автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.07, диссертация на тему:Управление качеством подготовки управляющих программ для металлорежущих станков с ЧПУ

На правах рукописи

МОЦАКОВ Станислав Анатольевич

УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ ПОДГОТОВКИ УПРАВЛЯЮЩИХ ПРОГРАММ ДЛЯ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ С ЧПУ

Специальности: 05.02.07 - Технология и оборудование механической

и физико-технической обработки 05.02.23 - Стандартизация и управление качеством продукции

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Тула-2010

004605483

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Тульский государственный университет»

Научные руководители: доктор технических наук, профессор

Иноземцев Александр Николаевич доктор технических наук, профессор Анцев Виталик Юрьевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Васин Леонид Александрович кандидат технических наук Комаров Анатолий Владимирович

Ведущая организация: ОАО «Тяжпромарматура»

(г. Алексин Тульской области)

Защита состоится «• № июня 2010 г. в часов на заседании

диссертационного совета Д 212.271.01 при Тульском государственном университете (300012, г. Тула, пр. Ленина, 92,9-101)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тульского государственного университета.

Лк»

Автореферат разослан «4Н » мая 2010 г.

Учёны)! секретарь ..—.

диссертационного совет;£._ /

А.Б. Орлов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одним из важнейших элементов информационной инфраструктуры производственного процесса изготовления машин являются управляющие программы (УП) для металлорежущих станков с числовым программным управлением (ЧПУ). От высокого качества управляющих программ зависят качество обработанных деталей, надежность технологического оборудования и эффективность производственного процесса в целом. В свою очередь, качество управляющих программ зависит от качества процесса подготовки управляющих программ для металлорежущих станков с ЧПУ (далее — процесса подготовки УП). Это обусловливает необходимость применения к совершенствованию управления качеством процесса подготовки УП достижений современного менеджмента, в том числе менеджмента качества, который предполагает широкое использование принципов процессного подхода и стандартизацию соответствующих видов деятельности.

Процесс подготовки УП включает две основные стадии: разработка УП с конструкторско-технологической проработкой детали и технологии ее изготовления, в том числе и с применением систем автоматизации проектирования (САПР), и отладка УП непосредственно на металлорежущем станке с ЧПУ. В ходе выполнения данных стадий происходит взаимодействие различных подразделений предприятия, осуществляющих разработку конструкторской и технологической документации, выбор оборудования с ЧПУ, проектирование заготовки, приспособлений, оснащение технологического процесса инструментом и разработку управляющих программ. При этом участники процесса подготовки УП назначают ряд технико-экономических параметров, определяющих качество изготовления детали на станке с ЧПУ, зачастую интуитивно. Причем среди данных параметров выделяются допустимые для изменения в ходе выполнения процесса подготовки УП, такие как траектория движения инструмента, режимы резания и др., и недопустимые для изменения участниками данного процесса, а назначаемые конструкторами и технологами, такие как материал заготовки, геометрия и материал режущей части инструмента и др. Поэтому повышать качество процесса подготовки УП возможно на основе повышения степени соответствия допустимых для изменения технико-экономических параметров требованиям, установленным в нормативной и технической документации или руководством организации, в ходе взаимодействия всех участников данного процесса.

На качество УП сильное влияние оказывает правильный выбор момента завершения первой стадии процесса подготовки УП и перехода ко второй. Так, например, необоснованное увеличение первой стадии при некотором снижении риска технологического брака при отладке УП на станке с ЧПУ увеличивает общие затраты времени и других ресурсов на процесс подготовки УП в целом. В то же время снижение длительности данной стадии увеличивает риск технологического брака при отладке УП и длительность, а соответственно и затраты ресурсов, на второй стадии процесса подготовки УП. Поэтому необходимо определить оптимальный уровень качества процесса подготовки УП,

3

V.

при котором целесообразно начинать отладку УГ1 непосредственно на металлорежущем станке с ЧПУ.

Таким образом, актуальной является задача повышения эффективности и качества обработки деталей на металлорежущих станках с ЧПУ на основе совершенствования процесса подготовки управляющих программ.

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

Цель работы заключается в повышении качества управляющих программ для металлорежущих станков с числовым программным управлением на основе квалиметрической оценки процесса подготовки управляющих программ.

Для достижения поставленной цели сформулированы и решены следующий задачи исследований:

1) выполнить анализ процесса подготовки УП, а также методов управления им с целью раскрытия структуры информационных и логических связей, возникающих в структурных подразделениях предприятия в рамках исследуемого процесса;

2) разработать механизм управления качеством процесса подготовки УП;

3) разработать модель квалиметрической оценки процесса подготовки УП;

4) разработать методику определения оптим; льного уровня качества процесса подготовки УП;

5) разработать систему информационной поддержки квалиметрической оценки процесса подготовки УП;

6) определить состав и разработать методику подготовки нормативной документации на процесс подготовки УП, в соответствии с требованиями стандартов ГОСТ Р ИСО серии 9000;

7) осуществить практическую реализацию результатов научных исследований на машиностроительном предприятии с серийным характером выпуска продукции.

Методы и средства исследования. Теоретические и экспериментальные исследования проводились на основе научных положений технологии машиностроения, методов всеобщего управления качеством, квалиметрии, структурно-функционального моделирования ГОЕР, теории построения алгоритмов и программ, а также обобщения производственного опыта отечественных и зарубежных машиностроительных предприятий.

Основные положения, выносимые автором на защиту:

- структурно-функциональная модель процесса подготовки УП, позволяющая раскрыть структуру информационных; связей, возникающих в рамках данного процесса, и построенная на основе методологии системного анализа и проектирования ЮЕР;

-механизм управления процессом подготовки УП, формирующий соответствующие управляющие воздействия на условия и факторы, влияющие на неупорядоченность данного процесса;

- модель квалиметрической оценки процесса подготовки УП, позволяющая определить качество данного процесса на основе оценок качества выделенных

взаимосвязанных подпроцессов данного процесса;

- методика определения оптимального уровня качества процесса подготовки УП, характеризуемого минимумом, либо полным отсутствием технологического брака, и приемлемым временем отладки УП на металлорежущем станке с ЧПУ;

- методика разработки нормативной документации на процесс подготовки УП, устанавливающая совокупность правил, регламентирующих данный процесс и управление им в рамках сети процессов предприятия.

Научная новизна результатов исследования в области технологии и оборудования механической и физико-технической обработки: выявлены закономерности проявления информационных, экономических и организационных связей, возникающих в результате деятельности инженерных служб, взаимодействующих при подготовке УП, и раскрывающих степень достижения эффективности и качества обработки деталей на металлорежущих станках с ЧПУ.

Научная новизна результатов исследования в области стандартизации и управления качеством продукции', предложены математические и информационные модели состояния и динамики качества процесса подготовки УП для металлорежущих станков с ЧПУ, характеризуемого его квалиметрической оценкой, учитывающей степень достижения соответствия допустимых для изменения технико-экономических параметров данного процесса требованиям, установленным в нормативной и технической документации или руководством организации.

Практическая значимость.

Разработаны система информационной поддержки квалиметрической оценки процесса подготовки управляющих программ для металлорежущих станков с ЧПУ и методики управления качеством процесса подготовки управляющих программ для металлорежущих станков с ЧПУ и подготовки стандартов организаций (СТО), регламентирующих деятельность их инженерных служб, взаимодействующих при подготовке УП, и входящих в документацию систем менеджмента качества, соответствующих требованиям стандартов ГОСТ РИСО серии 9000.

Реализация работы. Результаты данной работы внедрены на предприятии ОАО «Тульский оружейный завод».

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на научных конференциях профессорско-преподавательского состава ТулГУ в 20072010 гг.; на Международной научно-технической конференции «Технологическая системотехника» (г. Тула, 2006 г.); на международной молодежной научной конференции «XXXV Г'агаринские чтения» (г. Москва, 2009 г.); III молодежной научно-практической конференции студентов Тульского государственного университета (г. Тула, 2009 г.); Восьмой и Девятой Всероссийских научно-практических конференциях «Управление качеством» (г. Москва, 2009, 2010 гг.).

Публикации. По тематике исследований опубликовано 9 работ, из них 3 в ведущих рецензируемых изданиях, включенных в список ВАК, общим объемом 2,4 п. л.

Структура и объём работы; Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заточения, списка литературы и двух приложений. Содержит 141 страницу машинописного текста, 40 таблиц, 24 рисунка, список литературы из 106 наименований и 2 приложения на 10 страницах. Общий объем диссертации 178 страниц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

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

В первой главе проведен анализ методов управления процессом подготовки УП и его организации и стандартизации в соответствии с принципами процессного подхода.

Показано, что повысить качество процесса подготовки УП возможно на основе интерпретации к данному процессу механизма управления качеством системы КАНАРСПИ (качество, надежность, ресурс с первых изделий). В разрабатываемом механизме подготовки УП следует учитывать квалификацию инженера-технолога, инженера-программиста, сложность конфигурации приспособления, особенности оборудования с ЧПУ, рассеяние припуска, вариабельность жесткости станков разных моделей и другие факторы.

Для повышения эффективности управления качеством процесса подготовки УП следует использовать принципы процессного подхода. Практическое применение процессного подхода предусматривает детальный анализ и описание процесса подготовки УП на предприятии в виде единой и согласованной сети процессов, с учетом всех компонентов, необходимых для качественного функционирования каждого из составляющих процессов. При этом в соответствии с требованиями стандартов ГОСТ Р ИСО серии 9000 необходимо на детальном уровне , рассмотреть: ответственность руководства, менеджмент ресурсов, процессы жизненного цикла продукции, измерение, анализ и улучшение. Для этого необходимо выполнить структурно-функциональное моделирование взаимодействия служб, принимающих непосредственное участие в процессе подготовки УП.

Проанализирован процесс подготовки УП как часть производственного процесса; значение, задачи и структура инженерных служб предприятий; существующие способы организации выполнения работ по подготовке УП; методы мониторинга и анализа процессов в рамках создания сбалансированной системы показателей (BSC) на предприятии. Выполнена классификация бизнесс-процессов предприятия, связанных с подготовкой УГ.1 для металлорежущих станков с ЧПУ. Показано, что процесс подготовки УП относится к разряду критических, т. е. тех процессов, ненадлежащая организация которых или несоблюдение требований к выполнению которых могут представлять фактическую или потенциальную опасность для производственного процесса в целом, а, следовательно, и для эффективности бизнеса предприятия, так как это влечет за собой потери, связанные с риском повышенного уровня брака в ходе отладки УП на металлорежущем станке с ЧПУ и при последующей обработке деталей по данной УП.

В настоящее время существуют общие рекомендации к внедрению процессного подхода на предприятии и разработке необходимых для этого корпоративных стандартов, составляющих документацию системы менеджмента качества. Однако они не учитывают специфику процесса подготовки УП для металлорежущих станков с ЧПУ.

Вопросы практического применения процессного подхода к управлению деятельностью предприятий исследовали Адлер Ю.П., Азаров В.Н., Александровская JI.H., Анцев В.Ю., Безъязычный В.Ф., Бойцов Б.В., Бржозовский Б.М., Игнатьев A.A., Васильев В.А., Галкин В.И., Григорович В.Г., Иноземцев А.Н., Пасько Н.И., Проников A.C., Протасьев В.Б., Репин В.В., Родионов B.C., Суслов А.Г., Цырков A.B., Шолом A.M., Юдин C.B. и др. ученые. Однако основное внимание при этом уделялось процессам выпуска продукции, т. е. основным производственным процессам, и задача управления процессом подготовки УП для металлорежущих станков с ЧПУ в соответствии с принципами стандартов ИСО серии 9000 не нашла окончательного решения.

На основании вышеизложенного определена цель работы и сформулированы задачи исследования.

Во второй главе разработан механизм процессного управления подготовкой управляющих программ для металлорежущих станков с ЧПУ.

Для практической реализации процессного подхода выполнена идентификация важнейших характеристик процесса подготовки УП на предприятии ОАО «Тульский оружейный завод». При этом с использованием пакета стандартов ¿моделирования IDEF разработана структурно-функциональная модель данного процесса (рисунок 1). Анализ структурно-функциональной модели процесса подготовки УП позволил выявить взаимодействия инженерных служб предприятия при выполнении основных стадий процесса подготовки УП и обосновать необходимость наличия соответствующих обратных связей в процессе подготовки УП при определении оптимального уровня качества процесса подготовки УП, при котором следует переходить от разработки УП к отладке УП непосредственно на станке с ЧПУ. Данные обратные связи в механизме управления качеством процесса подготовки УП формализованы на основе модели квалиметрической оценки данного процесса.

Анализ структурно-функциональной модели исследуемого процесса позволил выделить условия и факторы, влияющие на неупорядоченность системы управления качеством процесса подготовки УП. Данные факторы представлены на диаграмме Исикавы (рисунок 2).

Механизм управления качеством процесса подготовки УП в соответствии с циклом Деминга PDCA предусматривает применение непрерывного контроля уровня его качества на всех этапах подготовки УП Контроль качества процесса подготовки УП осуществляется путем сравнения запланированных значений показателей качества с действительными их значениями в соответствии с разработанным листом планирования контроля качества процесса подготовки УП., в котором отражены следующие данные: необходимое действие, время его начала и завершения, ответственные .исполнители, контролирующиелица и метод воздействия.

НТД на разработку КД

Рисунок 1 - Структурно - функциональная модель процесса подготовки У.П

Рисунок 2 - Причинно-следственная диаграмма качесгеа процесса подготовки УП

Для планирования оптимальных сроков выполнения всех необходимых работ в процессе подготовки УГ1 и осуществления контроля качества данного процесса в разработанном механизме управления качеством подготовки УП использована стрелочная диаграмма. С целью практической реализации механизма управления качеством процесса подготовки УП была разработана схема контроля качества данного процесса на предприятии ОАО «Тульский оружейный завод».

Механизм управления качеством процесса подготовки УП представлен следующим кортежем:

(Ь,У,М,АТ), (1)

где ¿-подмножество множества У характеристик конкретней детали, заданных техническими требованиями конструктора в соответствующей конструкторской документации (например, размеры, шероховатость и т.д.) с условно варьируемыми параметрами конкретного проектного решения;

V - подмножество множества X технологических возможностей изготовления данной детали на металлорежущем станке с ЧПУ (например, парк имеющегося на предприятии технологического оборудования, различные варианты технологического процесса обработки на станках с ЧПУ и т. д.) с варьируемыми параметрами;

Требуется выполнить некоторое действие М над множествами V и Ь в процессе подготовки УП для установления, обеспечения и поддержания требуемого уровня качества данного процесса за период времени АТ, в течение которого будет выполнен процесс подготовки УП. Действие М заключается в разработке УП с консгрукторско-технологической проработкой детали и технологии ее изготовлен м и отладке УП непосредственно на металлорежущем станке с ЧПУ.

В третьей главе разработана модель квалимегрической оценю! процесса подготовки УП.

Процесс подготовки УП представлен совокупностью взаимосвязанных подпроцессов: «Разработка конструкции детали», «Выбор металлорежущего станка с ЧПУ», «Проектирование заготовки», «Разработка технологического V процесса», «Оснащение технологического процесса режущим инструментом», «Проектирование приспособления», «Разработка УП». Качество процесса подготовки УП определяется качеством данных подпроцессов, которое оценивается оценками (>$¿>1, г = 1,...,7.

Оценка качества подпроцесса определяется совокупностью частных показателей качества Оу. являющимися элементами множеств V и Ь. Здесь }-\,...,1(1, где к, - количество частных показателей качества характеризующих 1-й подпроцесс. В диссертации для каждого из подпроцессов процесса подготовки УП приведено описание данных частных показателей качества. Например, подпроцесс «Выбор металлорежущего станка с ЧПУ» характеризуется следующими частными показателями качества: Оц - «Запас точности на линейный размер»; 012 - «Запас точности на угловой размер»; Ст\ — единичный

показатель «Наличие измерительного датчика контроля детали»; (?24 -единичный показатель «Наличие измерительного датчика контроля инструмента»; <?25 ~ единичный показатель «Наличие датчика термокомпенсации»; С?26 - «Экспертная оценка выбранного оборудования с ЧПУ». Для каждого из частных показателей качества процесса подготовки УП в диссертации приведена методика их расчета. Например, показатель <721 учитывает степень износа металлорежущего станка с ЧПУ и характеризует запас точности получения размеров детали, исходя из фактических погрешностей линейных перемещений станка, и определяется по следующей зависимости:

= (2) *клин

где Трлти - наибольшая фактическая ширешность линейных перемещений станка, которая периодически определяется путем прямого или косвенного измерения; 7\лин -наименьший допуск на линейный размер обрабатываемой детали. Оценка качества / -го подпроцесса Qsp¡ определяется по формуле:

(3)

м

где - вес частных показателей качества характеризующих /-й подпроцесс подготовки УП, который назначается группой экспертов;

ц,у =—---коэффициенты линейного преобразования частных показателей

качества в безразмерные (приведенные) единицы в пределах от 0 до 1, где <3,утах - максимальное' значение ] -го частного показателя качества.

Оценка качества процесса подготовки УП определяется по формуле:

& = (4)

/= I

где б,- - вес оценки качества /-го подпроцесса, который определяется экспертным методом при квалиметрической оценке процесса подготовки УП.

Механизм управления качеством процесса полготовки УП предполагает такую организацию данного процесса, при которой качество процесса подготовки УП достигается при минимальных затратах времени, материалов и других ресурсов. При этом управление качеством процесса подготовки УП ориентировано на снижение затрат, связанных с данным процессом, при обеспечении требуемого уровня качества УП. Поэтому была разработана методика определения оптимального уровня качества процесса подготовки УП, основанная на установленной в работе зависимости между суммарными затратами и уровнем качества процесса подготовки УП. С помощью данной методики осуществляется выбор момента завершения первой стадии процесса подготовки УП и перехода к отладке УП непосредственно на металлорежущем станке с ЧПУ.

Для этого значение квалиметрической оценки процесса подготовки УП должно удовлетворять условию.

(5)

где - удовлетворительный уровень качества; <2$дт ~ оптимальный уровень качества.

Удовлетворительный уровень качества процесса подготовки УП характеризуется обеспечением необходимого и достаточного минимума конструкторско-технологических требований. Отладка УД имеющей удовлетворительный уровень качества, харастеризуется высоким процентом брака, большим объемом слесарных работ и неоправданно завышенными расходом режущего инструмента и временем на отладку.

Оптимальный уровень качества процесса подготовки УП определяется удовлетворением всех конструкторско-технологических требований, минимумом, либо полным отсутствием брака, и приемлемым временем отладки УП на металлорежущем станке с ЧПУ.

Оптимальный и удоапетворительный уровни качества процесса подготовки УП определяются по следующим формулам:

Ш, = Ь&р, , (6)

1=1 у

е*опт = Ь&Р1опт. (7)

/=1

В диссертации определены значения данных уровней качества процесса подготовки УП и каждого из его структурных подпроцессов на основе экспериментальных исследований и опроса группы экспертов предприятия ОАО «Тульский оружейный завод». Например, для подпроцесса «Выбор металлорежущего станка с ЧПУ» получены следующие результаты: ОхР2у = °.254 -621 у + 0,259 • вщ + 0,089 • в1Ъу + 0,058 ■ в2Ау +

+ 0,153 • в25у + 0,037 • в2бу = 0,76, (8)

&Р2о„тГ<>^-С21о„т^0,259-а22о„т.+0,039.(?23опт.+

+ 0,058- С24опт + 0,153-О25опт. + 0,037.С26олт = 0,99.

Оптимальные и удовлетворительные уровни качества процесса подготовки УП и его подпроцессов могут изменяться в зависимости от специфики предприятия и требований, установленных руководством предприятия.

Четвертая глава посвящена описанию разработанной системы информационной поддержки квалиметрической оценки процесса подготовки УП.

Квалиметрическая оценка процесса подготовки УП проводится поэтапно при выполнении каждого из его подпроцессов. Ее проведение связано с необходимостью сбора многочисленных данных, в том числе и получаемых в результате проведения экспертных опросов большого числа специалистов. Для автоматизации процесса сбора и обработки указанных данных разработана

система информационной поддержки ВСС^С, которая функционирует в локальной компьютерной сети предприятия (рисунок 3).

Ввод исходных данных в программу ВСС^ЫС осуществляется по мере завершения каждого из подпроцессов процесса подготовки УП, что позволяет каждому из участников данного процесса своевременно обнаруживать и предотвращать возможные конструкторско-технологические несоответствия по мере их возникновения. В качестве исходных данных программа ВСС^КС использует конструкторско-технологические параметры, характеризующие каждый из подпроцессов процесса подготовки УП: размеры, допуски на размеры, шероховатости поверхностей, масса, материал детали, состояние обрабатываемой поверхности, определенные; показатели выбранного металлоре кущего станка с ЧПУ и т.д. В дальнейшем, опираясь на рассчитанные показатели качества и оценки, полученные экспертным методом, определяются уровни качества каждого из подпроцессов и процесса подготовки УП в целом.

Рассчитанные квалиметрические оценки процесса подготовки УП и каждого из ею подпроцессов, а также их удовлетворительные и оптимальные уровни, отображаются на экране монитора графически в процентном выражении (рисунок 4).

В системе информационной поддержки квалиметрической оценки процесса подготовки УП помимо основной функции контроля над качеством данного процесса имеется возможность формирования рекомендаций инженерно-техническим службам по улучшению результатов их деятельности.

Локальныйсервер

Блок расчете веса частных показателей качества

блок ввода данных

"Блок расчета веса подпроцессов

процессе подготовки УП

данных

Блок в ио да данных

Блох анализа корректности ввода данных

Пользователь (Эксперт №1)

Пользователь^Эксперт №2)

Блок синхронизации данных с сервером

Рисунок 3 - Структура системы информационной поддержки квалиметрической оценки процесса подготовки УП

- 4 - Сервисной моду оь

Блок ВИЗУИЛИЗ&ЦИИ расчетных значэиий уровнем качества

Блок формирования стандартных отчетов

Блок формирования рекомендаций и предложений

4 Базы

Пользователь (Эксперт №...)

ГЕйсчетный модуль-------1

Блок расчета

частных показателей качества

Г • Модуль ввода данных-

Использование разработанной системы информационной поддержки позволяет осуществлять своевременные и четко направленные действия, что дает возможность достичь значительного повышения уровня качества управляющих прмграмм и, следовательно, сокращения времени отладки УП и последующих переналадок, повышения качества выпускаемой продукции.

юж жряирвши

Шцнлши!

КОЕКвПМЕЯ

июпЯшШ-:»»*'

о]даяьптоЕет

л* т.

.подагсаах раэршуп» ед

¡ва

НОШюиЕСС ГОРДКТКИ ГП

5 ЦядеННЫ.»« Л

Рисунок 4 - В идее грамма системы информационной поддержки квапиметрической оценки процесса подготовки УП

В настоящее время разработанная система информационной поддержки квалиметрической оценки процесса подготовки УП находится в процессе опытной эксплуатации на предприятии ОАО «Тульский оружейный завод».

Приведены результаты практической реализации научно-теоретических исследований на примере подготовки УП для изготовления корпусной детали охотничьего ружья «Коробка ТОЗ-120» в производственных условиях ОАО «Тульский оружейный завод». Представлены квалиметрические оценки процесса подготовки управляющих программ для изготовления данной детали на различных стадиях разработки УП и сравнительный анализ изменения уровней качества процесса подготовки УП на данных стадиях. В конечном итоге обеспеченный уровень качества процесса подготовки УП позволил достигнуть снижения процента брака при серийном изготовлении корпусной детали «Коробка ТОЗ-120» с 37% до 3,2%, являющегося допустимым с учетом технологических потерь, связанных со спецификой обработки на станках с ЧГ1У.

В приложении представлены документы о внедрении результатов работы в ОАО «Тульский оружейный завод» и методика подготовки стандарта организации «Процесс подготовки управляющих программ для металлорежущих станков с ЧПУ», регламентирующего деятельность различных подразделений, участвующих в процессе подготовки УП. Разработанная методика включает описание необходимых разделов стандарта и их примерное содержание. При этом содержание разделов «Основные характеристики процесса», «Ресурсы процесса», «Выполнение процесса» и «Ответственность руководства за управление процессом» базируется на результатах, полученных в главах 2-3 диссертации.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Основным результатом данной диссертационной работы является решение важной научной задачи повышения эффективности и качества обработки деталей на металлорежущих станках с ЧПУ на основе совершенствования процесса подготовки управляющих программ.

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

1. Показано, что качество управляющих прогр мм для металлорежущих станков с ЧПУ может быть повышено на основе повышения эффективности межфункциональных взаимодействий инженерных служб предприятия при выполнении основных стадий процесса подготовки УП путем применения достижений современного менеджмента, в том числе менеджмента качества, который предполагает широкое использование принципов процессного подхода.

2. Установлено, что качество УП достигается варьированием технико-экономических параметров процесса подготовки УП, допустимых для изменения в ходе выполнения данного процесса, и выбором момента завершения разработки УП с конструкторско-технологической проработкой детали и технологии ее изготовления и начала отладки УП непосредственно на металлорежущем станке с ЧПУ.

3. В результате выполненного структурно-функционального моделирования процесса подготовки УП выявлены взаимодействия инженерных служб предприятия при выполнении основных стадий данного процесса и обоснованы соответствующие обратные связи в процессе подготовки УП при определении оптимального уровня качества УП, при котором следует переходить от разработки УП к отладке УП непосредственно на станке с ЧПУ. Показано, что формализацию данных обратных связей следует осуществлять на основе квалиметрической оценки процесса подготовки УП.

4. Показано, что механизм управления качеством процесса подготовки УП должен обеспечивать соответствующие управляющие воздействия на условия и факторы, влияющие на неупорядоченность системы управления качеством данного процесса. Установлено, что для выявления и группирования данных условий и факторов следует использовать причинно-следственную диаграмму, а

для планирования и контроля управляющих воздействий на данные факторы -стрелочную диаграмму.

5. Установлено, что квалиметрическую оценку процесса подготовки УП следует производить из основе оценок качества совокупности семи взаимосвязанных подпроцессов данного процесса, характеризуемых частными показателями качества, являющимися элементами множеств технологических возможностей изготовления детали на метгшлорежущих станках с ЧПУ и технических требований конструкторской документации с варьируемыми параметрами.

6. Показано, что уровень качества процесса подготовки УП должен принадлежать интервалу, ограниченному удовлетворительным и оптимальным уровнями. Причем удовлетворительный уровень качества процесса подготовки УП определяется обеспечением необходимого и достаточного минимума конструкторско-технологических требований а характеризуется высоким процентом технологического брака, большим объемом слесарных работ и неоправданно завышенными расходом режущего инструмента и временем на отладку, а оптимальный уровень качества данного процесса определяется удовлетворением всех конструкторско-технологических требований и характеризуется минимумом, либо полным отсутствием брака, и приемлемым временем отладки УП на металлорежущем станке с ЧПУ.

7. Разработана система информационной поддержки квалиметрической оценки процесса подготовки УП, позволяющая определять удовлетворительный, текущий и оптимальный уровни качества процесса подготовки УП и составляющих его семи подпроцессов. Приведены результаты практического применения данной системы при подготовке УП для изготовления корпусной детали охотничьего ружья «Коробка ТОЗ-120» в производственных условиях ОАО «Тульский оружейный завод», позволившее достигнуть снижения процента брака при серийном производстве данной детали с 37 % до 3,2 %.

8. Разработана методика подготовки стандарта организации «Процесс подготовки управляющих программ для металлорежущих станков с ЧПУ», регламентирующего деятельность инженерных служб предприятия в процессе подготовки УП и входящего в документацию системы менеджмента качества, соответствующей требованиям стандартов ГОСТ Р ИСО серии 9000.

9. Результаты данной работы в виде системы информационной . поддержки квалиметрической оценки процесса подготовки УП и методик управления качеством процесса подготовки УП и подготовки стандартов организаций, регламентирующих деятельность их инженерных служб, участвующих в подготовке УП, внедрены на предприятии ОАО «Тульский оружейный завод» и используются в учебном процессе на кафедре «Автоматизированные станочные системы» ТулГУ.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНО В РАБОТАХ:

1. Моцаков С.А., Анцев В.Ю. Управление качеством процесса подготовки программ для металлообрабатывающего оборудования с ЧПУ //

Известия Тульского государственного университета. Серия Технологическая системотехника. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. - Вып. 15. -С. 55-59.

2. Моцаков С.А. Управление эффективностью и качеством процесса подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ // Лучшие научные работы студентов и аспирантов Технологического факультета: Сборник статей. -Тула: Изд-во ТулГУ, 2008. - С. 131 - 134.

3. Моцаков С.А., Анцев В.Ю. Менеджмент качества процесса подготовки управляющих программ для металлообрабатывающего оборудования с ЧПУ // Сборник материалов восьмой Всероссийской научно-практической конференции «Управление качеством», 10-11 Марта 2009 года, ГОУ ВПО «МАТИ»-Российский государственный технологический университет им, К.Э^ Циолковского. - М.: МАТИ, 2009. - С. 74 - 77.

4. Моцаков С.А. Управление качеством процесса подготовки программ для металлообрабатывающего оборудования с ЧПУ И XXXIII Гагаринские чтения. Научные труды Международной молодежной научной конференции в 8 томах. Москва, 7-10 апреля 2009 г. - М.: МАТИ, 2009. - Т.2. - С. 152 - 154.

5,. Моцаков С.А., Анцев В.Ю. Оценка качества процесса подготовки управляющих программ для металлообрабатывающих станков с ЧПУ //Изв. ТулГУ. Технические иауки. Вып. 1. В 2 ч. 4.1. - Ту ia: Изд-во ТулГУ, 2009. -С. 190 -196.

6. Моцаков С.А. Оптимизация уровня качества процесса подготовки угравляющих программ для станков с ЧПУ // Молодежный вестник те отологического факультета: Лучшие научные работы студентов и аспирантов: сб. статей. В 2-хч.Ч. 2. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2009-С. 58-61.

7. Моцзжов С.А. Управление качеством процесса подготовки программ да я металлообрабатывающего оборудования с ЧПУ // IH-я молодежная научно-nf актическая конференция студентов Тульского государственного университета «Молодежные инновации»: Сборник докладов / Под общей редакцией д-ра техн. на ук, проф. Ядыкииа Е.А. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2009. - С. 91 - 92.

8. Моцаков С.А., Шилов ПЛ. Обеспечение надежности управляющей программы для металлорежущего станка с ЧПУ // Изв. ТулГУ. Технические ш уки. Вып. 4. В 2 ч. 4.1. - Тула: Изд-во ТулГУ, 200!>. - С. 53 - 58.

9. Моце.ков С.А., Анцев В.Ю. Информационная поддержка квшиметрической оценки процесса подготовки управляющих программ для металлорежущих станков с ЧПУ // Сборник материалов девятой Всероссийской научно-практической конференции «Управление качеством», 10-11 Марта 2010 года / ГОУ ВПО «МАТИ»-Российский государственный технологический ук иверситет им. К.Э. Циолковского. - М.: МАТИ, 2010, - С. 26 -28.

Изд. лиц. ЛР №020300от 12.02.97. подписано в печать Формат (¡умага 60x84 Ум Бумага офсетная.

Усл.печЯ 0 . Уч.-издл.«ЗД. Тираж/Й2>кз. Заказ С/А Тульский государственный университет 300600, г.Тула, пр.Лапша, 92 Отпечатано в Издательстве ТулГУ 300600, г.Тула, пр.Ленинз, 95

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ МЕТОДОВ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОДГОТОВКИ УПРАВЛЯЮЩИХ ПРОГРАММ ДЛЯ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ С ЧПУ

1.1 Механизм управления качеством продукции в системе КАНАРСПИ

1.2 Процесс подготовки УП для металлорежущих станков с ЧПУ, как часть производственного процесса.

1.2.1 Значение и задачи инженерных служб участвующих в подготовке УП для металлорежущих станков с ЧПУ

1.2.2 Структура и структурное взаимодействие инженерных служб, задействованных в процессе подготовки УП для металлорежущих станков с ЧПУ, на предприятии ОАО «ТОЗ».

1.3 Стандартизация деятельности предприятия при внедрении системы менеджмента качества.

1.3.1 Содержание и цели процессного подхода

1.3.2 Классификация процессов на предприятиях.

1.3.3 Способы выделения процессов на предприятиях.

1.3.4 Мониторинг и анализ процессов в рамках создания сбалансированной системы показателей на предприятии

1.4 Процессный подход в управлении качеством подготовки УП для металлорежущих станков с ЧПУ .!.

1.5 Цели и задачи исследования.

2 МЕХАНИЗМ ПРОЦЕССНОГО УПРАВЛЕНИЯ ПОДГОТОВКОЙ УПРАВЛЯЮЩИХ ПРОГРАММ ДЛЯ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ С ЧПУ

2.1 Описание процесса подготовки управляющих программ для металлорежущих станков с ЧПУ

2.2 Структурно — функциональная модель процесса подготовки управляющих программ для металлорежущих станков с ЧПУ, на предприятии ОАО «ТОЗ»

2.3 Схема «причины — результаты» (диаграмма Исикавы).

2.4 Математическая модель процесса подготовки управляющих программ для металлорежущих станков с ЧПУ

2.5 Определение оптимального уровня качества процесса подготовки УП для металлорежущих станков с ЧПУ

2.6 Система управления качеством процесса подготовки управляющих программ для металлорежущих станков с ЧПУ (Цикл Деминга)

2.7 Выводы

3 МОДЕЛЬ КВАЛИМЕТРИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ ПРОЦЕССА ПОДГОТОВКИ УПРАВЛЯЮЩИХ ПРОГРАММ ДЛЯ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ С ЧПУ

3.1 Математическая модель квалиметрической оценки процесса подготовки управляющих программ для металлорежущих станков с ЧПУ.

3.2 Методика квалиметрической оценки процесса подготовки управляющих программ для металлорежущих станков с ЧПУ.

3.3 Формирование оптимального множества подпроцессов подготовки УП для металлорежущих станков с ЧПУ и определение их относительных весов методом ранжирования.

3.4 Квалиметрическая оценка процесса подготовки управляющих программ для металлорежущих станков с ЧПУ на предприятии ОАО «ТОЗ»

3.4.1 Определение частных критериев качества подпроцесса «разработка конструкции детали» и методы их оценки

3.4.2 Определение частных критериев качества подпроцесса «выбор металлорежущего станка с ЧПУ» и методы их оценки

3.4.3 Определение частных критериев качества подпроцесса «проектирование заготовки» и методы их оценки

3.4.4 Определение частных критериев качества подпроцесса «разработка ТП» и методы их оценки.

3.4.5 Определение частных критериев качества подпроцесса «оснащение ТП режущим инструментом» и методы их оценки

3.4.6 Определение частных критериев качества подпроцесса «проектирование приспособления» и методы их оценки

3.4.7 Определение частных критериев качества подпроцесса «разработка управляющей программы для металлорежущего станка с ЧПУ» и методы их оценки.

3.5 Определение относительного веса частных показателей качества подпроцессов процесса подготовки УП для металлорежущих станков с ЧПУ методом ранжирования

3.5.1 Определение относительного веса частных показателей качества подпроцесса «разработка конструкции детали»

3.5.2 Определение относительного веса частных показателей качества подпроцесса выбора металлорежущего станка с ЧПУ.

3.5.3 Определение относительного веса частных показателей качества подпроцесса «проектирование заготовки»

3.5.4 Определение относительного веса частных показателей качества подпроцесса «разработка ТП».

3.5.5 Определение относительного веса частных показателей качества подпроцесса «оснащение ТП режущим инструментом»

3.5.6 Определение относительного веса частных показателей качества подпроцесса «проектирование приспособления».

3.5.7 Определение относительного веса частных показателей качества подпроцесса «разработка управляющей программы для металлорежущего станка с ЧПУ».

3.6 Преобразование частных показателей качества в единую безразмерную систему меры.

3.7 Определение предельных уровней оценки качества процесса подготовки управляющих программ для металлорежущих станков с ЧПУ.

3.8 Выводы

4 ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ.

4.1 Система информационной поддержки квалиметрической оценки процесса подготовки управляющих программ для металлорежущих станков с ЧПУ

4.2 Расчет квалиметрической оценки процесса подготовки управляющих программ для металлорежущих станков с ЧПУ на примере детали ружейного производства «Коробка ТОЗ-120».

4.2.1 Расчет частных критериев качества подпроцесса «разработка конструкции детали».

4.2.2 Расчет частных критериев качества подпроцесса «разработка ТП»

4.2.3 Расчет частных критериев качества подпроцесса «проектирование заготовки».

4.2.4 Расчет частных критериев качества подпроцесса «оснащение ТП режущим инструментом»

4.2.5 Расчет частных критериев качества подпроцесса «проектирование приспособления»

4.2.6 Расчет частных критериев качества подпроцесса «выбор металлорежущего станка с ЧПУ».

4.2.7 Расчет частных критериев качества подпроцесса «разработка управляющей программы для металлорежущего станка с ЧПУ».

4.2.8 Расчет квалиметрической оценки подпроцесса «разработка конструкции детали».

4.2.9 Расчет квалиметрической оценки подпроцесса «разработка ТП»

4.2.10 Расчет квалиметрической оценки подпроцесса «проектирование заготовки».

4.2.11 Расчет квалиметрической оценки подпроцесса «оснащение ТП режущим инструментом»

4.2.12 Расчет квалиметрической оценки подпроцесса «проектирование приспособления»

4.2.13 Расчет квалиметрической оценки подпроцесса «выбор металлорежущего станка с ЧПУ».

4.2.14 Расчет квалиметрической оценки подпроцесса «разработка УП»

4.2.15 Расчет квалиметрической оценки процесса подготовки УП для металлорежущего станка с ЧПУ.

4.3 Сравнительный анализ изменения уровня качества процесса подготовки УП для металлорежущих станков с ЧПУ на примере адаптации УП для серийного изготовления корпусной детали «Коробка T03-120».

4.4 Выводы

Сегодня промышленная реализация систем управления качеством на отечественных предприятиях сталкивается с серьезными трудностями, связанными, в первую очередь, с недостаточным развитием информационной инфраструктуры производственного процесса изготовления изделий, затрудняющей использование при управлении качеством продукции имеющихся на предприятии ресурсов, в том числе и создаваемых при технологическом проектировании.

Возрастание роли информационного аспекта производственного процесса подготовки управляющих программ, для станков с ЧПУ обусловлено тем, что при отсутствии необходимой информации участники данного процесса во многих аспектах принимают решения наугад, идут на риск. В результате чего предприятия несут значительные затраты, связанные со временем и материалами.

Одним из важнейших элементов информационной инфраструктуры производственного процесса изготовления машин являются управляющие программы (УП) для металлорежущих станков с числовым программным управлением (ЧПУ). От высокого качества управляющих программ зависят качество обработанных деталей, надежность технологического оборудования и эффективность производственного процесса в целом. В свою очередь, качество управляющих программ зависит от качества процесса подготовки управляющих программ для металлорежущих станков с ЧПУ (далее — процесса подготовки УП). Это обусловливает необходимость применения к совершенствованию управления качеством процесса подготовки УП достижений современного менеджмента, в том числе менеджмента качества, который предполагает широкое использование принципов процессного подхода и стандартизацию соответствующих видов деятельности.

Процесс подготовки УП включает две основные стадии: разработка УП с конструкторско-технологической проработкой детали и технологии ее изготовления, в том числе и с применением систем автоматизации проектирования (САПР), и отладка УП непосредственно на металлорежущем станке с ЧПУ. В ходе выполнения данных стадий происходит взаимодействие различных подразделений предприятия, осуществляющих разработку конструкторской и технологической документации, выбор оборудования с ЧПУ, проектирование заготовки, приспособлений, оснащение технологического процесса инструментом и разработку управляющих программ. При этом участники процесса подготовки УП назначают ряд технико-экономических параметров, определяющих качество изготовления детали на станке с ЧПУ, зачастую интуитивно. Причем среди данных параметров выделяются допустимые для изменения в ходе выполнения процесса подготовки УП, такие как траектория движения инструмента, режимы резания и др., и недопустимые для изменения участниками данного процесса, а назначаемые конструкторами и технологами, такие как материал заготовки, геометрия и материал режущей части инструмента и др. Поэтому повышать качество процесса подготовки УП возможно на основе повышения степени соответствия допустимых для изменения технико-экономических параметров требованиям, установленным в нормативной и технической документации или руководством организации, в ходе взаимодействия всех участников данного процесса.

На качество УП сильное влияние оказывает правильный выбор момента завершения первой стадии процесса подготовки УП и перехода ко второй. Так, например, необоснованное увеличение первой стадии при некотором снижении риска технологического брака при отладке УП на станке с ЧПУ увеличивает общие затраты времени и других ресурсов на процесс подготовки УП в целом. В то же время снижение длительности данной стадии увеличивает риск технологического брака при отладке УП и длительность, а соответственно и затраты ресурсов, на второй стадии процесса подготовки УП. Поэтому необходимо определить оптимальный уровень качества УП, при котором целесообразно начинать отладку УП непосредственно на металлорежущем станке с ЧПУ.

Таким образом, актуальной является задача повышения эффективности и качества обработки деталей на металлорежущих станках с ЧПУ на основе совершенствования процесса подготовки управляющих программ.

Цель работы заключается в повышении качества управляющих программ для металлорежущих станков с числовым программным управлением на основе квалиметрической оценки процесса подготовки управляющих программ.

Для достижения поставленной цели сформулированы и решены следующие задачи исследований:

1) выполнить анализ процесса подготовки УП, а также методов управления им с целью раскрытия структуры информационных и логических связей, возникающих в структурных подразделениях предприятия в рамках исследуемого процесса;

2) разработать механизм управления качеством процесса подготовки УП;

3) разработать модель квалиметрической оценки процесса подготовки УП;

4) разработать методику определения оптимального уровня качества процесса подготовки УП;

5) разработать систему информационной поддержки квалиметрической оценки процесса подготовки УП;

6) определить состав и разработать методику подготовки нормативной документации на процесс подготовки УП, в соответствии с требованиями стандартов ГОСТ Р ИСО серии 9000;

7) осуществить практическую реализацию результатов научных исследований на машиностроительном предприятии с серийным характером выпуска продукции.

Представленные в диссертации теоретические и экспериментальные исследования проводились на основе научных положений технологии машиностроения, методов всеобщего управления качеством, квалиметрии, структурно-функционального моделирования ГОЕБ, теории построения алгоритмов и программ, а также обобщения производственного опыта отечественных и зарубежных машиностроительных предприятий.

В первой главе проведен анализ методов управления процессом подготовки УП и его организации и стандартизации в соответствии с принципами процессного подхода.

Показано, что повысить качество процесса подготовки УП возможно на основе интерпретации к данному процессу механизма управления качеством системы КАНАРСПИ (качество, надежность, ресурс с первых изделий). В разрабатываемом механизме подготовки УП следует учитывать квалификацию инженера-технолога, инженера-программиста, сложность конфигурации приспособления, особенности оборудования с ЧПУ, рассеяние припуска, вариабельность жесткости станков разных моделей и другие факторы.

Для повышения эффективности управления качеством процесса подготовки УП следует использовать принципы процессного подхода. Практическое применение процессного подхода предусматривает детальный анализ и описание процесса подготовки УП на предприятии в виде единой и согласованной сети процессов, с учетом всех компонентов, необходимых для качественного функционирования каждого из составляющих процессов. При этом в соответствии с требованиями стандартов ГОСТ Р ИСО серии 9000 необходимо на детальном уровне рассмотреть: ответственность руководства, менеджмент ресурсов, процессы жизненного цикла продукции, измерение, анализ и улучшение. Для этого необходимо выполнить структурно-функциональное моделирование взаимодействия служб, принимающих непосредственное участие в процессе подготовки УП.

Проанализирован процесс подготовки УП как часть производственного процесса; значение, задачи и структура инженерных служб предприятий; существующие способы организации выполнения работ по подготовке УП; методы мониторинга и анализа процессов в рамках создания сбалансированной системы показателей (BSC) на предприятии. Выполнена классификация бизнесс-процессов предприятия, связанных с подготовкой УП для металлорежущих станков с ЧПУ. Показано, что процесс подготовки УП относится к разряду критических, т. е. тех процессов, ненадлежащая организация которых или несоблюдение требований к выполнению которых могут представлять фактическую или потенциальную опасность для производственного процесса в целом, а, следовательно, и для эффективности бизнеса предприятия, так как это влечет за собой потери, связанные с риском повышенного уровня брака в ходе отладки УП на металлорежущем станке с ЧПУ и при серийном выпуске деталей.

В настоящее время существуют общие рекомендации к внедрению процессного подхода на предприятии и разработке необходимых для этого корпоративных стандартов, составляющих документацию системы менеджмента качества. Однако они не учитывают специфику процесса подготовки УП для металлорежущих станков с ЧПУ.

Вопросы практического применения процессного подхода к управлению деятельностью предприятий исследовали Адлер Ю.П., Азаров В.Н., Александровская JI.H., Анцев В.Ю., Безъязычный В.Ф., Бойцов Б.В., Бржозовский Б.М., Игнатьев A.A., Васильев В.А., Галкин В.И., Григорович В.Г., Иноземцев А.Н., Пасько Н.И., Проников A.C., Протасьев В.Б., Репин В.В., Родионов B.C., Суслов А.Г., ЦырковА.В., Шолом A.M., Юдин C.B. и др. ученые. Однако основное внимание при этом уделялось процессам выпуска продукции, т. е. основным производственным процессам, и задача управления процессом подготовки УП для металлорежущих станков с ЧПУ в соответствии с принципами стандартов ИСО серии 9000 не нашла окончательного решения.

Во второй главе разработан механизм процессного управления подготовкой управляющих программ для металлорежущих станков с ЧПУ.

Для практической реализации процессного подхода выполнена идентификация важнейших характеристик процесса подготовки УП на предприятии ОАО «Тульский оружейный завод» («ТОЗ»). При этом с использованием пакета стандартов моделирования ГОЕБ разработана структурно-функциональная модель данного процесса. Анализ структурно-функциональной модели процесса подготовки УП на предприятии ОАО «ТОЗ» позволил выявить взаимодействия инженерных служб предприятия при выполнении основных стадий процесса подготовки УП и обосновать необходимость наличия соответствующих обратных связей в процессе подготовки УП при определении оптимального уровня качества УП, при котором следует переходить от разработки УП к отладке УП непосредственно на станке с ЧПУ. Данные обратные связи в механизме управления качеством процесса подготовки УП формализованы на основе модели квалиметрической оценки данного процесса.

Анализ структурно - функциональной модели исследуемого процесса позволил выделить условия и факторы, влияющие на неупорядоченность системы управления качеством процесса подготовки УП на предприятии ОАО «ТОЗ». Данные факторы представлены в виде диаграммы Исикавы.

Механизм управления качеством процесса подготовки УП в соответствии с циклом Деминга РИСА предусматривает применение непрерывного контроля уровня его качества на всех этапах подготовки УП. Контроль качества процесса подготовки УП осуществляется путем сравнения запланированных значений показателей качества с действительными их значениями в соответствии с разработанным листом планирования контроля качества процесс подготовки УП, в котором отражены следующие данные: необходимое действие, время его начала и завершения, ответственные исполнители, контролирующие лица и метод воздействия.

Для планирования оптимальных сроков выполнения всех необходимых работ в процессе подготовки УП и осуществления контроля качества данного процесса в разработанном механизме управления качеством подготовки УП использована стрелочная диаграмма. С целью практической реализации механизма управления качеством процесса подготовки УП была разработана схема контроля качества данного процесса на предприятии ОАО «ТОЗ».

В третьей главе разработана модель квалиметрической оценки процесса подготовки УП.

Процесс подготовки УП представлен совокупностью взаимосвязанных подпроцессов: «Разработка конструкции детали», «Выбор металлорежущего станка с ЧПУ», «Проектирование заготовки», «Разработка технологического процесса», «Оснащение технологического процесса режущим инструментом», «Проектирование приспособления», «Разработка УП». Качество процесса подготовки УП определяется качеством данных подпроцессов.

Оценка качества любого из подпроцессов процесса подготовки УП определяется совокупностью частных показателей качества характеризующих данный подпроцесс. В диссертации для каждого из подпроцессов процесса подготовки УП приведено описание данных частных показателей качества. Для каждого из частных показателей качества процесса подготовки УП в диссертации приведена методика их расчета.

Механизм управления качеством процесса подготовки УП предполагает такую организацию данного процесса, при которой качество процесса подготовки УП достигается при минимальных затратах времени, материалов и других ресурсов. При этом управление качеством процесса подготовки УП ориентировано на снижение затрат, связанных с данным процессом, при обеспечении требуемого уровня качества УП. Поэтому была разработана методика определения оптимального уровня качества процесса подготовки УП, основанная на установленной в работе зависимости между суммарными затратами и уровнем качества процесса подготовки УП. С помощью данной методики осуществляется выбор момента завершения первой стадии процесса подготовки УП и перехода к отладке УП непосредственно на металлорежущем станке с ЧПУ.

В четвертой главе, на основе разработанной модели квалиметрической оценки процесса подготовки УП для металлорежущих станков с ЧПУ, разработана система информационной поддержки квалиметрической оценки данного процесса для обеспечения непрерывного контроля на всех этапах подготовки управляющей программы, которая в наивысшей степени способствует достижению соответствующего уровня качества.

Использование разработанной системы информационной поддержки позволяет осуществлять своевременные и четко направленные действия, что дает возможность достичь значительного повышения уровня качества управляющих программ и, следовательно, сокращения времени отладки УП и последующих переналадок, повышения качества выпускаемой продукции.

В настоящее время разработанная система информационной поддержки квалиметрической оценки процесса подготовки УП находится в процессе опытной эксплуатации на предприятии ОАО «Тульский оружейный завод».

Приведены результаты практической реализации научно-теоретических исследований на примере подготовки УП для изготовления корпусной детали охотничьего ружья «Коробка Т03-120» в производственных условиях ОАО «Тульский оружейный завод». Представлены квалиметрические оценки процесса подготовки управляющих программ для изготовления данной детали на различных стадиях разработки УП и сравнительный анализ изменения уровней качества процесса подготовки УП на данных стадиях. В конечном итоге обеспеченный уровень качества процесса подготовки УП позволил достигнуть снижения процента брака при освоении серийного изготовления корпусной детали «Коробка ТОЗ-120» с 37% до 3,2%, являющегося допустимым с учетом технологических потерь, связанных со спецификой обработки на станках сЧПУ.

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

В приложении представлены документы о внедрении результатов работы в ОАО «Тульский оружейный завод» и методика подготовки стандарта организации «Процесс подготовки управляющих программ для металлорежущих станков с ЧПУ», регламентирующего взаимодействие различных подразделений, участвующих в процессе подготовки УП. Разработанная методика включает описание необходимых разделов стандарта и их примерное содержание. При этом содержание разделов «Основные характеристики процесса», «Ресурсы процесса», «Выполнение процесса» и «Ответственность руководства за управление процессом» базируется на результатах, полученных в главах 2^3 диссертации.

Практическая значимость. Разработаны система информационной поддержки квалиметрической оценки процесса подготовки управляющих программ для металлорежущих станков с ЧПУ и методики управления качеством процесса подготовки управляющих программ для металлорежущих станков с ЧПУ и подготовки стандартов организаций (СТО), регламентирующих деятельность их инженерных служб, взаимодействующих при подготовке УП, и входящих в документацию систем менеджмента качества, соответствующих требованиям стандартов ГОСТ Р ИСО серии 9000.

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

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

Основным результатом данной диссертационной работы является решение важной научной задачи повышения эффективности и качества обработки деталей на металлорежущих станках с ЧПУ на основе совершенствования процесса подготовки управляющих программ.

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

1. Показано, что качество управляющих программ для металлорежущих станков с ЧПУ может быть повышено на основе повышения эффективности межфункциональных взаимодействий инженерных служб предприятия при выполнении основных стадий процесса подготовки УП путем применения достижений современного менеджмента, в том числе менеджмента качества, который предполагает широкое использование принципов процессного подхода.

2. Установлено, что качество УП достигается варьированием технико-экономических параметров процесса подготовки УП, допустимых для изменения в ходе выполнения данного процесса, и выбором момента завершения разработки УП с конструкторско-технологической проработкой детали и технологии ее изготовления и начала отладки УП непосредственно на металлорежущем станке с ЧПУ.

3. В результате выполненного структурно-функционального моделирования процесса подготовки УП выявлены взаимодействия инженерных служб предприятия при выполнении основных стадий данного процесса и обоснованы соответствующие обратные связи в процессе подготовки УП при определении оптимального уровня качества УП, при котором следует переходить от разработки УП к отладке УП непосредственно на станке с ЧПУ. Показано, что формализацию данных обратных связей следует осуществлять на основе квалиметрической оценки процесса подготовки УП.

4. Показано, что механизм управления качеством процесса подготовки УП должен обеспечивать соответствующие управляющие воздействия на условия и факторы, влияющие на неупорядоченность системы управления качеством данного процесса. Установлено, что для выявления и группирования данных условий и факторов следует использовать причинно-следственную диаграмму, а для планирования и контроля управляющих воздействий на данные факторы — стрелочную диаграмму.

5. Установлено, что квалиметрическую оценку процесса подготовки УП следует производить на основе оценок качества совокупности семи взаимосвязанных подпроцессов данного процесса, характеризуемых частными показателями качества, являющимися элементами множеств технологических возможностей изготовления детали на металлорежущих станках с ЧПУ и технических требований конструкторской документации с варьируемыми параметрами.

6. Показано, что уровень качества процесса подготовки УП должен принадлежать интервалу, ограниченному удовлетворительным и оптимальным уровнями. Причем удовлетворительный уровень качества процесса подготовки УП определяется обеспечением необходимого и достаточного минимума конструкторско-технологических требований и характеризуется высоким процентом технологического брака, большим объемом слесарных работ и неоправданно завышенными расходом режущего инструмента и временем на отладку, а оптимальный уровень качества данного процесса определяется удовлетворением всех конструкторско-технологических требований и характеризуется минимумом, либо полным отсутствием брака, и приемлемым временем отладки УП на металлорежущем станке с ЧПУ.

7. Разработана система информационной поддержки квалиметрической оценки процесса подготовки УП, позволяющая определять удовлетворительный, текущий и оптимальный уровни качества процесса подготовки УП и составляющих его семи подпроцессов. Приведены результаты практического применения данной системы при подготовке УП для изготовления корпусной детали охотничьего ружья «Коробка Т03-120» в производственных условиях ОАО «Тульский оружейный завод», позволившее достигнуть снижения процента брака при освоении серийного производства данной детали с 37 % до 3,2 %.

8. Разработана методика подготовки стандарта организации «Процесс подготовки управляющих программ для металлорежущих станков с ЧПУ», регламентирующего деятельность инженерных служб предприятия в процессе подготовки УП и входящего в документацию системы менеджмента качества, соответствующей требованиям стандартов ГОСТ Р ИСО серии 9000.

9. Результаты данной работы в виде системы информационной поддержки квалиметрической оценки процесса подготовки УП и методик управления качеством процесса подготовки УП и подготовки стандартов организаций, регламентирующих деятельность их инженерных служб, взаимодействующих при подготовке УП, внедрены на предприятии ОАО «Тульский оружейный завод» и используются в учебном процессе на кафедре «Автоматизированные станочные системы» ТулГУ.

1. Автоматизация проектирования технологических процессов в машиностроении / B.C. Корсаков, Н.М. Капустин, К.-Х. Темпельгоф, X. Лихтенберг; Под общ. ред. Н.М. Капустина. М.: Машиностроение, 1985.— 304 с.

2. Алексеев В.А. FMEA: новое применение // Методы менеджмента качества. 2002. - № 12. - С. 32 - 36.

3. Амиров Ю.Д. Основы конструирования: Творчество -стандартизация — экономика: Справочное пособие. М.: Издательство стандартов, 1991. - 392 с.

4. Амирджанянц Ф.А. Организационно-экономический механизм повышения качества продукции в новых условиях хозяйствования. — М.: Издательство стандартов, 1990. — 228 с.

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

6. Анвельт Ю.Ю., Рийвес Ю.Э. Определение рациональных параметров станка с ЧПУ для обработки детали // Автоматизация технологического проектирования процессов механической обработки. — Таллин, 1982. Вып. 536.-С. 31-38.

7. Анцев В.Ю., Иноземцев А.Н., Пушкин Н.М. Автоматизация экспресс-оценки трудоемкости изготовления спортивного и охотничьего оружия // Автоматизация и современные технологии. № 8. - 2002. — С. 18 — 22.

8. Анцев В.Ю., Моцаков С.А. Оценка качества процесса подготовки управляющих программ для металлообрабатывающих станков с ЧПУ // Изв. ТулГУ. Технические науки. Вып. 1. В 2 ч. 4.1. Тула: Изд-во ТулГУ, 2009. -С. 190-196.

9. Балдин К.В., Воробьев С.Н. Управленческие решения: Теория и практика принятия. Учебник для вузов. — М.: Проект, 2004. 304 с.

10. Басовский JI.E., Протасьев В.Б. Управление качеством: Учебник.- М.: ИНФРА-М, 2000. 212 с.

11. Блехерман М.Х. Гибкие производственные системы: организационно-экономические аспекты. — М.: Экономика, 1988.-221 с.

12. Бойко Е.И. Организация технологических систем промышленного производства. К.: Наукова думка, 1985. - 167 с.

13. Бойцов В.В. Научные основы комплексной стандартизации технологической подготовки производства. — М.: Машиностроение, 1982. — 319 с.

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

15. Брюхнов А.Б., Рукина Д.Н, Бодряков A.A. Станки с ЧПУ и групповая технология // Машиностроитель. 1983. -№11. -С. 12-13.

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

17. Васильев В.Н., Садовская Т.Г. Организационно-экономические основы гибкого производства. — М.: Высш. шк., 1988. 272 с.

18. Васильев В.Н. Организация производства в условиях рынка. М.: Машиностроение, 1993. - 368 с.

19. Васильев В.Н. Организация, управление и экономика гибкого интегрированного производства в машиностроении. М.: Машиностроение, 1986.-308 с.

20. Васин С.А., Анцев В.Ю., Иноземцев А.Н., Пасько Н.И. Автоматизированная экспресс-оценка трудоемкости обработки деталей // СТИН. № 10. - 2000. - С. 9-13.

21. Васин С.А., Иноземцев А.Н., Пушкин Н.М. Структура неопределенности в задачах управления качеством продукции // Стандарты и качество. № 4. - 2001. - С. 56 - 57.

22. Васин С.А., Пушкин Н.М., Трушин H.H. Обеспечение стабильности производственного процесса в групповом машиностроительном производстве // Известия ТулГУ. Серия "Вычислительная техника.i 162i

23. Вейцман Э.В., Венбрин В.Д. Комплексный коэффициент, характеризующий эффективность использования ГАЛ при механической обработке деталей // Стандарты и качество. 1984. — №12. — С. 14-15.

24. Вентцель Е.С. Исследование операций. — М.: Советское радио, 1972. -552 с.

25. Владимирцев A.B., Марцынковский O.A., Шеханов Ю.Ф. Внедрение процессной модели на предприятиях // Методы менеджмента качества. — 2002.-№8.-С. 15-21.

26. Всеобщее управление качеством: Учебник для вузов /О.П. Глудкин, Н.М. Горбунов, А.И. Гуров и др.; Под ред. О.П. Глудкина. М.: Радио и связь, 1999.-600 с.

27. Гиссин В.И. Управление качеством продукции: Учеб. пособие. — Ростов н/Д: Феникс, 2000. 256 с.

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

29. Горюшкин В.И. Основы гибкого производства деталей машин и приборов / Под ред. А.Ф. Прохорова. Минск; Наука и техника, 1984. - 222 с.

30. Горюшкин В.И., Махаринский Е.И. Методологические основы макропроектирования ГПС // Комплексный анализ и моделирование гибкого производства. М.: Наука, 1990. - С. 32 - 43.

31. ГОСТ Р 1.4-93. Стандарты отраслей, стандарты предприятий, стандарты научно-технических, инженерных обществ и других общественных объединений. Общие положения. — М.: Издательство стандартов, 1994. 9 с.

32. ГОСТ Р 1.5-2002. Стандарты. Общие требования к построению, изложению, оформлению и обозначению. М.: ИПК Издательство стандартов, 2003. - 100 с.

33. ГОСТ Р 50.1.028-2001. Информационные технологии поддержки жизненного цикла продукции. Методология функционального моделирования. М.: ИПК Издательство стандартов, 2001. — 50 с.

34. ГОСТ Р ИСО 9000-2001. Системы менеджмента качества. Основные положения и словарь. — М.: ИПК Издательство стандартов, 2001. — 26 с.

35. ГОСТ Р ИСО 9001—2001. Системы менеджмента качества. Требования. — М.: ИПК Издательство стандартов, 2001. — 21 с.

36. ГОСТ Р ИСО 9004-2001. Системы менеджмента качества. Рекомендации по улучшению деятельности. — М.: ИПК Издательство стандартов, 2001. — 46 с.

37. Григорович В.Г., Юдин C.B., Козлова Н.О., Шильдин В.В. Информационные методы в управлении качеством. — М.: Стандарты и качество, 2001. 208 с.

38. Гришкевич A.B., Цымбал И.Л. Проектирование операций механической обработки. Харьков: Вища шк., 1985. — 144 с.

39. Гроппен В.О. Модели и алгоритмы комбинаторного программирования. Издательство Ростовского университета, 1983, 147 с.

40. Елиферов В.Г. Внедрение и сертификация системы менеджмента качества по стандарту ИСО 9001:2000 // Методы менеджмента качества. — 2002. -№ 12.-С. 17-20.

41. Железное Г.С. Графическое представление уровня качества продукции // Методы менеджмента качества. — 2002. — № 12. — С. 26 27.

42. Звягинцев Ю.Е. Оперативное планирование и организация ритмичной работы на промышленных предприятиях. — К.: Техника, 1990. — 159 с.

43. Злыгарев В.А. Информационные технологии основа обновления российской промышленности // Вестник машиностроения. — 1998. — №5. — С. 40 - 44.

44. Информационная поддержка систем управления качеством изготовления машин / С.А. Васин, В.Ю. Анцев, А.Н. Иноземцев, Н.М. Пушкин; Под общ. ред. С.А. Васина. Тула: Тул. гос. ун-т, 2002. — 428 с.

45. Иноземцев А.Н. Проектирование процессов и систем механообработки на основе разрешения неопределенности технологической информации: Дисс. . д-ра техн. наук: 05.02.08, 05.03.01. — Тула, 1998. — 419 с.

46. Иноземцев А.Н., Пасько Н.И. Надежность станков и станочных систем. Учеб. пособие. — Тула: Тул. гос. ун-т, 2002. 182 с.

47. Кафтаев В.П., Осипов Ю.И., Никонов Б.В. Техническая подготовка гибкого автоматизированного производства // Обмен опытом в радиопромышленности. — 1985. № 8. - С. 3.

48. Калашян А.Н., Калянов Г.Н. Структурные модели бизнеса: DFD-технологии; Под. ред. Г.Н. Калянова. — М.: Финансы и статистика, 2003. — 256 с.

49. Калянов Г.Н. CASE: структурный системный анализ (автоматизация и применение). М.: ЛОРИ, 1996. - 126 с.

50. Калянов Г.Н., Козлинский A.B., Лебедев В.Н. Сравнение и проблема выбора методов структурного системного анализа // PC WEEK/RE 1996. -N.34.

51. Колесов И.М. Основы технологии машиностроения: Учеб. для машиностроит. спец. вузов.-2-изд., испр. -М.: Высш. ШК., 1999. — 591 с.

52. Корольков В.Ф., Брагин В.В. Процессы управления организацией. -Ярославль: Ред. Из-центр Яртелекома, 2001. 416 с.

53. Костров A.B. Основы информационного менеджмента: Учебное пособие М.: Финансы и статистика, 2001. — 336 с.

54. Кудинов A.B. Обоснование уровня автоматизации при создании станочных систем механической обработки // Станки и инструмент. — 1987. -№7. С. 7 - 8.

55. Курляндчик Р.И. Обеспечение ритмичности машиностроительного производства. — Л.: Машиностроение, 1989. — 144 с.

56. Лбов Г.С. Методы обработки разнотипных экспериментальных данных. Новосибирск: Наука, 1981. — 160 с.

57. Логашев В.Г. Технологические основы гибких автоматических производств. Л.: Машиностроение, 1985. - 176 с.

58. Липский В. Комбинаторика для программистов. М.: Мир, 1988. — 213 с.

59. Липунцов Ю.П. Управление процессами. Методы управления предприятием с использованием информационных технологий — М.: ДМК Пресс; М.: Компания АйТи, 2003. 224 с.

60. Литвак Б.Г. Экспертные оценки и принятие решений. — М."Патент", 1996.-56 с.

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

62. Мартынов А.К., Лившиц В.И. Автоматизация мелкосерийного механообрабатывающего производства на базе станков о ЧПУ. — Томск: Из-во Томск, ун-та, 1984. — 229 с.

63. Мартынов А.К. Гибкие производственные системы механообработки в единичном и мелкосерийном производстве деталей точной механики. -Томск: Изд-во Том. ун-та, 1986. — 308 с.

64. Менеджмент и маркетинг. Том 2. Учебник / Под ред. А. Жичкина. -М.: "Европейский центр по качеству", 2002. — 200 с.

65. Методы квалиметрии в машиностроении: Учебное пособие / Под ред.

66. B.Я. Кершенбаума, Р.М. Хвастунова. М.: МФ ОС "Технонефтегаз", 1999. -211 с.

67. Моцаков С.А. Управление эффективностью и качеством процесса подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ // Лучшие научные работы студентов и аспирантов Технологического факультета: Сборник статей. Тула: Изд-во ТулГУ, 2008. - С. 131 - 134.

68. Надежность машиностроительной продукции: Практическое руководство по нормированию, подтверждению и обеспечению. — М. Издательство стандартов, 1990. — 328 с.

69. Нейман З.Н. Внутризаводское технико-экономическое планирование на машиностроительном предприятии. — JI.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1982.- 176 с.

70. Никитин В.А., Филончева В.В. Управление качеством на базе стандартов ИСО 9000:2000. 2-е изд. СПб.: Питер, 2004. - 127 с.

71. Николаева С.А., Шебек С.В. Корпоративные стандарты: от концепции до инструкции, практика разработки. М: Книжный мир, 2003. -333 с.

72. Новицкий Н.И. Организация производства на предприятиях: Учеб.-метод. пособие. М.: Финансы и статистика, 2002. — 392 с.

73. Окрепилов В.В. Управление качеством: Учебник для вузов /2-е изд., доп. и перераб. СПб: ОАО "Изд-во "Наука", 2000. - 912 с.

74. Пасько Н.И. Надежность станков и автоматических линий. Тула: ТПИ, 1979.- 106 с.

75. 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.

76. Пшенников B.B. ТРМ в Германии // Методы менеджмента качества. -2003. -№3.- С. 41-44.

77. Репин В.В. Два понимания процессного подхода к управлению предприятием // Методы менеджмента качества. 2003. - № 4. - С. 4 - 9.

78. Роберте Д. ТРМ в США // Методы менеджмента качества. 2003. -№ 4. - С. 45 - 47.

79. Свиткин М.З. Процессный подход при внедрении систем менеджмента качества в организации // Стандарты и качество. — 2002. № 3. - С. 74 - 77.

80. Свиткин М.З., Мацута В.Д., Рахлин K.M. Менеджмент качества продукции на основе международных стандартов ИСО. СПб.: Изд-во СПб картфабрики ВСЕГЕИ, 1999. 403 с.

81. Смирнов Н.В., Дунин-Барковский И.В. Курс теории вероятностей и математической статистики для технических приложений. М.: Наука, 1969. 512 с.

82. Статистические методы анализа экспертных оценок. — М.: Наука, 1977.-384 с.

83. СТП 800-2007. Проектирование и разработка нового изделия. Стандарт предприятия. Тула: ОАО "ТОЗ", 2007. - 57 с.

84. СТП 803-2002. Процесс проектирования и разработки гражданской продукции. Стандарт предприятия. — Тула: ОАО "ТОЗ", 2002. — 33 с.

85. СТП 805-2002. Разработка технологической документации. Стандарт предприятия. Тула: ОАО "ТОЗ", 2002. - 32 с.

86. СТП 882-2007. Корректирующие и предупреждающие действия. Стандарт предприятия. Тула: ОАО "ТОЗ", 2007. - 24 с.

87. СТП 898-2002. Технологический контроль конструкторской документации основного и вспомогательного производства. Стандарт предприятия. Тула: ОАО "ТОЗ", 2002. - 20 с.

88. Технологические основы управления качеством машин / A.C. Васильев, A.M. Дальский, С.А. Клименко, Л.Г. Полонский и др. М.: Машиностроение, 2003. 256 с.

89. Трушин H.H. Методологическое обеспечение функционирования производственной системы по параметру оптимизации номенклатуры обрабатываемых деталей. Диссертация на соиск. уч. ст. к.т.н. Тула, 1988. -175 с.

90. Управление качеством: Учебник для вузов / С.Д. Ильенкова, Н.Д. Ильенкова, B.C. Мхитарян и др.; Под ред. С.Д. Ильенковой. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2003. - 334 с.

91. Управление эффективностью и качеством: Модульная программа: Пер. с англ. / Под ред. И. Прокопенко, К. Норта: В 2ч. 4.II - М.: Дело, 2001.- 608 с.

92. Фатхутдинов P.A. Организация производства. М.: ИНФРА-М, 2000.- 672 с.

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

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

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

96. Шор А.Я., Кузьмин Ф.И. Таблицы для анализа и контроля надежности. М.: Советское радио, 1968. 228 с.

97. Шуляк П.Н. Финансы предприятия: Учебник. — М.: Издательский Дом "Дашков и К0", 2000. 752 с.

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