Совершенствование управления качеством технической подготовки технологического оборудования с программным управлением

Центральное место в экономике высокоиндустриальных стран занимает машиностроительное производство, которое является основой технического перевооружения и реструктуризации всех отраслей мировой промышленности и экономики в целом. Мировая статистика показывает, что за последние 20−25 лет именно машиностроение дало наибольший прирост вновь созданной стоимости по сравнению с другими отраслями промышленности [23].

Современное машиностроение характеризуется исключительно высокой динамикой — ежегодно ставится на производство более трех тысяч новых машин и приборов [57]. Резко сократились сроки морального старения техники, что вызывает необходимость частого ее обновления.

Промышленное производство в последние годы характеризуется экспоненциальным ростом сложности используемой и изготавливаемой техники. По оценкам специалистов, сложность продукции машиностроения выросла в среднем в 6 раз за последние три десятилетия [15]. Сложность производства отражается и в росте номенклатуры выпускаемой продукции. Номенклатура отдельных деталей, изготавливаемых на машиностроительном предприятии средних масштабов, составляет в настоящее время порядка 4000—10 000 наименований. При этом номенклатура изделий машиностроения в ходе научно-технического прогресса продолжает расти и до 90% оборота продукции машиностроения составляют новые изделия. Начиная с 1980 года номенклатура изготавливаемых деталей машин и приборов увеличилась примерно в два раза, объем производства в различных отраслях металлообрабатывающей промышленности за последние 40 лет увеличился от 4 до 11 раз, а объем партии изготавливаемых деталей сократился примерно на 60% [2]. Все эти тенденции обусловлены жесткими требованиями заказчиков и потребителей изделий.

Неуклонно повышаются требования, предъявляемые к качеству машин и приборов. Усложнение конструкций машин и приборов, условий их эксплуатации всегда требовали особого внимания к обеспечению их качества. В течение XX века точность изготовления деталей машиностроения и приборостроения каждые 10−20 лет повышалась примерно на один квалитет [2]. При этом требуемый уровень брака должен быть не хуже 0,0001%, означающее, что должна быть только одна бракованная деталь на 1 млн. деталей, признанных годными [22].

В сложившихся технико-экономических условиях наиболее целесообразным стало широкое применение в промышленности различных видов технологического оборудования с программным управлением: многооперационных станков с числовым программным управлением (ЧПУ), роботизированных технологических комплексов (РТК), гибких производственных модулей (ГПМ), гибких производственных систем (ГПС), гибких автоматических линий (ГАЛ). Станки с программным управлением позволили с успехом решать разнообразные технологические задачи сколь угодно высокой степени сложности в условиях всех форм серийного производства [3, 21, 32, 35, 61, 62, 64, 85, 116].

Производственная практика показывает, однако, что широкие технологические возможности современных автоматизированных технологических машин зачастую используются далеко не полностью по объективным и субъективным причинам различного характера. Известно, что эффективность и технологическая отдача оборудования с программным управлением определяется не только его техническими характеристиками, но и во многом рациональной технической подготовкой и эксплуатацией этого оборудования. Зачастую нерациональные методы подготовки и эксплуатации технологического оборудования, сложившиеся на предприятии, не позволяет достичь требуемых производительности, себестоимости и качества изделий.

Развитие российской промышленности в настоящее время тесно переплетается с реформами в экономике. Жесткие условия рыночной экономики, финансово-хозяйственная самостоятельность предприятий, изменение организационных форм собственности предъявили новые требования к эффективности и оптимальности процедур организации производственных процессов и управления предприятием. Решение задач эффективного функционирования машиностроительного предприятия при постоянно изменяющихся условиях рынка требуют адекватных процедур поддержки качества принимаемых решений во всех сферах деятельности предприятия [5, 11, 49, 73, 113, 121].

В этой связи актуальными направлениями в области промышленного производства являются: поиск новых путей повышения его эффективности, исследование закономерностей функционирования всех видов технологического оборудования, разработка новых методологических подходов к организации производства и эксплуатации технологических машин и механизмов, реализация систем управления качеством продукции, формирование системы информационной поддержки процедур принятия проектных и управленческих решений на всех этапах организации и управления производством.

Таким образом, в результате совместного действия всех указанных факторов происходит перемещение различных видов деятельности инженерно-технических служб предприятия из сферы процессов изготовления в сферу научно-технической подготовки производства. Сегодня во всех промышленно развитых странах признано, что уровень эффективности научно-технической подготовки производства практически полностью обеспечивает прибыльную работу промышленного предприятия [11, 49].

Поскольку современное промышленное производство характеризуется постоянным ростом требований к качеству продукции, то чтобы успешно вести экономическую деятельность в таких условиях предприятия должны применять высокоэффективные и результативные системы качества. Современная концепция управления качеством продукции сконцентрирована в международных стандартах ИСО серии 9000. Анализ существующих методов повышения эффективности функционирования технологического оборудования показывает, что решение проблемы совершенствования управления качеством его функционирования должно осуществляться на основе применения достижений менеджмента качества, который предполагает широкое использование принципов процессного подхода и стандартизацию соответствующих видов деятельности.

Практическое применение процессного подхода предусматривает детальный анализ и описание производственного процесса предприятия в виде единой и согласованной сети процессов с учетом всех компонентов, необходимых для качественного функционирования каждого из составляющих процессов. При этом необходимо определение основного содержания и цели каждого процесса, владельца и руководителя процесса, нормативов, входов, выходов и ресурсов процесса, измеряемых параметров и показателей результативности и эффективности процесса, а также описание процессов поставщиков и потребителей. В настоящее время существуют общие рекомендации к внедрению процессного подхода на предприятии и разработке необходимых для этого корпоративных стандартов, составляющих документацию системы менеджмента качества. Однако они не учитывают специфику процесса технической подготовки технологического оборудования с программным управлением. В связи с вышеизложенными фактами актуальность данной работы обусловлена необходимостью повышения эффективности работы технологического оборудования с программным управлением в условиях рыночных методов хозяйствования.

Цель работы заключается в совершенствовании качества технической подготовки технологического оборудования с программным управлением, функционирующего в условиях серийного многономенклатурного машиностроительного производства, на основе методологии всеобщего управления качеством и выявления закономерностей между параметрами изготавливаемых предметов труда и эксплуатируемого технологического оборудования.

Цель диссертационной работы достигается на основе решения.

• следующих научных задач:

1) выполнить анализ методов и процессов подготовки производства на машиностроительном предприятии с целыо раскрытия структуры информационных и логических связей, возникающих в автоматизированных технологических системах и структурных подразделениях предприятия;

2) разработать структурно-функциональную модель процессного управления технической подготовкой производства деталей машин на технологическом оборудовании с программным управлением;

3) разработать методику формирования номенклатуры деталей,.

• подлежащих механической обработке на технологическом оборудовании с программным управлением;

4) разработать методику оптимизации переналадок технологического оборудования с программным управлением на основе технико-экономической модели величины партии обрабатываемых заготовок и риска появления технологического брака;

5) определить состав и разработать методику создания нормативной документации на процесс технической подготовки производства технологического оборудования с программным ф управлением в соответствии с требованиями стандартов ГОСТ Р ИСО серии 9000:2001;

6) осуществить практическую реализацию результатов научных исследований на машиностроительном предприятии с серийным характером выпуска продукции.

Научная новизна работы состоит, во-первых, в разработке механизмов внутрипроизводственной стандартизации взаимодействия профессиональных групп машиностроительного предприятия в ходе технической подготовки технологического оборудования с программным управлением в условиях серийного многономенклатурного производства,.

• а, во-вторых, раскрытии закономерностей между технико-экономическими параметрами предметов труда и параметрами используемого технологического оборудования.

Представленные в диссертации исследования выполнены на основе научных положений технологии машиностроения, математической статистики, исследования операций, современных методов управления качеством машиностроительной продукции, методологии структурного анализа и проектирования IDEF, а также обобщения производственного опыта. Достоверность теоретических выводов подтверждается результатами математико-статистической обработки технологической.

• информации изготовления деталей спортивно-охотничьего оружия. Результаты работы нашли свое применение в производственной деятельности ОАО «Тульский оружейный завод» (г. Тула).

В первой главе диссертации рассмотрены современные аспекты экономики машиностроительного производства, управления качества прохмышленной продукции, информационного менеджмента, а также формирования номенклатуры обрабатываемых деталей для технологического оборудования с программным управлением.

Во второй главе рассматривается реализация принципов процессного.

41 подхода и стандартизации в ходе технической подготовки производства на технологическом оборудовании с программным управлением.

Представлены описание функциональные модели процесса подготовки производства на металлорежущих станках с ЧПУ.

Третья глава посвящена разработке методике формирования номенклатуры деталей, подлежащих обработке на станках с ЧПУ. Здесь рассматриваются экономико-математические модели подбора деталей по соотношению технико-экономических параметров деталей и технологического оборудования.

В четвертой главе представлена экономико-математическая модель расчета оптимальной величины партии обрабатываемых деталей, обеспечивающих минимизацию времени переналадки станка с ЧПУ и его простоя.

В пятой главе представлены результаты практического использования диссертационных исследований в рамках сертифицированной системы менеджмента качества в ОЛО «Тульский оружейный завод». Приводится описание созданной на данном предприятии организационно-технической системы подготовки производства деталей спортивного и охотничьего оружия на станках с ЧПУ.

Автор выражает благодарность научному руководителю д.т.н. доценту Пушкину Н. М. и д.т.н., профессору Трушину Н. Н. за научные консультации при подготовке диссертационной работы, а также другим сотрудникам кафедры «Автоматизированные станочные системы» Тульского государственного университета за методическую помощь, полезные замечания и предложения, высказанные в ходе выполнения и обсуждения данной диссертационной работы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

И ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ.

Основным результатом данной диссертационной работы является решение актуальной научной задачи, имеющей важное народнохозяйственное значение, заключающейся в повышении эффективности процессов управления качеством эксплуатации технологического оборудования с программным управлением на основе реализации принципов процессного подхода и экономико-математических моделей эффективности производственного процесса.

Результаты проведенных теоретических исследований в области технологии машиностроения и управления качеством промышленной продукции, анализа материалов о состоянии отечественного и зарубежного машиностроения, обследования действующего машиностроительного производства, а также опыт внедрения разработанного методического, информационного и программного обеспечения позволяют сделать следующие основные выводы.

1. На основе принципов TQM выполнено исследование и обоснование реализации процессного подхода для создания системы управления качеством подготовки технологического оборудования с программным управлением на машиностроительном предприятии с серийным типом производства.

2. На основе методологии моделирования бизнес-процессов IDEF разработан комплекс структурно-функциональных моделей, отражающих функционирование сети процессов в процедурах организации и подготовки производства на металлорежущих станках с ЧПУ. По результатам функционального моделирования осуществлена модернизация структуры системы подготовки производства деталей спортивного и охотничьего оружия на станках с ЧПУ в ОАО «Тульский оружейный завод» .

3. На основе методологии классификации бизнес-процесов разработано детальное описание процесса технической подготовки технологического оборудования с программным управлением с целью подготовки соответствующего паспорта процесса в системе менеджмента качества.

4. На основе регрессионного анализа статистических данных по предметам труда и объектам машиностроительного производства разработана универсальная математическая модель границ областей эффективности различных типов металлообрабатывающего технологического оборудования, с помощью которой осуществляется формирование номенклатуры деталей, подлежащих обработке на технологическом оборудовании с программным управлением.

5. Разработана экономико-математическая модель оценки экономической эффективности обработки на металлорежущих станках с ЧПУ. Экспериментальным путем получены аналитические зависимости программы выпуска деталей от их станкоемкости и подготовительно-заключительного времени.

6. По результатам регрессионного анализа множества расчетных значений относительной производительности для различных видов металлорежущих станков были получены аналитические зависимости между значениями относительной производительности для трех групп автоматизированного технологического оборудования: многооперационных станков с ЧПУ, токарных станков с ЧПУ и многошпиндельных станков с ЧПУ.

7. По результатам исследований методик расчета оптимального объема партии предметов труда, подлежащих изготовлению на технологическом оборудовании с программным управлением, выявлена система технико-экономических факторов, оказывающих существенное влияние на объем партии.

8. Разработана экономико-математическая модель, с помощью которой осуществляется оптимизация размера партии заготовок с учетом влияния комплекса затрат, сопряженных с обработкой на технологическом оборудовании с программным управлением.

9. Для повышения точности расчета оптимальной величины партии разработан механизм учета рисков, обусловленных выпуском продукции, несоответствующей установленным техническим требованиям или технологического брака. Сущность этих рисков раскрыта на основе экономико-вероятностных представлений о производственном процессе. Данная методика используется при построении планов-графиков ритмичной работы участков станков с ЧПУ.

10. Показано, что совокупность правил, регламентирующих процесс технической подготовки технологического оборудования с программным управлением и управление им в рамках сети процессов предприятия реализуется в рамках компьютерной информационной системы предприятия. Методическое обеспечение формирования номенклатуры изготавливаемых деталей на станках с программным управлением должно быть формализовано в виде соответствующего стандарта предприятия, являющегося частью документации сертифицированной системы менеджмента качества, соответствующей требованиям стандартов ГОСТ Р ИСО серии 9000:2001.

11. Внедрение в практику производства спортивного и охотничьего оружия принципов управления качеством, информационного менеджмента и современного компьютерного программного обеспечения позволила создать в ОАО «Тульский оружейный завод» организационно-техническую систему технической подготовки технологического оборудования с программным управлением, которая обеспечивает эффективное функционирование серийного производственного процесса изготовления деталей спортивного и охотничьего оружия. С помощью данной системы в 2001;2004 гг. разработаны технологические процессы и внедрены в производство более 20 деталей спортивно-охотничьего оружия сложной геометрической формы на электроэрозионных проволочно-вырезных станках с ЧПУ, освоено производство лож и прикладов на станках «Оптима», начато производство новой модели ружья T03−120 и модификаций ружей ТОЗ-87, МЦ-21−12. В конечном итоге мероприятия по повышению качества технической подготовки станков с ЧПУ позволили обеспечить темп роста производства спортивного и охотничьего оружия на 4,3% и уровень рентабельности производства 16%.