автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Обеспечение ритмичности выполнения операций механообработки на основе оптимального использования ресурсов технологических систем

Министерство общего и профессионального образования

Российской Федерации

Тульский государственный университет

УДК 658.512.011.56-20:681.3.016 . Щ/права*/)рукописи

МЕЛЬНИКОВ Вениамин Алексеевич

ОБЕСПЕЧЕНИЕ РИТМИЧНОСТИ ВЫПОЛНЕНИЯ ОПЕРАЦИИ МЕХАНООБРАБОТКИ НА ОСНОВЕ ОПТИМАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕСУРСОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Специальность: 05.02.08 - "Технология машиностроения"

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор С.А. Васин

Тула, 1999

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

ВВЕДЕНИЕ...................................................................................................... 6

1. ПРОБЛЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ РИТМИЧНОСТИ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ МАШИНЫ..................... 9

1.1. Эволюция системного подхода в управлении качеством продукции 9

1.2. Основные факторы управления качеством машиностроительной продукции................................................................................................ 15

1.3. Ритмичность производственного процесса как фактор обеспечения стабильного качества продукции.......................................................... 20

1.4. Основные факторы ритмичности производственного процесса изготовления машины................................................................................ 27

1.5. Цель и задачи исследования................................................................... 40

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РИТМИЧНОГО ВЫПОЛНЕНИЯ ОПЕРАЦИЙ МЕХАНООБРАБОТКИ.................................................... 42

2.1. Вероятностный подход к оптимизации временных и экономических связей при обеспечении ритмичности выполнения операций механической обработки....................................................................... 42

2.1.1. Плановый период и время выполнения производственного задания.......................................................................................................... 42

2.1.2. Вероятностная интерпретация риска нарушения ритмичности

при выполнении производственного задания................................... 45

2.1.3. Экономическая интерпретация риска нарушения ритмичности

при выполнении производственного задания................................... 56

2.1.4. Статистическая оценка экономической меры риска на основе имитационного эксперимента............................................................. 58

2.2. Обеспечение ритмичности обработки партии деталей с учетом

риска технологического брака............................................................................................................................64

2.3. Обеспечение ритмичности выполнения производственного задания

за счет оптимизации его структуры............................................................................................................73

2.3.1. Математическая модель..............................................................................................................................................73

2.3Л. 1. Оптимизация при одном испотнителе........................................................................................74

2.3.1.1.1. Оптимизация среднего эффекта......................................................................................................74

2.3.1.1.2. Оптимизация гамма-процентного эффекта..................................................................77

2.3.1.1.3. Практическое определение последовательности выполнения работ при оптимизации среднего эффекта....................................................................79

2.3.1.1.4. Практическое определение последовательности выполнения работ при оптимизации гамма-процентного эффекта..............................86

2.3.1.2. Оптимизация при нескольких исполнителях....................................................................88

2.3.1.2.1. Практическое определение последовательности выполнения

работ при нескольких исполнителях......................................................................................90

2.3.2. Применение математической модели на уровне рабочего места и участка....................................................................................................................................................................................................92

2.3.2.1. Определение времени выполнения работы........................................................................92

2.3.2.2. Формулировка критерия оптимальности................................................................................96

2.3.2.2.1. Критерий оптимальности на уровне рабочего места....................................97

2.3.2.2.2. Критерий оптимальности на уровне производственного подразделения............................................................................................................................................................................97

2.3.2.3. Практическая оптимизация распределения работ по исполнителям..............................................................................................................................................................................................................99

2.4. Обеспечение ритмичности работы технологической системы в условиях идентификации и прослеживаемости предметов производства......................................................................................................................................................................................................................104

2.5. Выводы..........................................................................................................................................................................................................116

3. ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ РИТМИЧНОГО ВЫПОЛНЕНИЯ ОПЕРАЦИЙ МЕХАНООБРАБОТКИ........................................................118

3.1. Вероятностная сущность периода стойкости режущего инструмента 118

3.2. Обеспечение режущим инструментом производственного задания по обработке партии деталей в технологической системе операции

с установленной степенью риска....................................................................................................................120

3.2.1. Расход инструмента при неизменных режимах резания....................................120

3.2.1.1. Ресурс работоспособности инструмента как случайная величина 120

3.2.1.2. Расход инструмента на партию деталей..................................................................................122

3.2.1.3. Параметры распределения вероятностей расхода инструмента.. 124

3.2.1.4. Решение интегральных уравнений для определения параметров расхода режущих инструментов..........................................................................................................125

3.2.1.5. Асимптотические решения..............................................................................................................................127

3.2.1.6. Гамма-процентный расход инструмента................................................................................128

3.2.1.7. Практическая оценка расхода режущих инструментов................................129

3.2.2. Расход инструмента при переменных режимах резания....................................130

3.2.2.1. Приведенное время резания..........................................................................................................................130

3.2.2.2. Расчет приведенного времени резания по нормативам режимов резания..............................................................................................................................................................................................134

3.3. Оптимизация режимов обработки партии деталей при заданной ритмичности выполнения операций........................................................................................................136

3.4. Обеспечение ритмичности выполнения операций на основе планово-предупредительного восстановления режущих инструментов.... 146

3.4.1. Математическая модель системы планово-предупредительного восстановления режущих инструментов..................................................................................146

3.4.2. Оптимизация параметров системы ППВ режущих инструментов 151

3.5. Выводы..........................................................................................................................................................................................................155

4, ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ............. 157

4.1. Распределенная компьютеризированная система обеспечения ритмичности производственного процесса............................................... 157

4.1.1. Компьютеризированная система конструкторско-технолошческого документооборота...................................................... 166

4.2. Автоматизация проектирования маршрутно-операционной технологии........................................................................................................ 171

4.2.1. Узел межцеховой технологической маршрутизации....................... 172

4.3. Информационная технология сбора, обработки, анализа и предоставления информации о браке.............................................................. 177

4.4. Система автоматизации учета деталей при их регистрации и про-слеживаемости........................................................................................ 179

4.5. Система организации ритмичного обеспечения производства заготовками.................................................................................................... 186

4.5.1. Организация на предприятии планирования производства и ритмичного изготовления продукции...................................................... 186

4.5.1.1. Межцеховое оперативно-производственное планирование и учет..................................................................................................... 191

4.5.1.2. Внутрицеховое оперативно-1 производственное планирование и учет..................................................................................................... 195

4.5.2. Компьютерная система организации ритмичного обеспечения производства заготовками................................................................. 196

4.6. Выводы...................................................................................................... 201

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ......................... 202

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК........................................................... 205

ПРИЛОЖЕНИЯ............................................................................................... 217

Введение

Резко возросшие требования к качеству изделий, особенно в современный период экономических реформ и становления рыночной экономики в Российской Федерации, задача выхода на мировой рынок, повышения конкурентоспособности продукции отечественного машиностроения обусловливают необходимость совершенствования методов управления качеством. Чтобы быть конкурентоспособным и вести экономическую деятельность машиностроительные предприятия должны применять высокоэффективные и результативные системы качества. Использование таких систем должно вести к постоянному улучшению качества и повышения удовлетворенности потребителей [34].

Важнейшим элементом системы управления качеством является ее информационное обеспечение, которое отвечает за сбор, обработку, анализ и предоставление информации о качестве продукции всем заинтересованным службам и подразделениям предприятия. Информационное обеспечение системы качества является важнейшей компонентой системы информационных связей в производственном процессе изготовления машины, которые пронизывают каждый элемент производственного процесса, приводя его в действие.

Любая машина и производственный процесс являются единством трех основных компонентов - материалов, энергии и информации [58]. И если в технической литературе большое место уделено материальному и энергетическому компонентам, то информационная сторона вопроса до сих пор остается наименее разработанной, что и приводит к низкому уровню автоматизации. Ведь процесс автоматизации - это уменьшение потока информации от человека к машине, и только переработка информации с помощью ЭВМ способна сократить этот поток. С широким внедрением персональных ЭВМ открылись перспективы расширить интеллектуальные возможности человека в самых различных областях.

В современной технологии машиностроения [44] большое внимание уделяется изучению информационных связей производственного процесса изготовления машины. Это обусловлено тем, что в масштабах производственного участка или цеха задачи организации и управления производством всегда решались технологами, и технология машиностроения не может стоять в стороне от этих задач. Необходимость комплексного рассмотрения вопросов технологии, организации, планирования и управления обнаружилась при первых же попытках автоматизации мелкосерийного и единичного производства. Изучение информационных связей открывает технологии машиностроения путь к решению многих важных задач производственного процесса: осуществления связей свойств материалов и размерных связей и получения надлежащего качества продукции, управления ходом производственного процесса во всех его составных частях и обеспечения выполнения производственной программы, определения эффективности производственного процесса. Особо указано, что повышение качества продукции, снижение ее себестоимости и повышение производительности труда - это прямые задачи технологии машиностроения.

Данные обстоятельства указывают на актуальность проработки вопросов внедрения на предприятиях современных взглядов на системы качества продукции. Настоящая работа посвящена решению задачи обеспечения оптимального уровня ритмичности производственного процесса в рамках внедряемой на нашем предприятии (Алексинский завод тяжелой промышленной арматуры) системы качества в соответствии с требованиями стандартов ИСО серии 9000.

Причем в данной работе рассматриваются проблемы, связанные с ритмичностью производственного процесса на уровнях технологических систем операций и технологических систем процессов, которые представляют нижние уровни иерархии технс логической системы в соответствии с ГОСТ 27.004-85 [22]. Это обусловлено тем, что практически при любых

организационных видах и формах производственного процесса изготовления деталей (группы технологического оборудования по общности служебного назначения, технологически замкнутые участки, комплексные участки для изготовления типовых узлов производимых машин, поточное производство) уровень производительности и загрузки оборудования, длительность циклов изготовления изделий во многом зависят от квалификации и распорядительности работников планово-диспетчерского бюро цеха и мастеров участков. Именно на них ложится ответственность за формирование рациональной структуры временных связей, обеспечивающей планируемый выпуск изделий. А в поточном производстве мастер несет ответственность за работу одной или нескольких поточных линий, а следовательно, и за ритмичный выпуск деталей [43].

Представленные исследования выполнены на методологической основе системного проектирования с привлечением методов теории вероятностей и математической статистики, теории надежности, современных методов управления качеством. Результаты работы нашли свое применение в практике внедрения системы качества на предприятии с серийным характером производства.

1. ПРОБЛЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ РИТМИЧНОСТИ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ МАШИНЫ

1.1. Эволюция системного подхода в управлении качеством

продукции

Настоящий период организации работ по обеспечению качества продукции характеризуется активным развитием и широким применением системно-комплексного подхода. Сущность системно-комплексного подхода к обеспечению качества продукции заключается в том, что стабильного качества продукции нельзя добиться путем проведения отдельных, даже крупных, но разрозненных мероприятий. Стабильность качества может быть обеспечена только путем последовательного и взаимосвязанного осуществления технических, организационных, экономических и идеологических мероприятий [106].

Системный подход к обеспечению качества продукции позволяет осуществить эту работу на научной основе, придает ей устойчивые формы и методы активной и целеустремленной деятельности.

Развитие системного подхода в управлении качеством продукции берет начало от системы бездефектного изготовления продукции (БИП), разработанной на предприятиях Саратовской области в середине 50-х годов [7]. В дальнейшем принцип саратовской системы был использован в ПТО им. 50-летия Октября для управления качеством труда работников служб и отделов предприятия. Разработанная система была названа львовским вариантом саратовской системы, а позже получила название - система бездефектного труда (СБТ) [16].

Следующим этапом развития системного подхода в управлении качеством продукции явилось создание системы КАНАРСПИ (качество, надежность, ресурс с первых изделий). Система впервые была разработана и внедрена на предприятиях Горьковской области с мелкосерийным и сред-

несерийным характером производства. На Ярославском моторном заводе, специализированном предприятий по производству дизельных двигателей с массовым характером производства, была разработана система НОРМ -научная организация работ по увеличению моторесурса [16]. А с начала 70-х годов на ряде предприятий Львовской области начала разрабатываться и внедряться комплексная система управления качеством продукции (КС УКП), которая вобрала в себя передовой опыт саратовской системы, СБТ, КАНАРСПИ, НОРМ и опыт передовых предприятий страны.

Таким образом, можно сказать, что системный подход к управлению качеством продукции в нашей стране исторически развивался от простого к сложному, обогащаясь передовым опытом и наращивая комплексность. В результате родилась следующая схема механизма управления качеством продукции (рисунок 1.1.1) [19, 106]. Представленный механизм заключается в следующем. В результате изучения характера и объема потребности, технических, экономических и организационных возможностей конкретного предприятия, устанавливаются плановые задания по качеству продукции. На этой основе начинается конструкторская и технологическая подготовка производства и осуществление ее изготовления в необходимых количествах.

При изготовлении постоянно или с определенной периодичностью сравнивается информация о фактическом количестве с плановым, нормативным значением. Информация о фактическом качестве поступает и из сферы потребления. При возникновении разницы между ними вырабатывают и реализуют мероприятия по устранению причин, вызывающих эти отклонения, т.е. включают факторы и изменяют условия обеспечения качества продукции Для реализации меропри�