автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Разработка автоматизированной подсистемы определения конструктивно-технологической сложности, трудоемкости изготовления деталей и организационно-технического уровня многономенклатурного производства

На правах рукописи

ФОМИНЫХ РОМАН ЛЕОНИДОВИЧ

РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ПОДСИСТЕМЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СЛОЖНОСТИ, ТРУДОЕМКОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ И ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКОГО УРОВНЯ МНОГОНОМЕНКЛАТУРНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Специальность: 05.13.06 — Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (в машиностроении)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ижевск - 2003

Работа выполнена в Ижевском государственном техническом университете

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор Якимович Б.А.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук,

профессор Осетров В.Г., ИжГТУ, г. Ижевск,

кандидат технических наук,

Тимофеев Л.В., ФГУП ГПО«Воткинский завод», г.Воткинск.

Ведущее предприятие — ОАО «ИЭМЗ «КУПОЛ», г. Ижевск.

Защита диссертации состоится » кСкзЩг1** 2003г. в часов на заседании диссертационного совета К212.065.01 Ижевского государственного технического университета по адресу: 426069, г. Ижевск, ул. Студенческая,7.

Автореферат разослан « Л» 2003 г.

Ученый секретарь диссертационного совета к.т.н., доцент / В.Н. Сяктерев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Рациональная организация производства является одним из главных рычагов, используемых для повышения его эффективности. Важную роль в производительности труда играет техническое нормирование. Основная задача технического нормирования в условиях машиностроительного производства состоит в том, чтобы обеспечить рост производительности труда, увеличение объема выпуска продукции и правильную организацию заработной платы.

До недавнего времени основное внимание уделялось развитию массового и крупносерийного производства, в настоящее время акцент сместился в область единичного и мелкосерийного производства. В этих условиях возникает ряд новых организационно-управленческих задач, которые необходимо решать при производстве деталей с учетом специфики мелкосерийного и единичного многономенклатурного производства. Одной из таких задач является формирование методик определения прогнозируемых затрат времени на изготовление детали на стадии конструкторско-технологической подготовки производства, либо при решении вопроса о постановке новой детали в производство.

Актуальность представляемого на защиту диссертационного исследования для современного этапа развития машиностроения России определяется частой сменой номенклатуры выпускаемых изделий, что вызывает необходимость оценки затрат времени на изготовление, определения экономической эффективности производства новой детали в условиях отсутствия разработанного пакета технологической документации на её изготовление, и организации рационального использования ресурсов и резервов предприятия (организационно-технических условий) с целью снижения временных и финансовых затрат, связанных с переходом на выпуск новой номенклатуры изделий.

В работе разрабатываются математическая модель и метод прогнозирования трудоемкости на основе показателя конструктивно-технологической сложности детали с учетом организационно-технического уровня производственной системы, позволяющие еще на стадии конструкторско-технологической подготовки производства с достаточной точностью и оперативностью рассчитывать трудоемкость детали и определять рациональный организационно-технический уровень производственной системы с целью снижения трудоемкости изготовления деталей машиностроения.

Цель работы. Повышение точности и оперативности прогнозирования и расчета трудоемкости изготовления деталей машиностроения методами оценки их конструктивно-технологической сложности на основе определения организационно-технического уровня производственной системы.

Основные задачи исследования. Достижение е-

бует решения ряда последовательных задач:

1. Определение и численная оценка факторов организационно-технического уровня производственной системы, оказывающих значимое влияние на трудоемкость изготовления деталей машиностроения.

2. Оценка степени влияния показателей организационно-технического уровня производственной системы на трудоемкость изготовления деталей машиностроения.

3. Разработка математической модели расчета и прогнозирования трудоемкости изготовления деталей с непосредственным учетом изменяющихся параметров конструктивно-технологической сложности деталей машиностроения и организационно-технического уровня производственной системы.

4. Исследование предложенной модели прогнозирования трудоемкости изготовления деталей машиностроения с непосредственным учетом изменяющихся параметров конструктивно-технологической сложности деталей и показателей организационно-технического уровня в реальных производственных системах.

5. Разработка автоматизированной подсистемы определения конструктивно-технологической сложности, трудоемкости изготовления и организационно-технического уровня многономенклатурного производства, основанной на метаматематической модели расчета и прогнозирования трудоемкости изготовления деталей машиностроения с непосредственным учетом организационно-технического уровня производственной системы.

Методы исследования. В работе при теоретических исследованиях использовались методы теории вероятностей и математической статистики. При решении поставленных задач использовались методы оценки конструктивно-технологической сложности, теории планирования эксперимента, экспертного оценивания и теории принятия решений.

Научная новизна.

Исследованиями оценена степень влияния факторов организационно-технического уровня производственной системы на трудоемкость изготовления деталей машиностроения.

На основе полученных экспериментальных данных и использования ма-тематико-статистических методов исследования в работе рассмотрены тенденции эффективного ориентирования производственных систем на производство деталей определенной конструктивно-технологической сложности.

Усовершенствован метод нормирования, основанный на оценке конструктивно-технологической сложности деталей машиностроения, учитывающий не только свойства деталей, но и факторы организационно-технического уровня производственной системы, в которой осуществляется их производство.

Раскрыта связь между трудоемкостью изготовления деталей машиностроения и доминирующими факторами организационно-технического уровня производственной системы, с помощью математико-статистическИх. исследований, что позволяет определять трудоемкость изготовления деталей машиностроения без построения статистической зависимости трудоемкости от конструктивно-технологической сложности

от конструктивно-технологической сложности деталей.

Спроектирована и реализована автоматизированная подсистема определения конструктивно-технологической сложности, трудоемкости изготовления деталей и организационно-технического уровня многономенклатурного производства, основанная на методе оценки конструктивно-технологической сложности изделия, использующая непосредственный учет организационно-технического уровня производственной системы, оказывающего значимое влияние на трудоемкость изготовления машиностроительных деталей, что сделано впервые.

Практическая ценность.

_ Практическое значение работы состоит в том, что содержащиеся в ней теоретические и методические разработки, выводы и практические рекомендации исследования обеспечивают решение вопросов, связанных с точностью нормирования, совершенствованием производственных систем, снижением трудоемкости, повышением рентабельности и конкурентоспособности продукции, изготавливаемой в конкретной производственной системе.

Разработанный метод прогнозирования и расчета трудоемкости изготовления деталей машиностроения с непосредственным учетом организационно-технического уровня производственной системы позволил: повысить точность и оперативность прогнозирования и расчета трудоемкости изготовления новых деталей на стадии их освоения; определить направления организационно-технического совершенствования производственных систем; производить сравнение трудоемкости изготовления машиностроительных деталей в различных производственных системах; определять трудоемкость изготовления на основе показателя конструктивно-технологической сложности машиностроительных деталей в конкретных производственных системах в соответствии с зависимостями трудоемкости изготовления от конструктивно-технологической сложности деталей, построенных не статистически, а аналитически, путем непосредственного учета показателей организационно-технического уровня производственных систем. Тем самым значительно снижаются время и ресурсы, затрачиваемые на нормирование деталей.

Проведен анализ и показана эффективность применения автоматизированной подсистемы определения конструктивно-технологической сложности, трудоемкости изготовления деталей и организационно-технического уровня многономенклатурного производства. ,

Реализация результатов работы. Результатом работы являются математическая модель и метод прогнозирования и расчета трудоемкости изготовления машиностроительных деталей с непосредственным учетом организационно-технического уровня производственной системы, на основе которых разработан алгоритм, который реализуется в автоматизированной подсистеме определения конструктивно-технологической сложности, трудоемкости изготовления деталей и организационно-технического уровня многономенклатурного производства.

Использование автоматизированной подсистемы определения конструктивно-технологической сложности, трудоемкости изготовления деталей и организационно-технического уровня многономенклатурного производства в реальных производственных системах ФГУП ГПО «Боткинский завод», г. Воткинск, ОАО «Завод Автоприбор», г. Владимир, ДОАО «Ижевский инструментальный завод Ижмаш», г. Ижевск позволило на стадии конструктор-ско-технологической подготовки производства новых деталей, в условиях отсутствия разработанного пакета технологической документации на изготовление машиностроительных деталей, повысить точность прогнозирования трудоемкости. Оценка точности получаемых значений трудоемкости изготовления деталей машиностроения в соответствии с математической моделью прогнозирования и расчета трудоемкости изготовления деталей машиностроения с непосредственным учетом организационно-технического уровня производственной составила не более 12%. Использование полученных результатов позволило сформулировать рекомендации по эффективному функционированию производственных систем.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на следующих научно-методических конференциях: «Информационные технологии в инновационных проектах» (Ижевск, 29-30 мая 2003г.); «Научные и методические проблемы подготовки конкурентоспособных специалистов» (Воткинск, 12-13 марта 2002г.); «Информационные технологии в инновационных проектах» (Ижевск, 2001 г.); конференции посвященной 50-летию ИжГТУ (Ижевск, 19-22 февраля 2002г.), а также на научных семинарах Ижевского государственного технического университета и ВФИжГТУ.

Публикации. Основное содержание работ опубликовано в 5 печатных работах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, приложения. Работа изложена на 129 страницах машинописного текста, содержит 10 таблиц, 37 рисунков. Список литературы из 78 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы.

В первой главе поставлены цель и задачи диссертационной работы, сформулированы достигнутые научные и практические результаты и кратко изложено содержание работы. В главе анализируются методы технического нормирования производственных затрат, оценки организационно-технического уровня производственных систем, рассматривается возможность применения автоматизированных систем технического нормирования производственных затрат.

Дано обоснование необходимости непосредственного учета факторов организационно-технического уровня производственной системы в методе расчета трудоемкости изготовления деталей машиностроения, основанном на оценке конструктивно-технологической сложности детали, что позволяет

производить расчет трудоемкости изготовления деталей машиностроения на стадиях конструкторско-технологической подготовки производства. Метод оценки сложности разработан учеными УГТУ под руководством д.т.н., проф. Ю.С. Шарина и развивается в настоящее время учеными ИжГТУ под руководством д.т.н., проф. Якимовича Б.А..

Методология формирования конструктивно-технологической сложности детали достаточно корректно устанавливает отношения между конструктивными элементами, способами их изготовления и трудоемкостью процессов обработки. Таким образом, представляется возможным на стадии принятия решения о производстве прогнозировать трудоемкость изготовления конкретной детали. Единый подход к формированию трудоемкости изготовления разнообразных конструктивно-технологических элементов деталей позволяет осуществить подход с единых системных позиций к созданию автоматизированной системы прогнозного нормирования и планирования, которая функционировала бы в среде производственных систем многономенклатурного машиностроительного производства.

Однако при определении трудоемкости изготовления деталей машиностроения с использованием метода теории сложности учет организационно-технического уровня производственной системы осуществляется косвенно, что исключает сопоставимость эффективности производства деталей на различных предприятиях или участках одного цеха. Непосредственный учет факторов организационно-технического уровня производственной системы позволит повысить точность и оперативность прогнозирования и расчета трудоемкости изготовления новых деталей на стадии их освоения, определить направления организационно-технического совершенствования производственных систем, производить сравнение трудоемкости изготовления деталей машиностроения в различных производственных системах, сравнивая их эффективность, определять трудоемкость изготовления машиностроительных деталей без построения зависимости трудоемкости от конструктивно-технологической сложности статистическим методом, тем самым значительно снижая временные и финансовые затраты. В связи с этим необходим непосредственный учет организационно-технического уровня производственной системы в методе нормирования, основанном на оценке конструктивно-технологической сложности. Это дает возможность развить метод нормирования, основанный на оценке конструктивно-технологической сложности, в котором будет учитываться не только свойства детали, но и факторы организационно-технического уровня производственных систем. Эффективная реализация такого механизма и формирование на его базе автоматизированной системы позволит обеспечить необходимый уровень точности и оперативности рассчитываемых норм затрат труда на изготовление деталей, повысит универсальность метода нормирования трудоемкости деталей машиностроения путем оценки сложности и расширит область его применения, повышая эффективность труда нормировщика.

Проведенный анализ методов численной оценки организационно-технического уровня производственных систем показал, что значительные

результаты в исследовании вопросов анализа и оценки уровня организации труда, производства и управления машиностроительного производства достигнуты в работах отечественных авторов A.C. Довбойя, А. П. Градова , Л. В. Барташева, В.П. Черных М.З. Котляровского, A.A. Згурского, Р. М. Пету-хова, В.Л. Александрова, В.П. Чиркова, Н.С. Жеребиной, С.Я. Ямпольского, П.К. Дерикова, П.С. Ковалькова и др. Большинство рассматриваемых ими подходов применяется к серийному и массовому производствам, которым характерны постепенный и продолжительный процесс освоения новой номенклатуры детали и ее дальнейший выпуск в течении определенного периода времени. В последнее время акцент выпуска продукции смещается в область мелкосерийного многономенклатурного типа производств, а предприятия все чаще работают в режиме выполнения частных заказов, что подразумевает зачастую выпуск одного или мелкой партии деталей, которые в прошлом не производились и в дальнейшем не выпускаются. Это требует осуществления выпуска новой детали в кратчайшие сроки, с минимальными затратами на подготовку производства, с определением затрат времени на производство для расчета рентабельности еще на стадии принятия решения о постановке детали в производство и стадии конструкторско-технологической подготовки производства.

В настоящее время наибольший интерес представляют методы численной оценки организационно-технического уровня производственных систем, использовавшиеся на Рыбинском моторостроительном заводе, г.Рыбинск, и Уралмаше, г. Екатеринбург, позволяющие системно рассматривать влияние организационно-технического состояния производственной системы на конкретный показатель ее функционирования.

Проведенный в главе анализ методов технического нормирования производственных затрат и методов оценки организационно-технического уровня производственных систем позволил сформулировать задачу научного исследования, результатом которого должна являться математическая модель и метод прогнозирования и расчета трудоемкости изготовления машиностроительных деталей с непосредственным учетом организационно-технического уровня производственной системы. В работе должны быть проведены следующие теоретические и экспериментальные исследования:

- теоретическое формирование принципов непосредственного учета организационно-технического уровня производственной системы при решении задачи повышения точности и оперативности прогнозирования трудоемкости, снижения временных затрат на расчет трудоемкости изготовления деталей машиностроения, выявления резервов и повышения эффективности использования организационно-технического уровня производственных систем;

- выбор и обоснование метода численной оценки организационно-технического уровня производственной системы;

- исследование факторов организационно-технического уровня производственной системы, влияющих на показатель трудоемкости изготовления машиностроительных деталей;

- разработка математической модели прогнозирование и расчета трудоемкости изготовления деталей машиностроения с непосредственным учетом организационно-технического уровня производственной системы;

- исследование результатов прогнозирования трудоемкости деталей машиностроения с непосредственным учетом организационно-технического уровня производственной системы с целью изучения возможностей повышения точности и оперативности результатов и оценки резервов повышения эффективности использования организационно-технического уровня производственной системы.

Во второй главе дается формальное представление метода построения , математической модели прогнозирования и расчета трудоемкости изготов-

ления машиностроительных деталей с непосредственным учетом факторов организационно-технического уровня производственной системы.

Построение математической модели прогнозирования и расчета трудоемкости изготовления деталей машиностроения с непосредственным учетом факторов организационно-технического уровня производственной системы основывается на методе оценки конструктивно-технологической сложности, позволяющем с высокой точностью производить расчет трудоемкости изготовления машиностроительных деталей на стадиях конструкторско-технологической подготовки производства.

Определение трудоемкости изготовления деталей машиностроения методом нормирования, основанным на оценке конструктивно-технологической сложности деталей, производится с использованием линейной регрессионной зависимости между трудоемкостью и конструктивно-технологической сложностью детали:

(1)

где 7} — трудоемкость изготовления детали в /'-ой производственной системе, мин; С — конструктивно-технологическая сложность, ед.; ар — регрессионные коэффициенты зависимости трудоемкости изготовления де-1 талей от их конструктивно-технологической сложности дая /'-ой производ-

ственной системы.

Использование метода в реальных производственных условиях выявило тот факт, что при изготовлении одной и той же детали, с определенной и постоянной конструктивно-технологической сложностью, в условиях различных производственных систем, трудоемкости изготовления будут различны. В соответствии с выдвинутой гипотезой, различие значений трудоемкости при изготовлении одной и той же детали, с одной и той же конструктивно-технологической сложностью, объясняется дифференциацией в структуре организационно-технического состояния производственных систем. Т.е. регрессионные коэффициенты а, и зависимости (1) имеют по своей природе связь с организационно-техническим уровнем /'-ой производственной системы, и могут быть определены посредством непосредственного его учета.

В главе проведены следующие теоретические исследования:

9

1. Сформирован алгоритм обработки экспертных данных содержащий следующие последовательные этапы:

- Определение нормированной относительной важности экспертов;

- Определение нормированной относительной важности факторов организационно-технического уровня производственной системы с учетом нормированной относительной важности экспертов;

- Оценка значимости показателей организационно-технического уровня производственной системы, рассчитанных с учетом нормированной относительной важности экспертов, по шкале интенсивности критериальных свойств Харрингтона.

Разработан автоматизированный модуль обработки экспертных данных, основанный на методе одномерного шкалирования, который предназначен для выявления факторов организационно-технического уровня производственной системы, оказывающих значимое влияние на трудоемкость изготовления деталей машиностроения. Разработанный модуль обработки экспертных данных позволяет автоматизировать обработку экспертной информации, повысить надежность определения критических показателей, поскольку при обработке экспертной информации учитывается согласованность мнений экспертов, а также уменьшить трудоемкость обработки данных.

2. На основе анализа работ ученых ИжГТУ, посвященных исследованию показателя конструктивно-технологической сложности деталей корпусного типа, определено базовое состояние в условиях идеального организационно-технического уровня производственной системы, которое представляется, как соотношение трудоемкости к конструктивно-технологической сложности описываемое функцией Т=5,48хС. В этом случае предполагается, что производственная система готова к производству, организационно-технические условия производственной системы оптимальны для производства изделия с данной конструктивно-технологической сложностью, при этом будет достигнута наименьшая трудоемкость изготовления детали.

3. Сформирована математическая модель расчета и прогнозирования трудоемкости изготовления деталей машиностроения с непосредственным учетом организационно-технического уровня производственной системы, основанная на методе оценки конструктивно-технологической сложности машиностроительных деталей. Зависимость между трудоемкостью и конструктивно-технологической сложностью деталей имеет вид, аналогичный (1), где а и Ъ члены функции, рассчитываемые по формулам:

а = (хао+£хшК,)/(ха0+£хч) (2)

/=1 / м

Ъ = ьв

/

хьо +Ехь,К,

ХЬ0

1

1=1

т

(3)

где ха0 и хы — свободные члены, характеризующие влияние в совокупности множества других факторов организационно-технического уровня на трудоемкость изготовления деталей машиностроения (кроме перечисленных в формуле); ха, и х^ — коэффициенты, учитывающие влияние на регрессионные показатели а и Ъ функции (1) показателя К,, которые определены методом множественного регрессионного анализа, Я, — показатели организационно-технического уровня производственной системы, оказывающие существенное влияние на трудоемкость изготовления деталей машиностроения, где ¡-1, ..., т; Ь0 - базовое состояние в условиях идеального организационно-технического уровня производственной системы.

Входящими параметрами модели являются численные значения показателей организационно-технического уровня производственной системы и конструктивно-технологическая сложность изделия. Выходным — трудоемкость изготовления деталей машиностроения.

В третьей главе приведено описание вычислительных экспериментов с использованием математической модели расчета и прогнозирования трудоемкости изготовления деталей машиностроения с непосредственным учетом организационно-технического уровня производственной системы. Общие цели экспериментов - подтверждение и количественная оценка эффектов, связанных с непосредственным учетом организационно-технического уровня производственной системы. Эксперименты проводятся в соответствии с теоретическими исследованиями, описанными во второй главе, и включают в себя следующее:

- Исследование зависимостей между трудоемкостью изгоювления деталей машиностроения и их конструктивно-технологических сложностью в конкретных производственных системах;

- Численное оценивание организационно-технического уровня производственной системы;

- Исследование характера и степени связи между показателями организационно-технического уровня производственных систем и показателями уравнения регрессии зависимости трудоемкости от конструктивно-технологической сложности;

- Исследование эффективности использования организационно-технического уровня производственной системы;

- Формирование и апробация математической модели прогнозирования трудоемкости деталей с непосредственным учетом организационно-технического уровня производственной системы;

- Оценка эффекта от непосредственного учета организационно-технического уровня производственной системы.

Первым этапом численного эксперимента является построение и оценка регрессионных зависимостей между трудоемкостью изготовления деталей машиностроения и их конструктивно-технологической сложностью в конкретных производственных системах, для определения численных значений регрессионных коэффициентов а, и функции (1). Как показали исследования, взаимосвязь имеет вид линейных уравнений регрессий, численные значения коэффициентов корреляций уравнений регрессий лежат в диапазоне 0,91-0,98, проверка их значимости показала положительный результат.

В главе приводятся результаты проведенной экспертной процедуры выявления факторов организационно-технического уровня производственной системы, оказывающих наибольшее влияние на трудоемкость изготовления деталей машиностроения, в результате которой выявлены следующие факторы организационно-технического уровня производственной системы: квалификация исполнителей (Ккв); стабильность кадров (Кск)\ техническая оснащенность (Ктехж„); срок эксплуатации оборудования (Кэкспп0боРУ, степень унификации и стандартизации изделий (Ку1Шф ). Приведены формулы расчета показателей, учитывающих влияние выявленных факторов. Формулы расчета имеют относительный характер, показатели организационно-технического уровня варьируют от 0 до 1 при стремлении показателя организационно-технического уровня к 1 в случае наилучшего состояния фактора.

Оценка связи показателей организационно-технического уровня производственной системы, оказывающих наибольшее влияние на трудоемкость изготовления деталей машиностроения, и регрессионных коэффициентов ц и функции (1) дала следующие результаты:

- Зависимости имеют линейный характер, графики зависимостей представлены на рисунке 1;

- Регрессионный коэффициент Ъ функции (1) имеет обратную зависимость от показателей организационно-технического уровня производственной системы, оказывающих наибольшее влияние на трудоемкость изготовления деталей машиностроения. Коэффициент Ь, угловой коэффициент прямой, связанный со сложностью, учитывает время осуществления технологического процесса;

- Регрессионный коэффициент а функции (1) имеет прямую зависимость от показателей организационно-технического уровня производственной системы, оказывающих наибольшее влияние на трудоемкость изготовления деталей машиностроения. Свободный член уравнения регрессии определяет время адаптации производственной системы для осуществления технологического процесса изготовления детали при определенном организационно-техническом уровне производственной системы.

На процесс адаптации производственной системы к производству деталей определенной конструктивно-технологической сложности существенно влияет организационно-технической уровень производственной системы.

Зависимость регрессионного коэффициента а от к\с1 а-472,2+6126,8К^«„ Корреляционное отношение Ис'0 869

а 300

а 300

а 300 200

100

а 300 200 100 О

Зависимость регрессионного коэффициента а от Км а=-1399,0+2088,1К„ Корреляционное отношение И-0 763

0,2

0,4

0.6

0.8

1

Ккв.

Зависимость регрессионного коэффициента а от а=-2765,0+4081,5К,,^ Корреляционное отношение Я-О 514

Зависимость регрессионного коэффициента Ь от ь-зз,99-227,4К,„„, Корреляционное отношение 858

30 - •» ---

20 ---

Ю |

0,4 0.6 0,8 1

Ктах.осн.

Зависимость регрессионного коэффициента а от К^пл ^ а=-144,8+3818,гК«,».^ Корреляционное отношение Я-О 908

0,2

0,4

0,8 1 КПХ.ВСН.

Зависимость регрессионного коэффициента Ь от Кж№| сЛор

Корреляционное отношение 11=0 816

ЬЗО 20

10

0,8 1 Кэкспл.обор.

0,2

0,4

0,6

0,8 1 Кзкслл.абор.

Зависимость регрессионного коэффициента Ь от К» Ь-83,69-90.09К„ Корреляционное отношение Я™0 876

10

0,2

0,4

0,6

0,8

1

Ккв.

Зависимость регрессионного коэффициента Ь от К^нф. ^193,46-247,31^ Корреляционное отношение {ДО 858

7-

Ь 30 20 10 0

0,2

0,4

0,6

0,6

Куни<|>.

0,2

0,4

0,6

0,8

Куниф.

Рисунок 1 - Графики регрессионных зависимостей между показателями организационно-технического уровня производственной системы и показателями уравнения регрессии (1).

Анализ производственных систем машиностроения показывает, что для производственных систем с высоким организационно-техническим уровнем характерно производство сложных деталей. Это означает, что организационно-технический уровень производственной системы (современное автоматизированное оборудование, высококвалифицированный персонал), как и сама производственная система, ориентированы на производство деталей

высокой конструктивно-технологической сложности. Производство деталей более низкой сложности в производственных системах с высоким организационно-техническим уровнем приведет к неэффективному использованию высокого организационно-технического уровня и, как следствие, повысит трудоемкость их изготовления.

Исследование выявленных закономерностей позволяет сделать следующие заключение: производство деталей определенной конструктивно-технологической сложности в конкретной производственной системе будет экономически эффективно, если система адаптирована к производству деталей данной конструктивно-технологической сложности.

С целью обеспечения эффективности производства деталей определенной конструктивно-технологической сложности в инструментального производства ряда предприятий машиностроения разработан и апробирован итерационный алгоритм последовательного перебора и сравнения трудоем-костей изготовления нового изделия в различных производственных системах, целью которого является выбор в рамках существующих производственных систем, описываемых показателями организационно-технического уровня, производственной системы, в которой трудоемкость изготовления деталей определенной конструктивно-технологической сложности будет минимальной. Алгоритм представлен на рисунке 2.

Результат выбора производственной системы, в которой трудоемкость изготовления новой детали будет наименьшей представлен на рисунке 3.

Ломаная АВСБЕ представляет собой совокупность производственных систем, в которых трудоемкость изготовления деталей соответствующей конструктивно-технологической сложности будет наименьшей.

Созданный алгоритм может быть использована в решении задачи повышения эффективности функционирования производственных систем и разработке организационно-технических мероприятий по их совершенствованию.

На основе проведенных экспериментальных исследований зависимости показателей уравнения регрессии (1) и показателей организационно-технического уровня производственной системы, посредством использования множественного регрессионного анализа в соответствии с положениями и правилами, сформулированными во второй главе, определено системное влияние показателей организационно-технического уровня, оказывающих наибольшее влияние на трудоемкости изготовления деталей машиностроения, на показатели уравнения зависимости (1). Исследования показали, что величина ошибки между расчетными и эмпирическими значениями показателей уравнения регрессии зависимости трудоемкости от сложности (1), не превышает 8% - 10%, что обеспечивает необходимую точность расчетов и возможность их использование в математической модели.

( КОНЕЦ )

Рисунок 2 — Алгоритм выбора производственной системы, в которой трудоемкость изготовления новой детали будет наименьшей

Математическая модель прогнозирования и расчета трудоемкости изготовления деталей машиностроения с непосредственным учетом организационно-технического уровня производственной имеет вид аналогичный (1), где а и Ъ члены функции рассчитываемые по формулам (4) и (5) соответственно:

_ Ха1^у1мф + Ха2^тех.осн + Ха3^зксп обор + Х«4^кв + Ха5^с к + Ха6

а —-

г

ь=

I +хЬ1К„ +хц,К.„ +хц

I + Хи? + хьз -+■ хь. + хь< + хь

(5)

Для исследованных производственных систем коэффициенты, отражающие степень влияния соответствующего показатель организационно-технического уровня производственной системы, оказывающих наибольшее влияние соответствующие показатели уравнения (1), имеют следующие значения: ха1= -6124,24, ха2= -1942,67, ха3= 1130,89, ха4=-4014,20, ха5= -158,28, х„б=3600,46, ха7=56175,27, хм= -0,36, хЬ2=1,24, хьз=1,25, хЬ4=2,09, хЬ5= -0,30, Хьй= -1,84, хЬ7= -2,96.

Рисунок 3 — Геометрическое представление выбора производственной системы, в которой трудоемкость изготовления новой детали будет наименьшей на примере исследованных производственных систем

Оценка точности результатов, получаемых с использованием математической модели прогнозирования трудоемкости изготовления деталей машиностроения в условиях многономенклатурного машиностроительного производства с непосредственным учетом организационно-технического уровня производственной системы, при ее апробации на ФГУП ГПО «Боткинский завод», г. Воткинск, ДОАО «Ижевский инструментальный завод Ижмаш», г. Ижевск, ОАО «Завод Автоприбор», г. Владимир позволила определить, что величина ошибки между расчетными значениями прогнозируемой трудоемкости и ее фактическими значениями не превышает 12% при медиане 4,5%.

представлена на рисунке 4.

Коту

Ри^нок 4 - Графическое представление математической модели прогнози-п«пяния иоасчетатрудоемкости изготовления машиностроительного изде-

машиностроительного производства с прямым™ ом организационно-технического уровня производственной

В четвеотойглаве рассматривается реализация структуры автоматюи-оов^нГй под^стемы прогнозирования и расчета трудоемкости изготовл^ нГГогономенклатурного машиностроительного производства с прямым "—Технического уровня производственной системы и

турная схема системы представлена на рисунке

Структурная схема состоит из четырех основных компонентов.

Лмттит расчета показателей организационно-технического уровня

ШШШзгЗ^

17

щих показателей. В компоненте используются разработанные автоматизированный модуль обработки экспертной информации (основанный на методе одномерного шкалирования) и автоматизированный модуль численной оценки показателей организационно-технического уровня.

>с

Постановка задачи

Разработка метода прогнозирования трудоемкости изготовления многономенклатурного машиностроительного изделия с учетом организа19юнн»>теянического уровня производственной а

Определение области

эксперимента - ♦

Многономенклатурное машиностроительное производство

Мсполь>ова автоматизирован«о го модул обреботх экспертных данных основанного ► метод

Варьирование коэффициентов от 1 до 0. г стремлен лушего результата

ЕДИНИЦ'

• Г"

Модуль расчета показателей ОТУ машиностроительного прошводстеа Постановка | эксперимента

Модупь расчете показателей уравнения регрессии аиЬ функции Т=а+ЬС

Постановка эксперимента

Формирование представительных выборок ' объектов исследования

Модуль расчете показателей сложности изготовления в производственной системе

Постановка эксперимента

Обработка результатов эксперимента

Использование автоматизированного пакете расчета ПТ программного продукта 'СКАТ' на баае конструкторе

Определение закона распределения

Вывод регрессионных зависимостей

7

Формирование обобщенного показателя ОТУ

прогноаироеа! трудоемкое изготовлен м но той о мнкпа т у р н о го ма ш иное троите льно го изделия с учетом ОТУ производствен системы

Формирование показателя сложности изготовления в производственной системе

Вывод результатов

Э п р е д е > зависимости ^ показателей уравнения регрессии от показателей ОТУ

(ГШЛ 5 ТАИ 8 ТIС А [Мо<1и1е 8*М«Ьег

{Множественный "[регрессионный анализ

Использование автоматизированного пакета расчета ПТ программного продукта СКАТ' на базе онструкторскои документации

Формирование ~~I/ Вывод

математической модели

Графическое представление результатов

( Конец )

Прогнозируемая трудоемкость с учетом ОТУ конкретной Производственной

Проверка адекватности расчитамяй по модели прогнозируемой рудо«мкости

На оюве анализа контрукторско-технологической документации

а а томатиэи ров анн пакета расчета ПТ программного продукта "СКАТ М"

конструкторской документации

Рисунок 5 — Алгоритм функционирования автоматизированной подсистемы определения конструктивно-технологической сложности, трудоемкости изготовления деталей машиностроения и организационно-технического уровня производственной системы

I Производственная структура

Чертеж детали

Расчет показателя ОТУ машиностроительного производства

Компонент обработки экспертных оценок

Компонент численной оценки показателей ОТУ

Внешняя подсистема

определения

зависимости

трудоемкости от КТС

^ БДКГЭи

методик

расчета КТС

БД показателей ОТУ

БД статистик

Модуль обработки статистических данных

БД показателей регрессии зависимости трудоемкости __ от сложности __

X

Компонент формирования математической модели расчета трудоемкости изготовления машиносгоигельного изделия с учетом ОТУ

Определение зависимости показателей регрессии зависимости трудоемкости от сложности и показателями ОТУ

Анализ эффективности производства изделий определенной конструктивно-технологической сложности в конкретных производственных системах

ш

Компонент расчета численной оценки прогнозируемых значений трудоемкости на основе показателя конструктивно-технологической сложности изделияс прямым учетом ОТУ производственной системы

Компонент визуализации данных___

Рисунок 6 — Структурная схема автоматизированной подсистемы определения конструктивно-технологической сложности, трудоемкости изготовления и организационно-технического уровня многономенклатурного производства

Компонент исследования зависимостей трудоемкости изготовления от конструктивно-технологической сложности деталей машиностроения позволяет определить номенклатуру изготавливаемых деталей, их конструктивно-технологическую сложность и показатели уравнения регрессии зависимостей трудоемкости изготовления от конструктивно-технологической сложности машиностроительных деталей. В качестве инструмента используется автоматизированный программный комплекс «СКАТ-М», служащий для определения конструктивно-технологической сложности деталей корпусного типа.

Компонент формирования математической модели прогнозирования и расчета трудоемкости изготовления деталей машиностроения с непосредственным учетом организационно-технического уровня производственной системы позволяет:

- определить характер и степень связи между показателями уравнения регрессии зависимости трудоемкости изготовления деталей машиностроения от конструктивно-технологической сложности и показателями организационно-технического уровня, выявленными при помощи компонента расчета показателей организационно-технического уровня производственной системы;

- осуществить непосредственный учет показателей организационно-технического уровня, оказывающих наибольшее влияние на трудоемкость изготовления деталей многономенклатурного производства в модели прогнозирования трудоемкости деталей машиностроения на основе показателя конструктивно-технологической сложности деталей;

произвести анализ эффективности производства деталей определенной конструктивно-технологической сложности в конкретных производственных системах.

Входная информация — численные значения показателей организационно-технического уровня, оказывающих наибольшее влияние на трудоемкость изготовления деталей многономенклатурного производства и показатели регрессионной зависимости трудоемкости от сложности деталей. Для обработки информации используются методы теории вероятностей и математической статистики, методы оценки конструктивно-технологической сложности, теории планирования эксперимента, экспертных оценок и теории принятия решений. Результатом обработки информации данным компонентом является функция зависимости трудоемкости изготовления деталей многономенклатурного машиностроительного производства от конструктивно-технологической сложности деталей и организационно-технического уровня производственной системы;

Компонент расчета численных значений прогнозируемой длительности изготовления деталей машиностроения с непосредственным учетом организационно-технического уровня позволяет определить прогнозируемую трудоемкость изготовления деталей многономенклатурного машиностроительного производства, проверить адекватность полученных результатов, провести анализ эффективности использования организационно-технического уровня производственной системы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В диссертационной работе решена задача в области исследований теоретических основ и методов математического моделирования организационно-технологических систем и комплексов, объектов управления и их алгоритмизации, способствующая повышению точности и оперативности прогнозирования и расчета трудоемкости изготовления деталей машиностроения в

условиях многономенклатурного производства.

В основе разработанной в диссертации математической модели прогнозирования и расчета трудоемкости изготовления деталей многономенклатурного машиностроительного производства, с непосредственным учетом организационно-технического уровня производственной системы, лежит метод, основное содержание которого составляют: механизм выявления и численной оценки показателей организационно-технического уровня производственной системы в условиях многономенклатурного типа производства, оказывающих существенное влияние на показатель трудоемкости изготовления деталей машиностроения; обоснование характера и причин влияния организационно-технического уровня производственной системы на показатель трудоемкости изготовления деталей в условиях многономенклатурного машиностроительного производства; механизм формирования математической модели прогнозирования и расчета трудоемкости изготовления деталей машиностроения с непосредственным учетом организационно-технического уровня производственной системы.

Предлагаемая методика оценки организационно-технического уровня производственной системы позволяет обеспечить снижение затрат временных и материальных ресурсов на адаптацию метода оценки конструктивно-технологической сложности к организационно-техническим условиям конкретной производственной системы. Метод определения прогнозируемой трудоемкости изготовления деталей машиностроения с непосредственным учетом организационно-технического уровня производственной системы может использоваться на этапе конструкторско-технологической подготовки производства в условиях отсутствия технологической документации для определения прогнозируемой трудоемкости изготовления деталей в конкретной производственной системе, либо подбора производственной системы с рациональным организационно-техническим уровнем с целью минимизации трудоемкости и себестоимости изготовления изделия определенной конструктивно-технологической сложности, что должно способствовать экономии трудовых и финансовых ресурсов и повышению эффективности функционирования машиностроительных предприятий.

На содержательном уровне разработана и апробирована на практике математическая модель прогнозирования и расчета трудоемкости изготовления деталей машиностроения с непосредственным учетом организационно-технического уровня производственной системы, что позволяет прогнозировать трудоемкость изготовления при освоении новых деталей; определять рациональный организационно-технический уровень производственной системы с целью минимизации трудоемкости изготовления деталей машиностроения; производить сравнение трудоемкости изготовления деталей в различных производственных системах, сравнивая их эффективность; определять трудоемкость изготовления деталей машиностроения на основе показателя конструктивно-технологической сложности без статистического построения зависимости трудоемкости от сложности, тем самым значительно снижая временные и финансовые затраты; повысить точность и оператив-

ность прогнозирования трудоемкости на стадии конструкторско-технологической подготовки производства и стадии принятия решения о постановке изделия в производство. В рамках полученной модели осуществляется формирование, накопление и передача инвариантных технических знаний, необходимых для решения перспективных производственных задач.

Теоретические, экспериментальные и практические результаты диссертации заключаются в следующем:

1. Разработана методика выявления факторов организационно-технического уровня производственной системы, оказывающих наибольшее влияние на показатель трудоемкости изготовления деталей машиностроения, использующая экспертные методы оценивания и реализованная в виде автоматизированного модуля.

2. С использованием разработанной методики выявлены следующие факторы организационно-технического уровня производственной системы, в наибольшей степени влияющие на длительность цикла механической обработки: уровень технической оснащенности, срок эксплуатации оборудования, квалификация исполнителей, стабильность кадров, стандартизация и унификация выпускаемых изделий.

3. Разработан метод непосредственного учета показателей организационно-технического уровня производственной системы, оказывающих наибольшее влияние на показатель трудоемкости изготовления деталей машиностроения при использовании метода нормирования, основанного на показателе конструктивно-технологической сложности деталей.

4. Обоснована физическая сущность показателей уравнения регрессии зависимости трудоемкости от сложности. Тангенс угла наклона прямой к оси абсцисс Ь, связанный со сложностью, учитывает рабочее время, включающее все составляющие затрат времени по отношению к объекту производства. Свободный член уравнения регрессии а определяет время адаптации производственной системы.

5. Разработан и апробирован итерационный алгоритм последовательного перебора и сравнения трудоемкостей изготовления новой детали в различных производственных системах, целью которого является выбор в рамках существующих производственных систем, описываемых показателями ( организационно-технического уровня, производственной системы, в которой трудоемкость изготовления деталей определенной конструктивно-технологической сложности будет минимальной.

6. Разработан метод определения прогнозируемой трудоемкости на стадии конструкторско-технологической подготовки производства учитывающий организационно-технический уровень производственной системы, который позволяет решать следующие задачи:

- прогнозировать трудоемкость изготовления деталей машиностроения многономенклатурного производства;

- определять рациональный организационно-технический уровень производственной системы с целью минимизации трудоемкости изготовления деталей машиностроения;

- определять трудоемкость изготовления деталей машиностроения без статистического построения зависимости трудоемкости от сложности, тем самым значительно снижая временные и финансовые затраты;

- повысить точность прогнозирования трудоемкости на стадии конст-рукторско-технологической подготовки производства и стадии принятия решения о постановке детали в производство.

7. Проверка точности результатов получаемых по математической модели прогнозирования и расчета трудоемкости изготовления деталей машиностроения основанной на методе оценки конструктивно-технологической сложности детали с непосредственным учетом организационно-технического уровня производственной системы в реальных производственных условиях показала удовлетворительную сходимость результатов (погрешность не более 12%).

8. На основе разработанного метода создана автоматизированная подсистема определения конструктивно-технологической сложности, трудоемкости изготовления и организационно-технического уровня многономенклатурного производства, основанной на метаматематической модели расчета и прогнозирования трудоемкости изготовления деталей машиностроения с непосредственным учетом организационно-технического уровня производственной системы позволяющая повысить эффективность функционирования производственных систем машиностроения на стадиях освоения новых деталей.

9. Полученные в диссертации научные и практические результаты, разработанная автоматизированная подсистема определения конструктивно-технологической сложности, трудоемкости изготовления и организационно-технического уровня многономенклатурного производства непосредственно использованы при анализе состояния организационно-технического уровня ряда машиностроительных предприятий России.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ ИЗЛОЖЕНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1. Горелов В.А., Кузнецов А.П. Фоминых Р.Л. Математическая модель рационального распределения затрат на качество в инструментальном производстве: Молодые ученые — первые шаги третьего тысячелетия./ Труды электронной заочной конференции. - Ижевск: Изд-во Удмуртского государственного университета, 2000 г., - С.20;

2. Фоминых Р.Л., Коршунов А.И., Якимович Б.А. Автоматизированный модуль обработки экспертных данных./ Труды III международной научно-технической конференции. - Ижевск: ИжГТУ, 2001г., - С.111;

^ооз -А P1678.Q

1678/

онно-технич

3. Фоминых Р.Л. Влияние организационно-технического уровня производственной системы на прогнозную трудоемкость изготовления машиностроительного изделия: Научно-методическая конференция посвященная 50-летию ИжГТУ,- Воткинск: Из-во Боткинского филиала ИжГТУ, 2002г., -

4. Фоминых Р.Л., Якимович Б.А., Коршунов А.И. Исследование и определение показателя организационно-технического уровня производственной системы машиностроения: Высокие технологии в механике./ Материалы научно-практической конференции, посвященной 60-летию ректора ИжГТУ проф. И.В. Абрамова (15-16 июля 2002 г.). - Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2002 -С. 52-53.

5. Фоминых Р.Л., Коршунов А.И., Якимович Б.А. Исследование организационно-технического уровня производственных систем машиностроения в теории конструктивно-технологической сложности: Научно-техническая конференция с международным участием «Информационные технологии в инновационных проектах» (29-30 мая 2003г.). - Ижевск: 2003,

Подписано в печать iQJQ.05. Формат 60x84/16. Бумага офсетная Гарнитура «Times». Усл. печ. л. /,4?. Уч.-изд. л. / ¿¡3. Тираж iOO экз. Заказ № Отпечатано в типографии Издательства ИжГТУ

Издательство и типография Ижевского государственного технического университета. 426069, Ижевск, Студенческая, 7

С.191;

-С. 119.

В авторской редакции

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. НОРМИРОВАНИЕ ТРУДА В МАШИНОСТРОЕНИИ.

1.1. Проблемы автоматизации расчета технико-экономических показателей в машиностроении.

1.2. Нормирование труда в машиностроении.

1.3. Численная оценка организационно-технического уровня производственных систем машиностроения.

1.4. Цель и задачи исследования.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СЛОЖНОСТИ, ТРУДОЕМКОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИНОСТРОЕНИЯ И ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКОГО УРОВНЯ МНОГОНОМЕНКЛАТУРНОГО ПРОИЗВОДСТВА.

2.1. Выявление факторов организационно-технического уровня, оказывающих наибольшее влияние на трудоемкость изготовления деталей машиностроения.

2.2. Численная оценка факторов организационно-технического уровня производственной системы.

2.3. Разработка математической модели зависимости трудоемкости изготовления деталей машиностроения от их конструктивно-технологической сложности и организационно-технического уровня производственной системы в условиях многономенклатурного типа производства.

ВЫВОДЫ.

ГЛАВА 3. АПРОБАЦИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СЛОЖНОСТИ, ТРУДОЕМКОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИНОСТРОЕНИЯ И ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКОГО УРОВНЯ МНОГОНОМЕНКЛАТУРНОГО ПРОИЗВОДСТВА.

3.1. Исследование зависимостей между трудоемкостью изготовления деталей машиностроения и их конструктивно-технологической сложностью в конкретных производственных системах.

3.2. Исследование характера и степени связи между показателями организационно-технического уровня производственных систем и показателями регрессионной зависимости трудоемкости от сложности.

3.3. Исследование эффективности использования показателя организационно-технического уровня производственной системы.

3.4. Исследование математической модели определения конструктивно-технологической сложности, трудоемкости изготовления деталей машиностроения и организационно-технического уровня многономенклатурного производства.

3.5. Оценка точности и адекватности результатов, получаемых при использовании математической модели определения конструктивно-технологической сложности, трудоемкости изготовления деталей машиностроения и организационно-технического уровня многономенклатурного производства.

3.5.1. Исследование модели в условиях наилучшего состояния организационно-технического уровня производственной системы.

3.5.2. Поведение модели в реально существующих условиях организационно-технического уровня производственной системы.

ВЫВОДЫ.

ГЛАВА 4. АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ПОДСИСТЕМА

ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СЛОЖНОСТИ, ТРУДОЕМКОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИНОСТРОЕНИЯ И ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКОГО УРОВНЯ МНОГОНОМЕНКЛАТУРНОГО

ПРОИЗВОДСТВА.

ВЫВОДЫ.юз

До недавнего времени основное внимание уделялось развитию массового и крупносерийного производства, в настоящее время акцент сместился в область единичного и мелкосерийного производства. В этих условиях возникает ряд новых организационно-управленческих задач, которые необходимо решать при производстве изделий с учетом специфики мелкосерийного и единичного многономенклатурного производства. Одной из таких задач является определение прогнозируемых затрат времени на изготовление изделия на стадии конструкторско-технологической подготовки производства, либо при решении вопроса о постановке нового изделия в производство.

Актуальность представляемого на защиту диссертационного исследования для современного этапа развития машиностроения России определяется частой сменой номенклатуры выпускаемых изделий, что вызывает необходимость оценки затрат времени на изготовление, определение экономической эффективности производства нового изделия в условиях отсутствия разработанного пакета технологической документации на его изготовление, и организацией рационального использования ресурсов и резервов предприятия (организационно-технических условий) с целью снижения временных и финансовых затрат, связанных с переходом на выпуск новой номенклатуры изделий.

В работе развивается метод нормирования, основанный на оценке конструктивно-технологической сложности деталей, в котором будут учитываться не только свойства деталей, но и факторы организационно-технического уровня производственной системы. Непосредственный учет организационно-технического уровня в методе нормирования, основанном на оценке конструктивно-технологической сложности деталей, позволит еще на стадии конструкторско-технологической подготовки производства точно и оперативно рассчитывать трудоемкость изготовления деталей и производить исследования организационно-технического уровня производственной системы с целью решения задач, связанных со снижением трудоемкости изготовления деталей машиностроительного производства.

Актуальность оценки организационно-технического уровня производственной системы на современном этапе определяется снижением эффективности машиностроительного производства по причинам физического и морального старения оборудования, низкой квалификации рабочих, снижением сложности и качества изделий и т.д. Для повышения эффективности производства на современном этапе, для поддержания рентабельности и конкурентоспособности предприятиям машиностроительного производства России необходимо проведение соответствующих организационно-технических мероприятий по совершенствованию производства. Ответ на вопрос, какие организационно-технические мероприятия наиболее существенно влияют на эффективность производства деталей машиностроения, может дать оценка организационно-технического уровня производственной системы с точки зрения снижения трудоемкости изготовления деталей машиностроения.

Именно такая цель поставлена в настоящей диссертационной работе «Разработка автоматизированной подсистемы определения конструктивно-технологической сложности, трудоемкости изготовления деталей и организационно-технического уровня многономенклатурного производства».

В диссертационной работе решаются задачи, связанные с повышением точности и оперативности прогнозирования трудоемкости изготовления деталей в многономенклатурном машиностроительном производстве на основе показателя конструктивно-технологической сложности деталей с непосредственным учетом организационно-технического уровня производственной системы, что увеличивает оперативность и точность оценки трудоемкости, уменьшает затраты на сбор и обработку статистической информации, так как отпадает необходимость построения регрессионной зависимости трудоемкости изготовления от конструктивно-технологической сложности статистическими методами, позволяет определять трудоемкость изделия еще на стадии конструкторско-технологической подготовки производства, позволяя судить об эффективности производства изделия еще на этапе принятии решения о его постановке в производство.

В основе разработанной в диссертации математической модели прогнозирования и расчета трудоемкости изготовления деталей многономенклатурного машиностроительного производства с непосредственным учетом организационно-технического уровня производственной системы лежит метод, который включает в себя: механизм выявления и численной оценки показателей организационно-технического уровня производственной системы в условиях многономенклатурного типа производства, оказывающих существенное влияние на показатель трудоемкости изготовления деталей машиностроения; исследование характера и причин влияния организационно-технического уровня производственной системы на трудоемкость изготовления деталей в многономенклатурном машиностроительном производстве; исследование математической модели прогнозирования и расчета трудоемкости изготовления деталей машиностроения с непосредственным учетом организационно-технического уровня производственной системы. Разработке этого метода и его реализации в виде автоматизированной подсистеме посвящено содержание данной работы.

Разработана и апробирована на практике математическая модель прогнозирования и расчета трудоемкости изготовления деталей машиностроения с непосредственным учетом показателей организационно-технического уровня производственной системы, что позволяет прогнозировать трудоемкость изготовления деталей машиностроения при освоении новых изделий; определять рациональный организационно-технический уровень производственной системы с целью минимизации трудоемкости изготовления деталей машиностроения; производить сравнение трудоемкости изготовления деталей машиностроения в различных производственных системах, сравнивая их эффективность; определять трудоемкость изготовления деталей машиностроения без построения зависимости трудоемкости изготовления от конструктивно-технологической сложности, тем самым значительно снижая временные и финансовые затраты; повысить точность и оперативность прогнозирования трудоемкости на стадии конструкторско-технологической подготовки производства и стадии принятия решения о постановке изделия в производство.

В работе даны краткие обзоры современных методов оценки трудоемкости производства в машиностроении и оценки организационно-технического уровня производственной системы, а также решена задача в области исследований теоретических основ и методов математического моделирования организационно-технологических систем и комплексов, объектов управления и их алгоритмизации, способствующая повышению точности и оперативности прогнозирования и расчета трудоемкости изготовления деталей машиностроения в условиях многономенклатурного производства.

Совокупность сформулированных и обоснованных в диссертации научных положений, разработанных математических моделей и алгоритмов, новых технических решений, реализованных в производстве, можно квалифицировать как актуальное направление, состоящее в обоснованном сочетании и развитии методов системного анализа, комплексной автоматизации, направленной на решение проблем, связанных с повышением эффективности производственных систем машиностроения на этапе технической подготовки производства.

выводы

Автоматизированная подсистема определения конструктивно-технологической сложности, трудоемкости изготовления деталей машиностроения и организационно-технического уровня производственной системы разработана на основе результатов проведенных исследований, в основу расчетной модели положена рассматриваемая в настоящей работе математическая модель прогнозирования и расчета трудоемкости изготовления деталей машиностроения с непосредственным учетом организационно-технического уровня производственной системы в методе нормирования, основанном на оценке конструктивно-технологической сложности деталей машиностроения, что позволяет в результате расчета получать точную и оперативную оценку организационно-технического уровня производственных систем, конструктивно-технологической сложности машиностроительных деталей и ее трудоемкости изготовления.

Модульный принцип построения подсистемы и применение принципа раздельного хранения данных, в том числе и расчетных формул, позволяет осуществлять эффективное их использование и обеспечивает широкие возможности в направлении модификации и адаптации подсистемы. Автоматизированная подсистема определения конструктивно-технологической сложности, трудоемкости изготовления деталей машиностроения и организационно-технического уровня производственной системы может функционировать как в качестве самостоятельной подсистемы, так и в качестве расчетного модуля систем более высокого уровня.

Разработанная автоматизированная подсистема определения конструктивно-технологической сложности, трудоемкости изготовления деталей машиностроения и организационно-технического уровня многономенклатурного производства, использованная при анализе состояния организационно-технического уровня ряда машиностроительных предприятий России, показала удовлетворительную сходимость результатов (погрешность не более 12%), приемлемых для использования при решении технико-экономических задач на этапе подготовки производства.

Реализация автоматизированной подсистемы на основе математическая модели прогнозирования и расчета трудоемкости изготовления деталей машиностроения с непосредственным учетом организационно-технического уровня производственной системы в методе нормирования, основанном на оценке конструктивно-технологической сложности деталей машиностроения, позволяет в значительной степени повысить оперативность определения прогнозируемой трудоемкости.

Таким образом, созданная автоматизированная подсистема определения конструктивно-технологической сложности, трудоемкости изготовления деталей машиностроения и организационно-технического уровня производственной системы представляется открытой системой, позволяющей сделать очередной шаг в решении ряда задач автоматизации производственного планирования и управления, в частности, при расчете оптимальной загрузки производственной системы с учетом ее организационно-технического уровня, рациональном подборе номенклатуры обрабатываемых деталей с целью снижения трудоемкости их изготовления, определении внутрипроизводственных резервов и повышении эффективности функционирования и непрерывного совершенствования производственных систем.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе решены задачи, связанные с повышением точности прогнозирования трудоемкости изготовления деталей машиностроения в условиях многономенклатурного производства с непосредственным расчетом организационно-технического уровня производственной системы в методе нормирования, основанном на оценке конструктивно-технологической сложности детали, что увеличивает оперативность и точность оценки трудоемкости, уменьшает затраты на сбор и обработку статистической информации, так как трудоемкость изготовления деталей в конкретных производственных системах определяется в соответствии с зависимостями трудоемкости изготовления от конструктивно-технологической сложности деталей, которые строятся не статистическим, а аналитическим путем, благодаря прямому учету показателей организационно-технического уровня производственных систем.

В основе разработанной в диссертации математической модели прогнозирования и расчета трудоемкости изготовления деталей машиностроения в условиях многономенклатурного производства с непосредственным расчетом организационно-технического уровня производственной системы, лежит метод, основное содержание которого составляют:

- механизм выявления и численной оценки показателей организационно-технического уровня производственной системы в условиях многономенклатурного типа производства, оказывающих существенное влияние на показатель трудоемкости изготовления деталей машиностроения;

- обоснование характера и причин влияния организационно-технического уровня производственной системы на показатель трудоемкости изготовления деталей машиностроения в условиях многономенклатурного машиностроительного производства;

- механизм формирования математической модели прогнозирования и расчета трудоемкости изготовления деталей машиностроения в условиях многономенклатурного производства с непосредственным расчетом организационно-технического уровня производственной системы в методе нормирования, основанном на оценке конструктивно-технологической сложности.

Определение прогнозируемой трудоемкости изготовления деталей машиностроения с непосредственным расчетом организационно-технического уровня производственной системы может использоваться на этапе конструкторско-технологической подготовки производства в условиях отсутствия технологической документации для определения прогнозируемой трудоемкости изготовления изделий в конкретной производственной системе, либо подбора производственной системы с рациональным организационно-техническим уровнем с целью минимизации трудоемкости и себестоимости изготовления изделия определенной конструктивно-технологической сложности, что должно способствовать экономии трудовых и финансовых ресурсов и повышению эффективности функционирования машиностроительных предприятий.

На содержательном уровне разработана и апробирована на практике математическая модель прогнозирования и расчета трудоемкости изготовления деталей машиностроения в условиях многономенклатурного производства с непосредственным расчетом организационно-технического уровня производственной системы в методе нормирования, основанном на оценке конструктивно-технологической сложности детали, что позволяет: прогнозировать трудоемкость изготовления машиностроительного деталей при освоении новых деталей; определять рациональный организационно-технический уровень производственной системы с целью минимизации трудоемкости изготовления деталей машиностроения; производить сравнение трудоемкости изготовления машиностроительных деталей в различных производственных системах, сравнивая их эффективность; определять трудоемкость изготовления машиностроительных деталей на основе показателя конструктивно-технологической сложности деталей машиностроения без статистического построения зависимости трудоемкости от сложности, тем самым значительно снижая временные и финансовые затраты; повысить точность прогнозирования трудоемкости на стадии конструкторско-технологической подготовки производства и стадии принятия решения о постановке детали в производство. В рамках полученной модели осуществляется формирование, накопление и передача инвариантных технических знаний, необходимых для решения перспективных производственных задач.

Теоретические, экспериментальные и практические результаты диссертации заключаются в следующем:

1. Разработана методика выявления факторов организационно-технического уровня производственной системы, оказывающих наибольшее влияние на показатель трудоемкости изготовления деталей машиностроения, использующая экспертные методы оценивания.

2. С использованием разработанной методики выявлены следующие факторы организационно-технического уровня производственной системы, в наибольшей степени влияющие на длительность цикла механической обработки: уровень технической оснащенности, срок эксплуатации оборудования, квалификация исполнителей, стабильность кадров, стандартизация и унификация выпускаемых изделий.

3. Разработан метод нормирования с непосредственным расчетом организационно-технического уровня производственной системы в методе нормирования, основанном на оценке конструктивно-технологической сложности детали.

4. Обоснована физическая сущность показателей уравнения регрессии зависимости трудоемкости изготовления деталей от их конструктивно-технологической сложности, имеющая линейный характер вида Т=а+ЬС. Тангенс угла наклона прямой к оси абсцисс Ъ, связанный со сложностью, учитывает рабочее время, включающее все затраты времени по отношению к объекту производства. Свободный член уравнения регрессии а определяет время адаптации производственной системы для изготовления деталей.

5. Разработан и апробирован итерационный алгоритм последовательного перебора и сравнения трудоемкостей изготовления новой детали в различных производственных системах, целью которого является выбор в рамках существующих производственных систем, описываемых показателями организационно-технического уровня, производственной системы, в которой трудоемкость изготовления деталей определенной конструктивно-технологической сложности будет минимальной

6. Разработан метод определения прогнозируемой трудоемкости на стадии конструкторско-технологической подготовки производства, учитывающий организационно-технический уровень производственной системы, которая позволяет решать следующие задачи:

- прогнозировать трудоемкость изготовления деталей машиностроения;

- определять рациональный организационно-технический уровень производственной системы с целью минимизации трудоемкости изготовления деталей машиностроения;

- определять трудоемкость изготовления деталей машиностроения без статистического построения зависимости трудоемкости от сложности, тем самым значительно снижая временные и финансовые затраты;

- повысить оперативность и точность прогнозирования трудоемкости изготовления деталей на стадии конструкторско-технологической подготовки производства и стадии принятия решения о постановке деталей в производство.

7. Проверка точности результатов, получаемых с использованием математической модели прогнозирования и расчета трудоемкости изготовления деталей машиностроения, основанной на методе оценки конструктивно-технологической сложности изделия с непосредственны расчетом организационно-технического уровня производственной системы в реальных производственных условиях показала удовлетворительную сходимость результатов (погрешность не более 12%).

8. Разработана автоматизированная подсистема определения конструктивно-технологической сложности, трудоемкости изготовления деталей машиностроения и организационно-технического уровня многономенклатурного производства, позволяющая повысить эффективность функционирования производственных систем машиностроения на стадии освоения новых деталей в производство.

9. Полученные в диссертации научные и практические результаты, разработанная автоматизированная подсистема определения конструктивно-технологической сложности, трудоемкости изготовления деталей машиностроения и организационно-технического уровня многономенклатурного производства использованы при анализе состояния организационно-технического уровня ряда машиностроительных предприятий России.

1. Родионов Б.Н., Соломатин Н.А., Осадчая Л.Г. и др. Организация планирование и управление машиностроительным производством. М., Машиностроение, 1989.328с.

2. Абдулаев А.А., Алиев Р.А., Уланов Г.М., Принципы построения автоматизированных систем управления промышленными предприятиями. — М.: Энергия, 1975. —440 с.

3. Данильчнко И.А., Мясников В.А., Четверкин В.Н. Автоматизированные системы управлением предприятием. — М.: Машиностроение, 1975. 223 с.

4. Думблер С.А. Управление производством и кибернетика. Создание автоматизированных систем управления в машиностроении и приборостроении. М: Машиностроение, 1969. 424 с.

5. Олейник С.У., Иванов В.И., Макаров Г.М., Потемкин С.К. Автоматизированные системы управлением предприятием: Учеб. Пособие. -М.: Высш. школа, 1981. -286 с.

6. Мамрыкин О.В., Кузнецов А.П., Якимович Б.А. Модель управления проектами освоения новых изделий машиностроения. /Высокие технологии в механике. Материалы научно-практической конференции ИжГТУ, Ижевск 2002, с .46.

7. Смирнитский Е.К. Экономические показатели промышленности: Справочник. 3-е изд., перераб. И доп. - М.: Экономика, 1989.

8. Зайнашев Н.К. Производственный менеджмент: экономико-математические модели. Уфа: Редакционно-издательский комплекс УГАТУ, 1999. - 299 с.

9. Грищенко А.З., Грищук В.П., Денисенко В.М., Автоматизированные системы управления технологическими процессами (справочник). К.: Техшка, 1893.-351 с.

10. Владимиров Е.В. Автоматизация с помощью ЭВМ расчета режимов резания и норм времени при одноинструментальной обработке деталей на металлорежущих станках. Минск.: Машиностроение, 1975.

11. Дальский A.M. Технологическое обеспечение надежности высокоточных деталей машин. -М.: Машиностроение, 1975. 223 с.

12. Макаров И.М., Виноградская Т.М., Рубчинский А.А., Соколов В.Б. Теория выбора и принятия решения: Учебное пособие. М.: Наука, 1982. - 328с.

13. Общемашиностроительная система автоматизированного нормирования и. проектирования операций, выполняемых на металлорежущих станках. Крупносерийное и мелкосерийное производство. Часть 1. М.: Экономика, 1990.

14. Применение ЭВМ для расчета норм труда.: Методические рекомендации. Вып. 1-4. -М.: НИИТРУДА, 1979.

15. Справочник по САПР. /Будя А.П., Кононюк А.К. и др. Киев: Технша, 1988.

16. Якимович Б.А. Анализ эффективности и совершенствования переналаживаемых производственных систем машиностроения. /Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. — Ижевск, 1994. -333с.

17. Коршунов А.И. Создание автоматизированной системы определения прогнозной трудоемкости изготовления деталей корпусного типа. /Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук.— Ижевск, 1998-199с.

18. Разумов И.М., Организация, планирование и управление предприятием машиностроения. — М.: Машиностроение, 1982,- 544с.

19. Климов А.Н., Оленев И.Д., Соколицын С.А. Организация и планирование производства на машиностроительном заводе. —Ленинград.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1979. 463с.

20. Горбонько А.А., Климов А.Н. Совершенствование организации труда на предприятиях машиностроения. Ленинград: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1974. 255 с.

21. Летенко В.А., Туровец О.Г., Организация машиностроительного производства: Теория и практика. — М.: Машиностроение, 1982.- 208 с.

22. Организация планирования и управление промышленным предприятием: Учебник для экон. вузов./ Под ред. Д.М. Крука. — М.: Экономика, 1982.- 376с.

23. Методические основы количественной оценки уровня организации труда, производства и управления. Издание 3-е. —М.: Машиностроение, 1973.

24. Градов А.П. Технико-организационный уровень производства: определение, экономическая оценка.— Киев.: Думка, 1979.

25. Зайцев Б.Ф. Планирование и эффективность технического развития объединения.— М.: Машиностроение, 1981.

26. Коробкин А.Д. Оптимизация производственного планирования на предприятии. — М.: Экономика, 1978.

27. Калачанов В.Д. Машиностроительный комплекс: совершенствование организационной структуры управления. — М.: Машиностроение, 1989.

28. Кузнецов М.М и др. Автоматизация производственных процессов. Под ред. Г.А. Шаумяна Учебник для вузов. Изд. 2-е, перераб. и доп. — М.: «Высшая школа», 1978. 431 с.

29. Никифоров А.Д. Эффективности основных производственных фордов в машиностроении. — М.: Экономика, 1975.

30. Ганштак В.И., Розенберг И.А. Анализ технического и организационного уровня машиностроительного предприятия// Издание 2-е переработанное и дополненное — М.: Наука, 1978. -324с.

31. Экономический анализ деятельности предприятия и объединения. — М.: Машиностроение, 1981.

32. Ю.С. Шарин, Б.А. Якимович, В.Г. Толмачев, А.И. Коршунов. Теория сложности Ижевск.: Изд-во ИжГТУ, 1999.- 132 с.

33. Шарин Ю.С., Поморцева Т.Ю. Теория сложности и ее использование в машиностроении. Екатеринбург.: Свердловский ЦНТИ, 1995. - 237 с.

34. Барташев JI.B. Технико-экономические расчеты при проектировании и производстве машин. — М.: Машиностроение, 1973.

35. Беленький П.Е. Планово-экономическое регулирование качества. — Киев: Наук, думка. 1985.

36. Беленький П.Е. Проблема совершенствования производственной структуры промышленного предприятия. — М.: Экономика, 1976.

37. Повышение эффективности производства на Ясногорском машиностроительном заводе. — М.: НИИ- информтяжмаш, 1976.

38. Беленький П.Е. Методы системного анализа в организационной системе. — М.: Экономика, 1972.

39. Петухов P.M. Оценка эффективности промышленного производства: Методы и практика. — М.: Экономика, 1990.

40. Организационно-технологическая система цехов единичного и мелкосерийного производства. — М.: Машиностроение, 1967.

41. Сапиро Е.С. Организация и эффективность развития предприятия — М.: Экономика, 1980.

42. Организационно-технологическое проектирование гибких производственных систем. — Л.: Машиностроение/ Ленинградское отделение, 1986.

43. Организация, планирование приборостроительного производства и управление предприятием/ Под ред. Петрова В.А. Л.: Машиностроение, 1978.

44. Бочкарев П.Л., Никитин А.А., Клюев А.В. Экономика предприятия. М.: Финансы и статистика, 1998.

45. Автоматизация мелкосерийного машиностроительного производства. — М.: Машиностроение, 1983.

46. Совершенствование структуры управления машиностроительным предприятием в условиях АСУ. — М.: Наука, 1991.

47. Крылова Г.Д. Зарубежный опыт управления качеством. М.: Издательство стандартов, 1992. - 140с.

48. Комплексная система управления качеством продукции. Рекомендации по разработке и внедрению в объединениях и на предприятии. — М.: Издательство стандартов, 1976 230с.

49. Никифоров А.Д. Экономическая эффективность использования станочного оборудования в машиностроении. —М.: Машиностроение, 1971.

50. Эффективная организация качественного производства машин и приборов.

51. J1.: Машиностроение, 1990.

52. Планирование повышения эффективности производства и качества продукции. —М.: Экономика, 1979.

53. Воронов Ю. П. Методы сбора информации в социологическом исследовании.—М.: Машиностроения, 1974.

54. Исикава К. Японские методы управления качеством. — М.: Машиностроение, 1988.

55. Фейгенбаум А. Контроль качества продукции: Сокр. пер. с анг./ Авт. предисл. и науч. ред. А.В. Гличев. — М.: Экономика, 1986.- 471 с.

56. Моисеев Н.Н. Математика ставит эксперимент.— М.: Наука. 1979.

57. Петухов P.M., Лазуткин Е.С. Экономическая эффективность и организация производства. —М.: «Экономика», 1972.- 220с.

58. А.Н. Колмогоров, С.В. Фомин. Элементы теории функции и функционального анализа. М.: Машиностроение, 1986. 496 с.

59. Теория выбора и принятия решения: Учебное пособие. — М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1982. 328 с.

60. Терехина А. Ю. Методы многомерного шкалирования.— М.: Экономика. 1973.

61. Ковалевский A.M. Технико-экономические показатели в машиностроении.1. М.: Экономика, 1967.

62. Якимович Б.А. Коршунов А.И. Сложность деталей машиностроения и эффективное функционирование производственных систем. /Избранные ученые записки ИжГТУ в 3 томах. Том II. Ижевск.: Изд-во ИжГТУ, 1998 - С. 55-61.

63. Якимович Б.А., Коршунов А.И. Экспертные методы оценки структурно-параметрической сложности деталей. // Информатика. — Машиностроение.: 1997. -№3.-с. 28-32.

64. Ю.С. Шарин, Б.А. Якимович, В.Г. Толмачев, А.И. Коршунов. Теория сложности. Ижевск.: Изд-во ИжГТУ, 1999.- 132 с.

65. Пфанцагль И. Теория измерений, М.: 1976.

66. Фоминых Л.И. Резервы повышения производительности труда. —Киев.: Думка, 1974.

67. Организация и планирование машиностроительного производства: Учеб. для машиностр. спец. вузов/ М.И. Ипатова, М.К. Захарова, К.А. Грачева и др.; Под ред. М.И. Ипатова В.И. Постникова и М.К. Захаровой. М.: Высш. шк., 1988.- 367 с.

68. Алексеев В.В. Организация управления консервным заводом. — М.:Наука, 1973.

69. Клигер С.А., Косолапов М.С., Толстов Ю.Н. Шкалирование при сборе и анализе социологической информации. М.: «Наука», 1978.

70. Сатаров Г. А., Каменский В. С. Общий подход к анализу экспертных оценок методами неметрического многомерного шкалирования.— В кн.: Статистические методы анализа экспертных оценок. М., 1977.

71. Харрингтон Дж.Х. Управление качеством в американских корпорациях: Сокр. пер. с анг./ Авт. вступ. ст. и науч. ред. Л.А. Конареева.— М.: Экономика, 1990.-272с.

72. Химмельблуа Д. Анализ процессов статистическими методами.—М.: Статистика, 1973.

73. Хемди А. Таха. Введение в исследование операций. Т. 1. — М.: «Мир». 1985. -179с.

74. Торгерсон В. С. Многомерное шкалирование: теория и метод.— В кн.: Статистическое измерение качественных характеристик. — М.: -1967.

75. Орлов А. И. Допустимые преобразования в задаче сравнения средних.—В кн.: Алгоритмы многомерного статистического анализа и их применение. — М., 1975.

76. Справочник нормировщика/ А.В. Ахумов, Б.М. Генкин, Н.Ю. Иванов и др.; Под общ. ред. А.В. Ахумова.— Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1986. — 458с.

77. Сергеев А.В. Техническое нормирование труда в механических цехах. — М.: Машиностроение, 1964.

78. Методические основы нормирования труда в народном хозяйстве. — М.: Экономика, 1987.