Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2009, № 1. Часть 1

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования

«Тульский государственный университет»

ISSN 2071-6168

НАВСТРЕЧУ ЮБИЛЕЮ

80 лет

ИЗВЕСТИЯ 
ТУЛЬСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО
УНИВЕРСИТЕТА

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Выпуск 1

Часть 1

Издательство ТулГУ

Тула 2009

ISSN 2071-6168

УДК 087.2:621.002.5+658.562:621.9+681.51.011+624:69+655:681.62+
621.311:621.331+621.002.03+517.958.530:621.001.5

Известия ТулГУ.Технические науки. Вып.1:в 2 ч. Ч.1. Тула: Изд-во ТулГУ,
2009. 234 с.

Рассматриваются научно-технические проблемы в области машиностроения и машиноведения, новых технологий и оборудования для обработки металлов давлением и резанием, управления качества, вычислительной 
техники и информационных технологий, строительства и строительных материалов, вопросы полиграфии и защиты информации, электроэнергетики, 
электроснабжения и электропривода, материаловедения и математического 
моделирования технических систем.
Материалы предназначены для научных работников, преподавателей 
вузов, студентов и аспирантов, специализирующихся в проблематике технических наук.

Редакционный совет

М.В. ГРЯЗЕВ – председатель, В.Д. КУХАРЬ – зам. председателя,
В.В. ПРЕЙС – главный редактор, В.А. АЛФЕРОВ, И.А. БАТАНИНА, 
О.И. БОРИСКИН, 
В.И. ИВАНОВ, 
В.С. КАРПОВ, 
Р.А. КОВАЛЁВ, 
А.Н. ЧУКОВ, Е.А. ФЕДОРОВА, А.А. ХАДАРЦЕВ

Редакционная коллегия

О.И. Борискин (отв. редактор), В.С Карпов (зам. отв. редактора), 
Р.А. Ковалев (зам. отв. редактора), А.Н. Чуков (зам. отв. редактора),
В.Б. Морозов (отв. секретарь), А.Е. Гвоздев, А.Н. Иноземцев, А.Б. Копылов,
Е.А. Макарецкий, Е.П. Поляков, В.В. Прейс, П.Г. Сидоров, В.М. Степанов,
А.А.Трещёв, С.С. Яковлев, А.С. Ямников

Подписной индекс 27851
по Объединённому каталогу «Пресса России»

«Известия ТулГУ» входят в Перечень ведущих научных 
журналов и изданий, выпускаемых в Российской Федерации, 
в которых должны быть опубликованы научные результаты 
диссертаций на соискание учёной степени доктора наук

© Авторы научных статей, 2009
© Издательство ТулГУ, 2009

МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ

УДК 621.075.8
И.Л. Волчкевич, канд. техн. наук, доц., (499) 263-6468,
vil@mx.bmstu.ru (Россия, Москва, МГТУ имени Н.Э. Баумана),
В.В. Галий, асп., (926) 2623260, galiy_valentin@mail.ru
(Россия, Москва, МГТУ имени Н.Э. Баумана)

ПОДОБИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СИСТЕМ 
И КЛАССИФИКАЦИЯ ТИПОВ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО 
ПРОИЗВОДСТВА

Обоснована необходимость многокритериальной классификации типов машиностроительного производства для решения актуальной задачи создания сквозной методики проектирования производственных систем на базе принципа их подобия.
Ключевые слова: проектирование предприятий, подобие производственных 
систем, тип производства.

Современные машиностроительные предприятия характеризуются 
большой номенклатурой и быстрой сменой объектов производства. В связи 
с этим становятся значимыми затраты ресурсов, в том числе и времени на 
технологическую подготовку производства. Существуют предприятия, в 
которых производственные программы известны на несколько лет вперед, 
а постановка на производство новой продукции занимает месяцы или даже 
годы. Другая крайность — предприятия, работающие по внешним, плохо 
предсказуемым заказам. Подобные производства получили развитие не так 
давно, чему способствовали успехи в автоматизации технической подготовки производства и появление оборудования, сочетающего широкие 
технологические возможности с высокой производительностью. Таким образом, современное машиностроительное производство более разнообразно и гораздо чаще ставит задачи проектирования и модернизации, чем это 
было во время, когда создавались и вносились в стандарты методики проектирования предприятий. 
Основным недостатком ныне принятых методик проектирования 
предприятий, что не только признается, но и подчеркивается работниками 

проектных институтов, является «оторванность» проектирования участков 
и цехов от проектирования технологических процессов. Традиционно проектирование участков и цехов в качестве исходных данных оперирует таблицами, содержащими станкоемкость по типам оборудования; «сквозной 
методики», включающей в себя анализ производственной программы с определением принципов построения технологических процессов и размещения оборудования на ранних этапах проектирования, не существует. 
Отсутствие подобной методики приводит к длительности сроков 
проектирования предприятий и «приблизительности» результатов, которая 
в одних случаях проявляется в недостаточности производственной мощности для полного выполнения программы выпуска, а в других, более частых, – в ее избыточности, а значит, – излишних затратах. Таким образом, 
задача разработки методики проектирования производственных систем, 
в которой в качестве исходных данных используются номенклатура выпускаемой продукции и программа выпуска, является актуальной.
В качестве научно-методической базы для создания подобной методики можно предложить использовать подобие производственных систем; под которым подразумевается единство концептуальных подходов 
к проектированию и структурно-компоновочных решений предприятий 
одного типа производства. Концептуальные подходы – это принципы построения технологических процессов, которые, даже для изделий одинакового функционального назначения и конструктивно подобных, могут быть 
различными 
для 
разнообразных 
типов 
производства. 
Структурнокомпоновочные решения подразумевают под собой принципы выбора                
и размещения оборудования внутри участков и цехов. Принцип подобия 
достаточно сложен для понимания. Так, предприятия, производящие сто             
и сто тысяч автомобилей в год, не будут подобными, даже если модель автомобиля одна и та же. В то же время подобными могут быть (а могут и не 
быть) предприятия, производящие автомобили разных марок, но со схожей 
программой выпуска. Таким образом, базой для применения принципа подобия в отношении машиностроительных предприятий должен быть тип 
производства. Но существующая классификация типов производства                
не способна стать этой базой.
Развитие машиностроительного производства, особенно проявившееся в последние годы как в создании существенно новых технических 
средств,  так и в появлении новых стратегий построения производственных 
систем, привело к тому, что многие фундаментальные принципы и понятия, используемые при его описании, перестают полностью соответствовать действительности. Это явление присуще любым реальным системам, 
в которых происходят существенные изменения, и всякий раз приводит 
к сложному процессу переосмысления еще недавно казавшихся вечными 
теоретических основ и практических рекомендаций. 

Так, общепризнанно актуальной является в наши дни проблема выработки новых норм времени как для выполнения технологических операций, так и для этапов подготовки производства. Однако проблема более 
глубока, поскольку прогресс машиностроительного производства существенно вышел за рамки, внутри которых можно было бы ограничиться 
только лишь огромной, но по большей части механической работой по выработке новых норм. Новое состояние машиностроительного производства 
требует пересмотра основ его описания, а затем уже – выработки новых 
практических рекомендаций, соответствующих новым основам. Разумеется, пересмотр не означает полного отказа от существующих понятий 
и принципов; как и в любой развивающейся науке, новые определения и 
новые теории должны включать в себя предыдущие в качестве частных 
случаев либо расширять их в соответствии с расширением и усложнением 
предметной области.
Одним из фундаментальных понятий, используемых при проектировании производственных и технологических процессов и систем, является понятие «тип производства». С давних времен известно разделение  
производства на массовое, единичное и серийное, позже получившее  
внутреннее подразделение. Классификация эта вполне соответствовала 
времени своего создания и совершенно не соответствует времени нынешнему, что является практически общепризнанным. В современных трудах, 
посвященных проектированию и реконструкции промышленных предприятий, часто делается оговорка о том, что «традиционно выделяются типы 
производства». Однако в настоящее время ведутся поиски новой классификации. 
Одно из распространенных мнений состоит в том, что все производство теперь стало серийным. Другая точка зрения предлагает разделять 
производственные системы на два типа: гибкие и негибкие. Встречаются 
и другие предложения о введении новых классификационных признаков,               
в том числе таких, как масштабность производства и его планируемость. 
Общим во всех этих (и других) гипотезах является то, что тип производства по-прежнему предлагается идентифицировать по какому-либо одниму
признаку и называть одним словом. Главные причина тому – традиционность и «привычность» подобного подхода. Между тем, современное машиностроение и промышленное производство в целом гораздо более разнообразны, чем это было во времена, когда создавалась существующая 
классификация. И верность традициям уже не может быть решающим аргументом в пользу сохранения подобной однокритериальности.
Даже в наименовании резца может присутствовать более пяти признаков. Представив себе, что в технологической документации резец необходимо описывать только одним словом из трёх, которые даются на выбор, 
можно столкнуться с безусловной бесполезностью такого описания. Про

изводство – объект гораздо более сложный, чем резец. Можно признать, 
что современные производственные системы одним параметром однозначно классифицированы быть не могут.
Признав возможность многопараметрической классификации типов 
производства, следует выделить основные и дополнительные классификационные признаки, строго говоря, разделить классификационные признаки на основные и дополнительные, поскольку они известны и постоянно 
используются в научно-технической литературе.
Для выбора основных классификационных признаков можно сформулировать следующие критерии:
основных признаков не должно быть слишком много, чтобы не создавать путаницы, неоднозначности и внутренней противоречивости классификации;
основные признаки не должны находиться в явной функциональной 
или тесной корреляционной зависимости;
основные признаки должны быть достоверно определяемы на ранних этапах проектирования производственных систем;
основные признаки должны давать максимально полное представление о целях проектируемого производства, а не быть характеристиками 
применяемого оборудования или организационных форм;
основные признаки должны быть применимы для любой из существующих или проектируемых производственных систем, в отличие от признаков дополнительных, которые определяют требования специфические, 
предъявляемые в особых случаях. 
Представляется разумным использовать в качестве критериев целевые свойства производственных систем, которых не может быть очень 
много.
Предлагается выделить четыре основных классификационных признака производственных систем [1]:
1. Масштабность производства.
2. Номенклатурность производства.
3. Переналаживаемость производства.
4. Прогнозируемость производства.
Первые два признака очевидны: безусловно, предприятия, производящие тысячу или миллион единиц одной и той же продукции в год, будут 
существенно различны между собой, как по применяемому оборудованию, 
так и по организации производства, так же по-разному будут устроены 
предприятия, производящие какое-либо одно изделие и множество изделий. При этом многономенклатурность сама по себе совершенно не означает маломасштабности, а однономенклатурность - крупномасштабности. 
Наибольшее число предприятий, существующих в наши дни в промышленно развитых странах, – это небольшие предприятия, специализирую

щиеся на производстве и поставке ограниченной номенклатуры изделий 
или комплектующих, как непосредственно на рынок, так и для крупных 
компаний, которые все более и более стремятся оставить за собственными 
подразделениями только функции работы на рынке, проектирования и общей сборки. Обе  разновидности производственных систем очень плохо 
укладываются в традиционную классификацию типов производства.
Третьим классификационным признаком производственной системы может быть ее переналаживаемость. В самом деле, предприятие может производить большую номенклатуру изделий в больших масштабах, 
но при этом на каждом рабочем месте в течение года будет выполняться 
одна и та же операция (именно для этого признака лучше всего подходит 
«классический» критерий – коэффициент закрепления операций, в то время как заменяющие его таблицы зависимости типа производства от количества выпускаемых изделий говорят о масштабности производства, а не 
о его переналаживаемости). Производство может быть многономенклатурным и малопереналаживаемым, так же, как малономенклатурным и часто 
переналаживаемым. От этого существенно зависят размеры предприятия, 
количество работников, типы и количество оборудования, организационные формы и структурно-компоновочные решения.
Четвертый основной отличительный признак производства – его 
прогнозируемость. Существуют предприятия, в которых производственные программы известны на несколько лет вперед, а постановка на производство новой продукции занимает месяцы или даже годы. Другая крайность – предприятия, работающие по внешним, плохо предсказуемым 
заказам. Подобные производства получили развитие не так давно, чему 
способствовали успехи в автоматизации технической подготовки производства и появление оборудования, сочетающего широкие технологические возможности с высокой производительностью. Вот пример постановки задач производства запасных частей для определенной области 
машиностроения (взято из реального разговора с руководителями предприятия): «нам известно около двух тысяч возможных деталей, каждый  
заказчик может принести чертеж совсем неизвестный, потребности их определяются поломками оборудования, а потому совершенно не предсказуемы, утром мы точно не знаем, что именно придется делать вечером; при 
этом любой заказ мы обязаны выполнить в течение трех дней, иначе заказчики уйдут к конкурентам». Наличие конкуренции и значительное увеличение номенклатуры выпускаемых изделий существенно снижают «среднестатистический» 
уровень 
 
прогнозируемости 
современного 
производства. Данный признак очень важен, поскольку от него в огромной 
степени зависит соотношение времени, затрачиваемого на собственно производство и его подготовку. В целом, ввиду несомненного увеличения номенклатуры выпускаемых изделий и связанного с этим отсутствия воз

можности в большинстве отраслей машиностроения поддерживать непереналаживаемые производства особое внимание в настоящее время должно 
уделяться проблемам сокращения времени подготовки производства и 
времени переналадок.
Предлагаемая классификация включает в себя в качестве частных 
случаев предыдущую. Так, «классическое» массовое производство времен 
Генри Форда можно определить как крупномасштабное, многономенклатурное, редко переналаживаемое и глубоко прогнозируемое. Многономенклатурным данное производство будет в случае, когда большинство 
деталей производится на том же предприятии, где осуществляется общая 
сборка. Примером крупномасштабного малономенклатурного производства может служить производство патронов и гильз либо автомобильный завод, на котором производят только сборку. Производство единичное как 
маломасштабное средненоменклатурное, часто переналаживаемое и плохо 
предсказуемое.  Безусловно, в рамках одного предприятия могут существовать подразделения с разным типом производства.
Кроме основных классификационных признаков, могут быть предложены дополнительные, относящиеся к более частным примерам производственных систем. В отличие от основных признаков дополнительные 
можно не указывать в тех случаях, когда они не являются существенными. 
Так, одним из дополнительных классификационных признаков может служить сложность выпускаемых изделий. Данное свойство, обычно хорошо 
известное еще на этапе проектирования, существенно влияет и на применяемое оборудование, и на организацию производственного процесса, однако не является существенным для всех возможных производств. Это же 
относится (например) к опасности производства и его секретности.
К дополнительным признакам может быть отнесена перестраиваемость производства – способность производственной системы переходить 
на выпуск существенно иной номенклатуры продукции. В случаях, когда 
подобный переход не осуществляется по схеме «полностью снести и построить заново», перестраиваемость необходимо учитывать еще при проектировании предыдущего производства, что влияет на проектные решения и влечет за собой дополнительные
затраты. Особый случай 
перестраиваемости – предприятия двойного назначения, для них этот признак является одним из главных.
Среди  важнейших дополнительных признаков – модифицируемость производства, т.е. способность производственной системы выпускать различные модификации изделий в рамках номенклатуры. Безусловно, 
современный 
рынок 
промышленной 
продукции 
требует 
от 
производителей выпуска все большего числа модификаций изделий. Тем 
не менее, вопрос о необходимом уровне модифицируемости производственных систем не имеет столь однозначного ответа, как это подчас приня

то полагать. Причина тому известна: модифицируемость – очень дорогостоящий признак.
Особую роль играет гибкость. Как и всякий термин, используемый 
в рекламно-агитационных целях, понятие «гибкости» требует осторожного 
подхода. Гибкость можно определить как способность технологической 
или производственной системы приспосабливаться к изменению задач, не 
выходящему за некоторые заранее определенные рамки. Свойство это, 
природой данное человеку, очень труднодостижимо в автоматических 
и автоматизированных системах.
Оператор, стоящий у сборочного конвейера без существенной переналадки, способен завернуть в один автомобиль ржавый винт, а в другой 
– хромированный. Но гибкость даже здесь не означает вседозволенность:
она требует взаимозаменяемости винтов и наличия инструкций для человека.
Современный токарный автомат с ЧПУ способен обрабатывать разные детали в пределах одного прутка, если ему позволяет это сделать инструментальная наладка и заставляет это делать программа. В целом, гибкость технологической или производственной системы не есть ее целевое
свойство, гибкость есть один из способов достижения цели, особенно полезный в тех производственных условиях, которые характерны для настоящего времени, – многономенклатурности и плохой предсказуемости.
Необходимость пересмотра классификации типов производства не 
относится к области умозрительных рассуждений. Существующие принципы заложены в нормативы, используемые при проектировании и реконструкции производств, а также в мировоззрение множества людей. Безусловно, 
нынешнее 
состояние 
машиностроительного 
производства 
существенно отличается от того, в эпоху которого формулировалась существующая классификация и составлялись существующие нормативы, и потому эта проблема весьма актуальна.

Список литературы

1. Волчкевич И.Л. О типизации современного машиностроительного производства // Инженерный журнал. № 10. 2005. С. 59-61.

I. Volchkevich, V. Galiy
Similarity of industrial systems and classification of types of machine-building
production
Justify the need to employ the multiple-criteria classification for the types of the machine-building production, in order to achieve the actual aim – the creation of the through
projection methodology for production systems based on the principle of their similarity.

Получено 19.01.09

УДК 621.99
Г.Т. Быков, инж., (4872) 33-23-10,
tms@tsu.tula.ru (Россия, Тула, ТулГУ),
А.А. Маликов, канд. техн. наук, доц., (4872) 33-23-10,
tms@tsu.tula.ru (Россия, Тула, ТулГУ),
А.С. Ямников, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой, (4872) 33-23-10,
tms@tsu.tula.ru (Россия, Тула, ТулГУ)

ЦЕНТРИРОВАНИЕ ОВАЛЬНЫХ ТОНКОСТЕННЫХ ЦИЛИНДРОВ 
НА ЦАНГОВОЙ ОПРАВКЕ

Анализируются специфические погрешности центрирования тонкостенных 
трубных заготовок при установке на цанговые оправки с двумя плоскостями базирования. Отмечается, что на погрешность центрирования влияют погрешности исходной заготовки, схема базирования и количество лепестков цанги.
Ключевые слова: погрешности центрирования, схема базирования схема базирования, погрешности исходной заготовки, количество центрирующих элементов.

При обработке цилиндрических деталей со значительной протяженностью 

12
...
8

D
L
и низкой жесткостью возникают проблемы с ба
зированием и закреплением их на станке. Известно, что трубные заготовки 
имеют систематические погрешности формы в продольном и поперечном 
направлениях, что обусловлено технологией получения труб [1 – 4].
В трубных заготовках всегда существуют разностенность, овальность 
и кривизна оси.
Овальность трубной заготовки не зависит от ее геометрических 
особенностей до правки. Неравномерность нагрева по поперечному сечению является важной причиной образования овальности в поперечном сечении и кривизны оси трубы в продольном сечении. На агрегатах, у которых перед калиброванием отсутствует дополнительный подогрев труб, 
перепад температур по длине трубы достигает 60…80 ОС, а по периметру –
30…60 ОС, что приводит к относительной овальности в пределах 
0,001…0,003.
Разностенность, если она расположена по одной стороне исходной 
трубной заготовки, вызывает достаточно большую кривизну. Например, 
при разностенности со значением 0,01×10 мм=0,1 мм, расположенной по 
одной образующей, после калибрования может получиться кривизна почти 
5 мм для трубы диаметром 245 мм, толщиной 10 мм и длиной 1 м.
На практике большинство тонкостенных заготовок изготовлено 
по ГОСТ 8732-78 «трубы стальные бесшовные горячедеформированные», 
8734-75 
«трубы 
стальные 
бесшовные 
холоднодеформированные», 
ГОСТ 550-75 «трубы стальные бесшовные для нефтеперерабатывающей 
промышленности», ГОСТ 10498-82 «трубы стальные бесшовные особо