автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Повышение эффективности технической подготовки производства электродвигателя на основе информационных технологий

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «СТАНКИН»

На правах рукописи

УДК 658.681:681.3.067

АРИСТОВ Борис Николаевич

Повышение эффективности техническойподготовки производства

электродвигателя на основе информационных технологий

(на примере ОАО «Сафоновский электромашиностроительный завод»)

Специальность 05.13.07 Автоматизация технологических процессов и производств (промышленность)

Научный руководитель д.т.н., профессор Прохоров А.Ф.

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1999

оглавление

ВВЕДЕНИЕ 3

ГЛАВА I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. 6

1.1 .Основы оценки конкурентоспособности электрических машин 6

1.2. Состояние вопроса повышения конкурентоспособности производства на ОАО "Сафоновский электромашиностроительный завод". 16

1.3. Цель и задачи исследования 30 ГЛАВА 2. КОНЦЕПЦИЯ ВНЕДРЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ НА МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ. 31

2.1. Архитектура системы автоматизации технической подготовки производства электродвигателей. 38

2.2. Система автоматизированной поддержки инженерных решений (САПИР) 46

2.3. Состав и структура базы информационных знаний по производству электродвигателей 49

2.4. Концепция "параллельного проектирования" при технической подготовке производства электродвигателей 54

2.5. Выводы. 58 ГЛАВА 3. ФОРМАЛИЗАЦИЯ ОПИСАНИЯ ОБЪЕКТА ПРОИЗВОДСТВА - КОРОТКОЗАМКНУТОГО АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ. 60

3.1. Служебное назначение и принцип действия короткозамкнутого асинхронного электродвигателя К АД 65

3.2. Функционально-физический анализ электродвигателя на первом уровне его разбиения на функциональные блоки 66

3.3. Функционально-физический анализ статора К АД на втором и последующих уровнях разбиения на элементы 75

3.4. Функционально-физический анализ ротора КАД на втором и последующих уровнях разбиения на элементы 86

3.5. Функции блока вспомогательных устройств КАД 100 3.5. Разработка функциональной и структурной моделей КАД 101 3.7. Выводы 109

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА КОНСТРУКТОРСКОЙ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА КОРОТКОЗАМКНУТОГО

АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ 111

4.1. Заявка заказчика 118

4.2. Поисковое проектирование 120

4.3. Конструирование 123

4.4. Разработка стратегии конструирования 126

4.5. Общая схема системного проектирования КАД 128

4.6. Выводы 128

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 129

ЛИТЕРАТУРА 131 СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ СПИСОК ПЛАКАТОВ ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

В условиях открытого рынка многие традиционно решаемые проблемы построения машин в том числе и электрических машин, как основы главного привода всех элементов технологической среды, должны быть заново переосмыслены и модифицированы.

Речь идет о системном подходе к полному жизненному циклу электрических машин, охватывающем вопросы маркетинга, формирования технических характеристик, конструирования, технологии изготовления, контроля точности, сбыта и сервисного обслуживания. Не менее важной является проблема разрешения противоречий между производителями и потребителями электрических машин. Несмотря на то, что вот уже несколько лет утверждаются рыночные отношения производители электрических машин часто психологически не могут отойти от прежних стереотипов работы в условиях госзаказа и планового хозяйства. Все их действия направлены на изготовление и сдачу продукции в соответствии с выданными заданиями любой ценой и, в ряде случаев, даже с браком. Ситуация усугубляется и чрезвычайно сложными экономическими условиями работы производителей: отсутствием оборотных средств, высокими тарифами и налогами, низкой заработной платой и другими. Зачастую психологически производители ориентированы только на изготовление электрических машин, а не на продажу, что во многих случаях приводит к тому, что выпущенные машины оказываются нереализованными либо из-за низкого качества, либо из-за высокой цены предложения. Поведение потребителей электрических машин во многом расходится с действиями их производителей. Потребитель хочет иметь электрическую машину,

которая бы удовлетворяла всем его запросам, была проста и удобна в эксплуатации. Опыт последних международных выставок: «Электро-98», г. Москва, «Международная машиностроительная ярмарка» г. БРНО, «Энергетика и электротехника» г. Санкт-Петербург, показывает, что наряду с высокими показателями электрических машин по таким параметрам как КПД, класс изоляции, cos/, пусковые токи, моменты и безопасные условия работы, дизайн - потребители большое внимание уделяют отпускной цене электрической машины, оценке возможности затрат при эксплуатации, а так же срокам ее изготовления. В этой связи особую актуальность приобретают вопросы экономики и организации производства электрических машин с учетом обеспечения требуемых технических характеристик. В условиях развивающихся рыночных отношений предприятие вынуждено вступить в острую конкурентную борьбу за потребителя. В этой борьбе, при наличии на рынке достаточно большого количества производителей электрических машин, выжить можно только при условии, если потребитель получает более качественную, более дешевую и сделанную в более короткие сроки электрическую машину.

При создании новой электрической машины, достаточно длительный период времени уходит на конструирование и подготовку производства. В современных же условиях темпы технического прогресса определяются темпами создания новых эффективных технических решений. Следовательно, повышение качества и производительности процесса проектирования является сегодня решающим условием роста эффективности машиностроительного производства. Однако современному конструктору приходится работать в сложных условиях, сталкиваясь с целым рядом проблем.

Во-первых, качественная специфика современной электрической машины заключается в том, что заказчику часто требуется электрический двигатель в комплекте с системой управления, регулирования, возможностью диагностики и возможностью быстро встраиваться в его техническую систему.

Во-вторых, НТР привела к устойчивым изменениям таких показателей развития техники в ведущих отраслях машиностроения, как резкое увеличение числа различных технических систем, рост объема научно-технической информации, используемой в конструкторских разработках, сокращение сроков создания новых изделий и уменьшения времени их морального старения. Совместное влияние этих факторов приводит к тому, что объем необходимых проектных работ возрастает примерно в 10 раз через каждые 10 лет [18]. Такими темпами, разумеется, число проектантов расти не может. Возникает и все более усугубляется несоответствие между необходимым и фактическим объемом проектных работ. Из-за этого большинство проектов новых технических средств все менее прорабатывается, что ведет к снижению их качества.

В-третьих, проектирование - это, пожалуй, единственная область деятельности человека, в которой с момента ее зарождения и до наших дней достигнуты самые скромные результаты в повышении производительности труда. Если в производстве она выросла в среднем на 1000%, за последние 100 лет, то в конструировании - менее чем на 20% [19].

В данной работе решается актуальная научная задача повышения эффективности технической подготовки производства тяжелых электродвигателей на основе информационных технологий.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 основы оценки конкурентоспособно™

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

Состояние технологической среды во многом определяет технологическую независимость страны, уровень развития машиностроения в целом и каждого конкретного предприятия.

Технологическая среда, исходя из системных позиций, есть производная от рынка потребных конкурентоспособных машин, а электрический двигатель является основой привода любой машины технологической среды.[12,13]

Сущность рыночной экономики заключается в конкуренции. Для того, чтобы выжить и добиться успеха, малые и средние предприятия должны знать своих конкурентов и их успехи, особенно, когда речь идет о ключевых критериях. Конкурентоспособность - одна из важнейших характеристик любого товара, содержащая комплексную оценку всей совокупности его качественных (потребительских) и экономических свойств (параметров) относительно выявленных требований рынка или свойств другого товара [10,11,14]. Понятие конкурентоспособности имеет относительный характер. Оно четко привязано к условиям конкретного рынка и времени продажи. Большинство покупателей приобретают тот товар, который соответствует общественным потребностям, при этом каждый покупатель приобретает то, что наиболее полно удовлетворяет его потребностям. Исследования поведения покупателей показывают, что из двух аналогичных товаров потребители отдают предпочтение тому, который дешевле, а при

одинаковых продажных ценах - тому, который имеет меньшую цену потребления (затраты на эксплуатацию).

Поскольку конкуренты прямо и косвенно влияют на сбыт продукции и прибыль предприятия, необходимо тщательно изучить их в ходе анализа рынка. Прямыми конкурентами называются предприятия, которые производят аналогичную продукцию и таким образом вступают в конкуренцию с Вашим собственным предприятием, как только покупатель принял решение купить определенный вид продукции. Предприятия не должны ограничиваться информацией только о своих прямых конкурентах. Ниже приведена схема взаимодействия основных движущих сил отраслевой конкуренции.

Рис. 1.1. Силы управляющие конкуренцией

Основной целью проведения анализа конкурентов является потребность разобраться в их деловых операциях и стратегии. Сильные и слабые стороны деятельности собственного предприятия необходимо сравнивать с сильными и слабыми сторонами деятельности конкурентов

по всем направлениям: маркетинг, научно-исследовательская раоота, финансы и производство. Это те ключевые компоненты, которые должны быть рассмотрены перед выработкой дальнейшей стратегии маркетинга.

• Стоимость/Наличие капитала

• Финансовая стабильность

• Рентабельность

• Знание технологического процесса

• Оборудование

• Мотивация работающих

• Стандарты качества

Рис. 1.2. Сильные и слабые стороны

Для оценки конкурентоспособности электрических машин (двигателей) можно использовать два метода [22,10,9,13,12,69,70]:

■ по соотношению показателей оцениваемого электрического двигателя и электрического двигателя, принятого в качестве базового аналога

■ по интегральному показателю конкурентоспособности.

Для первого метода существуют следующие правила оценки конкурентоспособности:

1. оцениваемый электрический двигатель считается уступающим базовому, если он уступает ему хотя бы по одному показателю, не превосходя ни по какому другому;

2. оцениваемый электрический двигатель считается равноценным базовому при совпадении значений всех показателей;

3. оцениваемый двигатель считается превосходящим базовый, если он превосходит его хотя бы по одному показателю не уступая ни по какому другому;

4. оценка считается неопределенной, если по части показателей базовый двигатель уступает оцениваемому.

Для достоверной оценки конкурентоспособности по параметрам технического уровня необходимо иметь достаточные базы данных, содержащие актуальную информацию о параметрах, находящихся на рынке аналогичных электрических машин с тем, чтобы количество определенных оценок составило не менее 3-4 [65,66,69,70].

Процедура оценки конкурентоспособности по отношению ко всему массиву базовых образцов аналогична процедуре по оценке отдельного базового образца по параметрам.

Очевидно, что рассмотренный метод обладает существенными недостатками, поскольку в большинстве случаев оценка будет неопределенной.

Оценка конкурентоспособности по интегральному показателю включает в себя следующие этапы:

■ анализ рынка и выбор наиболее подходящего аналога для сравнения с разрабатываемым электрическим двигателем;

■ определение набора сравниваемых параметров и их весов;

■ расчет совокупного показателя конкурентоспособности. Отбор сравниваемых параметров - ключевой момент в анализе

конкурентоспособности. Эту работу выполняют

высококвалифицированные эксперты. Еще более важным является установление приоритетов этих параметров посредством задания «весов» каждого параметра через призму требования потребителя. Применительно к рынку электрических двигателей набор сравниваемых параметров укрупненно может быть разбит на три группы:

1. Технический уровень

2. Ценовая привлекательность

3. Условия поставки и послепродажного сервиса Технический уровень может быть определен с помощью

следующих наиболее значимых показателей (табл. 1.1.), выражаемых объективными числовыми значениями, либо баллами экспертной оценки

[5].

Каждый из показателей и (1 = 1,...п) сравнивают с показателями электродвигателя аналога 1л0. Получают ряд относительных показателей -параметрических индексов й = и/

Интегральный показатель технического уровня Бт можно рассчитать по формуле

п

Рг = 2а1П (1.1)

1 = 1

где а 1 - весовой коэффициент { -го параметра, задаваемый экспертом; п - число анализируемых параметров.

По аналогичной схеме определяется ценовая привлекательность электродвигателя. При этом сравнивают составляющие цены потребления (табл. 1.2) [60-64,57].

Таблица 1.1

Основные показатели технического уровня электродвигателя

№ Наименование Значение Весовое Параметри-

п/п показателей показателей для значение ческий индекс

эл.двиг. аналога ti0 показателя а1 fi=ti/ti0

1 Номинальная мощность tío fx

2 Номинальный ток Í20 а2 f2

3 Отношение начального пускового тока к номинальному Í30 а з f3

4 Отношение начального пускового момента к номинальному Í40 а4 и

7 Масса двигателя Í50 а5 h

8 Наличие диагностики Í60 а6 и

9 Система управления Í70 а7 f7

10 Удобство обслуживания tso а8 f8

11 Уровень шума и вибраций ty» а9 f9

12 Патентная защита и патентная чистота tioo аю fi«

13 Дизайн tilo ап fil

14 Окраска и внешнее оформление ti 20 ап fl2

15 Отношение максимального момента к номинальному tl30 аю fl3

16 Коэффициент полезного действия tl40 а м fl4

12

Таблица 1.2

Составляющие цены потребления

№ п/п Наименование показателей й Значение показателей для эл. двигателя аналога pió Весовое значение показателя bi Параметрический индекс ji=Pi/Pi0

1 Затраты на приобретение (продажная цена) (Р1) Рю bi ji

2 Расходы на транспортировку до места использования (Р2) Р20 b2 h

3 Стоимость монтажа и наладки (РЗ) Рзо b3 te

4 Затраты на обучение персонала (Р4) Р40 b4 и

5 Затраты на электроэнергию и обслуживание(Р5) Р50 b5 js

6 Затраты на послегарантийное обслуживание и покупку запчастей (Р6) Peo b6 jó

7 Налоги и пошлины (Р7) Р70 b7 jv

8 Расходы на утилизацию изделия после выработки ресурса (Р8) b8 js

Ценовая привлекательность оценивается сравнением экономических показателей Р1 (1 = 1, ...т) с показателями

электродвигателя - аналога Р10 исчислением частных экономических параметрических индексов }{= Р1УР10.

Сводный индекс конкурентоспособности по экономическим (ценовым) параметрам Бэ определяется по формуле:

т

Бэ = 2 Ь 13 ¡ = 1

где Ы - весовой коэффициент ьго параметра, т - число анализируемых параметров.

Сводные индексы конкурентоспособности по техническому уровню и ценовой привлекательности позволяют вычислить интегральный показатель конкурентоспособности разрабатываемого электродвигателя по отношению к аналогу.

Би = Рг/Тэ (1.3)

Если Би > 1, то разрабатываемый электродвигатель превосходит аналог по конкурентоспособности, если Ри < 1 - уступает ему. При Ии = 1 оба электродвигателя находятся на одном уровне. Из формулы (1.3) очевидно, что повысить конкурентоспособность можно или за счет повышения технического уровня, либо введением мероприятий, уменьшающей цену приобретения и сокращающих затраты на эксплуатацию электродвигателя.

Условия поставки и послепродажного сервиса относятся к плохо формализуемым факторам, здесь при сравнении применяют метод экспертных бальных оценок. Чем больше преимуществ по этим показателям мы имеем по сравнению с аналогами, тем более конкурентоспособным становится создаваемый электродвигатель и наоборот. Следует отметить, что наибольшая достоверность по оценке конкурентоспособности разрабатываемого электродвигателя достигается

при возможно большем числе сопоставлений его с электродвигателями аналогами, выпускаемыми различными фирмами и чем более верно будут расставлены весовые коэффициенты технических экономических показателей.

Следующим шагом на пути определения конкурентоспеособности является оценка конкурентоспособности предприятия на реальных и потенциальных рынках. Для этого можно воспользоваться двумя подходами [11, 20].

Первый - это оценка собственных товарны�