Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время для машиностроительного производства одной из наиболее важных задач является снижение временных и финансовых затрат, связанных с изменением их номенклатурной модели. Актуальность представляемого на защиту диссертационного исследования для современного состояния машиностроения России определяется частой сменой номенклатуры выпускаемых изделий, что характеризуется большими затратами времени и финансов при их изготовлении. Это происходит из-за того, что предприятие, имея стабильную номенклатуру заказов, вынуждено, в силу разных причин, брать инициативные заказы (в работе автором под инициативным понимается заказ, полученный в результате маркетингового поиска и не учитываемый производственной программой). Как правило, данные заказы включают изготовление высокотехнологичных изделий, отличающихся повышенной сложностью, что влечет за собой необходимость решения задачи оперативного управления такими заказами, которая характеризуется аспектами технического, экономического и организационного характера. Основными аспектами в контексте решаемой задачи диссертационной работы являются: экономический – оперативный расчет трудоемкости изготовления инициативного заказа, а также длительности производственного цикла в целом и организационный – мониторинг его прохождения по этапам производственного цикла.
Многие вопросы повышения эффективности в данной области решены. Такие ученые, как И.М. Бабука, А.Д. Гальцов, М.И. Ипатов, С.Н. Колесников, Б.И. Кузин, В.Б. Либерман, В.М. Макаров, С.П. Митрофанов, Ю.С. Шарин, Якимович Б.А. и др., внесли существенный вклад в повышение эффективности отечественного машиностроения как с позиции развития технологий, так и с позиции развития информационного и организационного аспектов функционирования предприятий.
Вопросами организации планирования и мониторинга производства занимались и занимаются такие ученые, как Ю.Е. Звягинцев, Ю.Т. Калиберда, А.Н. Климов, В.А. Козловский, Т.Г. Крайкова, В.А. Летенко, С.А. Соколицин, Дж.В. Стивинсон, У.О. Уайт и др. В их трудах решены вопросы, связанные с планированием и мониторингом производства, разработано соответствующее теоретическое обеспечение, которое нашло внедрение на производствах массового и серийного характера.
В данной диссертационной работе решается задача повышения эффективности производства инициативных заказов с использованием автоматизированной системы прогнозирования и мониторинга длительности производственного цикла и межоперационных перерывов при изготовлении заказов в многономенклатурном машиностроительном производстве в рамках концепции CALS – технологий. В основу работы системы положены: вероятностная модель синтеза маршрутных технологических процессов инициативных заказов; методика прогнозирования длительности производственного цикла и межоперационных перерывов на этапах принятия решения о постановке инициативного заказа в производство. Таким образом, для современного многономенклатурного производства со своими специфическими требованиями и в условиях периодического поступления инициативных заказов, когда годовая производственная программа фактически изменяется, данная диссертационная работа, направленная на повышение эффективности всех этих процессов, является актуальной.
Объектом исследования является единичное и мелкосерийное производство в условиях высокой вариативности номенклатуры заказов.
Предметом исследования является прогнозная оценка временных затрат на выполнение заказов, производимая на ранних этапах подготовки производства, а также мониторинг процесса выполнения заказа.
Цель исследований. Повышение эффективности производственных систем машиностроения в условиях высокой вариативности номенклатуры за счет разработанного математического и информационного обеспечения прогнозной оценки временных затрат на выполнение инициативных заказов, производимой на ранних этапах подготовки производства, а также последующего систематического контроля процесса выполнения заказа.
Основные задачи исследования.
-
Проведение комплексного анализа многономенклатурного производства с целью определения основных функций автоматизированной системы, которые должны быть исследованы и в дальнейшем реализованы в рамках диссертационной работы для достижения поставленной цели.
-
Разработка общего подхода к организации прогноза и мониторинга длительности производственного цикла и межоперационных перерывов в многономенклатурном машиностроительном производстве на основе теории конструктивно-технологической сложности.
-
Разработка методики прогнозирования длительности производственного цикла и межоперационных перерывов на ранних этапах подготовки производства на основе вероятностной модели синтеза маршрутных технологических процессов с применением теории конструктивно-технологической сложности.
-
Разработка информационного и программного обеспечения автоматизированной системы прогнозирования и мониторинга длительности производственного цикла и межоперационных перерывов при изготовлении заказов в многономенклатурном машиностроительном производстве.
-
Апробация разработанной методики прогнозирования длительности производственного цикла и межоперационных перерывов в реальных условиях производства.
Методы исследований. При решении поставленных задач использовались: методы математической статистики, теория графов, теория множеств, основные положения теории конструктивно-технологической сложности. При разработке программного обеспечения применялся язык UML, методы объектно-ориентированного анализа и проектирования (ООАП), основные положения объектно-ориентированного программирования и теории реляционных баз данных.
Достоверность и обоснованность полученных в работе результатов и выводов подтверждается итогами проведенного эксперимента.
Научная новизна.
-
Получил дальнейшее развитие метод нормирования, основанный на оценке конструктивно-технологической сложности детали машиностроения, в котором впервые реализована возможность учета времени межоперационных перерывов в технологическом процессе.
-
Впервые автором предложена вероятностная модель синтеза маршрутных технологических процессов на основе декомпозиции детали на конструктивно-технологические элементы согласно теории конструктивно-технологической сложности. Применение данной модели позволяет получить наиболее вероятный технологический маршрут изготовления детали на ранних этапах подготовки производства.
-
Оригинальным научным результатом является определение значимости влияния организационно-технического уровня производства на время межоперационных перерывов, что позволяет оценивать и совершенствовать производственные системы машиностроения как сложные системы.
-
На основе теории конструктивно-технологической сложности и технологии штрих-кодирования разработаны методические рекомендации по организации мониторинга многономенклатурных машиностроительных производств.
Практическая ценность. Практическое значение работы состоит в том, что содержащиеся в ней математическое и информационное обеспечение, выводы и практические рекомендации исследования обеспечивают решение вопросов, связанных с оперативностью и точностью прогноза временных затрат, совершенствованием производственных систем, снижением трудоемкости, повышением рентабельности и конкурентоспособности продукции.
Вероятностная модель синтеза маршрутных технологических процессов используется в качестве основного инструмента при расчете длительности производственного цикла и оценке межоперационных перерывов.
На основе теоретических разработок и практических исследований была разработана автоматизированная система поддержки принятия научно обоснованных решений о постановке инициативных заказов в производство. Применение данной системы позволяет определить на ранних этапах подготовки производства длительность инициативного заказа и провести мониторинг его изготовления, что в свою очередь повышает эффективность производства таких заказов. Использование системы на постоянной основе в дальнейшем позволяет повысить точность расчета длительности производственного цикла, а также выработать комплекс мероприятий по снижению межоперационных перерывов. Автоматизированная система позволяет руководителям производства оперативно реагировать на отклонения в сроках при изготовлении заказов.
Реализация результатов работы. Результаты теоретических и практических исследований были использованы при разработке автоматизированной системы, выполняющей прогноз длительности производственного цикла и межоперационных перерывов, а также последующий мониторинг в автоматизированном режиме. Элементы автоматизированной системы в виде разработанной методики прогноза длительности производственного цикла и межоперационных перерывов прошли апробацию на предприятиях Уральского региона.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на: научно-технической конференции «Значение научной работы в процессе подготовки конкурентоспособных специалистов для предприятий Удмуртии» (Ижевск, май, 2006 г.); научно-технической конференции, ОАО «Воткинский завод» (Воткинск, март, 2008 г.); научных семинарах ИжГТУ. Диссертационная работы была выполнена в рамках гранта по государственной поддержке ведущих научных школ РФ (НШ-2010) на тему «Разработка теоретических основ структур-стратегий ПС машиностроения и создание концепции информационной системы моделирования и управления ресурсами, резервами и результатами сложных технических систем».
Публикации. Основное содержание работы опубликовано в 11 печатных работах, из них 6 - в изданиях, рекомендованных ВАК для опубликования основных научных результатов диссертации на соискание ученой степени кандидата и доктора наук.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений. Работа изложена на 138 страницах машинописного текста, содержит: 11 таблиц, 58 рисунков. Список литературы состоит из 85 наименований.
Похожие диссертации на Автоматизированная оценка длительности производственного цикла изготовления высокотехнологичных изделий для машиностроения
