Product life cycle: machining processes monitoring and vibroacoustic signals filterings

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 26 № 3 2024 94 ТЕХНОЛОГИЯ Жизненный цикл изделия: мониторинг процессов механической обработки и фильтрация виброакустических сигналов Михаил Гимадеев a, Вадим Стельмаков b, *, Евгений Шеленок c Тихоокеанский государственный университет, ул. Тихоокеанская, 136, г. Хабаровск, 680035, Россия a https://orcid.org/0000-0001-6685-519X, 009063@pnu.edu.ru; b https://orcid.org/0000-0003-2763-1956, 009062@pnu.edu.ru; c https://orcid.org/0000-0003-4495-9558, 007141@pnu.edu.ru Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2024 Том 26 № 3 с. 94–113 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2024-26.3-94-113 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 621.91:681.5 История статьи: Поступила: 29 мая 2024 Рецензирование: 23 июня 2024 Принята к печати: 12 июля 2024 Доступно онлайн: 15 сентября 2024 Ключевые слова: Жизненный цикл Датчики измерения оборудования Акустическая диагностика Вибрация Контроль состояния инструмента Онлайн-мониторинг Механическая обработка Финансирование Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (проект № FEME–2024–0010). АННОТАЦИЯ Введение. В современном производстве жизненный цикл изделия включает в себя множество этапов, начиная от проектирования и заканчивая утилизацией. Одним из ключевых этапов является механическая обработка, качество и эффективность которой непосредственно влияют на долговечность и функциональность конечного продукта. В условиях высокой конкуренции и стремления к снижению себестоимости продукции актуальной задачей становится оптимизация процессов механической обработки. Одним из перспективных подходов является использование виброакустических сигналов для непрерывного мониторинга состояния оборудования и изделий. Предмет. В статье рассматриваются основные этапы жизненного цикла изделия с акцентом на мониторинг процессов механической обработки. Анализируются современные подходы к фильтрации виброакустических сигналов, включая применение быстрого преобразования Фурье и различных оконных функций, для улучшения точности анализа и выявления дефектов. Цель работы. Разработка алгоритма работы системы онлайн-мониторинга по контролю состояния режущего инструмента на основе создания цифровой тени с применением виброакустического комплекса. Основные решаемые задачи заключаются в установлении диапазонов применимости АЧХ акустических сигналов, оптимальных оконных функций и в установлении взаимосвязей степени износа режущего инструмента с результатами вибродиагностики и измерения шероховатости. Метод и методология. Рассматриваются методы фильтрации виброакустических сигналов и их применение в реальных производственных условиях. Особое внимание уделяется роли цифровых двойников в интеграции данных мониторинга и фильтрации, что позволяет создать виртуальную модель изделия для прогнозирования его поведения и оптимизации процессов на этапах жизненного цикла. Выполнено сравнение различных методов и технологий, проведен анализ практических примеров внедрения цифровых двойников в производственные процессы. Результаты и их обсуждение. Обобщены текущие исследования и практические наработки, выявлены существующие проблемы и предложены перспективные направления для дальнейших исследований в области мониторинга, фильтрации сигналов и применения цифровых двойников в механической обработке. Для цитирования: Гимадеев М.Р., Стельмаков В.А., Шеленок Е.А. Жизненный цикл изделия: мониторинг процессов механической обработки и фильтрация виброакустических сигналов // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2024. – Т. 26, № 3. – С. 94–113. – DOI: 10.17212/1994-6309-2024-26.3-94-113. ______ *Адрес для переписки Стельмаков Вадим Александрович, к.т.н., доцент Тихоокеанский государственный университет, ул. Тихоокеанская, 136, 680035, г. Хабаровск, Россия Тел.: +7 962 221-74-60, e-mail: 009062@pnu.edu.ru Введение Трансформация промышленности в ходе реализации концепции «Индустрия 4.0» открывает перспективы применения новых высокопроизводительных подходов в управлении на всех стадиях жизненного цикла (ЖЦ) изделия (Life Cycle Stage) [1], в том числе за счет применения цифровых двойников (DT – Digital Twin) [2, 3]. Технология DT – это основной компонент киберфизической системы (CPS – Cyber Physical Systems) [4], которая позволяет собирать большие объемы данных (Big Data) и управлять ими [5], определять поведение и отражать состояние производственной системы в реальном времени [6], а также анализировать, моделировать, прогнозировать и оптимизировать различные производственные процессы [7–9]. В настоящее время инициативность, проявляемая предприятиями, нацелена на синтез науки, технологий и инноваций с применением

RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1