автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Разработка организационно-технологической структуры производственного процесса на основе квалиметрической оценки межцеховых технологических маршрутов

На правах рукописи 484/юз О 9

ТУЛЬЧЕВ Сергей Викторович

РАЗРАБОТКА ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССА НА ОСНОВЕ КВАЛИМЕТРИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ МЕЖЦЕХОВЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАРШРУТОВ

Специальности: 05.02.08 - Технология машиностроения

05.02.23 - Стандартизация и управление качеством продукции

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

1 9 МАЙ 2011

Тула-2011

4847439

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Тульский государственный университет»

Научные руководители: доктор технических наук, профессор

Иноземцев Александр Николаевич доктор технических наук, профессор Анцев Виталий Юрьевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Протасьев Виктор Борисович

кандидат технических наук Моцаков Станислав Анатольевич

Ведущая организация: ОАО «Тулаточмаш» (г. Тула)

Защита состоится «_2_» ШуО/аз 2011 г. в 14ш часов на заседании диссертационного совета Д 212.271.01 при ГОУ ВПО «Тульский государственный университет» (300012 г. Тула, пр. Ленина, 92, 9-101)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Тульский государственный университет».

Автореферат разослан

« £»

2011г.

Учёный секретарь диссертационного совета

А.Б. Орлов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В рамках технологической подготовки машиностроительного производства осуществляется формирование организационно-технологической структуры производственного процесса изготовления машин. Она представляет собой совокупность связей технологического процесса изготовления машины, конструкторской и технологической подготовки производства, а также организации обслуживания производственного процесса, обеспечивающей упорядоченность, координацию и регулирование деятельности технологической системы.

При выполнении технологического процесса предмет труда последовательно проходит по цехам и производственным участкам в соответствии с выполняемыми технологическими операциями. Указанную последовательность называют межцеховым технологическим маршрутом. На основе межцеховых технологических маршрутов формируются машинокомплекты подразделений предприятия. Машинокомплект представляет собой совокупность деталей и узлов, входящих в данное конкретное изделие и изготавливаемых в данном цехе в пропорциях, предусмотренных его конструкцией, а также деталей, идущих на индивидуальный или кратный выпуск комплектов запасных частей1.

Рациональное формирование машинокомплектов производственных подразделений позволяет значительно снизить напряженность производственных заданий и, как следствие, риск выпуска несоответствующей продукции. Поэтому риск выпуска несоответствующей продукции является системным свойством машинокомлекта как множества составляющих его предметов труда.

ГОСТ 14.205-83 определяет технологичность конструкции изделия при производстве как совокупность свойств конструкции, определяющих ее приспособленность к достижению оптимальных затрат на изготовление для заданных показателей качества, объема выпуска и условий выполнения работ. Поэтому заводские технологи при разработке вариантов межцеховой маршрутизации решают задачу практической стандартизации маршрутов на основе их квалиметрической оценки то таким показателям технологичности, как трудоемкость изготовления изделия по этому маршруту и риск выпуска несоответствующей продукции с учетом условий выполнения работ. Для оценки рациональности машинокомплекта в целом они вынуждены ишуигавно оперировать категорией его технологичности, как универсума свойств машинокомлекта относительно множеств свойств составляющих его предметов труда. Установление рационального компромисса между такими показателями качества производственного процесса изготовления машин как напряженность производственных заданий, характеризуемой составом и трудоемкостью машинокомплекта, и риском выпуска несоответствующей продукции,

1 Звягинцев Ю.Е. Оперативное планирование и организация ритмичной работы на промышленных предприятиях. - Киев: Тэхника, 1990. - 155 с.

составляет задачу управления технологичностью машинокомплекта производственного подразделения, являющейся важным показателям качества производственного процесса.

Работа выполнена в соответствии с грантом Российского фонда фундаментальных исследований № 08-08-99045-р_офи и рядом хоздоговорных НИР.

Цель работы: повышение качества машин и эффективности производственного процесса их изготовления; на основе рационального формирования машинокомплектов производственных подразделений предприятия по совокупности таких показателей их технологичности как трудоемкость и риск выпуска несоответствующей продукции.

Для достижения поставленной цели сформулированы и решены следующие задачи исследования:

1) выполнить структурно-функциональное моделирование процесса формирования машинокомплектов производственных подразделений;

2) разработать экспертко-аналитический подход к рациональному решению задачи межцеховой технологической маршрутизации и формирования машинокомплектов производственных подразделений;

3) разработать методику оценки полезности технологических проектных решений при формировании машинокомплектов производственных подразделений;

4) разработать методику квалиметрической оценки технологичности машинокомплекта производственного подразделения;

5) осуществить практическую реализацию результатов научных исследований на машиностроительном предприятии.

Методы и средства исследования. При выполнении работы использовались научные положения технологии машиностроения и всеобщего управления качеством, теорий систем и системного анализа, информации, множеств, метода экспертных оценок, методологии структурного анализа и проектирования ГОЕР, эксплуатационных исследований технологических систем в действующем машиностроительном производстве, систематического изучения ежедневной профессиональной практики технологов, математико-статистической обработки данных об межцеховых технологических маршрутах изготовления деталей трубопроводной промышленной арматуры для нефте- и газопроводов.

Наиболее существенные научные результаты, полученные лично соискателем:

-структурно-функциональная модель процесса формирования на машиностроительном предприятии рациональных производственных заданий (машинокомплектов) производственным подразделениям и системы межцеховых маршрутов деталей и сборочных единиц;

- экспертно-аналитический метод решения задачи межцеховой технологической маршрутизации и формирования машинокомплектов

производственных подразделений, позволяющий оптимизировать использование производственных мощностей предприятия;

- методика оценки полезности технологических проектных решений при формировании машинокомплектов производственных подразделений по однозначным правилам различными проектировщиками, имеющими свои субъективные представления о полезности принимаемых решений для достижения глобальной дели - обеспечения требуемого уровня качества машин;

- методика квалимегрической оценки технологичности машинокомплекта производственного подразделения на основе конструкторско-технологических моделей машинокомплекта и составляющих его деталей и сборочных единиц, представляющих собой совокупность трехмерных моделей предметов труда и дополнительных параметров, назначенных на конструктивные элементы и элементарные поверхности.

Научная новизна результатов исследования

- в области технологии машиностроении: выявлены информационные связи производственного процесса изготовления машин, основанные на теоретико-множественном представлении зависимости между трудоемкостью изготовления машинокомплекта в производственном подразделении и конструктивно-технологическими параметрами входящих в его состав предметов труда;

- в области стандартизации и управления качеством продукции: выявлены закономерности функциональных взаимодействий в рамках сети процессов предприятия между процессами межцеховой технологической маршрутизации и управления несоответствующей продукцией, основанные на представлении о технологичности машинокомплекта производственного подразделения, определяемой ее квалимегрической оценкой, и взаимозависимости между напряженностью производственных заданий и риском несоответствий.

Практическая значимость. Разработано математическое и методическое обеспечение процедуры разработки рациональной организационно-технологической структуры производственного процесса изготовления машин на основе управления технологичностью машинокомплектов подразделений предприятия по критерию трудоемкости.

Реализация работы. Результаты данной работы внедрены на предприятии ЗАО «Тяжпромарматура» (г. Алексин Тульской обл.) и используются в учебном процессе на кафедре «Автоматизированные станочные системы» ТуяГУ.

Публикации и апробация работы. По тематике исследований опубликовано 9 работ, из них 4 в ведущих рецензируемых изданиях, включенных в список ВАК, общим объемом 2,9 п. л., в том числе авторских -2,4 п. л.

Основные положения работы докладывались на научных конференциях профессорско-преподавательского состава ТулГУ в 2008-2011 гг.; на Международной научно-технической конференции «Бизнес-процессы и бизнес-

системы» (г. Тула, 2006 г.); на Международной научно-технической конференции «Экономика. Управление. Стандартизация. Качество» (г. Тула, 2006 г.); на Международной научно-технической конференции «Технологическая системотехника» (г. Тула, 2008 г.);на девятой и десятой Всероссийских научно-практических конференциях «Управление качеством» (г. Москва, 2010, 2011 гг.); на Всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Современные технологии обработки металлов и средства их автоматизации» (г.Тула, 2010г.); Всероссийской научно-практической конференции для студентов, аспирантов, молодых ученых «Инновационные наукоемкие технологии: теория, эксперимент и практические результаты» (г. Тула, 2010 г.).

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, библиографического списка и приложения. Содержит 118 страниц машинописного текста, 16 таблиц, 46 рисунков, библиографический список из 103 наименований и приложения на 7 страницах. Общий объем диссертации 174 страницы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, изложена ее структура и кратко раскрыто содержание разделов диссертации.

В первом разделе выполнен анализ актуальных проблем проектирования организационно-технологических структур производственного процесса изготовления машин и маршрутно-операционной технологии их изготовления, а также методов квалиметрической оценки и обеспечения технологичности.

Необходимость совершенствования методов межцеховой технологической маршрутизации обусловлена феноменом межцеховых технологических маршрутов. Они могут быть альтернативными. Это характерно для средних и крупных предприятий, имеющих сложную структуру, включающую в себя десятки производственных подразделений с аналогичными технологическими возможностями. Показано, что для предприятий с такой производственной структурой задача рациональной межцеховой технологической маршрутизации имеет существенное значение с точки зрения управления качеством, поскольку она определяет не только эффективность производственного процесса, но и уровень качества продукции предприятия.

Проектирование организационно-технологических структур

производственного процесса изготовления машин осуществляется технологами вместе со специалистами других профессиональных групп, отвечающих за различные аспекты производственного процесса. К этим аспектам можно отнести управление качеством, управление и организацию производства, материально-техническое обеспечение, применение средств автоматики и вычислительной техники, экономику предприятия, конструирование машин и др. Качество конечного результата их работы зависит от четкости и полноты представлений о производственном процессе, понимания каждым

специалистом своих задач, согласованности их действий и полезности принимаемых решений с точки зрения конечной цели производства. Большое количество участников процесса разработки проектных решений обусловливает важнейшую проблему технологического проектирования - наличие межаспектных противоречий и связанных с ними неопределенностей. Присутствие данных неопределенностей при практической реализации технологических проектных решений ведет к нерациональному использованию и перерасходу различных производственных ресурсов: временных, материальных, информационных, а также производственных мощностей. Однако этому факту до последнего времени специалистами в области технологии машиностроения и управления качеством уделялось недостаточное внимание.

Показано, что разрешать межаспектные противоречия при технологическом проектировании целесообразно на основе построения системы информационных связей, адекватно отражающих закономерности функционального взаимодействия технологов с другими участниками разработки проектных решений. Феноменологическая модель, раскрывающая закономерности функционального взаимодействия технологов со специалистами других профессиональных групп машиностроительного предприятия при разработке межцеховых технологических маршрутов и формировании машинокомплектов подразделений, может быть построена на основе методологии структурного анализа и проектирования IDEF0. При этом в практику технологического проектирования для оценки качества проектных решений необходимо привлечение лингвистических средств и методов квалиметрии.

Вопросы рационального проектирования организационно-технологических структур производственного процесса изготовления машин и хвалиметричесхой оценки технологических проектных решений рассматривались в работах Аверченкова В.И., Аверьянова О.И., Амирова Ю.Д., Анцева В.Ю., Балакшина Б.С., Безъязычного В.Ф., Бойцова В.В., Васильев A.C., Гжирова Р.И., Гречишникова В.А., Дальского A.M., Иноземцева А.Н., Капустина Н.М., Коганова И.А., Колесова И.М., Корсакова B.C. Корчака С.Н., Митрофанова В.Г., Митрофанова С.П., Мурашкина С.Л., Мухина A.B., Пасько Н.И., Пуша A.B., Соломенцева Ю.М., Степанова Ю.С., Трушина H.H., Черкесова Г.Н., Черпакова Б.И., Шадского Г.В., Ямникова A.C., Ямниковой O.A. и др. Однако задача разработки рациональной организационно-технологической структуры производственного процесса изготовления машин на основе управления технологичностью машинокомплектов подразделений предприятия по критерию трудоемкости не нашла окончательного решения.

На основании вышеизложенного определена цель работы и сформулированы задачи исследования.

Во втором разделе разработана методика формирования машинокомплектов производственных подразделений.

На основе методологии структурно-функционального моделирования //ЖРО разработана модель функциональных взаимодействий при решении задачи технологической маршрутизации предметов труда и формирования машинокомплектов производственных подразделений. Эта модель отражает не только логические операции, выполняемые при разработке технологических проектных решений, но и логику взаимодействия специалистов различных профессиональных групп, участвующих в решении данной задачи и являющихся с точки зрения концепции всеобщего управления качества внутренними поставщиками и потребителями. Фрагмент разработанной функциональной модели представлен на рисунке 1.

Текущаж загрузка производственных мощностей

Предасторвд изготовлеввя деталей «ашип

Технологические проектам® решеяияна согласование

Выпустить технологическую документацию

А4

Всдомут.

ОГГ

ОГТ.ПДО.ОАСУП

УЗЕЛ: АО

НАЗВАНИЕ- ®шталшгть технологическую маршрутизацию предметов труда

НОМЕР: М002

Рисунок 1 - Модель функциональных взаимодействий при решении задачи технологической маршрутизации предметов труда

Выполнена формализация процесса разработки технологического маршрута для конкретного предмета труда. При этом предполагается, что технолог, принимая во внимание множество Т7 = {р\,р2,.-.,рр} частных

факторов, существенно влияющих на выбор маршрута движения предметов труда по производственным подразделениям предприятия, выбирает предпочтительный маршрут из множества возможных (допустимых) технологических маршрутов и = {и\,и2,-..,и1}. Для выбора предпочтительного варианта осуществляется квалиметрическая оценка

г=е ;=1

где с}1 - единичные показатели качества, с, - положительные или отрицательные коэффициенты. Положительные коэффициенты ставятся при тех единичных показателях качества, которые следует максимизировать, отрицательные - при тех, которые следует минимизировать. Абсолютные значения коэффициентов («веса») соответствуют степени относительной важности единичных показателей качества.

На основе классификации различных объектов производства разработана система единичных показателей качества технологического маршрута, используемых при квалиметрической оценке технологичности машинокомплекта, а также система логических и лингвистических условий и ограничений Ь= {Ь\,Ь2,...,Ьт}. Единичными показателями качества при квалиметрической оценке альтернативных вариантов межцеховых технологических маршрутов и машинокомплектов производственных подразделений являются: технологичность машинокомплекта, уровень качества продукции, риск несоответствий в производстве, себестоимость продукции, время производственного цикла, число различных производственных подразделений, участвующих в производственном цикле и др.

Ряд единичных показателей качества являются неметрическими и выражаются в качественной (нечисловой) форме. В соответствии с принципами квалиметрии для количественного представления неметрических единичных показателей качества межцеховых технологических маршрутов с целью их анализа совместно с количественными показателями был принят метод экспертных оценок и разработана методика его использования для решения данной задачи.

Каждый технологический маршрут формируется в результате учета технологом всех р логических условий и ограничений Ц, поэтому окончательное решение данной задачи будет характеризоваться выполнением г=т

логической функции Ь = л Ц.

г=1

В случае существования нескольких альтернативных межцеховых технологических маршрутов, удовлетворяющих разработанным логическим условиям и ограничениям, разработчик проектных решений выбирает наиболее предпочтительный из них на основе использования нечеткого отношения предпочтения. Для его применения введена лингвистическая переменная <«Риск несоответствий», Г, [0, 100]>, где ^{«Незначительный», «Малый», «Средний», «Высокий», «Очень высокий»}.

Значения лингвистической переменной «Риск несоответствий» из терм-множества Т описываются нечеткими переменными с соответствующими наименованиями и ограничениями на возможные значения. Разработаны функции принадлежности нечетких множеств, описывающих значения лингвистической переменной «Риск несоответствий». Причем первоначально

данные функции принадлежности были построены в результате проведения экспертизы. В дальнейшем, на основании учета данных о технологическом браке в различных производственных подразделениях предприятия и напряженности производственных заданий в них, а также неформальных субъективных суждений разработчиков проектных решений о качестве выпускаемой продукции в том или ином подразделении, вид функций принадлежности в режиме самообучения непрерывно уточняется. Схема обучения и самообучения при корректировке содержания лингвистической переменной «Риск несоответствий» представлена на рисунке 2.

Обучение_

Субъективные

суждения разработчика проектных решений

■1 Г"

Риск несоответствий

Информация о загрузке производственных мощностей

Техническая подготовка производства

Информация о технологическом

Информация о качестве продукции

Производство

Контроль качества готовой продукции

-V-

Стадия жизненного цикла машины

Рисунок 2 - Схема обучения и самообучения при корректировке содержания лингвистической переменной «Риск несоответствий»

После генерации множества маршрутов движения предметов труда по цехам предприятия решается задача формирования производственным подразделениям машинокомплектов с целью обеспечения их равномерной загрузки и снижения риска выпуска несоответствующей продукции. Критериями рационального распределения машинокомплектов по цехам и участкам является степень и равномерность их загрузки текущими работами, так как неравномерная загрузка цехов и участков ведет к нарушению ритмичности производственного процесса и, как следствие, к неполному использованию производственной мощности и ресурсов предприятия и снижению качества выпускаемой продукции.

Формирование машинокомплектов производственных подразделений предприятия осуществляется в соответствии с целевой функцией

N

, ч М

р{х)= 2

м

1-

1 мк/

М = 2 7=1

1-

1=1

Ухи

Ъ}

\

->тш,

(3)

где М - количество производственных подразделений; ГМ1д- - трудоемкость изготовления машинокомплекта; N - количество наименований

комплектуемых объектов; - объем выпуска предметов труда; /у -трудоемкость изготовления )-го объекта в _/-м подразделении; Ху - булева переменная, определяющая принадлежность г'-го объекта к_/'-му подразделению; hj — эффективный фонд времени подразделения.

Рассматриваемая задача относится к категории линейных дискретных задач распределения ресурсов. Ее решение осуществляется с помощью алгоритма на основе метода градиентно-случайного поиска оптимума целевой функции, позволяющего с достаточно высокой степенью точности и при относительно невысокой сложности алгоритма находить предпочтительное решение.

Третий раздел посвящен методике квалиметрической оценки технологичности машинокомплекта производственного подразделения.

Квалиметрическая оценка технологичности машинокомплекта определяется по ее важнейшей составляющей - трудоемкости изготовления машинокомплекта включающей трудоемкости изготовления N

предметов труда, составляющих данный машинокомплект. Трудоемкость изготовления предмета труда на этапе конструкгорско-технологической подготовки производства определяется методом ре1рессионного анализа, основанного на получении математических зависимостей трудоемкости изготовления от различных параметров предметов труда. В общем виде процесс квалиметрической оценки технологичности машинокомплекта представлен на рисунке 3.

Рисунок 3 - Общая структура процесса квалиметрической оценки технологичности машинокомплекта

С помощью метода экспертных оценок были установлены следующие параметры предметов труда, оказывающие наибольшее влияние на трудоемкость их изготовления: квалитет точности, шероховатость поверхностей, предельные отклонения размеров, габаритные размеры, масса, материал. Данные параметры предложено интегрировать в конструкгорско-технологичесжой модели машинокомплекта (КТММЕС), представляющей собой

объединение конструкторско-технологических моделей предметов труда (КТМПТ), составляющих машинокомплект. При этом КТММК и КТМПТ представляют собой описания, включающие в себя конструктивные (геометрические) и технологические параметры предмета труда (рисунок 4):

МК = {КТМПТ}={{МКТЭ, ЗАГ, ПТ}}, где МК - конс!рукторско-технологическая модель машинокомплекта; КТМПТ = {МКТЭ, ЗАГ, ПТ} - множество конструкторско-технологических моделей предметов труда, составляющих машинокомплект; МКТЭ = {ОБР, V, ДПЭ} - множество описаний конструктивно-технологических элементов (КТЭ) и их параметров; = -множество вариантов

обработки КТЭ; V = {ГГ, О) - геометрическое описание КТЭ; Ж-подмножество поверхностей, образующих КТЭ; уу, е IV, м>, = подмножество типов поверхностей; Р - подмножество простейших геометрических объектов, образующих поверхность; £> - подмножество размеров КТЭ; ДПЭ-множество дополнительных параметров КТЭ; ЗАГ={0,М,Т}-описание заготовки; б = -геометрическое

описание КТЭ; М-тип материала; Т-вид исходной заготовки; ПТ -дополнительное описание предмета труда.

ктммк

ктмд

Машинокомвлекх

Материал

Марса

Сталь...

Чуг/ч...

Сталь с

содержанием...

Бронзы

Латуки

Обрабатываемость

Удоалст. Хорошая

] Трудоемкость

Предмет труда

Масса

Тип

Пал

Уступ

Отверстие

Фас та

Проточка

Поверхность Плотзддь

Вид

Цилиндр

Плоскость

Конус

Сфера

Геом, допуск

соосность

отрашгея-ть

перпенд-ть

Шсрохоаггтосто, На

0,008-0,02 0,02-0,32 0,32-2,5 2^-10

С». 80

17-14 13,12 11-9 Е-5 4-2 1,0,01

Вид обработки

Точепве

Фрезерование

Сверление

Шлифование

Метод обработки

Чертова*

Получистова*

Чистовая

Рисунок 4 - Семантическая модель машинокомплекта производственного

подразделения

Конструкторско-технологическая модель машинокомплекта позволяет классифицировать и кодировать составляющие его предметы труда, что позволяет сопоставить им регрессионные уравнения и провести расчет трудоемкости изготовления. Математическая модель трудоемкости Т

представлена системой степенных регрессионных уравнений вида L ,

У = а0' Tlxi > гДе а0 11 Ц - коэффициенты, подлежащие определению I

экспериментальным путем:

Г N ! \

!

Kj = S/feA.'il

t i=i

где N - число предметов труда, составляющих машинокомплект; М j - масса J-го предмета труда; Kj - оценочная функция конструктивной формы j-го

предмета труда; и - число различных КТЭ и поверхностей предмета труда; St - площадь обрабатываемой ;'-й поверхности; Rai - требуемая шероховатость 1-й поверхности; г, - допуск (квалитет точности) /-Й поверхности.

Предварительное обучение регрессионной математической модели трудоемкости машинокомплекта было проведено на основе серии виртуальных экспериментов по моделированию механической обработки различных КТЭ и поверхностей предметов труда с определением требуемого времени обработки. При этом были определены значения коэффициентов уравнений регрессии в зависимости от конструкторско-технологических параметров КТЭ и поверхностей предметов труда.

Квалиметрическая оценка технологичности машинокомплекта на основе его конструкторско-технологической модели и технологического классификатора осуществляется в соответствии с представленной на рисунке 5 развернутой многоуровневой схемой. Представленная схема включает в себя два цикла и выполняется для каждого предмета труда и входящих в него КТЭ или поверхностей в отдельности. При этом циклически формируется технологический код КТЭ или поверхности, по которому из базы регрессионных уравнений выбирается соответствующее уравнение и выполняется расчет трудоемкости ее обработки. Трудоемкость изготовления предмета труда определяется суммированием трудоемкостей обработки составляющих его КТЭ и поверхностей, а трудоемкость изготовления машинокомплекта, на основе которой формируется квалиметрическая оценка его технологичности, - суммированием трудоемкостей составляющих его предметов труда.

В четвертом разделе рассмотрены результаты практической реализации разработанного методического, программного и информационного обеспечения, предназначенного для оперативной разработки и сравнительной оценки полезности проектных решений при формировании рациональной организационно-технологической структуры производственного процесса

изготовления деталей машин на основе квалиметрической оценки технологичности машинокомплектов производственных подразделений.

1

Квалиметрическая оценка технологичности машинокомплекта.

гга/

С

(Выбор предмета Л

труда у

пределение марки материала, заготовки и назначение дополнительной обработки

, типа\ 2_У

Г Выбор Л ^поверхности / КТЭ/

Определение типа поверхности, квалитета точности, шероховатости поверхности, допусков формы и расположения поверхности

" V

/" Формирование ( технологического _ у кода детали у

(Расчет -

трудоемкости

База регрессионных уравнений

[проанализированы не все поверхности]

[проанализированы не все предметы труда]

[проанализированы все поверхности]

[проанализированы все предметы труда]

Рисунок 5 — Схема квалиметрической оценки технологичности машинокомплекта

Представлены автоматизированные системы межцеховой технологической маршрутизации, регистрации и анализа информации о

технологическом браке, квалиметрической оценки технологичности машинокомплектов производственных подразделений.

Автоматизированная система межцеховой технологической маршрутизации практически реализует принципы проектирования рациональных межцеховых технологических маршрутов и формирования машинокомплектов подразделений на этапе технологической подготовки машиностроительного производства. Данная автоматизированная система разработана на основе технологии реляционных баз данных, объектно-ориентированного анализа и программирования.

Она может использоваться для проектирования и изменения межцеховых технологических маршрутов с использованием функций заимствования проектных решений и справочников нормативных документов. С помощью данной системы также возможно ведение иерархически структурированного банка технологических проектных решений с целью хранения параметров разрабатываемых межцеховых технологических маршрутов и обеспечения проведения оперативного поиска и заимствования разработанных ранее технологических маршрутов.

Промышленная реализация автоматизированной системы межцеховой технологической маршрутизации обеспечила информационное взаимодействие технологов со специалистами других профессиональных групп, участвующих в управлении качеством продукции. С этой целью был проведен анализ около 24,5 тыс. межцеховых технологических маршрутов, реализуемых при производстве запорной арматуры для нефтяных и газовых трубопроводов в ЗАО «Тяжпромарматура», что позволило выявить характер влияния загруженности производственных подразделений на качество выпускаемой продукции.

Автоматизированная система регистрации и анализа информации о технологическом браке обеспечивает оперативное выявление причин и мест возникновения брака в производственном процессе и адекватное реагирование системы менеджмента качества предприятия в случае возникновения систематических несоответствий параметров производственного процесса техническим требованиям, установленным в конструкторско-технологической и нормативной документации. На основании учета данных о технологическом браке в различных производственных подразделениях предприятия и напряженности производственных заданий в них, а также неформальных субъективных суждений разработчиков проектных решений о качестве выпускаемой продукции в том или ином подразделении, непрерывно в режиме самообучения уточняется вид функций принадлежности нечетких множеств, описывающих значения лингвистической переменной «Риск несоответствий».

Автоматизированная система квалиметрической оценки технологичности машинокомплектов производственных подразделений включает информационно-справочную систему обеспечения технологичности конструкции изделия и систему расчета трудоемкости его изготовления, реализованную как приложение САПР Компас-ЗБ. Созданное программное обеспечение способствует повышению эффективности проведения операции

технологического контроля в современных производственных условиях и также может быть использовано для обучения и повышения квалификации конструкторов и технологов.

Результаты представленной работы практически используются в производственных условиях ЗАО «Тяжпромарматура» при изготовлении запорной арматуры для нефге- и газопроводов. В результате применения представленной процедуры разработки рациональной организационно-технологической структуры производственного процесса изготовления машин на основе управления технологичностью машинокомплектов подразделений предприятия по критерию трудоемкости доведен до 99,9% процент сдачи продукции с первого предъявления, на 47 % снизился удельный вес потерь от брака в себестоимости, процент рекламаций на выпускаемую продукцию снизился до 0,1 %.

В заключении обсуждены итоги работы и сформулированы общие выводы по диссертации.

В приложении представлены результаты виртуальных экспериментов по моделированию процессов обработки различных конструктивных элементов и документ о внедрении результатов работы в ЗАО «Тяжпромарматура».

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В работе решена актуальная задача управления технологичностью машинокомплекта производственного подразделения на основе установления рационального компромисса между напряженностью производственных заданий, характеризуемой составом и трудоемкостью машинокомплекта, и риском выпуска несоответствующей продукции, имеющая существенное значение для технологии машиностроения и стандартизации и управления качеством продукции. При этом получены следующие основные результаты и сделаны выводы:

1. В результате структурно-функционального моделирования процесса формирования на машиностроительном предприятии рациональных производственных заданий (машинокомплектов) производственным подразделениям установлено, что квалиметрическая оценка технологических проектных решений при формировании машинокомплектов должна осуществляться на основе сочетания экспертных и аналитических методов поиска решений и использования лингвистического отношения предпочтения.

2. Установлено, что разработку технологических проектных решений по оптимизации использования производственных мощностей предприятия следует производить на основе экспортно-аналитического метода решения задачи межцеховой технологической маршрутизации и формирования машинокомплектов производственных подразделений, предусматривающего выбор предпочтительного варианта путем квалиметрической оценки технологичности машинокомплекта с использованием нечеткого отношения

предпочтения на основе лингвистической переменной «Риск несоответствий», которая в режиме самообучения учитывает загрузку производственных подразделений, предысторию возникновения в них технологического брака и субъективные суждения разработчиков технологических проектных решений.

3. Показано, что рациональное решение задачи формирования машинокомплектов производственных подразделений следует осуществлять на основе разработанной системы логических условий и ограничений, учитывающих геометрическую форму (конфигурацию) предмета труда; специализацию технологического оборудования производственных подразделений; объем выпуска продукции; взаимосвязь габаритных размеров предмета труда с рабочим пространством технологического оборудования; возможность обработки заготовки на станке исходя из максимальной массы заготовки, устанавливаемой на станке; соответствие класса точности металлорежущего станка параметрам точности изготавливаемого предмета труда; взаимосвязь параметра шероховатости обрабатываемых поверхностей с предельным значением шероховатости, которое может бьггь достигнуто на рассматриваемом технологическом оборудовании.

4. Установлено, что квалиметрическую оценку технологичности машинокомплекта следует определять по ее важнейшей составляющей -трудоемкости изготовления машинокомплекта, которую на этапе конструкторско-технологической подготовки производства надлежит оценивать на основе разработанной конструкторско-технологической модели машинокомплекта, представляющую собой совокупность трехмерных моделей составляющих его предметов труда, специфицированных требованиями по качеству и точности поверхностей, назначенными на конструктивные элементы и элементарные поверхности предметов труда.

5. Показано, что трудоемкость изготовления предметов труда, составляющих машинокомплект производственного подразделения, следует определять методом регрессионного анализа, основанного на получении математических зависимостей трудоемкости изготовления от размеров конструктивно-технологических элементов предметов труда и параметров их шероховатости и квалитета точности, а первоначальное обучение регрессионной математической модели трудоемкости машинокомплекта целесообразно проводить на основе серии виртуальных экспериментов по моделированию механической обработки различных КТЭ и поверхностей предметов труда с определением требуемого времени обработки.

6. Установлено, квалиметрическую оценку технологичности машинокомплекта следует производить путем интеграции конструкторско-технологической модели машинокомплекта и математической модели расчета трудоемкости предмета труда, достигаемой на основе разработанной многоуровневой развернутой схемы квалиметрической оценки технологичности машинокомплекта.

7. Для оперативной разработки и сравнительной оценки полезности проектных решений при формировании рациональной организационно-технологической структуры производственного процесса изготовления деталей

машин на основе квалиметрической оценки технологичности машинокомплектов производственных подразделений разработаны автоматизированные системы межцеховой технологической маршрутизации, регистрации и анализа информации о технологическом браке, квалиметрической оценки технологичности машинокомплектов производственных подразделений.

8. Промышленная реализация результатов работы осуществлена в производственных условиях ЗАО «Тяжпромарматура» при изготовлении запорной арматуры для нефте- и газопроводов. В результате применения представленной процедуры разработки рациональной организационно-технологической структуры производственного процесса изготовления машин на основе управления технологичностью машинокомплектов подразделений предприятия по критерию трудоемкости доведен до 99,9% процент сдачи продукции с первого предъявления, на 47 % снизился удельный вес потерь от брака в себестоимости, процент рекламаций на выпускаемую продукцию снизился до 0,1 %.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНО В РАБОТАХ:

1. Тупьчев C.B., Ямникова O.A., Иноземцев А.Н. Управление уровнем технологичности конструкции деталей трубопроводной арматуры // Известия Тульского государственного университета. Серия Экономика. Управление. Стандартизация. Качество. Вып. S. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2006.-С. 105-110.

2. Тульчев C.B., Ямникова O.A., Иноземцев А.Н. Управление технологичностью деталей трубопроводной арматуры по критерию трудоемкости их изготовления // Известия Тульского государственного университета. Серия Бизнес-процессы и бизнес-системы. Вып. 6. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. - С. 94 -101.

3. Тульчев C.B. Модель управления качеством проектирования межцеховых технологических маршрутов изготовления запорной арматуры // Изв. ТулГУ. Технические науки. Вып. 4. Ч. 1. - Тула: Изд-во ТулГУ,2009.-С. 8-17.

4. Тульчев C.B. Управление технологичностью деталей запорной арматуры трубопроводного транспорта // Сборник материалов девятой Всероссийской научно-практической конференции «Управление качеством», 10-11 Марта 2010 года / ГОУ ВПО «МАТИ»-Российский государственный технологический университет им. К.Э. Циолковского. - М: МАТИ, 2010. - С. 249-251.

5. Тульчев C.B. Информационная поддержка управления технологичностью деталей трубопроводной арматуры П Молодежный вестник Политехнического института: сб. статей - Тула: Изд-во ТулГУ, 2010. - С. 256 -258.

6. Тульчев C.B. Экспертно-аналитический метод решения задачи межцеховой технологической маршрутизации в производственном процессе

изготовления деталей трубопроводной арматуры // Всероссийская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Современные технологии обработки металлов и средства их автоматизации»: сборник тезисов. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2010. - С. 118 - 120.

7. Тульчев C.B. Автоматизированная система проектирования межцеховых технологических процессов при производстве трубопроводной арматуры // Инновационные наукоемкие технологии: теория, эксперимент и практические результаты: Тезисы докладов Всероссийск. науч.-практич. конференции. — Тула: Изд-во ТулГУ, 2010. - С. 64 - 66.

8. Тульчев C.B. Квалиметрическая оценка технологичности машинокомплектов производственных подразделений // Сборник материалов десятой Всероссийской научно-практической конференции «Управление качеством», 10-11 Марта 2011 года / ГОУ ВПО «МАТИ»-Российский государственный технологический университет им. К.Э. Циолковского. - М.: МАТИ, 2011. - С. 253 - 255.

9. Тульчев C.B., Ямникова O.A., Иноземцев А.Н. Комплексная оценка технологичности деталей типа «Вал» II Изв. ТулГУ. Технические науки. Вып. 3. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2011. - С. 153 -158.

Изд. лиц. ЛРЛ"! 020300 от 12.02.97. Подписано в печать 3.0$. 2р//-1. Формат бумага 60х 84 /1&. Бумага офсетная. Усл. иеч. л. . Уч. нзд. л. О ■ Тираж 100 экз. Заказ Тульский государственный университет. 300012, Тула, пр. Ленина, 92 Отпечатано в Издательстве ТулГУ 300012, Тула, пр. Ленина, 95.

ВВЕДЕНИЕ.

1 АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКР1Х СТРУКТУР ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ МАШИН

1.1 Анализ современной концепции технологического проектирования.

1.2 Основные этапы проектирования маршрутно-операционной технологии.

1.3 Обеспечение технологичности конструкции изделия.

1.4 Методы определения трудоемкости.

1.5 Выбор оптимальных вариантов технологических проектных решений.

1.6 Структурно-функциональная организация технологических систем в машиностроительном производстве.

1.7 Цель и задачи исследования.

2 МЕТОДИКА ФОРМИРОВАНИЯ ОПТИМАЛЬНЫХ МАШИНОКОМПЛЕКТОВ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОДРАЗДЕЛЕНИЙ.

2.1 Разработка функциональной модели решения задачи формирования оптимальных машинокомплектов производственных подразделений.

2.2 Оценка полезности технологических проектных решений при формировании машинокомплектов производственных подразделений.

2.3 Методика организации и проведения экспертизы.

2.4 Система логических условий и ограничений в задаче формирования оптимальных машинокомплектов производственных подразделений.

2.5 Оптимизация структуры машинокомплектов производственных подразделений.

2.6 Выводы.

3 МЕТОДИКА ОПЕРАТИВНОЙ ОЦЕНКИ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ МАШИНОКОМПЛЕКТА ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПОДРАЗДЕЛЕНИЯ.

3.1 Общая структура системы расчета трудоемкости.

3.2 Конструкторско-технологическая модель машинокомплекта.

3.2.1 Выделение поверхностей и конструктивных элементов.

3.2.2 Заготовка детали.

3.2.3 Дополнительные параметры.

3.2.4 Синтез конструкторско-технологической модели машинокомплекта.

3.3 Математическая модель расчета трудоемкости.

3.3.1 Анализ влияния параметров детали на время обработки.

3.3.2 Методика построения модели расчета трудоемкости изделия.

3.3:3 Уравнения для расчета трудоемкости КТЭ и элементарных поверхностей.

3.4 Интеграция математической модели оценки трудоемкости и КТММК. Самообучение системы.

3.5 Выводы.

4 ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ

4.1 Автоматизированная система межцеховой технологической маршрутизации.

4.2 Автоматизированная система регистрации и анализа информации о технологическом браке.

4.3 Советующий блок с нечеткой логикой автоматизированной системы межцеховой технологической маршрутизации.

4.4 Проектирование автоматизированной системы расчета трудоемкости изготовления детали.

4.4.1 Современные средства определения трудоемкости.

4.4.2 Структура автоматизированной системы расчета трудоемкости.

4.4.3 Автоматизированная система оценки технологичности.

4.4.3.1 Информационно-справочная система обеспечения технологичности конструкции изделия.

4.4.3.2 Автоматизированная система расчета трудоемкости

4.5 Выводы.

В рамках технологической подготовки машиностроительного производства осуществляется формирование организационно-технологической структуры .производственного, процесса изготовления машин. Она представляет собой совокупность связей технологического процесса изготовления машины, конструкторской и технологической подготовки производства, а также организации обслуживания производственного процесса, обеспечивающей упорядоченность, координацию и регулирование деятельности технологической системы.

При выполнении технологического процесса предмет труда последовательно проходит по цехам и производственным участкам в соответствии с выполняемыми технологическими операциями. Указанную последовательность называют межцеховым технологическим маршрутом. На основе межцеховых технологических маршрутов формируются машинокомплекты подразделений предприятия. Машинокомплект представляет собой совокупность деталей и узлов, входящих в данное конкретное изделие и изготавливаемых в данном цехе в пропорциях, предусмотренных его конструкцией, а также деталей, идущих на индивидуальный или кратный выпуск комплектов запасных частей [32].

Рациональное формирование машинокомплектов производственных подразделений позволяет значительно снизить напряженность производственных заданий и, как следствие, риск выпуска' несоответствующей продукции. Поэтому риск выпуска несоответствую продукции является системным свойством машинокомлекта как множества составляющих его предметов труда.

ГОСТ 14.205-83 определяет технологичность конструкции изделия при производстве как совокупность свойств конструкции, определяющих ее приспособленность к достижению оптимальных затрат на изготовление для заданных показателей качества, объема выпуска и условий выполнения работ. Поэтому заводские технологи при разработке вариантов межцеховой, маршрутизации решают задачу практической стандартизации маршрутов5 на, основе их квалиметрической оценки по таким показателям технологичности, как трудоемкость изготовления изделия по этому маршруту и риск выпуска несоответствующей продукции- с учетом условий выполнения работ. Для оценки рациональности машинокомплекта в целом они вынуждены интуитивно оперировать категорией его технологичности, как универсума свойств машинокомлекта относительно множеств свойств составляющих его предметов труда. Установление \ рационального компромисса между такими показателями качества производственного процесса изготовления машин как напряженность производственных заданий, характеризуемой составом и трудоемкостью машинокомплекта, и риском выпуска несоответствующей продукции, составляет задачу управления технологичностью машинокомплекта производственного подразделения, являющейся важным показателям качества производственного процесса.

Работа выполнена в соответствии с грантом Российского фонда фундаментальных исследований №* 08-08-99045-рофи и рядом хоздоговорных НИР.

Методы и средства исследования. При выполнении работы использовались научные положения технологии машиностроения и всеобщего управления качеством продукции, теорий систем и системного анализа, информации, множеств, метода экспертных оценок, методологии структурного анализа и проектирования ГОЕБ, эксплуатационных исследований технологических систем в действующем 1 машиностроительном производстве, систематического изучения ежедневной профессиональной практики технологов, математико-статистической обработки данных об межцеховых технологических маршрутах изготовления деталей трубопроводной промышленной арматуры для нефте- и газопроводов.

Наиболее существенные научные результаты, полученные лично соискателем:

- структурно-функциональная модель процесса формирования на машиностроительном предприятии рациональных производственных заданий (машинокомплектов) производственным подразделениям и системы межцеховых маршрутов деталей и сборочных единиц;

- экспертно-аналитический метод решения задачи межцеховой технологической маршрутизации и формирования машинокомплектов производственных подразделений, позволяющий оптимизировать использование производственных мощностей предприятия;

- методика оценки полезности технологических проектных решений при формировании машинокомплектов производственных подразделений по однозначным правилам различными проектировщиками, имеющими свои субъективные представления о полезности принимаемых решений для достижения глобальной цели - обеспечения требуемого уровня качества машин;

- методика квалиметрической оценки технологичности машинокомплекта производственного подразделения на основе конструкторско-технологических моделей машинокомплекта и составляющих его деталей и сборочных единиц, представляющих собой совокупность трехмерных моделей предметов труда и дополнительных параметров; назначенных на конструктивные элементы и элементарные поверхности.

Научная новизна результатов исследования

- в области технологии машиностроении: выявлены информационные связи производственного процесса изготовления машин, основанные на теоретико-множественном представлении зависимости между трудоемкостью изготовления машинокомплекта в производственном подразделении и конструктивно-технологическими параметрами входящих в его состав предметов труда;

- в области стандартизации и управления качеством продукции: выявлены закономерности функциональных взаимодействий в рамках сети процессов предприятия между процессами межцеховой технологической маршрутизации и управления несоответствующей продукцией, основанные на представлении о технологичности машинокомплекта производственного подразделения, определяемой ее квалиметрической оценкой, и взаимозависимости между напряженностью производственных заданий и риском несоответствий.

Практическая значимость. Разработано математическое и методическое обеспечение процедуры разработки рациональной организационно-технологической структуры производственного процесса изготовления машин на основе управления технологичностью машинокомплектов подразделений предприятия по критерию трудоемкости.

Реализация работы. Результаты данной работы внедрены на предприятии ЗАО «Тяжпромарматура» (г. Алексин Тульской обл.) и используются в учебном процессе на кафедре «Автоматизированные станочные системы» ТулГУ.

Публикации и апробация работы. По тематике исследований опубликовано 9 работ, из них 4 в ведущих рецензируемых изданиях, включенных в список ВАК, общим объемом 2,9 п. л., в том числе авторских — 2,4 п. л.

Основные положения работы докладывались на научных конференциях профессорско-преподавательского состава ТулГУ в 20082011 гг.; на Международной научно-технической конференции «Бизнес-процессы и бизнес-системы» (г. Тула, 2006 г.); на Международной научно-технической конференции «Экономика. Управление. Стандартизация.

Качество» (г. Тула, 2006 г.); на Международной научно-технической конференции «Технологическая системотехника» (г. Тула, 2008 г.);на девятой и десятой Всероссийских научно-практических конференциях «Управление качеством» (г.Москва, 2010, 2011 гг.); на Всероссийской' научно-технической конференции студентов и аспирантов «Современные технологии обработки металлов и средства их автоматизации» (г. Тула, 2010 г.); Всероссийской научно-практической конференции для студентов, аспирантов, молодых ученых «Инновационные наукоемкие технологии: теория, эксперимент и практические результаты» (г. Тула, 2010 г.).

В первом разделе выполнен анализ актуальных проблем проектирования организационно-технологических структур производственного процесса изготовления машин и маршрутно-операционной технологии их изготовления, а также методов квалиметрической оценки и обеспечения технологичности. Выполнено концептуальное исследование системы факторов, влияющих на качество машин в производстве, производительность труда и себестоимость изготовления машин. Показано, что необходимо интегрированное решение практических задач, относящихся как к области технологии машиностроения, так и к области управления качеством продукции.

Во втором разделе разработана методика решения задачи межцеховой технологической маршрутизации и формирования машинокомплектов производственных подразделений на основе экспертно-аналитического подхода. На основе методологии структурно-функционального моделирования ЮЕЕ0 разработана модель функциональных взаимодействий при решении задачи технологической маршрутизации предметов труда и формирования машинокомплектов производственных подразделений. Выполнена формализация процесса разработки технологического маршрута для конкретного предмета труда. На основе классификации различных объектов производства разработана система единичных показателей качества технологического маршрута, используемых при квалиметрической оценке технологичности машинокомплекта, а также система логических и лингвистических условий и ограничений.

Третий раздел посвящен разработке методики квалиметрической оценки технологичности машинокомплекта производственного подразделения. Квалиметрическая оценка технологичности? машинокомплекта определяется по ее важнейшей составляющей. — трудоемкости изготовления машинокомплекта, включающей трудоемкости изготовления предметов труда, составляющих данный машинокомплект. Трудоемкость изготовления предмета труда на этапе конструкторско-технологической подготовки производства определяется методом регрессионного анализа, основанного на получении математических зависимостей трудоемкости изготовления от различных параметров предметов труда. Раскрыта сущность интегрированной конструктивно-технологической модели машинокомплекта, представлена математическая модель расчета трудоемкости и методика интеграции этих моделей, выполнена оценка адекватности математической модели. С помощью метода экспертных оценок были установлены параметры предметов труда, оказывающие наибольшее влияние на трудоемкость их изготовления. Предварительное обучение регрессионной математической модели трудоемкости машинокомплекта было проведено на основе серии виртуальных экспериментов по моделированию механической обработки различных конструктивно-технологических элементов и поверхностей предметов труда с определением требуемого времени обработки.

В четвертом разделе рассмотрены результаты практической реализации разработанного методического, программного и информационного обеспечения, предназначенного для оперативной разработки и сравнительной оценки полезности проектных решений при формировании оптимальной организационно-технологической структуры производственного процесса изготовления деталей машин на основе оценки технологичности машинокомплектов производственных подразделений. Представлены автоматизированные системы межцеховой технологической маршрутизации, регистрации и анализа информации о технологическом браке, оценки технологичности машинокомплектов производственных подразделений.

В заключении обсуждаются итоги работы и формулируются общие выводы по диссертации.

Автор выражает благодарность научным руководителям д.т.н., профессору Иноземцеву А.Н. и д.т.н., профессору Анцеву В.Ю. за научные консультации при подготовке диссертационной работы, сотрудникам кафедры «Автоматизированные станочные системы» Тульского государственного университета за помощь, поддержку, полезные замечания и предложения, высказанные в ходе обсуждения диссертационной работы, а также сотрудникам ЗАО «Тяжпромарматура» за помощь при практической реализации результатов исследования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

В работе решена актуальная задача управления технологичностью машинокомплекта производственного подразделения на основе установления рационального компромисса между напряженностью производственных заданий, характеризуемой составом и трудоемкостью машинокомплекта, и риском выпуска несоответствующей продукции.

Результаты проведенных теоретических исследований и их практическое использование позволяют сделать следующие основные выводы:

1. В результате структурно-функционального моделирования процесса формирования на машиностроительном предприятии рациональных производственных заданий (машинокомплектов) производственным подразделениям установлено, что квалиметрическая оценка технологических проектных решений при формировании машинокомплектов должна осуществляться на основе сочетания экспертных и аналитических методов поиска решений и использования лингвистического отношения предпочтения.

2. Установлено, что разработку технологических проектных решений по оптимизации использования производственных мощностей предприятия следует производить на основе экспертно-аналитического метода решения задачи межцеховой технологической маршрутизации и формирования машинокомплектов производственных подразделений, предусматривающего выбор предпочтительного варианта путем квалиметрической оценки технологачности машинокомплекта с использованием нечеткого отношения предпочтения на основе лингвистической переменной «Риск несоответствий»,, которая в режиме самообучения учитывает загрузку производственных подразделений, предысторию возникновения в них технологического брака и субъективные суждения разработчиков технологических проектных решений.

3. Показано, что рациональное решение задачи формирования машинокомплектов производственных подразделений следует осуществлять на основе разработанной системы логических условий и ограничений, учитывающих геометрическую форму (конфигурацию) предмета труда; специализацию технологического оборудования производственных подразделений; объем выпуска продукции; взаимосвязь габаритных размеров предмета труда с рабочим пространством технологического оборудования; возможность обработки заготовки на станке исходя из максимальной массы заготовки, устанавливаемой на станке; соответствие класса точности металлорежущего станка параметрам точности изготавливаемого предмета труда; взаимосвязь параметра шероховатости обрабатываемых поверхностей с предельным значением шероховатости, которое может быть достигнуто на рассматриваемом технологическом оборудовании.

4. Установлено, что квалиметрическую оценку технологичности машинокомплекта следует определять по ее важнейшей составляющей -трудоемкости изготовления машинокомплекта, которую на этапе конструкторско-технологической подготовки производства надлежит оценивать на основе разработанной конструкторско-технологической модели машинокомплекта, представляющую собой совокупность трехмерных моделей составляющих его предметов труда, специфицированных требованиями по качеству и точности поверхностей, назначенными на конструктивные элементы и элементарные поверхности предметов труда.

5. Показано, что трудоемкость изготовления предметов труда, составляющих машинокомплект производственного подразделения, следует определять методом регрессионного анализа, основанного на получении математических зависимостей трудоемкости изготовления от размеров конструктивно-технологических элементов предметов труда и параметров их шероховатости и квалитета точности, а первоначальное обучение регрессионной математической модели трудоемкости машинокомплекта целесообразно проводить на основе серии виртуальных экспериментов по моделированию механической обработки различных КТЭ и поверхностей предметов труда с определением требуемого времени обработки.

6. Установлено, квалиметрическую оценку технологичности машинокомплекта следует производить путем интеграции конструкторско-технологической модели машинокомплекта и математической модели расчета трудоемкости предмета труда, достигаемой на основе разработанной многоуровневой развернутой схемы квалиметрической оценки технологичности машинокомплекта.

7. Для оперативной разработки и сравнительной оценки полезности проектных решений при формировании рациональной организационно-технологической структуры производственного процесса изготовления деталей машин на основе квалиметрической оценки технологичности машинокомплектов производственных подразделений разработаны автоматизированные системы межцеховой технологической маршрутизации, регистрации и анализа информации о технологическом браке, квалиметрической оценки технологичности машинокомплектов производственных подразделений.

8. Промышленная реализация результатов работы осуществлена в производственных условиях ЗАО «Тяжпромарматура» при изготовлении запорной арматуры для нефте- и газопроводов. В результате применения представленной процедуры разработки рациональной организационно-технологической структуры производственного процесса изготовления машин на основе управления технологичностью машинокомплектов подразделений предприятия по критерию трудоемкости доведен до 99,9 % процент сдачи продукции с первого предъявления, на 47 % снизился удельный вес потерь от брака в себестоимости, процент рекламаций на выпускаемую продукцию снизился до 0,1 %.

1. Аверченков В.И. Формализация построения и выбора прогрессивных технологий, обеспечивающих требуемое качество изделий. Дисс. докт. техн. наук. Брянск: БИТМ, 1990. — 514 с.

2. Акимов И.В. Самообучающаяся система экспресс-оценки трудоёмкости изготовления деталей машин: Автореф. дис.канд. техн. наук: 05.02.08. Тула, 1999.

3. Алиев P.A., Абдикеев Н.М., Шахназаров М.М. Производственные системы с искусственным интеллектом. — М.: Радио и связь, 1990.-264 с.

4. Алиев P.A., Церковный А.Э., Мамедова Г.А. Управление производством при нечеткой исходной информации. М.: Энергоатомиздат, 1991. -240 с.

5. Амиров Ю.Д. Научно-техническая подготовка производства. -М.: Экономика, 1989. 230 с.

6. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3-х т. Т. 1. — 7-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1992. - 720 с.

7. Анцев В.Ю. Информационная поддержка системы управления качеством в машиностроительном производстве: Дисс. . докт. техн. наук / Тула: ТулГУ, 2000. 447 с.

8. Арсеньев Ю.Н., B.C. Минаев Управление рисками / Под научной ред. д-ра техн. наук, проф. Ю.Н. Арсеньева. М.: Высшая школа, 1977.-388 с.

9. Базров Б.М. Модульная технология в машиностроении. М.: Машиностроение, 2001. - 368 с.

10. Балабанов А.Н. Контроль технической документации. 2-е изд. - М.: Изд-во стандартов, 1988. - 352 с.

11. Балабанов А.Н. Технологичность конструкции машин. М.: Машиностроение, 1987.-336 с.

12. Бешелев С.Д., Гурвич Ф.Г. Математико-статистические методы экспертных оценок. М.: Статистика, 1980. - 263 с.

13. Бочкарев П.Ю, Теория и принципы создания системы планирования гибких технологических процессов в условиях многономенклатурных производственных систем механообработки: Автореферат дисс. . д-ра. техн. наук. Саратов: СГТУ, 1997. 32 с.

14. Брахман Т.Р. Многокритериальное^ и выбор альтернативы в технике. М.:, Радио и связь, 1984. - 288 с.

15. Бункин В.А., Курицкий Б.Я., Сокуренко Ю.А. Решение задач оптимизации в управлении машиностроительным производством. JL: Машиностроение, 1976. - 232 с.

16. Войчинский А.Н., ЯнсонЭ.Ж. Технологичность изделий в приборостроении. Ленингр. Отд-ние, 1988.

17. Вольский B.C., Гордон Х.И. Укрупнённое техническое нормирование станочных работ. М.: Машгиз, 1961. - 205 с.

18. В помощь конструктору-станкостроителю/ В.И. Калинин, В.Н. Никифоров, Н.Я. Аникеев и др. -М.: Машиностроение, 1983.-288 с.

19. Гличев A.B. Основы управления качеством продукции. М.: Изд-во АМИ, 1998. - 356 с.

20. Гномшинский В.Г., ФлиорентГ.И. Теоретические основы инженерного прогнозирования. -М.: Наука, 1973. — 304 с.

21. Горанский Г.К., Владимиров Е.В., Ламбин Л.Н. Автоматизация технического нормирования работ на металлорежущих станках в помощью ЭВМ. -М.: Машиностроение, 1970.-224 с.

22. Горанский Г. К., Горелик Д. М. и др. Элементы теории автоматизации машиностроительного проектирования с помощью вычислительной техники. Минск: Наука и техника, 1970. — 335 с.

23. Горелова В.П., Мельникова E.H. Основы прогнозирования систем // Учеб. пособ. для инж.-экон. спец. вузов, 1986. — 287 с.

24. ГОСТ 14.004-83. Единая система технологической подготовки производства. Термины и определения основных понятий. М.: Издательство стандартов, 1984. - 8 с.

25. ГОСТ 27.004-85. Надежность в технике. Системы технологические. Термины и определения. М.: Издательство стандартов, 1986.- 13 с.

26. Григорович В. Г., Юдин С. В. Информационное обеспечение технологических процессов. -М.: Машиностроение, 1992. 144 с.

27. Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ: Пер. с англ. — В 2-х кн. Кн. 1. — 2-е изд. - М: Финансы и статистика, 1986. - 366 с.

28. Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ: В 2-х кн. Кн. 2 / Пер. с англ. 2-е изд. - М: Финансы и статистика, 1987. - 351 с.

29. Дюбуа Д., Прад А. Теория возможностей. Приложения к представлению знаний в информатике: Пер. с фр. М.: Радио и связь, 1990.-288 с.

30. Единая система технологической документации: Справочное пособие / Е.А. Лобода, В.Г. Мартынов, Б.С. Мендриков и др. М.: Издательство стандартов, 1992. - 325 с.

31. Заде Л.А. Понятие лингвистической переменной и его применение к принятию приближенных решений. — М.: Мир, 1976. 168 с.

32. Звягинцев Ю.Е. Оперативное планирование и организация ритмичной работы на промышленных предприятиях. Киев: Тэхника, 1990. - 155 с.

33. Иноземцев А.Н. Проектирование процессов и систем механообрабртки на основе разрешения неопределенности технологической информации: Дисс. . докт. техн. наук / Тула: ТулГУ, 1998.-451 с.

34. Информационная поддержка систем управления качеством изготовления машин 1 С.А. Васин, В.Ю. Анцев, А.Н. Иноземцев,

35. Н.М. Пушкин; Под общ. ред. С.А. Васина. — Тула: Тул. гос. ун-т, 2002. -428 с.

36. Колесов И.М. Основы технологии машиностроения: Учебник для машиностроительных вузов. М.: Машиностроение, 1997. - 592 с.

37. Кондаков А.И. Разработка научно-методической базы автоматизированной поддержки решений производственно-технологического цикла. Автореферат дисс. . докт. техн. наук. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1999. 32 с.

38. Кохановский В.Д., Дзюман-Грек Ю.Н. Конструкторский контроль чертежей. — М.: Машиностроение, 1988. — 232 с.

39. Кофман А. Введение в теорию нечетких множеств. М.: Радио и связь, 1982.-432 с.

40. Крайер Э. Успешная сертификация на соответствие нормам ИСО серии 9000. Руководство по подготовке и проведению сертификации; дальнейшие шаги. 2-е изд.: Пер. с нем. М.: ИЗДАТ, 1999. - 551 с.

41. Курляндчик Р.И. Обеспечение ритмичности машиностроительного производства. JL: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1989. - 144 с.

42. Кутин A.A. Создание конкурентоспособных станков. М.: Изд-во «Станкин», 1996. - 202 с.

43. Леоненков A.B. Нечеткое моделирование в среде MATLAB и fuzzyTECH. СПб.: БХВ-Петербург, 2005. - 736 с.

44. Марка Д., МакГоуэн К. Методология структурного анализа и проектирования: пер. с англ. -М.: МетаТехнология, 1993.-240 с.

45. Маталин A.A. Технология машиностроения: Учебник для машиностроительных вузов. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1985.-496 с.

46. Мелихов А.Н., Берштейн Л.С., Коровин С .Я. Ситуационные советующие системы с нечеткой логикой. М.; Наука, 1990. - 272 с.

47. Металлорежущие системы машиностроительных производств: Учеб. пособие для студентов технических вузов / О.В. Таратынов, Г.Г. Земсков, И.М. Баранчукова и др.; Под ред. Г.Г. Земскова. М.: Высш. шк., 1988.-464 с.

48. Миркин Б.Г. Проблема группового выбора. М.: Наука, 1974.256 с.

49. Михалев С.Б., Мирзоев С.М. Автоматизация технологической подготовки производства. Мн.: Выш. школа, 1982. - 238 с.

50. Мушик Э., Мюллер П. Методы принятия технических решений: Пер. с нем. -М.: Мир, 1990.-208 с.

51. Нечеткие множества и теория возможностей. Последние достижения: Пер. с англ. / Под ред. P.P. Ягера. М.: Радио и связь, 1986. -408 с.

52. Никифоров А.Д. Управление качеством: Учеб. пособие для вузов. М.: Дрофа, 2004. - 720с.

53. Новиков O.A. Система комплексной автоматизации проектирования технологических процессов машиностроительного производства. Дисс. . докт. техн. наук. М.: РГУ нефти и газа, 1999. 538 с.

54. Обработка нечеткой информации в системах принятия решений/ А.Н. Борисов, A.B. Алексеев, Г.В. Меркурьева и др. М.: Радио и связь, 1989. -304 с.

55. Огвоздин В.Ю. Управление качеством. Основы теории и практики: Учебное пособие. — М.: Изд-во «Дело и сервис», 1999. 160 с.

56. Окрепилов В.В. Управление качеством: Учебник для вузов /2-е изд. — М.: ОАО «Изд-во «Экономика», 1998. 639 с.

57. Орлов А.И. Задачи оптимизации и нечеткие переменные. М.: Знание, 1980.-64 с.

58. Пиль Э.А. Нормирование операций механической обработки с помощью персонального компьютера // СТИН. 1995. — №3. - С. 23-24.

59. Плахотникова Е. В. Квалиметрическая оценка продукции на стадии проектирования на примере электромеханического провода: Автореф. дис.канд. техн. наук: 05.02.23. Тула, 2005.

60. Предприятие в нестабильной экономической среде: риски, стратегии, безопасность./ Клейнер Г.Б., Тамбовцев В.Л., Качалов P.M.; под общ. ред. С.А. Панова. -М.: ОАО «Изд-во «Экономика», 1997. 288 с.

61. Прыкин Б.В. Технико-экономический анализ производства. — М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2000. 399 с.

62. Робертсон Б. Лекции об аудите качества: Пер. с англ. / Под общей ред. Ю.П. Адлера. М.: Редакционно-информационное агентство «Стандарты и качество», 1999, - 260 с.

63. Рогов М. И прибыли, и убытки от неопределенности. // РИСК: Межотраслевой экономико-аналитический журнал. — 1994. — № 3-4. -С. 83-88.

64. Ротарь В.И., Шоломицкий А.Г. Об оценивании риска в страховой деятельности / Экономика и математические методы. 1996. -Том 32.-Вып. 1.-С. 96-105.

65. Рыжов Э.В., Аверченков В.И. Оптимизация технологических процессов механической обработки. К.: Наукова думка, 1989. - 192 с.

66. Рутковская Д., Пилиньский М., Рутковский Л. Нейронные сети, генетические алгоритмы и нечеткие системы. — М.: Горячая линия-Телеком, 2007. 452 с.

67. Саати Т. Принятие решений. Метод анализа иерархий: М.: Радио и связь, 1993. - 320 с.

68. Сакович В.А. Оптимальные решения экономических задач, -Мн.: Выш. школа, 1982.-272 с.

69. Сертификат, качество товара и безопасность покупателя / Под общей ред. Г.П. Воронина, В.Г. Версана. М.: ВНИИС, 1998. - 398 с.

70. Сертификация. Отечественная и зарубежная практика / Под ред. В.Г. Версана, Е.И. Тавера. М.: МП «Агро-принт», 1994. - 295 с.

71. Сосенушкин Е:Н. Принятие конструкторско-технологических решений при проектировании процессов холодной и полугорячей объемной штамповки: Автореферат дисс. . д-ра техн. наук. М.: МГТУ «СТАНКИН», 1994. 45 с.

72. Справочник технолога-машиностроителя / Под ред. А.Г. Косиловой и Т.И. Мещерякова. М.: Машиностроение, 1973. - 694 с.

73. Стандартизация и управление качеством продукции: Учебник для вузов /В.А. Швандар, В.П. Панов, Е.М. Купряков и др.; Под ред. проф. В.А. Швандара. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 1999. - 487 с.

74. Технологичность конструкции / под ред. C.JI. Ананьева, В.П. Купровича. — М.: Машиностроение, 1969.

75. Технологичность конструкции изделия: Справочник / Ю.Д. Амиров, Т.К. Алферова, П.Н. Волков и др.; Под. общ. ред. Ю.Д. Амирова. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1990. -768 с.

76. Технология машиностроения: В 2 т. Т. 1. Основы технологии машиностроения: Учебник для вузов / В.М. Бурцев, A.C. Васильев, A.M. Дальский и др.; Под ред. A.M. Дальского. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1999. - 564 с.

77. Тимковский В.Г. Дискретная математика в мире станков и деталей. М.: Наука, 1992. - 144 с.

78. Трухаев Р.И. Модели принятия решений в условиях неопределенности. М.: Наука, 1981. - 258 с.

79. Трушин H.H. Организационно-технологическая структура производственного процесса на машиностроительном предприятии. -Тула: ТулГУ, 2003. 230 с.

80. Ухов H.H., Михайлов С.К., Белякова Е.И. Прогнозирование качества продукции. JL: Наука, 1980. - 127 с.

81. Финкелынтейн Ю.Ю. Приближенные методы и прикладные задачи дискретного программирования. М.: Наука, 1976. - 264 с.

82. Фишберн П.К. Теория полезности для принятия решений/ Пер. с англ. В.Н. Воробьевой, АЛ. Кируты; Под. ред. H.H. Воробьева. М.: Наука, 1978.-352 с.

83. Хозяйственный риск и методы его измерения. Пер. с венг. / Бачкаи Т., Месена Д., и др. М.: Экономика, 1979. - 184 с.

84. Цыпкин Я.З. Основы теории обучающихся систем. М.: Наука, 1970.-252 с.

85. Червяков JI.M. Управление процессом обеспечения точности изделий машиностроения на основе когнитивных моделей принятия технологических решений. Автореферат дисс. д-ра техн. наук. М.: МГТУ «СТАНКИН», 1999. 40 с.

86. Черемных С. В., Семенов И.О., Ручкин B.C. Моделирование и анализ систем. IDEF-технологии: практикум. М.: Финансы и статистика, 2002. - 192 с.

87. Черемных С. В., Семенов И.О., Ручкин B.C. Структурный анализ систем. IDEF-технологии. М.: Финансы и статистика, 2001. -208 с.

88. Шадский Г.В., Трушин H.H. Применение метода экспертных оценок при технологической подготовке группового производства. Рукоп. деп. в ВНИИТЭМР, №318-89мш. Тула: ТулПИ, 1989. - 43 с.

89. Шадский Г.В., Трушин H.H. Формирование для конкретных производственных условий групп деталей оптимального состава // Автоматизированные станочные системы и роботизация производства. -Тула: ТулПИ, 1991. С. 132 - 140.

90. Шайн С.А. Разработка типовых норм времени и расчет численности вспомогательных рабочих на заводе. — М.: Машиностроение, 1979. -128 с.

91. Шарин Ю.С., Журавлева C.B. Укрупненные методы определения трудоемкости // Машиностроитель. 1992. - №9. - С. 9-10.

92. Шарин Ю.С. Технологическое обеспечение станков с ЧПУ. -М.: Машиностроение, 1986. — 176 с.

93. Ширялкин А.Ф., Епифанов В.В., Ефремов В.В. Методика расчёта укрупненной трудоёмкости обработки заготовки на основе элементно-технологического классификатора деталей машин // Вестник машиностроения. 1996. - №9. - С.39-41.

94. Ширялкин А.Ф., Епифанов В.В., Ефимов В.В. Классификация и кодирование деталей в интегрированной автоматизированной системе подготовки группового производства // Стандарты и качество. 1994. -№11.-С. 56-58.

95. Ширялкин А.Ф., Ефимов В.В., Епифанов В.В. О технологическом подходе к построению структур классификации деталей машин // Стандарты и качество 1994. - №8. - С.40-42.

96. Юдин Д.Б. Вычислительные методы теории принятия решений. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1989. - 320 с.

97. Якимович Б.А., Коршунов А.И. Определение прогнозной трудоемкости изготовления корпусных деталей в условиях автоматизированного производства // Вестник машиностроения. 1996. — №8.-С. 41-45.

98. Müller Р.Н., Beyermann U., Urban В., Muschick E. Zur wahrscheinlichkeitstheoretischen Formulierung des Risikobegriffs // Elektrie 37. 1983. - № 5. - S. 259 - 262.

99. Rembold U., Nnaji B.O., Storr A. CIM: Computeranwendung in der Produktion. Bonn; Paris; Reading, Mass. Addison - Wesley, 1994. - 783 S.

100. Zadeh L.A. The Linguistic Approach and its Application to Decision Analysis // Directions in Large-Scale Systems / Ed.: Y.C. Ho, S. K. Mitter. N.Y.: Plenum Press, 1976. - P. 335 - 361.