Eastern-European Journal of Enterprise Technologies
Not a member yet
10487 research outputs found
Sort by
Вплив термічної обробки на структуру та механічні властивості псевдо α-титанового сплаву у зварному з’єднанні
No full textThe object of this study was the weld material of a new Ti-6.1Al-6.0Zr-6.3Sn-3.2Mo-1.1Nb-1.2Si alloy, which was obtained by electron beam welding.
Electron beam welding (EBW) provides rapid melting and cooling with crystallization under significant temperature gradients. For the pseudo α-titanium alloy, this leads to the appearance of significant residual stresses in the joint and determines the specificity of the dispersion decay of the β-phase. Residual stresses are reduced by preliminary heating, removed by heat treatment. Such processing exerts a critical influence on the formation of the structure and phase composition of the weld and the zone of thermal influence of the electron beam; it can form macro defects, undesirable phases, and structural states.
The conditions of heat treatment have been determined to bring the welded joint from complex alloyed pseudo α-titanium alloy to the required level of mechanical characteristics. The structure, phase morphology, elemental composition, and mechanical characteristics of welded joints without additional heat treatment have been compared, with preliminary local heating of 400 °C, with additional post-weld local annealing at ТТ=750 °С, tT=4 minutes and sequential annealing in the furnace at ТТ=850 °C, tT=60 minutes. It has been established that a full cycle of heat treatment of a welded joint provides the highest characteristics of strength and plasticity, but local heat treatment also makes it possible to obtain a defect-free joint with satisfactory characteristics for less responsible products. It is shown how heat treatment of pseudo α-titanium alloy makes it possible to get rid of unwanted phase formations (Zr,Ti)5Si3Al and transform them into (Zr,Ti,Nb,Mo)3SiAl.
The results are promising for use in the production of aircraft engine partsОб’єктом дослідження був матеріал зварного шва нового сплаву Ті–6.1Al–6.0Zr–6.3Sn–3.2Mo–1.1Nb–1.2Si, який був отриманий ЕПЗ.
Електронно-променеве зварювання (ЕПЗ) забезпечує швидке розплавлення і охолодження з кристалізацією за значних температурних градієнтів. Для псевдо α-титанового сплаву це зумовлює появу значних залишкових напружень в з’єднанні і обумовлює специфіку дисперсійного розпаду β-фази. Залишкові напруження зменшуються попереднім підігрівом, знімаються термообробкою. Така обробка критично впливає на формування структури та фазового складу зварного шва і зони термічного впливу електронного променю, може утворювати макродефекти, небажані фази і структурні стани.
Визначені умови термообробки, для доведення зварного з’єднання зі складнолегованого псевдо α-титанового сплаву до необхідного рівня механічних характеристик. Порівняно структуру, морфологію фаз, елементний склад та механічні характеристики зварних з’єднань без додаткової термічної обробки, з попереднім локальним нагрівом 400 °С, з додатковим післязварювальним локальним відпалом за ТТ = 750 °С, tT=4 хвилини та послідовним відпалом у печі за ТТ = 850 °С, tT = 60 хвилин. Встановлено, що повний цикл термічної обробки зварного з’єднання забезпечує найвищі характеристики міцності та пластичності, але і локальна термічна обробка дозволяє отримати бездефектне з’єднання із задовільними характеристиками для менш відповідальних виробів. Показано, як термічна обробка псевдо α-титанового сплаву дозволяє позбавитись небажаних фазових утворень (Zr,Ti)5Si3Al з перетворенням їх до (Zr,Ti,Nb,Mo)3SiAl.
Отримані результати перспективні для застосування у виробництві деталей двигунів авіаційної технік
Розробка алгоритму переходу цивільної авіації на екологічно чисте авіаційне паливо
No full textThe object of the study is the process of decarbonization of civil aviation by switching to environmentally friendly fuels, which is relevant for the majority of countries in the world seeking to reduce the carbon footprint of air transport. The study uses methods that comply with international standards, which allowed to draw conclusions applicable in a global context. Due to their features and characteristics, the results of the study made it possible to form a clear idea of the global industry program to reduce and offset carbon emissions, as well as to establish the level of readiness of the civil aviation of the Republic of Kazakhstan and related industries to switch to alternative types of aviation fuel. The constructed mathematical models of the dependence of the efficiency indicator Y (carbon footprint level) on a set of factor features Xi and made it possible to prove the presence of multicollinearity in the array of mutually independent factors affecting the efficiency indicator Y, as well as to prioritize them based on the strength of their influence on the size of the carbon footprint of air transportation. It is emphasized that the process of switching aviation to bio- and synthetic aviation fuel is complicated by the lack of a Strategy and related documents on the implementation of activities related to the transition of aviation to new generation fuels. The key points of constructing the algorithm for the transition of civil aviation to environmentally friendly fuel have been identified, which ensured the construction of its simulation model. The practical application of the proposed algorithm for the transition of civil aviation to new-generation fuel should become the fundamental basis for the formation of the country's Roadmap for the transition of aviation to SAF and LCAFОб’єктом дослідження є процес декарбонізації цивільної авіації шляхом переходу на екологічно чисте паливо, актуальний для більшості країн світу, які прагнуть зменшити вуглецевий слід повітряного транспорту. У дослідженні використовуються методи, які відповідають міжнародним стандартам, що дозволило зробити висновки, застосовні в глобальному контексті. Завдяки своїм особливостям і характеристикам результати дослідження дозволили сформувати чітке уявлення про глобальну галузеву програму скорочення та компенсації викидів вуглецю, а також встановити рівень готовності цивільної авіації Республіки Казахстан. та суміжних галузей для переходу на альтернативні види авіаційного палива. Побудовані математичні моделі залежності показника ефективності Y (рівень вуглецевого сліду) від набору факторних ознак Xi дозволили довести наявність мультиколінеарності в масиві взаємонезалежних факторів, що впливають на показник ефективності Y, а також визначити їх пріоритетність на основі сили їхнього впливу на розмір вуглецевого сліду повітряного транспорту. Наголошується, що процес переведення авіації на біо- та синтетичне авіапаливо ускладнюється відсутністю Стратегії та супутніх документів щодо реалізації заходів щодо переходу авіації на види палива нового покоління. Визначено ключові моменти побудови алгоритму переходу цивільної авіації на екологічно чисте паливо, що забезпечило побудову його імітаційної моделі. Практичне застосування запропонованого алгоритму переходу цивільної авіації на паливо нового покоління має стати фундаментальною основою для формування Дорожньої карти країни з переходу авіації на екологічно вироблене авіаційне паливо та авіаційне паливо з низьким вмістом вуглец
Обгрунтування умов надійності виробничого процесу металургійних підприємств через безвідмовне функціонування системи «видобуток сировини – технологічні залізничні маршрути – металургійне виробництво»
No full textThe object of this study is the process of formation of insurance reserves at enterprises in the metallurgical industry. Under conditions of uneven supply of raw materials to metallurgical enterprises due to disruption of the transportation process or other reasons, there is a need to create insurance stocks in order to ensure the continuity of production. At the same time, it is necessary to take into account existing restrictions, such as the limited capacity of railroad sections and the impossibility of organizing parallel movement of trains, etc. The presence of these limitations makes it impossible to use classical methods for solving similar problems, such as linear programming. Therefore, to resolve the task, a simulation model was built, based on the discrete-event principle in the AnyLogic University Researcher environment using Oracle libraries and the Java SE compiler. With the help of the model, the process of rotation of dispatch routes at the railroad yard with multiple suppliers and one consignee was formalized. The optimization criterion was chosen to be the minimum deviations of fluctuations in reserves of iron ore concentrate and coke. Analysis of the simulation results revealed that the optimal size of the fleet of railroad routes on the selected rotation polygon is 30 units; at the same time, their utilization rate will be 65 %. It was also established that fluctuations in raw material stocks have a «natural character», which is confirmed by the normal distribution of the density of stock volumes. Under these conditions, the value of fluctuations in the volumes of the main raw materials will be ±13115 t/day for iron ore concentrate, and ±5298 t/day for coke. Reducing the range of fluctuation of raw materials volumes could make it possible to optimize the costs of creating stocks and streamline the transport work of the enterprise for providing raw materialsОб’єктом дослідження є процес формування страхових запасів на підприємствах металургійної промисловості. В умовах нерівномірного надходження сировини на металургійні підприємства внаслідок порушення процесу транспортування чи інших причин, виникає необхідність створення страхових запасів з метою забезпечення безперервності виробництва. При цьому необхідно враховувати наявні обмеження, такі як обмежена пропускна спроможність залізничних перегонів та неможливість організації паралельного руху поїздів тощо. Наявність цих обмежень робить неможливим застосування класичних методів вирішення подібних задач, таких як лінійне програмування. Тому для вирішення даної задачі розроблено імітаційну модель на основі дискретно-подієвого принципу у середовищі AnyLogic University Researcher з використанням бібліотек Oracle та компілятора Java SE. За допомогою моделі був формалізований процес обертання відправницьких маршрутів на полігоні залізниці з множиною постачальників та одним вантажоодержувачем. Критерієм оптимізації обрано мінімальні відхилення коливань запасів залізорудного концентрату та коксу. Аналіз результатів моделювання показав, що оптимальний розмір парку залізничних маршрутів на обраному полігоні обертання складає 30 одиниць; при цьому коефіцієнт їх використання складатиме 65%. Також встановлено, що коливання запасів сировини мають «природний характер», що підтверджується нормальним розподілом щільності обсягів запасу. Значення коливань обсягів основної сировини за цих умов складатимуть для залізорудного концентрату ±13115 т/добу, а коксу ±5298 т/добу. Зменшення діапазону коливання обсягів сировини дозволить оптимізувати витрати на створення запасів та впорядкувати транспортну роботу підприємства із забезпечення сировино
Встановлення закономірностей зміни коефіцієнтів відбиття, проникнення та дисипації енергії хвиль у залежності від параметрів проникної вертикальної стінки
No full textThe object of research is permeable vertical walls (breakwaters) with different degrees of permeability.
This paper reports the results of experimental research into the interaction of gravity waves with models of permeable vertical walls (breakwaters), which were formed from cylindrical piles of circular cross-section.
With the help of visual and instrumental studies, the features of interaction of surface gravity waves with permeable vertical walls of different permeability have been identified. The degree of wave transformation by these walls was also determined in the form of reflection, transmission, and dissipation coefficients of wave energy.
It was established that with a decrease in the permeability of the vertical wall and an increase in the steepness of the initial wave and a decrease in its period, the height of the reflected wave increased. The pattern of the transmitted wave height had the opposite trend.
It was determined that the wave reflection coefficient increased with a decrease in the permeability of the vertical wall and the steepness of the initial wave. The wave transmission coefficient had the opposite trend, namely, it increased with increasing wall permeability and with decreasing steepness of the initial wave. The gravity wave energy dissipation coefficient decreased with increasing vertical wall permeability, but for waves with a significant steepness hi/λ>0.038, a decrease in the wave energy dissipation coefficient was observed for walls with low permeability and the appearance of extreme values of this coefficient.
Thus, features in the interaction of surface gravity waves with permeable vertical walls (breakwaters) of different permeability have been researched and the degree of wave transformation by these walls has been determined, which could make it possible to effectively design and operate permeable vertical walls as coastal protection structuresОб’єктом досліджень є проникні вертикальні стінки (хвилеломи) із різним ступенем проникнення.
Приведено результати експериментальних досліджень взаємодії гравітаційних хвиль з моделями проникних вертикальних стінок (хвилеломів), які було утворено із циліндричних паль кругового перерізу.
За допомогою візуальних та інструментальних досліджень визначені особливості взаємодії поверхневих гравітаційних хвиль з проникними вертикальними стінками різної проникності. Також визначено ступінь трансформації хвиль цими стінками у вигляді коефіцієнтів відбиття, проникнення та дисипації енергії хвиль.
Встановлено, що зі зменшенням проникності вертикальної стінки та збільшенням крутизни початкової хвилі і зменшенням її періоду висота відбитої хвилі збільшилася. Поведінка висоти проникної хвилі мала протилежну тенденцію.
Визначено, що коефіцієнт відбиття хвилі збільшився зі зменшенням проникності вертикальної стінки та крутизни початкової хвилі. Коефіцієнт проникнення хвилі мав протилежну тенденцію, а саме, збільшився зі збільшенням проникності стінки та зі зменшенням крутизни початкової хвилі. Коефіцієнт дисипації енергії гравітаційної хвилі зменшувався зі збільшенням проникності вертикальної стінки. Для хвиль зі значною крутизною hi/λ>0,038 спостерігалося зменшення коефіцієнта дисипації енергії хвилі для стінок з малою проникністю та поява екстремальних значень цього коефіцієнту.
Таким чином, визначено особливості взаємодії поверхневих гравітаційних хвиль з проникними вертикальними стінками (хвилеломами) різної проникності. Також визначено ступінь трансформації хвиль цими стінками, що дозволить ефективно проєктувати та експлуатувати проникні вертикальні стінки у якості берегозахисних спору
Визначення впливу параметрів технологічного процесу електронно-променевого наплавлення на мікроструктуру і мікротвердість сплаву Ti-6Al-4V
No full textThis paper reports the devised technology and equipment for manufacturing parts and assemblies with pre-defined properties by 3D printing methods. Underlying the technology is the application of a high-power electron beam to fuse metal powder in a vacuum chamber with the formation of successive layers that repeat the contours of the digital model of the product.
The object of research is the process of surfacing products made of Ti6Al4V titanium alloy powder. The influence of technological parameters (speed and power of the electron beam) on the formation of the structure of the deposited metal and its mechanical properties was investigated.
3 samples printed under 3 modes were studied: beam speed, 270, 540, and 780 mm/s; power, 240, 495, and 675 W, respectively. The beam energy density was 44.5 J/mm3; the trajectory displacement step was 0.2 mm; the dynamic focusing current Idf was –0.31 A; and the powder layer thickness was 0.1 mm.
The samples were examined by conventional methods. The structures were studied using an optical microscope, images were recorded with a camera. The Vickers hardness was measured with a microhardness meter in the direction from the technological supports to the surface of the sample, as well as along the surface of the product, and in the layers of the middle part of the sample.
It was established that the articles had a dense cast structure of surfaced metal. On all samples, large crystallites with a uniform lamellar-acicular structure of α´-phase with a small amount of β-phase are formed along the height, mostly without defects with uniform microhardness both along the height and along the surface.
It was determined that the surfacing mode at beam speed, 240 mm/s; power, 270 W is the most rational for practical use. Under this mode, a stronger structure is formed when it is crushed, reducing the width of the crystallites by 1.55 and 1.17 times compared to other modesПредставлено розроблену технологію та обладнання для виготовлення методами 3D друку деталей і вузлів із заздалегідь прогнозованими властивостями. В основі технології лежить застосування пучка електронів високої потужності для сплавлення металевого порошку у вакуумній камері з утворенням послідовних шарів, які повторюють контури цифрової моделі виробу.
Об’єктом досліджень є процес наплавлення виробів з порошку титанового сплаву Ti6Al4V. Досліджено вплив технологічних параметрів (швидкості та потужності електронного променя) на формування структури наплавленого металу та його механічні властивості.
Досліджено 3 зразки, які надруковані на 3 режимах: швидкість променя 270, 540 та 780 мм/с з потужністю 240, 495 та 675 Вт відповідно. Густина енергії променя 44,5 Дж/мм3, крок зміщення траєкторії 0,2 мм, струм динамічного фокусування Idf: –0,31 А, товщина шару порошку 0,1 мм були незмінні.
Зразки досліджували традиційними методами. Структури вивчали із застосуванням оптичного мікроскопа, зображення фіксували фотокамерою. Твердість за Вікерсом вимірювали мікротвердомером у напрямку від технологічних опор до поверхні зразка, а також вздовж поверхні виробу та в шарах середньої частини зразка.
Встановлено, що вироби мають щільну литу структуру наплавленого металу. На всіх зразках за висотою формуються великі кристаліти з однорідною пластинчасто-голчастою структурою α´-фази з невеликою кількістю β-фази, переважно без дефектів при рівномірній мікротвердості як за висотою, так і вздовж поверхні.
Визначено, що режим наплавлення: швидкість променю 240 мм/с; потужність 270 Вт є найбільш раціональним для практичного застосування. На цьому режимі відбувається формування більш міцної структури при її подрібненні зменшенні ширини кристалітів в 1,55 та 1,17 разів у порівнянні з іншими режимам
Ідентифікація математичної моделі електродвигуна на основі вибірки зі штучною побудовою ознак
No full textThe object of this study is a mathematical model of a synchronous electric motor, obtained on the basis of experimental data, which takes into account the temperature mode and uses artificial features to increase the accuracy of its operation. A characteristic feature of this work is that the model takes into account the temperature mode as a component of the technical-operational state of the object. The resulting mathematical model could make it possible to synthesize an optimal automatic control system in terms of the operational state of the object.
The problem addressed was to increase the accuracy of the identified mathematical models by applying the approach of feature engineering.
The results showed that the identification of mathematical models by the initial data leads to a low level of accuracy of the obtained models, namely 65–70 % for the first output channel, 80–85 % for the second, and 75–80 % for the third, fourth, and fifth output channels.
Accordingly, building models with a higher threshold of accuracy requires the use of other, more significant data for identification. This paper reports a method for reformatting the original data into artificial features and provides results of their effectiveness in relation to the original channels.
The resulting artificial features and the original features were used for further identification; the resulting mathematical model has on average higher accuracy thresholds, namely 82 %, 93 %, 88 %, 85 % for the corresponding output channels. The results prove the effectiveness of applying the principle of feature engineering since the accuracy of the resulting model is 5–10 % higher compared to the baseline.
The scope of practical application of the results includes the synthesis of automatic control systems based on mathematical models of control objects obtained as a result of identification.Об’єктом даного дослідження є математична модель синхронного електродвигуна, отримана на основі експериментальних даних, яка враховує температурний режим та використовує штучні ознаки для підвищення точності її роботи. Характерною рисою даної роботи є врахування в моделі температурного режиму як складової техніко-експлуатаційного стану об’єкту. Отримана математична модель дозволить, у подальшому, синтезувати оптимальну систему автоматичного керування з точки зору експлуатаційного стану об’єкта.
Проблема, що вирішувалася, полягає у підвищенні точності ідентифікованих математичних моделей, шляхом застосування підходу штучного конструювання ознак.
Отримані результати показали, що ідентифікація математичних моделей початковими даними призводить до низького рівня точності отриманих моделей, а саме 65–70 % по першому вихідному каналу, 80–85% по другому і 75–80 % по третьому, четвертому і п'ятому вихідних каналах.
Відповідно, отримання моделей з більш високим порогом точності вимагає використання інших, більш значущих даних для ідентифікації. У статті представлено метод переформатування початкових даних у штучні ознаки та наведено кореляційну матрицю для визначення їх ефективності по відношенню до вихідних каналів.
Отримані в результаті штучні ознаки та вихідні оригінальні ознаки, використані при подальшій ідентифікації, отримана в результаті математична модель має у середньому вищі порогові значення точності, а саме 82 %, 93 %, 88 %, 85 %, 85 % на відповідні вихідні канали. Отримані результати доводять ефективність застосування принципу штучної побудови ознак, оскільки точність результуючої моделі на 5–10 % вища в порівнянні з базовою.
Сфера практичного використання отриманих результатів охоплює синтез систем автоматичного керування на базі математичних моделей об’єктів керування отриманих в результаті ідентифікаці
Реалізація реверс-інжинірингу при технологічній підготовці виробництва закінцівки крила легкого літака на базі створення цифрового макету
No full textThe object of this study is the technological preparation of the production of a light aircraft wing using reverse engineering technology. The subject of research is a quality indicator – the geometric accuracy of manufacturing the convex-concave parts of aerospace technology. Calculations of geometric accuracy were performed for the program-instrumental method of co-ordination. As the experimental part it was taken the worn out wing tip of a light aircraft. The following results were obtained. An approach for specifying the aerodynamic airfoil and cross sections of the wing tip when constructing its digital model has been proposed. A 3D scanning of the wing tip with the formation of a digital portrait in STL format, as well as its refinement into a STEP format, using organic and mechanical methods, was accomplished. A digital mock-up of the wing tip was built taking into account the geometry of the aerodynamic airfoil in cross sections as well as a digital mock-up of the form (mould) for its manufacture according to the polygonal model, which was created by the organic method due to it had the highest dimensional accuracy. It was determined that the maximum deviation of the actual wing contour from the theoretical one was as follows: the upper deviation was 0.84 mm, the lower deviation was –0.65 mm. The maximum deviation of the actual wing contour from the theoretical one was ±0.3 mm. The expected (calculated) errors did not exceed the specified value of the tolerance on the wing outer contour that equal to ±1.0 mm, thus, the adopted method of assembling the wing under the conditions of co-ordination by the program-instrumental method ensured the specified geometric accuracy. The results of experimental studies confirmed the adequacy of the proposed approach for determining the aerodynamic airfoil of the cross-sections of the digital mock-up of convex-concave parts for aerospace technology during their technological preparation for production with the use of reverse engineering.Об’єктом дослідження є технологічне підготовлення виробництва крила легкого літака з використанням технології реверс-інжинірингу. Предметом дослідження є показник якості – геометрична точність виготовлення опукло-вгнутих деталей авіаційної техніки. Розрахунки з геометричної точності виконано за програмно-інструментальним методом ув’язування. За дослідну деталь прийнято закінцівку крила легкого літака, що зношена. Отримано такі результати. Запропоновано підхід з уточнення аеродинамічного профілю та перерізів закінцівки крила при побудові її цифрового макету. Реалізовано 3D-сканування закінцівки крила з утворенням цифрового портрету файлу формату STL, а також його уточнення та доопрацювання в файл формату STEP органічним та механічним методами. Створено цифровий макет закінцівки з урахуванням геометрії аеродинамічного профілю в перерізах та цифровий макет форми для її виготовлення за полігональною моделлю, що створена органічним методом і мала найбільшу точність розмірів. Визначено, що величина граничного відхилення дійсного положення контуру крила від теоретичного становила: верхнє відхилення 0.84 мм, нижнє відхилення –0.65 мм. Величина граничного відхилення дійсного положення контуру закінцівки від теоретичного становила ±0.3 мм. Очікувані (розрахункові) похибки не перевищували заданого значення допуску на зовнішній контур крила ±1.0 мм, тобто прийнятий метод складання крила за умов ув'язування програмно-інструментальним методом забезпечував задану геометричну точність. Результати експериментальних досліджень підтвердили адекватність запропонованого підходу визначення аеродинамічного профілю поперечних перерізів цифрового макету опукло-вгнутих деталей авіаційної техніки при їх технологічному підготовленні виробництва шляхом використання реверс-інжиніринг
Розробка концепції комбінованого планування проєктно-виробничої діяльності з застосуванням цифрових двійників
No full textThe object of the study is the project-production activity of project-oriented enterprises in the fields of mechanical engineering, aircraft construction, shipbuilding, instrumentation, and metallurgy.
The problem addressed was the informational integration and synchronization of project management processes, implemented by a specific project-oriented enterprise, with the management of its production processes using digital twins. The solution to this problem is aimed at improving the efficiency of project-production management by utilizing digital twins of projects and production in the planning process.
The influence of trends on the development of digital technologies was analysed. The need to consider both project and operational activities of enterprises in mechanical engineering, aircraft construction, shipbuilding, instrumentation, and metallurgy as a single project-production activity was identified. It was shown that this approach can be successful when processes and changes in project-production activity can be modelled, forming a rational plan for product release and project execution. The use of digital twins for objects and processes in project-production activities was proposed.
The aim and objectives of the study were formulated, focusing on the creation of a concept for planning project-production activities using digital twins for objects and processes in both project and operational activities.
The concept defines the structure of the digital environment for project-oriented production, a model of the interpenetration of project and production planning processes, an aggregated critical path method, and simulation modelling for planning project-production activities using digital twins. It was shown that to model project-production activities, models and methods for managing the interaction between the operational and project processes of the company must be applied. It was proposed to use the scientific and practical tools of information interaction theory to manage this interaction.
The results of applying the concept in project-oriented companies were demonstrated. The use of tools created based on the proposed concept allowed a reduction in project execution time by 10–15 % and a decrease in production costs by 5–10 % due to effective planning of project-production processes
The object of the study is the project-production activity of project-oriented enterprises in the fields of mechanical engineering, aircraft construction, shipbuilding, instrumentation, and metallurgy.
The problem addressed was the informational integration and synchronization of project management processes, implemented by a specific project-oriented enterprise, with the management of its production processes using digital twins. The solution to this problem is aimed at improving the efficiency of project-production management by utilizing digital twins of projects and production in the planning process.
The influence of trends on the development of digital technologies was analysed. The need to consider both project and operational activities of enterprises in mechanical engineering, aircraft construction, shipbuilding, instrumentation, and metallurgy as a single project-production activity was identified. It was shown that this approach can be successful when processes and changes in project-production activity can be modelled, forming a rational plan for product release and project execution. The use of digital twins for objects and processes in project-production activities was proposed.
The aim and objectives of the study were formulated, focusing on the creation of a concept for planning project-production activities using digital twins for objects and processes in both project and operational activities.
The concept defines the structure of the digital environment for project-oriented production, a model of the interpenetration of project and production planning processes, an aggregated critical path method, and simulation modelling for planning project-production activities using digital twins. It was shown that to model project-production activities, models and methods for managing the interaction between the operational and project processes of the company must be applied. It was proposed to use the scientific and practical tools of information interaction theory to manage this interaction.
The results of applying the concept in project-oriented companies were demonstrated. The use of tools created based on the proposed concept allowed a reduction in project execution time by 10–15 % and a decrease in production costs by 5–10 % due to effective planning of project-production processesОб’єктом дослідження є проєктно-виробнича діяльність проєктно-орієнтованих підприємств машинобудівного, літакобудівного, суднобудівного, приладобудівного та металургійного профілю.
Вирішувалася проблема інформаційної інтеграції та синхронізації процесів управління проєктами, що реалізує конкретне проєктно-орієнтоване підприємство, з управлінням його виробничими процесами засобами цифрових двійників. Вирішення цієї проблеми спрямоване на підвищення ефективності управління проєктно-виробничої діяльністю підприємств за рахунок використання в процесі планування цифрових двійників проєктів і виробництв.
Проаналізовано вплив трендів на розвиток цифрових технологій. Визначена необхідність розгляду проєктної та операційної діяльності компаній машинобудівного, літакобудівного, суднобудівного, приладобудівного та металургійного профілю як єдиної проєктно-виробничої діяльності. Показано, що такий підхід може бути успішним у випадку, коли можна буде змоделювати процеси і зміни в проєктно-виробничій діяльності і побудувати на цій основі раціональний план випуску продукції та реалізації проєктів. Запропоновано використання цифрових двійників об’єктів і процесів проєктно-виробничої діяльності компаній.
Сформульовані мета і задачі дослідження, спрямовані на створення концепції планування проєктно-виробничої діяльності з застосуванням цифрових двійників об’єктів та процесів проєктної та операційної діяльності.
В концепції визначено структуру цифрового середовища проєктно-орієнтованого виробництва, модель взаємопроникнення процесів планування проєктної і виробничої діяльності, агрегований метод критичного шляху, імітаційного моделювання для планування проєктно-виробничої діяльністю з використанням цифрових двійників. Показано, що для моделювання проєктно-виробничої діяльності необхідно застосувати моделі, методи управління взаємодією операційних і проєктних процесів компанії. Запропоновано для управління взаємодією операційних і проєктних процесів застосувати науково-практичні інструменти теорії інформаційної взаємодії.
Продемонстровані результати використання концепції в діяльності проєктно-орієнтованих компаній. Використання інструментів, створених на основі запропонованої концепції, дозволило скоротити час виконання проєктів на 10–15 %, зменшити витрати на виробничу діяльність на 5–10 % за рахунок ефективного планування проєктно-виробничих процесі
Обґрунтування інноваційної системи повного захоронення твердих високоактивних радіоактивних відходів (ВАВ) у відпрацьованих кар’єрах
No full textThe object of research is the spent open-pit mines themselves where the proposed system could be applied. The primary reason for this studying is the following circumstance: up to the present time period, in all countries of the world, no methods of HLW disposal in a storage facility has been identified that is absolutely safe for any length of time, taking into account the impact of catastrophic natural emergencies and man-made emergencies. The research was conducted to address the problem of safely managing and storing HLW, leveraging the unique characteristics of spent open-pit mines, such as their large volume and geological stability, to prevent environmental contamination and ensure long-term safety. In the article has been justified a novel approach to the burial of sarcophagus containers with solid HLW in exhausted mining pits and studied the usabilities of the basalt sarcofagous container. Robust materials and advanced robotic systems proposed in the article aims to address the challenges associated with long-term radioactive waste disposal effectively. The robotic systems transfer the basalt container with HLW, ensuring personnel safety by minimizing human presence near radioactive materials. In the article have been established the distribution of temperature into the multi-layered composite structure of the basalt sarcophagous with HLW from 300 °C into the inner space to 50 °C onto on the its outer suffer where the thickness of each layers (from inner to outer radius) was respectively: for lead matrix: from r1=0.1 m to r2=0.2 m; for clay layer: from r2=0.2 m to r3=0.3 m; for basalt block: from r3=0.3 m to r4=0.4 m. The findings on temperature distribution are crucial as they directly affect the performance and longevity of the basalt containment systemОб’єктом дослідження є самі відпрацьовані кар’єри, де може бути застосована запропонована система. Основною передумовою цього дослідження є наступна обставина: до теперішнього часу в усіх країнах світу не виявлено способів захоронення ВАВ у сховищі, абсолютно безпечних протягом будь-якого часу, враховуючи вплив надзвичайних ситуацій природного та техногенного характеру. Дослідження було проведено з метою вирішення проблеми безпечного управління та зберігання ВАВ, використовуючи унікальні характеристики відпрацьованих кар’єрів, такі як їх великий об’єм і геологічна стабільність, для запобігання забрудненню навколишнього середовища та забезпечення довгострокової безпеки. У статті обґрунтовано новий підхід до захоронення контейнерів-саркофагів із твердими ВАВ у відпрацьованих виробках та досліджено можливості використання базальтового контейнера-саркофага. Надійні матеріали та вдосконалені роботизовані системи, запропоновані в статті, спрямовані на ефективне вирішення проблем, пов’язаних із довготривалим захороненням радіоактивних відходів. Роботизовані системи переміщують базальтовий контейнер з ВАВ, забезпечуючи безпеку персоналу за рахунок мінімізації перебування людини поблизу радіоактивних матеріалів. У статті встановлено розподіл температури в багатошаровій композиційній структурі базальтового саркофага з ВАВ від 300 °C у внутрішній простір до 50 °C на його зовнішню поверхню, де товщина кожного шару (від внутрішнього) до зовнішнього радіуса) було відповідно: для свинцевої матриці: від r1=0,1 м до r2=0,2 м; для шару глини: від r2=0,2 м до r3=0,3 м; для базальтового блоку: від r3=0,3 м до r4=0,4 м. Висновки щодо розподілу температури мають вирішальне значення, оскільки вони безпосередньо впливають на продуктивність і довговічність системи базальтової оболонк
Розроблення математичної моделі турбулентних процесів тепло- та масоперенесення у випадку електронно-променевого плавлення зливків титанових сплавів
No full textThis paper describes a mathematical model built for turbulent heat and mass transfer processes in the case of electron beam melting of titanium alloy ingots. The object of research is the conditions that ensure the quality of ingots. The model makes it possible to calculate the distribution of hydrodynamic flows in the liquid metal and temperature fields in the ingot, to determine the profile of the metal crystallization front, taking into account the interphase transition zones. The model solves the problem of finding the necessary melting regimes of ingots by calculation, in contrast to high-cost natural experiments. The thermal and hydrodynamic processes during the melting of a cylindrical ingot with a diameter of 110 mm of the newest titanium alloy Ti-6Al-7Nb for medical use were calculated and its melting parameters were determined. The small diameter of the ingot significantly facilitates its further machining. The geometry of the two-phase zone of the liquidus-solidus transition, which determines the crystallization front of the metal, was calculated. The position and geometry of this front greatly affects the quality of ingot formation and the concentration of the distribution of alloying elements and the homogeneity of the metal across its volume. A sufficiently flat crystallization front has been obtained, under which the given conditions are ensured. It was found that heat transfer in the liquid phase of the metal is mainly caused by heat and mass transfer due to its movement, and heat and mass transfer significantly depends on the power of the electron beam and its distribution on the surface of the bath. According to the calculated regimes, at the Institute of Electric Welding named after E. O. Paton, the National Academy of Sciences of Ukraine, high-quality ingots for the needs of the medical industry were smelted. The castings are used for the manufacture of light and ultra-strong endoprostheses and implants, which are chemically neutral and biologically and biomechanically compatible with the human body and do not cause rejection.Розроблена математична модель турбулентних процесів тепло- та масоперенесення у випадку електронно-променевого плавлення зливків титанових сплавів. Об’єктом дослідження є умови, що забезпечують якість зливків. Модель дає можливість розраховувати розподілення гідродинамічних потоків в рідкому металі і температурних полів у зливку, визначати профіль фронту кристалізації металу, з урахуванням міжфазових перехідних зон. Модель вирішує проблему пошуку необхідних режимів плавлення зливків розрахунковим шляхом, на відміну від високовартісних натурних експериментів. Були розраховані теплові і гідродинамічні процеси під час плавлення циліндричного зливку діаметром 110 мм новітнього титанового сплаву Ti-6Al-7Nb медичного призначення і визначені параметри його плавлення. Малий діаметр зливку суттєво полегшує його подальше механічне оброблення. Розраховано геометрію двофазної зони переходу ліквідус – солідус, яка визначає фронт кристалізації металу. Положення і геометрія цього фронту значною мірою впливає на якість формування зливку і концентрацію розподілу легуючих елементів та однорідність металу в його об’ємі. Отримано достатньо плаский фронт кристалізації, за якого забезпечуються дані умови. Встановлено, що теплопередача в рідкій фазі метала в основному обумовлена тепломасообміном за рахунок його руху, а тепломасообмін суттєво залежить від потужності електронного променю і його розподілення на поверхні ванни. Відповідно до розрахованих режимів в Інституті електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України виплавлено високоякісні зливки для потреб медичної галузі. Зливки застосовуються для виготовлення легких і надміцних ендопротезів і імплантатів, які є хімічно нейтральними і біологічно й біомеханічно сумісними з організмом людини і не викликають відторгненн