Введение к работе
Актуальность темы. Современное машиностроительное производство характеризуется частым изменением программы выпуска изделий. При невозможности изготовления заданной программы решаются задачи по техническому перевооружению предприятия.
Одной из основных задач технического перевооружения предприятия является обеспечение соответствия технических возможностей создаваемой производственной системы предприятия требованиям технологических процессов изготовления изделий установленной номенклатуры и количества технологического оборудования требованиям заданной программы выпуска.
Таким образом, технологические решения, формируемые в рамках технического перевооружения, включают решения по определению типов дополнительно приобретаемого технологического оборудования и расчета их количества. При этом надо учитывать, что поскольку в большинстве случаев оборудование очень дорогостоящее, то точный расчет необходимого к закупке оборудования является одним из основных показателей эффективности работы всего предприятия.
В настоящее время определение количества технологического
оборудования осуществляется на основании расчета технологического цикла
изготовления изделий. При этом, как будет показано далее, непродуктивные
потери времени, часто составляющие более половины времени
производственного цикла, учитываются укрупненно и нередко задаются нормативным значением коэффициента загрузки оборудования.
Постоянные изменения состояния производственной системы,
недостаточная синхронизация и сбои материальных потоков приводят к росту
непродуктивных потерь времени, и, следовательно, к увеличению
производственного цикла. В результате производственная система даже после проведения технического перевооружения оказывается не в состоянии выполнить заданную программу выпуска, что приводит к срыву сроков изготовления и поставки изделий, а инвестиции в основной капитал не окупаются.
К числу причин, обуславливающих отсутствие возможности
изготовления деталей заданной программы, относятся не только недостаточные технические возможности производственной системы, но и низкая производительность процесса из-за ряда непродуктивных потерь времени.
Одним из возможных путей, вносящих вклад в решение проблемы повышения производительности, является расчет производственного цикла изготовления деталей заданной программы в действующей производственной системе на основе анализа временных связей.
В связи с вышесказанным актуальной задачей является анализ временных
связей производственного процесса, выявление непродуктивных потерь
времени при изготовлении деталей и выработка рекомендаций по сокращению
времени производственного цикла и, как следствие, повышению
производительности изготовления деталей.
Степень разработанности темы исследования. Исследованиям в области оценки процесса изготовления деталей заданной программы по
показателям производительности посвящены многочисленные работы
отечественных и зарубежных ученых-технологов. Однако, существующие
методики повышения производительности основаны на расчете
технологического цикла, который в большинстве случаев на практике составляет менее половины времени производственного цикла. Поэтому требуется разработка метода оценки производственного процесса по показателям производительности.
Целью работы является повышение производительности процессов
изготовления деталей в многономенклатурном машиностроительном
производстве на основе разработки метода оценки возможности процесса изготовления деталей заданной программы.
Для достижения цели работы поставлены следующие задачи:
1. Выявить временные связи производственных процессов изготовления
деталей, определяющих производственный цикл их изготовления.
-
Выявить логистические и временные связи между элементами производственной системы, задействованными в выполнении заданной производственной программы.
-
Установить аналитические зависимости для оценки возможности изготовления заданной номенклатуры деталей в производственной системе предприятия.
-
Разработать конкурентно-ресурсную информационную модель производственной системы процесса изготовления детали, определяющую распределение производственных операций изготовления деталей-представителей по рабочим местам, а также логистические и временные связи между рабочими местами, возникающими при выполнении производственных операций
-
Разработать практические рекомендации для автоматизации выполнения процессов оценки возможности изготовления деталей заданной производственной программы при решении задач технологического перевооружения.
Научная новизна работы заключается в:
– определении состава и мест возникновения непродуктивных потерь
времени (ожидание или пролёживания заготовок и полуфабрикатов в
межоперационных складах и накопителях) в производственном цикле
изготовления деталей многономенклатурного машиностроительного
производства;
– установлении логистических и временных связей между элементами производственной системы (технологическим оборудованием, транспортными системами и др.), задействованных в выполнении заданной программы выпуска деталей;
– математической модели оценки возможности изготовления заданной номенклатуры деталей в производственной системе предприятия, построенной на алгоритмах расчета производственного цикла с учетом возможных альтернативных маршрутов;
– конкурентно-ресурсной информационной модели производственной
системы процесса изготовления деталей, определяющей распределение
производственных операций по технологическому оборудованию, технические
характеристики которого позволяют выполнить соответствующую
технологическую операцию.
Объектом исследования является производственный процесс
изготовления деталей.
Предметом исследования являются временные связи производственного процесса изготовления деталей в многономенклатурном производстве, определяющие производственный цикл их изготовления.
Теоретическая значимость работы заключается в разработке метода оценки производственного процесса изготовления деталей по показателям производительности на основе установления временных и логистических связей между элементами производственной системы.
Практическая значимость работы заключается в:
– компьютерной системе информационной и методической поддержки технологического аудита машиностроительных производств стратегических отраслей промышленности (Технологический аудит) (свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2013615669 дата регистрации 18 июня 2013 г.);
– программе автоматизированной оценки производственного потенциала предприятия для выполнения заданной производственной программы (свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2015611842 дата регистрации 06 февраля 2015 г.);
– программе автоматизированной подготовки данных по расчетной
загрузке технологического оборудования при выполнении заданной
производственной программы для передачи их в систему управления техническим обслуживанием и ремонтом оборудования (свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2016612146 дата регистрации 16 февраля 2016 г.);
– практических рекомендациях по автоматизации выполнения процессов оценки возможности изготовления деталей заданной производственной программы при решении задач технологического перевооружения.
Методы исследований. В качестве научной базы для исследований использованы основные положения технологии машиностроения и научной организации машиностроительного производства.
Для разработки математических и информационных моделей
использовались: теория графов, теория множеств, методы математического и компьютерного моделирования, метод имитационного моделирования.
На защиту выносятся:
– математическая модель оценки производственного процесса
изготовления деталей по временным показателям производительности, построенной на алгоритмах расчета производственного цикла с учетом возможных альтернативных маршрутов;
– конкурентно-ресурсная информационная модель производственной системы процесса изготовления деталей, определяющая распределение
операций по технологическому оборудованию, технические характеристики которого позволяют выполнить соответствующую технологическую операцию;
– метод оценки производственного процесса изготовления деталей по показателям производительности в многономенклатурном производстве, основанный на расчете времени производственного цикла, включая время выполнения технологического процесса, транспортирования заготовок и непродуктивные потери времени.
Достоверность результатов диссертационного исследования
основывается на корректном использовании положений технологии
машиностроения и обоснованном использовании применяемого
математического аппарата. Выводы и рекомендации, сформулированные в
диссертации, обоснованы расчетами и использованными материалами, а также
подтверждаются результатами имитационного моделирования
производственной системы.
Апробация и реализация результатов работы, представленных в виде методического, информационно-программного обеспечения и практических рекомендаций, проведена в ОАО «Центральный научно-исследовательский и технологический институт». Материалы диссертации приняты к использованию в ОАО «ЦНИТИ» при решении задач технического перевооружения машиностроительных предприятий.
Материалы, отражающие основное содержание работы, докладывались и обсуждались на конференциях различного уровня и заседаниях кафедры Технологии машиностроения «МГТУ «СТАНКИН». По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ, в том числе 3 публикации в рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК РФ. Получено свидетельство о государственной регистрации баз данных и 2 свидетельства о государственной регистрации программы для ЭВМ.
Соответствие пунктам паспорта специальности. По названию и содержанию материалов диссертационная работа соответствует п.3 паспорта специальности 05.02.08 «Технология машиностроения»: Математическое моделирование технологических процессов и методов изготовления деталей и сборки изделий машиностроения.
Публикации. По теме диссертации опубликовано пять печатных работ, в том числе публикаций в рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК РФ – 3; получено свидетельство о государственной регистрации баз данных и 2 свидетельства о государственной регистрации программы для ЭВМ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы (99 наименований) и приложения. Общий объем диссертации 138 страниц, включая 34 рисунка и 12 таблиц.