CC BY
1
УДК 005.6
DOI: 10.24412/2071-6168-2024-3-510-511
АСПЕКТЫ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОЦЕССА ПЛАНИРОВАНИЯ, РАЗРАБОТКИ, ПОДГОТОВКИ И ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВА (APQP) ПРИ СОЗДАНИИ ЭЛЕКТРОМОБИЛЯ
И.А. Беляева, В.Н. Козловский
В работе выделены важные аспекты реализации процесса планирования, разработки, подготовки и осуществления производства при создании новых конструкций электромобилей. Ключевые слова: автомбилестроение; качество; электромобиль.
Эпоха современных электромобилей достигла своего пика по сути первого пика в начале 1990-х, когда производители продемонстрировали несколько реальных электромобилей, таких как EV1 General Motors и 106 Electric компании Peugeot (Citroen). Хотя эти электромобили показали реалистичное достижение , особенно по сравнению с предыдущими вариантами электромобилей, было ясно, что в начале 1990-х годов электромобили не могли сравниться по запасу хода и производительности со своими бензиновыми аналогами. Причина была в аккумуляторной батарее, с низким сохранением заряда и его большого веса. Поэтому многие автопроизводители перешли на гибридные варианты электромобилей [1, 2].
Движущими силами рынка электрокаров являются совершенствование технологий и снижение стоимости аккумуляторов и компонентов силовых агрегатов, ужесточение норм выбросов вредных веществ в атмосферу во всем мире. Традиционные производители оригинального оборудования (OEM), а также производители нового поколения отвечают на спрос множеством моделей с различными диапазонами и характеристиками.
В работе представлены аспекты комплексного подхода к разработке электромобиля с акцентом на электротехнические системы. В настоящее время уже создана платформа для моделирования электротехнических систем в процессе разработки электромобилей с использованием различных программных средств, применяемых в научных и промышленных кругах, такие как Autoform и Altair HyperMesh, LS-DYNA и т.д. В работе приводятся примеры и результаты моделирования с использованием этих программных продуктов [3, 4].
В современной практике обеспечения качества новых автомобилей на этапе проектирование, существенное значение имеет процесс реализации инструмента APQP (Advanced Product Quality Planning), представляющего собой единую и унифицированную методику перспективного планирования качества продукции автомобильного назначения, обеспечивающую определение и своевременное выполнение всех этапов проектной работы, необходимых для обеспечения требований и ожиданий потребителя [5].
Целью APQP является обеспечение на его выходе запланированного качества серийно производимых как автокомпонентов так и авто-электромобилей, соответствующих требованиям и ожиданиям потребителей. Внутренней целью рассматриваемого процесса является четкое взаимодействие всех его участников и обеспечение своевременного выполнения требуемых этапов работы при приемлемых затратах [6]. APQP состоит из пяти этапов, которые выполняются последовательно - параллельно, т.е. с перекрытием по времени, что необходимо для сокращения сроков разработки. Следует отметить, что такой порядок выполнения этапов является существенным различием западной культуры и отечественной, так как он обеспечивает более тесную связь между этапами и позволяет вернуться на этап раньше при необходимости проведения улучшений или исправления допущенных ошибок на предыдущем этапе. Все этапы APQP направлены на единую цель - достижение соответствия потребностям и ожиданиям потребителей [7, 8]. Иными словами, название получаемых документов сразу ориентирует пользователя на такие действия, которые в дальнейшем обеспечат гарантированное качество серийной продукции. Перечислим основные этапы этого процесса.
Этап 1 - планирование процесса в целом, анализ «голоса потребителя» и сознание концепции будущего продукта. В результате выполнения этого этапа должен быть получен план всех последующих мероприятий, который будет ориентирован на заранее известный день начала серийного производства новой продукции; техническое задание (ТЗ) на разработку новой продукции, которое является результатом анализа «голоса потребителя».
Этап 2 - проектирование конструкции (продукции). По итогам выполнения этого этапа должны быть получены следующие основные результаты:
разработана конструкторская документация, в которой проверены соответствия всех функций будущего изделия требованиям и предпочтениям потребителя, указанным в ТЗ;
проведена проверка работоспособности, функций нового изделия на основе испытаний опытного образца (образцов);
составлен перечень ключевых показателей продукции, т.е. важнейших показателей изделия в целом и его компонентов, которым в дальнейшем потребуется уделить особое внимание.
Этап 3 - проектирование технологии производства. В результате должна быть готова специально проверенная технологическая документация (ТД) на предмет возможности технологии, реализуемой в дальнейшем, уверенно обеспечить выполнение всех требований конструкторской документации (КД), особенно ключевых, и перечень ключевых технологических операций и режимов, в результате выполнения которых формируются ключевые показатели продукции. А так же все необходимые предусмотренные действия в технологических процессах по этим ключевым операциям и режимам.
Этап 4 - подготовка производства. По итогам выполнения этого этапа должны быть получены следующие основные результаты:
осуществлена тщательная всесторонняя проверка подготовленности производства;
проведена экспериментальная проверка способности подготовленного производства обеспечить выпуск качественной продукции в соответствии со всеми запланированными показателями и функциями. Эта экспериментальная проверка основывается на выпуске «установочной серии продукции»;
подписан акт готовности производства (у поставщика) и PSW-заявка заводом - потребителем на основании комплекса документальных результатов всех предыдущих этапов и результатов проверки установочной серии продукции.
только после подписания PSW-заявки завод - изготовитель получает право производить продукцию и поставлять ее заводу - потребителю.
Этап 5 - производство, улучшение, обратная связь с потребителем. Основными результатами этого этапа
являются:
мониторинг удовлетворенности потребителя по показателям, имеющим важное значение как для потребителя, так и для поставщика;
приведение процессов к более стабильной работе, снижение изменчивости основных показателей качества этих процессов;
осмысление собственного опыта производства, т.е. глубокое понимание всех свойств процессов.
Основные отличия APQP от традиционных систем подготовки производства, принятых на большинстве российских предприятий, заключаются в командном подходе, постоянной ориентации на требования и ожидания потребителей при проведении всех без исключения работ, а также документирование результатов в соответствии со специальным руководством APQP [9, 10].
Для разработки электромобиля, нами была создана межфункциональная APQP-команда. В своем составе она имела представителей различных служб, которые существенным образом влияли на выполнение всего APQP-процесса. В команду входили представители службы маркетинга, проектирования, производства, управления качеством, управления закупками, служб продаж и сервиса и др. Целью команды являлось планирование и координация всех действий по выполнению APQP-процесса для гарантированного обеспечения качества будущего серийного электромобиля.
Окончание предыдущего этапа являлось началом следующего этапа, процесс идет по принципу синхронного проектирования, на рисунке 1 показан общий процесс APQP.
Утверждение Опытный Одобрение протктэ образец производств
П-'О-Г' Tt
p»ipi6fim прочее»!
ПРОМВЧ. 4Ц«Н»»Н
'оррсктируеи»« д*йстанч
Планирование Дизайн и Проектирование Эалидация разработка процессов и продукта и продукта разработка процесса
Дизтостичесчие и корректирующие действия при необходимости
Рис. 1. Графическая интерпретация процесса APQP
На каждой стадии планирования решения какого-либо технического или технологического вопроса необходимо использовать процессный подход. Начнем с того, что такое производство - условно, это совокупность процессов и операций. Каждая стадия этих процессов может быть просчитана и в дальнейшем, учтены нюансы или критические моменты, которые в итоге будут устранены или будут на это обращено внимание специалистов. Когда мы рассматриваем процесс, то видим движение материала во времени и пространстве, преобразование сырья сначала в полуобработанную заготовку, затем в готовую продукцию. С другой стороны, когда мы рассматриваем операции, то видим работу, выполняемую для этого преобразования, - взаимодействие и движение средств производства и рабочих во времени и пространстве. При анализе процесса изучается поток материала или продукции; при анализе операции изучается деятельность рабочих и станков по преобразованию продукта. Процесс преобразует материалы в продукцию. Операции - это действия людей и оборудования, которые осуществляют подобное преобразование. Для реализации качественного подхода на каждом этапе работы, необходимо понимать взаимодействие каждого элемента процесса.
Процессы можно совершенствовать двумя путями. Первый - улучшение самого рассматриваемого элемента (деталь, процесс, взаимодействие) с использованием инструментов технико-экономического анализа. Второй -улучшение методов изготовления того или иного продукта с точки зрения организации производства или технологии изготовления.
Рассмотрение инструментов инженерного подхода начнем с электронной модели машиностроительного производства, объединяющей электронные модели изделий, способов и процессов проектирования и производства этих изделий. Под электронной моделью понимаем совокупность информационных объектов, включающих конструкторскую, технологическую и иную информацию об изделии от всех участников проектирования и производства. Аналогично определяются понятия электронных моделей проектирования и производства, в которых содержится информация о методах, правилах (согласования, утверждения, внесения изменений) и участниках процессов проектирования и производства, а также экономическая информация об этих процесса (трудоемкость, стоимость и т.д.).
В качестве основы для формирования моделей продукции и процессов предлагается использовать принципы CALS - технологии. В соответствии с этими принципами весь объем информации об изделии можно распределить по этапам его жизненного цикла следующим образом: конструкторские данные - сведения о составе изделия, его геометрических моделях, о связях и соотношениях в структуре изделия и т.д.; технологические данные - сведения о способах изготовления и контроля качества изделия и его компонентов в процессе производства, ассоциированные с информационными объектами, описывающими изделие и его компоненты, в нашем случае - электромобиль; производственные данные; данные о качестве; логистические данные; эксплуатационные данные; экономические данные.
Методологическую основу электронного описания изделия составляют EPD - технологии (Electronic Product Definition), в соответствии с которыми вся информация, относящаяся к одному изделию, структурируется по типу и назначению. Последовательность бизнес - процессов обеспечения жизненного цикла изделия увязывается со структурой самого изделия.
Естественно, нужна в полная совместимость применяемых программных продуктов и используемых ими форматов представления данных. Применение информационных моделей и стандартизированных методов доступа к данным является основой эффективной информационной кооперации всех участников жизненного цикла высокотехнологичных изделий. Заметим, что электронная кооперация усиливает, дополняет, но никак не заменяет человеческую, более того - предъявляет более высокие требования к взаимодействию и согласованности действий специалистов.
Не следует считать, что любая автоматизация выводит предприятия на уровень электронных моделей. Достаточно часто предприятия просто переводят имеющиеся бумажные документы в электронный вид, но это не влияет на качество документов и помогает решить отдельные частные задачи (быстрый поиск, копирование нужного документа и т.д.). Применение систем автоматизированного проектирования, хранение и использование технической документации (чертежей, спецификаций) в электронном виде тоже способствует решению отдельных задач, но не слишком влияет на конечный результат.
При разработке электромобиля участвовало большое количество специалистов для создания нескольких вариантов проектируемого какого- либо изделия. Часто возникала необходимость в объединении разнородной информации в единую структуру и в эффективном управлении этой информацией. Особенно актуальными, в данный момент времени, становятся вопросы организации процедур прохождения, согласования, утверждения, внесения изменений, а также проблемы взаимодействия разработчиков, связанные с синхронизацией производимых ими изменений изделия.
Огромное число различных версий объектов требует отслеживания истории изменений. При коллективной разработке возникают сложности с регламентированием прав доступа по изменению и использованию данных проектирования. Если проработка различных вариантов деталей не вызывает труда, то построение конечного варианта, в котором должны быть учтены лучшие решения из каждого варианта, приводит к необходимости повторного ввода данных, а значит, увеличивается вероятность возникновения ошибок и время проектирования.
Получается, что электронная модель производства - не статичное понятие, ее состав и структура меняются в процессе жизненного цикла изделия: на каждом этапе к электронной модели добавляются новые компоненты.
Перечень и описание этих компонентов необходимо проводить в рамках исполнения требований международных стандартов ISO. В соответствии с которыми электронная модель изделия как компонент электронной модели производства включает следующие блоки информации: геометрические данные (твердотельные поверхности с топологией, фасеточные поверхности и т.д); информация о конфигурации изделия и административные данные (идентификаторы предприятия, данные о вариантах состава и структуры изделия, об изменениях конструкции, о документировании этих изменений и т.д.); инженерные данные, подготовленные с помощью различных программных продуктов в различных форматах (в том числе данные о функциональности - прочности, динамике, термодинамике и т.д.)
В состав перечисленных блоков могут входить следующие информационные объекты:
- трехмерная геометрическая (математическая) модель объекта - электронный носитель информации о геометрической форме объекта проектирования (детали). Модель также хранит в себе историю построения, что позволяет изменять форму поверхности или объемного тела методом изменений численных значений параметров или замены элементов, входящих в его историю;
- двумерный аналог трехмерной геометрической модели объекта - это проекция трехмерной модели на пространственную плоскость или сечение (разрез), которые являются основой для построения конструкторского чертежа;
- электронный макет изделия - совокупность взаимоувязанных трехмерных моделей деталей, узлов и систем изделия. Математическая модель аккумулирует в себе основной объем конструкторских данных об изделии: геометрические данные, информацию о взаимодействии деталей, узлов (кинематика, динамика), а также необходимую технологическую информацию;
- компьютерный чертеж - документ, входящий в комплект конструкторской документации;
- управляющая программа для станка с ЧПУ - набор управляющих конструкций в кодах станка с ЧПУ. Сопровождается расчётно-технологической картой;
- программа контроля - набор управляющих инструкций в кодах координатно-измерительной машины, предназначенных для контроля геометрии изделия;
- данные измерений - набор координат точек, кривых, поверхностей, полученных в результате измерений изготовленной детали на контрольно - измерительной машине. Оформляется в виде стандартного протокола.
Таким образом, трехмерная геометрическая модель изделия является: источником информации о геометрии детали (изделия); основой для получения конструкторской документации посредством двумерного аналога; объектом для проведения инженерного анализа и контрольно-измерительных работ; источником информации для разработки управляющих программ для оборудования с ЧПУ; источником информации, которая может быть использована специалистами предприятия в процессе подготовки производства и изготовления детали (изделия).
Ключевым аспектом при электронных моделей производства является то, что они представляют собой есть интегрированные информационные объекты описывающие продукцию и процессы, которые не имеют прямых аналогов в традиционном бумажном документообороте и простейших формах электронного документооборота (основанного на использовании электронных образов тех же бумажных документов).
Список литературы
1. Строганов В.И. Итоги и перспективы развития электромобилей и автомобилей с гибридными силовыми установками / В.И. Строганов, В.Н. Козловский // Электроника и электрооборудование транспорта. 2012. № 2-3. С. 2-8.
2. Козловский В.Н. Комплекс электронных систем управления движением легкового автомобиля с комбинированной силовой установкой. Часть 1 / В.Н. Козловский, В.И. Строганов, В.В. Дебелов, М.А. Пьянов // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2014. Т. 10. № 1. С. 40-49.
3. Козловский В.Н. Цифровая среда поддержки управления конкурентоспособностью / В.Н. Козловский, Д.В. Айдаров, Д.И. Панюков, М.М. Васильев // Стандарты и качество. 2018. № 6. С. 86-89.
4. Козловский, В.Н. Надежность системы электрооборудования легкового автомобиля / В.Н. Козловский, В.Е. Ютт // Электроника и электрооборудование транспорта. 2008. № 3. С. 37-40.
5. Kozlovskiy V. Analytical models of mass media as a method of quality management in the automotive industry / V. Kozlovskiy, D. Aydarov // Quality - Access to Success. 2017. Т. 18. № 160. С. 83-87.
6. Козловский В.Н. Потребительская ценность качества автомобилей / В.Н. Козловский, Г.Л. Юнак, Д.В. Айдаров, С.А. Шанин // Стандарты и качество. 2017. № 12. С. 76-80.
7. Дебелов В.В. Моделирование электронной системы регулирования скорости движения легкового автомобиля в режимах поддержания и ограничения скорости / В.В. Дебелов, В.В. Иванов, В.Н. Козловский, В.И. Строганов // Электроника и электрооборудование транспорта. 2013. № 6. С. 2-7.
8. Panyukov D. Development and research FMEA expert team model / D. Panyukov, V. Kozlovsky, Y. Klochkov // International Journal of Reliability, Quality and Safety Engineering. 2020. Т. 27. № 5. С. 2040015.
9. Строганов В.И. Математическое моделирование основных процессов электромобилей и автомобилей с комбинированной силовой установкой / В.И. Строганов, В.Н. Козловский, А.Г. Сорокин, Л.Х. Мифтахова // Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т. 17. № 7. С. 129-132.
10. Козловский В.Н. Концепция методологии комплексной программы улучшений / В.Н. Козловский, Д.И. Благовещенский, Д.В. Айдаров, Д.И. Панюков, Р.Д. Фарисов // Стандарты и качество. 2022. № 7. С. 36-42.
Беляева Ирина Александровна, канд. техн. наук, доцент, научный сотрудник, toe [email protected], Россия, Самара, Самарский государственный технический университет,
Козловский Владимир Николаевич, д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой, [email protected], Россия, Самара, Самарский государственный технический университет
ASPECTS OF IMPLEMENTATION OF THE PLANNING, DEVELOPMENT, PREPARATION AND PRODUCTION PROCESS (APQP) IN THE CREATION OF AN ELECTRIC VEHICLE
I.A. Belyaeva, V.N. Kozlovsky
The work highlights important aspects of the implementation of the process of planning, development, preparation and implementation ofproduction when creating new designs of electric vehicles. Key words: automotive industry; quality; electric car.
Key words: automotive industry, quality, electric vehicle.
Belyaeva Irina Alexandrovna, candidate of technical sciences, docent, toe [email protected], Russia, Samara, Samara State Technical University,
Kozlovsky Vladimir Nikolaevich, doctor of technical sciences, professor, head of the department, [email protected], Russia, Samara, Samara State Technical University
УДК 664.1
Б01: 10.24412/2071-6168-2024-3-513-514
АНАЛИЗ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ПРЕССОВАННЫХ ШТУЧНЫХ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
С.П. Ледовский, Е.В. Пантюхина
Рассмотрены основные дефекты продукта, образующиеся в бункерном питающем устройстве центробежного типа для автоматической подачи прессованных штучных пищевых продуктов в упаковочные машины-автоматы.
Ключевые слова: абразивное воздействие автоматическая загрузка, истираемость, гравиметрически, пьезорезонаторов, механической прочности.
В настоящее время в пищевой отрасли широкое распространение получили бульонные кубики и суповые основы, представляющие собой сухие смеси сушеных овощей, мяса, специй, поваренной соли, модифицированного крахмала, усилителей вкуса, запаха и ароматизаторов. При нарушении технологических режимов и рецептуры, а в некоторых случаях и оптимальной настройки производственного оборудования, происходит изменение качественных показателей бульонных кубиков - влажности, прочности, истираемость [1].
Влажность бульонных кубиков и суповых основ определяют гравиметрически. Методика длительна, трудоемка и неудобна для серийных анализов. В связи с этим, на производстве используют мультисенсорные системы на основе модифицированных кварцевых пьезорезонаторов, характеризующиеся высокой чувствительностью и низкими пределами определения газов и паров.
В соответствии с предъявляемыми требованиями проводится анализ показателей влажности и истираемости в процессе производства с фиксацией случаев отклонения технологических процессов. На рис. 1 приводится информация о результатах контроля массовой доли влажности бульонных кубиков за отчетный период 24 часа. так как в период времени с 21:00 до 03:00 было отклонение по массовой доле влаги, то данный продукт за этот период был заблокирован в связи с выходом за требования спецификации.
513
