Системний аналіз технології виробництва масивного металевого лиття
У роботі показано, що застосування системного підходу сприяє розробленню методики експрес-оцінки механічних властивостей цільового продукту, одержаного реалізацією періодичного технологічного процесу. В работе показано, что применение системного подхода способствует разработке методики экспресс-оцен...
Saved in:
| Published in: | Вісник НАН України |
|---|---|
| Date: | 2015 |
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2015
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/87380 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Системний аналіз технології виробництва масивного металевого лиття / Вад.І. Большаков, В.І. Большаков, В.М. Волчук, Ю.І. Дубров // Вісник Національної академії наук України. — 2015. — № 9. — С. 69-73. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-87380 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Большаков, Вад.І. Большаков, В.І. Волчук, В.М. Дубров, Ю.І. 2015-10-17T16:53:25Z 2015-10-17T16:53:25Z 2015 Системний аналіз технології виробництва масивного металевого лиття / Вад.І. Большаков, В.І. Большаков, В.М. Волчук, Ю.І. Дубров // Вісник Національної академії наук України. — 2015. — № 9. — С. 69-73. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. 0372-6436 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/87380 519.21 У роботі показано, що застосування системного підходу сприяє розробленню методики експрес-оцінки механічних властивостей цільового продукту, одержаного реалізацією періодичного технологічного процесу. В работе показано, что применение системного подхода способствует разработке методики экспресс-оценки механических свойств целевого продукта, получаемого за счет реализации периодического технологического процесса. It is shown that the application of a systematic approach facilitates the development of rapid assessment methods of the mechanical properties of the desired product obtained through the implementation of a batch process. uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Вісник НАН України Статті та огляди Системний аналіз технології виробництва масивного металевого лиття Системный анализ технологии производства массивных металлических отливок System analysis techniques of producing solid metal castings Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Системний аналіз технології виробництва масивного металевого лиття |
| spellingShingle |
Системний аналіз технології виробництва масивного металевого лиття Большаков, Вад.І. Большаков, В.І. Волчук, В.М. Дубров, Ю.І. Статті та огляди |
| title_short |
Системний аналіз технології виробництва масивного металевого лиття |
| title_full |
Системний аналіз технології виробництва масивного металевого лиття |
| title_fullStr |
Системний аналіз технології виробництва масивного металевого лиття |
| title_full_unstemmed |
Системний аналіз технології виробництва масивного металевого лиття |
| title_sort |
системний аналіз технології виробництва масивного металевого лиття |
| author |
Большаков, Вад.І. Большаков, В.І. Волчук, В.М. Дубров, Ю.І. |
| author_facet |
Большаков, Вад.І. Большаков, В.І. Волчук, В.М. Дубров, Ю.І. |
| topic |
Статті та огляди |
| topic_facet |
Статті та огляди |
| publishDate |
2015 |
| language |
Ukrainian |
| container_title |
Вісник НАН України |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Системный анализ технологии производства массивных металлических отливок System analysis techniques of producing solid metal castings |
| description |
У роботі показано, що застосування системного підходу сприяє розробленню методики експрес-оцінки механічних властивостей цільового продукту, одержаного реалізацією періодичного технологічного процесу.
В работе показано, что применение системного подхода способствует разработке методики экспресс-оценки механических свойств целевого продукта, получаемого за счет реализации периодического технологического процесса.
It is shown that the application of a systematic approach facilitates the development of rapid assessment methods of the
mechanical properties of the desired product obtained through the implementation of a batch process.
|
| issn |
0372-6436 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/87380 |
| citation_txt |
Системний аналіз технології виробництва масивного металевого лиття / Вад.І. Большаков, В.І. Большаков, В.М. Волчук, Ю.І. Дубров // Вісник Національної академії наук України. — 2015. — № 9. — С. 69-73. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT bolʹšakovvadí sistemniianalíztehnologíívirobnictvamasivnogometalevogolittâ AT bolʹšakovví sistemniianalíztehnologíívirobnictvamasivnogometalevogolittâ AT volčukvm sistemniianalíztehnologíívirobnictvamasivnogometalevogolittâ AT dubrovûí sistemniianalíztehnologíívirobnictvamasivnogometalevogolittâ AT bolʹšakovvadí sistemnyianaliztehnologiiproizvodstvamassivnyhmetalličeskihotlivok AT bolʹšakovví sistemnyianaliztehnologiiproizvodstvamassivnyhmetalličeskihotlivok AT volčukvm sistemnyianaliztehnologiiproizvodstvamassivnyhmetalličeskihotlivok AT dubrovûí sistemnyianaliztehnologiiproizvodstvamassivnyhmetalličeskihotlivok AT bolʹšakovvadí systemanalysistechniquesofproducingsolidmetalcastings AT bolʹšakovví systemanalysistechniquesofproducingsolidmetalcastings AT volčukvm systemanalysistechniquesofproducingsolidmetalcastings AT dubrovûí systemanalysistechniquesofproducingsolidmetalcastings |
| first_indexed |
2025-11-26T02:45:17Z |
| last_indexed |
2025-11-26T02:45:17Z |
| _version_ |
1850609220482760704 |
| fulltext |
ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2015, № 9 69
БОЛЬШАКОВ
Вадим Іванович —
академік НАН України,
доктор технічних наук, професор,
директор Інституту чорної
металургії ім. З.І. Некрасова
НАН України
БОЛЬШАКОВ
Володимир Іванович —
доктор технічних наук, професор,
ректор Придніпровської
державної академії будівництва
та архітектури
ВОЛЧУК
Володимир Миколайович —
доктор технічних наук,
доцент кафедри
матеріалознавства та обробки
матеріалів Придніпровської
державної академії будівництва
та архітектури
ДУБРОВ
Юрій Ісайович —
доктор технічних наук,
професор кафедри
матеріалознавства та обробки
матеріалів Придніпровської
державної академії будівництва
та архітектури
УДК 519.21
СИСТЕМНИЙ АНАЛІЗ
ТЕХНОЛОГІЇ ВИРОБНИЦТВА
МАСИВНОГО МЕТАЛЕВОГО ЛИТТЯ
У роботі показано, що застосування системного підходу сприяє розроблен-
ню методики експрес-оцінки механічних властивостей цільового продукту,
одержаного реалізацією періодичного технологічного процесу.
Ключові слова: теорія систем, цільовий продукт, база даних, експертна
система.
Філософія трактує поняття системи як сукупності елементів,
що мають взаємозв’язки один з одним. Однак це визначення
не має обмежень, і ґрунтуючись на ньому, можна констатувати,
що оскільки причинно-наслідковими зв’язками охоплено прак-
тично всі об’єкти світу, то під поняття «система» підходить не-
скінченне число об’єктів, створених природою і людиною.
Створюючи різноманітні системи і впроваджуючи їх у ви-
робництво, ми робимо це згідно з логікою, ініційованою кон-
кретним завданням. Зіставляючи цю логіку з логікою, що дик-
тується теорією систем, ми бачимо їхню абсолютну збіжність,
оскільки обидві вони зумовлюють формування послідовності
дій, спрямованих на встановлення структурних зв’язків між
змінними та елементами системи [1, 2]. При цьому виявляєть-
ся, що будь-які форми подання системного підходу, такі як сис-
темний аналіз, теорія систем тощо, спрямовані на створення
раціональної системи якості на різних стадіях життєвого циклу
системи. Зокрема, якості цільового продукту, якості управлін-
ня, якості вимірювання, якості ідентифікації, якості задоволен-
ня потреб і т. ін.
У зв’язку з цим, доцільним, на нашу думку, є створення для
певних класів систем шаблонів їх комплексного дослідження як
єдиного цілого з представленням проблем, що виникають при
цьому, як серії задач зі знаходження критеріїв та їх розв’язків,
з деталізацією цілей і конструюванням ефективної організації
для їх досягнення. Доцільність створення таких шаблонів стає
очевидною, якщо ми проаналізуємо їх дієвість на конкретному
doi: 10.15407/visn2015.09.069
70 ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2015, № 9
СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ
прикладі. Для цього розглянемо застосування
системного підходу до організації менеджмен-
ту з якості цільового продукту, одержаного в
результаті реалізації періодичного техноло-
гічного процесу (зокрема, управління якістю
масивних металевих виливків — прокатних
валків).
У цьому випадку складність менеджменту
полягає в тому, що якість таких виробів, як пра-
вило, визначають під час проведення натурних
випробувань після завершення основного тех-
нологічного циклу, який може тривати досить
довго, тобто вже після виготовлення виробу.
Періодичність аналізованої технології зу-
мовлена насамперед часом підготовки фор-
ми валка, виплавки металу, заливки металу
у форми, охолодження валка. Усі ці процеси
тривають 3—4 доби, залежно від маси виробу.
Якщо валки зазнають термічного оброблен-
ня, технологічний процес може затягнутися
до 2—3 тижнів. Після закінчення основного
технологічного циклу визначають показники
якості виробу і перевіряють їх на відповідність
нормативним документам. При цьому є ймо-
вірність того, що показники якості вихідних
матеріалів, витрачених на виготовлення на-
ступного за номером виробу, істотно відрізня-
тимуться від попередніх показників, скажімо,
в разі нових надходжень матеріалів, причому
відрізнятимуться настільки, що користувачу
потрібно буде заново визначати адекватні цим
змінам керуючі впливи. Ця та аналогічні їй си-
туації спричинюють необхідність визначення
показників якості цільового продукту, одер-
жуваного під час реалізації періодичного тех-
нологічного процесу. Для цього потрібно роз-
робити метод визначення допустимо точних
значень показників якості продукту, з ураху-
ванням можливих тимчасових перманентних
змін якості вихідного матеріалу до початку ре-
алізації основного технологічного циклу.
На рисунку наведено схему можливої реа-
лізації системного підходу до поставленого за-
вдання. На першому етапі здійснюють оцінку
якості вихідної сировини (блоки 1, 2). Після
завершення основного технологічного циклу
в натурних випробуваннях оцінюють якість Схема реалізації системного підходу
ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2015, № 9 71
СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ
продукту (блоки 3, 4). Результати натурних
випробувань порівнюють з теоретично вста-
новленими результатами (блок 12), і на цій
основі особи, що приймають рішення, визнача-
ють адекватність методу теоретичного визна-
чення якості продукту. Якщо він адекватний,
особи, що приймають рішення, застосовують
цей алгоритм надалі [3, 4]. У прикладі, який
ми розглядаємо, було обрано метод теоретич-
ного визначення якості, заснований на муль-
тифрактальному аналізі структури цільового
продукту [4].
Оскільки показники вихідної сировини мо-
жуть змінюватися в досить широкому діапазо-
ні, дані, що характеризують її якість, надходять
у базу даних (блок 5), де фіксується вся перед-
історія застосування технології [5, 6]. База да-
них може бути представлена у вигляді системи
рівнянь [7], отриманих на основі аналізу да-
них пасивного і активного експериментів [3].
У разі, коли прямий експеримент на реально-
му об’єкті провести неможливо, наприклад че-
рез імовірність великих матеріальних витрат,
великотоннажність технології, небезпечність
порушення технологічного циклу тощо, разом
зі статистичним прогнозом [8] доцільно засто-
совувати евристичні процедури [9]. У міру по-
глиблення аналізу досліджуваних матеріалів
починає зростати складність їх формалізова-
ного опису. До цього додається ще необхід-
ність урахування змін властивостей матеріалу
з часом (деформація, корозія тощо).
Такий підхід до створення бази даних дає
змогу представити її у вигляді рівнянь, наяв-
ність яких виключає застосування машини
логічного висновку. Варто відзначити деякі
переваги цієї експертної системи [10], до яких
належать:
• чітко визначений обсяг навчальної ви-
бірки;
• можливість оцінювати рівень компетент-
ності експертів і не враховувати ту інформа-
цію, яка продукується некомпетентними екс-
пертами [11];
• гнучкість, простота та прозорість;
• порівняно невисока ціна і можливість до-
опрацювання програми.
Отже, ідентифікацію якісних характеристик
матеріалу можна здійснювати не лише тра-
диційними методами (мікроскопія, рентгено-
спектральний і рентгеноструктурний аналіз
та ін.), а й за допомогою спеціалізованих екс-
пертних систем. Незважаючи на труднощі, що
виникають при формалізації багатьох завдань
матеріалознавства, застосування таких систем
створює передумови для ефективної оцінки
якісних характеристик матеріалів на попере-
дньому етапі їх дослідження.
На другому етапі, з огляду на те, що створе-
на база даних містить усю передісторію засто-
сування технології, охоплюючи як позитивні,
так і негативні результати, особи, що прийма-
ють рішення, призначаючи верхній і нижній
рівні керованих змінних, вибирають ту части-
ну бази даних, у якій, на їхню думку, механічні
властивості мають поліпшуватися (блоки 7, 8).
Це дозволяє особам, що приймають рішення
(блок 7), формувати матрицю активного екс-
перименту і за отриманими рівняннями оці-
нювати вплив елементів хімічного складу на
механічні властивості продукту (блоки 8, 9).
Враховуючи, що механічні властивості мо-
жуть суперечити одна одній у тому сенсі, що
поліпшення однієї властивості може призво-
дити до погіршення іншої, визначають область
компромісу [12], в якій вибрані механічні влас-
тивості мають мінімальні протиріччя (блоки 7,
9, 10).
Стосовно реалізації третього етапу, спрямо-
ваного на визначення області компромісу для
досліджуваних марок матеріалу валків (блок
10), слід зазначити, що більшість критеріїв, які
характеризують працездатність і ефективність
технології, задаються нормативними докумен-
тами в допустимих межах, у цих межах пере-
буває й область компромісу. Ймовірно, це про-
диктовано тим, що розробники нормативних
документів прагнуть, наскільки це можливо,
витримати технологічний процес у конкретно
вибраній частині робочої області.
На четвертому етапі для перевірки достовір-
ності і, за потреби, для коригування отриманих
на етапах статистичного аналізу результатів
(блоки 1—10) пропонується проводити оцін-
72 ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2015, № 9
СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ
ку механічних властивостей валкового чавуну,
визначаючи фрактальні розмірності елементів
його структури (блоки 11, 12) [13]. Цей вибір
зумовлений тим, що в разі, якщо апроксима-
цію елементів структури зі складною геоме-
тричною конфігурацією проводять цілочисло-
вими фігурами Евкліда, виникає похибка при
оцінюванні характеристик якості матеріалу на
різних масштабних рівнях [14]. Це ініціює за-
міну геометричних характеристик елементів
структури (довжина, площа, об’єм) на більш
диференційовану вимірну оцінку, яка має
частково компенсувати неповноту формальної
аксіоматики, застосованої при ідентифікації
структури фігурами Евкліда. Для часткової
компенсації неповноти формальної аксіома-
тики пропонується використовувати мову
вищого рівня [15] — мову фрактальної геоме-
трії. Реалізація четвертого етапу уможливлює
коригування результатів прогнозу механічних
властивостей досліджуваних марок чавунних і
сталевих валків.
Отже, застосування системного підходу
сприяє розробленню методики експрес-оцінки
механічних властивостей цільового продукту
за рахунок реалізації періодичної технології,
яка дає можливість:
• застосовувати композицію пасивного та
активного експериментів, що дозволяє іденти-
фікувати механічні властивості валків до за-
вершення основного циклу процесу їх вироб-
ництва;
• визначати вплив хімічного складу на ме-
ханічні властивості прокатних валків;
• визначати область компромісу механіч-
них властивостей прокатних валків, у якій ці
властивості мінімально суперечать одна одній;
• коригувати статистично передбачені меха-
нічні властивості валків, застосовуючи теорію
мультифракталів до ідентифікації їх структури.
REFERENCES
1. Bertalanfi L. In: System Research. (Moscow: Nauka, 1969). [in Russian].
[Берталанфи Л. Общая теория систем: обзор проблем и результатов. В кн.: Системные исследования. М.: Наука,
1969. С. 34—35].
2. Uyomov A.I. System Approach and General Systems Theory. (Moscow: Mysl, 1978). [in Russian].
[Уёмов А.И. Системный подход и общая теория систем. М.: Мысль, 1978].
3. Bol’shakov V.I., Volchuk V.N., Dubrov Yu.I. The stages of identification of multiparameter technologies and their
realization. Visn. Nac. Akad. Nauk Ukr. 2013. (8): 66—72. [in Ukrainian].
[Большаков В.І., Волчук В.М., Дубров Ю.І. Етапи ідентифікації багатопараметричних технологій та шляхи їх
реалізації. Вісник НАН України. 2013. № 8. С. 66—72].
4. Bol’shakov V.I., Volchuk V.N., Dubrov Yu.I. Dopovidi NANU. 2008. (11): 99—107. [in Russian].
[Большаков В.И., Волчук В.Н., Дубров Ю.И. Особенности применения мультифрактального формализма в
материаловедении. Доповіді НАН України. 2008. № 11. С. 99—107].
5. Krivosheev A.E. Cast Rolls: Theoretical and Technological Bases of Production. (Moscow: Metallurgizdat, 1957). [in
Russian].
[Кривошеев А.Е. Литые валки: теоретические и технологические основы производства. М.: Металлургиздат,
1957].
6. Merlo O.E. Quality Cast Iron Rolls. (Moscow: Metallurgiya, 1966). [in Russian].
[Мерло О.Э. Качество чугунных прокатных валков. М.: Металлургия, 1966].
7. Bol’shakov V.I., Dubrov Yu.I., Tkachenko A.N., Tkachenko V.A. Dopovidi NANU. 2006. (9): 100—103. [in Russian].
[Большаков В.И., Дубров Ю.И., Ткаченко А.Н., Ткаченко В.А. Пути решения задач идентификации качествен-
ных характеристик материалов на основе экспертных систем. Доповіді НАН України. 2006. № 9. С. 100—103].
8. Bazhenov V.G., Zefirov S.V., Osetrov S.L. Zavodskaya laboratoriya. Diagnostika materialov. 2006. 72(9): 39—45. [in
Russian].
[Баженов В.Г., Зефиров С.В., Осетров С.Л. Экспериментально-расчетный метод идентификации деформаци-
онных и прочностных свойств материалов. Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2006. Т. 72, № 9.
С. 39—45].
ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2015, № 9 73
СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ
9. Bol’shakov V.I., Dubrov Yu.I. Metal Science & Heat Treatment of Metals (Metaloznavstvo ta termichna obrobka met-
aliv). 2014. (1): 19—42. [in Russian].
[Большаков В.И., Дубров Ю.И. Вычислительно неприводимые системы и пути их идентификации. Метало-
знавство та термічна обробка металів. 2014. № 1. С. 19—42].
10. Dubrov Yu.I., Volchuk V.N., Bol’shakov V.I. In: The modeling and optimization in materials science. Proc. 40th Int.
Conf. (Odessa, 2001). [in Russian].
[Дубров Ю.И., Волчук В.Н., Большаков В.И. Применение экспертной информации при формировании ак-
тивного эксперимента в материаловедении. Моделирование и оптимизация в материаловедении: матер. 40-го
междунар. семинара. Одесса: АстроПринт, 2001. С. 25—26].
11. Dubrov Yu.I., Putilov V.M., Tarkhanov V.K. In: Industrial Informatics: Methodology, Tools and Systems. (Perm, 1988).
[in Russian].
[Дубров Ю.И., Путилов В.М., Тарханов В.К. Об одном методе повышения согласованности экспертной оценки.
В кн.: Промышленная информатика: методология, средства и системы. Пермь: НПО Парма, 1988].
12. Bol’shakov V.I., Volchuk V.N., Dubrov Yu.I. Metal Science & Heat Treatment of Metals (Metaloznavstvo ta termichna
obrobka metaliv). 2013. (4): 5—11. [in Russian].
[Большаков В.И., Волчук В.Н., Дубров Ю.И. Идентификация многопараметрических, многокритериальных
технологий и пути их практической реализации. Металознавство та термічна обробка металів. 2013. № 4.
С. 5—11].
13. Hentschel H.G., Procaccia I.E. The infinite number of generalized dimensions of fractals and strange attractors.
Physica D. 1983. 8(3): 435—444.
14. Bol’shakov V.I., Volchuk V.N. Metallofizika i Noveishie Tekhnologii. 2011. 33(3): 347—360. [in Russian].
[Большаков В.И., Волчук В.Н. Материаловедческие аспекты применения вейвлетно-мультифрактального
подхода для оценки структуры и свойств малоуглеродистой стали. Металлофизика и новейшие технологии.
2011. Т. 33, № 3. С. 347—360].
15. Bol’shakov Vad.I., Bol’shakov V.I., Dubrov Yu.I. On the incompleteness of formal axiomatics in the problems of iden-
tification of the metal structure. Visn. Nac. Akad. Nauk Ukr. 2014. (4): 55—59. [in Ukrainian].
[Большаков Вад.І., Большаков В.І., Дубров Ю.І. Про неповноту формальної аксіоматики в задачах ідентифікації
структури металу. Вісник НАН України. 2014. № 4. С. 55—59].
Стаття надійшла 04.04.2014.
Вад.И. Большаков 1, В.И. Большаков 2, В.Н. Волчук 2, Ю.И. Дубров 2
1 Институт черной металлургии им. З.И. Некрасова Национальной академии наук Украины
пл. Ак. Стародубова, 1, Днепропетровск, 49050, Украина
2 Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры
ул. Чернышевского, 24а, Днепропетровск, 49600, Украина
СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА
МАССИВНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ОТЛИВОК
В работе показано, что применение системного подхода способствует разработке методики экспресс-оценки меха-
нических свойств целевого продукта, получаемого за счет реализации периодического технологического процесса.
Ключевые слова: теория систем, целевой продукт, база данных, экспертная система.
Vad.I. Bol’shakov 1, V.I. Bol’shakov 2, V.N. Volchuk 2, Yu.I. Dubrov 2
1 Nekrasov Iron and Steel Institute of National Academy of Sciences of Ukraine
1 Ac. Starodubov St., Dnipropetrovs’k, 49050, Ukraine
2 Prydneprovs’ka state academy of civil engineering and architecture of Ministry of Education and Science of Ukraine
24-а Chernyshevsky St., Dnipropetrovs’k, 49600, Ukraine
SYSTEM ANALYSIS TECHNIQUES OF PRODUCING SOLID METAL CASTINGS
It is shown that the application of a systematic approach facilitates the development of rapid assessment methods of the
mechanical properties of the desired product obtained through the implementation of a batch process.
Keywords: systems theory, desired product, database, expert system.
|