Совершенствование системы технологической подготовки опытного производства в условиях автоматизированного проектирования изделий

Для современной промышленности характерно совмещение электронно-вычислительной техники с технологическим оборудованием, интеграции компьютерной техники в системы машин. В результате появляются поколения новых средств труда, новые технологии, позволяющие повышать эффективность и гибкость производственного процесса и качество продукции, сокращать производственный цикл по выпуску изделий, начиная с момента проектирования изделий до изготовления.

На современном этапе научнотехнического прогресса происходят существенные изменения в организации, создании и применении систем автоматизированного проектирования и автоматизированных системах управления подготовкой производства. Это выражается в продолжении процесса концентрации производства новых современных изделий, причем, в то же время, под влиянием индивидуализации спроса, расширения использования средств автоматизации, быстрого развития наукоемких производств, уменьшения объемов производства до оптимальных размеров, предъявляются и совершенно иные требования к средствам автоматизированного проектирования в подготовке опытного производства.

Практикой подтверждается, что во всех сферах технологической подготовки производства большинства приборостроительных предприятий объем работ составляет от 50-Н35% от производства основных изделий. Таким образом, развитие автоматизированных систем проектирования и АСУ ТПП обусловлено объективными факторами. Достижения в области микроэлектроники, вычислительной техники, информатики и интерфейсной связи позволили перевести решение проблемы автоматизации производства в практическую плоскость, начиная с создания, модернизации или повышения эффективности автоматизированных систем проектирования под данную предметную область. Появилась возможность автоматизировать не только массовое и серийное производство, но и опытные производства, а следовательно и подготовку этих производств.

Задачей и актуальной проблемой настоящей работы является максимальная систематизация и снижение затрат на технологическую подготовку опытного производства за счет комплексного повышения эффективности уже существующих и внедрению новых автоматизированных систем.

Создаваемые в настоящее время образцы новой техники и, соответственно, средства технологического оснащения для их производства настолько сложны и требуют таких затрат труда и времени, что, если представить проект сложной системы или комплекса, разрабатываемого без применения САПР и АСУ, то можно с уверенностью сказать, что на момент окончания работ такой проект морально устареет. Поэтому единственный выход состоит в кардинальном сокращении сроков проектирования, которое может быть достигнуто при использовании систем автоматизированного проектирования (САПР), позволяющих осуществлять сквозную автоматизацию всех этапов проектирования сложных систем и комплексов, а также средств оснащения для их изготовления (производства).

На основе вышеизложенного, научной новизной и практической проблемой в настоящей работе является разработка методов, приемов и правил совершенствования проектнотехнологических процедур в подготовке опытных производств на основе внедрения автоматизированной системы конструкторско-технологического анализа, снижение затратоемкости с полным использованием САПР и АСУ ТПП. Тем более, что в условиях рыночных отношений, повышения сложности основных изделий и изделий подготовки производства в любой отрасли, государством ставится задача четкого исполнения бюджета по производству высококачественной продукции (в том числе военной техники).

Целью диссертации является совершенствование системы подготовки опытного производства в условиях автоматизированного проектирования изделий с сокращением сроков выпуска изделий новых поколений по проектно-производственному циклу — «исследование-проектирование-производство» на основе использования автоматизированной системы конструкторско-технологического анализа (АС КТА) — создание методик автоматизированного процесса оценки технологического совершенства и рациональности конструкцииразработка метода дифференцированного запуска изделий в производство и схемно-алгоритмических решений АС КТА функционирования системы в условиях опытных производств.

Следовательно, основными направлениями исследований являются:

1. Исследование методик совершенствования технологических и организационных процессов при создании сложных технических средств, действующих в опытном производстве.

2. Исследование структурной организации автоматизированной системы конструкторско-технологического анализа с использованием методологии SADT, выявить влияние основных функциональных показателей на проектирование системы КТА.

3. Исследование проектно-технологической и управленческой информации опытного производства, технологической, организационно-технической и расчетно-аналитической документации, для разработки АС КТА.

По результатам исследований:

1. Разработать методику автоматизированного процесса оценки технического совершенства и рациональности конструкции.

2. Разработать методику математического обобщения аналитических выражений по количественной оценке технологического совершенства создаваемых изделий.

3. Разработать модель функционирования системы формирования на ПЭВМ технических, расчетно-аналитических документов конструкторско-технологического и производственного назначения.

4. Разработать методику проектирования маршрутной технологии изготовления объектов производства на основе классификаторов типовых технологических операций.

5. Разработать методику автоматизированного расчета потребности материалов на базе проведения конструкторско-технологического анализа.

6. Разработать методику определения нормы гарантированных и страховых запасов материалов в опытном производстве.

7. Разработать метод организации и управления подготовкой производства и изготовления сложных изделий, на основе автоматизированной дифференциации объектов производства по уровням вхождения.

8. Разработать модель интегрированной производственной системы в условиях действия системы конструкторско-технологического анализа.

В работе сочетаются математические, экономико-математические, графоаналитические методы исследований с использованием методов и приемов высшей математики, исследования операций, теории графов и др.

В работе автором иллюстрируются и развиваются теоретические и методические положения совершенствования проектнотехнологических процедур организации технологической подготовки производства. Ф.

Научной новизной в настоящей работе обладают следующие результаты:

1. Методика автоматизированного процесса оценки технического совершенства и рациональности конструкций.

2. Модель АС КТА, предназначенная для совершенствования технических решений для автоматизированного проектирования технологических процессов на ранних этапах проектирования и изготовления сложных технических средств.

3. Графическая информационная модель ТПП, обеспечивающая совершенствование организационнотехнической структуры технологической подготовки для условий опытных производств.

Направлением защиты в настоящей работе являются:

1. Модель автоматизированной системы КТА подготовки опытного производства в условиях функционирования АС ТПП и САПР.

2. Методика конструкторско-технологического анализа изделий, обеспечивающая возможность автоматизированной переработки и интеграции информации о конструкторско-технологических и организационно-технических особенностях объектов производства, непосредственно сразу после окончания проектирования.

3. Методика автоматизированного процесса оценки технического совершенства и рациональности конструкции.

4. Метод организации и управления подготовкой производства и изготовления сложных изделий, реализующий принцип автоматизированной дифференциации объектов производства по уровням вхождения, обеспечивших организацию процесса подготовки производства параллельно с процессом изготовления изделий и их составных частей.

В первом разделе представлена и обоснована необходимость разработки АС КТА, как входящего интегрирующего модуля общей системы АСУ ТПП опытного производства. Дается краткий обзор существующего положения по управлению созданием сложных технических систем в условиях опытных производств, анализируются недостатки наиболее распространенных систем управления и проектирования. На основании опыта разработок формулируются основные принципы и их техническая основа совершенствования процесса создания технических средств.

На основе принципов теории преемственности, образующих в совокупности наиболее перспективную научно-методическую основу совершенствования всех элементов научно-производственного процесса, исследуется процесс управления созданием сложных технических систем в цикле «Исследованиепроектированиепроизводство». Даётся обоснование структуры многоуровневой системы управления технологической подготовкой производства (ТПП), реализуемой путём декомпозиции этого цикла на три последовательных взаимосвязанных этапа: перспективная ТПП, рабочая ТПП и ТПП, совершенствующая изделия на этапе «Производство» и представляющая собой совокупность различных относительно замкнутых контуров управления с соответствующими методами решения задач.

В заключительной части раздела, на основе анализа факторов, определяющих пути сокращения длительности цикла ТПП и удельного веса трудовых затрат на реализацию отдельных функций ТПП в общем объёме работ, устанавливается несоответствие распределения удельных затрат на реализацию соответствующих функций системы тем задачам, которые они призваны решать. Формулируются выводы по первому разделу. >

Во втором разделе проводится исследование и разработка методов решения поставленных задач. Исследуются частные случаи постановок этих задач и возможности использования аналитических методов решения. На основе исследования взаимосвязи свойств конструкции изделий с технологией производства формулируется теоретическое обоснование целесообразности и необходимости изменения подхода к организационно-технологическому обеспечению режима функционирования блока конструкторско-технологического анализа в процессе проектирования объектов производства. Выполняется математическое обобщение аналитических выражений для расчёта количественной оценки технологического совершенства создаваемых конструкций, предлагается методика автоматизированного процесса интегрированной оценки технологического совершенства конструкций на базе применения поэлементного технико-экономического анализа параметров их составных частей.

Разрабатываются принципы и организационно-техническая структура процессов формирования опережающей информации о конструкторско-технологических и организационно-технических особенностях объектов производства по результатам конструкторско-технологического анализа изделий в процессе их проектирования. Предлагается оригинальное описание алгоритмической модели решения задач по формированию на ПЭВМ нормативно-информационной базы АСУ подготовкой производства на основе системного подхода. Сформулированы выводы к главе.

В третьем разделе рассматриваются и решаются задачи применения автоматизированной системы КТА при решении практических задач ТПП по изготовления объектов производства.

Предлагается модель функционирования системы формирования на ПЭВМ расчетно-аналитических документов конструкторско-технологического и производственного назначения, интегрирующих информацию об объектах производства, сформированную в процессе их проектирования.

Разрабатываются методики, расширяющие функциональные возможности автоматизированной системы переработки информации и управления в условиях действия интегрированной производственной системы.

Разрабатывается модель функционирования интегрированной производственной системы с функциональным распределением задач, решаемых в различных управляемых комплексах, объединенных на принципах целевого управления ТПП. Формулируются выводы к третьему разделу.

В четвертом разделе по проведенным исследованиям и экспериментам анализируются результаты, и проводится расчет экономической эффективности от внедрения фрагментов диссертации на конкретном предприятии ФГУП «НПО «Марс» в ценах 2003;^-2004 годов. На примере частных задач показан подход к совершенствованию организационно-технической структуры функций автоматизированной системы переработки информации и управления ТПП для условий опытного производства. Формулируются выводы по разделу.

В разделе «Основные результаты и выводы» формулируются выводы, резюмируются научные и практические результаты, научная новизна исследований, определяется полезность выполнения работы и др.

В перечень литературы автором внесено 131 наименование первоисточников, используемых при написании настоящей работы.

В приложении представлены акт и справка о внедрении фрагментов диссертации на предприятияе приборостроительной отрасли и учебном заведении ИАТУ УлГТУ.

По теме диссертации опубликовано: научнотехнических статей- 7, научнотехнических докладов в сборниках- 4- заявок на изобретение- 1.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.

Проведенный анализ исследуемых в процессе адаптации к подготовке опытных производств современных программных продуктов и технических средств, проектнотехнологических и управленческих функций показывает актуальность поднятых в настоящей работе проблем: проблем по комплексному повышению эффективности технологической подготовки опытных производств в условиях функционирования АСУ ТПпроблем создания методик проведения проектных работ с организацией АС КТА для эффективности и гибкости автоматизированных систем при использовании в подготовке опытных производств.

Выполненные исследования, разработки и эксперименты позволили получить следующие результаты:

1. Разработаны формализованные принципы решения задач наиболее важных функций подготовки производства — обеспечение технологичности конструкций и конструкторско-технологический анализ проектируемых объектов производства, в условиях действия АС КТА, обеспечивающих реализацию принципов теории преемственности.

2. Разработаны методики и алгоритмы конструкторско-технологического анализа изделий, обеспечивающих возможность автоматизированной переработки и интеграции информации о конструкторско-технологических и организационно-технических особенностях объектов производства, непосредственно сразу после окончания проектирования, которая используется для решения тактических задач подготовки производства и изготовления изделий в конкретных условиях. 3. Разработан метод организации и управления подготовкой производства и изготовлением сложных изделий, реализующий принцип автоматизированной дифференциации объектов производства по уровням вхождения и машинной интеграции информации, обеспечивший организацию процесса подготовки производства параллельно с процессом изготовления изделий и их составных частей. Применение этого метода увеличивает в 2+3 раза глубину планового периода для решения задач рабочей подготовки производства в неизменных рамках планового периода изготовления объектов производства.

4. Разработана методика автоматизированного расчета потребности основных и вспомогательных материалов на базе проведения конструкторско-технологического анализа, что значительно сокращает длительность цикла ТПП. Разработана методика определения нормы гарантированных и страховых запасов материалов в опытном производстве, что позволяет снизить затраты на приобретение материала.

5. Результаты внедрения и полученный экономический эффект в сумме 786 304 рублей, подтвердили целесообразность использования предложенных в диссертации методик повышения эффективности автоматизированных систем управления ТПП на ранних этапах создания изделий с использованием системы КТА.

Практическая значимость настоящей работы заключается в следующем:

1. Созданный ряд методик и алгоритмов совершенствования проектно-технологических и управленческих решений на базе внедрения АС КТА позволяют при подготовке к запуску новых изделий значительно снизить затратоемкость и уменьшить длительность технологической подготовки производства за счет использования эффекта опережающей информации и эффекта увеличения глубины планового периода.

2. Разработанные методы и базовые схемно-алгоритмические решения на замену ручных процессов решения ряда задач основных функций подготовки опытного производства автоматизированными с широким использованием ПЭВМ, позволяют повысить эффективность действующих САПР подготовки опытного производства в условиях функционирования АСУ ТПП за счет пополнения информационных баз данных технологическими решениями, что подтверждается экспериментами и опытами на ряде производств.

3. Разработанный метод организации и управления подготовкой производства и изготовления изделий на основе их автоматизированной дифференциации по уровням вхождения, позволяет в 2-^3 раза сократить цикл технологической подготовки опытного производства, что, в свою очередь, значительно сокращает нахождение изделия в опытном производстве.

Полученные результаты могут найти широкое применение на предприятиях и в организациях, разрабатывающих сложные технические системы, имеющих в своем составе опытные производства, работающие в условиях необходимости осваивать большую номенклатуру объектов производства, при частой их смене и высоком уровне объема осуществляемых изменений в процессе производства.

Результаты диссертации внедрены на предприятие ФГУП НПО «Марс» при подготовке к запуску в производство новых изделий:

-«Сигма»;

-«Диез»;

-«Трасса».

Таким образом, поставленные в данной работе задачи реализованы и цели достигнуты.