CC BY
10
УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ И ЭКОНОМИКА
УДК 621.058.013.8 А. Ф. ШИРЯЛКИН
К ВОПРОСУ РАЗРАБОТКИ КОНЦЕПТУАЛЬНЫХ МОДЕЛЕЙ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ И УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВОМ
Проблема оптимизированного управления информацией производственного процесса очень валена в деле повышения эффективности технической подготовкой производства (ТГГП). Оптимизация моделирования систем автоматизированного проектирования при всём различии путей и методов на современном этапе их развития во многом проходит через область систематизации, особенно классификации и унификации объектов производства.
Ключевые слова: концептуальная модель, управление, моделирование систем автоматизированного проектирования, систематизация, классификация.
При формировании автоматизированной сис-ге м ы тех н и ч ее ко й 11 од I ото в к и м аш и н остр о и -тельного производства среди необходимых данных в первую очередь следует выделить систематизированную информацию о деталях машин [ 1 ], структурированную идеей многоуровнево-сти. Концепция системной многоуровневости, под которой понимается последовательное построение классификационной системы информации о детали (КС) сверху донизу, конкретизирует эволюционное направление её развития для машиностроительного производства. Концепция является логическим продолжением принципа универсальности, заложенного в основу централизованных систем, в частности К. ЕСКД [2]. В ней, как известно, приводится лишь общее основание для последующего её детального построения как конкретной системы. При этом считается, что каждое конкретное предприятие может самостоятельно конструировать систему сообразно своей специфике.
Учитывая большой объём количественной и качественной информации о детали, принцип многоуровневое™ предполагает её рассмотрение ио некоторым уровням, рационально соответствующим традиционно сложившимся в серийном машиностроительном производстве формам ТПП и составляющим целостную систему. Системные уровни, как наиболее крупные элементы системы, представляются в виде отдельных автономных информационных образований, само-
© А. Ф. Ширялкин, 2008
стоятельных частей целого, исполняющих функцию рационального решения задач ТПП на соответствующем этапе развития отдельного производства. Необходимость автоматизации ТПП. полнее проявляющаяся с ростом сложности системы, вносит в построение многоуровневых систем определённые коррективы. При поуровне-вом построении системы, согласно выводам, приведённым в работе в [31, исходим из анализа ТПП (как части машиностроительного производства).
По степени развитости машиностроительные предприятия можно разбить на проектируемые и действующие. Рассмотрим действующие машиностроительные предприятия. В современном машиностроении ТПП проводится в определённой последовательности с разработкой технической документации (ТД) по ГОСТ 3.1102-82 в четыре стадии. Исследования по определению достаточного количества кодированной информации для обработки детали средней сложности па каждой из стадий ТПП представлены в табл. 1.
С точки зрения многоуровневости готовый технологический процесс (ТП) в условиях автоматизации первых трёх стадий ТПП целесообразно представить некоторыми формами, ограниченными соответствующими технологическими уровнями (маршрутным, операционным, проектирования и изготовления оснастки). Четвёртую стадию, достаточно сложную для современного технико-информационного уровня автоматизации, не рассматриваем.
Таблица 1
Среднее количество кодированной информации при автоматизации ТПП на каждой из стадий
Стадия Описание стадии ()собе \ 1 иости стад и и Число знаков
, Первая Разработка межцеховых технологических маршрутов (расце-ховка) В условиях единичного и мелкосерийного производства при высокой квалификации рабочих достаточна для изготовления деталей 40-70 I
Вторая Разработка операционных те х н о л о г и ч е с к и х процессов В остальных типах производств, включая некоторые виды мелкосерийных 80-300
Третья Г1 роектирован ие и изготовле-ние оснащения На всех типах производств 350-600
Четвёртая Отладка и сдача техдокументации и оснастки, экспериментальная проверка На всех типах производств более 1000
Особенности ТПП проектируемых предприятий вызваны разной степенью развитости их производств, в частности, долей стабильности технологических факторов основного, а также вспомогательного и заготовительного производств. Эти особенности наиболее отражены в процедурах технологического проектирования новых машиностроительных заводов и цехов [4, 5]. которое основывается на расчёте производственной программы. Расчёты проводятся по точной, приведённой или условной программе. Проектирование по точной программе применяются в основном при массовом и крупносерийном производстве, поэтому этот метод для нашего случая не рассматривается.
Проектирование по приведённой программе [5] проводится тогда, когда часть деталей, предусмотренная заданием на проектирование, не обеспечена чертежами и другими исходными данными. В этом случае, при наличии большой номенклатуры конструктивно подобных деталей, нет необходимости разрабатывать ТП на каждую, поэтому всю номенклатуру разбивают на группы. При этом разработку части групповых ТП в зависимости от сложности деталей и развития конкретного производства можно заканчивать на маршрутном уровне.
Проектирование по условной программе [5] ведётся при наличии в заданной номенклатуре изделий, конструкция которых ещё не разработана. В этом случае заданием на проектирование предусматривается выпуск по массе и стоимости. Очевидно, что автоматизация этого метода при наличии базы данных изделий-аналогов и применения группового принципа существенно упростит весь процесс. Тогда ТП на каждую деталь на бумаге могут не разраба-
тываться. Такую форму ТПП её целесообразно принять в качестве первого уровня разрабатываемой системы. Заметим, что одной из определяющих задач обоих методов проектирования является расчёт общей трудоёмкости обработки деталей изделия по их группам.
Исследования, проведённые на действующих предприятиях Поволжского региона [6], показывают достаточное разнообразие форм и методов проектирования ТП, даже в рамках одного производства. Одним из главных требований при проведении технологической подготовки является оперативность, быстрота принятия решений. Особенно важно такое положение вещей при подготовке многономенклатурных изделий, где трудоёмкость ТПП особенно велика. Например, в авиационной промышленности, практикуется разработка гак называемых директивных ТП. Данные ТП разрабатываются отраслевыми ПИИ на группы подобных деталей, часто в маршрутной форме (как унифицированные ТГГ).
Существующая на многих авиационных предприятиях (например, АО «Авиастар» г. Ульяновск) система проектирования временных маршрутных ТП резко сокращает срок первичного этапа проектирования. Однако впоследствии необходимо разрабатывать постоянные операционные процессы. Такой «двойной» подход оправдан уже тем, что ко времени оформления постоянного рабочего ТП он может существенно измениться при отработке на технологичность.
Разработка программных ТП на АО «Авиастар», по нашим оценкам, занимала более половины ТПП. При этом форма этого типа техпроцесса существенно отличается от операционной, а по качественно-количественной оценке информации соответствует уровню проектирования технологической оснастки. Учитывая присутствие этого
уровня на многих подобных предприятиях, этот уровень III целесообразно выделить и представить как программно-технолог ический.
Таким образом, иа описанном производстве используются три формы технологических процессов: маршрутная, операционная и с ЧПУ, что предполагает использование грех видов (степеней) дискретности информации, которые можно интерпретировать как некие системные уровни. При этом количество информации при переходе на каждый следующий уровень многократно возрастает.
На других действующих предприятиях существует также довольно распространённая практика изготовления простых деталей без использования технологии. В этом случае де-таль часто изготавливается или дорабатывается по эскизу. Такой вариант можно отнести к первому уровню. Представляется, что автоматизация решения задач на данном бездокументно-технологическом (предварительно-оценочном) уровне с помощью просгейшей классификационной системы была бы весьма целесообразна.
Для оценки необходимости разработки каждого уровня в формируемой системе выяснили примерную долю применения выделенных форм ТИ на ряде конкретных предприятий, а также среднюю применения каждой из форм в общем (табл. 2).
Средний процент присутствия в ТПП данных форм на предприятиях (см. табл. 2) указывает, по нашему мнению, на достаточную долю их присутствия для проведения автоматизации каждой из них. Можно поставить в примерное соответствие тех н ол о г и ч ее к и м у ро в и я м у ро в н и п редста в л ей и я информации в различных типах автоматизированных систем (табл. 3).
Исходя из назначения данных уровней как элементов многоуровневой информационной системы, их назвали системными уровнями представления информации. Исследованием установлено рациональное количество исходной информации на каждом системном уровне, которое определялось как достаточное для расчёта общей трудоёмкости обработки заготовок деталей определённой группы.
Таблица 2
Сравнительные показатели применения форм технологической подготовки
производства на предприятиях
Форма ТПП Предприятие, тип производства
«Авиастар» серийное «УЗТС», мелкосреднесерийное «УКБП» единично-серийное Проектируемые предприятия Итого в среднем
Без документальной технологии 3-5 50 14
С маршрутной технологией 15 5-7 55 50 32
С операционной технологией 30 70 25 - 37
С технологией ЧПУ 55 20 20 - 23
Таблица 3
Соответствие технологических уровней типам автоматизированных систем
N уровня Технологические уровни Типы систем
1 Предварительно-оценочный (технологически-бездокументный) Видовой классификатор
2 Маршрутный АСТПП i
л J Операционный САПР ТП
4 С ЧПУ САПР УГ1
Итак, можно сформировать обобщенную количественная модель системы, показывающую распределение потока информации о некоторой детали по системным уровням, рис. 1.
Таким же образом, количество информации на последующих системных уровнях меняется примерно в 3-5 раз, составляя при этом некоторую геометрическую прогрессию. Заметим, что это количество информации примерно соответствует данным, установленным предварительным исследованием (см. табл. 2).
Многоуровневую классификационную систему деталей машин на основании полученной модели можно интерпретировать как некую систему их (деталей) признаков, повторяющихся смысловыми значениями по мере становления и развития информации на определённых уровнях подготовки её производства.
Признак детали можно представить как некоторую часть её информации, располагающуюся на одном из уровней и последовательно конкретизирующуюся с возрастанием уровня. Под признаком детали (или КТЭ) в формируемой многоуровневой системе можно также понимать эле-
Информации о детали
мент её описания, рационально соответствую-I п и й с м ы с л о во м у значен и \ о те х и о л о ги ч ее к о й информации на рассматриваемом конкретном уровне.
Выделим типы признаков, реализованных в действующих системах [2]: функциональные, размерные, параметрические, геометрические, конструктивные, технологические, организационно-экономические. Эти признаки взаимосвязаны структурой, отражающей структуру рассматриваемого производства, образуя при этом некоторую системную модель. Очевидно, что эти признаки, информационно воздействуя на заготовку, способствуют её превращению в готовую деталь.
С точки зрения концепции функциональных воздействий [7], процесс построения формы детали можно описать как движение двух объектов в определённой среде. При этом объект-функционал в виде определённых признаков воздействует на исходный объект (заготовку) для реализации определённой в информационной (классифицированной) среде (рис. 2).
1 -й уровень (7-18 знаков) оценочный
2-й уровень (20 - 50 знаков) маршрутный
3-й уровень (70 - 200 знаков) операционный
4-й уровень (200 - 500 знаков) программный
Рис. 1. Обобщённая количественная модель многоуровневой системы
Функциональные Размерные Параметрические
I
заготовка
Геометрические- деталь
Конструктивные
А
А
Технологические Организационно-экономические
Рис. 2. Схема воздействия признаков на исходный объект (заготовку)
Дальнейшее исследование признаков указывает на неоднозначное по многим параметрам их влияние на объект. При этом каждый из указанных типов имеет различный характер влияния на разных уровнях производства. Автоматизация решения задач ТПГП в системе предполагает строгую математическую логику построения структуры и взаимодействия её элементов-признаков . Поэтому для получения чёткости результатов необходимо, чтобы процесс решения задач опирался на достаточно стабильные данные системы, т. е. те, которые на данном этапе ТПГП являются наиболее существенными.
Решения технологических задач, казалось бы, естественным основывать на технологических признаках, однако эти признаки нестабильны и могут меняться в зависимости от причин, которые не всегда объяснимы логикой технологического процесса. Поэтому, например, конкретное значение такого признака, как «вид заготовки» для какой-то детали в реальном производстве, зависит не только от технологической целесообразности, но и от финансовых возможностей предприятия, степени его развитости. Например, вместо оптимальной литейной заготовки приходится, выбирать менее экономичную для технологии резания заготовку из плиты. То же можно сказать о таких «чисто» технологических признаках, как модель оборудования, вид приспособления, вид инструмента, которые следует использовать только на последних уровнях системы.
Таким образом, на решение технологической задачи выбора заготовки априори воздействуют доминирующие организационно-экономические признаки, существенно влияющие на ход её решения. Такое многокритериальное воздействие характерно для многих технологических и не только технологических задач, присущих автоматизации. Учёт условий для их решения достаточно сложен, изменчив во времени, а также исходит из специфики конкретного производства. Фактически при решении многих задачах мы сталкиваемся с несколькими видами иерархически взаимосвязанных признаков, которые, воздействуя на собственно-технологические признаки, делают их нестабильными.
Конструктивные признаки определяют форму детали как традиционно сложившийся функциональный стереотип, поэтому они по сравнению с технологическими более стабильны. Однако процесс создания конструкции детали также вносит элемент нестабильности субъективностью мышления непосредственного исполнителя (конструктора). Более стабильной и исторически отработанной характеристикой детали в аспекте технологии обработки является её геометрия.
Хотя сквозное интервально-размерное использование геометрических признаков высокой степени конкретности при решении задач технологической подготовки в реальном масштабе времени затруднено из-за высокой математической сложности, наиболее общие из них вполне применимы. Поэтому большое значение для реализации задач ТИП в автоматизированных системах имеют те геометрические признаки, которые наиболее весомо влияют на технологию обработки. Путём рационального подбора такого признака можно менять чёткость, а значит, и величину его влияния на технологию. Приведём пример такой замены повышающих чёткость решения задачи выбора приспособления для обработки заготовки в серийном производстве.
Одним из существенных недостатков К.ЕСКД в технологической подготовке рассматриваемого (серийного) производства является отсутствие достаточно чёткой логической связи между классификационными признаками детали и наиболее целесообразной технологией обработки заготовок детали. Гак, например, для деталей невращения (группа 741500) имеется признак прямолинейности контура в плане. ТП на детали с этим признаком могут иметь определённые отличия от технологического процесса на детали другого вида, например, с признаками криволинейного контура. Однако такой признак не несёт чёткого соответствия определённому типу серийного ТП. В серийном производстве более чётко технологию определяет признак параллельности противоположных прямолинейных сторон контура детали, который с большей вероятностью определяет целесообразность обработки её заготовки в тисках. Указанный вид оснастки в серийном производстве имеет наибольшее применение. Имеются и другие примеры нахождения более чёткого, геометрическо-конструктивного соответствия признаков деталей технологическим факторам их изготовления.
Таким образом, применение направленной геометризации технологического значения признака может стать одним из путей повышения стабильности исходных данных (ИД) системы. Указанный принцип принят в качестве одной из рабочих гипотез, используемых при построении рациональной КС, и назван принципом технологической геометризации (ПТГ).
Этот принцип является одним из принципов информационного отбора как компоненты развития производственного процесса в ходе его техноэволюции [8]. При этом его роль в формировании производственной среды предприятия состоит в создании и поддержании технологического поля информации об объектах этого
производства, прежде всего деталей машин. Одновременно этот принцип закладывает основу процесса формирования ТИП и соответственно создания классификационной системы информации о детали с определённым качественным составом признаков. Дальнейшее исследование основывается на изучении взаимодействия каждого из представленных видов признаков детали в производственном пространстве машиностроительного производства при его техноэволюци-онном развитии.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Ширялкин, А. Ф. Качество технической документации - необходимое условие эффективной автоматизации производства/ А. Ф. Ширялкии, Е. М. ДееваУ/ Автоматизация и современные технологии. - 2007. - №5. - С.30-38.
2. Классификатор ЕСКД. Классы 71, 72, 73, 74, 75. Иллюстрированный определитель деталей. - М.: Изд-во стандартов, 1986.
3. Ширялкин, А. Ф. Разработка исходной структуры элементно-технологического классификатора деталей машин/ А. Ф. Ширялкин// Вестник машиностроения. - 2003. - №6.
4. Киселёв, Е. С. Проектирование механосборочных цехов : методические указания/ Е. С. Киселёв. - Ульяновск: УлПИ, 1981.
5. Проектирование машиностроительных заводов и цехов: справочник. ТА/ под ред. Л. С. Лмпольского. - М. : Машиностроение, 1975.
6. Организация и планирование производства в цехе N 31 УППО на основе технологии групповой обработки деталей. Отчёт о НИР/ УлПИ N ГР 01.89.0053244 (закл.). - Ульяновск, 1991.
7. Бреховских, С. М. Основы функциональной системалогии материальных объектов/ С. М. Бреховских. - М. : Наука, 1986.
8. Кудрин, Б. И. Три доклада строенной конференции/ Б. И. Кудрин. - М. : Электрика, 2002.
Ширялкин Александр Фёдорович, кандидат технических паук, кафедра «Управление качеством» У л! ТУ. Область научных интересов - стандартизация, систематизация, классификация.
УДК 338.2
с. н. игонин
ОСОБЕННОСТИ ОЦЕНКИ НЕКОММЕРЧЕСКОЙ ОРГАНИЗАЦИИ
Рассмотрены вопросы социальной и экономической деятельности некоммерческих организаций, предложен ряд показателей для оценки эффективности работы на примере некоммерческой организации Центр реабилитации инвалидов (ЦРИ).
Ключевые слова: некоммерческая организация, социальная эффективность, индекса Вайсборда, социальный эффект от создания общественных благ, экономическая эффективность.
Вопросы определения эффективности имеют решающее значение не только в коммерческих, но и в некоммерческих организациях, которые не имеют извлечение прибыли в качестве основной цели деятельности и не распределяют полученную прибыль между участниками. Определение некоммерческой организации и является причиной тому, что нет определённой методики оценки результатов деятельности некоммерческих организаций, а если такая оценка проводиться, то она осуществляется самими же некоммерческими субъектами с использованием собственных критериев. И в ряде случаев такая
©С. Н. Игонин, 2008
оценка представляет некоторые сложности. Поэтому важным является необходимость разработки ряда критериев, входящих в методику оценки эффективности деятельности некоммерческих организаций на примере общественной организации инвалидов (ЦРИ).
Специфика хозяйственного механизма некоммерческих организаций требует применения особых показателей для оценки эффективности их деятельности. В отличие от коммерческих предприятий, анализ эффективности работы некоммерческих организаций носит двойственный характер. Помимо экономической оценки, большое значение придаётся анализу социальных результатов, которые отражают степень
