Vestnik of Don State Technical University Vestnik of Don State Technical University Вестник Донского государственного технического университета 1992-5980 10972 10.12737/18262 Машиностроение и машиноведение MACHINE BUILDING AND MACHINE SCIENCE Машиностроение и машиноведение Monitoring of multioperational machines based on the concept of e-Mind Machine Мониторинг состояния многооперационных станков на базе концепции e-mind machine Волошин Р. Н. Voloshin R. Н. r.voloshin2909@gmail.com Тугенгольд Андрей Кириллович Tugengold Andrey Кириллович akt0@yandex.ru Ющенко С. В. Yushchenko S. В. xgridx@yandex.ru 22 01 2016 22 01 2016 16 1 77 86 https://naukaru.ru/en/nauka/article/10972/view

Рассматривается концепция е-Mind Machine, системы, осу-ществляющей мониторинг состояния многооперационных станков. Проводится анализ существующих зарубежных и отечественных систем мониторинга, а также необходимых аспектов мониторинга, определяющих особенность е-Mind Machine. Представлена структура организации модуля е-Mind Machine. Обоснована необходимость преобразования данных диагностики в систему знаний при работе перспективных систем мониторинга состояния многооперационных станков. Определяются преимущества использования методов прогно-зирования. Введены новые понятия, такие как нечеткая граница общей работоспособности/безотказности и нечеткая граница параметрической безотказности работы. Показано, что исполь-зование интеллектуального управления открывает новые воз-можности для автоматизации мониторинга. Применение модуля e-Mind Machine как бортовой интеллектуальной системы позволяет достичь максимальной эффективности обработки деталей и безотказности функционирования в сочетании с возможностями самообслуживания станка.

The concept of e-Mind Machine, a system that monitors the status of multioperational machines, is considered. The existing international and domestic monitoring systems, as well as the essential aspects of monitoring specifying e-Mind Machine features are analyzed. The structure of the e-Mind Machine module organization is presented. The need for converting test data into a knowledge system when the perspective monitoring systems operate at the multioperational machines is justified. Benefits of the forecasting methods application are determined. New concepts such as fuzzy boundary of operability/reliability and fuzzy boundary of parametric uptime are introduced. It is shown that the use of the intelligent control opens up fresh opportunities for the monitoring automation. The application of the e-Mind Machine module as an onboard intelligent system maximizes the part-processing efficiency and reliability in combination with the machine self-service.

 автоматизированная система мониторинга диагностика обслуживание е-Mind Machine нечеткая граница общей работоспособности/безотказности нечеткая граница параметрической безотказности работы ширина пограничной полосы. automated monitoring system diagnostics maintenance e-Mind Machine fuzzy boundary of operability/reliability fuzzy boundary of parametric uptime width of boundary strip.

Повышенные требования к качеству металлорежущих станков в современных условиях компьютеризированного производства обусловлены рядом объективных причин. К ним относятся большая стоимость станков, соответствующих повышенным требованиям к точности и сложности обработки деталей, высокая производительность с возможностью использования прогрессивных инструментов и высокоскоростных режимов резания, высокая надежность. Внимание мировой научной общественности к проблемам повышения надежности станков, их безотказной работы связано с объективно уменьшающейся долей трудоспособного населения, занятого в машиностроении, повышением уровня автоматизации и нехваткой квалифицированных операторов. Любая потеря работоспособности таких станков приводит к большим экономическим потерям и сбоям во всей технологической цепочке. Так, по данным [1] для поддержания текущей работоспособности, поднастройки технологической системы и устранения причин возможных отказов приходится вмешиваться в работу станка по управляющей программе в период от 7 до 22 минут с момента начала операции обработки. Существенный вклад в решение проблем повышения качества станков с ЧПУ внесен в ходе выполнения ряда мировых проектов [2]. С конца 90-х годов прошлого века экономически развитые государства, такие как США, Япония, Канада, Германия, Швейцария принимают участие в реализации проекта SIMON (Sensor Fused IntelligentMonitoringSystemforMachining), который является одной из составных частей программы создания технологий XXI века. Широкий спектр важных решаемых задач нацелен на создание универсальных интерфейсов, систем и алгоритмов обслуживания и управления процессами, станками и системами ЧПУ. Создание целостных систем «станок + поддерживающие его сервисы» соответствует современным требованиям и возможностям. Предполагается, что использование знаний пользователей-производственников и интеллектуальные алгоритмы будут играть ключевую роль в совершенствовании станочных систем и в итоге позволят прийти к обработке с высокой точностью, высокой производительностью и минимальными потерями от неисправностей. 

Григорьев, С. Н. Повышение производительности фрезерования с помощью диагностирования состояния инструмента с учетом достоверности отображения состояния объекта по критерию его отказа / С. Н. Григорьев, В. Д. Гурин, Н. Ю. Черкасова // Вестник Моск. гос. техн. ун-та «Станкин». - 2011. - 3(15). - С. 44-48. Grigoryev, S.N., Gurin, V.D., Cherkasova, N.Y. Povyshenie proizvoditel´nosti frezerovaniya s pomoshch´yu diag-nostirovaniya sostoyaniya instrumenta s uchetom dostovernosti otobrazheniya sostoyaniya ob´´ekta po kriteriyu ego otkaza. [Milling performance increase by instrument status diagnosis taking into account the validity of the object state display through its failure criterion.] Vestnik “MSTU “STANKIN”, 2011, no. 3(15), pp. 44-48 (in Russian). Sensor Fused Intelligent Monitoring System for Machining (SIMON) project from Intelligent Manufacturing Sys-tems (IMS). 2.4.32.2-Final-Report-SIMON. http://www.ims.org/2012/11/simon-sensor-fused-intelligent- monitoring-system-for-machining/ (дата обращения: 03.12.2014). Sensor Fused Intelligent Monitoring System for Machining (SIMON) project from Intelligent Manufacturing Sys-tems (IMS). 2.4.32.2-Final-Report-SIMON. http://www.ims.org/2012/11/simon-sensor-fused-intelligent- monitoring-system-for-machining/ (accessed: 03.12.2014). Maintenance: Changing Role in Life Cycle Management / J. Lee, F. Kimura, van Houten F.J.A.M., E. Westkamper, M. Shpitalni, D. Ceglarek , S. Takata // CIRP annals. 2004, vol. 53, no2. P. 643-655]. . Takata, S., Kimura, F., van Houten, F.J.A.M., Westkamper, E., Shpitalni, M., Ceglarek, D., Lee, J. Maintenance: Changing Role in Life Cycle Management. CIRP Annals - Manufacturing Technology, 2004, vol. 53, no. 2, pp. 643-655]. Соколов, Б. В. Анализ возможных путей внедрения концепции CL2M при разработке программных систем / Б. В. Соколов, М. Ю. Охтилев, А. И. Птушкин // Системы проектирования, технологической подготовки производства и управления этапами жизненного цикла промышленного продукта (CAD/CAM/PDM-2010) : сб. трудов 10-й междунар. конф. - Москва, 2010 г. - С. 314-317. Sokolov, B.V., Okhtilev, M.Y., Ptushkin, A.I. Analiz vozmozhnykh putey vnedreniya kontseptsii CL2M pri raz-rabotke programmnykh system. [Analysis of possible ways to introduce CL2M concept under the development of software systems.] Sistemy proektirovaniya, tekhnologicheskoy podgotovki proizvodstva i upravleniya etapami zhiznennogo tsikla promyshlennogo produkta (CAD/CAM/PDM-2010): sb. trudov 10-y mezhdunar. konf..[Systems of design, production engi-neering, and industrial product (CAD/CAM/PDM-2010) life cycle management: Proc. X Int. Conf.] Moscow, 2010, pp. 314-317 (in Russian). Center for Intelligent Maintenance Systems. www.imscenter.net/ (дата обращения: 24.09.2015 г.) Center for Intelligent Maintenance Systems. www.imscenter.net/ (accessed: 24.09.2015). Lee, J. Watchdog Agent-an infotronics-based prognostics approach for product performance degradation assessment and prediction/ J. Lee, J Ni, D Djurdjanovic, //Advanced Engineering Informatics 17 (3), 109-125 Djurdjanovic, D., Lee, J., Ni, J. Watchdog Agent-an infotronics-based prognostics approach for product perfor-mance degradation assessment and prediction. Advanced Engineering Informatics, vol. 17, iss. 3-4, pp. 109-125. Ni, J. Watchdog-information technology for proactive product maintenance and its implications to ecological product re-use. / J. Ni, J. Lee, D. Djurdjanovic. //Proceedings of Colloquium on E-Ecological Manufacturing. р. 101-110. Ni, J., Lee, J., Djurdjanovic, D. Watchdog-information technology for proactive product maintenance and its im-plications to ecological product re-use. Proceedings of Colloquium on E-Ecological Manufacturing. Technical University of Berlin, Germany, 2003, рp. 101-110. Enterprise Asset Management. Системы управления основными фондами предприятия. www.tadviser.ru/index.php/Продукт:TRIM-PMS_%28 Planned_Maintenance_System%29. (дата обращения: 24.09.2015 г.) Enterprise Asset Management. Sistemy upravleniya osnovnymi fondami predpriyatiya. Available at: www.tadviser.ru/index.php/Продукт:TRIM-PMS_%28 Planned_Maintenance_System%29. [Asset management systems of the enterprise.] (accessed: 24.09.2015) (in Russian). Самодуров, Г. В. Принципы построения интеллектуальной электронной документации станка / Г. В. Самодуров, А. К. Тугенгольд, Н. П. Юденков, Е. А. Лукьянов // СТИН. - 2012. - № 7. - С. 15. Samodurov, G.V., Tugengold, A.K., Yudenkov, N/P/. Lukyanov, E.A. Printsipy postroeniya intellektual´noy el-ektronnoy dokumentatsii stanka. [Principles of intelligent electronic machine documentation.] STIN, 2012, no. 7, pp. 15 (in Russian). Тугенгольд, А. К. К вопросу формирования системы знаний при интеллектуальном электронном докумен-тировании мехатронных объектов / А. К. Тугенгольд, А. С. Тишин, А. Ф. Лысенко // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. - 2012. - № 3. - С. 30-36. Tugengold, A.K., Tishin, A.S., Lysenko, A.F. K voprosu formirovaniya sistemy znaniy pri intellektual´nom el-ektronnom dokumentirovanii mekhatronnykh ob´´ektov. [On knowledge system formation in intelligent electronic documentation of mechatronic objects.] Vestnik of DSTU, 2012, no. 3, pp. 30-36 (in Russian). Тугенгольд, А. К. Smart-Passport открытой мехатронной технологической системы / А. К. Тугенгольд // Интеллектуальная электронная документация. - 2013. - С. 83. Tugengold, A.K. Smart-Passport otkrytoy mekhatronnoy tekhnologicheskoy sistemy. [Smart-Passport of an open mechatronic process system.] Intellektual´naya elektronnaya dokumentatsiya. 2013, p. 83 (in Russian). Тугенгольд, А. К. Оценка ситуации и принятие решений интеллектуальной системой управления техноло-гическим объектом / А. К. Тугенгольд // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. - 2010. - Т. 10. - № 6. - С. 860-867. Tugengold, A.K. Otsenka situatsii i prinyatie resheniy intellektual´noy sistemoy upravleniya tekhnologicheskim ob´´ektom. [Intellectual control system of the technological object: situation assessment and decision-making] Vestnik of DSTU, 2010, vol. 10, no. 6, pp. 860-867 (in Russian). Поспелов, Д. А. Ситуационное управление: теория и практика / Д. А. Поспелов. -Москва : Наука, 1986. - 228 с. Pospelov, D.A. Situatsionnoe upravlenie: teoriya i praktika. [Situational management: theory and practice.] Mos-cow: Nauka, 1986, 228 p. (in Russian). Тугенгольд, А. К. Принципы концептуального подхода к созданию подсистемы "ИНСТРУМЕНТ" в смарт-паспорте многооперационного станка / А. К. Тугенгольд, А. И. Изюмов // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. - 2014. - Т. 14. - № 2. - С. 74-83. Tugengold, A.K., Izyumov, A.I. Printsipy kontseptual´nogo podkhoda k sozdaniyu podsistemy "INSTRUMENT" v smart-pasporte mnogooperatsionnogo stanka. [The principles of the conceptual approach to create a «tool» subsystem for multioperational machine smart-passport.] Vestnik of DSTU, 2014, vol. 14, no. 2, pp. 74-83 (in Russian). Тугенгольд, А. К. Оценка нечеткой границы стойкости инструмента многооперационного станка / А. К. Тугенгольд, К. Г. Шучев, А. И. Изюмов, Д. Ю. Терехов // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. - 2015. - № 2(81). - С. 33-41. Tugengold, A.K, Shuchev, K.G., Izyumov, A.I., Terekhov, D.Y. Otsenka nechetkoy granitsy stoykosti instrumenta mnogooperatsionnogo stanka. [The estimation of fuzzy boundary of multioperational machine tool life.] Vestnik of DSTU, 2015, no. 2(81), pp. 33-41 (in Russian). Тугенгольд, А. К. Интеллектуальные функции и управление автономными технологическими мехатрон-ными объектами / А. К. Тугенгольд, Е. А. Лукьянов. - Ростов-на-Дону : Издательский центр ДГТУ, 2013. - 203 с. Tugengold, A.K., Lukyanov, E.A. Intellektual´nye funktsii i upravlenie avtonomnymi tekhnologicheskimi mek-hatronnymi ob´´ektami. [Intelligent functions and management of autonomous process mechatronic facilities.] Rostov-on-Don: DSTU Publ. Centre, 2013 203 p. (in Russian). Кравченко, В. М. Техническое диагностирование механического оборудования / В. М. Кравченко, В. А. Сидоров, В. Я. Седуш. - Донецк : Юго-Восток Лтд, 2009. - 459 с. Kravchenko, V.М., Sidorov, V.A., Sedush, V.Y. Intellektual´nye funktsii i upravlenie avtonomnymi tekhnolog-icheskimi mekhatronnymi ob´´ektami. [Technical diagnosis of mechanical equipment.] Donetsk: Yugo-Vostok Ltd, 2009, 459 p. (in Russian). Димитров, В. П. Методика оценки согласованности моделей нечетких экспертных знаний / В. П. Димитров, Л. В. Борисова, И. Н. Нурутдинова // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. - 2010. - № 2 (45). - С. 205-216. Dimitrov, V.P., Borisova, L.V., Nurutdinova, I.N. Metodika otsenki soglasovannosti modeley nechetkikh ek-spertnykh znaniy. [Methods for estimating coordination of fuzzy expert knowledge models.] Vestnik of DSTU, 2010, no. 2 (45), pp. 205-216 (in Russian).