Исследование эффективности технологических инноваций при производстве изделий нефтяного машиностроения

Современное машиностроительное производство характеризуется мелкосерийным выпуском изделий широкой номенклатуры. Это определяется требованиями рынка, когда потенциальный потребитель требует многовариантности конструкций и функциональных характеристик изделий. Производитель поставлен в такие условия, что конкурентоспособность его товара прямо зависит от уровня технологии и организации производства.

Пути повышения, указанного выше, уровня различны, однако для машиностроения, как одной из ведущих отраслей мирового производства они имеют свои особенности и приоритетные направления. В качестве таких направлений выступают разработка и внедрение в производство новых прогрессивных технологий и материалов, поиск эффективных форм организации производства и т. д. Все это определяется как организационно-технические и технологические инновации.

Внедрение таких инноваций в производство предваряется его реинжинирингом.

Согласно определению М. Хаммера: «Реинжиниринг предприятияэто фундаментальное переосмысление и радикальное перепроектирование деловых процессов для достижения резких, скачкообразных улучшений в решающих, современных показателях деятельности предприятия».

Российские и зарубежные ученые Ю. Д. Амиров, P.M. Петухов, М. Хаммер, Дж. Чампи, Т. Давенпорт и др. выделяют в качестве важнейшего показателя эффективности производства предприятия затраты времени на освоение новых видо^ изделий. Они же определяют их как критерий оценки успеха проводимого на предприятии реинжиниринга.

Реинжиниринг предприятия неотрывно связан с процессом внедрения организационно-технических и технологических инноваций в производство. Организация этого процесса в современных условиях практически невозможна без использования средств автоматизации и новых информационных технологий.

Успешное проведение реинжиниринга зависит от множества внешних и внутренних факторов. К внутренним факторам необходимо отнести организационно-технический уровень (ОТУ) производства, мотивацию и квалификацию работников, профиль выпускаемой продукции. Внешние факторы — это прежде всего финансово-экономическое, правовое и политическое положение в стране.

Особенно актуальны инновации в условиях конверсии большого количества крупных государственных предприятий машиностроения.

Конверсия отечественной промышленности осуществляется при отсутствии целесообразной государственной научно-технической политики. Это снижает конкурентоспособность отечественных предприятий, осложняет, а порой и полностью препятствует внедрению инноваций в производство.

Все это заставляет конверсионные предприятия самостоятельно переосмысливать свою промышленную полигику и заняться вопросами: стратегического, оперативного, программно-целевого, научно-технического, экспортного и финансового планированиямаркетингатехнологической безопасности и взаимодействия с органами государственной и региональной власти.

Несмотря на сложное положение по фактически всем направлениям деятельности конверсионные предприятия в настоящее время существенно активизируют инновационную деятельность, особенно в области продуктовых и технологических инноваций.

Так, например, в «Концепции промышленной политики Удмуртской.

Республики 1996;2000 годы" (Постановление Правительства Удмуртской Республики (УР) от 09.09.96 г. № 615) в качестве приоритетных направлений развития машиностроения и металлообработки выделены следующие: повышение в общем объеме производства удельного веса производства оборудования для добывающих отраслей и топливно-энергетического комплекса (ТЭК) — повышение в общем объеме производства наукоемкой, высокотехнологичной и экспорт! юп ри год ной продукцииразвитие нетрадиционных для предприятий производств и ресурсосберегающих технологий.

В «Программе социально-экономического развития Удмуртской Республики на 1998 — 2000 г. г., раздел промышленность», в разработке которой принимал участие автор, подчеркивается, что основное направление развития Удмуртской Республики (УР) в данной области деятельности базируется на создании собственной эффективной научно-инновационной промышленной системы, которая ориентирована на потребителей, на непрерывное и быстрое изменение их запросов, на повышение качества выпускаемой продукции, снижение затрат на производство.

Что позволит обеспечить решение следующих основных задач:

1. Разработать и обосновать перечень важнейших для Республики видов промышленной продукции и создать конкурентную систему продвижения ее на рынке;

2. Увязать в единую систему и скоординировать деятельность подсистем для создания, проектирования, производства и реализации конкурентоспособной продукции;

3. Снизить затраты на производство за счет сокращения производственного цикла и потребности в оборотных средствах путем внедрения новых технологий;

4. Повысить качество выпускаемой продукции.

Реализация указанных задач требует: государственных финансовых вложений прежде всего в научно-инновационную подсистему предприятий, в создание скоординированных структур, оптимизирующих жизненный цикл перспективной продукцииразработки научно-обоснованных подходов к разработке и внедрению организационно-технических, технологических, продуктовых и других видов инноваций.

Примером успешной реализации задач Программы является освоение на конверсионных предприятиях УР оборудования для нефтяной и газовой промышленности.

В результате реструктуризации промышленности УР на предприятиях было организовано производство оборудования для ТЭК более 50 наименований, а именно: станки-качалки, агрегаты, насосы буровые, насосы скважинные штанговые, насосы центробежные погружные, приборы и средства автоматизации для учета и регулирования расхода тепловой энергии, трубоукладчики на тракторах, долота шарошечные, редукторы, задвижки, затворы, арматура трубопроводная и др.

Изделия поставляются на крупные предприятия нефтяной и газовой отрасли России: АО «Юганскнефтегаз», АО «Сургутнефтегаз», АО «Лукойл», АО «Тюменьнефтегаз», АО «Коминефть», АО «Татнефть», и т. д.

Развитие машиностроения для нефтяной и газовой отрасли требует соответствующих финансовых, кадровых и материально-технических ресурсов. Обеспечение которыми, на сегодняшний день, возможно лишь за счет самих предприятий путем внедрения в производство инновационных процессов. Поэтому, безусловно, важными, не решенными вопросами являются отбор необходимых инноваций и оценка их эффективности для производства еще на этапе выбора.

Целью настоящей работы является: разработка и внедрение технологических инноваций при производстве конкурентоспособной гражданской продукции на конверсионных машиностроительных предприятиях, а также исследование их эффективности для обоснованного формирования рациональных производственных систем (ПС) машиностроения.

В работе последовательно решаются следующие задачи.

1 .Определение степени влияния конструктивно-технологической сложности изделий машиностроения на эффективность их жизненного цикла на стадии освоения производства;

2.Разработка математической модели выбора рациональной ПС изготовления изделий машиностроения;

3 .Разработка формальной модели описывающей структуры-стратегии машиностроительных ПС;

4. Разработка алгоритма функционирования автоматизированной подсистемы рационального выбора ПС изготовления конкурентоспособной гражданской продукции на конверсионных машиностроительных предприятиях;

5.Оценка эффективности структур-стратегий машиностроительных ПС на основе имитационного моделирования;

6.Разработка структур-стратегий ПС эффективного освоения изделий новой техники на основе технологических инноваций;

7.Реализация непрерывной подготовки и переподготовки специалистов для ПС, использующих технологические инновации.

Результаты работы апробированы на ГПО «Боткинский завод» при внедрении производственной системы изготовления изделий нефтяного машиностроения. На основе разработанных в данной работе научно обоснованных подходов к выбору и внедрению технологических и организационно-технических инноваций проведен реинжиниринг ряда производств предприятия. Это позволило повысить конкурентоспособность широкой гаммы гражданской продукции, изготавливаемой ГПО «Боткинский завод».

Выводы.

Комплексное внедрение результатов исследований осуществлено на ГПО «Воткинский завод». Приказами Генерального директора и Главного инженера объединения в течении 1996 — 1998 годов созданы: экспертный совет для координации работ по внедрению организационных и технологических инновацийинновационные конструкторско-техноло! ические труппы для ускорения освоения новых изделий и создания единой информационной среды предприятия, но сквозному авто маги з и ров, а н, но му проектированию (Приказы, но объединению № 99 от 19.02.97 г., № 180 от 31.07.97 г. и № 97 от 02.04.98 г.).

Работа экспертного совета осуществлялась с использованием рекомендаций по проведению экспертизы, предложенной в настоящей работе по определению коэффициентов важности ат, 3 и афу.

Определение конструктивно-технологической сложности изделий для нефтяного машиностроения, показателей эффективности различных вариантов ПС и имитационное моделирование с целью выбора рациональной ПС, позволили осуществить следующие организационные и технологические инновации.

Разработана и внедрена единая информационная среда для комплексной автоматизации конструкторско-технологических работ прототипирования, моделирования и изготовления опытных изделий. Это позволило наряду с созданием комплексных конструкторско-технологических групп в 2,5. 7 раз сократить освоение 14 наименований изделий для нефтяной и газовой промышленности (центробежные насосы ЦНС 63−1800, ЦНС 63−960, пакеры ПН 146, ПГМ-195, элеваторы ЭХЛ, регуляторы РДУ 80−01, РДУ 80−02, вертлюги ВП-80, буровые долота, забойные винтовые двигатели, обратные газовые клапаны и др.).

Освоение высоких технологий нрототипирования и компьютерного инженерного анализа получаемых моделей для литья повысило качество литья корпусных деталей насосов ЦНС 63−1800, ЦНС 63−960, вертлюгов ВЭ 50, ВП 50, ВГ1 80, регуляторов РДУ). В результате внедрения технологических инноваций в заготовительное производство в 3. 5 раз снижены непроизводственные затраты по устранению дефектов литья деталей подвергаемых испытаниям в диапазоне 10. 30 Мпа.

В ходе выполнения диссертационной работы на ГПО «Боткинский завод» под непосредственным руководством автора разработано и эксплуатируется более 50 предметно-ориентированных САПР, которые позволяют решать практически весь комплекс конструкторских и технологических задач с применением современной вычислительной техники и программного обеспечения. Существенному совершенствованию подверглось. компьютерное оснащение. На объединении установлено более 400 персональных ЭВМ. Функционируют 18 локальных вычислительных сетей. Используется современное программное обеспечение.

Результаты внедрения основных положений диссертационной работы подтверждены актом внедрения.

Заключение

.

На основе исследований, представленных в диссертационной работе, получены следующие научные и практические результаты:

1. Использование технологических инноваций (т рехмерного твердотельного моделирования с помощью систем Intergraph, Solid Works, Solid Edge, Unigraphics. Power Shape и т. д., с последующей передачей информационных моделей изделий в технологические модули САМсистем Power Mill. DUCT и т. д., в системы прототипирования с использованием STL и LOMметодов) эффективно для изделий имеющих конструктивно-технологическую сложность от 600 до 1000 ед.

2. Результаты исследований показали, что наиболее важным при оценке эффективности структур-стратегий ПС является фактор времени (нормируемый показатель длительности жизненного цикла на этапе освоения производства ТцН). Коэффициент важности атГ) нормируемого показателя Тун находится в диапазоне 0.51<.aTij<0.87, при этом количество таких изделий Nj, осваиваемых в данной ПС, должно быть не менее 45.

3. При значениях конструктивно-технологической сложности изделий менее 600 ед. наиболее эффективными являются такие технологические инновации, как двумерное и каркасное моделирование (Спрут, Adern, Компас и т. д.) с последующим изготовлением в САМсистемах среднего класса (Спрут, Adern, MasterCam Mill и т. д.). При этом количество одинаковых изделий, при том же значении аТу, должно быть не менее 80.

4. Разработана нормативная база прогнозных затрат времени на освоение изделий по основным видам работ, погрешность оценки затрат времени не превышает 5%. На ее основе получены регрессионные зависимости между конструктивно-технологической сложностью изделий и организационно-техническим уровнем структур-стратегий ПС, что позволяет с уровнем значимости а= 0.05 и коэффициентом корреляции в пределах 0.68< г< 0.91 определить затраты времени на цроектно-конструкторские работы, технологическую подготовку производства и опытное изготовление изделий нефтяного машиностроения, на стадии принятия решения о постановке изделий на производство;

5. Предложена и внедрена рациональная структура-стратегия ПО изготовления изделий нефтяного машиностроения, содержащая в себе технологические инновации (трехмерное моделирование, прототипирование, различные виды высокоточного литья и т. д.) для изделий от 600 и более единиц конструктивно-технологической сложности. Данная структура-стратегия 11С содержит в себе элементы рационального совершенствования конверсионного производства, такие, например, как распределение изделий по технологическим маршрутам в зависимости от конструктивно-технологической сложности и распараллеливание работ в рамках реализуемого проекта, все это позволяет повысить эффективность производства в 1.2 — 3.5 раза по показателю эффективности, предложенного в работе, в зависимости от уровня применяемых инноваций;

6. На основе организации работы экспертного совета объединения и соответствующих исследований получены достоверные значения коэффициентов важности, учитывающих степень влияния длительности этапов технологической подготовки производства и финансовых издержек на ее реализацию на показатель эффективности ПС. Достоверность результатов экспертного оценивания производилась при числе степеней свободы р= 14 и величине 1= 2.14 имеющей распределение Стьюдента.

7. Системное внедрение на основе предложенной методологии организационных и технологических инноваций на ГПО «Боткинский завод» при освоении изделий нефтяного машиностроения позволила решить следующие задачи: сокращения сроков освоения изделий в 2,5. 7 раз по сравнению с традиционной организацией конструкторско-технологической подготовки производстварационального подбора номенклатуры обрабатываемых деталей в среде инновационных ПС на основе показателя конструктивно-технологической сложностицеленаправленного совершенствования ПС с. использованием разработанной модели эффективности производства и ее имитационного моделирования с учетом изменения состояния внешней среды.

В диссертации обоснован подход к созданию венчурных ПС на примере создания СП «УДОЛ», а также реализации инновационных проектов, требующих координации деятельности с использованием целевого программного управления.

Отдельные положения, приведенные в диссертации, внедрены при совершенствовании подготовки производства сложной техники на других производствах ГПО «Боткинский завод».