CC BY
12
Sidorov Andrey Alekseevich, student, saa17km [email protected], Russia, Kaluga, Bauman Moscow State Technical University Kaluga Branch
УДК 658.516
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-4-469-475
МЕТОДИКА ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ И КАЧЕСТВА КОНСТРУКТОРСКОЙ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ МАШИН
А.В. Воробьев
Предложена методика повышения эффективности конструкторской подготовки производства грузоподъемных машин, основанная на принципах аналогового проектирования. С целью выявления взаимодействия процесса разработки конструкторской документации с другими процессами в рамках сети процессов предприятия выполнено его структурно-функциональное моделирование, задачей которого являлась выработка решения о том, какие функции должны быть включены в процесс разработки конструкторской документации на грузоподъемные машины и как эти функции взаимосвязаны между собой. Предлагается повысить эффективность взаимодействия маркетинговой, экономической и конструкторской служб предприятия в процессе производства грузоподъемных машин на предприятиях подъемно-транспортного машиностроения путем внедрения системы экспресс-оценки ресурсоемкости принимаемых проектных решений. Для снижения трудозатрат на конструкторскую подготовку производства грузоподъемных машин предложено применять такой механизм, как аналоговое проектирование, т. е. проектирование по аналогу, прототипу, что позволит повысить эффективность работы конструктора и производственного процесса в целом, снизить материалоемкость и трудоемкость изготовления изделий при сохранении их качества, сократить сроки поставки готовых изделий заказчику.
Ключевые слова: конструкторская подготовка производства, конструкторская документация, грузоподъемная машина, структурно-функциональное моделирование, аналоговое проектирование, коэффициент сходства, эффективность, экспресс-оценка.
Радикальное реформирование отечественной экономики и связанный с этим возросший объем работ по производству грузоподъемных машин (ГПМ) на предприятиях подъемно-транспортного машиностроения вызвали необходимость комплексного совершенствования управления качеством конструкторской подготовки производства, в ходе которой происходит разработка конструкторской документации на выпускаемые предприятием грузоподъемные машины. Это связано с работой современных предприятий подъемно-транспортного машиностроения в условиях позаказного производства, в котором базой для планирования производства становится заказ. Характерной особенностью позаказного производства является постоянное уменьшение времени, отпускаемого на принятие различных организационно-технических решений [1]. Поэтому предприятиям необходимо сокращать время принятия проектных решений по заказам и время на разработку конструкторской документации для повышения качества обслуживания заказчиков [2].
Конструкторская подготовка производства, как совокупность процессов и работ, в ходе которых происходит разработка конструкторской документации на выпускаемые предприятием грузоподъемные машины, в соответствии с принципами процессного подхода [3], является многоэтапным процессом, требующим значительных временных и трудовых затрат, а также вовлечения большого количества участников. Конструкторская подготовка производства, в соответствии с СРПП - системой разработки и поставки продукции на производство, включает в себя подготовку документации, ее согласование и доработку до требуемого качества [4].
С целью выявления взаимодействия конструкторской подготовки производства, как совокупности процессов и работ, с другими процессами в рамках сети процессов предприятия выполнено ее моделирование. При этом использовались унифицированный язык моделирования UML [5] и методология структурного анализа и проектирования IDEF (IcamDefinition) [6]. Задачей моделирования являлась выработка решения о том, какие функции должны быть включены в процесс конструкторской подготовки производства грузоподъемных машин и как эти функции взаимосвязаны между собой с тем, чтобы разработать методику повышения эффективности конструкторской подготовки производства.
На рис. 1 и 2 в нотации UML представлена диаграмма последовательности взаимодействия служб предприятия при принятии и конструкторской проработке заказа на создание грузоподъемной машины в текущем и желаемом состоянии процесса. Согласно UML-модели, представленной на рис. 1, маркетинговая служба предприятия после получения от заказчика заявки на создание грузоподъемной машины производит первоначальный анализ исходных технических требований с целью оценки возможности его выполнения и согласования с заказчиком цены на готовое изделие. Для реализации данной процедуры маркетинговая служба взаимодействует с конструкторской и финансовой службами предприятия. Конструкторская служба при этом оценивает техническую возможность изготовления грузоподъемной машины и разрабатывает предложения по ее конструкции. Финансовая служба предоставляет информацию по стоимости и срокам изготовления изделия.
Сформированное в результате данного взаимодействия маркетинговой, конструкторской и финансовой служб предприятия коммерческое предложение и техническое описание отправляются заказчику для заключения договора. Согласованный договор на изготовление грузоподъемной машины подписывается заказчиком и руководством предприятия и принимается к исполнению. При этом конструкторской службе предприятия направляется техническое задание на разработку необходимой для изготовления грузоподъемной машины конструкторской документации. Представленное взаимодействие различных служб предприятия при реализации процесса анализа контракта на создание грузоподъемной машины подробно раскрыто в структурно-функциональной модели, разработанной автором работы [1].
Предлагается повысить эффективность взаимодействия маркетинговой, финансовой и конструкторской служб предприятия в процессе производства грузоподъемных машин на предприятиях подъемно-транспортного машиностроения путем внедрения системы экспресс-оценки ресурсоемкости принимаемых проектных решений. Образуемая при этом диаграмма последовательности взаимодействия служб предприятия при принятии и конструкторской проработке заказа на создание грузоподъемной машины представлена на рис. 2.
Рис. 1. Диаграмма последовательности взаимодействия служб предприятия при принятии и конструкторской проработке заказа на создание грузоподъемной машины (текущее состояние)
Рис. 2 показывает, что при использовании системы экспресс-оценки ресурсоемкости принимаемых проектных решений в конечном итоге отпадает необходимость запроса маркетинговой службой соответствующей информации у финансовой и конструкторской служб предприятия. Данные запросы могут сохраняться только на начальных стадиях внедрения системы экспресс-оценки и будут исключаться по мере наполнения базы данных выпущенных предприятием грузоподъемных машин. При этом маркетинговая служба будет производить данные оценки потребности в ресурсах самостоятельно.
470
Рис. 2. Диаграмма последовательности взаимодействия служб предприятия при принятии и конструкторской проработке заказа на создание грузоподъемной машины (желаемое состояние)
В процессе производства грузоподъемных машин (кранов) даже на сравнительно небольших предприятиях разрабатывается большой объем конструкторской документации, что требует затрат труда большого количества квалифицированных конструкторов. Поэтому возникает необходимость сокращения времени конструкторской подготовки производства. В настоящее время ни один процесс конструирования не обходится без широкого использования типовых, унифицированных и, в необходимых случаях, стандартизованных конструктивных элементов (крепежных изделий, узлов и деталей общемашиностроительного применения, различных типов стандартных соединений и др.). Поэтому для снижения трудозатрат на разработку конструкторской документации при производстве грузоподъемных машин применяется такой механизм, как аналоговое проектирование, т. е. проектирование по аналогу, прототипу [7]. Это позволяет повысить эффективность работы конструктора и производственного процесса в целом, снизить материалоемкость и трудоемкость изготовления изделий при сохранении их качества, сократить сроки поставки готовых изделий заказчику [8].
На рис. 3 представлена построенная в результате проведенного с точки зрения инженера-конструктора структурно-функционального анализа процесса разработки конструкторской документации на грузоподъемные машины структурно-функциональная модель до использования принципов аналогового проектирования, а на рис. 4 - модель, в которой для повышения эффективности процесса предлагается использование принципов аналогового проектирования и базы данных реализованных предприятием проектных решений.
С целью оказания информационной поддержки принятия конструкторских решений при аналоговом проектировании грузоподъемных машин и экспресс-оценки их ресурсоемкости была проведена формализация конструкторской документации (КД) с использованием средств реляционной алгебры (алгебры отношений) [9]. При этом на основе данных по мостовым кранам, выпущенным предприятием ООО «Стройтехника» (г. Донской Тульской обл.), была создана база данных их типовых узлов и комплектующих изделий [10]. В нее были включены:
- данные, поступающие от заказчика при оформлении заказа на изготовление мостового крана: грузоподъемность, т; пролет, м; высота главного подъема, м; база крана, м; высота крана, м; скорости передвижения крана и тележки (тали), м/мин; скорость подъема главного и вспомогательного крюка, м/мин; группа режима работы крана; климатическое исполнение с категорией размещения; тип подкранового пути; место установки; высота вспомогательного подъема, м; база тележки, м; колея тележки, м; высота перил тележки, м; тип кабины; тип моста; тип тележки;
- выходные данные по исполненному заказу: комплектующие механизмов главного и вспомогательного подъема (двигатель, тормоз и редуктор), их количество и стоимость, диаметр и длина барабана, м; комплектующие механизмов передвижения тележки и крана (двигатель, тормоз и редуктор), их количество и стоимость, диаметр колеса, м; концевые выключатели на главный и вспомогательный подъемы, передвижение крана и тележки, их количество и стоимость; марка канатов на главный и вспомогательный подъемы, их длины, м; себестоимость крана, руб., трудоемкость заказа, нормо-час, цена крана, руб.
Профессиональный опыт
Другие норч.иннныс доку чек I ы
ГОСТы и ТУ
Тсхническое гаданне /у}) Проверка
ТЗ
Главны П конструктор
Копни ТЗ. согласованного С 1ЭКА >>шком
Начальники бюро
Бюро мостовых кранов
Бюро груювых тележек
Бюро кабнн
ЕСКД
PdIpAG kOHCIp
документации моста крана *ча
*
Проект констр документации
PaipaO констр документации rpjn. тележки
_мв
->-
Разраб. коястр. документации
кабины _ АО!
Бюро электротехнических и ueinfl
Ряэраб. электр схем н констр документации >лектро1ехннчсс
ких и }ДСЛНП
AOS
KüHCTin-KTopcxo-TewaioniifCMifl .:i-С1 (КТО)
Рис. 3. Структурно-функциональная модель процесса разработки конструкторской документации (текущее состояние)
ГОСТы II ТУ
кккспогичссигй Информационная светом* Ewj» мостовые ьрднов
овн (КТО)
Рис. 4. Структурно-функциональная модель процесса разработки конструкторской документации
(желаемое состояние) 472
На основе представленной базы данных мостовых кранов проведен анализ и составлены регрессионные зависимости показателей ресурсоемкости - себестоимости Б, трудоемкости изготовления Т, материалоемкости М и цены крана С - от основных параметров мостового крана: грузоподъемности Q, пролета Ь, высоты главного подъема Нгл п , базы Акр и высоты крана Нкр . Данные зависимости были
1л.и. кр. кр.
получены на основе использования усредненных значений по всем кранам, выпускаемым на кранострои-тельном предприятии, и эмпирического уравнения множественной регрессии вида [11]:
У = Ьо + + Ь2 Ь + ЬзНГл.п. + ¿4 Акр. + ¿5Нр. + е, (3)
где У - выходная переменная, Ьо, Ь\, ¿2, Ьз, ¿4, ¿5 - эмпирические коэффициенты регрессии, е - оценка
случайной ошибки (отклонения).
Для оценки параметров эмпирического уравнения множественной регрессии использовалась библиотека для машинного обучения Scikit-leam [12]. Для повышения точности регрессионных зависимостей
перед началом расчета себестоимость изготовления крана Б и цена крана С пересчитывались на текущий момент времени с учетом индексов потребительских цен на товары и услуги по Российской Федерации, приведенных на официальном сайте Федеральной государственной службы государственной статистики [13] по формулам
м ИНФ, м ИНФ,
бт = Би -п (1 +--); Ст = си-п (1+-'-I
т и ,.=! 100^ т и ,=1 100%
где Би и Си - исходные себестоимость и цена крана в момент его выпуска, млн руб., Бт и Ст - себестоимость и цена крана в текущий момент с учетом уровня инфляции, млн руб., ИНФ- - уровень инфляции
в 1 -м месяце с момента выпуска крана, %, N - число месяцев между моментом выпуска крана и текущим моментом.
В результате получены необходимые зависимости для расчета себестоимости, трудоемкости, материалоемкости и цены грузоподъемного крана одновременно от всех пяти входных параметров заказа, сформулированных заказчиком, с учетом их мультиколлинеарности (таблица).
Уравнения зависимостей затрат на изготовление, трудоемкости изготовления _и стоимости крана от совместного влияния его параметров_
Себестоимость изготовления крана Б'.млн руб.
Б = -12,5382 + 0,1573Q + 0,1775Ь + 2,29 А,
кр.
Трудоемкость изготовления крана Т, нормо-час
Т = 97,8073 + 82,9067Q + 6,6219 Нглп. + 288,478Нкр.
Цена крана С, млн руб.
С = -18,5168 + 0,2433Q + 0,2858Ь + 2,9967 А]
кр.
Металлоемкость крана, кг
М = -9585,4881 + 626,9072Q + 622,7465 Ь + 238,1231Н г
Практическое использование аналогового проектирования предполагает анализ в представленной базе данных мостовых кранов разработанных ранее проектных решений и выбор из них аналога по максимальному значению коэффициента сходства [14]:
N (
Кс = Е
I=1
(
Щ -
1 -
р - р 1 т 1 пк,
Р ■ + Р ■
1 т^1 пк,
/У
где N - число рассматриваемых характеристик крана; Щ- - весовой коэффициент ,-й характеристики крана; Ра, - значение ,-й характеристики крана-аналога; Рпк, - значение ,-й характеристики проектируемого крана.
Таким образом, предлагаемая методика повышения эффективности конструкторской подготовки производства грузоподъемных машин предполагает выполнение следующих этапов: 1. Получение конструкторской службой от маркетинговой службы данных заявки на изготовление грузоподъемной машины для оценки возможности его выполнения на предприятии, в случае, когда маркетинговая служба не может выработать решение о принятии или отклонении заказа без взаимодействия с конструкторской и экономической службами предприятия путем экспресс-оценки ресурсоемкости заказа по базе данных грузоподъемных машин.
2. Разработка конструкторской службой технического описания создаваемой грузоподъемной машины и отправка его маркетинговой службе для заключения договора с заказчиком.
3. Получение конструкторской службой предприятия технического задания в соответствии с заключенным договором на изготовление грузоподъемной машины для разработки необходимой конструкторской документации.
4. Поиск конструктором в базе данных грузоподъемных машин аналогов, имеющих максимальное значение коэффициента сходства, и извлечение из базы данных конструкторской документации выбранного крана-аналога.
5. Доработка конструкторской документации выбранного крана-аналога в соответствии с техническим заданием.
6. Внесение в базу данных соответствующей информации по выполненному заказу на создание грузоподъемной машины для реализации механизма самообучения системы экспресс-оценки ресурсоемкое™ и аналогового проектирования грузоподъемных машин.
Разработанная методика повышения эффективности конструкторской подготовки производства грузоподъемных машин ориентирована на то, чтобы конструктор выбрал из базы данных оптимальное проектное решение и комплектующие изделия, минимизирующие стоимость и время исполнения заказа с требуемым уровнем качества. При этом предприятие получает механизм для сопоставления требований заказчика грузоподъемных машин с имеющейся ресурсной и конструкторской базой. Данный метод устраняет пробелы во взаимодействии отдела маркетинга и конструкторско-технологического отдела предприятия подъемно-транспортного машиностроения [15].
Представленный подход к повышению эффективности конструкторской подготовки производства грузоподъемных машин является надежным инструментом снижения времени, затрачиваемого конструктором на разработку рабочей конструкторской документации грузоподъемных машин. В результате практического использования предложенного подхода в ООО «Стройтехника» (г. Донской Тульской обл.) достигнуто снижение на 15-20 % времени проектирования выпускаемых предприятием мостовых кранов.
Список литературы
1. Чернецова Е.А. Управление процессом анализа контракта на создание грузоподъемных машин: дис. ... канд. техн. наук. Тула, 2014. 156 с.
2. Ивахненко А.Г., Сторублев М.Л. Управление процессами организации на основе данных о результативности // Методы менеджмента качества. 2009. № 5. С. 8-12.
3. Всеобщее управление качеством: Учебник для вузов /О.П. Глудкин, Н.М. Горбунов, А.И. Гуров и др.; Под ред. О.П. Глудкина. М.: Радио и связь, 1999. 600 с.
4. Воробьев А.В., Рыбин Д.И. Разработка конструкторской документации в процессе проектирования грузоподъемных машин // Подъемно-транспортные, строительные, дорожные, путевые машины и робототехнические комплексы. Сб. докл. XXIII Московской междунар. межвуз. науч.-техн. конф. студентов, магистрантов, аспирантов и молодых ученых. Москва: Изд-во НИУ МГСУ, 2019. С. 55-58.
5. Буч Г., Рамбо Д., Якобсон И. Я., Язык UML. Руководство пользователя. 2-е изд. Пер. с англ. Н. Мухин. Москва: ДМК Пресс. 2006. С. 496.
6. Марка Д., МакГоуэн К. Методология структурного анализа и проектирования: пер. с англ. М.: МетаТехнология, 1993. 240 с.
7. Амелина О.Ю. Работа с аналогами как поиск источника вдохновения и креативности в сфере графического дизайна // Образование и общество. 2020. № 4 (123). С. 42-46.
8. Лагерев А.В., Бословяк П.В. Оптимальное проектирование металлоконструкций стационарных конвейеров с подвесной лентой на основе разработанной базы конструктивных схем // Вестник развития науки и образования. 2014. № 3. С. 63-67.
9. Анцев А.В., Воробьев А.В., Анцев В.Ю. Реляционная модель процесса аналогового проектирования грузоподъемных машин // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. № 8. С. 368-373. DOI: 10.24412/2071-6168-2022-8-368-374.
10. Анцев В.Ю., Воробьев А.В. Повышение эффективности конструкторской подготовки при производстве грузоподъемных машин // Энерго-ресурсосберегающие технологии и оборудование в дорожной и строительной отраслях: сб. докл. междунар. науч.-техн. конф. 20-21 сентября 2018. Белгород: Изд-во БГТУ, 2018. С. 34-40.
11. Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ: В 2-х кн. Кн. 2 / Пер. с англ. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Финансы и статистика. 1987. 351 с.
12. Scikit-learn 1.2.2 documentation // Scikit-learn machine learning in Python [Электронный ресурс]. URL: https://scikit-learn.org/stable (дата обращения: 31.03.2023).
13. Цены, инфляция // Росстат [Электронный ресурс] URL: https://rosstat.gov.ru/statistics/price (дата обращения: 28.04.2023).
14. Анцев А.В., Воробьев А.В. Типизация конструкторских проектных решений подъемных кранов при аналоговом проектировании // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. Вып. 8. С. 313-319. DOI: 10.24412/2071-6168-2022-8-313-319.
15. Анцев В.Ю., Чернецова Е.А. Структурно-функциональная модель процесса анализа контракта на машиностроительном предприятии // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2014. Вып. 3. С. 17-26.
Воробьев Алексей Владимирович, заместитель главного инженера проекта, [email protected], Россия, Донской, ООО «Стройтехника»
METHOD OF INCREASING THE EFFICIENCY AND QUALITY OF THE DESIGN PREPARATION
OF PRODUCTION OF LIFTING MACHINES
A.V. Worobyov
A technique for increasing the efficiency of design preparation for production of lifting machines based on the principles of analogue design is proposed. In order to identify the interaction of the process of developing design documentation with other processes within the enterprise process network, its structural and functional modeling was carried out, the task of which was to develop a decision on which functions should be included in the process of developing design documentation for lifting machines and how these functions are interconnected between themselves. It is proposed to increase the efficiency of interaction between the marketing, economic and design services of an enterprise in the process of manufacturing lifting machines at hoisting and transport engineering enterprises by introducing a system for express evaluation of the resource intensity of design decisions made. To reduce labor costs for the design preparation of the production of lifting machines, it is proposed to use such a mechanism as analogue design, i.e., design according to an analogue, prototype, which will increase the efficiency of the designer and the production process as a whole, reduce the material consumption and labor intensity of manufacturing products while maintaining their quality, reduce the delivery time offinished products to the customer.
Key words: design preparation of production, design documentation, lifting machine, structural-functional modeling, analog design, similarity coefficient, efficiency, express evaluation.
Worobyov Alexey Vladimirovich, deputy chief project engineer, [email protected], Russia, Donskoy, LLC «Stroytekhnika»
УДК 005.6:005.591.1
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-4-475-479
ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА КАНО ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ГЛЮКОМЕТРОВ
А.В. Слесарчук
В статье представлены результаты применения методики оценки приоритетности управленческих решений по совершенствованию глюкометра. Приведены результаты социологического опроса, ранжированы атрибуты качества и определены дальнейшие направления совершенствования. Уникальность методики заключается в использовании метода «лучше-хуже» в совокупности с моделью Кано, что позволяет сделать результаты оценки более наглядными.
Ключевые слова: качество, метод Кано, профили качества, глюкометр.
В современном мире большое количество людей страдают от такого заболевания, как сахарный диабет. С момента постановки диагноза каждый день больным нужно контролировать уровень сахара в крови. Наиболее распространенными приборами для данного вида измерений являются глюкометры.
С годами глюкометры стали неотъемлемой частью диабетического ухода, улучшая качество жизни людей с этим заболеванием. Они позволяют быстро и легко измерять уровень глюкозы в крови, что помогает пациентам контролировать свой уровень сахара и принимать меры для его коррекции. Современные глюкометры обладают многими функциями, такими как уведомления о низком или высоком уровне глюкозы, чтобы пациент мог принять меры для нормализации уровня глюкозы, что делает их еще более полезными.
Общеизвестно, что спрос порождает предложение, а это значит, что на современном рынке медицинской продукции существует множество моделей глюкометров различных фирм, в связи с этим возникла и существует высокая конкуренция. Поэтому одной из главных задач производителей является постоянное изучение голоса потребителя и отслеживание степени его удовлетворенности, чтобы понимать, как улучшать свой продукт.
Существуют различные методики оценки удовлетворенности/лояльности клиентов, но сравнительно немного методик, позволяющих выявить наиболее выгодные для компании и привлекательные для клиента характеристики (атрибуты) товара. Для того чтобы понять, какие характеристики значимы или, наоборот, не значимы для потребителей, можно использовать метод Кано.
