автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.22, диссертация на тему:Метод анализа технического риска при организации подготовки опытного производства деталей

МАЛИКОВ Сергей Борисович

На правах рукописи (0-

МЕТОД АНАЛИЗА ТЕХНИЧЕСКОГО РИСКА ПРИ ОРГАНИЗАЦИИ ПОДГОТОВКИ ОПЫТНОГО ПРОИЗВОДСТВА ДЕТАЛЕЙ

Специальность: 05.02.22 - Организация производства (промышленность) . (технические науки)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 7 май 2012

Москва -2012

005042947

Работа выполнена на кафедре «Технология производства двигателей летательных аппаратов» ФГБОУ ВПО «МАТИ - Российский государственный технологический университет имени К.Э. Циолковского» (МАТИ).

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Юрин Владимир Николаевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Цырков Александр Владимирович

кандидат технических наук, доцент Кузнецова Лариса Викторовна

Ведущее предприятие: ФГБОУ ВПО «Московский государственный

технологический университет «СТАНКИН».

Защита состоится «31» мая 2012 г. в 13 час. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.110.03 при ФГБОУ ВПО «МАТИ - Российском государственном технологическом университете имени К.Э. Циолковского» (МАТИ) по адресу: Москва, Оршанская ул., д. 3.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах (заверенные печатью) просим направлять по адресу: 121552, г. Москва, ул. Оршанская, д. 3, ФГБОУ ВПО МАТИ. Диссертационный совет Д.212.110.03.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО МАТИ.

Автореферат разослан «28» апреля 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного Совета Д 212.110.03 кандидат технических наук, доцент _

2

у / ''

_/ С.А. Одинокое /

У

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Одна из важнейших задач современной промышленности - обеспечение конкурентоспособности выпускаемой продукции. Ее решение связано, прежде всего, с повышением производительности труда, что, как показывает мировая практика, эффективно достигается при широком применении информационных технологий и параллельном выполнении работ производственного цикла изготовления наукоемких изделий с сокращением его длительности на 35 - 50 %. Это позволяет ведущим зарубежным самолето- и двигателестроительным фирмам создавать новые наукоемкие изделия в течение 30 - 36 месяцев. В отечественном машиностроении крайне мало используется мощный резерв повышения производительности труда путем организации параллельного выполнения работ, что определяется, в частности, недостаточным исследованием проблем параллельного проектирования, в том числе возникающих при этом технических рисков. При этом абсолютное большинство известных работ в области организации производства и управления рисками направлено на изучение экономических аспектов. Одним из наиболее значимых видов технического риска при организации параллельного выполнения работ является риск, связанный с возвратом к уже выполненной работе вследствие изменений ранее заданных исходных данных (далее - технический риск). Таким образом, тема настоящей работы, связанная с организацией параллельного выполнения работ при конструкгорско-технологической подготовке (КТП) опытного производства деталей в условиях технического риска, является актуальной.

Цель работы заключается в разработке научно-методического обеспечения организации параллельного выполнения работ КТП, необходимого для минимизации риска и сокращения длительности подготовки опытного производства деталей.

Для достижения поставленной цели осуществлено решение следующих

задач:

1. Анализ КТП опытного производства механообрабатываемых деталей авиадвигателей.

2. Исследование организации параллельного выполнения работ КТП опытного производства деталей в условиях технического риска.

3. Оценка возможностей использования прикладных информационных технологий при организации параллельного выполнения работ КТП в условиях технического риска.

4. Разработка инструментального средства поддержки принятия решений при организации параллельного выполнения работ КТП в условиях технического риска.

Объектом исследования является процесс КТП опытного производства механообрабатываемых деталей типового узла «Всережимное сопло» авиадвигателя.

Предмет исследования - технический риск организации параллельного выполнения работ КТП опытного производства деталей авиадвигателя.

Методы исследования - системный подход, методы функционального моделирования, экспертных оценок, принятия решений, управления риском, управления качеством, технологии машиностроения, технологической подготовки производства, теории графов, компьютерного моделирования.

Научная новизна диссертации заключается в разработке научно- методического обеспечения организации параллельного выполнения работ КТП опытного производства деталей в условиях технического риска. В частности:

1. Установлены условия эффективного последовательно-параллельного выполнения работ КТП опытного производства деталей, определяющие необходимое условие распараллеливания работ, назначение рациональных моментов его начала, выявление минимизируемых по длительности работ и обеспечивающие сокращение временных затрат на подготовку производства.

2. Разработана методика определения и оценки взаимосвязей документов КТП, предусматривающая анализ документооборота при подготовке производства деталей с выявлением форм документов, источников информации каждой графы документов, с определением доли каждого из этих источников информации и времени на создание и передачу каждого из рассмотренных документов.

3. Разработан метод анализа технического риска при организации подготовки производства деталей изделий, основанный на анализе причинно-следственных связей исходных данных используемых документов, базе знаний риска, количественной оценке значимости последнего и обеспечивающий оперативное принятие решений по снижению технического риска параллельного выполнения работ и сокращение длительности работ подготовки опытного производства деталей.

4. Сформирована база знаний технического риска параллельного выполнения работ КТП опытного производства механообрабатываемых деталей в виде совокупности экспертных оценок частоты появления и последствий изменений исходных данных основных документов КТП опытного производства деталей авиадвигателей.

Практическая ценность результатов работы состоит в реализации методики определения и оценки взаимосвязей документов КТП, что открывает возможность для уточнения базы знаний технического риска применительно к условиям предприятий и организации эффективного информационного обмена при минимизации такого риска, а также в создании инструментального средства поддержки принятия решений при организации параллельного выполнения работ КТП опытного производства деталей с учетом возникающего при этом технического риска. Результаты работы могут быть использованы для организации параллельного выполнения работ КТП производства наукоемких изделий.

Достоверность результатов обеспечена применением научных методов исследования, апробацией разработанных методик, верификацией созданного инструментального обеспечения в условиях опытного производства деталей авиадвигателей и обсуждением основных положений диссертационной работы на российских и международных конференциях.

Реализация работы. Результаты работы в виде рекомендаций по организации параллельного выполнения работ при КТП в условиях технического риска использовались на АМНТК «Союз». Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе МАТИ при подготовке специалистов и магистров по направлению «Авиационные двигатели и энергетические установки».

Апробация работы Основные положения диссертации докладывались на ряде научных конференциий, в том числе: IV Международный аэрокосмический конгресс 1АС"03, Международная молодёжная научная конференция «Га-гаринские чтения», Международная научно-техническая конференция «Авиадвигатели XXI века», Всероссийская научно-техническая конференция «Новые материалы и технологии», Всероссийская научно-практическая конференция «Применение ИПИ - технологий в производстве».

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 работ, в том числе 4

-в изданиях, включенных в Перечень ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов по работе, списка использованных источников из 137 наименований и приложений. Общий объем основного текста 156 стр., в том числе 41 рисунок и 15 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы и поставлена общая задача исследования.

В первой главе проведен анализ работ по автоматизированной КТП машиностроительного производства и управлению риском.

Большой вклад в развитие автоматизированной КТП в машиностроении, сокращающей затраты времени, внесли В.И. Аверченков, А.Г. Братухин, В.Д. Вермель, Г.К. Горанский, Н.М. Капустин, А.И. Кондаков, A.A. Кутин, В.В. Павлов, A.B. Рыбаков, О.С. Самсонов, В.П. Смоленцев, Ю.М. Соломенцев, В.Д. Цветков, A.B. Цырков, Б.Е. Челищев, Е.И. Яблочников, Г.А. Кривов, Б. Хокс, У.Д. Энгель-ке и др. Работы в этой области направлены, прежде всего, на автоматизацию выполнения процессов КТП и не касаются вопросов рисков при параллельной их реализации.

Вопросами управления риском занимались А.П. Альгин, А.Г. Бадалова, Н.Б. Ермасова, В.Д. Маркова, A.B. Петровская и др. Но в их работах не исследован основной вид технического риска, возникающего при параллельном выполнении работ КТП, - риска, связанного с возвратом к уже выполненной работе вследствие изменений ранее заданных исходных данных, не выявлены причинно-следственные связи, которые можно было бы использовать при управлении таким риском. В результате недоиспользуются возможности организации параллельного выполнения работ при КТП, что приводит к большим срокам создания новых изделий и снижению в связи с этим конкурентоспособности продукции отечественного машиностроения.

На основе проведенного анализа работ сформулирована цель и задачи исследования (см. выше).

Вторая глава посвящена анализу КТП опытного производства механо-обрабатываемых деталей авиадвигателей и выявлению путей снижения затрат времени на КТП.

КТП - совокупность мероприятий, обеспечивающих технологическую готовность производства. Технологическая готовность производства включает (по ГОСТ 14.004) наличие на предприятии полных комплектов конструкторской и технологической документации и средств технологического оснащения, необходимых для осуществления заданного объема выпуска изделия с установленными технико-экономическими показателями. КТП опытного производства деталей имеет свои особенности, связанные с малым объемом выпуска одинаковых изделий. К ним, в частности, относятся: выбор заготовок минимальной стоимости, использование (в отечественных условиях) большей частью универсального оборудования, применение универсального или переналаживаемого технологического оснащения, разработка только маршрутных технологических процессов обработки, недостаточность статистических данных о деталях изделий.

КТП включает несколько видов взаимосвязанных работ:

• Проектирование изделия

• Проектирование технологического процесса

• Проектирование средств технологического оснащения

• Изготовление средств технологического оснащения

• Составление управляющих программ для оборудования с ЧПУ.

Анализ КТП проведен на основе исследования документооборота на предприятии при КТП изготовления деталей узла «Всережимнсе сопло» авиадвигателя. Последовательность разработки используемых при этом групп технических документов, создания заготовок и компонентов технологического оснащения представлены в виде графа рис. 1, где обозначено: ТЗ - техническое задание на создание изделия, КД - конструкторская документация изделия, ТД -технологическая документация, СП - станочные приспособления, КДсп - конструкторская документация на СП, СИ - специальные инструменты, КДси - конструкторская документация на СИ, УП - управляющие программы для оборудования с ЧПУ, 3 - заготовки для изготовления деталей, КДз - конструкторская документация на 3, Ктг- карта технологической готовности. На рис. 1 показаны только прямые связи, но есть еще «обратные» связи, отражающие возврат к выполнению предыдущих работ с изменением соответствующих документов, что может быть связано с выявлением ошибок, изменением решений руководства, необходимостью учета каких-либо новых, в том числе внешних, обстоятельств и т.п. Такие связи представлены матрицей смежности р 'графа взаимосвязей технических документов КТП, приведенной на рис. 2.

Матрица рис. 2 отражает направление передачи информации между соответствующими парами документов, т.е. в матрице элементы с. имеют значения:

О если вершины / и у не связаны, I 1 - прямая связь между вершинами / и у,

- 1 - обратная связь между вершинами / и У, ±1 - между вершинами /' и у существует и прямая и обратная связь. При выполнении работ КТП время их выполнения рассчитывается по наиболее протяженной (во времени) ветви графа рис. 1 с учетом необходимости контроля выполненной работы и возвратом к ранее выполненным работам для устранения несоответствий качества. Формула для количественной оценки времени Г на создание рассматриваемого комплекта документов и их передачу между исполнителями имеет вид:

где N - количество видов работ, выполняемых последовательно, - непере-крываемое время, затрачиваемое на первичное выполнение этих работ (/' - вид работы), включая время ¡„ на передачу документов для следующих работ, к-6

ТЗ КД ТП КДсп КДси УП КДз Ктг

ТЗ • ±1 -1 0 0 0 0 0

КД ±1 • ±1 +1 ±1 ±1 ±1 ±1

ТП -1 ±1 . ±1 ±1 ±1 ±1 +1

КДсп 0 ±1 ±1 0 ±1 ±1 ±1

КДси 0 +1 ±1 0 ±10+1

УП О ±1 ±1 ±1 ±1 . ±1 ±1

КДз 0+1 ±1 ±1 0 +1 • ±1

Ктг 0 ±1 ±1 ±1 ±1 ±1 ±1 .

Рис. 1. К анализу КТП производства деталей

Рис. 2. Матрица смежности графа взаимосвязей технических документов КТП

(1)

доля времени, затрачиваемого на повторное выполнение /-ых работ при возвратах, время, затрачиваемое на повторную передачу документов (после изменений), к" - количество возвратов документа, время возврата документа.

Из формулы (1) следует, что снижения времени Т можно достигнуть уменьшением количества видов работ Л/, выполняемых последовательно, и всех других переменных, входящих в формулу (1): Г,-, к,, +/,'), к".

При этом уменьшение переменных N и /, достигается параллельным выполнением работ КТП, переменные к(г"+г") могут быть уменьшены за счет автоматизации выполнения работ и совершенствования организации информационных потоков при КТП, а уменьшение переменной к" - повышением квалификации инженерного персонала и менеджеров, эффективным использованием системы менеджмента качества при выполнении работ КТП. Наибольший эффект получается при совместном использовании всех вышеуказанных путей снижения времени Т.

В работе проведен анализ взаимосвязей комплекта из ~ 35 конструкторских, технологических, контрольно-сдаточных и организационно-сопроводительных документов КТП опытного производства деталей узла «Всережимное сопло». Для этого была разработана методика, предусматривающая: • анализ документооборота при подготовке производства с выявлением последовательности разработки и передачи документов, форм используемой документации (конструкторской, технологической и вспомогательной),

• выявление порядка заполнения, передачи, согласования и утверждения каждого документа,

• определение источников информации каждой графы анализируемых документов (рассматривались 3 группы таких источников: копируемая информация (из других документов); информация (знания) специалиста, заполняющего документ (в том числе получаемая расчетным путем); информация из справочников, стандартов, баз данных),

• определение доли каждого из указанных выше источников информации,

• оценку времени на создание каждого из рассмотренных документов и времени на передачу его в соответствии с утвержденным порядком документооборота.

Фрагмент результатов такого анализа представлен на рис. 3, где приводится распределение информации относимой к знаниям специалиста и являющейся копируемой в документах КТП. Было, в частности, установлено, что:

Рис. 3. Фрагмент анализа информации при создании документации

• ~ 63 % документов оформляются вручную с использованием стандартизованных бланков.

• Количество используемых электронных справочных материалов незначительно.

• Ограниченно используются возможности информационных технологий (не используются структурированные электронные документы, система управления данными (PDM), электронные библиотеки прототипов).

• Общая длительность разработки документов КТП составляет - 1023 часа, время на передачу документов занимает ~ бё часов.

• Доля копируемой информации (из других документов) колеблется в пределах ~ 39 %, приблизительно - 48 % являются знаниями специалиста, а около - 13 % приходится на результаты расчётов.

Третья глава посвящена исследованию технического риска организации параллельного выполнения работ КТП опытного производства деталей. Каждая из работ Р], выполняемых параллельно и последовательно, заключается в преобразовании некоторых входных данных exjjj в результат, характеризуемый выходными данными выхД: вхД/ -> (Pj) -> выхД. При этом из выходных данных каждой предыдущей работы выхД-1 выделяют входные данные следующей работы вхД/'. Практически входные данные работ в общем случае формируются из выходных данных не одной, а нескольких предыдущих работ, поэтому распараллеливание работ формально может начаться, как только в результате выполнения соответствующей части предыдущих работ будут сформированы входные (исходные) данные, необходимые и достаточные для проведения этих параллельных работ. При КТП производства механообрабатываемых деталей в качестве основных таких видов работ можно выделить: разработку конструкторской документации узлов изделия (КДуз), разработку конструкторской документации на детали узлов (КДдет), разработку технологической документации на изготовлениея деталей - маршрутных карт (WIK), разработку управляющих программ обработки деталей на оборудовании с ЧПУ (УП), разработку конструкторской документации станочных приспособлений (СП). При этом возможно параллельное выполнение (как только получены необходимые исходные данные) работ одного вида, например, одновременное проектирование техпроцессов разных деталей (параллелизм 1-го рода) или разных видов работ (параллелизм 2-го рода). В настоящей работе рассматриваются только параллелизм 2-го рода.

На рис. 4 приведены возможные сценарии проведения работ КТП деталей при параллельном (и) и последовательном (□) их выполнении, включая параллельное попарное выполнение работ и «вложенное» распараллеливание работ (12 вариантов), т.е. с параллельным выполнением более 3-5 работ из 5 возможных: проектирование узла Количество вариантов - 19 -Рис. 4. Возможные менее суммы числа сочеТаний С52, С53, С54, С55, т.к. из сценарии рассмотрения исключены 7 вариантов, в которых доку-

прсвеоения работ менты технологической подготовки производства (МК, УП, СП) выполняются без оформления КДдет, что практически не реально из-за отсутствия данных об обрабатываемой детали.

Однако при параллельном выполнении работ КТП существует риск того, что в дальнейшем (вследствие внутренних или внешних причин) возникнет необходимость вернуться к ранее уже выполненной работе, что может привести к

изменению исходных данных для уже начатой или даже сделанной параллельной работы, и эту работу придется делать заново, неся временные и экономические потери. В связи с этим для организации параллельного выполнения работ КТП необходима реализация процесса управления риска в виде (по ГОСТ Р ИСО/МЭК 16085-2007) непрерывного процесса, направленного на систематическую идентификацию, анализ, обработку (выбор и выполнение мер по снижению риска) и мониторинг этого технического риска.

На рис. 5 представлен фрагмент функциональной модели процесса управления техническим риском в виде декомпозиции контекстной диаграммы, построенной в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51901.4-2005 и нотацией ЮЕРО рекомендаций Р 50.1.028-2001. Управление работами здесь осуществляется с помощью нормативно-технической документации (НТД) процесса (С1, рис. 5), и базы данных рисков (С2, рис. 5), где аккумулируется опыт реализации процесса на предприятии.

гн О!«.,.,.

1 Р««

55- гВ.

1 1 ц п г-

I1 М-

Программно* -н-

Рис. 5. Декомпозиция контекстной диаграммы функциональной модели процесса управления риском (!1 - вход, 01 - 04 - выходы, С1, С2 - управление процессом, М1 - МЗ - ресурсы и средства, используемые для выполнения процесса)

Блок А1 (рис. 5) идентификации риска содержит следующие работы: А1 Идентифицировать риск.

А11 Определить, в чем заключается риск (сформулировать сущность риска)

А12 Сформировать идентификатор риска. А13 Присвоить идентификатор риску. А14 Документировать характеристики риска В результате идентификации каждому риску (вход И, рис. 5) присваивается идентификатор (например, М° варианта сценария по рис. 4 или имя).

При оценке каждого риска осуществляется его анализ и оценка допустимости принятия (приемлемости) по разработанной методике, которую можно представить как декомпозицию блока А2 модели процесса управления риском (рис. 5) в виде перечня узлов функциональной модели: А2 Оценить риск.

А21 Определить работы КТП, выполняемые параллельно. А22 Определить группы исходных данных (ГИД) каждой параллельно выполняемой работы, которые могут измениться при реализации риска.

А23 Определить момент(ы) распараллеливания работ.

А24 Вычислить индекс риска.

А241 Оценить вероятность появления риска

А242 Оценить тяжесть последствий проявления риска.

А243 Вычислить индекс риска.

А25 Оценить приемлемость риска.

А251 Определить критерии принятия риска А252 Оценить приемлемость риска.

А26 Документировать оценивание риска Работы КТП, выполняемые параллельно при любом техническом риске, определяются по идентификатору риска.

ГИД каждой параллельно выполняемой работы, которые могут измениться при реализации риска, применительно к КТП механообрабатываемых деталей определены анализом выполняемых работ и представлены в табл. 1.

Таблица 1. Гоуппы исходных данных работ КТП

Конструирование Проектирование технологического процесса приспособлений ; Проектирование управляющей программ»

1.1. Ликеииьге/диаиетраг-ь-нъ^/гаовь-е рззмвсы'гбсмдг. рия детали 2. Бз эовье псверж нести 1.3. Материал детали 1.4. Точность изготовления 1.5. Шбрсжсвзтрсть поверхности 1.6. Откяскыше фсрыьедкбз-лаис 1.7. Терьмчесяая абрабспса 1.8. Покрытие 1.5. КпейменнеУмаря^рсвка 2.1. Заготовка 22. Термическая обработка 2.3. ГЪкрьлне 2.4. Применяете сбсрудааанке 2.5. 2.6. Послед свате^-ън-ость сбр аОстхи 2.7. Чисг.с прсхс,*£в 2.6. оетезмционная обработка 2.9. Контрольные мероприятия 2.1 С. Применяемые мегеда сйработы^сба- рудавани еМнструмен приспособь екип 2.11. Параметры нормировав« ?е*негоги- чесжоге процесса 3.1. Ориеитироеамие/ус-тэ»«е1саУ&&аирсвзние 3.2. Способ за*реапе-»«л'средс5вг зацепления 2.3. Степень специализации сскасти« 3.4. сснзстка 4.1. Редактирование УП 4.2. Новая УП

Момент(ы) распараллеливания работ определяются по соблюдению необходимого условия распараллеливания работ - все исходные данные должны быть предварительно сформированы.

Индекс риска (исходного (необработанного)) ИРис* вычисляется как произведение вероятности возникновения риска рвр на сумму произведений вероятности изменения ГИД ригид на оценку тяжести последствий Пигид такого изменения при реализации риска:

ИРисх = Рвр * К Ригид'Пигид) (2)

В условиях опытного производства, когда статистика по работам КТП минимальна, все сомножители определяются методом экспертных оценок для конкретных условий предприятия.

Вероятность возникновения риска рвр определяется вероятностью распараллеливания работ рр и вероятностями реализации факторов р®в. влияющих на появление риска:

РВР = РР*Рфв1*Р«в2*РФВЗ*РФВ4 (3)

Вероятность распараллеливания работ рр отражает то обстоятельство, что более вероятно параллельное выполнение соседних работ в традиционной цепочке (последовательности) работ КДуз - КДдет - МК - (УП, СП), нежели, например, КДдет - (УП, СП) и т.п. К факторам Фв, влияющим на вероятность риска, относятся:

• Фв1 Низкая / высокая квалификация исполнителя работы (конструктора, технолога, конструктора СП).

• Фвг Наличие / отсутствие аналогов формируемых документов.

• Фвз Авторитарный / демократичный стиль руководства работами КТП.

• Фвд Умение / неумение отстаивать собственное мнение у вышестоящего ру-10

ководства.

Вероятности изменения ГИД ригид определяются по каждой ГИД, полученных из предыдущих (ранее выполненных) работ КТП, по опыту предприятия.

Тяжесть последствий Пигид изменения ГИД при реализации риска определяется по формуле:

Пигид = П0™д*кгид, И)

где П0™я- базовая оценка тяжести последствий изменения ГИД, определяемая для каждой ГИД в зависимости от ее влияния на ГИД параллельных работ (документов) КТП и трудоемкости (стоимости) внесения изменений в последние, /сгид - масштабный коэффициент ГИД, отражающий количество изменяемых параметров данной ГИД в анализируемом риске (много - мало - средний). Значения крид определяются для условий конкретного производства, тогда как базовая оценка По^ определяется в соответствии с положениями технологии машиностроения по взаимосвязям ГИД выполняемых работ КТП. На рис. 6 показана матрица смежности графа взаимосвязей документов КТП и приведены экспертные бальные оценки По™д, полученные на основе консенсуса группы экспертов, состоящей из ведущих специалистов АМНТК «Союз», путем парного сопоставления тяжести изменений ГИД с последующим использованием шкалы 1-5.

ГШ 1.1 1.2 1.3 14 1.5 !.!> 1.7 1.5 1.9 2.5 2.2 2.3 2.4 2.5 2£ 2.7 2.3 2-Э 2.13 2.51 3.1 3.2 3.3 3.4 4.1 4.2 гад

1.1 « О 0 3 3 0 3 3 3 1 3 3 1 3 1 1 1 1 1 1 1 1 3 1 1 1 4 1.1

1.2 0 . э 0 о 0 О о 3 0 з 3 3 3 1 3 3 3 3 О 1 1 3 3 а 3 2 1.2

1.3 а 0 , 0 3 3 О 3 3 1 1 0 ? 3 ! "3 3 1 3 1 3 3 в 5 1.3

1.4 0 а о • 3 3 О 3 0 3 О О 1 о 3 1 О 1 г 1 1 1 1 ч 1 1 2 1.4

1.5 3 0 0 0 . 3 3 3 3 3 3 3 3 0 * 3 1 1 О 1 О 0 1 3 2 1.3

1.-3 3 о 3 0 О • О а 3 3 3 3 3 3 1 5 3 1 1 1 * 1 3 3 3 0 2 1.8

1.7 О 0 3 О а * о а 3 1 ! 1 1 1 3 3 1 1 О 3 3 3 1 3 3 1.7

1.5 о э О О а 3 О . 3 3 1 1 1 1 0 3 3 1 1 3 3 О 3 3 3 2 1.8

1.9 3 а а 0 о о О а » 3 а 3 О 0 1 3 3 3 1 1 о 3 О 0 а 3 1 1.в

2.4 1 3 1 3 э о 3 3 3 • 0 3 3 3 3 3 О 3 3 3 а 1 3 э 0 0 3 2.1

2.2 0 а 1 з э о 1 1 3 3 ♦ О 3 3 3 а 3 0 0 0 э 3 3 а 3 0 3 2.2

2.3 а о 1 3 0 О 1 1 3 О 3 • 3 3 0 0 3 э 3 3 О 3 О о 3 3 2 2.3

£4 1 а 1 1 0 1 1 3 3 3 3 * 3 3 3 3 3 3 3 1 1 ! 3 4 2.4

2.5 3 0 % 0 9 3 1 1 3 э 0 3 0 • 3 0 3 3 3 3 3 0 3 э 3 3 2 2.5

2.6 1 ! 0 о 3 1 1 1 1 0 3 3 3 9 * а 3 3 0 3 1 1 1 1 5 1 4 2.6

2.7 1 3 ' ^ 1 а 3 0 3 0 3 3 0 з • 3 3 3 3 3 3 ■0 0 1 3 1 2.7

2.8 * з 0 3 0 3 о 3 3 3 3 3 3 3 3 3 * 3 э в 1 1 1 1 3 1 4 2.8

2.Э 3 О 5 1 1 1 3 3 3 3 3 3 3 О 0 3 . 3 0 3 3 3 О 1 1 2 '2.3

2.13 * О 3 1 1 1 1 1 ! 0 3 3 3 3 3 3 3 3 ■ 0 3 \ 1 1 ! 1 5 2.13

2.11 5 О 3 1 < * « « 1 0 э 3 О 3 3 3 3 3 3 • 3 3 3 0 3 0 3 2Л1

3.1 1 О 1 а 1 О 6 0 0 0 3 1 3 1 3 1 3 3 3 • 3 3 3 3 а 2 3.1

3.2 г 1 * 1 3 3 3 3 3 1 3 1 а 1 3 1 0 3 • 0 0 3 3 2 3.2

3.3 3 а 3 1 а 3 О 3 3 3 3 3 1 О 1 а 1 3 1 3 О 3 « 0 3 1 3 3.3

3.4 1 3 О 1 3 О 3 3 3 3 3 3 1 3 1 О 1 3 1 о О 0 0 » 1 1 4 3.4

4.1 5 з 1 1 1 3 1 3 3 3 3 0 3 3 1 1 3 1 1 0 О 1 1 а ♦ 0 5 4.1

4.2 3 0 0 1 3 0 О 3 о 3 3 О 3 3 1 3 1 3 1 1 1 3 % 1 а ■ 3 4.2

Рис. 6. Взаимосвязи ГИД выполняемых работ КТП (обозначения ГИД по табл. 1; во 2-м столбце справа - экспертные оценки)

В результате (с учетом формул (2) - (4)) индекс исходного (необработанного) риска вычисляется по формуле:

ИРисх = Рр*Рфв1*Рфв2*Рфвз*Рфв4*Е( Ригид * По^/сгид) (5)

Оценка приемлемости риска производится сравнением ИРию, с критерием принятия риска Кпрр:

ИРИСх < КПРР. (6)

Значение КпрР зависит от конкретных условий реализации риска на предприятии. Результаты оценивания риска документируются.

Принятые риски заносятся в реестр риска (блок А6, рис. 5) и для них раз-

рабатывается план устранения последствий (блок А4, рис. 5) внесения изменений в исходные данные работ КТП (реализации риска).

Разработано инструментальное средство поддержки принятия решений при оценке технического риска опытного производства деталей авиадвигателей с учетом особенностей реализации КТП предприятия. Оно решает следующие задачи:

• Проводит оперативную оценку риска;

• Выполняет обработку риска, позволяя достигать полного устранения (предотвращения) риска или, по крайней мере, уменьшения последствий изменений исходных данных ранее выполненных работ КТП - уменьшения времени устранения последствий изменений.

Их решение ведется в форме диалога с использованием разработанной базы знаний, предлагающей пользователю оценки вероятностей появления и тяжести последствий, которые могут быть им скорректированы с учетом условий работы предприятия. На рис. 7 показан положенный в основу инструментального средства общий алгоритм принятия решений при рассмотрении возможности параллельного выполнения каждой пары работ.

Непринятый (отклоненный) риск обрабатывается (блок АЗ, рис. 5) путем разработки рентабельных мер по снижению риска (выход 02, рис. 5), которые позволят сделать риск допустимым. К ним относятся меры по:

• полному устранению риска,

• уменьшению вероятности рвр возникновения риска путем изменения факторов рФВ, влияющих на появление риска (см. выше),

• уменьшению вероятности рИгид изменений ГИД ранее выполненных работ КТП,

• уменьшению последствий Пигид изменений ГИД ранее выполненных работ КТП,

• перемещению или распределению риска между заинтересованными сторонами (субподрядчиками, страховыми компаниями).

После идентификации вариантов обработки риска проводится их последующая оценка по индексу остаточного риска по формуле (5) с учетом изменения ее составляющих в результате предложенных мер по снижению риска.

Разработанные меры (выход 02 функциональной модели, рис. 5) должны снизить риск до допустимого уровня (по условию (6)) при приемлемых затратах, что сделает возможным принятие (сохранение) риска. В противном случае при-12

Рис. 7. Общий алгоритм принятия решений

нимается решение об отказе от параллельного выполнения работ КТП (выход 03 модели, рис. 5). Все действия по обработке риска документируются. На основе этих документов составляется реестр риска (блокАб, рис. 5).

Для принятого остаточного риска, т.е. оставшегося после обработки, проводится разработка плана устранения последствий проявления риска (блок А4 модели, рис. 5). Такой план отражается в реестре риска. Он направлен на подготовку предприятия к оперативной ликвидации результатов реализации риска, он содержит план-график выполняемых при этом работ с указанием ответственных лиц и выделенных ресурсов. Для поддержания эффективности обработки рисков при изменяющихся условиях работ КТП и идентификации новых видов рисков выполняется мониторинг риска (блок А5, рис. 5). По информации мониторинга через запланированные промежутки времени осуществляется ее анализ с оценкой результативности и эффективности управления риском (выход 04 модели рис. 5), после чего вносятся необходимые изменения в НТД процесса управления риском.

В четвертой главе рассмотрены возможности снижения риска до допустимого уровня использованием информационных технологий, обеспечивающие сокращение временных затрат на КТП.

Использование современных информационных технологий создает благоприятные условия для существенного сокращения длительности КТП за счет параллельного выполнения работ и их автоматизации. Однако недостаточно просто оснастить рабочие места персонала компьютерами с соответствующими автоматизированными средствами. Нужна организация информационных потоков КТП с переходом от организации электронных документов к организации и управлению данными структурированных документов. С помощью информационных технологий можно добиться полного устранения риска и уменьшения последствий изменений исходных данных ранее выполненных работ КТП. Возможности уменьшения вероятности изменений исходных данных ранее выполненных работ КТП связаны с квалификацией инженерного и управленческого персонала и требованиями научно-технического прогресса, конкурентоспособности технических решений.

Эффективность параллельного выполнения работ может быть увеличена при учете некоторых выявленных в работе условий, обеспечивающих сокращение времен-

Рис. 8. Элементарная последовательно-параллельная цепь работ

(йГ

'2.3

fian

^зап |- Г

h.2

ных затрат при последовательно-параллельном выполнении работ КТП.

Рассмотрим элементарную последовательно-параллельную цепь работ Р1 - РЗ, представленную на рис. 8. а>° б)» в)» Общая длительность ^ _3 выполнения

процессов:

где ^ - время выполнения работы Р1, неперекрываемое время выполнения параллельных работ Р2 и РЗ.

Рис. 9. Соотношения времен и выполнения процессов Р2 и РЗ

ti,:

Каждая работа / характеризуется временем начала , временем окон-

К KU

чания f. и длительностью t\~tjt, ■ ПРИ параллельном выполнении работ важна не только длительность каждой из них, но и время начала и окончания ff, ff. В этой связи можно выделить несколько случаев соотношения времен

// к

ft и ft выполнения параллельных работ Р2 и РЗ (см. рис. 9).

В каждом из этих случаев одна из работ начинается с некоторым временем запаздывания t а общее неперекрываемое время их выполнения

t =tK -t"

2,3 1 шах 1 min

где - максимальное (наиболее позднее) время окончания параллельных процессов, - минимальное (наиболее раннее) время начала этих процессов.

Таким образом, t min при ,к min и -> max. Приняв Д за на-

¿2.3 'max imin г Imin

чало отсчета времени группы параллельно выпол-

II к

няемых работ, т.е f^-О, получим f1-i=fmsx - Следовательно, при параллельном выполнении работ важно сокращать длительность не всех работ, а прежде всего, той, которая заканчивается позже (в

временем f )• В то же время при одних и тех же возможностях сокращения длительности этой работы (с временем окончания ) важно распараллеливание работ начинать как можно раньше. На рис. 10 представлены 2 случая параллельного выполнения работ длительностью и ü~h ПРИ Разном

времени начала их распараллеливания, характеризующемся соответственно временами и /ЗА7 . Так, при < {ип получаем /^с^.

Исключение из этого правила составляет случай, представленный на рис. 9в, где параллельная работа заканчивается раньше, чем начавшаяся первой. В этом случае сокращать надо длительность именно этой первой начавшейся работы. Таким образом, если из двух параллельных работ одна начинается и заканчивается раньше второй, то распараллеливать эти работы нужно

как можно раньше (¿ил-Mnin).

Отдельно надо рассмотреть влияние сокращения времени начинающейся первой из пары параллельных работ - на рис. 9а,б и 10 это работа 2 длительностью 'j. Здесь практически надо анализировать, за счет каких составляющих этой работы происходит сокращение h: если это сокращение уменьшает время начала распараллеливания процессов (например, {злп работ 2 и 3 на рис. 9а,б и 10), то и суммарное несовмещенное время этих работ сокращается, причем не на всю величину сокращения h, а только на величину уменьшения tun t но если сокращение времени ^ ведет в уменьшению времени начала распараллеливания работ ¿ил, то никакого сокращения времени

Рис. 10. Сравнение длительности выполнения двух параллельных работ

'2-3 не произойдет (хотя длительность h сократится). В результате общее несовмещенное время 3 выполнения двух параллельных работ 2 и 3:

В работе проанализировано также «вложенное» распараллеливание и показано, что возможности сокращения суммарного несовмещенного времени f2 4 работ определяется аналогично рассмотренному выше:

• временем окончания последней из данной цепи работ ,к ->min,

t mi\

• временами начала каждого распараллеливания Общее несовмещенное время , выполнения це-

12.N

пи из N параллельных работ 2, 3, 4, ..., N:

N

tl.N ¿L t'J.'JKi-г

В общем случае, когда имеется и цепь параллельных работ (рис. 11) и «двойное распараллеливание», несовмещенное время определяется составляющими, относящимися только к «внешней» цепи работ.

Пятая глава посвящена апробации полученных результатов работы.

Идентифицированы все 19 рисков организации параллельного выполнения работ КТП деталей авиадвигателей (см. главу 3): они являются внутренними (для предприятия) техническими рисками, возникающими вследствие изменений ранее заданных входных данных для любой из параллельно выполняемых работ КТП.

Проведен анализ частоты появления и последствий внесения изменений более 100 видов взаимосвязанных исходных данных, необходимых для разработки документации КТП в условиях АМНТК «Союз». Основные группы таких данных и средние оценки их изменений приведены в табл. 2.

Оценивание производилось путем групповой экспертной оценки с привлечением ведущих специалистов этого предприятия. Результирующая бальная оценка определялась на основе консенсуса экспертов группы путем парного сопоставления изменений исходных данных с последующим использованием шкалы 1-5. Максимальные оценки соответствуют наибольшей частоте появления и наиболее тяжелым последствиям проявления. Для удобства практического использования результатов такого оценивания был проведен Парето-анализ изменений исходных данных работ КТП, позволивший выявить ограниченную совокупность параметров, изменения которых имеют наиболее тяжелые последствия. На рис. 12 показан фрагмент выполнения Парето-анализа.

В условиях предприятия произведена оценка возможности полного устранения (предотвращения) риска и уменьшения последствий изменений исходных данных ранее выполненных работ КТП - уменьшения времени устранения последствий таких изменений с использованием:

• анализа взаимосвязей документов КТП (виды исходных данных, количество исходных данных каждого вида в документе, определение причинно-следственных связей каждого вида исходных данных: связанные исходные данные; документы, где формируются связанные исходные данные),

• оценки трудоемкости изменения технических решений и повторного создания документов, где формируются связанные исходные данные, в зависимо-

а

t|.n»->

Рис. 11. Цепь параллельных работ

сти от уровня (эффективности) применения информационных технологий на предприятии, компетенции инженерного персонала предприятия в использовании САПР, от наличия типовых технических решений.

Таблица 2 Оценки частоты появления и последствий внесения изменений исходных данных работ КТП

Оценка

Группы изменяемых исходных данных частоты последствия

появления проявления

Конструирование

1.1. Линейные/ диаметральные угловые

размеры- геометрия детали.

1.2. Ба»овые поверхности. 2 3

I.3. Материал детали. 5 5

1.4. Точность изготовления. 2 3

1.5. Шероховатость поверхности. 2 2

1.€. Отклонение форгл»! дисбаланс. 2 3

1.7. Термообработка. 3 4

1.8. Покрытие. 2 3

1.9. Кп еймен 11 е / ма ркир ов ка. 1 1

П ро егги ров ан и е техн о ло гическогопроцесса

2.1. Заготовка. 3 4

2.2. Термообработка. 3 2

2.3. Покрытие 2 3

2.4. Применяемое оборудование. 4 4

2.5. Упрочнение. 2 1

2.6. Последовательность обработки. 4 4

2.7. Количество проходов. 1 1

2.8. Многопо»ицнонная обработка. 4 5

2.Э. Контрольные мероприятия. 2 3

2.10. Применяемые методы обработки ■

оборудование инструг.кнт приспособления.

2.11. Параметры нормирования техпроцесса 3 2

П роекп ip ов ан ие п ри сп ос обл ен ии

3.1. Ориентирование - установка

базирование.

3.2. Способ закрепления ■ средство

закрепления.

3.3. Степень специализации оснастки. 3 2

3.4. Обеспечение доступ а к обрабатываемой

детали после закрепления ее в 4 4

п ри мен я емо и ос н а стке.

Проектирование управляющей программы

4.1. Новая управляющая программа. 4 5

4.2. Изменение управляющей программы. 3 3

12000

Упорядоченные виды анапиаир/вмых параметров КТП (по номерам}

Рис. 12. Фрагмент выполнения Парето-анализа Проведенное имитационное моделирование выполнения работ КТП с использованием параметрических моделей деталей изделия АМНТК «Союз», ассоциативно связанных документов КТП, электронных справочников показало снижение длительности выполнения работ от 10 % до 2-3 раз.

Установлены основные факторы уменьшения вероятности изменений исходных данных ранее выполненных работ КТП:

= инженерный персонал - квалификация инженерного персонала, реализующего КТП - минимизация сшибок исходных данных, текучесть кадров, • производственный менеджмент предприятия - его готовность к внедрению параллельного выполнения работ КТП, умение страхования риска, умение отстаивать интересы предприятия перед заказчиком (при изменении его требований).

Основные выводы и результаты работы

1. В диссертации разработан метод анализа технического риска организации параллельного выполнения работ КТП опытного производства деталей, основанный на анализе причинно-следственных связей исходных данных конструкторских и технологических документов, базе знаний такого риска, количественной оценке значимости последнего. Предложенный метод определяет последовательность действий в процессе минимизации технического риска, обеспечивающих оперативное принятие решений по снижению технического риска и сокращение длительности КТП опытного производства деталей.

2. В результате анализа процесса КТП опытного производства механообраба-тываемых деталей авиадвигателей установлены пути снижения затрат времени на создание комплекта конструкторско-технологической документации - основного компонента технологической готовности производства. Указанные пути использованы при отработке метода анализа технического риска организации параллельного выполнения работ КТП.

3. На основе проведенного исследования организации параллельного выполнения работ КТП опытного производства деталей в условиях технического риска разработано научно-методическое обеспечение, включающее:

• условия эффективного последовательно-параллельного выполнения работ КТП, обеспечивающие сокращение временных затрат на КТП и определяющие назначение рациональных моментов начала распараллеливания работ, определение минимизируемых по длительности работ КТП,

• необходимое условие распараллеливания работ - все исходные данные должны быть предварительно сформированы,

• зависимости для оценки времени на создание комплекта документов КТП опытного производства деталей и их передачу между исполнителями, для определения индекса риска,

• алгоритм принятия решений при рассмотрении возможности параллельного выполнения каждой пары работ,

• функциональную модель процесса управления технического риска организации параллельного выполнения работ КТП как непрерывного процесса, направленного на систематическую идентификацию, анализ, выбор мер по снижению риска и мониторинг риска,

• методику определения и оценки взаимосвязей документов КТП для формирования базы знаний технического риска и организации эффективного информационного обмена для снижения такого риска с определением причинно-следственных связей для каждого вида исходных данных технических документов,

• базу знаний технического риска параллельного выполнения работ КТП опытного производства деталей авиадвигателей в виде совокупности экспертных оценок частоты появления и последствий изменений исходных данных основных документов КТП опытного производства деталей авиадвигателей.

4. Разработано инструментальное средство поддержки принятия решений при оценке рисков опытного производства деталей авиадвигателей, позволяющее оперативно проводить оценку и обработку риска с учетом особенностей реализации КТП предприятия.

5. В ходе проведения экспериментальной отработки научно- методического обеспечения установлено, что при использовании параметрических моделей

деталей изделия АМНТК «Союз», ассоциативно связанных документов КТП, электронных справочников длительность выполнения работ КТП сокращается от 10 % до 2-3 раз.

6. Результаты работы в виде рекомендаций по организации параллельного выполнения работ при КТП использованы на АМНТК «Союз».

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Маликов С.Б., Юрин В.Н. Пути сокращения затрат времени при конст-рукторско-технологической подготовке производства. // Известия вузов. Машиностроение. № 7, 2011.- С. 75-77.

2. Маликов С.Б., Юрин В.Н. Закономерности эффективного последовательно-параллельного выполнения работ конструкторско-технологической подготовки производства. // Вестник МГТУ «СТАНКИН» №4(17), 2011.-С. 147-150.

3. Юрин В.Н., Маликов С.Б. Менеджмент рисков параллельного выполнения работ при конструкторско-технологической подготовке опытного производства деталей авиадвигателей. II Технология машиностроения №3, 2012.-С. 54-59.

4. Юрин В.Н., Давиденко A.B., Дерунов C.B., Макрушин Г.М., Маликов С.Б., Новиков Е.В., Обухович Д.В., Устинов И.М., Цветков C.B. Библиотека параметрических моделей деталей станочных приспособлений II Авиационная промышленность, 2002, № 1. С. 40-45.

5. Гончаров H.H., Горячев A.B., Дунаев Р.Г., Калинин A.B., Маликов С.Б. Анализ использования информации чертежа детали при решении технологических задач подготовки производства. /XXIX Гагаринские чтения. Тезисы докладов Международной молодежной научной конференции. Москва, 8-11 апреля 2003 г. - М.: МАТИ, 2003. - Том 3. - С. 94-95.

6. Юрин В.Н., Маликов С.Б. Анализ взаимосвязей информации конструкторских и технологических документов. / Четвертый ме>ед. аэрокосмический конгресс. Сб. материалов. - М.: СИП РИА, 2003. - С. 193-194.

7. Котов P.M., Маликов С.Б., Плехов О.Н. Анализ формирования документов на технологические операции и оснащение I XXX Гагаринские чтения. Тезисы докладов Международной молодежной научной конференции. Москва, 6-10 апреля 2004 г. - М.: МАТИ, 2004. - Том 3. - С. 72-73.

8. Юрин В.Н., Маликов С.Б. Исследование документооборота при проектировании приспособлений на двигателестроительном предприятии. / II Международная научно-техническая конференция «Авиадвигатели XXI века». Москва, 6-9 декабря 2005 г.-М.: ЦИАМ, 2005.-Том 2.-С. 330-331.

9. Маликов С.Б. Модель документооборота при проектировании приспособлений на промышленном предприятии / XXXI Гагаринские чтения. Тезисы докладов Международной молодежной научной конференции. Москва, 5-9 апреля 2005 г.-М.: МАТИ, 2005. - Том 2. - С. 40.

Ю.Ерошина Ю.А., Лантратов В.В., Маликов С.Б. Анализ взаимосвязей информации конструкторско-технологической подготовки производства авиационных двигателей. / XXXII Гагаринские чтения. Научные труды Международной молодежной научной конференции. Том 2. Москва, 4-8 апреля 2006 г - M ■ МАТИ, 2006. - С. 44—46.

11.Маликов С.Б., Юрин В.Н. К анализу документооборота конструкторско-технологической подготовки опытного производства двигателей ГТД. / Новые материалы и технологии - НМТ-2006. Материалы Всероссийской научно-технической конференции. Москва, 21-23 ноября 2006 г. - М.: МАТИ, 2006. -

Том 2. - С. 26.

12.Маликов С.Б., Юрин В.Н. Риски параллельного выполнения работ конструк-торско-технологической подготовки опытного производства авиационных двигателей. / Пятая Всероссийская научно-практическая конференция «Применение ИПИ - технологий в производстве». Труды конференции. Москва, 2-4 ноября 2007 г. - М.: МАТИ, 2007.-С. 117-118.

13.Маликов С.Б. К анализу возможностей параллельного выполнения работ при конструкторско-технологической подготовке производства авиационных двигателей. / XXXIV Гагаринские чтения. Научные труды Международной молодежной научной конференции. Том 2. Москва, 1-5 апреля 2008 г - М ■ МАТИ, 2008. — С. 56-58.

14.Чаднов В.В., Маликов С.Б. Анализ взаимосвязей электронных документов конструкторско-технологической подготовки производства. / XXXIV Гагаринские чтения. Научные труды Международной молодежной научной конференции. Том 2. Москва, 1-5 апреля 2008 г.-М.: МАТИ, 2008. - С. 80-81.

15.Маликов С.Б., Юрин В.Н. Оценка последствий внесения изменений документов конструкторско-технологической подготовки производства в условиях параллельного выполнения работ. / Шестая Всероссийская научно-практическая конференция «Применение ИПИ - технологий в производстве». Труды конференции. Москва, 11-12 ноября 2008 г. - М.: МАТИ 2008 -С. 75-76.

Подписано в печать: 26.04.2012

Заказ № 7304 Тираж - 100 экз. Печать трафаретная. Объем: 1 усл.п.л. Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш., 36 (499) 788-78-56 vvw w. autorcferat. ru

61 12-5/2555

На правах рукописи

МАЛИКОВ Сергей Борисович

МЕТОД АНАЛИЗА ТЕХНИЧЕСКОГО РИСКА ПРИ ОРГАНИЗАЦИИ ПОДГОТОВКИ ОПЫТНОГО ПРОИЗВОДСТВА ДЕТАЛЕЙ

Специальность: 05.02.22 - Организация производства (промышленность)

(технические науки)

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: д.т.н., проф. Юрин В.Н.

Москва-2012

СОДЕРЖАНИЕ

ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ............................................................................4

ВВЕДЕНИЕ..........................................................................................................7

ГЛАВА 1. КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА ПРОИЗВОДСТВА: АВТОМАТИЗАЦИЯ ИНЖЕНЕРНОГО ТРУДА И

УПРАВЛЕНИЕ РИСКОМ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА...................................12

Выводы по главе.............................................................................................21

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА ДЕТАЛЕЙ АВИАДВИГАТЕЛЕЙ И ВЫЯВЛЕНИЕ ПУТЕЙ СНИЖЕНИЯ ЗАТРАТ ВРЕМЕНИ НА КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКУЮ ПОДГОТОВКУ.................23

2.1. Состав и содержание работ конструкторско-технологической подготовки опытного производства авиационных двигателей.................23

2.2. Анализ взаимосвязей документов конструкторско-технологической

подготовки производства..............................................................................42

Выводы по главе.............................................................................................56

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДА АНАЛИЗА ТЕХНИЧЕСКОГО РИСКА ОРГАНИЗАЦИИ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ОПЫТНОГО ПРОИЗВОДСТВА ДЕТАЛЕЙ..................................................59

3.1. Параллельное выполнение работ при конструкторско-технологической подготовке производства деталей..................................59

3.2. Функциональная модель управления техническим риском параллельного выполнения работ при конструкторско-технологической

подготовке производства деталей................................................................62

3.3 Оценка технического риска параллельного выполнения работ при конструкторско-технологической подготовке производства деталей......67

3.4. Обработка технического риска параллельного выполнения работ при конструкторско-технологической подготовке производства деталей. Разработка плана по устранению последствий...........................................83

3.5. Мониторинг технического риска параллельного выполнения работ при конструкторско-технологической подготовке производства деталей

..........................................................................................................................86

Выводы по главе.............................................................................................88

ГЛАВА 4. СНИЖЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО РИСКА ОРГАНИЗАЦИИ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА ДЕТАЛЕЙ....90

4.1. Возможности снижения технического риска параллельного выполнения работ использованием информационно-коммуникационных

технологий......................................................................................................90

4.2. Условия эффективного параллельного выполнения работ

конструкторско-технологической подготовки деталей.............................96

Выводы по главе...........................................................................................103

ГЛАВА 5. АПРОБАЦИЯ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ ....105

5.1. Применение метода анализа технического риска при организации параллельного выполнения работ подготовки производства деталей ...105

5.2. Сокращение длительности формирования документов конструкторско-технологической подготовки производства деталей

использованием информационно-коммуникационных технологий.......126

Выводы по главе...........................................................................................137

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.................................139

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ......................................142

ПРИЛОЖЕНИЯ...............................................................................................156

ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ

АМНТК - авиамоторный научно-технический комплекс ВАК - Высшая аттестационная комиссия ГИД - группы исходных данных 3 - заготовки для изготовления деталей

Зн - знания специалиста предметной области (конструктора, технолога,

конструктора оснащения, управленца)

ИКТ - информационно - коммуникационные технологии

ИЛИ - концепция электронной информационной поддержки жизненного

цикла изделия (CALS)

ИТД - исходная техническая документация

КТг - карта технологической готовности

КД - конструкторская документация

КДдет - конструкторская документация на детали узлов

КДз - конструкторская документация на 3

КДси - конструкторская документация на СИ

КДуз - конструкторская документация узлов изделия

КТП - конструкторско-технологическая подготовка производства

МК - маршрутная технологическая карта

НД - нормативная документация

НТД - нормативно-техническая документация

ПС - программное средство (расчета, проектирования)

СИ - специальные инструменты

СП - станочные приспособления

Спр - справочники, стандарты

ТД - технологическая

ТЗ - техническое задание

ТО - технологическое оснащение

ТП - технологический процесс

УП - управляющая программа для оборудования с ЧПУ ФВ - фактор, влияющий на вероятность риска ЧПУ - числовое программное управление

3D (3-Dimensional)- пространственный (трехмерный, объемный) объект CAD (Computer Aided Design) - автоматизированная система проектирования

CAE (Aided Computer Engineering) - автоматизированная система инженерного анализа

САРР (Computer Aided Process Planning) - автоматизированная система

проектирования технологических процессов CAI (Computer Aided Inspection) - автоматизированная система контроля CALS (Continuous Acquisition and Life-cycle Support) - см. ИПИ CAM (Computer Aided Manufacturing) - автоматизированная система подготовки управляющих программ для оборудования с ЧПУ ERP (Enterprise Resource Planning System) - автоматизированная система

планирования и управления ресурсами предприятия IAC (International Aerospace Congress) - Международный аэрокосмический конгресс

IDEFO (Function Modeling, IDEF=ICAM DEFinition, где ICAM - Integrated Computer Aided Manufacturing) - методология функционального моделирования

ISO (International Organization for Standardization) - международная организация стандартизации PDM (Product Data Management) - система управления данными об изделии

PLM (Product Lifecycle Management) - управление жизненным циклом изделия

RP (Rapid Prototyping) - (автоматизированные средства быстрого прототи-пирования)

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. Одна из важнейших задач современной промышленности - обеспечение конкурентоспособности выпускаемой продукции. Ее решение связано, прежде всего, с повышением производительности труда, что, как показывает мировая практика, эффективно достигается при широком применении информационных технологий и параллельном выполнении работ производственного цикла изготовления наукоемких изделий с сокращением его длительности на 35 - 50 %. Это позволяет ведущим зарубежным самолето- и двигателестроительным фирмам создавать новые наукоемкие изделия в течение 30 - 36 месяцев. В отечественном машиностроении крайне мало используется мощный резерв повышения производительности труда путем организации параллельного выполнения работ, что определяется, в частности, недостаточным исследованием проблем параллельного проектирования, в том числе возникающих при этом технических рисков. При этом абсолютное большинство известных работ в области организации производства направлено на изучение экономических рисков. Одним из наиболее значимых видов технического риска при организации параллельного выполнения работ является риск, связанный с возвратом к уже выполненной работе вследствие изменений ранее заданных исходных данных (далее - технический риск). Таким образом, тема настоящей работы, связанная с организацией параллельного выполнения работ при конструкторско-технологической подготовке (КТП) опытного производства деталей в условиях технического риска, является актуальной.

Цель работы заключается в разработке научно-методического обеспечения организации параллельного выполнения работ КТП, необходимого для минимизации риска и сокращения длительности подготовки опыт-

ного производства деталей.

Для достижения поставленной цели осуществлено решение следующих задач:

1. Анализ КТП опытного производства механообрабатываемых деталей авиадвигателей.

2. Исследование организации параллельного выполнения работ КТП опытного производства деталей в условиях технического риска.

3. Оценка возможностей использования прикладных информационных технологий при организации параллельного выполнения работ КТП в условиях технического риска.

4. Разработка инструментального средства поддержки принятия решений при организации параллельного выполнения работ КТП в условиях технического риска.

Объектом исследования является процесс КТП опытного производства механообрабатываемых деталей типового узла «Всережимное сопло» авиадвигателя.

Предмет исследования - технический риск организации параллельного выполнения работ КТП опытного производства деталей авиадвигателя.

Методы исследования - системный подход, методы функционального моделирования, экспертных оценок, принятия решений, управления риском, управления качеством, технологии машиностроения, технологической подготовки производства, теории графов, компьютерного моделирования.

Научная новизна диссертации заключается в разработке научно-методического обеспечения организации параллельного выполнения работ КТП опытного производства деталей в условиях технического риска. В частности:

1. Установлены условия эффективного последовательно-параллельного выполнения работ КТП опытного производства деталей, определяющие необходимое условие распараллеливания работ, назначение рациональных моментов его начала, выявление минимизируемых по длительности работ и обеспечивающие сокращение временных затрат на подготовку производства.

2. Разработана методика определения и оценки взаимосвязей документов КТП, предусматривающая анализ документооборота при подготовке производства деталей с выявлением форм документов, источников информации каждой графы документов, с определением доли каждого из этих источников информации и времени на создание и передачу каждого из рассмотренных документов.

3. Разработан метод анализа технического риска при организации подготовки производства деталей изделий, основанный на анализе причинно-следственных связей исходных данных используемых документов, базе знаний риска, количественной оценке значимости последнего и обеспечивающий оперативное принятие решений по снижению технического риска параллельного выполнения работ и сокращение длительности работ подготовки опытного производства деталей.

4. Сформирована база знаний технического риска параллельного выполнения работ КТП опытного производства механообрабатываемых деталей в виде совокупности экспертных оценок частоты появления и последствий изменений исходных данных основных документов КТП опытного производства деталей авиадвигателей.

Практическая ценность результатов работы состоит в реализации методики определения и оценки взаимосвязей документов КТП, что открывает возможность для уточнения базы знаний технического риска применительно к условиям предприятий и организации эффективного инфор-

мационного обмена при минимизации такого риска, а также в создании инструментального средства поддержки принятия решений при организации параллельного выполнения работ КТП опытного производства деталей с учетом возникающего при этом технического риска. Результаты работы могут быть использованы для организации параллельного выполнения работ КТП производства наукоемких изделий.

Достоверность результатов обеспечена применением научных методов исследования, апробацией разработанных методик, верификацией созданного инструментального обеспечения в условиях опытного производства деталей авиадвигателей и обсуждением основных положений диссертационной работы на российских и международных конференциях.

Реализация работы. Результаты работы в виде рекомендаций по организации параллельного выполнения работ при КТП в условиях технического риска использовались на АМНТК «Союз». Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе МАТИ при подготовке специалистов и магистров по направлению «Авиационные двигатели и энергетические установки».

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на ряде научных конференциий, в том числе: IV Международный аэрокосмический конгресс 1АС03, Международная молодёжная научная конференция «Гагаринские чтения», Международная научно-техническая конференция «Авиадвигатели XXI века», Всероссийская научно-техническая конференция «Новые материалы и технологии», Всероссийская научно-практическая конференция «Применение ИЛИ - технологий в производстве».

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 работ, в том числе 4 - в изданиях, включенных в Перечень ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения,

5 глав, выводов по работе, списка использованных источников из 137 наименований и приложений. Общий объем основного текста 156 стр., в том числе 41 рисунок и 15 таблиц.

ГЛАВА 1. КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА ПРОИЗВОДСТВА: АВТОМАТИЗАЦИЯ ИНЖЕНЕРНОГО ТРУДА И УПРАВЛЕНИЕ РИСКОМ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

Организация машиностроительного производства включает последовательную многоэтапную деятельность промышленного предприятия, сопряжённую со всевозможными модификациями, видоизменениями, пересмотрами и уточнениями как первоначально создаваемой информации, так и редактируемой при реализации каких-либо рассогласований, возникающих в процессе повседневной деятельности. Эта работа, направленная на наиболее рациональное использование производственных ресурсов, отражается в соответствующего рода технической документации. Радикальное повышение производительности труда при этом, как показывает практика мировых и отечественных лидеров наукоемкого машиностроения [62], [92] достигается автоматизацией инженерного труда и широким использованием параллельного выполнения работ. Однако здесь существует риск, связанный с возвратом к уже выполненной работе вследствие изменений ранее заданных исходных данных (далее - технический риск).

Трудоёмкость работ по подготовке производства в значительной степени превосходит трудоёмкость непосредственно самого производства. Время производства составляет 5 - 10% от всего времени выполнения заказа. Поэтому основные резервы сокращения времени производственного цикла изделия лежат в сфере подготовки производства. Поскольку подготовка производства в основном связана с движением и преобразованием технической документации, то автоматизация информационных потоков дает большую отдачу, чем автоматизация материальных потоков.

Современное наукоемкое машиностроение базируется на применении автоматизированных систем конструкторско-технологической подго-

товки производства, автоматизирующих проектирование изделий и технологического оснащения, инженерный анализ, проектирование технологических процессов, проектирование управляющих программ для станков с ЧПУ, быстрое прототипирование, контроль и др. Уровень развития вычислительной техники и автоматизированных систем позволяет использовать наиболее информационно емкие математические ЗБ модели объекта производства на разных этапах жизненного цикла изделия. На этапе проектирования изделия используются, на этапе подготовки производства -САМ/САЕ/САРР, на этапе производства - СА1/ИР (рис. 1.1):

V

V

V

САРР

Пр о гр аммир ован ие для станков с ЧПУ

(Computer Aided Manufacturinsl

Планирование технологического процесса обработки

(Computer Aided Process Planning)

A""""

Инженерный анализ

(Computer Aided Engineering)

IF

V

¿AI

Компьютерный контроль точности

(Computer Aided Inspection)

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ^ <

ПОДГОТОВКА ПРОИЗВОДСТВА

V

1Й>©

Быстрое прототипирование

(Rapid Prototyping)

ПРОИЗВОДСТВО

Рис. 1.1 Использование ЗБ модели на этапах жизненного цикла изделия

В литературе существуют обобщённые подходы и теоретические разработки по проблемам, посвященным организации и реализации автоматизированной подготовки производства, рассматриваемые как подробно, но по отдельности, так и в укрупнённых масштабах по отношению к деятельности предприятия. Они изложены в трудах таких учёных как В.И.

Аверченков, А.Г. Братухин, В.Д. Вермель, Г.К. Горанский, Н.М. Капустин,

A.И. Кондаков, A.A. Кутин, В.В. Павлов, A.B. Рыбаков, О.С. Самсонов,

B.П. Смоленцев, Ю.М. Соломенцев, В.Д. Цветков, A.B. Цырков, Б.Е. Че-лищев, Е.И. Яблочников, Г.А. Кривов, Б. Хокс, У.Д. Энгельке и др. Работы в этой области направлены, прежде всего, на автоматизацию выполнения работ конструкторско-технологической подготовки производства.

К настоящему моменту конкурентоспособными предприятиями в России и мире [92] осуществляется интенсивный переход к подготовке производства на основе совместной параллельной работы территориально распределенных участников с использованием электронного документооборота как управленческой, так и тех�