автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.23, диссертация на тему:Информационная интеграция результатов технологического проектирования на основе развивающейся классификации стандартизуемых объектов в машиностроении

На правах рукописи

ДОЛГОВ Виталий Васильевич

ИНФОРМАЦИОННАЯ ИНТЕГРАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ НА ОСНОВЕ РАЗВИВАЮЩЕЙСЯ КЛАССИФИКАЦИИ СТАНДАРТИЗУЕМЫХ ОБЪЕКТОВ В МАШИНОСТРОЕНИИ

Специальность: 05.02.23 - Стандартизация и управление качеством

продукции

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Тула - 2005

Работа выполнена на кафедре «Автоматизированные станочные системы» в ГОУВПО "Тульский государственный университет"

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Иноземцев Александр Николаевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Юдин Сергей Владимирович кандидат технических наук Русаков Олег Львович

Ведущая организация: ФГУП ГНПП "Сплав" (г. Тула)

Защита состоится « /» ¿/¿OUJL 2005 г. в часов на заседании диссертационного совета Д 212.271.01 при ГОУВПО "Тульский государственный университет" (300600 г. Тула, пр. Ленина, 92,9-101)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тульского государственного университета.

Автореферат разослан « 2005 г.

Учёный секретарь диссертационного совета, д. т. н.

А.Б. Орлов

feoH ¿МУЗ-/*??

ът

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одно из основных затруднений, возникающих на отечественных машиностроительных предприятиях при внедрении систем менеджмента качества (СМК), практически реализующих принципы всеобщего управления качеством (TQM), обусловлено недостаточным развитием информационной инфраструктуры производственного процесса изготовления машин. С целью преодоления данных трудностей и повышения эффективности СМК предприятия широко применяют современные информационные технологии, в том числе и реализующие идеи CALS- (ИПИ)-технологий. Однако для широкомасштабного внедрения CALS-технологий на российских предприятиях необходимо решить ряд проблем, связанных с интеграцией большого объема разнородных информационных ресурсов, создаваемых в результате конструкторского и технологического проектирования изделий.

Среди отмеченных информационных ресурсов особое место занимают технологические данные, содержащиеся в технологической документации. Технологическая информация отличается не только большим объемом, но и сложной семантикой. Она охватывает все звенья конструкторско-технологической подготовки и управления производством. Проходя в своем жизненном цикле по различным подразделениям предприятия, эта информация органически устанавливает связь между всеми участниками производственного процесса. Содержание информации технологической документации определяет и создает информационную основу для решения большого комплекса инженерно-технических задач не только в области разработки технологических процессов, но и в областях технической подготовки производства, управления производственным процессом и качеством продукции. Поэтому важным требованием при интенсификации конструкторско-технологической подготовки производства является упрощение и стандартизация используемой на предприятии технологической документации.

Производственная практика показывает, что у различных профессиональных групп машиностроительного предприятия зачастую отсутствуют единые структурированные представления о технологии изготовления изделия. В результате возникают неопределенности, затрудняющие эффективное использование имеющихся на предприятии ресурсов, в том числе и созданных в ходе технологического проектирования, а также обусловливающие возникновение несоответствий, приводящих к снижению качества бизнес-процессов, а, следовательно. и качества продукции Поэтому научные исследования, направленные на разработку методов стандартизации и интеграции технологических данных при использовании CALS-технологий, являются акт) альными и составляют научную задачу, имеющую важное значение для развития отечественного машиностроения.

Работа выполнена в соответствии с грантом Министерства образования России по фундаментальным исследованиям в области машиностроения 2003 г.. подпрограммой "Производственные технотогии" научно-технической программы Министерства образования "^"""ПРШЩ."1 высшей

If ОС. ЧАиМОИМЬИАЯ ММ«*П«А

школы по приоритетным направлениям науки и техники" на 2003 - 2004 годы и рядом хоздоговорных НИР.

Цель работы заключается в повышении эффективности производственного процесса изготовления изделий машиностроения на основе стандартизации и информационной интеграции результатов технологического проектирования в технологическом проекте.

Для достижения поставленной цели сформулированы и решены следующие задачи исследований:

1) разработать методику и инструмент практической стандартизации результатов технологического проектирования в технологическом проекте;

2) разработать методику формирования модифицируемого классификатора деталей машин;

3) разработать методику оперативной оценки ресурсоемкости изделий, машинокомплектов и производственных программ;

4) разработать методику формирования оптимальных машинокомплектов производственных подразделений машиностроительного предприятия;

5) осуществить практическую реализацию результатов научных исследований на машиностроительном предприятии.

Методы и средства исследования. Теоретические исследования проводились на основе научных положений всеобщего управления качеством с использованием теорий вероятностей и математической статистики, регрессионного и кластерного анализов, структурно-функционального моделирования ГОЕР, систематического изучения профессиональной практики специалистов различных профессиональных групп машиностроительного предприятия.

Основные положения, выносимые автором на защиту:

-системно-структурные представления о технологическом проекте, основанные на выделении аспектов и иерархических уровней производственного процесса изготовления изделия;

- экспертно-аналитическая методика формирования развивающегося классификатора предметов труда, обеспечивающего развитие практической стандартизации результатов технологического проектирования;

-методика оперативной оценки ресурсоемкости изделий, машинокомплектов и производственных программ на основе использования модифицируемого классификатора предметов труда и алгоритмов обучения и самообучения;

- методика оптимального использования производственных мощностей предприятия на основе экспертно-аналигического метода решения задачи межцеховой технологической маршрутизации и формирования машинокомплектов производственных подразделений.

Научная новизна результатов исследования заключается в раскрытии закономерностей информационного обмена при технической подготовке, производстве и управлении качеством изделий машиностроения и закономерностей развития практической стандартизации при проектировании технологии изготовления машин на основе технологического проекта и модифицируемого в зависимости от сложившейся на предприятии производственной ситуации клас-

" . 1 а*

сификатора предметов труда.

Практическая значимость работы заключается в разработке и производственной реализации компьютеризированных систем кодирования деталей машин на рабочих местах конструкторов и технологов; экспресс-оценки трудоемкости изготовления изделий машиностроения, машинокомплектов и производственных программ; материального нормирования; проектирования межцеховых технологических маршрутов изготовления деталей машин и формирования машинокомплектов производственных подразделений.

Реализация работы Результаты данной работы внедрены в ОАО "Тяж-нромарматура" (г. Алексин, Тульской обл.).

Апробация работы Основные положения работы докладывались на научных конференциях профессорско-преподавательского состава ТулГУ в 20012005 г.; на Международных научно-технических конференциях: "Технологическая системотехника" (г. Тула, 2002, 2003 гг.); "Инструментальные системы -прошлое, настоящее, будущее" (г. Тула, 2003 г.); "Автоматизация: проблемы, идеи, решения (АПИР-8)" (г. Тула, 2003 г.); "Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновации" (г. Курск, 2004 г.); "Экономика. Управление. Стандартизация. Качество" (г. Тула, 2004 г.); "Наука о резании материалов в современных условиях", посвященная 90-летию со дня рождения В.Ф. Боброва (г. Тула, 2005 г.); на научно-техническом семинаре "Прогрессивные технологии в машиностроении и приборостроении" (Украина, г. Запорожье, 2004 г.); на четвертой Всероссийской научно-практической конференции "Управление качеством" (г. Москва, 2005 г.).

Публикации Основное содержание работы изложено в 15 публикациях.

Структура и объём работы: Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Содержит 112 страниц машинописного текста, 11 таблиц. 47 рисунков, список литературы из 119 наименований и приложения на 16 страницах. Общий объем диссертации 170 страниц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, изложена ее структура и кратко раскрыто содержание глав диссертации.

В первой главе рассмотрены актуальные проблемы стандартизации в области проектирования и производственной реализации технологии изготовления машин.

Отмечено, что в последнее время в задачах исследования социальных, экономических и производственных систем стал широко использоваться "системный" подход. Поэтому системно-аналитические представления приняты в качестве общенаучных принципов построения технологических знаний практически во всех современных исследованиях. Системный подход широко использовался в работах Аверьянова О.И., Азарова В.Н., Бойцова Б.В., Бржозовско-го Б.М., Васина С.А.. Гречишникова В.А., Дальского A.M., Капустина Н.М., Коганова И А.. Колесова И.М., Кудинова A.B.. ПаськоН.И., Проникова A.C., Пуша A.B., Соломенцева Ю.М . Степанова Ю С , Челищева Б.Е., Черпако-ва Б.И.. Шадского Г.В., Цветкова В.Д., Ямникова A.C. и др.

Значительное место в современной технологии машиностроения уделяется информационному аспекгу производственного процесса изготовления машины, так как (по выражению профессора Колесова И.М.) информация в производственном процессе - это средство, приводящее, поддерживающее и направляющее его действие. В конечном счете, обширная информация, которой оперирует технолог, перерабатывается в решения о построении технологических процессов изготовления изделий, которые охватывают самые разнообразные аспекты производственного процесса.

В настоящее время уже существуют научные обобщения Аверченко-ва В.И., Анцева В.Ю., Бочкарева П.Ю., Васильева A.C., Иноземцева А.Н., Кондакова А.И., Новикова O.A., Сосенушкина E.H., Трушина H.H., Червякова Л.М. и др. предлагающие рассматривать все прочие связи производственного процесса, как частные проявления информационных связей.

Построение информационных процессов в производстве осуществляется технологами вместе со специалистами других профессиональных групп, отвечающих за различные аспекты производственного процесса изготовления машины - управление качеством, управление и организацию производства, материально-техническое обеспечение, применение средств автоматики и вычислительной техники, экономику предприятия, конструирование машин и др. Качество конечного результата их работы зависит от четкости и полноты представлений о производственном процессе, понимания каждым специалистом своих задач, согласованности действий и полезности принимаемых решений с точки зрения конечной цели произвола ва. Большое количество участников процесса разработки проектных решений обусловливает важнейшую проблему технологического проектирования — наличие межаспектных противоречий и связанных с ними неопределенностей. Присутствие данных неопределенностей при практической реализации технологических проектных решений ведет к нерациональному использованию и перерасходу различных производственных ресурсов: временных, материальных, информационных и производственных мощностей. Однако этому факту до последнего времени в технологии машиностроения уделялось недостаточно внимания.

Показано, что разрешать межаспект-ные противоречия при технологическом проектировании целесообразно на основе использования принципов стандартизации и цикла Деминга SDCA (Standard - Do -Check - Action) (рис. 1), а также системы классификации, которая является одним из научных методов изучения природы каких-либо исследуемых объектов путем их упорядочения и систематизации. Она является одним из важнейших этапов проектирования информационного обеспечения систем автоматизации различного назначения и обеспечивает основу анализа и моделиро-

Рис. 1. Цикл развивающейся стандартизации Деминга

вания информационных потоков При использовании цикла 8БСА по форме предоставления конечного результата процесса стандартизации выделяют официальную и практическую стандартизацию Результатом официальной стандартизации является официальный нормативно-технический документ - стандарт или технические условия Результатом практической стандартизации является непосредственно любой упорядоченный объект или его образ, зафиксированный на любом носителе информации за исключением нормативно-технического документа.

Практика производственной деятельности человека показывает, что любая совокупность какой-либо информации, используемой в ходе технической подготовки машиностроительного производства, всегда внутренне дифференцирована и представляет собой отражение сходных или различных объектов, явлений, результатов измерений или их свойств Поэтому в машиностроительном производстве системы классификации и кодирования стали неотъемлемой частью системы унификации и стандартизации технологических процессов, средств технологического оснащения, а также конструкций деталей машин и приборов. Основная цель, которая ставится при разработке классификаторов деталей машиностроительного производства - это снижение трудоемкости технологической подготовки производства и сокращение за счет этого продолжительности производственного цикла.

Рассмотрены роль и место классификации и стандартизации при отработке конструкции изделия на технологичность на основе оценки его материалоемкости и трудоемкости изготовления Выполнены анализ и классификация различных аспектов структурно-функциональной организации технологических систем механической обработки на машиностроительном предприятии и методов формирования организационно-технологической структуры производственного процесса изготовления машин, направленных на повышение эффективности использования производственных мощностей

На основании вышеизложенного определена цель работы и сформулированы задачи исследования.

Во второй главе представлена методика практической стандартизации и интеграции технологической информации в технологическом проекте.

В результате классификации технологической документации, рекомендуемой ЕСТД при подготовке машиностроительного производства различной серийности, установлено, что практическую стандартизацию результатов технологического проектирования целесообразно осуществлять в системе проектных решений, названной технологическим проектом (ТПр). Под ТПр понимается сложный динамически развивающийся информационный объект, отражающий совокупность индивидуальных и коллективных, рациональных и иррациональных представлений участников производственного процесса о технологии изютовления изделий машиностроения, об информационных и логических связях между различными уровнями и аспектами производственного процесса и содержащий проектные решения, относящиеся к технологическим системам различных иерархических уровней - предприятия, подразделений, процессов и операций ТПр включает в себя как индивидуальные проектные решения, отно-

сящиеся к отдельным деталям и сборочным единицам, так и специфицированные проектные решения, относящиеся к изделию в целом или его важнейшим частям.

Практическое применение в технологическом проектировании научных методов искусственного интеллекта показало, что в реальных производственных условиях знаниями о технологии изготовления машины обладает не один агент с полным глобальным знанием, а множество агентов, имеющих частичное знание Поэтому ТПр отнесен к классу объектов распределенного искусственного интеллекта Отмечено, что разработка и производственная реализация ТПр должны осуществляться в едином электронном пространстве, ядром которого является информационная модель изделия Для внедрения ТПр в данное электронное пространство выполнена классификация его иерархических уровней (специфицированные проектные решения, проектные решения по межцеховой маршрутизации и формированию машинокомплектов, индивидуальные проектные решения по различным технологическим переделам, проекшые решения по выполнению отдельных операций) и аспектов (укрупненная трудоемкость изготовления машины, нормы расхода производственных материалов, межцеховые технологические маршруты, маршрутно-операционные технологические процессы, технико-нормировочные карты и ведомости, чертежи технологической оснастки, программы для станков с ЧПУ, комплекты документов на типовые и групповые технологические процессы (операции), заимствованные проектные решения из других технологических проектов), а также разработана интегрированная модель ТПр, формально описывающая его выделенные иерархические уровни и аспекты.

В результате выполненных исследований выявлены и систематизированы сложные взаимосвязи технологического проекта с различными этапами технической подготовки, производства и управления качеством продукции и источники информации, интегрируемой ТПр (рис 2), а также стадии жизненного цикла технологического проекта и их соответствие стадиям жизненного цикла изделий машиностроения.

Показано, что промышленная реализация технологического проекта предполагает наличие развивающейся классификационной системы предметов труда, соответствующей сложившейся на предприятии производственной ситуации, и предложен механизм достижения нового уровня межпроектной интеграции при заимствовании проектных решений из других технологических проектов на основе методов классификации.

В третьей главе представлена методика формирования модифицируемого классификатора деталей (МКД) изделий машиностроения.

Показано, что классификационная система различных объектов машиностроительного производства оказывает существенное влияние на процессы и результаты технической подготовки производства. В конечном ито! е эти результаты определяют и содержание технологических проектов, и необходимую организационно-технологическую структуру производственного процесса изготовления изделия Поэтому широкое использование классификационных систем является тем инструментом, с помощью которого осуществляется практи-

ческая стандартизация результатов технологического проектирования в технологическом проекте

Техническая подготовка производства •

Конструкторская подготовка производства | -Технологическая подготовка производства

Рис. 2. Информационная основа технологического проекта

Для решения задач технической и организационной подготовки производства предназначен Общероссийский Технологический классификатор деталей машиностроения и приборостроения (ТКД) ОК 021-95. Исследование промышленных процессов на ряде предприятий Тульского региона показало, однако, что использование действующего ТКД во многих производственных ситуациях является неэффективным Причина неэффективности состоит в негибкой структуре ТКД. В некоторых случаях, при создании ТПр и оптимизации его структуры необходимо использовать признаки классификации, отсутствующие в ТКД Показано, что в результате совместного использования признаков классификации исходного ТКД и дополнительных признаков возможно расширение круга решаемых задач в сферах подготовки производства машин.

С целью формализации процедуры проектирования модифицируемого классификатора в данной работе использован подход, основанный на положениях теории множеств В качесхве множеств при этом рассматриваются наборы классификационных признаков ТКД и МКД (множества {ТКД} и {МКД} соответственно), а также набор признаков классификации, не входящих в состав

ТКД (множество {ДОП}) В процессе генерации множества признаков МКД возможны следующие варианты его структуры:

1) вновь создаваемый классификатор МКД полностью повторяет структуру ТКД;

2) вновь создаваемый классификатор содержит только часть признаков исходного ТКД, а дополнительные признаки не задействованы;

3) модифицируемый классификатор содержит в полном объеме признаки ТКД и все признаки классификации из дополнительного множества,

4) модифицируемый классификатор содержит все признаки ТКД и некоторые дополнительные признаки классификации;

5) модифицируемый классификатор содержит часть признаков ТКД и включает несколько дополнительных признаков классификации;

6) МКД содержит только признаки классификации из дополнительного множества.

Важной задачей, решаемой в ходе создания МКД, является формирование множества дополнительных классификационных признаков. При этом мощность множества дополнительных признаков в ходе решения тех или иных задач подготовки производства может изменяться преимущественно в сторону увеличения. Для формирования множества дополнительных признаков использовался банк знаний по системам классификации и кодирования деталей машин и приборов, разработанный на кафедре "Автоматизированные станочные системы" ТулГУ.

Предусмотрено осуществление процесса проектирования и модификации классификатора МКД следующими методами:

1) директивным путем, когда структура классификатора МКД полностью определяется его проектировщиком исходя из производственной ситуации При этом множество дополнительных признаков также формируется директивным путем;

2) экспертным путем, когда множества признаков МКД определяется по результатам работы группы экспертов При этом множество дополнительных признаков также формируется экспертным путем;

3) комбинированным способом, когда при создании МКД используются и директивный, и экспертный методы. В этом случае, например, формирование множества дополнительных признаков может производиться экспертным путем, а формирование множества признаков МКД - директивным путем В результате совместного использования директивного и экспертного методов проектирования в процессе создания МКД решаются следующие задачи

1) выбор исходного множества признаков классификации {ТКД}, или выбор иного базового классификатора гехнико-экономической информации,

2) первоначальное формирование множества дополнительных признаков классификации {ДОП};

3) модификация (увеличение, сокращение) исходного множества дополнительных признаков классификации {ДОП},

4) выбор из множества {ТКД} тех признаков классификации, которые должны быть включены в множество {МКД},

5) выбор из множества <ДОП} необходимых признаков классификации, которые должны войти в множество {МКД}.

Представленная последовательность работы составляет основу разработанного алгоритма проектирования МКД.

Разработана экспертная система кодирования деталей изделий машиностроения на рабочих местах конструкторов и технологов, позволяющая автоматизировать процедуру определения классификационной характеристики деталей на основе модифицируемого классификатора деталей изделий. Данная процедура заключается в анализе математического описания детали с целью выявления у нее признаков, характеризующих объекты соответствующего класса, и классификации детали на основе этих признаков, т е определении ее подкласса, группы и вида на основе соответствующего классификатора. Конструктор, отвечая в интерактивном режиме на ряд определенных вопросов, получает в результате классификационную характеристику, чертеж соответствующего изделия и его описание (конструктивные признаки) Технолог, используя данную классификационную характеристику при разработке технологических процессов изготовления новых деталей, с помощью компьютерной системы автомати-зированно выбирает типовые и групповые технологические процессы из базы знаний.

Четвертая глава посвящена оперативной оценке ресурсоемкости изделий, машинокомплектов и производственных программ при разработке и производственной реализации технологического проекта.

На начальных этапах разработки технологического проекта выполняема технологический контроль конструкторской документации, при котором проверяют соответствие разрабатываемой конструкции изделия требованиям технологичности Задачей технологического контроля (отработки конструкции изделия на технологичность) является проверка исчерпывающего и точного учета конструктором технологических требований. Уровень технологичности конструкции изделия Ку представляет собой показатель технологичности, выражаемый отношением значения показателя технологичности данного изделия К к значению соответствующего базового показателя технологичности (Сь, установленного техническим заданием Ку = K/Ks. Технологичной считается конструкция, значения показателей технологичности которой соответствуют базовым показателям технологичности или превосходят их

Типовая классификация показателей технологичности конструкции изделия, используемых для отработки конструкции на технологичность и определения уровня технологичности, приведена в ГОСТ 14.201-83. К наиболее важным среди данных показателей относятся трудоемкость изготовления изделия и его материалоемкость или их удельные значения, определяемые как отношение их численных значений к номинальному значению основного параметра или полезному эффекту, получаемому при использовании изделия по назначению.

Для повышения качества бизнес-процесса технологического контроля конструкторской документации данный процесс проанализирован с использованием методологии структурного анализа и проектирования IDEFO <t>pai мен г функциональной модели бизнес-процесса технологическою контроля конст-

рукторской документации представлен на рис 3 Разработанная ГОЕР-модель раскрывает закономерности функционального взаимодействия технологов и конструкторов при отработке конструкции изделия на технологичность и показывает роль практической стандартизации при разрешении межаспектных противоречий, возникающих в процессе технологического контроля конструкторской документации.

узел АО

НАЗВАНИЕ выполнить технологический контроль конструкторской документации

НОМЕР М002

Рис. 3. Структурно-функциональная модель бизнес-процесса технологического контроля конструкторской документации

Разработан метод экспресс-оценки трудоемкости изготовления деталей изделия. Для повышения точности оценок трудоемкости с помощью данною метода разработаны алгоритмы его обучения и самообучения.

Математическая модель экспресс-оценки трудоёмкости изготовления изделий машиностроения разработана на базе мультипликативной регрессионной зависимости следующего вида:

У = А0Х?Х?..,Хап", (1)

где Х\,Х2,- ,Хп - параметры детали, А$,а\,.. ,ап - коэффициенты параметров, У ~ оценка трудоёмкости изготовления, п - число параметров изделия. Неизвестный вектор коэффициентов а = (ао,..., ап) определялся по методу наименьших квадратов при использовании известных значений трудоёмкости для т различных деталей данного класса, выделенных на основе разработанной классификационной системы деталей изделий машиностроения

Для повышения достоверности оценки трудоёмкости на начальных этапах внедрения разработанной методики когда отсутствует информация о трудоем-

кости изготовления деталей, представляющих определенную классификационную группу разработанной классификационной системы деталей изделий, предлагается применять предварительное "обучение" модели, основанное на использовании так называемых "условных" деталей данной классификационной группы (рис 4) Условные детали реально на предприятии не изготавливаются, но проходят этап пооперационного нормирования Информация о параметрах условных деталей и значениях трудоёмкости их обработки, получаемая в процессе пооперационного нормирования, заносится в базу данных. В дальнейшем информация об условных деталях используется вместе с информацией о реальных деталях при формировании регрессионных зависимостей Для определения конкретных значений параметров условных деталей был использован метод факторного эксперимента.

Рис. 4 Обучение и самообучение модели экспресс-оценки трудоёмкости

Самообучение разработанной модели заключается в том, что по мере накопления данных о реальной трудоёмкости изготовления деталей определенного класса в производстве соответствующее регрессионное уравнение вида (1) уточняется за счёт автоматического пересчёта вектора коэффициентов а = (а0,.., ап).

Для оценки общей трудоёмкости какого-либо типа обработки всего изделия, машинокомплекта или производственной программы используется суммарная гамма-процентная трудоёмкость, которая определяется с учётом нормальности распределения следующим образом

Чг

где 5() - квантиль нормированного нормального распределения, - средний

квадрат отклонений фактических значений суммарной трудоёмкости г-го вида обработки от рассчитанных, у - вероятность того, что трудоёмкость данного вида обработки не превысит величину При этом величина (1-у) представляет собой риск от клонения реальной трудоёмкости от расчётной

Для практической реализации представленного метода разработана самообучающаяся система экспресс-оценки трудоемкости изготовления изделий машиностроения, машинокомплектов и производственных программ, которая состоит из трёх основных компонент

- модифицируемый классификатор деталей, позволяющий хранить не только информацию о классах деталей, но также и данные о возможных для данных классов видах обработки Кроме того, каждому виду обработки каждого конкретного класса деталей соответствует своё подмножество параметров, влияющих на трудоёмкость изготовления изделия, машинокомплекта или производственной программы в целом;

- подсистема формирования выборки параметров и трудоёмкостей деталей, прошедших этап пооперационного нормирования и хранящихся в базе данных Подсистема работает в автоматическом режиме и обеспечивает функционирование механизма самообучения;

-подсистема формирования характеристик регрессионного уравнения, позволяющая на основании выборки деталей получать характеристики регрессионного уравнения в соответствии с разработанной математической моделью экспресс-оценки трудоёмкости.

С целью оперативного определения материалоемкости изделия, машинокомплекта или производственной программы разработан метод автоматизации процедуры материального нормирования деталей и сборочных единиц, изготавливаемых из сортового металлопроката Показано, что выбор из конструк-торско-технологической базы знаний сведений о составляющих изделие, машинокомплект или производственную программу деталей, определение общих припусков на обработку нормативным методом, нахождение потерь на отрезку и зажим материала, выбор размера исходного материала требуют привлечения большого количества нормативно-справочной информации Для рационального ее использования предложено использовать разработанный модифицируемый классификатор деталей изделий машиностроения и аппарат реляционной алгебры, позволяющий представить конструкторско-технологические данные в виде отношений и выразить операции проектной процедуры материального нормирования с помощью реляционных операций.

Например, анализ нормативного метода назначения режимов резания показал, что число переходов при обработке детали есть функция

Щ=Гг{Ку,Я2), (2)

где Ку - квапитет точности обрабатываемого размера; - парамегр шероховатости обрабатываемой поверхности.

Введено отношение УУГдля определения числа переходов Ь вида НТ(Ку т1П, К у тах, Яг тш, Д^тах'

Тогда функция (2) реализуется следующей операцией выбора: а(ЛТ; К у тт <Ку<Ку тах л Я2 тт < Яг < Яг тах).

Приведены соответствующие структуры отношений и операции выбора и для прочих действий, выполняемых технологом при нормировании, а также классификация и применяемые таблицы (отношения) нормативных данных

Автоматизация проектной процедуры материального нормирования осуществлена на основе разработанной автоматизированной системы материального нормирования, состоящей из следующих основных модулей-

- модуль структурно-иерархическо! о анализа, который на основе моди-

фицируемого классификатора де!алей и ¡делий машиностроения из базы конструкторских проектных решений формирует так называемую выборку ДСЕ (деталь, сборочная единица) на конкретное изделие, машинокомплект или производственную программу с расчетом количественной применяемости для каждой ДСЕ;

- модуль материального нормирования, который получает в качестве исходной информации выборку ДСЕ, сформированную модулем стр)ктурно-иерархического анализа. Принимаемые проектные решения заносятся в базу технологических проектных решений;

- модуль оптимального раскроя, который предназначен для оптимизации раскроя длинномерного проката на этапе материального нормирования;

- модуль семантического анализа, который позволяет автоматизировать процесс практической стандартизации конструкторско-технологических данных и сбора статистики, а также обмен данными с другими автоматизированными системами.

Разработана методика практической стандартизации управления производственными мощностями предприяшя на основе классификации технологической информации, интегрируемой в ТПр, экспертно-аналитического подхода к решению задачи межцеховой технологической маршрутизации деталей и сборочных единиц и формирования машинокомплектов производственных подразделений на машиностроительном предприятии.

На основе методологии структурно-функционального моделирования ГОЕРО разработана функциональная модель межцеховой технологической маршрутизации и формирования производственных заданий (машинокомплектов) подразделений. Эта модель отражает не только логические операции, выполняемые при разработке технологических проектных решений, но и логику взаимодействия технологов со специалистами других профессиональных групп, участвующих в решении данной задачи.

Выполнена формализация процесса разработки технологического маршрута для предмета труда, представляющего конкретную классификационную группу модифицируемого классификатора деталей. При этом предполагается, что технолог, принимая во внимание множество частных факторов, существенно влияющих на выбор оптимального маршрута движения деталей и сборочных единиц по производственным подразделениям предприятия, выбирает оптимальный маршрут из множества возможных (допустимых) технологических маршрутов.

Для количественного представления неметрических критериев оценки качества межцеховых технологических маршрутов с целью их анализа совместно с количественными критериями был принят метод экспертных оценок и разработана методика его использования для решения данной задачи. Оптимальный технологический маршрут для каждой ДСЕ формируется в результате учета технологом всех имеющихся в его распоряжении логических условий и ограничений.

На основе модифицируемою классификатора деталей изделий машиностроения разработана система частных критериев полезности (оптимальности)

межцехового технологического маршрута, в которую может быть декомпозирован глобальный критерий полезности, а также система логических и лингвистических условий и ограничений. Частными критериями полезности при технико-экономической оценке альтернативных вариантов межцеховых технологических маршрутов являются: заданный уровень качества ДСЕ, минимальная себестоимость изготовления ДСЕ, минимальное время производственного цикла изготовления ДСЕ, минимальное число различных производственных подразделений, участвующих в производственном цикле и др.

В случае существования нескольких альтернативных межцеховых технологических маршрутов, удовлетворяющих разработанным логическим условиям и ограничениям, разработчик проектных решений выбирает наиболее оптимальный из них на основе использования нечеткого отношения предпочтения. Для его применения введена лингвистическая переменная <"Риск несоответствий", Т. [О, 100]>, где Т= {"Незначительный", "Малый", "Средний", "Высокий", "Очень высокий"}.

Значения лингвистической переменной "Риск несоответствий" из терм-множества Т описываются нечеткими переменными с соответствующими наименованиями и ограничениями на возможные значения. Разработаны функции принадлежности нечетких множеств, описывающих значения лингвистической переменной "Риск несоответствий". Причем первоначально данные функции принадлежности были построены в результате проведения экспертизы.

После генерации множества маршрутов движения ДСЕ по цехам предприятия решается задача формирования машинокомплектов производственных подразделений с целью обеспечения их равномерной загрузки и уменьшения риска выпуска несоответствующей продукции. Критериями оптимального распределения машинокомплектов по цехам и участкам является степень и равномерность их загрузки текущими работами, так как неравномерная загрузка цехов и участков ведет к нарушению ритмичности производственного процесса и, как следствие, к неполному использованию производственной мощности и ресурсов предприятия и снижению качества выпускаемой продукции.

Группирование машинокомплектов по производственным подразделениям предприятия осуществляется в соответствии с целевой функцией М ( /V

• min. где М - количество производственных

7=1

F(*)=X 1 -Hd^xJhj

7=1

подразделений; N - количество наименований группируемых объектов, с1[ -объем выпуска ДСЕ; / - трудоемкость изготовления /-го предмета труда в у-м подразделении; х1} - булева переменная, определяющая принадлежность /-го объекта к у'-му подразделению; - эффективный фонд времени подразделения.

Рассматриваемая задача относится к категории линейных дискретных задач оптимального распределения ресурсов. Ее решение осуществляется с помощью алгоритма на основе метода градиентно-слу чайного поиска оптимума

целевой функции, позволяющего с достаточно высокой степенью точности и при относительно невысокой сложности алгоритма находить оптимальное решение на компьютере с достаточно высоким объемом вычислительных ресурсов.

Принципы проектирования оптимальных межцеховых технологических маршрутов на этапе технологической подготовки машиностроительного производства были практически реализованы в компьютерной системе MARS, предназначенной для автоматизации процедур проектирования межцеховых технологических маршрутов и формирования машинокомплектов подразделений. Система MARS также разработана на основе технологии реляционных баз данных, объектно-ориентированного анализа и программирования. Она может использоваться для проектирования и изменения межцеховых технологических маршрутов с использованием функций заимствования проектных решений и справочников нормативных докуменюв С помощью системы MARS возможно также ведение иерархически структурированного банка технологических проектных решений с целью хранения параметров разрабатываемых межцеховых технологических маршрутов и обеспечения проведения оперативного поиска и заимствования разработанных ранее технологических маршрутов.

Промышленная реализация системы MARS обеспечила информационное взаимодействие технологов со специалистами других профессиональных групп, участвующих в управлении качеством продукции. С этой целью был проведен анализ базы данных межцеховых технологических маршрутов (всего 37502 маршрута) при производстве запорной арматуры для нефтяных и газовых трубопроводов в ОАО "Тяжпромарматура", что позволило выявить характер влияния загруженности производственных подразделений на качество выпускаемой продукции.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Установлено, что одной из важнейших причин затруднений применения методов стандартизации и управления качеством в CALS- (ИПИ)-технологиях и несоответствий, приводящих к снижению качества бизнес-процессов, а, следовательно, и качества выпускаемой продукции, является отсутствие у специалистов различных профессиональных групп машиностроительных предприятий единых структурированных представлений о технологии изготовления машин, обусловленное недостаточным уровнем интеграции технологических данных.

2. Предложено практическую стандартизацию результатов технологического проектирования осуществляв в Системе проектных решений, отражающей представления участников производственного процесса о технологии изготовления изделий машиностроения, названной технологическим проектом, являющимся сложным иерархически структурированным и динамически развивающимся информационным объектом, состав иерархических уровней и аспектов которого существенно зависит от организационно-технической структуры производственного процесса.

3. Показано, что динамический характер технологического проекта предполагает развивающуюся стандартизацию технологических проектных решений, которую необходимо проводить в соответствии с циклом Деминга SDCA (Standard - Do - Check - Action), и структурирование технологических данных на основе модифицируемого в зависимости от сложившихся производственных условий классификатора предметов труда.

4. На основе анализа операций, выполняемых в процессе проектирования систем классификации и кодирования технико-экономической информации, разработана методика формирования модифицируемого в зависимости от сложившейся на предприятии производственной ситуации классификатора деталей машин, постоянное развитие которого соотвстств\ ет развитию технологического проекта и обеспечивает достижение нового уровня межпроектной интеграции при заимствовании проектных решений из других технологических проектов.

5. Разработано теоретико-множественное представление операций и ал- w горитм директивно-экспертного решения задач по формированию множества признаков классификации модифицируемого классификатора деталей при его укрупнении и дифференцировании в зависимости от сложившейся производственной ситуации.

6. Разработаны структурно-функциональная модель бизнес-процесса iex-нологического контроля конструкторской документации, проводимого па начальных стадиях жизненного цикла технологического проекта, и методика укрупненной оценки ресурсоемкости изделий, машинокомплектов и производственных программ на основе использования модифицируемого классификатора предметов труда и алгоритмов обучения и самообучения, позволяющая прогнозировать эффективность производственной реализации iехноло!ического проекта.

7. Выполнено структурно-функциональное моделирование бизнес-процесса решения задачи технологической маршрутизации деталей и сборочных единиц по производственным подразделениям машиностроительного предприятия и формирования их машинокомплектов, позволившее разработать методику оптимального использования производственных мощностей предприятия при промышленной реализации технологического проекта на основе мо- t дифицируемого классификатора деталей и экспертно-анали гичсского метода решения задачи межцеховой технологической маршрутизации и формирования машинокомплектов производственных подразделений, предусматривающего в качестве критерия полезности альтернативных вариантов использование трудоемкости изготовления машинокомплекта и нечеткого отношения предпочтения

на основе лингвистической переменной "Риск несоответствий".

В. При практической реализации результатов исследований разработаны и внедрены в производственных условиях ОАО "Тяжпромарматура" стандарт предприятия по внедрению модифицируемого классификатора деталей и программное и методическое обеспечение компьютеризированных систем кодирования деталей изделий машиностроения на рабочих меаах конструкторов и технологов: экспресс-оценки трудоемкости изготовления изделий машино-

строения, машинокомплектов и производственных программ; материального нормирования; проектирования межцеховых технологических маршрутов изготовления деталей машин и формирования машинокомплектов производственных подразделений. В результате практического использования представленных разработок и постоянного увеличения затрат на повышение качества продукции доведен до 99,9% процент сдачи продукции с первого предъявления, на 47% снизился удельный вес потерь от брака в себестоимости, процент рекламаций на выпускаемую продукцию снизился до 0,1%.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНО В РАБОТАХ:

1. Долгов В.В. Планирование загрузки подразделений машиностроительного производства // Известия Тульского государственного университета. Серия машиностроение. Вып. 2. - Тула: ТулГУ, 2003. - С 357 - 361.

2. Долгов В.В. Проектирование межцеховых технологических маршрутов изготовления трубопроводной запорной арматуры в условиях системы управления качеством // Известия Тульского государственного университета. Серия Экономика. Управление. Финансы. Вып. 3. - Тула: ТулГУ, 2003. - С. 172 -185.

3. Долгов В.В. Управление логистическими функциями инструментального обеспечения машиностроительного производства // Известия Тульского государственного университета. Серия Технологическая системотехника. Вып. 1. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2003. - С 35 - 41.

4. Долгов В.В. Оптимизация межцеховых технологических маршрутов при изготовлении деталей трубопроводной запорной арматуры // Известия Тульского государственного университета. Серия Технологическая системо-1ехника. Вып. 1. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2003. - С 55 - 62.

5. Долгов В.В., Сандгартен М.Л. Автоматизация процессов технологической подготовки производства // Автоматизация: проблемы, идеи, решения (АПИР-8). Сб. тр. междунар. конф. - Тула: Изд-во Тул. гос. ун-та, 2003. - С. 21 -23.

6. Васин С.А., Анцев В.Ю., Долгов В.В. Проектирование межцеховых технологических маршрутов изготовления трубопроводной запорной арматуры // Справочник. Инженерный журнал. - № 3. - 2004 - С. 11-15.

7. Анцев В.Ю., Федоров A.B., Долгов В.В. Управление процессом технического обслуживания и ремонта металлообрабатывающего оборудования // Справочник. Инженерный журнал. - № 8. - 2004 - С. 55-58.

8. Анцев В.Ю., Долгов В.В., Иноземцев А.Н. Информационная поддержка инструментального обеспечения машиностроительного производства // Справочник. Инженерный журнал. Приложение. - № 8. - 2004 - С. 5-8.

9. Долгов В.В. Автоматизация процессов технологической подготовки производства трубопроводной арматуры // Прогрессивные технологии в машиностроении и приборостроении: Материалы научно-технического семинара. -Киев: ATM Украины, 2004. - С. 51-53.

10. Иноземцев А.Н., Долгов В.В. Информационная поддержка инстру-

Я1 0 944

ментального обеспечения машиностроительного производственного процесса И Современные инструментальные системы, новации: Материалы II Международной на

11. Долгов В.В. Основные принцш РНБ РуССКИЙ фоНД технологических маршрутов II Известия Т)

тета. Серия Технологическая системогехн О Г) А/С Л

2004.-С. 76-82. ^UVVJ-n

12. Долгов В .В.. Панченко И.В. П S01 9 верхностей корпусных деталей запорного

вестия Тульского государственного униве(.

темотехника. Вып. 2. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2004. - С. 304 - 311.

13. Долгов В.В., Трушин H.H. Процессное управление технической подготовкой производства на станках с ЧПУ // Известия Тульского государственного университета. Серия Экономика. Управление. С1андартизация. Качество. Вып. 1. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2004. - С. 137-142.

14. Иноземцев А.Н., Долгов В.В., Трушин H.H. Проблемы повышения эффективности инструментального обеспечения машиностроительного производства // Известия Тульского государственного университета. Серия Инструментальные и метрологические системы. Вып. 1. Труды Междунар. юбилейной НТК "Наука о резании материалов в современных условиях", посвященной 90-летию со дня рождения В.Ф. Боброва. Часть 2. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2005. - С. 168- 172.

15. Долгов В.В. Распределенная система разработки и производственной реализации технологического проекта изготовления трубопроводной арматуры // Управление качеством. Сб. материалов четвертой Всероссийской научно-практической конференции. - М.: ИТЦ ГОУ ВПО "МАТИ"-РГТУ им. К.Э. Циолковского, 2005. - С. 54 - 55.

Изд. лиц. ЛР № 020300 от 12.02.97. Подписано в печать 2.0 С'д ^ Ъ Формат бумаги 60x84 1/16. Бумага офсетная. Усл. печ. л. ¿Дуч.-изд. л. 1 Тираж ¿00экз. Заказ <5 7

Тульский государственный университет. 300600, г. Тула, просп. Ленина, 92.

Отпечатано в Издательстве ТулГУ 300600, г. Тул ул. Болдина, 151

ВВЕДЕНИЕ.

1 АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ СТАНДАРТИЗАЦИИ В ОБЛАСТИ

ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ РЕАЛИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МАШИН.

1.1 Анализ современной концепции технологического проектирования

1.2 Роль систем классификации и кодирования информации в стандартизации процессов технической подготовки машиностроительного производства.

1.3 Методы укрупненной оценки трудоемкости изготовления машин. 19 ф 1.4 Методы оценки материалоемкости изделий.

1.5 Структурно-функциональная организация технологических систем в машиностроительном производстве.

1.6 Цель и задачи исследования.

2 ПРАКТИЧЕСКАЯ СТАНДАРТИЗАЦИЯ И ИНТЕГРАЦИЯ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ПРОЕКТЕ.

2.1 Технологический проект.

2.2 Интегрированная модель технологического проекта.

2.3 Стадии жизненного цикла технологического проекта.

2.4 Выводы.

3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ МОДИФИЦИРУЕМОГО КЛАССИФИКАТОРА

ДЕТАЛЕЙ ИЗДЕЛИЙ МАШИНОСТРОЕНИЯ. ф 3.1 Технологический классификатор деталей машиностроения и приборостроения.

3.2 Система процедур формирования структуры модифицируемого классификатора деталей изделий машиностроения.

3.3 Методы формирования множества признаков модифицируемого классификатора деталей машин.

3.4 Разработка средств автоматизированного кодирования деталей изделий машиностроения на рабочих местах конструкторов и технологов.

3.5 Выводы.

4 ОПЕРАТИВНАЯ ОЦЕНКА РЕСУРСОЕМКОСТИ ИЗДЕЛИЙ, МАШИНОКОМПЛЕКТОВ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОГРАММ ПРИ РАЗРАБОТКЕ И ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ РЕАЛИЗАЦИИ щ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЕКТА.

4.1 Оперативная оценка технологичности конструкции изделий машиностроения.

4.1.1 Укрупненная оценка трудоемкости изготовления изделия.

4.1.2 Оперативная оценка материалоемкости изделия.

4.1.2.1 Определение общих припусков на механическую обработку.

4.1.2.2 Определение потерь на отрезку и зажим материала.

4.1.2.3 Детерминированная модель материального нормирования металлопроката.

4.1.2.3.1 Нормирование длинномерного проката.

4.1.2.3.2 Нормирование листового проката.

4.1.2.4 Информационная поддержка оперативной оценки материалоемкости изделия.

4.2 Практическая стандартизация управления производственными мощностями предприятия.

4.2.1 Проектирование межцеховых технологических маршрутов щ изготовления деталей и сборочных единиц.

4.2.2 Формирование оптимальной структуры машинокомплектов производственных подразделений.

4.2.3 Автоматизация процедуры межцеховой технологической маршрутизации деталей и сборочных единиц.

4.3 Результаты практической реализации работы.

4.4 Выводы.

Одной из важнейших причин затруднений, возникающих на отечественных машиностроительных предприятиях при внедрении систем менеджмента качества (СМК), практически реализующих принципы всеобщего управления качеством (TQM) [15], является недостаточное развитие информационной инфраструктуры производственного процесса изготовления машин. С целью преодоления данных трудностей и повышения эффективности СМК промышленные предприятия широко применяют современные информационные технологии, в том числе и реализующие идеи CALS- (ИПИ)-технологий [21]. Однако для широкомасштабного внедрения CALS-технологий на российских предприятиях необходимо решить ряд проблем, связанных в основном, с интеграцией большого объема разнородных данных: конструкторских, технологических, производственных, эксплуатационных и данных о качестве [87].

Среди отмеченных типов данных особое место занимают технологические данные, содержащиеся в технологической документации. Причем технологическая документация отличается не только объемом, но и информативностью, охватывающей все звенья технологической подготовки и управления производством. Проходя в своем цикле по различным подразделениям предприятия, эта документация органически устанавливает связь между всеми участниками производственного процесса [29]. Содержание информации технологической документации определяет и создает информационную основу для решения большого комплекса инженерно-технических задач не только в области разработки технологических процессов, но и в областях технической подготовки производства, управления производственным процессом и качеством продукции.

Производственная практика показывает, что у участников работ по управлению качеством зачастую отсутствуют единые структурированные представления о технологии изготовления изделия. Поэтому актуальной является задача интеграции при использовании CALS-технологий технологических данных. Решению данной задачи в производстве изделий машиностроения и посвящены выполненные диссертационные исследования.

В первой главе проанализированы актуальные проблемы проектирования и производственной реализации технологии изготовления машин в системах управления качеством. При этом выполнен анализ современной концепции технологического проектирования в условиях функционирования систем управления качеством, рассмотрены методы структурно-функциональной организации технологических систем в машиностроительном производстве, оценки материалоемкости и трудоемкости изготовления машин. В результате сформулированы цель и задачи исследования.

Во второй главе представлена методика практической стандартизации и интеграции технологической информации в технологическом проекте, описана интегрированная модель технологического проекта и стадии его жизненного цикла и их соответствие стадиям жизненного цикла изделий машиностроения.

Третья глава посвящена методике формирования модифицируемого классификатора деталей (МКД) изделий машиностроения. Представлена экспертная система кодирования деталей изделий машиностроения на рабочих местах конструкторов и технологов, позволяющая автоматизировать процедуру определения классификационной характеристики деталей на основе модифицируемого классификатора деталей изделий.

В четвертой главе представлены методика оперативной оценки ресурсоемкое™ изделий, машинокомплектов и производственных программ при разработке и производственной реализации технологического проекта, программное и методическое обеспечение компьютеризированных систем разработки норм расхода производственных материалов, расчёта норм времени на выполнение станочных операций, автоматизации межцеховой технологической маршрутизации деталей и сборочных единиц, а также приведены результаты практического использования разработанных методик в производственных условиях ОАО "Тяжпромарматура" (г. Алексин Тульской обл.).

В заключении обсуждены итоги работы и сформулированы общие выводы по диссертации.

Автор защищает следующие теоретические и прикладные результаты работы:

-системно-структурные представления о технологическом проекте, основанные на выделении аспектов и иерархических уровней производственного процесса изготовления изделия;

- экспертно-аналитическая методика формирования развивающегося классификатора предметов труда, обеспечивающего развитие практической стандартизации результатов технологического проектирования;

- методика оперативной оценки ресурсоемкости изделий, машинокомплектов и производственных программ на основе использования модифицируемого классификатора предметов труда и алгоритмов обучения и самообучения;

- методика оптимального использования производственных мощностей предприятия на основе экспертно-аналитического метода решения задачи межцеховой технологической маршрутизации и формирования машинокомплектов производственных подразделений.

Научная новизна результатов исследования заключается в раскрытии закономерностей информационного обмена при технической подготовке, производстве и управлении качеством изделий машиностроения и закономерностей развития практической стандартизации при проектировании технологии изготовления машин на основе технологического проекта и модифицируемого в зависимости от сложившейся на предприятии производственной ситуации классификатора предметов труда.

Автор выражает благодарность научному руководителю д.т.н., профессору Иноземцеву А.Н. за научные консультации при подготовке диссертационной работы и другим сотрудникам кафедры "Автоматизированные станочные системы" Тульского государственного университета за помощь, поддержку, полезные замечания и предложения, высказанные в ходе обсуждения диссертационной работы, а также сотрудникам ОАО "Тяжпромарматура" за помощь при практической реализации результатов исследования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

Основным результатом данной диссертационной работы является решение важной научной задачи, имеющей существенное народнохозяйственное значение и заключающейся в разработке метода стандартизации и интеграции технологических данных при использовании CALS-технологий.

Результаты проведенных теоретических исследований, результаты систематического изучения профессиональной практики специалистов различных профессиональных групп машиностроительного предприятия, а также опыт внедрения разработанного методического и программного обеспечения позволяют сделать следующие основные выводы.

1. Установлено, что одной из важнейших причин затруднений применения методов стандартизации и управления качеством в CALS- (ИПИ)-технологиях и несоответствий, приводящих к снижению качества бизнес-процессов, а, следовательно, и качества выпускаемой продукции, является отсутствие у специалистов различных профессиональных групп машиностроительных предприятий единых структурированных представлений о технологии изготовления машин, обусловленное недостаточным уровнем интеграции технологических данных.

2. Предложено практическую стандартизацию результатов технологического проектирования осуществлять в Системе проектных решений, отражающей представления участников производственного процесса о технологии изготовления изделий машиностроения, названной технологическим проектом, являющимся сложным иерархически структурированным и динамически развивающимся информационным объектом, состав иерархических уровней и аспектов которого существенно зависит от организационно-технической структуры производственного процесса.

3. Показано, что динамический характер технологического проекта предполагает развивающуюся стандартизацию технологических проектных решений, которую необходимо проводить в соответствии с циклом

Деминга SDCA (Standard - Do - Check - Action), и структурирование технологических данных на основе модифицируемого в зависимости от сложившихся производственных условий классификатора предметов труда.

4. На основе анализа операций, выполняемых в процессе проектирования систем классификации и кодирования технико-экономической информации, разработана методика формирования модифицируемого в зависимости от сложившейся на предприятии производственной ситуации классификатора деталей машин, постоянное развитие которого соответствует развитию технологического проекта и обеспечивает достижение нового уровня межпроектной интеграции при заимствовании проектных решений из других технологических проектов.

5. Разработано теоретико-множественное представление операций и алгоритм директивно-экспертного решения задач по формированию множества признаков классификации модифицируемого классификатора деталей при его укрупнении и дифференцировании в зависимости от сложившейся производственной ситуации.

6. Разработаны структурно-функциональная модель бизнес-процесса технологического контроля конструкторской документации, проводимого на начальных стадиях жизненного цикла технологического проекта, и методика укрупненной оценки ресурсоемкости изделий, машинокомплектов и производственных программ на основе использования модифицируемого классификатора предметов труда и алгоритмов обучения и самообучения, позволяющая прогнозировать эффективность производственной реализации технологического проекта.

7. Выполнено структурно-функциональное моделирование бизнес-процесса решения задачи технологической маршрутизации деталей и сборочных единиц по производственным подразделениям машиностроительного предприятия и формирования их машинокомплектов, позволившее разработать методику оптимального использования производственных мощностей предприятия при промышленной реализации технологического проекта на основе модифицируемого классификатора деталей и экспертно-аналитического метода решения задачи межцеховой технологической маршрутизации и формирования машинокомплектов производственных подразделений, предусматривающего в качестве критерия полезности альтернативных вариантов использование трудоемкости изготовления машинокомплекта и нечеткого отношения предпочтения на основе лингвистической переменной "Риск несоответствий".

8. При практической реализации результатов исследований разработаны и внедрены в производственных условиях ОАО "Тяжпромарматура" стандарт предприятия по внедрению модифицируемого классификатора деталей и программное и методическое обеспечение компьютеризированных систем кодирования деталей изделий машиностроения на рабочих местах конструкторов и технологов, расчёта норм времени на выполнение станочных операций, разработки норм расхода производственных материалов и автоматизации межцеховой технологической маршрутизации деталей и сборочных единиц. В результате практического использования представленных разработок и постоянного увеличения затрат на повышение качества продукции доведен до 99,9% процент сдачи продукции с первого предъявления, на 47% снизился удельный вес потерь от брака в себестоимости, процент рекламаций на выпускаемую продукцию снизился до 0,1%.

1. Аверченков В.И. Формализация построения и выбора прогрессивных технологий, обеспечивающих требуемое качество изделий. Дисс. . докт. техн. наук. Брянск: БИТМ, 1990. 514 с.

2. Алиев Р.А., Абдикеев Н.М., Шахназаров М.М. Производственные системы с искусственным интеллектом. М.: Радио и связь, 1990. - 264 с.

3. Алиев Р.А., Церковный А.Э., Мамедова Г.А. Управление производством при нечеткой исходной информации. М.: Энергоатомиздат, 1991.-240 с.

4. Аллик Р.А. САПР изделий и технологических процессов в машиностроении. Л.: Машиностроение, 1986. - 319 с.

5. Амиров Ю.Д. Квалиметрия и сертификация продукции: Методическое пособие. М.: ИПК Издательство стандартов, 1996. - 104 с.

6. Амиров Ю.Д. Научно-техническая подготовка производства. М.: Экономика, 1989. 230 с.

7. Амиров Ю.Д. Основы конструирования: Творчество-стандартизация-экономика. Справ, пособ. М.: Издательство стандартов, 1991г. -392 с.

8. Балабанов А.Н. Контроль технической документации. 2-е изд. -М.: Изд-во стандартов, 1988. - 352 с.

9. Балабанов А.Н. Краткий справочник технолога-машиностроителя. М.: Изд-во стандартов, 1992. - 464 с.

10. Бочкарев П.Ю. Теория и принципы создания системы планирования гибких технологических процессов в условиях многономенклатурных производственных систем механообработки: Автореферат дисс. . д-ра. техн. наук. Саратов: СГТУ, 1997. 32 с.

11. Бункин В.А., Курицкий Б.Я., Сокуренко Ю.А. Решение задач Ф оптимизации в управлении машиностроительным производством. Л.:

12. Машиностроение, 1976. -232 с.

13. Васин С.А., Анцев В.Ю., Долгов В.В. Проектирование межцеховых технологических маршрутов изготовления трубопроводной запорной арматуры // Справочник. Инженерный журнал. № 3. - 2004 - С. 11-15.

14. Васин С.А., Анцев В.Ю., Иноземцев А.Н., Пасько Н.И. Автоматизированная экспресс-оценка трудоемкости обработки деталей // СТИН. -№ 10.-2000.-С. 9-13.

15. Вентцель Е.С. Теория вероятностей: Учеб. для вузов. 6-е изд. -М.: Высш. шк., 1999. - 576 с.

16. Всеобщее управление качеством: Учебник для вузов /О.П. Глуд-кин, Н.М. Горбунов, А.И. Гуров и др.; Под ред. О.П. Глудкина. М.: Радио и связь, 1999. - 600 с.

17. Габитов В.А. Автоматизированная система предпроектного ис-^ следования моделей и алгоритмов рационального раскроя: Дис. .канд.техн. наук: 05.13.06.-Уфа, 1994.- 123 с.

18. Щ 17. Гибкие производственные системы, промышленные роботы, робототехнические комплексы: Практ. пособие. В 14 кн. / Д.Я. Ильинский. САПР в ГПС; Под ред. Б.И. Черпакова. - М.: Высш. шк., 1990.-Кн. 9.-96с.

19. Гозенко В.Ф. Совершенствование поставок сортового проката в условиях функционирования АСУ "Металл": Дис. .канд. эконом, наук. -Москва, 1972.- 157 с.

20. Горанский Г.К., Владимиров Е.В., ЛамбинЛ.Н. Автоматизация технического нормирования работ на металлорежущих станках в помощью ЭВМ. М.: Машиностроение, 1970. - 224 с.

21. Григорьев JI.JI. Автоматизированное проектирование в холодной листовой штамповке. JL: Машиностроение: Ленингр. отд-ние, 1984. - 260 с.

22. Щ. 21. Давыдов А.Н., Барабанов В.В., Судов Е.В. CALS-технологии: основные направления развития // Стандарты и качество. 2002. - № 7. — С. 12-18.

23. Дайитбегов Д.М. Вопросы математического обеспечения анализа и проектирования укрупненных норм расхода материалов с применением ЭВМ: Дис. канд. эконом, наук.-М., 1972. -291с.

24. Долгов В.В. Основные принципы системного анализа межцеховых технологических маршрутов // Известия Тульского государственного университета. Серия Технологическая системотехника. Вып. 2. — Тула: Изд-во ТулГУ, 2004. -С. 16- 82.

25. Долгов В.В. Планирование загрузки подразделений машино-• строительного производства // Известия Тульского государственного университета. Серия машиностроение. Вып. 2. Тула: ТулГУ, 2003. - С 357 -361.

26. Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. -^ М: Статистика, 1973. 392 с.

27. Единая система технологической документации: Справ, пособие / Е.А. Лобода, В.Г. Мартынов, Б.С. Мендриков и др. М.: Изд-во стандартов, 1992.-325 с.

28. Ериклинцев В.В., Фридман Д.С., Розенфельд В.Х. Оптимизация раскроя проката. — М.: Металлургия, 1984. 159 с.

29. Заде Л.А. Понятие лингвистической переменной и его применение к принятию приближенных решений. М.: Мир, 1976. - 168 с.

30. Звягинцев Ю.Е. Оперативное планирование и организация ритмичной работы на промышленных предприятиях. К.: Техника, 1990. - 159 с.

31. Иванова М.Г. Формирование припусков на механическую обработку заготовок на основе стохастического анализа влияющих факторов: Дис. .канд. техн. наук: 05.02.08. Саратов, 1991. - 187 с.

32. Иконников А.Н., Баимов Л.Н., Носов А.В. Нормирование труда в машиностроении. Учеб. пособие. М.: Машиностроение, 1983. 160 с.

33. Иноземцев А.Н. Проектирование процессов и систем механооб-рабртки на основе разрешения неопределенности технологической информации: Дисс. докт. техн. наук / Тула: ТулГУ, 1998. 451 с.

34. Информационная поддержка систем управления качеством изготовления машин / С.А. Васин, В.Ю. Анцев, А.Н. Иноземцев, Н.М. Пушкин; Под общ. ред. С.А. Васина. Тула: Тул. гос. ун-т, 2002. - 428 с.

35. Искусственный интеллект: Применение в интегрированных производственных системах / Под ред. Э. Кьюсиака; Пер. с англ. А.П. Фомина; Под ред. А.И. Дащенко, Е.В. Левнера. М.: Машиностроение, 1991. - 544 с.

36. Кобринский Н.Е., Матлин A.M. Экономико-математические модели в планировании. М.: Экономика, 1968. — 112 с.

37. Кован В.М. Расчет припусков на обработку в машиностроении: Справ, пособие. М.: Машгиз, 1953. - 230 с.

38. Коганов И.А., Станкеев А.А. Расчет припусков на механическую обработку. Тула: ТулПИ, 1973. - 192 с.

39. Колесов И.М. Основы технологии машиностроения: Учебник для машиностроительных вузов. М.: Машиностроение, 1997. - 592 с.

40. Кондаков А.И. Разработка научно-методической базы автоматизированной поддержки решений производственно-технологического цикла. Автореферат дисс. . докт. техн. наук. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1999. 32 с.

41. Кондратьев Н.В., Родинков Е.К. Автоматизация управления качеством продукции на предприятии. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1980.-207 с.

42. Косилова А.Г., Мещеряков Р.К., Калинин М.А. Точность обработки, заготовки и припуски в машиностроении. Справочник технолога. -М.: "Машиностроение", 1976.-288 с.

43. Кохан Д., Якобе Г.Ю. Проектирование технологических процессов и переработка информации: Пер. с нем. / Пер. канд. техн. наук В. Ф. Колотенкова. М.: Машиностроение, 1981. - 312 с.

44. Крайер Э. Успешная сертификация на соответствие нормам ИСО серии 9000. Руководство по подготовке и проведению сертификации; дальнейшие шаги. 2-е изд.: Пер. с нем. М.: ИЗДАТ, 1999. - 551 с.

45. Красильников Я.И. Рациональный раскрой металла. М.: Маш-гиз, 1961.-46 с.

46. Курляндчик Р.И. Обеспечение ритмичности машиностроительного производства. JL: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1989, 144 с.

47. Кутин А.А. Создание конкурентоспособных станков на основе взаимосвязей конструкторско-технологических и экономических решений. Дисс. докт. техн. наук. М.: МГТУ "СТАНКИН", 1997. - 383 с.

48. Лескин А.А., Мальцев В.Н. Системы поддержки управленческих и проектных решений. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1990. — 167 с.

49. Мейер Д. Теория реляционных баз данных: Пер. с англ. М.: Мир, 1987.-608 с.

50. Мелихов А.Н., Берштейн Л.С., Коровин С.Я. Ситуационные советующие системы с нечеткой логикой. М.; Наука, 1990. - 272 с.

51. Митрофанов С.П. Групповая технология машиностроительного производства. В 2-х т. Л.: Машиностроение, 1983. Т. 1. - 407 е., Т. 2. -376 с.

52. Михалев С.Б., Мирзоев С.М. Автоматизация технологической подготовки производства. Минск: Выш. школа, 1982. - 238 с.

53. Мухачева Э.А. Прямоугольный раскрой в индивидуальном производстве // Математическое обеспечение расчетов линейного и прямоугольного раскроя: Материалы Всесоюзного научного семинара (Уфа, июнь 1980).-Уфа, 1981.-С. 106.

54. Мясников В.А., Игнатьев М.Б., Покровский A.M. Программное управление оборудованием. 2-е изд. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1984. - 427 с.

55. Насретдинов А.В., Пац И.Н., Мешков Е.В. Проектирование организационно-технологических структур производственных систем механической обработки. Л.: Политехника, 1991. - 255 с.

56. Никифоров А.Д., Ковшов А.Н., Назаров Ю.Ф. Процессы управления объектами машиностроения. — М.: Высш. школа, 2001. 445 с.

57. Новиков В.Ю., Схиртладзе А.Г. Технология станкостроения: Учеб. пособие. М.: Машиностроение, 1990. - 256 с.

58. Новиков О.А. Система комплексной автоматизации проектирования технологических процессов машиностроительного производства. Дисс. докт. техн. наук. М.: РГУ нефти и газа, 1999. 538 с.

59. Нормирование расхода материальных ресурсов в машиностроении: Справочник: В 2 т. / Г.М. Покараев, А.А. Зайцев, О.В. Карасев и др.; Под общ. ред. Г.М. Покараева и др. М.: Машиностроение, 1988. - 372 с.

60. Обработка нечеткой информации в системах принятия решений / А.Н. Борисов, А.В. Алексеев, Г.В. Меркурьева и др. М.: Радио и связь, 1989.-304 с.

61. Общемашиностроительные укрупненные нормативы времени на работы, выполняемые на металлорежущих станках. Единичное, мелкосерийное и среднесерийное производство. Часть I. Токарно-винторезные и токарно-карусельные станки. М.: НИИ труда, 1988. 425 с.

62. Общемашиностроительные укрупненные нормативы времени на работы, выполняемые на металлорежущих станках. Единичное, мелкосерийное и среднесерийное производство. Часть II. Фрезерные станки. М.: Экономика, 1988. - 378 с.

63. Общемашиностроительные укрупненные нормативы времени на работы, выполняемые на металлорежущих станках. Единичное, мелкосерийное и среднесерийное производство. Часть III. Сверлильные станки. -М.: Экономика, 1988. 134 с. .

64. Общемашиностроительные укрупненные нормативы времени на работы, выполняемые на металлорежущих станках. Единичное, мелкосерийное и среднесерийное производство. Часть V. Горизонтально-расточные станки. М.: Экономика, 1988.

65. Общемашиностроительные укрупненные нормативы времени на работы, выполняемые на малогабаритных металлорежущих станках. Среднесерийное и мелкосерийное производство. М.: НИИ труда, 1986. - 328 с.

66. Общемашиностроительные укрупненные нормативы времени на работы, выполняемые на токарно-револьверных станках. Мелкосерийное и среднесерийное производство. М.: Экономика, 1989. - 152 с.

67. Общемашиностроительные укрупненные нормативы времени на работы, выполняемые на координатно-расточных станках. М.: Экономика, 1989.- 128 с.

68. Огвоздин В.Ю. Управление качеством. Основы теории и практики: Учебное пособие. М.: Изд-во "Дело и сервис", 1999. - 160 с.

69. Окрепилов В.В. Управление качеством: Учебник для вузов /2-е изд. М.: ОАО "Изд-во "Экономика", 1998. - 639 с.

70. Павлов В.В. Основы автоматизации проектирования технологических процессов. М.: МАТИ, 1975. - 72 с.

71. Применение ЭВМ для расчёта норм труда. Расчёт режимов резания и норм времени при работе металлорежущих станках: Методические рекомендации.- М.: НИИтруда, 1979. Вып. 2.-102 с.

72. Прыкин Б.В. Технико-экономический анализ производства. — М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2000. 399 с.

73. Робертсон Б. Лекции об аудите качества: Пер. с англ. / Под общей ред. Ю.П. Адлера. М.: Редакционно-информационное агентство "Стандарты и качество", 1999. - 260 с.

74. Робототехника и гибкие автоматизированные производства. — В 9 кн. / И.М. Макаров. Системные принципы создания гибких автоматизированных производств: Учеб. пособие для втузов. М.: Высш. шк., 1986. -Кн.1.- 175 с.

75. Романовский И.В. Алгоритмы решения экстремальных задач. -М.: Наука, 1977.- 351с.

76. Рыжов Э.В., Аверченков В.И. Оптимизация технологических процессов механической обработки. К.: Наукова думка, 1989. - 192 с.

77. Саати Т. Принятие решений. Метод анализа иерархий: М.: Радио и связь, 1993. 320 с.

78. Сакович В.А. Оптимальные решения экономических задач. -Мн.: Выш. школа, 1982. 272 с.

79. Свиткин М.З., Мацута В.Д., Рахлин К.М. Менеджмент качества продукции на основе международных стандартов ИСО. СПб.: Изд-во СПб картфабрики ВСЕГЕИ, 1999. 403 с.

80. Сертификат, качество товара и безопасность покупателя /Под общей ред. Г.П. Воронина, В.Г. Версана. М.: ВНИИС, 1998. 398 с.

81. Сертификация. Отечественная и зарубежная практика. / Под ред. В.Г. Версана, Е.И. Тавера. М.: МП "Агро-принт", 1994. - 295 с.

82. Сигорский В.П. Математический аппарат инженера. Киев: Тех-шка, 1975.-768 с.

83. Системное проектирование интегрированных производственных комплексов / А.Н. Домарацкий, А.А. Лескин, В.М. Пономарев и др.; Под общ. ред. В.М. Пономарева. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1986.-319 с.

84. Соколов А.О. Использование CALS-технологий при создании систем качества по МС ИСО серии 9000 // Стандарты и качество. 2002. -№ 5. - С. 32-35.

85. Соломенцев Ю.М. Конструкторско-технологическая информатика и автоматизация производства. М.: Станкин, 1992. - 127 с.

86. Сосенушкин Е.Н. Принятие конструкторско-технологических решений при проектировании процессов холодной и полугорячей объемной штамповки: Автореферат дисс. . д-ра техн. наук. М.: МГТУ "СТАНКИН", 1994.-45 с.

87. Щ 90. Справочник нормировщика / А.В. Ахумов, Б.М. Генкин,

88. Н.Ю. Иванов и др.; Под общ. ред. А.В. Ахумова. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1987. - 458 с.

89. Справочник технолога-машиностроителя / Под ред. А.Г. Косило-вой и Т.И. Мещерякова. М.: Машиностроение, 1973. - 694 с.

90. Стандартизация и управление качеством продукции: Учебник для вузов /В.А. Швандар, В.П. Панов, Е.М. Купряков и др.; Под ред. проф. В.А. Швандара. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 1999. - 487 с.

91. Ступаченко А.А. САПР технологических операций. Л.: Машиностроение, 1988. 234 с.

92. Технологичность конструкции изделия: Справочник / Ю.Д. Амиров, Т.К. Алферова, П.Н. Волков и др.; Под. общ. ред.

93. Ши Ю.Д. Амирова. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1990. 768 с.

94. Тимковский В.Г. Дискретная математика в мире станков и деталей. М.: Наука, 1992. - 144 с.

95. Трушин Н.Н. Организационно-технологическая структура производственного процесса на машиностроительном предприятии. Тула: ТулГУ, 2003.-230 с.

96. Управление качеством и сертификация: Учеб. пособие / В.А. Васильев, Ш.Н. Каландаришвили, В.А. Новиков, С.А. Одиноков; Под ред. В.А. Васильева. — М.: Интермет Инжиниринг, 2002. 416 с.

97. Фатхутдинов Р.А. Организация производства. М.: ИНФРА-М, 2000. - 672 с.

98. Финкельштейн Ю.Ю. Приближенные методы и прикладные задачи дискретного программирования. М.: Наука, 1976. - 264 с.

99. Ханенко В.Н. Информационные системы. Л.: Машиностроение, 1988.-127 с.

100. Хартман К., Лецкий Э., Шефер В. Планирование эксперимента висследовании технологических процессов. М.: Мир, 1977. - 547 с.

101. Цаленко М.Ш. Моделирование семантики в базах данных. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1989. - 288 с.

102. Цыпкин Я.З. Основы теории обучающихся систем. М.: Наука, 1970.-252 с.

103. ЧелищевБ.Е., Боброва И.В. Автоматизированные системы технологической подготовки производства. М.: Энергия, 1975. - 136 с.

104. Червяков Л.М. Управление процессом обеспечения точности изделий машиностроения на основе когнитивных моделей принятия технологических решений. Автореферат дисс. . д-ра техн. наук. М.: МГТУ "СТАНКИН", 1999.-40 с.

105. Шарин Ю. С., Журавлева С. В. Укрупненные методы определения трудоемкости // Машиностроитель. 1992. - №9. - С. 9-10.

106. Ширялкин А.Ф., Епифанов В.В., Ефремов В.В. Методика расчёта укрупненной трудоёмкости обработки заготовки на основе элементно-технологического классификатора деталей машин// Вестник машиностроения, 1996. №9. С. 39-41.

107. Ширялкин А. Ф., Епифанов В. В., Ефимов В. В. Классификация и кодирование деталей в интегрированной автоматизированной системе подготовки группового производства // Стандарты и качество. 1994. -№11. - С. 56-58.

108. Ширялкин А.Ф., Ефимов В.В., Епифанов В.В. О технологическом подходе к построению структур классификации деталей машин// Стандарты и качество, 1994. №8. С.40-42.

109. Шевелев А.С. Определение припусков и расчет операционных размеров на обработку деталей в машиностроении. Куйбышев: КТИ, 1974.

110. Шор Я.Б., Кузьмин Ф.И. Таблицы для анализа и контроля надежности. М.: Сов. радио, 1968.-288 с.

111. Шумилов В.Д., Видонов А.И., Шаронов В.А. Оптимальный расчет металлопроката с использованием ЭВМ // Машиностроитель. 1995.— №3.-С. 43.

112. Экономия металла при производстве и применении сортового проката / Д. К. Нестеров, В.П. Приходько, Ю.М. Юхновский и др. М.: Металлургия, 1990. - 192 с.

113. Якимович Б.А., Коршунов А.И. Определение прогнозной трудоемкости изготовления корпусных деталей в условиях автоматизированного производства // Вестник машиностроения. 1996. - №8. -С. 41-45.

114. Hofri Micha. Two-dimensional Packing: Expected Performance of Simple Level Algorithms // Information and Control, 1980, V.45, #1, p.23.

115. Kaczmarek J. Principles Of Machining By Cutting, Abrasion And Erosion. Peter Peregrinus Ltd., Stevenage. 1976.

116. Rembold U., Nnaji B.O., Storr A. CIM: Computeranwendung in der Produktion. Bonn; Paris; Reading, Mass. Addison - Wesley, 1994. - 783 S.

117. Wetherell C. Etudes for Programmers. Prentice Hall Inc., New Jersey, 1978.