CC BY
23
УДК658.58
С. В. Тульчев, заместитель главного технолога, (48753) 4-66-75, office@aztpa.ru (Россия, Алексин, ОАО «Тяжпромарматура»)
МОДЕЛЬ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МЕЖЦЕХОВЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАРШРУТОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗАПОРНОЙ АРМАТУРЫ
Представлена модель оптимизации межцеховых технологических маршрутов при производстве трубопроводной арматуры в условиях функционирования на предприятии системы менеджмента качества.
Ключевые слова: трубопроводная арматура, технологическая маршрутизация, структурно-функционал ьное моделирование.
Современное машиностроительное производство характеризуется постоянным ростом требований к качеству продукции и усложснением задач его обеспечения; постоянной сменой объектов производства и необходимостью сокращения сроков технологической подготовки производства. Производственные задачи усложняются, требования к качеству их решений возрастают, сроки принятия решений сокращаются, поэтому возникает необходимость принятия эффективные решений в минимальны сроки. Чтобы>1 быггь конкурентоспособными и вести экономическую деятельность в жестких условиях рышочной экономики, машиностроительные предприятия должны>1 применять вы:сокоэффективны:е и результативные системы: менеджмента качества (СМК), так как нельзя рассчитышать на стабильность качества продукции без внедрения СМК, отвечающей современному уровню организации работ в этой области.
Международные стандарты: ИСО серии 9000, сконцентрировавшие мировой опыгг управления качеством, включают в СМК, кроме функций управления качеством (проверка продукции, меры>1 корректирующего воздействия и др.), и элементы: управления производственны: процессом, конструкторским и технологическим проектированием, снабжением, а также другие компоненты:, существенно влияющие на качество, независимо от того, к каким сферам деятельности они относятся. Причем в редакции данны:х стандартов 2000 года в соответствии с идеологией Всеобщего Управления Качеством (TQM) сделан акцент на процессныш подход, когда вся деятельность предприятия представляется в виде системы: непреры:в-ны:х и взаимосвязанные процессов. Концепция TQM концентрирует внимание на удовлетворении требований как внешних, так и внутренних потребителей [1] и предусматривает управление качеством продукции через управление качеством процессов, сопровождающих ее производство. Для реализации этого требования необходимо обеспечение бесперебойного и экономичного протекания каждого процесса, гибкости его настройки, соответствующих требованиям вы:хода процесса.
Немаловажное значение концепция TQM придает качеству протекания технологических процессов изготовления деталей и изделий. Причем управление качеством технологических процессов осуществляется в три фазы: планирование, контроль и улучшение качества. При этом отмечается, что индикатором качества процесса и инициатором его улучшения является стоимость брака, так как чем меньше объем брака, тем меньше требуется издержек на его исправление, что, в свою очередь, снижает добавленную стоимость, а, следовательно, и общую стоимость готового продукта [1].
Качество вышолнения технологического процесса в огромной степени определяется качеством этапа разработки. Как известно, проектирование технологических процессов осуществляется на двух уровня с раз личной степенью детализации проектныы решений:
1) разработка межцеховыы технологических маршрутов;
2) разработка маршрутно-операционныы технологических процессов изготовления деталей и сборочныы единиц (ДСЕ).
На первом уровне технологического проектирования устанавливаются маршруты: движения составные частей изделия по производственны.™ подразделениям предприятия. Данныш уровень проектирования в ГОСТ 14.004-83 получил наименование «расцеховка». На втором уровне технологического проектирования определяются маршруты: движения ДСЕ внутри подразделения, проектируется операционная технология изготовления ДСЕ на конкретные видах технологического оборудования. В результате разработки межцеховые маршрутны:х технологических процессов формируется документ, который содержит информацию, необходимую для проектирования технологии изготовления ДСЕ в рамках определенные производственные подразделений.
Проектирование технологического маршрута связано с анализом значительного числа различны:х параметров ДСЕ, подлежащих изготовлению, и параметров технологического оборудования, имеющегося на предприятии. Проектирование маршрутов движения ДСЕ по цехам предприятия осуществляется, как правило, специалистами технологической службы: вручную. При этом они используют свой производственным опы:т и принимают проектны:е решения с учетом сложившихся на предприятии производственные: условий и традиций.
Для повышения качества процесса разработки межцеховы:х технологических маршрутов необходимо проанализировать данныш процесс с целью выщеления составляющих его процессов и вы:работать решения по повышению качества каждого такого процесса. Для проведения данного анализа применена методология структурного анализа и проектирования SADT. Фрагмент функциональной SADT-модели решения задачи технологической маршрутизации предметов труда представлен на рис. 1. Разработанная SADT-модель раскрывает закономерности функционального взаимодействия технологов со специалистами других профессиональные групп
машиностроительного предприятия при разработке межцеховых технологических маршрутов и формирования машинокомплектов подразделений.
Выполн ить разузлование
А1
Номенклатурная программа
производс ва изделии Графи к ТПП
НТД
Комплект деталеИ
ОГТ
Информация о технологическом бр<
Ра зработать технологические маршруты и маши но- комплект Ы1 подразделений _А2
Технолог и-ческие п роектныие реш ен ия
ОГТ
Текущая загрузка п роизводственныих мощ ностей
Предистория изготовления деталей машин
Оценить п олезность решений
А3
Технолог и-ческие п роектныие решен ия на согласов ание
Вы1 пустить технологическую документацию
А4
Вед омо" марш рут> Маш ино-комп п^кт подраз-делени И
ОГТ
Согласованны! е технологические п роектныие решения
ОГТ, ПДО, ОАСУП
ОГТ, ПДО, ОАСУП
УЗЕЛ: АО
НАЗВАНИЕ' Вытолнитъ технолотческуюмаршрутизацию предметов производства
НОМЕР: М002
Рис. 1. Фрагмент функциональной 8ЛБТ-модели решения задачи технологической маршрутизации предметов труда
В результате анализа представленной БДОТ-модели установлено, что при решении задачи технологической маршрутизации предметов труда в реальные производственные условиях специалист-технолог обы:чно ограничивается рассмотрением небольшого числа вариантов технологических маршрутов, и этого оказышается достаточныш для вы:бора приемлемого, но не оптимального решения. Для оптимального решения данной задачи вылтекает необходимость в ее формализации с целью последующей автоматизации процедур технологического проектирования. Для формализации следует воспользоваться статистическими методами и методами экспертные оценок с привлечением лингвистического подхода. Использование методов математической статистики обусловлено тем, что, несмотря на существование на предприятии сложной производственной структуры: и обширной (несколько ты:сяч наименований) номенклатуры: изготавливаемые деталей, количество принципиально различные технологических маршрутов движения ДСЕ по цехам обы:чно невелико. Так, по данны:м [2], при обследовании одного из машиностроительные: предприятий бы:ло выы явлено всего 12 вариантов расцеховок.
Сферами целесообразного и оправданного применения метода экспертные оценок и экспертные систем являются задачи, которы:е имеют ло-
гический (невычислительный) характер и характеризуются многовариантными решениями. Задача технологической маршрутизации по своей сущности соответствует указанному обстоятельству, поэтому процесс технологического проектирования с привлечением метода экспертных оценок может быть представлен следующей последовательностью действий:
1) формирование исходного множества ДСЕ, осуществляемое в процессе конструктор кой подготовки производства;
2) группирование ДСЕ по конструкторским, технологическим, организационно-экономическим признакам, создание технологически подобных групп ДСЕ, объединение ДСЕ в планово-учетные единицы (например, машинокомплекты [2]);
3) разработка возможных маршрутов движения ДСЕ по производственным подразделениям (расцеховка ДСЕ) с привлечением экспертных методов;
4) оценка трудоемкости изготовления ДСЕ;
5) анализ ресурсов производственных подразделений, выбранных для изготовления исходных ДСЕ;
6) модификация маршрута и (или) конструкции ДСЕ в случае, если оптимальный технологический маршрут не был найден;
7) оформление соответствующей документации, если найден оптимальный технологический маршрут.
Таким образом, процедура определения оптимального маршрута движения ДСЕ по цехам предприятия является многоэтапным процессом, в течение которого необходимо сочетание экспертных и аналитических методов поиска решений. Оптимальное формирование групп ДСЕ для производственных подразделений позволяет значительно снизить степень риска невыполнения производственных заданий за счет обеспечения стабильности производственного процесса и снижения риска выхода несоответствующей продукции. Этот же метод позволяет также решать задачу формирования оптимального парка технологического оборудования в производственных подразделения по количественным и качественным параметрам этого оборудования.
В качестве экспертов могут использоваться не только специалисты технологической службы предприятия, но и другие опытные работники из различных технических служб предприятия, систематически занимающиеся подготовкой, оперативным планированием и управлением производства. С помощью экспертов осуществляется выбор из множества допустимых маршрутов прохождения ДСЕ по цехам наиболее оптимальных. Методика использования метода экспертных оценок для решения технологических задач рассмотрена в работе [3].
Критериями оптимальности межцехового технологического маршрута являются:
- обеспечение заданного уровня качества ДСЕ;
- минимальная себестоимость изготовления ДСЕ;
- минимальное время производственного цикла изготовления ДСЕ.
Минимальная себестоимость изготовления ДСЕ может быть достигнута в результате учета следующих требований, предъявляемых к маршрутным технологическим процессам:
- минимальное количество требуемого технологического оборудования и оснастки, являющихся при этом относительно дешевыми по своей стоимости и требующих минимальных эксплуатационных затрат;
- высокий уровень надежности технологического оборудования и оснастки;
- минимальное количество работников, участвующих в производственном процессе;
- высокая степень использования материальных и топливно-энергетических ресурсов, требующихся для изготовления ДСЕ;
- высокая степень унификации и стандартизации технологических процессов, что достигается за счет использования типовых и групповых методов обработки.
Минимальное время производственного цикла может быть получено за счет следующих факторов:
- минимальное число различных производственных подразделений, участвующих в производственном цикле;
- минимальное время, затрачиваемое на межцеховые транспортные операции по перемещению ДСЕ;
- использование высокопроизводительного и автоматизированного технологического оборудования, работающего под управлением высококвалифицированных работников.
Качество изготавливаемых ДСЕ на рассматриваемом уровне технологического проектирования достигается за счет таких факторов как:
- класс точности основного технологического оборудования:
- высокий уровень профессиональной квалификации производственного персонала.
В процессе поиска оптимальных вариантов технологических маршрутов экспертам необходимо выполнить ряд логических процедур. Эксперты при этом оперируют с множествами конструкторско-технологических параметров изготавливаемых ДСЕ и эксплуатационно-технологических параметров имеющегося в производственных подразделениях технологического оборудования.
К основным параметрам ДСЕ относятся:
- функциональное назначение;
- геометрическая форма (конфигурация);
- габаритные размеры;
- масса;
- марка конструкционного материала и его прочностные характеристики;
- вид заготовки и способ ее получения;
- назначенныю способы: обработки по технологическим операциям;
- точность получаемы:х размеров и поверхностей;
- шероховатость обрабаты:ваемы:х поверхностей;
- трудоемкость изготовления;
- объем вышуска и серийность вышуска.
Множество эксплуатационно-технологических параметров, относящихся к производственны™ подразделениям, составляют следующие:
- технологическая специализация производственный: подразделений;
- технические, технологические и эксплуатационные параметры: парка оборудования в подразделения, к которы:м в свою очередь относятся такие характеристики, как:
- набор вы:полняемы:х технологических операций;
- максимальны:е размеры: и масса обрабатываемые заготовок;
- класс точности;
- срок службы: и степень изношенности;
- техническая надежность;
- уровень загрузки подразделений текущими производственны:ми заданиями;
- срочность исполнения производственного задания;
- уровень квалификации работников подразделения;
- другие факторы:, которы:е могут влиять на результат решения задачи межцеховой маршрутизации (например, устоявшиеся на предприятии технологические маршруты:, личная заинтересованность, а может бы:ть и нежелание руководителя подразделения в получении того или иного производственного задания).
Сформулированны:е в результате анализа описанные выпле факторов частны:е критерии полезности, оказы:вающие влияние на структуру маршрута движения предметов труда по цехам предприятия, представлены: в работе [4]. Ряд частны:х критериев полезности вы:ражается в качественной (нечисловой) форме и не может бы:ть непосредственно преобразован в количественную (числовую) форму, т. е. они являются неметрическими. Для введения частного критерия полезности, имеющего неметрическую форму, в функцию полезности, его необходимо преобразовать в количественную форму. Это означает, что неметрическому критерию следует поставить в соответствие некоторое число, величина которого изменяется при улучшении или ухудшении качества рассматриваемого объекта, в данном случае -межцехового технологического маршрута.
Для количественного представления неметрических критериев оценки качества межцеховые технологических маршрутов с целью их анализа совместно с количественны:ми критериями быт принят метод экспертные оценок и разработана методика его использования для решения данной задачи.
В случае нахождения нескольких альтернативны:х межцеховы:х технологических маршрутов, удовлетворяющих представленны:м логическим
условиям и ограничениям, разработчик проектных решений выбирает наиболее оптимальный из них на основе использования нечеткого отношения предпочтения. Для его применения вводится лингвистическая переменна <«Риск несоответствий», Т, [0, 100]>, где Т={«незначительный», «малый», «средний», «высокий», «очень высокий»}. Значения лингвистической переменной «Риск несоответствий» из терм-множества Т описываются нечеткими переменными с соответствующими наименованиями и ограничениями на возможные значения. Например, значение «малый» задается нечеткой переменной <«малый», [0, 100], G>, где нечеткое множество в случае выпуска небольших деталей крупными сериями может быть следующим:
G = {(0,5/0), (0,75/0,5), (1,0/1), (1,0/1,75), (0,75/2),
(0,5 / 2,25), (0,25 / 2,5 ), (0,0 / 2,75)}. .
Примерный вид непрерывных функций принадлежности нечетких множеств, описывающих значения лингвистической переменной «Риск несоответствий», приведен на рис. 2. Причем первоначально данные функции принадлежности были построены при использовании метода попарных сравнений Т. Саати [5], в результате опроса экспертов. В дальнейшем на основании учета данных о технологическом браке в различных производственных подразделениях предприятия и напряженности производственных заданий в них, а также неформальных субъективных суждений разработчиков проектных решений о качестве выпускаемой продукции в том или ином подразделении в режиме самообучения вид функций принадлежности непрерывно уточняется. Схема обучения и самообучения при корректировке содержания лингвистической переменной «Риск несоответствий» представлена на рис. 3.
Рассмотренная методология разработки технологических маршрутов практически реализована на основе технологии реляционных и распределенных баз данных в виде автоматизированной системы проектирования межцеховых технологических процессов MARS, предназначенной для эксплуатации на IBM-совместимых персональных компьютерах. В состав данной системы введен советующий модуль, оказывающий информационную поддержку на основе использования нечеткого отношения предпочтения.
Рис. 2. Лингвистические значения риска выпуска несоответствующей продукции при изготовлении небольших деталей крупными сериями
1 <
Этапы петли качества
Рис. 3. Схема обучения и самообучения при корректировке содержания лингвистической переменной «Риск несоответствий»
Структура советующего модуля компьютеризированной системы информационной поддержки принятия решений при разработке межцеховых технологических маршрутов и машинокомплектов подразделений пред ста клена на рис. 4. Его функционирование основано на соответствующих базах данных и знаний, в которых происходит накопление и систематизация информации о загрузке производственных мощностей, качестве выпускаемой продукции, технологическом браке.
Рис. 4. Структура советующего модуля компьютеризированной системы информационной поддержки принятия решений по оценке риска вытуска несоответствующей продукции при разработке межцеховы1х технологических маршрутов и машинокомплектов
подразделений
В бае знаний имеется специальный внешний вход, которым может пользоваться инженер знаний для первоначального обучения экспертной системы и разрешения противоречий, которые могут возникать в бае знаний и которые система управления базой знаний сама решить не может. Кроме инженера знаний пополнение базы знаний может осуществлять и логический блок на основе механизма самообучения за счет анализа содержимого базы данных и выполнения процедур индуктивного вывода.
С целью первоначального наполнения базы знаний было проведено обследование межцеховых технологических маршрутов при производстве запорной арматуры для нефте- и газопроводов в условия ОАО «Тяжпро-марматура» г. Алексин Тульской обл. Всего было проведено обследование 24405 межцеховых технологических маршрутов, разработанных с помощью объектно-ориентированной системы проектирования межцеховых технологических маршрутов и формирования машинокомплектов подразделений MARS. В результате анализа было выявлено 219 принципиально различных межцеховых технологических маршрутов, из которых 43 маршрута использовались при изготовлении стандартных деталей, в основном метизов. При этом установлено, что изготовление изделий осуществляется всего по 29 маршрутам. Отличительной особенностью производственной структуры ОАО «Тяжпромарматура» является наличие предмет-
ной специализации механо-сборочных цехов основного производства, в соответствии с которой за каждым цехом закреплен вытуск запорной арматуры: определенного типоразмера. Анализ маршрутов обработки деталей показал, что 7371 деталь полностью изготавливаются в основном цехе-изготовителе, 58 деталей проходят по маршруту «заготовительное производство - основной цех-изготовитель» и 199 деталей - по маршруту «отдел внешней кооперации - основной цех-изготовитель»».
Практическое использование данной системы: в ОАО «Тяжпромар-матура»» позволила существенно снизить трудоемкость технологического проектирования, накопить в бае данный: системы: информацию о структуре существующих на предприятии межцеховы:х технологических маршрутов. Анализ этой информации позволил вьывить позитивны:е и негативные закономерности, существующие среди межцеховы:х маршрутов, и рарабо-тать специаьны:е мероприятия, направленные на оптимизацию технологических решений и обеспечении стабильного качества вы:пускаемой продукции.
Библиографический список
1. Всеобщее управление качеством: учебник для вузов /О. П. Глудкин [и др.]; под ред. О. П. Глудкина. М.: Радио и связь, 1999. 600 с.
2. Звягинцев Ю. Е. Оперативное планирование и организация ритмичной работы: на промышленные предприятиях. Киев: Техника, 1990. 159 с.
3. Трушин Н. Н. Организационно-технологическа структура производственного процесса на машиностроительном предприятии. Тула: Тул-ГУ, 2003. 230 с.
4. Информационная поддержка систем управления качеством изготовления машин / С.А.Васин [и др.]; под общ. ред. С.А.Васина. Тула: ТулГУ, 2002. 428 с.
5. Саати Т. Принятие решений. Метод анализа иерархий: пер. с англ. М.: Радио и связь, 1993. 320 с.
S. Tulchev
A Quality Management Model for Intershop Routing Development in Valves
A intershop routing optimization model for valves production with a quality management system in place is presented.
Пол учено 12.11.2009
