автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.22, диссертация на тему:Разработка моделей организации опытного производства приборных комплексов на основе технико-экономического проектирования

На правах рукописи

РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ ОРГАНИЗАЦИИ ОПЫТНОГО ПРОИЗВОДСТВА ПРИБОРНЫХ

КОМПЛЕКСОВ НА ОСНОВЕ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Специальность 05 02 22 - Организация производства (машиностроение)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ульяновск-2008

□□3168 193

003168193

Работа выполнена в Федеральном научно-производственном центре ОАО «Марс» и Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ульяновский государственный технический университет» на кафедре «Самолетостроение»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Попов Петр Михайлович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Титов Борис Александрович кандидат технических наук, доцент Лобанов Сергей Дмитриевич

Ведущая организация: Федеральное государственное унитарное

предприятие «Государственный научно--произ водственный ракетно-космический центр ЦСКБ - «Прогресс», г. Самара

Защита состоится 23 мая 2008г в 12 часов на заседании диссертационного совета Д:-г 212 215 03 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика СП Королева» по адресу 443086, г Самара, ул Московское шоссе, 34

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика СП Королева»

Автореферат разослан 21 мая 2008 г

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук

ЮС Клочков

Общая характеристика работы

Актуальность темы Современное приборостроительное производство развивается в условиях жёсткой конкуренции, и развитие его идет в нескольких направлениях происходит существенное повышение качества продукции, сокращается время обработки деталей и узлов на новейшем оборудовании за счет технических усовершенствований, повышается интеллектуальная оснащенность приборостроительного производства с использованием высокоэффективных технико-экономических систем и др Согласно статистике каждые 10 лет развития науки и техники характеризуются значительным усложнением технических и электронных систем и объектов в два и более раза Учитывая, что период освоения, например, приборных комплексов, и для их производства, новых производственно-технологических и организационных процессов на высокотехнологичных опытных предприятиях составляет значительный период от трех и более лет, а эффективность сборочных работ этих приборных комплексов растет и того медленнее, то главным резервом повышения показателей экономической эффективности приборостроительных опытных производств остаётся совершенствование организации опытного производства на основе повышения степени автоматизации производственно-технологических процессов, совершенствования управления технологическими, производственными и организационными процессами При этом автоматизация процессов проектирования, планирования работ, труда, управления и организации опытного приборостроительного производства приводит к необходимости пересмотра многих традиционных понятий и подходов, в которых принятие организационных, производственно-технологических и управленческих решений осуществляется в условиях априорной неопределенности Это связано со стохастической неопределенностью выходных параметров и недостаточной информацией о возмущающих факторах, влияющих на стабильность и точность функционирования производственно-технической системы всего приборостроительного, в том числе и опытного производства

Стохастическую неопределенность стремятся уменьшить разработкой априорных технико-экономических и экономико-математических моделей во взаимоувязке с компонентами организационно-производственной и автоматизированной системами управления, представляющих собой зависимости между производственно-технологическими и управленческими параметрами Поэтому с функциональной и системной точек зрения система организации опытного производства, равно как и производственно-технологическая система должны реализовывать исходные проектный, производственно-технологический и организационный процессы в виде процедур взаимодействия материального, информационного, энергетического и финансового потоков

Следовательно, важной и актуальной задачей является разработка моделей организации опытного производства приборных комплексов на основе технико-

экономического проектирования с использованием методологии функционально-стоимостной инженерии (ФСИ) с целью повышения эффективности процедур в организации опытных производств приборостроительных (машиностроительных) предприятий Работа выполнена в соответствии с планами НИР Федерального научно-производственного центра «ОАО НПО «Марс»», кафедр «Самолетостроение» и «Экономика, управление и информатика» института авиационных технологий и управления Ульяновского государственного технического университета

Цель исследований. Целью настоящей работы является: исследование и разработка моделей организации опытного производства в условиях функционирования автоматизированных систем конструкторско-технологического анализа и технико-экономического проектирования при создании высокоточных, высокотехнологичных приборных комплексов по проектно-производственной циклической цепи «исследование-проектирование-производство» на ранних стадиях разработки, проектирования и организации их производства по методологии ФСИ.

Состояние изученности проблемы. Значительный вклад по решению проблем организации производства приборных комплексов в условиях комплексной научно-производственной системы «исследование-проектирование-производство», внесли учёные Алексейчик В В , Егоров Ю П, Кидалов В И, Годуров В Г, Иванов А К, Кукин Е С., Емельянов А А, Князев ВМ, Попов ПМ, Ларин СН, Кобелев С А и др, опираясь на научно-технические разработки известных специалистов Барвинка В А, Барвинка А В , Комарова В А., Петрова Е Н, Павлова В В , Бабушкина А К, Петровского И Г., Прохорова Ю.В , Норенкова И П, Липаева В В, Филиппова Е Н , Савотченко В В и др Отраслевые ученые обозначили свой вклад в моделирование основных проектных процессов с использованием систем автоматизации непосредственно в цикле «исследование-проектирование-производство», недостаточно касаясь этапа « - производство» Для взаимной увязки всех трех этапов циклической цепи «исследование-проектирование-производство» возникла необходимость усовершенствовать этап « - производство», который является также комплексным, и состоящим из конструкторско-технологической, технико-экономической и опытного производства С целью значительного сокращения этого этапа по трудоемкости в стоимостных и временных показателях необходимо сдвинуть начало этого этапа по времени на более ранний момент

Задачи исследований. Достижение сформулированной выше цели предполагает решение следующих задач

1 Исследовать возможности применения автоматизированной системы конструкторско-технологического анализа для решения задач организации опытного производства приборных комплексов по методологии функционально-стоимостной инженерии

2 Разработать модели организации опытного производства приборных комплексов на основе технико-экономического проектирования по методологии функционально-стоимостной инженерии на примере опытного

производства приборного комплекса «Лесоруб-Э» по критериям функциональности и стоимости

3 Разработать методику организации опытного производства с использованием автоматизированных систем технико-экономического проектирования и конструкторско-технологического анализа с целью снижения общей трудоемкости по циклу «производство» в проектно-производственной цепи «исследование - проектирование - производство» и совершенствования этапа «подготовка опытного производства»

4 Внедрить разработанные модели и методику организации опытного производства приборных комплексов в условиях функционирования комплексной автоматизированной системы управления производством на примере приборного комплекса «Лесоруб-Э»

Область исследований:

1 Разработка научных, методологических и системотехнических основ проектирования организационных структур предприятий и организации производственных процессов Стратегия развития и планирования, организационных структур и производственных процессов (паспорт научной специальности 05 02.22 п 1)

2 Разработка методов и средств организации производства в условиях технических и экономических рисков (паспорт научной специальности 05 02 22 п 9)

Объект исследований - комплексная производственно-технологическая и организационная система опытного производства в условиях функционирования систем автоматизации. конструкторско-технологического анализа, автоматизированного управления производством, технико-экономического проектирования

Предмет исследований — функциональный, структурный и стоимостный состав автоматизированных систем конструкторско-технологического анализа (АСКТА) и технико-экономического проектирования (АСТЭП) в процессах и системах организации опытного производства приборных комплексов

Методика исследований включает теоретические, экспериментальные исследования структуры и состава систем автоматизации при организации опытного производства, систем управления технико-экономическим проектированием Для теоретических исследований использовались теория исследования операций, теория систем, численные методы, теория массового обслуживания, теория функций комплексного переменного, теория графов и функционально-стоимостная инженерия.

Научной новизной в настоящей работе обладают следующие результаты:

1 Модели организации опытного производства приборных комплексов, построенные на основе дифференциации объектов производства по уровням вхождения с использованием методологии функционально-стоимостной инженерии в условиях функционирования автоматизированной системы конструкторско-технологического анализа

2 Метод технико-экономического проектирования процессов организации

опытного производства, разработанный на основе методологии функционально-стоимостной инженерии и позволяющий оценивать конструктивное и технологическое совершенство приборных комплексов в условиях функционирования автоматизированной системы технико-экономического проектирования

3 Комплексная методика организации опытного производства, учитывающая процессы функционирования АСТЭП и АСКТА в рамках логистической цепи «исследование - проектирование - производство»

4 Метод проведения расчета экономической эффективности опытного производства с применением процедуры автоматизированного нормирования операций технологического процесса производства приборных комплексов

Практическая ценность работы. Разработанные технико-экономические, организационно-технические и функционально-стоимостные модели комплексной производственно-технологической системы организации опытного производств позволяют в значительной мере ускорить и усовершенствовать процесс подготовки проектно-конструкторской документации на основе автоматизированного конструкторско-технологического анализа разработок (по картам технологического анализа) в условиях функционирования АСУП, а также позволяют снизить общую трудоёмкость создания приборных комплексов по циклу «исследование-проекгирование-производство».

Реализация результатов исследований:

1. Технико-экономические, организационно-технические и функционально-стоимостные модели комплексной производственно-технологической и организационной системы опытного производства адаптированы в ВНПЦ «ОАО «Марс»», а также в виде эксплуатационной и проектно-технологической документации на бумажных и электронных носителях переданы и использованы в ЗАО «Авиастар-СП» - авиационно-промьппленный комплекс г Ульяновска

2 Методика описания и моделирования информационно-технического, конструкторско-технологического и технико-экономического процессов в системе организации опытного производства на основе АСКТА и АСТЭП в составе промышленной АСУП оформлена в виде учебного пособия и методических указаний, которые используются в учебном процессе Института авиационных технологий и управления Ульяновского государственного технического университета при изучении дисциплин «Технология производства самолетов», «Автоматизированное проектирование технологических процессов», «Теория информационных процессов и систем», «Оптимизация управленческих решений»

Апробация работы. Основные результаты диссертации доложены и представлены на научно-технических конференциях Ульяновского государственного технического университета (г Ульяновск, 2004-2007 г г); «Гагаринские чтения - 2004» (г Ульяновск), на научно-технической конференции «Управление качеством в современной организации» (г Пенза -ГТУ - 2006 г) и др

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ, в том числе 2 статьи - в рецензируемом научном издании, определенном Высшей

аттестационной комиссией

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, списка литературы из 119 наименований, приложения, включает 26 рисунков, 16 таблиц

Научные положения и результаты, вносимые на защиту;

1 Модели и методы технико-экономического проектирования системы организации опытного производства с использованием автоматизированной системы конструкторско-технологического анализа и элементов методологии функционально-стоимостной инженерии

2 Экономико-математические модели для автоматизированного расчета норм времени (нормирования) переходов и операций технологических процессов сборки приборных комплексов, механической обработки (на станках с ЧПУ (на примере штатного приборного комплекса «Лесоруб-Э»)

3 Методика описания системы организации опытного производства на основе использования систем автоматизации АСКТА и АСТЭП

Во введении обоснована актуальность темы, изложена общая характеристика проблемы, поставлена цель исследований, выбраны методы, на основе которых проводятся исследования и эксперименты, сформулированы научные результаты, выносимые на защиту, дана краткая характеристика работы по разделам.

В первой главе работы на основе выбранного объекта исследований и анализа моделей функционирования систем автоматизации, исследования документации конструкгорско-технологического и производственного назначения построена схема функционирования системы формирования документов опытного производства (Рисунок 1) и структура карты технологического анализа разработок (Рисунок 2), выявлены достоинства и недостатки существующей системы организации опытного производства приборных комплексов новых поколений Анализируется характеристика существующей методики проектирования маршрутной технологии изготовления объектов опытного производства на основе классификатора типовых технологических операций, выполняется анализ методики автоматизированного расчета потребности материалов для опытного производства, приводится длительность цикла получения специфицированных и сводных норм расхода материалов для организации производства приборных комплексов В процессе анализа уточняется формула общей потребности в материалах в стоимостном выражении

где / - индекс материала, к - индекс материала в стоимостном выражении, /и -удельный вес (масса) каждого наименования материала, Ц, - цена за единицу

Содержание работы

(1)

Таблица классификации составных частей спецификации |

Таблица классификации параметров конструкции

Таблица классификации параметров конструкции сб единиц Таблицы технологического классификатора детали

Таблицы технологической классификации сборснных единиц Каталог типовых технологических операций_

гиповые технологические операции по видам производств

справочник укрупненных материалов

Таблица классификации типовых представителей СТО

справочник укрупнений комплектующих изделии

справочник перевода единиц измерения

справочник удельных норм вспомогательных материалов

Отранич перечень материалов, крепежа» покупных изделии Я справочник трудоемкости по видам работ на типовые СТО

Расчет уровня стдддартизации и унификации _

Расчет уровня технологичности изделия

Ведомость последовательности разработки тех. процессов при дифференцированном запуске в производство

Сводные нормы расхода материалов

Сводные нормы расхода комплектующих изделий Ведомость заготовок

Ведомость материалов для сборочных единиц

Ведомость покупного крепежа

Ведомость крепежа изготавливаемого на предприятии Комплект маршрутных технологически* процессов

Перечень типовых СТО с расчетом трудоемкости на юготов

Комплекс запросной документации по органюационно-технологическим признакам

Комплекс запросной документации по оценке уровня технологичности ИЗДСЛИЯ

Подразделения предприятия

Рисунок 1 Схема функционирования системы формирования документов производных от массивов КГ А и СП с использованием АСТЭП

Инв№ подл Подл ись и дата Вза мен инв № Ин пХз по ДО Подл НС ъ н дата Форма ТП

Карта технологическ ого анализа

Литера

Поз матер иал скл ад цех Код един ицы вели чины Мае са дета ли поз Загот овка цех

Наименование, марка Код Код и вид Профиль и размеры

Номер Обозначение технологическо го кода работ Обозначе ние и наимено ванне операции Оборудо ванне (код, налме нов ацие, инвентар ный номер) Приспособ ление и инструмен т(код, наименова ние) Ко д 1 Кол одн обраб летал ей «"а- 3* Объем производственной партии Тпл

к с С участка I , операции 1 11 1 £ 2 и о 11 5-1

Ко д про ф 3 1 04 Ед. норм иро-вания Код ВИД& нормир Тшт

Зона 1

Зона 2

Зона 3

Зона 4

Разработа л Лист

Проверил

Листов

И 3 м Ли ст № Док ум По дп Д а т а И м Ли ст № Док ум По дп Да ТВ Н контрол

Рисунок 2 Структура (форма) карты технологического анализа конструкторско-технологическихразработок для организации опытного производства изделий

материала, х - количество материала.

Далее в главе проводится системно-функциональный анализ методики определения норм гарантированных и страховых запасов материалов в опытном производстве приборных комплексов с использованием элементов теории вероятностей и математической статистики

Мф=М,+сь, (2)

где М „ - средняя ожидаемая величина потребления материала, М. - расчетная величина спроса материала, - гарантийное количество /-го вида материала для регулирования случайных колебаний спроса в планируемом периоде, которая рассчитывается как

где tp - величина квантиля, зависящая от закона распределения величины М ф Приводится графоаналитическая модель оценки ожидаемой потребности в материалах i-го наименования в течение Т„„ при организации опытного производства При анализе существующей системы организации опытного производства предлагается использовать эмпирическую формулу, определяющую величину гарантийного запаса

q=2t„MY т~°2 (4)

В первой главе также приводятся результаты анализа достоинств и недостатков системы конструкторско-технологического анализа при организации опытного производства, формулируются задачи дальнейших исследований и выводы по главе, что позволило перейти к разработке моделей организации опытного производства приборных комплексов на основе технико-экономического проектирования по методологии функционально-стоимостной инженерии

Во второй главе проводятся качественные исследования системы организации опытного производства приборных комплексов на исследуемом предприятии, приводится уточненная вероятностная модель, снабжённая стоимостным показателем

P(t) = [МРр(/) + МРТ(/) + Рар(г) + Рг(ОJ С„ (5)

где Pop(t) и Pj(t) - компоненты характеристик, значения которых определяются организационными и технологическими процессами, t - некоторая независимая переменная, MPop(t) и MP-,{t) - компоненты математического ожидания данного параметра, определяемые этими же процессами; С - стоимость функции организации опытного производства приборных комплексов (по методологии функционально-стоимостной инженерии), г - индекс системы организации опытного производства приборных комплексов по вариантам j Разрабатываются модели организации опытного производства приборных комплексов на основе автоматизированной дифференциации объектов по уровням вхождения, приводится схема процесса организации (Рисунок 3) на примере объекта «Лесоруб-Э» Далее разрабатывается информационная модель организации опытного производства и метод технико-экономического проектирования через стоимость функции опытного производства на основе функционально-стоимостной инженерии:

ф[С(5),Д(5),К(5),£/(5)] = \{C(S)]r\[B(S) + V(S)ln[UCS])dS —» шах, (6)

о

где B(S), C(S), U(S) и V(S) - подлежащие определению суммарные неотрицательные на отрезке [0,1] функции, за счет которых функционал Ф имеет конечное значение, В, С, U и V— заданные положительные числа, Ф -определяется по конечному пределу при AS—Ю, который существует при условии непрерывности функций B(S), C(S), U(S) и V(S)

В Запуск в производство изделия

по ступеням вхождения

Рисунок 3 Схема процесса организации производства приборных комплексов на основе их автоматизированной дифференциации по уровням вхождения

Информационная характеристика системы организации опытного производства в условиях функционирования АСТЭП равна

с2 V2 с2 V2 1 1

+ + Т + - + (7)

где к, - коэффициенты конкордации, объединяющие (согласующие) условия оптимального развития при максимально быстром изменении информационной технико-экономической характеристики при автоматизированном технико-экономическом проектировании системы организации опытного производства или более кратко - оптимальные пропорции между составляющими системы организации производства при оценке потенциальных возможностей этой системы Далее в главе выполняется математическая интерпретация

аналитических выражений количественных оценок технологического совершенства конструкции приборных комплексов для организации их опытного производства через единицу трудоемкости изделия (Г) по функции конструкции (Ки)

т=±тг+±тг, (8)

1-1 1-1

где £7)<1> - трудоемкость процесса опытного производства,

1-1

м

- стоимость в единицах трудоемкости эксплуатации средств

м

механизации и автоматизации (АСКТА и АСТЭП) и оборудования Выводится математическая модель уровня технологичности реальной конструкции приборного комплекса

/*»> =р« -рг<°> _ р;(9)

где К'т\К'тЬ) - коэффициенты, характеризующие технологичность проектных параметров специфических групп (а) и (Ъ), Р^'Ь}- уровни технологичности специфических групп Для изделия, рассматриваемого в проекте «Лесоруб-Э»-

РР = 1 - - - (10)

Я=1

где Р2нРз- варианты проектов, пат- множества альтернативных вариантов проектно-технологических процессов при организации опытного производства приборного комплекса В работе приводится оригинальная диаграмма фактического и нормативного показателей технологичности с функционально-эксплуатационными характеристиками конструкций и трудоёмкостью их производства (конструкций), выводится специфический (для конкретного изделия <сЛесоруб-Э») коэффициент технологичности для качественной организации опытного производства этого комплекса.

кТ=1~{кф1+кф2+ +Кфп\ (11)

ф

при ограничениях 0 < ^ Кф < 1, где / - индекс функции, Кфь Кф2, , Кф„ -

1-1

коэффициенты 1, , п факторов, затрудняющих процесс организации опытного изготовления и эксплуатации приборного

комплекса, ~

коэффициент технологичности для каждого сочетания характеристик параметров, 1 - показатель идеальной конструкции (по техзаданию заказчика), изготавливаемой без особых затруднений с использованием имеющихся производительных технологических процессов

Далее в главе осуществляется разработка методики для оценки технического совершенства и рациональности конструкции приборных комплексов на основе АСТЭП, приводятся диаграмма оценки количественной величины коэффициента технологичности при организации опытного производства приборного комплекса (на примере «Лесоруб-Э»), которая позволяет вычислить названный коэффициент с заданной степенью точности с использованием АСТЭП, графоаналитическая структура блока

«конструкторско-технологического анализа» в циклической проектно-технологической цепи «исследование-проектирование-производство» для совершенствования системы организации опытного производства приборного комплекса «Лесоруб-Э» Разрабатываются классификаторы организационных и производственно-технологических признаков» и «деталей и сборочных единиц по методу изготовления в опытном производстве», формулируются выводы по второй главе, что позволяет перейти к разработке общей методики организации опытного производства с использованием научно-технических разработок автоматизированной системы технико-экономического проектирования (АСТЭП)

В третьей главе приводится анализ процедур совершенстаования организационно-технической структуры системы организации опытного производства (СООП) в условиях функционирования автоматизированной системы конструкторско-технологического анализа (АСКТА), целью которого предопределяется создание информационной модели СООП для оптимизации организационно-технической структуры et процессов опытных производств предприятия Формируется методика моделирования СООП на уровне функций «КТА проектируемых объектов производства» и «Обеспечение технологичности конструкций», разрабатываются перечень носителей информации функции «КТА проектируемых объектов производства» - тезаурус информационно-поисковый в виде матричной графоаналитической модели, блок-схемы процедур «КТА - обработка на технологичность», «оценка параметров технологического совершенства», «классификация объектов опытного производства по конструкторско-технологическим признакам», «расчёт уровня стандартизации и унификации», «классификация объектов опытного производства», «анализ параметров технологического совершенства», «расчет показателей технологичности», «определение нормативных показателей технологичности», «установление исходных данных для проектирования на этапе ТЗ», «оценка технологического совершенства и технологичности конструкций», с соответствующими табличными (матричными) данными к каждой блок-схеме В соответствии с методологией функционально-стоимостной инженерии рассчитывается оценка показателя валидности СООП по эффекту опережающей информации и разрабатывается метод описания системных показателей проектных процедур ООП в условиях функционирования АСТЭП и АСКТА, предлагается математическая модель готовности СООП к производству опытного образца приборного комплекса.

(12)

/.] 1=1 J.1

где и С,j - функциональные и стоимостные показатели СООП, / - индекс функции, j - индекс варианта или количество временных показателей (интервалов) между этапами в циклической цели «исследование-проектирование-производство», tj - время на подготовку и принятие решения, N - номер варианта приборного комплекса в соответствии с конструкторско-технологической документацией (КТД), (°) - нынешнее (фактическое) состояние объекта производства

Формируются далее математические модели производственно-технологического процесса СООП приборного комплекса «Лесоруб-Э» в виде У(Г + ДО = А\и{1) + Ву{1ШтФ)\\ (13)

а также при случайных воздействиях в опытных производствах, вида

т* + АО = МЛр(0 + В[МУтШ> (14)

где у = [у,,у2, ,у„} - выходная комплексная переменная, А! - время от полного цикла « -проектирование-производство» до получения контрольной информации о результатах этой функции (полезного действия по методологии ФСИ), А - оператор действия комплекса систем автоматизации (АСКТА, АСТЭП, АСУП и др); 11(0={11,(0, и2(0, ,и„(1)} - входные контролируемые воздействия, В к Р - операторы управляющих и неуправляющих воздействий, £(0 = {£, (0>^2 (0= >#„(')} - контролируемые, но не управляемые воздействия, ?7(0 = {77(0, >7,(0}" неконтролируемые воздействия.

Формулируются выводы по третьей главе, что позволяет перейти к реализации научно-технических разработок в части адаптации моделей процессов организации опытного производства с использованием методологии функционально-стоимостной инженерии и произвести расчёт экономической эффективности этих разработок (на примере штатного приборного комплекса «Лесоруб-Э»)

В четвёртой главе приводится процедура проверки моделей процессов опытного производства приборных комплексов на штатном изделии «Лесоруб-Э» с использованием многокритериальной оптимизации системы организации опытного производства в условиях функционирования автоматизированных систем (АСКТА и АСТЭП) Адаптационные процедуры рассматриваются с позиции целевой функции

(и)

где Х\ - полнота и плотность технико-экономической информации в СООП по 1-й функции разработок приборных комплексов, /,(х) — целевая функция разработок В процессе формализации информационных потоков под СООП (АСКТА и АСТЭП), формируется новое множество допустимых альтернатив

/,т(х)>Ст], (16)

где к - номер итераций, - состав информации СООП на к-ом итерационном шаге при проектировании, ¡(к) - индекс функции проектирования на ¿-ом итерационном шаге, С - стоимостной показатель по функции проектирования и организации опытного производства г на к-ом шаге, х - факторный признак проектирования и организации опытного производства

Далее с использованием адаптированной на предприятиях отрасли методики по расчету экономической эффективности разработок произведен расчет экономической эффективности

Расчет экономической эффективности от совершенствования систем технико-экономического проектирования и организации опытного производства в автоматизированной системе ЦЫЮЯАрЬюз (АСТЭП) составил (условный экономический эффект) Э=Эу 2186455,5 руб, а годовое снижение

трудоемкости - 2410 н/час

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

На основании проведённых исследований, экспериментов и экономико-математических расчетов можно сделать следующие выводы

1 Построена структура автоматизированной системы конструкторско-технологического анализа для решения задач организации опытного производства, что позволило сформулировать задачи исследований по совершенствованию системы организации опытного производства приборных комплексов в условиях функционирования модуля АСУП в виде АСТЭГТ на основе АСКТА и технико-экономического проектирования для цели снижения общей трудоемкости изготовления приборных комплексов

2 Разработаны модели организации опытного производства приборных комплексов на основе технико-экономического проектирования по методологии функционально-стоимостной инженерии, что позволило создать методику оценки рациональности конструкции приборных комплексов в условиях функционирования АСТЭП и АСКТА комплексной АСУП

3. Разработана методика организации опытного производства с использованием научно-технических разработок автоматизированной системы технико-экономического проектирования и конструкторско-технологического анализа, что позволяет выполнять анализ процедур совершенствования системы организации опытного производства, проводить классификацию на уровне функций конструкторско-технологического анализа для обеспечения технологичности конструкции, разработать блок-схемы процедур организации опытного производства и классификации объектов производства

4 Произведен расчет экономической эффективности применения разработанных моделей организации опытного производства, который показал, что расчетный коэффициент эффективности системы организации опытного производства в условиях функционирования АСТЭП и АСКТА комплексной АСУП модификации иЛЮКАрЬсз составляет значение 2,3

Основные положения диссертации опубликованы

в рецензируемом научном издании, определенном Высшей аттестационной комиссией:

1 Петрова, Т Е Системный подход к анализу точности операций механической обработки в САПР технологических процессов [Текст] /А М Джафаров, Д Г Вольсков, С А Кобелев // Известия Самарского научно-технического центра Российской академии наук Спец выпуск «Технологии, процессы и системы в ходе их эволюционного развития» - Том 1 - 2006 - С 128-130

2 Ларин, С Н Автоматизированная система оценки и анализа проектных решений [Текст] / СН Ларин, АМ Джафаров // Известия Самарского научно-технического центра Российской академии наук Спец выпуск «Технологии, процессы и системы в ходе их эволюционного развития» - Том 1 -2006 -С 159-62

3 Джафаров, А.М Экономическо-математическая модель построения календарно-объёмного плана опытного производства на основе функционирования автоматизированной системы конструкторско-технологического анализа [Текст] /А М. Джафаров, С.Н Ларин // Известия Самарского научного центра Российской академии наук - Спец выпуск «Технологии, процессы и системы в ходе их эволюционного развития» -Т 2 -2007 - С 24-27

в других изданиях:

4. Маркарян, ИЛ Динамика развития промышленного комплекса с позиции функционально-стоимостной инженерии [Текст] /П М Попов, А М Джафаров // «Наука и образование в условиях модернизации Россию» Материалы седьмой российской научно-методической конференции 10-11 мая 2006 г. - Сочи. Изд-во «Стерх», 2006 - С. 294 - 303

5 Джафаров, АМ. Функционально-стоимостный анализ производственных процессов в опытном производстве приборных комплексов [Текст] / ПМ. Попов, А М. Джафаров // «Наука и образование в условиях модернизации России» Материалы седьмой российской научно-методической конференции 10-11 мая 2006 г.-Сочи Изд-во «Стерх», 2006 -С 304-309

ДЖАФАРОВ Ариф Мехди оглы

РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ ОРГАНИЗАЦИИ ОПЫТНОГО ПРОИЗВОДСТВА ПРИБОРНЫХ КОМПЛЕКСОВ НА ОСНОВЕ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Автореферат

Подписано в печать 28 марта 2008 г Формат 60x84/16 Тираж 100 экз Отпечатано с готовых оригинал-макетов 443086, Самара, Московское шоссе, 34, СГАУ

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ХАРАКТЕРИСТИКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ

КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО АНАЛИЗА

ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ОРГАНИЗАЦИИ ОПЫТНОГО

ПРОИЗВОДСТВА. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Модель функционирования системы автоматизированного формирования расчетно-аналитических документов конструкторско-технологического и производственного назначения.

1.2. Характеристика методики проектирования маршрутной технологии изготовления объектов производства на основе классификаторов типовых технологических операций.

1.3. Анализ методики автоматизированного расчета потребности материа- ! лов на базе проведения конструкторско-технологического анализа.

1.4. Анализ методики определения норм гарантированных и страховых запасов материалов в опытном производстве.

1.5. Анализ достоинств и недостатков системы конструкторско-технологического анализа при организации опытного производства. Постановка задач исследований.

2. РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ ОРГАНИЗАЦИИ ОПЫТНОГО ПРОИЗВОДСТВА ПРИБОРНЫХ КОМПЛЕКСОВ НА ОСНОВЕ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПО МЕТОДОЛОГИИ ФУНКЦИОНАЛЬНО-СТОИМОСТНОЙ ИНЖЕНЕРИИ.

2.1. Разработка моделей организации опытного производства для изготовления приборных комплексов на основе автоматизированной дифференциации объектов по уровням вхождения.

2.2. Разработка модели организации опытного производства приборных комплексов в условиях действия автоматизированной системы конструкторско-технологического анализа.

2.3. Разработка метода технико-экономического проектирования процессов организации опытного производства на основе функционально-стоимостной инженерии.

2.4. Математическая интерпретация аналитических выражений качественных оценок технологического совершенства конструкции приборных комплексов для организации их опытного производства . 66 2.5. Разработка методики для оценки технического совершенства и рациональности конструкции приборных комплексов на основе автоматизированной системы технико-экономического проектирования

3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОРГАНИЗАЦИИ ОПЫТНОГО ПРОИЗВОДСТВА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИХ РАЗРАБОТОК АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ТЕХНИКО-ЭКО

НОМИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ И КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО АНАЛИЗА.

3.1. Анализ процедур совершенствования организационно-технической структуры системы организации опытного производства в условиях функционирования автоматизированной системы конструкторско-технологического анализа (АСКТА).

3.2. Методика моделирования системы организации опытного производства на уровне функций «конструкторско-технологический анализ проектируемых объектов производства» и «Обеспечение технологичности конструкции».

3.3. Оценка показателя валидности системы организации опытного производства по эффекту опережающей информации.

3.4. Метод описания системных показателей проектных процедур организации опытного производства в условиях функционирования систем автоматизации технико-экономического проектирования и конструкторско-технологического анализа.

4. АДАПТАЦИЯ МОДЕЛЕЙ ПРОЦЕССОВ ОРГАНИЗАЦИИ ОПЫТНОГО ПРОИЗВОДСТВА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДОЛОГИИ ФУНКЦИОНАЛЬНО-СТОИМОСТНОЙ ИНЖЕНЕРИИ. РАСЧЕТ

ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗРАБОТОК.

4.1. Аналитические решающие правила многокритериальной оптимизации системы организации опытного производства в условиях функционирования АСТЭП и АСКТА.

4.2. Расчет экономической эффективности от адаптации методики организации опытного производства приборных комплексов в условиях функционирования АСТЭП и АСКТА.

4.3. Расчет экономической эффективности от адаптации и внедрения автоматизированных систем технико-экономического проектирования и конструкторско-технологического анализа, поставленных в системе ЦКЮКАрЫсз.

4.4. Расчет норм времени на разработку управляющих программ для электроэрозионных программ для электроэрозионных станков с ЧПУ при организации опытного производства приборного комплекса.

Современная промышленная система развивается в условиях жесткой конкуренции, и развитие ее идет в нескольких направлениях — это: существенное повышение качества продукции; сокращение времени обработки на новейшем оборудовании за счет технических усовершенствований деталей и узлов;. повышение интеллектуальной оснащенности машиностроительных (в том числе - опытного) производств с использованием высокоэффективных автоматизированных систем и др. Согласно статистических данных, каждые 7-И 0 лет развития науки и техники характеризуются значительным усложнением технических систем и объектов в два и более раза. Учитывая, что период освоения новых производственно-технологических процессов в приборостроении составляет значительный период от 5 и более лет, а эффективность сборочных и испытательных процессов, растет и того медленнее, то главным резервом повышения показателей экономической эффективности опытного производства остается совершенствование организации и повышение степени автоматизации производственных процессов с использованием автоматизированного управления производственно-технологическими, технико-экономическими и организационными процессами. Поэтому современная стратегия развития приборостроительного производства во всем цивилизованном мире предполагает создание принципиально новых методов и приемов организации производства: с существенным повышением уровня автоматизации проектирования технико-экономических, производственно- технологических процессов и управления этими процессами на основе совершенствования систем обработки информации, экономико-математического априорного моделирования с целью обеспечения выпуска высококачественной продукции в заданные сроки при минимальных затратах.

Для достижения целей социально-экономического развития приборостроительного производства (особенно трудоемкого и высокотехнологичного) необходим целый комплекс мероприятий, обеспечивающих: совершенствование принципов организации опытного производства и методов его планирования с использованием современных автоматизированных систем проектирования и управления производственно-технологическими и организационными процессами на основе априорного экономико-математического их моделирования; внедрения новых и совершенствование существующих производственно-технологических и технико-экономических процессов; повышение уровня автоматизации проектирования, планирования труда и организации производства и управления.

Но автоматизация процессов, проектирования, планирования труда, управления и организации производства приводит к необходимости- пересмотра многих традиционных понятий и подходов, например, с позиции теории систем, функционально-стоимостной инженерии, функционально-стоимостного анализа, так как вся производственная система в совокупности с системами автоматизации.относится к сложным динамическим системам, в. которых принятие технологических и управленческих решений в процессе их функционирования осуществляется в условиях априорной неопределенности [1, 2, 3, 9, 11]. Это связанно со стохастической неопределенностью выходных параметров, и недостаточной информацией о возмущающих факторах, влияющих на стабильность и точность функционирования производственной системы приборостроительного производства.

Стохастическую неопределенность можно уменьшить разработкой априорных экономико-математических моделей со взаимоувязкой компонентов производственной и автоматизированной систем управления, представляющих собой зависимости между производственно-технологическими и управленческими параметрами. Поэтому с функционально-экономической точки зрения (основываясь, на методологии функционально-стоимостной инженерии) производственная, равно как и поддерживающие - автоматизированные системы, должны реализовывать исходный производственно-технологический процесс в виде процедур взаимодействия материального, информационного, энергетического и финансового потоков.

Следовательно, при разработке и совершенствовании системы организации опытного производства (СООП), а вместе с ней - производственно-технологических, организационных и управленческих процессов возникают проблемы, меньше связанные с рассмотрением свойств и законов функционирования элементов, а больше с выбором наилучшей (оптимальной) структуры, оптимальной организации взаимодействия элементов системы, определения оптимальных режимов функционирования, учетом влияния, внешней среды на основе априорного экономико-математического моделирования их внутреннего состава и связей по проектно-производственной цепи - это «исследование-проектирование-производство».

В этой связи вырисовывается главное - возникновение первостепенной важности проблемы совершенствования системы организации опытного производства, с точки зрения технико-экономического проектирования производственно-технологических и организационных процессов. Тогда совершенная система ООП - это все охватывающие основные аспекты организации, проектирования, производства, труда и управления на основе априорного экономико-математического моделирования и прогнозирования технико-экономических процессов. На основании выше изложенного можно констатировать, что основной целью настоящей работы ставится: разработка моделей организации опытного производства приборных комплексов на основе технико-экономического проектирования с использованием критериев функции и стоимости с позиции функциональности.

Здесь функциональность выступает как экономико-математическая категория, объединяющая несколько критериев: функцию как полезное действие, состояния или свойство; качество, надежность, эффективность, ремонтопригодность и долговечность. Здесь надежность выступает как совокупность качественных показателей, направленных на выполнение главной функции объектом или системой. Для достижения поставленной цели в работе необходимо произвести экономико-математическую взаимоувязку всех компонентов системы организации опытного производства в условиях функционирования автоматизированной системы технико-экономического проектирования и конструкторско-технологического анализа (АСТЭП и АСКТА), увязать их экономико-математические модели со стоимостными показателями, разработать оптимальные экономико-математические модели СООП со взаимоувязкой всех подсистем на основе методологии функционально-стоимостной инженерии.

Таким образом, основными задачами исследования являются:

1. Дать полную характеристику и выполнить системно-функциональный анализ АСКТА для решения задач организации опытного производства в условиях функционирования автоматизированной системы технико-экономического проектирования по методологии функционально-стоимостной инженерии.

2. Разработать модели организации опытного производства приборных комплексов на основе технико-экономического проектирования по методологии функционально-стоимостной инженерии на примере опытного производства приборного комплекса «Лесоруб-Э» по критериям функциональности, стоимости и эффективности технико-экономических процессов опытного производства, с разработкой моделей и методов описания СООП.

3. Разработать методику организации опытного производства с использованием научно-технических разработок автоматизированной системы технико-экономического проектирования и конструкторско-технологического анализа для цели снижения общей трудоемкости по циклу «. производства» проектно-производственной цепи «исследование-проектирование-производство» и совершенствования этапов «подготовка опытного производства» и «. опытное производство» по методологии функционально-стоимостной инженерии.

4. Адаптировать модели и методы организации опытного производства на основе методологии ФСИ в условиях функционирования АСТЭП и АСКТА комплексной АСУП типа ТЖЮКАрЫсз и произвести расчет экономической эффективности разработок, с целью снижения общей трудоемкости проекта на примере изделия «Лесоруб-Э» исследуемого предприятия.

Научной новизной в настоящей работе обладают следующие результаты:

1. Модели организации опытного производства для изготовления приборных комплексов на основе автоматизированной дифференциации объектов по уровням вхождения с использованием методологии функционально-стоимостной инженерии в условиях функционирования автоматизированной системы конструкторско-технологического анализа.

2. Метод технико-экономического проектирования процессов организации опытного производства на основе функционально-стоимостной инженерии в интерпретации оценок технологического совершенства конструкции приборного комплекса с разработкой методики для оценки технического совершенствования и рациональности конструкции^ в условиях функционирования АСТЭП.

3. Комплексная методика организации опытного производства с использованием научно-технических разработок автоматизированной системы технико-экономического проектирования и конструкторско-технологического анализа на уровне функций логистической цепи «исследование-проектирование-производство» с разработкой метода описания системных показателей проектных процедур СООП.

4. Метод проведения расчетов экономической эффективности, основанный на экономико-математическом моделировании процессов организации опытного производства приборных комплексов с использованием информации о конкретном штатном объекте производства по критериям функции и стоимости.

На защиту выносятся следующие разработки:

1. Методы и модели технико-экономического и экономико-математического описания системы организации опытного производства приборных комплексов на основе технико-экономического проектирования и конструкторско-технологического анализа по методологии функционально-стоимостной инженерии оценок технологического совершенства и рациональности конструкции изделий.

2. Экономико-математические модели для автоматизированного нормирования операций и переходов технологических процессов электроэрозионной обработки деталей на станках с ЧПУ и сборки приборных комплексов (на примере изделия «Лесоруб-Э»).

В первой главе приводится характеристика автоматизированной системы конструкторско-технологического анализа с целью её использования в процессах организации опытного производства приборных комплексов в условиях функционирования автоматизированной системы технико-экономического проектирования, которая позволяет усовершенствовать про-ектно-производственный цикл «исследование-проектированиепроизводство», совместив этап «. подготовка производства» с проектированием, технико-экономическим планированием, организацией опытного производства и реализацией готовых приборных комплексов; формируются задачи исследований на основе проведения патентных исследований, анализа библиографических источников; приводятся выводы по главе.

Во второй главе разрабатываются модели организации опытного производства приборных комплексов на основе разработки методов по циклу «. проектирование-производство» по методике автоматизированного проектирования технико-экономических процессов с использованием элементов методологии функционально-стоимостного анализа. Проводится описание технических процедур в виде интерпретации количественных оценок технологического совершенства конструкции приборных комплексов для организации их производства. Разработана комплексная методика-для оценки технического совершенства и рациональности конструкции приборных комплексов на основе автоматизированной системы технико-экономического проектирования по схеме «затраты-доход» или «вложение-доход» на примере штатного объекта «Лесоруб-Э»; разработан классификатор организационных и производственно-технологических признаков, и классификатор деталей и сборочных единиц в опытном производстве; формируются выводы по главе.

В третьей главе на основании проведенных исследований и экономико-математического моделирования системы организации опытного производства разработана методика организации опытного производства с использованием научно-технических разработок автоматизированной системы технико-экономического проектирования и конструкторско-технологического анализа; проведен анализ процедур совершенствования организационно-технической структуры системы организации производства в условиях функционирования. АСКТА; разработана методика моделирования системы ООП на уровне функций КТА и обеспечения технологичности конструкции; выполняется оценка показателя валидности системы ООП по эффекту опережающей информации; разрабатывается* метод описания системных показателей проектных процедур ООП в условиях функционирования АСТЭП и АСКТА с позиции функционально-стоимостной инженерии; формируются, выводы по третьей главе.

В четвертой главе описывается технология адаптации методов и методик организации опытного производства приборных комплексов на основе технико-экономического проектирования и конструкторско-технологического анализа приборных комплексов в условиях функционирования АСТЭП и АСКТА в общей комплексной АСУП, поставленной на программно-техническом комплексе - русифицированной системе ЦМОЯАрЫсз, которая используется на многих промышленных предприятиях и опытных производствах страны. По результатам исследований, экспериментов и адаптации системы ООП на исследуемом предприятии, достигнуто снижение трудоемкости и получен соответствующий экономический эффект. Все расчеты подтверждены актом о внедрении результатов исследований, экспериментов и разработок. В завершении формулируются выводы по главе.

В основных выводах и результатах к диссертации резюмируются научные и практические результаты, а также акцентируется новизна исследований и экспериментов.

В перечень литературы внесено 119 наименований библиографических источников используемых при написании настоящей работы.

В приложение вынесен акт о внедрении результатов исследования, экспериментов и разработок на предприятии ФНПЦ ОАО «НПО «Марс» и справка об использовании разработок в учебном процессе Института авиационных технологий Ульяновского государственного технического университета.

По теме диссертации опубликовано 9 научно-технических работ: статей - 7; научно-технических докладов- 2; три статьи опубликованы в специальных выпусках научно-технического сборника «Известия Самарского научного центра РАН», входящего в перечень рекомендуемых изданий ВАК России.