ELEMENTWISE EVALUATION OF PART DESIGN COMPLEXITY1

1. Известия ТулГУ. Технические науки. 2013. Вып. 12. Ч. 1
254
3. Дружинин Г.В. Методы оценки и прогнозирования качества / Г.В.
Дружинин. М.: Радио и связь, 1982. 160 с.
Ханин Кирилл Николаеыич, канд. техн. наук, Россия, Тула, Тульский государст-
венный университет
QUALITY MANAGEMENT PROCESS DESIGN DOCUMENTATION
K.N. Hanin
The results of the structural and functional modeling of the process of development
of project documentation, which allowed the process to create a model for managing the
development of project documentation.
Key words: project documentation, modeling.
Hanin Kirill Nikolaevich, candidate of technical sciencess, Russia, Tula, Tula State
University.
УДК 004.925.84
ПОЭЛЕМЕНТНЫЙ МЕТОД ОЦЕНКИ КОНСТРУКТИВНОЙ
СЛОЖНОСТИ ДЕТАЛЕЙ
А.А. Ерёмин, Д.И. Троицкий
Предложена математическая модель оценки конструктивной сложности де-
талей поэлементным методом на основе анализа электронной модели детали. Модель
отличается применимостью к единичному и мелкосерийному производству.
Ключевые слова: сложность детали; электронная модель изделия; подготовка
производства.
Введение. В ходе выполнения процедур конструкторско-
технологической подготовки производства неоднократно возникает необ-
ходимость оперативной оценки конструктивной сложности (КС) проекти-
руемого изделия. Такая оценка необходима для определения себестоимо-
сти процесса разработки, учета трудозатрат конструкторов, выявления
уровня технологичности деталей, решения разнообразных задач планиро-
вания и распределения ресурсов.
Показатель конструктивной сложности должен удовлетворять сле-
дующие требования:
1. Универсальность, т.е. возможность применить данный метод
оценки к любым типам и видам изделий, входящим в них деталям, незави-

2. Материалы юбилейной конференции, посвященной 80-летию Л.Б. Дмитриева
255
симо от способа их изготовления.
2. Объективность, т.е. численное значение показателя должно опре-
деляться через свойства самой детали.
3. Достоверность, т.е. показатель КС в действительности должен
отражать сложность изделия.
Переход на 3D-моделирование привел к невозможности примене-
ния ранее использовавшихся критериев оценки труда конструктора (ска-
жем, число условных листов чертежей). В то же время, значительно боль-
шая информационная наполненность 3D-моделей позволяет успешно ре-
шать разнообразные оценочные задачи уже на ранних этапах подготовки
производства, в том числе и предоставляя конструктору обратную связь
для оперативной оценки сложности проектируемой детали. Особенную
важность данная оценка имеет при вариантном типе производства, отли-
чающемся мелкосерийным и единичным выпуском сильно отличающихся
по конструкции изделий, что не позволяет накопить достаточную стати-
стическую информацию.
Задача оценки конструктивно-технологической сложности (КТС)
подробно рассматривалась в [1, 2]. Однако к недостаткам данных работ
следует отнести то, что, во-первых, для реальной количественной оценки
КТС детали требуется наличие достаточно обширной базы данных конст-
рукторско-технологической информации по аналогичным деталям для по-
строения корреляционных зависимостей, а во-вторых, никак не учитывает-
ся способ представления модели детали.
Постановка задачи. В настоящей работе решается задача проведе-
ния количественной оценки конструктивной сложности машиностроитель-
ной детали. Оценка выполняется путем анализа трехмерной модели детали
без привлечения статистической информации по аналогичным деталям.
Анализ исходной информации, содержащейся в 3D-модели. Ис-
ходными данными для выполнения анализа КС является электронная мо-
дель изделия, соответствующая требованиям ГОСТ 2.052-2006. Данная
модель содержит не только полное описание трехмерной геометрии дета-
ли, но и такие параметры, как свойства материала, геометрические и раз-
мерные допуска, шероховатости поверхностей. Большинство современных
САПР позволяют задавать указанные атрибуты непосредственно на 3D-
модели. При этом сама трехмерная геометрия создается двумя основными
способами: при помощи заносимых в дерево построения команд
(КОМПАС-3D, SolidWorks, Inventor, ProE) и прямым моделированием
(синхронная технология, реализованная в SolidEdge, NX и других продук-
тах Siemens PLM Software). В первом случае наличие дерева построения
позволяет оценить сложность получаемого при помощи каждой операции
конструктивного элемента, а также трудоемкость построения конкретной
3D-модели (при этом следует учитывать, что трудоемкость может служить
и мерой квалификации разработчика, так как одинаковую геометрию мож-

3. Известия ТулГУ. Технические науки. 2013. Вып. 12. Ч. 1
256
но получить различным числом команд). При использовании же синхрон-
ной технологии пооперационный подход вообще неприменим и возможен
лишь анализ множества поверхностей 3D-модели без привязки к их спосо-
бу построения.
Математическая модель оценки конструктивной сложности.
Предполагается, что c конструктивной точки зрения сложность отдельной
поверхности iC зависит прежде всего от степени ее кривизны Cur (пло-
ская, одинарной кривизны, двойной кривизны), а также от объема допол-
нительной атрибутивной информации A, привязанной к данной поверхно-
сти согласно ГОСТ (шероховатость, размерные и геометрические допуска)
2.052-2006. Кроме того, каждая поверхность входит в тот или иной конст-
руктивный элемент jF детали. Для учета сложности элементов следует
принимать во внимание число поверхностей N , смежных с рассматривае-
мой. Чем их больше, тем с более геометрически сложным элементом мы
имеем дело. Тогда:
),,( NACurfCi = (1)
Конкретный вид функции (1) должен учитывать следующие сооб-
ражения:
1. Сложность конструктивного элемента, в который входит деталь
(параметр N ) имеет высокий относительный приоритет, т.к. является
свойством объекта более высокого уровня, чем отдельная поверхность.
2. По мере роста степени кривизны сложность возрастает нелиней-
но.
3. Атрибутивная информация содержит различный объем данных:
геометрический допуск более информационно насыщен, чем указание на
шероховатость или размерный допуск поверхности.
4. Повторяющиеся элементы, создаваемые операциями типа "мас-
сив" и "зеркальное отражение" (пример – зубья шестерни), не должны учи-
тываться многократно.
5. Наличие вспомогательной трехмерной геометрии (смещенные
плоскости, пространственные кривые) приводит к росту сложности моде-
ли.
На основании вышеизложенного строится дерево сложности 3D-
модели (рис. 1).
Предлагаемая функция определения сложности i -й поверхности
имеет вид:
,)( 3
dim
2
1 RTTNCurfC geomi ++++= (2)
где 1f – функция, учитывающая кривизну поверхности (с увеличением
кривизны сложность возрастает нелинейно); N – число сопряженных по-
верхностей. Квадратичная зависимость введена для усиления влияния дан-
ного параметра, так как он указывает на вхождение поверхности в элемент,

4. Материалы юбилейной конференции, посвященной 80-летию Л.Б. Дмитриева
257
стоящий более высоко в иерархии сложности; dimT – число размерных до-
пусков, проставленных на поверхности; geomT – число геометрических до-
пусков, проставленных на поверхности.
Кубическая степень введена для отражения того факта, что геомет-
рический допуск содержит в три раза больший объем информации (вели-
чина допуска, его тип и ссылку на базовую поверхность), чем размерный;
R – коэффициент, учитывающий наличие атрибута шероховатости поверх-
ности. Предлагается принять 2,1=R .
Рис. 1. Дерево сложности 3D модели
Для функции 1f можно предложить следующие значения:





=
=
=
=
2,8
1,2
0,1
)(1
Cur
Cur
Cur
Curf (3)
Следует отметить, что предлагаемые константы для формул (2) и
(3) получены методом экспертных оценок и могут уточняться при прове-
дении дальнейших исследований.
Для сложности конструктивного элемента jF получено следующее
выражение:

5. Известия ТулГУ. Технические науки. 2013. Вып. 12. Ч. 1
258
,1
aa
jj
n
i
i
j GN
MirrArr
C
F ⋅+
⋅
=
∑
= (4)
где jArr - число элементов массива, в который входит j -й конструктив-
ный элемент. Если элемент в массив не входит, то принимается 1=iArr ;
jMirr - число операций зеркального отражения, в который входит i -й кон-
структивный элемент. Если к элементу такие операции не применялись, то
принимается 1=iMirr ; aG - коэффициент, учитывающий применение при
построении данного элемента вспомогательной трехмерной геометрии в
количестве aN . Предлагается принять 05,1=aG .
Соответственно сложность всей детали, состоящей из m конструк-
тивных элементов, выражается как приведенная сумма сложностей каждо-
го элемента:
m
C
C
m
j
j∑
=
=
1
(5)
Отдельного рассмотрения требует такой конструктивный элемент,
как резьба. По сути это поверхность двойной кривизны, однако традици-
онно в 3D САПР точное построение геометрии резьб не выполняется, а
применяется условное обозначение. В связи с этим предлагается рассмат-
ривать резьбу как частный случай цилиндрической или конической по-
верхности (одинарной кривизны) с некоторым коэффициентом увеличения
сложности, например, 1,2.
Пример применения. Рассмотрим предлагаемую зависимость на
примере детали, 3D-модель которой представлена на рис. 2.
Рис. 2. 3D-модель детали «Втулка», выполненная в КОМПАС 3D
c соблюдением требований ГОСТ 2.052-2006

6. Материалы юбилейной конференции, посвященной 80-летию Л.Б. Дмитриева
259
Модель содержит три плоские поверхности и три поверхности оди-
нарной кривизны. На наружную поверхность цилиндра проставлена шеро-
ховатость, на внутренний диаметр – квалитет точности H14 (на 3D-виде не
отображается), на плоские торцы втулки – допуск параллельности. Ввиду
простоты детали она рассматривается как один конструктивный элемент.
При расчете по формулам (2), (3) и (5) получаем следующие результаты
(табл. 1):
Итоговая конструктивная сложность детали равна 7,7.
Таблица 1
Оценка сложности детали «Втулка»
Поверхность
Кри-
визна
Число сопря-
женных по-
верхностей
Шерохо-
ватость
Размер-
ный до-
пуск
Геометриче-
ский допуск
Слож-
ность
Наружная цилиндри-
ческая
1 3 1,2 0 0 12,2
Внутренняя цилинд-
рическая
1 3 0 1 0 12
Внутренняя поверх-
ность отверстия
1 2 0 0 0 6
Торец 0 2 0 0 0 5
Торец 0 2 0 0 1 6
Фаска 0 2 0 0 0 5
Для сравнения добавим к модели элемент «шпоночный паз» на внут-
ренней стороне цилиндра с допуском на параллельность его сторон
(рис. 3).
Рис. 3. Втулка со шпоночным пазом

7. Известия ТулГУ. Технические науки. 2013. Вып. 12. Ч. 1
260
В модели детали появляются три новые плоские поверхности, и со-
ответствующим образом изменяется сложность всей детали (табл. 2).
Таблица 2
Оценка сложности детали «Втулка со шпоночным пазом»
Поверхность
Кри-
визна
Число сопря-
женных по-
верхностей
Шерохо-
ватость
Размер-
ный до-
пуск
Геометриче-
ский допуск
Слож-
ность
Наружная цилиндри-
ческая
1 3 1,2 0 0 12,2
Внутренняя цилинд-
рическая
1 3 0 1 0 12
Внутренняя поверх-
ность отверстия
1 2 0 0 0 6
Торец 0 2 0 0 0 5
Торец 0 2 0 0 1 6
Фаска 0 2 0 0 0 5
Боковая поверхность
паза
0 4 0 0 0 17
Боковая поверхность
паза
0 4 0 0 1 18
Паз 0 4 0 1 0 18
При этом расчетная сложность будет равна 11. Прирост сложности
вполне согласуется с временными затратами конструктора на построение
данного элемента и присвоение ему атрибутов.
Заключение. Представленная математическая модель оценки кон-
структивной сложности пригодна для практической реализации в виде
расчетного модуля (библиотеки) для 3D САПР. В настоящее время ведется
работа по реализации такой библиотеки для САПР КОМПАС-3D.
Список литературы
1. Шарин Ю.С., Якимович Б.А., Толмачев В.Г., Коршунов А.И.
Теория сложности: монография. Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 1999. 132 с.
2. Фоминых Р.Л., Коршунов А.И., Якимович Б.А. Оценка трудоем-
кости машиностроительного изделия и организационно-технического
уровня производства Экономика и производство №4 (37), 2003.
С. 43.
3. Ковешников В.А., Трушин Н.Н. Оценка трудоемкости обработки
деталей на металлорежущих станках // Автоматизация и современные тех-
нологии, 2003, №10. С.36-40.

8. Материалы юбилейной конференции, посвященной 80-летию Л.Б. Дмитриева
261
Ерёмин Андрей Андреевич, асп., andreyeremin@bk.ru, Россия, Тула, Тульский
государственный университет,
Троицкий Дмитрий Игоревич, канд. техн. наук, доц., dtroitsky@tsu.tula.ru,
Россия, Тула, Тульский государственный университет
ELEMENTWISE EVALUATION OF PART DESIGN COMPLEXITY
A.A. Yeriomin, D.I. Troitsky
A mathematical model for elementwise design complexity evaluation with a part
electronic model is proposed. The model may be applied to on-order and low-batch
production.
Keywords: part complexity; electronic mockup; production planning.
Yeriomin Andrey Andreevich, postgraduate, andreyeremin@bk.ru, Russia, Tula,
Tula State University,
Troitsky Dmitry Igorevich, candidate of technical sciences, docent,
dtroitsky@tsu.tula.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.833
ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЗИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ УЧЕБНЫХ
КУРСОВ
П.Е. Максимов
Электронные учебные курсы – это образовательный ресурс для поддержки
учебного процесса в учреждениях общего, специального, профессионального образова-
ния, а также для самообразования в рамках учебных программ, в том числе нацелен-
ных на непрерывное образование. В статье рассмотрены основные этапы создания
системы электронных курсов, разработана концептуальная модель хранения данных,
предложены рекомендации по выбору программного обеспечения и его настройке на
сервере.
Ключевые слова: система дистанционного обучения, электронные учебные
курсы.
Современные информационные технологии имеют обширный диа-
пазон возможностей для совершенствования учебного процесса и образо-
вательной системы в целом. Одной из таких возможностей, обладающих
значительным развивающим потенциалом, является мультимедиа. Совме-