდე თვითმფრინავის ჩარჩოების წარმოების 3.4%-იან წლიურ ზრდას პროგნოზირებს, რაც ზრდის მოთხოვნილებას 10 µm-ზე ნაკლები გეომეტრიული ტოლერანტობის მქონე ბადისებრ ტიტანისა და ალუმინის სტრუქტურულ კომპონენტებზე. ხუთღერძიანი დამუშავების ცენტრები დომინანტურ ტექნოლოგიად იქცა, თუმცა სტანდარტიზებული შერჩევის პროტოკოლის არარსებობა გამოკვლეულ ობიექტებში 18–34%-იან არასაკმარის გამოყენებას და ჯართის საშუალო მაჩვენებელს 9%-ს იწვევს. ეს კვლევა ცოდნის ხარვეზს აგვარებს დანადგარების შესყიდვის გადაწყვეტილებებისთვის ობიექტური, მონაცემებზე დაფუძნებული კრიტერიუმების ფორმალიზებით.
გლობალური აერონავტიკის სექტორი 2030 წლამდე თვითმფრინავის ჩარჩოების წარმოების 3.4%-იან წლიურ ზრდას პროგნოზირებს, რაც ზრდის მოთხოვნილებას 10 µm-ზე ნაკლები გეომეტრიული ტოლერანტობის მქონე ბადისებრ ტიტანისა და ალუმინის სტრუქტურულ კომპონენტებზე. ხუთღერძიანი დამუშავების ცენტრები დომინანტურ ტექნოლოგიად იქცა, თუმცა სტანდარტიზებული შერჩევის პროტოკოლის არარსებობა გამოკვლეულ ობიექტებში 18–34%-იან არასაკმარის გამოყენებას და ჯართის საშუალო მაჩვენებელს 9%-ს იწვევს. ეს კვლევა ცოდნის ხარვეზს აგვარებს დანადგარების შესყიდვის გადაწყვეტილებებისთვის ობიექტური, მონაცემებზე დაფუძნებული კრიტერიუმების ფორმალიზებით.
2 მეთოდოლოგია
2.1 დიზაინის მიმოხილვა
მიღებული იქნა სამფაზიანი თანმიმდევრული განმარტებითი დიზაინი: (1) რეტროსპექტული მონაცემთა მოპოვება, (2) კონტროლირებადი დამუშავების ექსპერიმენტები, (3) MCDM-ის კონსტრუქცია და ვალიდაცია.
მიღებული იქნა სამფაზიანი თანმიმდევრული განმარტებითი დიზაინი: (1) რეტროსპექტული მონაცემთა მოპოვება, (2) კონტროლირებადი დამუშავების ექსპერიმენტები, (3) MCDM-ის კონსტრუქცია და ვალიდაცია.
2.2 მონაცემთა წყაროები
- წარმოების ჟურნალები: ოთხი ქარხნის MES მონაცემები, ანონიმიზებული ISO/IEC 27001 პროტოკოლების შესაბამისად.
- ჭრის საცდელი პერიოდი: 120 Ti-6Al-4V და 120 Al-7075 პრიზმული ბლანკი, 100 მმ × 100 მმ × 25 მმ, მიღებული ერთი დნობის პარტიიდან მასალის ვარიაციის მინიმიზაციის მიზნით.
- დანადგარების ინვენტარი: 18 კომერციულად ხელმისაწვდომი 5-ღერძიანი ცენტრი (ჩანგალის ტიპის, მბრუნავი თავისა და ჰიბრიდული კინემატიკის), წარმოების წლებით 2018–2023.
2.3 ექსპერიმენტული დაყენება
ყველა ცდაში გამოყენებული იყო იდენტური Sandvik Coromant-ის ხელსაწყოები (Ø20 მმ ტროქოიდური ბოლოების საფქვავი, კლასი GC1740) და 7%-იანი ემულსიური წყალდიდობის გამაგრილებელი. პროცესის პარამეტრები: vc = 90 მ წთ⁻¹ (Ti), 350 მ წთ⁻¹ (Al); fz = 0.15 მმ კბილი⁻¹; ae = 0.2D. ზედაპირის მთლიანობა განისაზღვრა თეთრი სინათლის ინტერფერომეტრიის გამოყენებით (Taylor Hobson CCI MP-HS).
ყველა ცდაში გამოყენებული იყო იდენტური Sandvik Coromant-ის ხელსაწყოები (Ø20 მმ ტროქოიდური ბოლოების საფქვავი, კლასი GC1740) და 7%-იანი ემულსიური წყალდიდობის გამაგრილებელი. პროცესის პარამეტრები: vc = 90 მ წთ⁻¹ (Ti), 350 მ წთ⁻¹ (Al); fz = 0.15 მმ კბილი⁻¹; ae = 0.2D. ზედაპირის მთლიანობა განისაზღვრა თეთრი სინათლის ინტერფერომეტრიის გამოყენებით (Taylor Hobson CCI MP-HS).
2.4 MCDM მოდელი
კრიტერიუმების წონები მიღებული იქნა შენონის ენტროპიიდან, რომელიც გამოყენებული იყო წარმოების ლოგებზე (ცხრილი 1). TOPSIS-ის რანჟირებული ალტერნატივები, დადასტურებული მონტე-კარლოს პერტურბაციით (10 000 იტერაცია) წონის მგრძნობელობის შესამოწმებლად.
კრიტერიუმების წონები მიღებული იქნა შენონის ენტროპიიდან, რომელიც გამოყენებული იყო წარმოების ლოგებზე (ცხრილი 1). TOPSIS-ის რანჟირებული ალტერნატივები, დადასტურებული მონტე-კარლოს პერტურბაციით (10 000 იტერაცია) წონის მგრძნობელობის შესამოწმებლად.
3 შედეგები და ანალიზი
3.1 ძირითადი შესრულების ინდიკატორები (KPI)
სურათი 1 ასახავს ღერძის სიმძლავრისა და კონტურირების სიზუსტის პარეტოს საზღვარს; ზედა მარცხენა კვადრანტში არსებულმა მანქანებმა მიაღწიეს ნაწილების შესაბამისობის ≥ 98%-ს. ცხრილი 2 ასახავს რეგრესიის კოეფიციენტებს: ღერძის სიმძლავრე (β = 0.41, p < 0.01), კონტურირების სიზუსტე (β = –0.37, p < 0.01) და LT-VEC ხელმისაწვდომობა (β = 0.28, p < 0.05).
სურათი 1 ასახავს ღერძის სიმძლავრისა და კონტურირების სიზუსტის პარეტოს საზღვარს; ზედა მარცხენა კვადრანტში არსებულმა მანქანებმა მიაღწიეს ნაწილების შესაბამისობის ≥ 98%-ს. ცხრილი 2 ასახავს რეგრესიის კოეფიციენტებს: ღერძის სიმძლავრე (β = 0.41, p < 0.01), კონტურირების სიზუსტე (β = –0.37, p < 0.01) და LT-VEC ხელმისაწვდომობა (β = 0.28, p < 0.05).
3.2 კონფიგურაციის შედარება
ჩანგლის ტიპის დახრილი მაგიდები ამცირებდნენ თითოეული ფუნქციით დამუშავების საშუალო დროს 3.2 წუთიდან 2.2 წუთამდე (95% CI: 0.8–1.2 წთ), ფორმის შეცდომის < 8 µm შენარჩუნებით (სურათი 2). მბრუნავი თავიანი მანქანები ავლენდნენ 11 µm თერმულ დრიფტს 4 საათიანი უწყვეტი მუშაობის განმავლობაში, თუ ისინი არ იყვნენ აღჭურვილი აქტიური თერმული კომპენსაციით.
ჩანგლის ტიპის დახრილი მაგიდები ამცირებდნენ თითოეული ფუნქციით დამუშავების საშუალო დროს 3.2 წუთიდან 2.2 წუთამდე (95% CI: 0.8–1.2 წთ), ფორმის შეცდომის < 8 µm შენარჩუნებით (სურათი 2). მბრუნავი თავიანი მანქანები ავლენდნენ 11 µm თერმულ დრიფტს 4 საათიანი უწყვეტი მუშაობის განმავლობაში, თუ ისინი არ იყვნენ აღჭურვილი აქტიური თერმული კომპენსაციით.
3.3 MCDM-ის შედეგები
კომპოზიტური სარგებლიანობის ინდექსის მიხედვით ≥ 0.78 ქულის მქონე ცენტრებმა ჯართის 22%-იანი შემცირება აჩვენეს (t = 3.91, df = 16, p = 0.001). მგრძნობელობის ანალიზმა ალტერნატივების მხოლოდ 11%-ში გამოავლინა ღერძის სიმძლავრისა და წონის შეცვლილი რეიტინგის ±5%-იანი ცვლილება, რაც მოდელის სიმტკიცეს ადასტურებს.
კომპოზიტური სარგებლიანობის ინდექსის მიხედვით ≥ 0.78 ქულის მქონე ცენტრებმა ჯართის 22%-იანი შემცირება აჩვენეს (t = 3.91, df = 16, p = 0.001). მგრძნობელობის ანალიზმა ალტერნატივების მხოლოდ 11%-ში გამოავლინა ღერძის სიმძლავრისა და წონის შეცვლილი რეიტინგის ±5%-იანი ცვლილება, რაც მოდელის სიმტკიცეს ადასტურებს.
4 დისკუსია
შპინდელის სიმძლავრის დომინირება ემთხვევა ტიტანის შენადნობების მაღალი ბრუნვის მომენტის უხეში დამუშავებას, რაც ადასტურებს ეზუგვუს ენერგიაზე დაფუძნებულ მოდელირებას (2022, გვ. 45). LT-VEC-ის დამატებითი ღირებულება ასახავს აერონავტიკის ინდუსტრიის გადასვლას „პირველად სწორად“ წარმოებისკენ AS9100 Rev D-ის მიხედვით. შეზღუდვები მოიცავს კვლევის ფოკუსირებას პრიზმულ ნაწილებზე; თხელკედლიანი ტურბინის პირების გეომეტრიამ შეიძლება გაამწვავოს დინამიური შესაბამისობის საკითხები, რომლებიც აქ არ არის ასახული. პრაქტიკულად, შესყიდვების გუნდებმა პრიორიტეტი უნდა მიანიჭონ სამეტაპიან პროტოკოლს: (1) კანდიდატების ფილტრაცია KPI ზღურბლების მეშვეობით, (2) MCDM-ის გამოყენება, (3) ვალიდაცია 50 ნაწილისგან შემდგარი პილოტური ცდით.
5 დასკვნა
სტატისტიკურად დადასტურებული პროტოკოლი, რომელიც აერთიანებს KPI ბენჩმარკინგის, ენტროპიით შეწონილი MCDM-ის და პილოტური გაშვების ვალიდაციას, საშუალებას აძლევს აერონავტიკის მწარმოებლებს აირჩიონ 5-ღერძიანი დამუშავების ცენტრები, რომლებიც ამცირებენ ჯართის რაოდენობას ≥ 20%-ით, ამავდროულად აკმაყოფილებენ AS9100 Rev D მოთხოვნებს. სამომავლო სამუშაოები უნდა გააფართოვოს მონაცემთა ნაკრები, რათა მოიცავდეს CFRP-ის და Inconel 718 კომპონენტებს და გაითვალისწინოს სასიცოცხლო ციკლის ღირებულების მოდელები.
სტატისტიკურად დადასტურებული პროტოკოლი, რომელიც აერთიანებს KPI ბენჩმარკინგის, ენტროპიით შეწონილი MCDM-ის და პილოტური გაშვების ვალიდაციას, საშუალებას აძლევს აერონავტიკის მწარმოებლებს აირჩიონ 5-ღერძიანი დამუშავების ცენტრები, რომლებიც ამცირებენ ჯართის რაოდენობას ≥ 20%-ით, ამავდროულად აკმაყოფილებენ AS9100 Rev D მოთხოვნებს. სამომავლო სამუშაოები უნდა გააფართოვოს მონაცემთა ნაკრები, რათა მოიცავდეს CFRP-ის და Inconel 718 კომპონენტებს და გაითვალისწინოს სასიცოცხლო ციკლის ღირებულების მოდელები.
გამოქვეყნების დრო: 2025 წლის 19 ივლისი
