Разработка автоматизированной подсистемы определения конструктивно-технологической сложности, трудоемкости изготовления деталей и организационно-технического уровня многономенклатурного производства

До недавнего времени основное внимание уделялось развитию массового и крупносерийного производства, в настоящее время акцент сместился в область единичного и мелкосерийного производства. В этих условиях возникает ряд новых организационно-управленческих задач, которые необходимо решать при производстве изделий с учетом специфики мелкосерийного и единичного многономенклатурного производства. Одной из таких задач является определение прогнозируемых затрат времени на изготовление изделия на стадии конструкторско-технологической подготовки производства, либо при решении вопроса о постановке нового изделия в производство.

Актуальность представляемого на защиту диссертационного исследования для современного этапа развития машиностроения России определяется частой сменой номенклатуры выпускаемых изделий, что вызывает необходимость оценки затрат времени на изготовление, определение экономической эффективности производства нового изделия в условиях отсутствия разработанного пакета технологической документации на его изготовление, и организацией рационального использования ресурсов и резервов предприятия (организационно-технических условий) с целью снижения временных и финансовых затрат, связанных с переходом на выпуск новой номенклатуры изделий.

В работе развивается метод нормирования, основанный на оценке конструктивно-технологической сложности деталей, в котором будут учитываться не только свойства деталей, но и факторы организационно-технического уровня производственной системы. Непосредственный учет организационно-технического уровня в методе нормирования, основанном на оценке конструктивно-технологической сложности деталей, позволит еще на стадии конструкторско-технологической подготовки производства точно и оперативно рассчитывать трудоемкость изготовления деталей и производить исследования организационно-технического уровня производственной системы с целью решения задач, связанных со снижением трудоемкости изготовления деталей машиностроительного производства.

Актуальность оценки организационно-технического уровня производственной системы на современном этапе определяется снижением эффективности машиностроительного производства по причинам физического и морального старения оборудования, низкой квалификации рабочих, снижением сложности и качества изделий и т. д. Для повышения эффективности производства на современном этапе, для поддержания рентабельности и конкурентоспособности предприятиям машиностроительного производства России необходимо проведение соответствующих организационно-технических мероприятий по совершенствованию производства. Ответ на вопрос, какие организационно-технические мероприятия наиболее существенно влияют на эффективность производства деталей машиностроения, может дать оценка организационно-технического уровня производственной системы с точки зрения снижения трудоемкости изготовления деталей машиностроения.

Именно такая цель поставлена в настоящей диссертационной работе «Разработка автоматизированной подсистемы определения конструктивно-технологической сложности, трудоемкости изготовления деталей и организационно-технического уровня многономенклатурного производства».

В диссертационной работе решаются задачи, связанные с повышением точности и оперативности прогнозирования трудоемкости изготовления деталей в многономенклатурном машиностроительном производстве на основе показателя конструктивно-технологической сложности деталей с непосредственным учетом организационно-технического уровня производственной системы, что увеличивает оперативность и точность оценки трудоемкости, уменьшает затраты на сбор и обработку статистической информации, так как отпадает необходимость построения регрессионной зависимости трудоемкости изготовления от конструктивно-технологической сложности статистическими методами, позволяет определять трудоемкость изделия еще на стадии конструкторско-технологической подготовки производства, позволяя судить об эффективности производства изделия еще на этапе принятии решения о его постановке в производство.

В основе разработанной в диссертации математической модели прогнозирования и расчета трудоемкости изготовления деталей многономенклатурного машиностроительного производства с непосредственным учетом организационно-технического уровня производственной системы лежит метод, который включает в себя: механизм выявления и численной оценки показателей организационно-технического уровня производственной системы в условиях многономенклатурного типа производства, оказывающих существенное влияние на показатель трудоемкости изготовления деталей машиностроенияисследование характера и причин влияния организационно-технического уровня производственной системы на трудоемкость изготовления деталей в многономенклатурном машиностроительном производствеисследование математической модели прогнозирования и расчета трудоемкости изготовления деталей машиностроения с непосредственным учетом организационно-технического уровня производственной системы. Разработке этого метода и его реализации в виде автоматизированной подсистеме посвящено содержание данной работы.

Разработана и апробирована на практике математическая модель прогнозирования и расчета трудоемкости изготовления деталей машиностроения с непосредственным учетом показателей организационно-технического уровня производственной системы, что позволяет прогнозировать трудоемкость изготовления деталей машиностроения при освоении новых изделийопределять рациональный организационно-технический уровень производственной системы с целью минимизации трудоемкости изготовления деталей машиностроенияпроизводить сравнение трудоемкости изготовления деталей машиностроения в различных производственных системах, сравнивая их эффективностьопределять трудоемкость изготовления деталей машиностроения без построения зависимости трудоемкости изготовления от конструктивно-технологической сложности, тем самым значительно снижая временные и финансовые затратыповысить точность и оперативность прогнозирования трудоемкости на стадии конструкторско-технологической подготовки производства и стадии принятия решения о постановке изделия в производство.

В работе даны краткие обзоры современных методов оценки трудоемкости производства в машиностроении и оценки организационно-технического уровня производственной системы, а также решена задача в области исследований теоретических основ и методов математического моделирования организационно-технологических систем и комплексов, объектов управления и их алгоритмизации, способствующая повышению точности и оперативности прогнозирования и расчета трудоемкости изготовления деталей машиностроения в условиях многономенклатурного производства.

Совокупность сформулированных и обоснованных в диссертации научных положений, разработанных математических моделей и алгоритмов, новых технических решений, реализованных в производстве, можно квалифицировать как актуальное направление, состоящее в обоснованном сочетании и развитии методов системного анализа, комплексной автоматизации, направленной на решение проблем, связанных с повышением эффективности производственных систем машиностроения на этапе технической подготовки производства.

выводы.

Автоматизированная подсистема определения конструктивно-технологической сложности, трудоемкости изготовления деталей машиностроения и организационно-технического уровня производственной системы разработана на основе результатов проведенных исследований, в основу расчетной модели положена рассматриваемая в настоящей работе математическая модель прогнозирования и расчета трудоемкости изготовления деталей машиностроения с непосредственным учетом организационно-технического уровня производственной системы в методе нормирования, основанном на оценке конструктивно-технологической сложности деталей машиностроения, что позволяет в результате расчета получать точную и оперативную оценку организационно-технического уровня производственных систем, конструктивно-технологической сложности машиностроительных деталей и ее трудоемкости изготовления.

Модульный принцип построения подсистемы и применение принципа раздельного хранения данных, в том числе и расчетных формул, позволяет осуществлять эффективное их использование и обеспечивает широкие возможности в направлении модификации и адаптации подсистемы. Автоматизированная подсистема определения конструктивно-технологической сложности, трудоемкости изготовления деталей машиностроения и организационно-технического уровня производственной системы может функционировать как в качестве самостоятельной подсистемы, так и в качестве расчетного модуля систем более высокого уровня.

Разработанная автоматизированная подсистема определения конструктивно-технологической сложности, трудоемкости изготовления деталей машиностроения и организационно-технического уровня многономенклатурного производства, использованная при анализе состояния организационно-технического уровня ряда машиностроительных предприятий России, показала удовлетворительную сходимость результатов (погрешность не более 12%), приемлемых для использования при решении технико-экономических задач на этапе подготовки производства.

Реализация автоматизированной подсистемы на основе математическая модели прогнозирования и расчета трудоемкости изготовления деталей машиностроения с непосредственным учетом организационно-технического уровня производственной системы в методе нормирования, основанном на оценке конструктивно-технологической сложности деталей машиностроения, позволяет в значительной степени повысить оперативность определения прогнозируемой трудоемкости.

Таким образом, созданная автоматизированная подсистема определения конструктивно-технологической сложности, трудоемкости изготовления деталей машиностроения и организационно-технического уровня производственной системы представляется открытой системой, позволяющей сделать очередной шаг в решении ряда задач автоматизации производственного планирования и управления, в частности, при расчете оптимальной загрузки производственной системы с учетом ее организационно-технического уровня, рациональном подборе номенклатуры обрабатываемых деталей с целью снижения трудоемкости их изготовления, определении внутрипроизводственных резервов и повышении эффективности функционирования и непрерывного совершенствования производственных систем.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В диссертационной работе решены задачи, связанные с повышением точности прогнозирования трудоемкости изготовления деталей машиностроения в условиях многономенклатурного производства с непосредственным расчетом организационно-технического уровня производственной системы в методе нормирования, основанном на оценке конструктивно-технологической сложности детали, что увеличивает оперативность и точность оценки трудоемкости, уменьшает затраты на сбор и обработку статистической информации, так как трудоемкость изготовления деталей в конкретных производственных системах определяется в соответствии с зависимостями трудоемкости изготовления от конструктивно-технологической сложности деталей, которые строятся не статистическим, а аналитическим путем, благодаря прямому учету показателей организационно-технического уровня производственных систем.

В основе разработанной в диссертации математической модели прогнозирования и расчета трудоемкости изготовления деталей машиностроения в условиях многономенклатурного производства с непосредственным расчетом организационно-технического уровня производственной системы, лежит метод, основное содержание которого составляют:

— механизм выявления и численной оценки показателей организационно-технического уровня производственной системы в условиях многономенклатурного типа производства, оказывающих существенное влияние на показатель трудоемкости изготовления деталей машиностроения;

— обоснование характера и причин влияния организационно-технического уровня производственной системы на показатель трудоемкости изготовления деталей машиностроения в условиях многономенклатурного машиностроительного производства;

— механизм формирования математической модели прогнозирования и расчета трудоемкости изготовления деталей машиностроения в условиях многономенклатурного производства с непосредственным расчетом организационно-технического уровня производственной системы в методе нормирования, основанном на оценке конструктивно-технологической сложности.

Определение прогнозируемой трудоемкости изготовления деталей машиностроения с непосредственным расчетом организационно-технического уровня производственной системы может использоваться на этапе конструкторско-технологической подготовки производства в условиях отсутствия технологической документации для определения прогнозируемой трудоемкости изготовления изделий в конкретной производственной системе, либо подбора производственной системы с рациональным организационно-техническим уровнем с целью минимизации трудоемкости и себестоимости изготовления изделия определенной конструктивно-технологической сложности, что должно способствовать экономии трудовых и финансовых ресурсов и повышению эффективности функционирования машиностроительных предприятий.

На содержательном уровне разработана и апробирована на практике математическая модель прогнозирования и расчета трудоемкости изготовления деталей машиностроения в условиях многономенклатурного производства с непосредственным расчетом организационно-технического уровня производственной системы в методе нормирования, основанном на оценке конструктивно-технологической сложности детали, что позволяет: прогнозировать трудоемкость изготовления машиностроительного деталей при освоении новых деталейопределять рациональный организационно-технический уровень производственной системы с целью минимизации трудоемкости изготовления деталей машиностроенияпроизводить сравнение трудоемкости изготовления машиностроительных деталей в различных производственных системах, сравнивая их эффективностьопределять трудоемкость изготовления машиностроительных деталей на основе показателя конструктивно-технологической сложности деталей машиностроения без статистического построения зависимости трудоемкости от сложности, тем самым значительно снижая временные и финансовые затратыповысить точность прогнозирования трудоемкости на стадии конструкторско-технологической подготовки производства и стадии принятия решения о постановке детали в производство. В рамках полученной модели осуществляется формирование, накопление и передача инвариантных технических знаний, необходимых для решения перспективных производственных задач.

Теоретические, экспериментальные и практические результаты диссертации заключаются в следующем:

1. Разработана методика выявления факторов организационно-технического уровня производственной системы, оказывающих наибольшее влияние на показатель трудоемкости изготовления деталей машиностроения, использующая экспертные методы оценивания.

2. С использованием разработанной методики выявлены следующие факторы организационно-технического уровня производственной системы, в наибольшей степени влияющие на длительность цикла механической обработки: уровень технической оснащенности, срок эксплуатации оборудования, квалификация исполнителей, стабильность кадров, стандартизация и унификация выпускаемых изделий.

3. Разработан метод нормирования с непосредственным расчетом организационно-технического уровня производственной системы в методе нормирования, основанном на оценке конструктивно-технологической сложности детали.

4. Обоснована физическая сущность показателей уравнения регрессии зависимости трудоемкости изготовления деталей от их конструктивно-технологической сложности, имеющая линейный характер вида Т=а+ЬС. Тангенс угла наклона прямой к оси абсцисс Ъ, связанный со сложностью, учитывает рабочее время, включающее все затраты времени по отношению к объекту производства. Свободный член уравнения регрессии, а определяет время адаптации производственной системы для изготовления деталей.

5. Разработан и апробирован итерационный алгоритм последовательного перебора и сравнения трудоемкостей изготовления новой детали в различных производственных системах, целью которого является выбор в рамках существующих производственных систем, описываемых показателями организационно-технического уровня, производственной системы, в которой трудоемкость изготовления деталей определенной конструктивно-технологической сложности будет минимальной.

6. Разработан метод определения прогнозируемой трудоемкости на стадии конструкторско-технологической подготовки производства, учитывающий организационно-технический уровень производственной системы, которая позволяет решать следующие задачи:

— прогнозировать трудоемкость изготовления деталей машиностроения;

— определять рациональный организационно-технический уровень производственной системы с целью минимизации трудоемкости изготовления деталей машиностроения;

— определять трудоемкость изготовления деталей машиностроения без статистического построения зависимости трудоемкости от сложности, тем самым значительно снижая временные и финансовые затраты;

— повысить оперативность и точность прогнозирования трудоемкости изготовления деталей на стадии конструкторско-технологической подготовки производства и стадии принятия решения о постановке деталей в производство.

7. Проверка точности результатов, получаемых с использованием математической модели прогнозирования и расчета трудоемкости изготовления деталей машиностроения, основанной на методе оценки конструктивно-технологической сложности изделия с непосредственны расчетом организационно-технического уровня производственной системы в реальных производственных условиях показала удовлетворительную сходимость результатов (погрешность не более 12%).

8. Разработана автоматизированная подсистема определения конструктивно-технологической сложности, трудоемкости изготовления деталей машиностроения и организационно-технического уровня многономенклатурного производства, позволяющая повысить эффективность функционирования производственных систем машиностроения на стадии освоения новых деталей в производство.

9. Полученные в диссертации научные и практические результаты, разработанная автоматизированная подсистема определения конструктивно-технологической сложности, трудоемкости изготовления деталей машиностроения и организационно-технического уровня многономенклатурного производства использованы при анализе состояния организационно-технического уровня ряда машиностроительных предприятий России.