Содержание к диссертации
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ; 6
ВВЕДЕНИЕ 7
ГЛАВА 11. ПРОБЛЕМЫ* СОВРЕМЕННОГО ФАНЕРНОГО
ПРОИЗВОДСТВА. 19
Современное состояние технологического процесса, материальных и информационных потоков при лущении фанерного шпона на базовом предприятии ОАО " Фан плит".
Модели материальных и информационных потоков, существующих на предприятии 23
1.2Л. Модель «как есть» движения материальных и информа
ционных потоков во время технологического процесса луще
ния фанерного шпона 23
1.2.21 Модель, отражающая получение информации с техноло
гического процесса 27
ИЗ; Концепция системы управления качеством продукции фа
нерного производства; 33
Выводы по главе 1: ; 38
ГЛАВА 2. ПРОБЛЕМЫ ВЫБОРА СЫРЬЯ; 39
2Л. Размерно-качественные характеристики фанерного сырья 39
2.2. Анализ основных причин брака продукции фанерного про
изводства. 44
2.2Л. Сырьевая составляющая . 44
2.2,2. Технологическая составляющая 50
Влияние сезонных и организационно-технологических характеристик на качество фанерного сырья. 53
Методика рационального выбора сырья с учетом сезонности 56 Выводы по главе 2..... 58
ГЛАВА 3. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ФАНЕРЫ: ПУТИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО
ПРОЦЕССА 59
3.1; Проблемы технологического процесса производства фанер
ного лущёного шпона и системы управления качеством в усло
виях фанерного комбината ОАО "Фанплит" 59
3.2. Методическое обеспечение технологического процесса; 61
3.2.L Методика обработки информации в условиях лущения и
рубки фанерного шпона , 61.
3.2.2, Методика механизма принятия решений при управлении качеством технологического процесса производства фанерного
лущеного шпона 64
Выводы по главе 3.... 67
ГЛАВА 4. ИНФОРМАЦИОННАЯ- МОДЕЛЬ ДЕФЕКТОВ И* ПОРОКОВ, МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОРТНОСТИ ФАНЕРНОГО ЛУЩЁНОГО ШПОНА 68
4.1. Требования к качеству продукции фанерного производства 68
4.2. Исследование показателей качества фанерного лущеного
шпона с целью применения-автоматизации1 контроля техноло
гического процесса 70
4.3. Устройство для определения сортности шпона 76
4;4; Реализация системы определения сортности фанерного лу
щеного шпона; 78
4.4.1. Формализация определения дефектов 78
4,4.2-Алгоритм работы программного комплекса 80
4,5, Исследование системы. Предложения по использованию 80
4,5.Ь Исследование системы 80
4.5.2. Предложения по использованию 81
Выводы по главе 4 83
ГЛАВА 5. КОНЦЕПТУАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ КОРПОРАТИВ
НОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КА
ЧЕСТВОМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПРОИЗ
ВОДСТВА ФАНЕРНОГО ЛУЩЁНОГО ШПОНА 84
5.1. Концепция построения интеллектуальной системы управ
ления качеством-технологнческогоїпроцесса* производства фа
нерного лущёного шпона на основе хранилищ данных 84
5.2. Аппаратное обеспечение управления технологическим
процессом. 86
5.2.1. Сбор информации на низшем уровне 88
5.3; Получение данных о сырье из бухгалтерских систем 1С
Предприятие 92
5.4. Реализация хранилища данных. 92
Обоснование выбора программного обеспечения 93
Сбор данных из оперативных баз данных (БД) 94
Выводы по главе 5. . 95
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 96
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК. 97
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Используемые термины 103
ПРИЛОЖЕНИЕ 2.. Итоговые производственные показатели
ОАО "Фанплит" ПО
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Требования к качеству фанерного сырья-по
ГОСТ 9462-88 113
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Методика рационального выбора сырья с уче
том сезонности 115
ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Модель «как есть» технологического процесса
производства фанерного лущёного шпона 116
ПРИЛОЖЕНИЕ 6. Карта контроля в процессе производства фане
ры, древесностружечных и ламинированных плит 127
ПРИЛОЖЕНИЕ 7. Модель контроля технологического процесса
производства фанерного лущёного шпона «как есть» 138
ПРИЛОЖЕНИЕ 8. Методика механизма принятия.решений1 при управлении: качеством: технологического процесса производства
фанерного лущеного шпона 148
ПРИЛОЖЕНИЕ 9.-Пороки- древесины и дефекты обработки, шпо
на 153
ПРИЛОЖЕНИЕ 10; Алгоритм работы программного комплекса... 155
ПРИЛОЖЕНИЕ 111 Определение параметров качества шпона 165
ПРИЛОЖЕНИЕ 12. Обработка данных при поступлении сырья.... 169
ПРИЛОЖЕНИЕ 13; Параметры, обмена данными с приводом лу
щильного станка. 17Г
ПРИЛОЖЕНИЕ 14; Параметры обмена при использовании
SCAD А-системы OWEN 173
ПРИЛОЖЕНИЕ 15. Схема трансформацииданных с технологиче
ского процесса 175
ПРИЛОЖЕНИЕ 16. Схема трансформации данных из бухгалтер
ской системы 1С Предприятие . 178
ПРИЛОЖЕНИЕ 17. Структура хранилища данных 181
ПРИЛОЖЕНИЕ 18." Примеры срезов OLAP-куба и диаграммы из
Excel, характеризующие технологический процесс 188
ПРИЛОЖЕНИЕ 19.'Примеры, срезов.OLAP-куба и диаграммы из
Excel для данных из 1С Предприятие 190
ПРИЛОЖЕНИЕ 20; Патент на, полезную модель. Сканирующее
устройство для контроля качества поверхности фанерного лущёно
го шпона 191
ПРИЛОЖЕНИЕ 21. Акт использования методического и аппарат
но-программного обеспечения 194
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
БД-база данных
БИП - система бездефектного изготовления продукции
ВВП - внутренний валовой продукт
. ЖЦП - жизненный цикл продукции
ЗиПС - заготовка и подача сырья
ИИС - интефированная информационная система
КИС - корпоративная информационная система
КС УКП - комплексная система управления качеством продукции
<* ЛПК - лесопромышленный комплекс
ЛПР - лицо, принимающее решение
ЛСЦ - лущильно-сушильный цех
ПО - программное обеспечение
ТП - технологический процесс
СБТ - система бездефектного труда
СМК - система менеджмента качества
СОШ - сортировка и облагораживание шпона
СФЗ - Сыктывкарский фанерный завод
ХМАО - Ханты-Мансийский автономный округ
ЦЗЛ - центральная заводская лаборатория
Г*
Введение к работе
Огромные лесные ресурсы России, постоянно растущий спрос на древесину являются определяющим стимулом развития лесного рынка и лесной промышленности в целом. Вместе с тем недостаточное развитие базовой инфраструктуры, предельная изношенность: основных фондов препятствуют динамичному росту объемов лесопользования и лесопромышленного производства в России, Следствием этого является неэффективное использование собственно древесного сырья. До сих пор еще остается j большим удельный вес экспорта сырья, а. не готовой продукции. Сегодня удельный, вес лесопромышленного комплекса в общей структуре промышленной продукции пока остается низким. Так, на долю продукции ЛПК приходится всего лишь 3,7% от общего объема ВВП' страны и 4,2% от общего объема промышленного производства: Правительством Российской Федерации были одобрены «Основные направления,развития ЛПК», которые предусматривают ввод новых мощностей по производству высококачественной и конкурентоспособной продукции, с приоритетом,на глубокую переработку древесины.
Лесопромышленный комплекс характеризуется высокой дифференциацией.отдельных производств. На ближайшую перспективу наращиванию объемов производства продукции, получаемой из древесины, будет способствовать развитие тех подотраслей, продукция которых пользуется спросом на внешнем и внутреннем рынке. В первую очередь к ним можно отнести производство фанерной и плитной продукции..Многие экспертыхарактеризуют данное направление как наиболее динамично развивающееся; За период с 1980 по 2002 годы объемьг производства фанеры в мире возросли с 40 до 60 млн. м . ВРоссии в настоящее время ежегодно производится около 2 млн.-М лиственной, преимущественно березовой, фанеры. Оптимистические прогнозы на ближайшую перспективу в сфере производства .клееных материалов связаны с вводом в строй таких крупных предприятий как цех по производству тонкого березового шпона на базе ОАО «Чудово-RWS» (Новгородская обл.)> первый в России завод по выпуску LVL - бруса (г.Нягань, ХМАО), завод по производству большефор-
матной фанеры (г, Кострома), комплекс современных плитных производств «Кроностар» (г. Шарья) и, многие другие. Эти предприятия являются, во-первых, предприятиями глубокой переработки древесины, что улучшает структурные показатели ЛПК» а во-вторых, их потребности в сырье помогут стимулировать лесозаготовки в прилегающих регионах.
Динамичное развитие производства; невозможно? сегодня без совершенствования работ по обеспечению качества.продукции- В^России на многих предприятиях за. все время их существования применялись различные системы управления качеством продукции. Так, на предприятиях бывшего Советского Союза это была Саратовская БИП, разработанная в середине 70-х годов. Следующим этапом была СБТ, которая* дополнила БИП тем, что учитывался'не только процент сдачи продукции с первого предъявления, но также ритмичность и культура производства. В восьмидесятые годы XX века стала повсеместно внедряться КС УКП; Эти и многие другие системы позволили людойти к разработке более совершенной системы по управлению качеством, учитывающей требования международных стандартов серии ИСО 9000;
Уже первые годы работы предприятий по новой системе, менеджмента качества подтвердили ее эффективность и необходимость дальнейшего планомерного совершенствования работ в данном направлении. Установлено, что основу принимаемых на. предприятии управленческих решений должен составлять анализ фактов и информации. Применение статистической обработки данных при: оценке деятельности предприятия может служить весьма эффективным инструментом для систематизации накопленных объемов информации и проведения различных оценок при контроле за процессами,, анализе, производственных проблем.
Особенности внедрения и функционирования: системы менеджмента. качества можно рассмотреть на примере одного из старейших деревообрабатывающих предприятий России - ОАО «Фанплит», основанного в 1913 году иностранным предпринимателем Ф.Ф; Шиллингом и расположенного в городе Костроме. Данное предприятие известно на российском и мировом рынке фанер-
ной продукции более 90 лет, и вся история предприятия - история постоянного, непрерывного развития, движешія вперед, улучшения и обновления. С момента возникновения до сегодняшних дней на комбинате не прекращается реконструкция и модернизация производства, улучшение условий труда. Так, в*1996 г.. была проведена масштабная.реконструкция цеха ДСтП, что дало возможность начать выпуск плит с мелкоструктурной поверхностью, которые пользуются большим спросом в мебельной промышленности. В 2000 году был введен в работу цех по выпуску ламинированных плит, оснащенный самой современной короткотактной линией ламинирования фирмы "Raute Wood". Ритмичная работа цеха, широкая цветовая гамма (более 80 артикулов), высокое качество позволили окупить затраты на строительство в течение 1 года. В 2001 году введено в работу производство большеформатной фанеры, оснащенное деревообрабатывающим оборудованием таких известных фирм, как "Raute" (Финляндия), "Ku-рег" и "Mater" (Германия), "Cremona" (Италия). Это позволило выпустить на мировой рынок дополнительно 56000 м3 в год конкурентоспособной больше-форматной фанерьги в т.ч. 15000м3 ламинированной большеформатной фанеры. Предприятие стало крупнейшим в России по выпуску фанерной продукции. В 2005 году был осуществлен пуск второй очереди производства боль-шеформатной фанеры и выход на 90 тыс. м выпуска продукции [40]. Развитие производства сопровождалось совершенствованием работ по улучшению качества продукции.
На Костромском фанерном комбинате КС УКП была внедрена в 1983 г,, в дальнейшем она совершенствовалась и сыграла положительную роль в объединении разрозненных элементов управления качеством в единую систему. К этому периоду предприятие занимало прочные позиции на рынке фанерной продукции» и в связи с увеличением объемов экспорта фанеры была поставлена. задача перехода от действующей системы управления качеством продукции к международной. По инициативе высшего руководства комбината была проведена учеба всех категорий работников комбината сотрудниками ЗАО "ВНИИД-РЕВ'\ что позволило подойти к разработке системы, учитывающей требования
международных стандартов серии ИСО 9000 по управлению качеством; Система обеспечения качествабыла документально оформлена в кратчайшие сроки, и уже через 6 месяцев со дня издания первого приказа о созыве Советапо качеству система обеспечения качества* была представлена аудиторам с целью ее сертификации:
ОАО "Фанплит'1 21 ноября*2000 г. получило сертификат нахистему качества в соответствии с требованиями ГОСТ Р ИЄО 9001-96 (ИСО 9001-1994) в системе Госстандарта России: Сертификационный аудит системы обеспечения качества ОАО "Фанплит" былпроведен органом по сертификации систем качества АНО ЦСЛ "ЛЕССЕРТИКА". В августе 2001 года.система качества ОАО "Фанплит" получила сертификат на^ соответствие требованиям ЕН ИСО -9001 (1994-08) в органе по сертификации систем качества OCCK.TUV CERT (Германия). В 2002 году существующая на предприятии СМК была реструктурирована в соответствии с требованиями МС ИСО 9001< в версии 2000 года, документально оформлена и внедрена; Были идентифицированы процессы системы менеджмента качества, определено их применение по всей организации* [39]: Процессный* ландшафт (см; [5], рисунок А) наглядно показывает последовательность процессов и их взаимодействие.
Установлены критерии результативности процессов. Процессы-обеспечиваются необходимыми для- их осуществления^ ресурсами:: людскими в: соответствии с требованиями к компетентности; материальными; инфраструктурой, необходимой для,функционирования.системы менеджмента;качества; Воктябре:2002 года СМК была ресертифицирована органом по сертификации : Центра "ЛЕССЕРТИКА" на соответствие требованиям ГОСТ Р ИСО 9001:2001:,
\ ipOijGlObO Mi"ii-VJK*<**JHT3
.—/4] v ,: ,- 'Y1
.iLJi _4k_l
г
-^.
-^
4. І ГрОЮССЙНЙ Л&їЩШаф Г
В декабре 2002 года гюлучен сертификат на соответствие требованиям регистраішошшй номер 15 100 П139), Результативность процессов СМК за 2003 год приведена на графике (рис. В).
С учетом запросов рынка в 2002 ш 2003 годах продолжались работы по выведению нового производства ни проектную мощность. Спрос на бояьшефор-матную фанеру растет. Растет и число фурм, с которыми работает предприятие. Если в 2001 году имелось 18 потребителей на внешнем рынке, то но итогам 2002 года их было уже 70, а в 2003 появились и новые потребители продукции на мировом рынке. Объем продукция, отгруженной на экспорт, с 59610 м*' в 2ШІ гаду вырос до 92770 м-! в 2003 гаду.
П 111-01 ,
Pirn В* Ршуіїьтшшшоеть пріщесшв СМК
Дня обеспечения ковкурентосЕособностЕ предприятия необходимо строго
, Не 2003 год была поставлена задача снижения себе-
етавлеї
шее свой вклад в достижение по-
рий но снижению в продсссе
- В оценку затрат: а процессе закупок - это отслеживание цен на сырье,,
инфраструктуры и производственной среды -к уадту часов простоя на единицу
оборудования добавился критерий увеличения выпуска продукции на единицу оборудования, что является следствием более рациональной организации ремонтных дней, строгого выполнения графиков профилактического обслуживания оборудования, В масштабе всего предприятия вводится анализ затрат по местам возникновения. Определена учетная политика, основанная па принципе учета по центрам затрат. Ввод информации в единую информационную сеть предприятия осуществляется по этому принципу. Разрабатывается система отчетности на основе этой информации. Результативность процессов оценивается один раз в квартал. Внутренние проверки позволяют отслеживать функционирование процессов, соблюдение требований МС ИСО 9001:2000» своевременно принимать меры для улучшения качества продукции.
Основу принимаемых на предприятии управленческих решений составляет анализ фактов и информации. Применение статистической обработки данных при оценке деятельности предприятия служит весьма эффективным инструментом для систематизации накопленных объемов информации и проведения,различных оценок при контроле за процессами, анализе производственных проблем. Для облегчения и ускорения обработки данных ведется подготовка к внедрению нового программного обеспечения для замены ныне действующей учетной системы «1С Предприятие». Источниками фактических данных, используемых для статистического анализа, служат записи в регистрационных журналах,,протокольных и отчетных документах- Статистический анализ сегодня: в своей деятельности применяют планово-экономический отдел, отдел управления качеством, лаборатории контроля качества,. отдел материально-технического обеспечения, служба по обеспечению лесосырьевыми ресурсами, отдел экспорта и учета отгрузок. По результатам анализа разрабатываются, и выполняются корректирующие и предупреждающие мероприятия.
Функционирование системы менеджмента качества на предприятии позволит:
улучшить взаимодействие работников предприятия, упорядочить работу подразделений;
повысить ответственность всех работающих;
улучшить трудовую и технологическую дисциплину;
повысить эффективность производства;
повысить конкурентоспособность предприятия, укрепить позиции предприятия на международном и внутреннем рынке.
Актушгьность темы
На современном этапе промышленное производство стремится повысить эффективность производства, качество и конкурентоспособность продукции. Развитие рыночной экономики в России, выход отечественных предприятий на зарубежные рынки сбыта продукции обусловили совершенствование существующих систем качества и необходимость их доведения, до требований MG ИСО 9000; Управление качеством должно осуществляться на всех этапах производства, где формируется качество продукции. Системный подход к управлению качеством заключается в том, что предприятие должно непрерывно совершенствовать бизнес-процессы, тем самым непрерывно совершенствуя систему управления качеством.
Построение и развитие на предприятиях систем качества по стандарту ISO 9000 взаимосвязано с внедрением корпоративных информационных систем (КИС). КИС поддерживает все стадии классического управленческого цикла: от планирования и прогнозирования до всестороннего учета; Современным подходом к построению КИС является использование систем на основе OLAP-хранилищ. Для построения такой системы необходимо, прежде всего, проанализировать существующую на конкретном предприятии систему управления технологическим процессом.
С помощью современных методов управления качеством, использования передовых информационных технологий многие зарубежные фирмы добились лидирующих позиций на различных рынках. Подходы к построению систем управления качеством на различных предприятиях индивидуальны, тем не менее, мировая паука и практика сформировала общие принципы, которые изло-
жены в стандартах ИСО серии 9000 а в отечественном аналоге - ГОСТ Р ИСО 9001:2001 «Системы менеджмента качества. Требования».
Проблемам,повышения качества продукции посвящены исследования ученых разных стран, накоплен значительный опыт и в области менеджмента качества. Большой вклад в развитие концепции всеобщего управления качеством внесли работы ЮЛ. Адлера, В.Ф. Безъязычного, И.Р. Венецкого, Э. Де-минга, AJVL Длина, Р.И. Макарова, А. Фейгенбаума, В. Шухарта и др.
Вместе с тем, ощущается нехватка работ, отражающих специфику создания и совершенствования отраслевых систем менеджмента качества, в частности, ориентированных на современное фанерное производство.
Объект исследования: фанерный комбинат ОАО "Фанплит", г. Кострома.
Предмет исследования: производственный процесс изготовления фанерного лущёного шпона.
Цель диссертационной работы: повышение качества готовой продукции (фанерного лущёного шпона) за счет совершенствования и контролятех-нологического процесса, информационной поддержки принятия решений при управлении производством,.
Поставленная в работе цель достигнута за счет решения следующих задач:
В результате обработки ретроспективной, информации о поставках (сезонность, природная составляющая, соблюдение технологических регламентов) определены факторы, оказывающие наибольшее влияние на качество исходного сырья, что позволило создать методику его рационального выбора.
На основе процессного подхода и системного анализа в рамках технологии SADT сформирована модель «как есть» производства фанерного лущёного шпона, определены пути повышения качества продукции: рациональный выбор сырья, оперативный контроль и настройка параметров технологического процесса, автоматизированная разбраковка шпона.
3. Построена и исследована информационная модель технологического процесса производства фанерного лущёного шпона^ что позволило определить, точки съема информации и приложения управляющих воздействий для контроля и настройки параметров;
На основе анализа требований ГОСТ исследованы и формализованы показатели качества фанерного лущёного шпона, выявлены основные сортообра-зующие факторы.
Разработан аппаратно-программный комплекс для выявления дефектов» пороков и автоматизированной разбраковки готовой продукции.
Построена модель «как должно быть» системы управления качеством, сформулирована концепция ее информационной- поддержки на основе. хранилищ данных и OLAP-технологий.
Методы исследования
При решении поставленных задач использовались методы системного анализа, процессный, подход, методология всеобщего управления качеством (TQM), SADT, IDEF0 и OLAP технологии, теория распознавания образов, теория реляционных баз данных.
Для практической реализации использовались РСУБД и OLAP- сервер Microsoft SQL Server 2000, СУБД MS Access 2002, язык информационных запросов SQL, объектные модели VBA.MS Access и VBA Corel:PhotoPaint, ОС Windows 2000 Server Prof.
Научная новизна работы
1. Созданаи исследована процессная модель производства фанерного лущёного шпона, выявлены, систематизированы и формализованы факторы» определяющие качество вырабатываемого шпона, построена IDEFO-модель системы менеджмента качества, удовлетворяющая требованиям стандартов ИСО 9000.
2. Определены факторы (сезонность, природная составляющая, соблюде
ние технологических регламентов), оказывающие наибольшее влияние на каче
ство исходного сырья, предложена методика рационального выбора исходного
сырья и его хранения:
3. Построена и1 исследована информационная; модель технологического
процесса производства фанерного лущёного шпона» определены точки прило
жения управляющих воздействий для контроля и настройки его параметров.
4. Создана информационная модель дефектов, методическое и программ
но-аппаратное обеспечение для определения сортности и разбраковки готовой,
продукции. '
Практическая ценность результатов работы определяется:
преимуществамитіредложенного изобретения для контроля качества поверхности фанерного лущёного шпона — расширением информативности процесса контроля качества; повышением достоверности полученных результатов и снижением затрат времени на проведение измерений, возможностью дальнейшей статистической обработки полученных результатов за счет использования средств вычислительной техники;
повышением эффективности системы управления технологическим процессом и системы менеджмента качества.
Практическая ценность работы подтверждается актом о внедрении результатов на предприятии ОАО «Фанплит»,
Публикации
По теме диссертации опубликовано 19 печатных работ, монография, получено авторское свидетельство на полезную модель.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на:
всероссийских научно-практических конференциях "Молодежь. Образование. Экономика" (Ярославский филиал МЭСИ, Ярославль, 2003,2004);
55-й.межвузовской научно-технической конференции'молодых ученых и студентов "Студенты и молодые ученые производству (КГТУ, Кострома, 2003);
межвузовских научно-практических конференциях "Техническая: эксплуатация и технический сервис" (КГУ им; Н.А, Некрасова, Кострома, 2003, 2004; 2005);
XVII международной научной конференции "Математические методы в технике и технологиях" (КГТУ, Кострома, 2004);
международной научно-технической конференции "Лён-2004" (КГТУ, Кострома, 2004);.
научных семинарах кафедры вычислительной техники КГТУ (2002-2005).
Объем и структура диссертации
Диссертация изложена на 96 страницах. Состоит из введения, пяти глав и заключения, списка литературы и 21 приложения. Список литературы содержит 64 наименования. Таблиц 12, рисунков 39.
На защиту выносятся следующие результаты:
1. Процессная модель производства фанерного лущёного шпона.
Модель системы менеджмента качества фанерного лущёного шпона
Информационная модель дефектов и пороков, методика и аппаратно-программное устройство для определения сортности фанерного лущёного шпона..
4: Информационная поддержка принятия решений при управлении качеством производства фанерного лущёного шпона.
.19 ГЛАВА 1- ПРОБЛЕМЫ СОВРЕМЕННОГО ФАНЕРНОГО ПРОИЗВОДСТВА
1.11 Современное состояние технологического процесса, материальных и информационных потоков при лущении фанерного шпона на базовом предприятии ОАО " Фанплит"
Был проведен анализ современного состояния автоматизации технологических процессов на предприятиях.по производству лущеного шпона, представленный в [31]» основная терминология, используемая в производстве приведена в приложении L
В качестве объектов исследования были выбраны три ведущих российских конкурентоспособных предприятия: ООО "Сыктывкарский фанерный завод" (СФЗ), ОАО "Усть-Ижорский фанерный комбинат" (УИФК), ОАО "Фанплит" (г.Кострома).. Рентабельность ОАО "Фанплит" подтверждается; итоговыми производственными показателями, приведенными в приложении 2. Все эти предприятия ориентированы на производство однотипной продукции (лущеный шпон, широкоформатная и квадратная фанера) и поэтому имеют сходные технологические процессы, как показано в [51]. В основном применяется технологическое оборудование финского (фирма "Raute Wood"), итальянского (фирма "Angelo Gremona") и, реже, отечественного производства ("Пролетарская свобода", г, Ярославль).
Основой технологического оборудования являются лущильные линии и лущильные станки. В связи с требованиями рынка (растет спрос на широкоформатную фанеру высокого качества) предприятия вынуждены отказываться от старого оборудования либо проводить его модернизацию. В результате уровень автоматизации оборудования растет, что наглядно иллюстрирует таблицам.
Рассмотрим технологический процесс, протекающий на предприятии, более детально, лущильная линия представлена нарис, 1Л.
Номенклатура выпускаемой продукции и уровень автоматизации оборудования
При этом можно выделить следующие стад.
]. Полготдвкаіідреюсиііміік лущению. Максимальные размеру исходного сырья (кряжа): длиш - 6,5 ы: диаметр - 0,6 м. Вся древесина подвергается гид-ротермической обработке с целью придания ей максимальной пластичности* необходимой для получения гладкого, плотного и прочного шпош. После окончания гидротерм ичеекон обработки, сырье ш бассейнов подается иараека-точпую площадку для сортировки и поштучной подачи в отделение разделки сырья. Затем еледуег разделка на чура&ж длиной 1,4 и 1,6 м. Чураки но продольным цепным транспортерам подаются на окорочные стайки с вертикальными ножевыми /щеками (тип VK-26). Окоренные чура&и системой ценных транспортеров подают в лущильный цех*
2,, Лущение шпона - процесс резания древесины в плоскости, параллель
ной направлению волокон, при котором исходный материал (чурак) совершает
вращательное движение, а инструмент (лущильный нож - отсекатель) - иосту-
патеяьное по отношению к нему. Исходными являются круглые лесоматериалы
лиственных и хвойных пород, удовлетворяющие требованиям соответствую
щих стандартов. В лущильном отделении для р&тіущивоиия фанерных чураков
установлены шесть лущильных станков финской
Рис, 1.1. Схема лущильной линии:
1-конвейер-накопитель чураков; 2-ступенчатый дозатор; 3-цептровочно-загрузочное устройство; 4—лущильный станок; 5-конвейер;
6-сканирующее устройство; 7-мерное колесо; 8-входной конвейєр ножниц; 9~роторные ножницы; 10-вькодной конвейєр ножниц;
1 l-ленточный конвейєр стопоукладчика; 12-станция поворота шпона; 13-стопоукладчик шпона; 14—конвейер отходов
На лущильных станках осуществляется центровка, цилиндровка 3 и раз-лущивание чурака4 в ленту шпона (толщиной 1,15 и 1,55 мм) до диаметра карандаша не более 75 мм.
3, Рубка и стопоукладка шпона. Лента шпона от лущильных станков
транспортерами-петлеукладчиками подается в автоматические ножницы 9 раз
личных моделей и разрезается на форматные листы, которые транспортными
ремнями 11 направляются и укладываются в стопу на подъемном столе 13.
Листы шпона должны соответствовать требованиям ГОСТ 99-96 [13]. Допус
каются листы с односторонними торцевыми закорами длиной до 300 мм или
двухсторонними торцевыми закорами длиной до 150 мм с каждой стороны, а
также серединные несквозные закоры длиной до 100 мм. При накоплении пол
ной высоты платформа стопоукладчика опускается, и стопа шпона ложится на
вагонетку для подачи шпона к сушилкам. Отходами процесса являются каран
даш - сердцевинная часть лесоматериалов (кряжей), кора, опилки и обрезки
фанеры, кусковой шпон.
4. Сушка и сортировка шпона. Процесс сушки сырого шпона заключается
в удалении влаги из шпона и доведении влажности шпона до определенной за
данной величины. Для сушки шпона в цехе установлено 5 роликовых газовых
сушилок марки СРГ-25М производства завода "Пролетарская свобода". Две ра
ботницы с каждой стопы вручную по одному листу подают в тигельный меха
низм, который распределяет листы шпона по этажам сушилки. После прохож
дения шпона через камеру сушки листы шпона переходят в роликовый разгру
зочный механизм, который позволяет собирать листы сухого шпона в стопы на
подъемных платформах с приводными роликами. Сформированные две стопы
сухого шпона с подъемных платформ приводными роликами одновременно пе
ремещаются по вагонетке. Вагонетки со стопами сухого шпона по рельсовым
путям перемещаются к месту сортировки шпона.
Сортировка сухого шпона осуществляется на сортировочных площадках, оборудованных подстопными местами и расположенных у каждой сушилки.
Высушенный шпон; с рольганговой вагонетки рассортировывается согласно требованиям ГОСТ 99-96 [13]- На каждой сортировочной площадке имеется не менее 6 подстойных мест со следующими наименованиями шпона:
для наружных слоев высших сортов (с последующей сортиров
кой на специальной площадке);
ш" для наружных слоев сорта/IVм;. ' для починки;
для внутренних слоев многослойной фанеры (перекидка);
обрез поперечный;
неформатный шпон.
1.2. Модели материальных и информационных потоков, существующих на предприятии
1.2:1. Модель «как есть» движения материальных и информационных потоков во время технологического процесса лущения фанерного шпона
Для того чтобы более наглядно проиллюстрировать сущность информационных потоков во время технологического процесса лущения шпона, реализуемого в условиях предприятия-ОАО "Фанплит1', была построена информационная модель [25, 31]. DFD-модель движения информационных, потоков и материалов-во время технологического процесса (рис. L2)-c помощью CASE-средства ВР Win 4.0, согласно требований, описанных в [20; 37].
Для контроля: параметров технологического процесса необходимо оперативно снимать и обрабатывать соответствующую информацию,
В цехе контроль параметров технологического процесса осуществляется ^ при использовании программного обеспечения, поставляемого в комплекте с лущильными линиями производителями "Raute" и "Cremona".
S ТТІПОН
++
>*
Приход сырья
:; Выработанный
дшюн ^^
і Карандаши
^уикиьНый цех
.vava^tka;
Сюад
^ЛЛЛ'ЛЛ'УЛ-'
S Отгрузка продукции
j клиентам ^^
Лущильный цех
Информация о количестве обработанных чу раков
Качество и объем' высушенного шпона
-» ї
Журнал4
ЖурнадЗ
Ручное измерение объема , выработанного шпона
Т^ВД^Жі
ЖурнцлЗ
о;-^«<^.^-л
Хронология подачи сырья
Журналі -
-^--^.4^..-.
Рис; 1.2. Схема движения материальных и информационных потоков во время технологического процесса лущения фанерного шпона
Информационная модель, представленная на рис. 13, отображает доступные в настоящее время сигналы:
цифровой сигнал D1 о количестве пропущенных чураков;
цифровые сигналы D2 и D3 о качестве шпона;
управляющий цифровой сигнал D4 рубки.
Кроме того, информация об объеме выработанного форматного шпона может быть получена с выхода со стопоукладки.
Цифровой сигнал D1 о количестве пропущенных чураков. Непосредственно на лущильном станке (см, рис. 13, поз, 4) установлено устройство, предназначенное для подсчета числа чураков, прошедших полный цикл переработки на лущильном станке. Вырабатываемый им цифровой сигнал выводится на табло счетчика, а по окончании рабочей смены результат вручную записывается в регистрационный журнал.
Пщ.9-10
Чурак)по:і!-4
шішна/
Пш.54
1>2
тану
Пт-7-t
шешш
Пта.1Ы4
* !! * і
счегтик
ручною ушереше объема ошона
/ '
Різе, 1JL Информационная модель ія&іюя&гачеекога процесса
и сущтетауюцще в настоящее вршя шгашш;
#-вдфр№ОЙ гагааи;
Пш. 1-4: жоіі^етер-наїшіїм&іь чурш>в9 сгуш^шшй дм&юр, детр01К)«шо**загрузоадое устройство* яущнльїшй стшзок; т% JMk шнвбйер, сшшруюшее устройство; шіз, 7-8: мерное колесо* входной конвейєр іюжіівд; mm, 9-ІЙ: роторные іїожшцц» выходной коїшейер ножниц; ііш* 11—14г лшто*щьїіі вдввейр сюїшушіадшіа^ єггшщш щ^шрота шпона* сішоукГіЩ-
*ш& шпощ, конвейєр ОТіШДОВ
Цифровые сигналы Щ н РЗ о жиестве отпона, Пря перемещении ленты пшона їм 2 мм {расстояние задано разрабоїпзшс&ми лушийуіьного оборудовшмя) мерное колесо (см* рнс. !.% поз, ?) тоже певор&чивнетсі на 2 мм и передает им* пульс в виде цифрового емгааяа Ш на сканирующее устройства (поз, б), сжгная также поступает и в промышленный компьютер. Сканирующее устройство -телекамере (шж снеговая бтт) енвдает шифорытщоишую щтпгеристку о качестве ленты шпона н передает га в виде цифрового сигнала 03 но линии передаче в ггромшшеяней компьютер* Обмет данными осуществляете! в двунаправленном іюследовамяьном режиме. В соответствий с полуденной информацией промышленный компьютер может запрограммировать тнды резки, тшеие как; резка начала качественной дредасшзы; резка начала бракованной древтом-ны; режа начала древесины с выемками; резка древесины в размер (определено 4 размера, задаваемые в программе); резка древесины с выемкой слева иди
справа; первая резка (устранение исходного утолщения); хвостовая резка (устранение хвостового утолщения) и др.
Управляющий цифровой сигнал рубки D4. Промышленный компьютер, получив информацию о шпоне, осуществляет программный раскрой шпона, что проиллюстрировано на рисунке 1А Программа промышленного компьютера вырабатывает цифровой сигнал рубки D4 и передает его на роторные ножницы (см, рис. 1.3, поз, 9). Осуществляется рубка ленты шпона на куски.
Рис 1.4. Пример раскроя ленты шпона:.
1-прируб в начале и в конце ленты шпопа; 2- прируб в местах разрыва ленты шпона;
3-листы шпона; 4—случайные срезки; 5-куски на иереобрезісу; 6-отходы.
Информация о фактическом качестве отрубленного шпона хранится в компьютере. Ширина и толщина шпона известны заранее, они заданы в управляющей рубкой программе. Таким образом, программа промышленного компьютера вычисляет выработанные объемы форматного шпона, т.е. фактический выход качественной продукции за текущую смену. Также ведется подсчет неформатных листов. Результаты отображаются на экране монитора. По окончании смены данные сбрасываются.
Объем выработанного форматного шпона. Высота порубленного шпона, вышедшего со стопоукладчика (см. рис. 1.3, поз. 13), измеряется работниками вручную линейкой, проградуированной в единицах объема (ширина и толщина шпона известны заранее). Данные измерений заносятся в регистрационный журнал.
Модель, представленная на рисунке 1.3, в настоящее время существует только на второй и третьей лущильных линиях (с высокой производительностью), на других интересующих нас линиях (четвертой, пятой и шестой) нет автоматизированной системы подсчета выходной продукции - числа листов шпона. Требуется получать информацию о качестве работы как каждой технологической линии, так и всех линий вместе в любой момент времени. Информация должна передаваться технологу производства для последующей корректировки технологического процесса.
Анализ модели, представленной на рисунке 1.3, и требований технологов показал, что:
По количеству пролущенных чураков нельзя определить объем входного сырья. Введя допущение, что форма чураков цилиндрическая, для вычисления объема каждого из чураков будут необходимы данные о диаметре;
Отсутствует информация о диаметре карандаша, поэтому нет возможности контролировать работу лущильного станка и вычислять объем карандаша, идущего в отходы;
Нет возможности получать информацию о числе выработанных за контролируемый период (час, смену и т.д.), определяемый технологом предприятия форматных листов шпона, поступивших на стопоукладку, и передавать ее в виде цифрового сигнала, таким образом автоматизировав подсчет объема выработанного форматного шпона;
Требуется автоматизированное накопление информации о количестве чураков, диаметре (или радиусе) каждого из них и диаметре карандаша. Необходимо автоматизировать подсчет объема выработанного форматного шпона. Нет единой системы передачи информации и дальнейшего ее накопления.
1.2.2. Модель, отражающая получение информации с технологического процесса Как было показано выше, см, рисунок 1.3, производство имеет проблемы» связанные с получением информации с технологического процесса, ее автома-
тической обработкой и накоплением. Очевидно, что отсутствует оперативные доступ в удобной для конечного пользователя форме.
Одной из важнейших проблем автоматизации является построение системы оперативного учета сырья и выходной продукции. Наиболее эффективной, на: наш взгляд, является система, функционирующая на СФЗ, обобщенная структура которой представлена на рисунке 1.5 и описана в [62-63],
Разработка программного обеспечения для данной системы учета велась группой программистов СФЗ, что повысило надежность системы, максимально приблизило её к технологическому процессу, позволило отразить его специфику. Программное обеспечение реализовано в среде Delphi: Рассмотренная система учета позволяет получить следующую информацию: количество обработанных чураков; объем сырья, поступившего на лущение; объем налущенного форматного шпона; объем отходов; время простоя каждого лущильного станка,
К недостаткам системы можно отнести отсутствие информации о количестве и объеме полученных карандашей; об объеме неформатного шпона.
Последний показатель имеет существенное значение, т.к. листы неформатного шпона после дополнительной обработки (ребросклейки) могут быть использованы при производстве фанеры. Отсутствие этого показателя приводит к завышенному объему отходов. Кроме того, наличие ПЭВМ на каждой линии является избыточным, увеличивает стоимость системы, уменьшает ее надежность.
Учитывая особенности уже существующих систем, было принято решение для построения системы сбора данных с технологического процесса получения фанерного лущеного шпона на ОАО «Фанплит» использовать следующее оборудование.
Рис* 1*5* Структурная схема системы учета СФЗ;
ОО-цифровой сигнал на ПЭВМ тморытчя бревен об объеме надшнога на каждый л\щніьньій станок сырья; ВД-ВЭД-нщфровые сигналы на
I ,}ВЫ лущильной дпшш об объемах выработанного шпона на каждой луашяыюй лшш; (Мшфровдя сії шал с ІГІВМ измерителя бревец
ид сервер об объеме поданного на каждый лущильный еташж сырья; УІ-У^-цифроньї^ сишалые ПЭВМ лущильной л шиш на сервер об
объемах выработанного ішюиа на каждой дуншльной жипн; V-цифровые сигналы (V0,Y1-VN). передаваемые ш щужр; 1ЫЫ__Шг&-цифровые свівад&і, содержащие рассчш&шшс покштели, передаваемые е сервера и базу дашшх jvm хранения; D&tft visual-цифрсшые сигналы, содержащее рассчитанные їюшштгт, передаваемые е сервера діш визуализации
Применяя: возможность подачи сырья, при помощи, измерителя бревен. "Вектор" и распределения по станкам, система получает следующие преимущества:
К Учет сырья проводится по каждому из станков;
% Подача сырья на выбранную лущильную линию проводится по данным о закупке (качественным показателям сырья).
В качестве технического обеспечения используются промышленные контроллеры лущильных станков (на нижнем уровне), ПЭВМ (на среднем) и центральный сервер (на высшем); Система обеспечивает сбор текущих данных с контроллеров,, их передачу на центральный сервер. В качестве программного обеспечения применяется современная отечественная SCADA-система фирмы "ОВЕН", Информационное обеспечение представлено набором баз данных, хранящихся на сервере: Система должна обеспечивать визуализацию процессов и оперативный доступ к информации в удобной для конечных пользователей форме. Концентрация информации на сервере позволит интегрировать подсистему учета в общую систему управления предприятием,
В результате пользователи получат доступ к следующим показателям технологического процесса:
Количество обработанных чураков;
Объем сырья, поступившего на лущение;
Объем налущенного неформатного шпона;
Объем налущенного форматного шпона;
Объем карандашей;
Количество карандашей;
Объем ОТХОДОВ;
На^ рисунке 1,6 представлена существующая схема движения материальных и информационных потоков, характеризующая особенности технологического процесса лущения фанерного шпона в результате внедрения описанной выше системы, как показано в [24, 29, 62, 63].
Первичный анализ SADT-модели и схемы материальных и информационных потоков, проведенный с помощью CASE-средства BPWin 4.0 (рис- 1-6), позволил сделать следующие выводы.
1. Технологическая информация разнесена по разным базам данных:
данные о количестве поданного сырья находятся в базе данных про
граммного обеспечения измерителя бревен *Ъекгор";
данные о объемах чураков и карандашей по стадиям их обработки, объеме шпона, налущенного по периодам, находятся в базе данных системы учета сырья и готовой продукции;
объемы отходов технологического процесса могут быть вычислены по данным, полученным из системы учета сырья и готовой продукции-
2. Показатели, характеризующие поступающее на комбинат сырье для
производства шпона накапливаются в системе 1С Предприятие,
3. Отсутствует автоматизированное накопление данных в базе о качестве и
объемах высушенного шпона.
« Ш 011100491-111(1111(111 * 0V І
Схема Ш4гершш.ны.\ и иифоркшщошшх штжов
лущения фанерного пшона
1.3. Конц9пция системы управления качеством фанерного производства, поддерживающей жизненный цикл продукции
Применительно к ОАО "Фанплит" ЖЦП включает в себя следующие основные процессы: маркетинг, подготовку производства и закупки, производство продукции, хранение и отгрузку продукции.
Каждая стадия ЖЦП выдвигает свои задачи, ставит свои цели» определенным образом влияет на качество продукции [4,16-18,56, 57].
Стадия производства продукции включает в себя текущее планирование, обслуживание и ремонт, управление несоответствующей продукцией, выработку корректирующих и предупреждающих действий. В процессе производства основной задачей становится'обеспечение необходимых технических, организационных, производственных и социальных условий для получения заданного уровня качества в соответствии с требованиями технической документации; Для решения этой задачи необходимо своевременное введение прогрессивных технологических процессов и высокопроизводительного оборудования; должное обеспечение качественными материалами, инструментом, хорошая организация службы технического контроля, обеспечение своевременной и достоверной информацией о качестве.
На стадии хранения исходного сырья и продукции должно быть обеспечено сохранение качества и объемов продукции, установленное нормативной документацией и планом-графиком производства;
На современном этапе в России стало актуальным использовать для управления производством интегрированные системы класса ERPII: На российском рынке существуют различные решения, позволяющие компаниям оптимизировать и более эффективно развивать свои отношения с клиентами, партнерами, поставщиками и сотрудниками. В Костромской области на плитном производстве "Кроностар" (г. Шарья) используется SAP R/3, это вызвано, в свою очередь, тем, что корпорация "KronoHolding" работает в этой системе.
В настоящее время на ОАО "Фанплит" используется интегрированная система управления производством "Microsoft Business Solutions - Axapta", которая тоже является единой в корпорации 000 "Свеза Лес". В отличие от SAP R/3, которая требует при внедрении перестройки бизнес-процессов предприятия, "Microsoft Business Solutions - Axapta" является гибкой системой, позволяющей автоматизировать сквозные бизнес-процессы в области финансов, дистрибуции, управления персоналом, производством, цепочками поставок и пр. "Microsoft Business Solutions - Axapta" предназначается для средних и крупных предприятий, требующих единого решения.
В наши задачи не входит рассмотрение таких бизнес-процессов, как финансы, управление проектами и кадрами, которые присутствуют в структуре модулей "Microsoft Business Solutions - Axapta" (рис. 1.7). Из рис, І.7 видно, что в системе отсутствует контур управления качеством продукции, представляющий для нас интерес и являющийся дальнейшим предметом исследования.
Поскольку бизнес-процессы и продукция предприятия сертифицированы на соответствие стандартам качества продукции ИСО 9000 [16-18], реализация подсистемы управления качеством продукции для обеспечения получения своевременной и достоверной информации о качестве как фанерного лущёного шпона, так и технологического процесса его производства, является первостепенной задачей.
Исследования, проведенные в п.п. 1.1-1.2, позволили сформулировать основные направления повышения качества продукции фанерного производства (рис. 1.8).
*+*
jf
^..-:^.,4^ *+:Гл
&
>?
J
\Л* Модульная орішмшшя тстжи "ЇАкіт&й Business Solutions - Аха
ІІ« Мі і:--1 !.!.: МІ 14 І.ЇГІіЧ" З".І jjjj" IM-ISUM
t|v.lti ї »-!і її і-j ї.-.і ::..- fi Еі-:і
=+
г А ї
іа Основные ншір&влелш иовшие&ш качества іщудушш
Исходя т требований и рекомендаций к построению систем управления качеством, приведенных в [4, 14, 16-18, 55, 561, был проведен анализ технологического процесса производства фанерного лущеного шпона (рис. 1.9), который поіволил построить причинно-следственную диаграмму Исикавы (рис, 1Л0)-
Ри. 1*9* Обобщенная схема тсчїшдоі итеского процесса тртшт ішіоііа
Укачанная диаграмма Исикавы является результатом применения метода экспертной оценки, которым пользуются при выявлении причин сбоя технологических процессов» когда очевидные его нарушения обнаружить трудно. Дна-грамма Исикавы составлена но ходу технологического процесса и учитывает специфику производства.
Из диаграммы очевидно влияние каждой составляющей технологического процесса па качество фанерного лушёмого шпона, таким образом, покатано, что для оперативного управления качеством протекания технологического процесса, управления качеством фшеркого душеного шпона (выкидной продукции) необходима проработка основных направлений:
Рациональный выбор еырь#;
Совершенствование технологии ее ко го процесса;
Контроль качееша готовой продукции.
Сушка и сортировка шпона
Подготовка сырья
качество разделки сырья на чураки (раскряжевки) 0,025
сушильное оборудование 0,025 персонал (сушильщик) 0,025
оборудование
(окорочные станки)
0f025
персонал
(раскряжевщик,
машинист крана,
навальщик-свальщик)
0,05
температура
в сушильной камере
0,05
гидротермическая обработка кряжей (или температура в бассейнах) 0,05
персонал
{сортировщик)
0,05
персонал (контролер вх. контроля)
0(05
качество
входного контроля
сырья (кряжей)
0,05
оборудование
(лущильный
станок и линия)
0(05
качество укладки
0,05
{ Лущение |
качество поступившего
сырья
0,15
условия хранения сырья на складе 0,1
| Закупка и хранение сырья |
качество
сортировки
0,15
Качество фанерного лущеного шпона
качество лущения 0,05
персонал
(навальщик-свальщик, лущильщик, резчик шпона) 0,05
Рис. 1.10. Диаграмма Исшсавы, составленная «по ходу» технолопіческого процесса лущения фанерного шпона
Выводы по главе 1
Проведенный сопоставительный анализ состояния автоматизации трех ведущих конкурентоспособных предприятий отрасли (Сыктывкарский фанерный завод, Усть-Ижорский фанерный завод и ОАО «Фанплит» г, Кострома) показал, что в используемых корпоративных информационных системах управления производством практически отсутствуют современные средства контроля и управления качеством готовой продукции и технологических процессов,
На основании системного анализа процессов изготовления фанерного лущеного шпона в условиях ОАО «Фанплит» построена диаграмма Исикавьт, отражающая основные составляющие технологического процесса с точки зрения их влияния па качество готовой продукции,
Исследование производственных процессов с помощью указанной диаграммы позволило сформулировать возможные направления решения проблемы повышения качества фанерного лущеного шпона: рациональный выбор сырья с учетом сезонности, совершенствование технологического процесса, автоматизация контроля готовой продукции, анализ и предотвращение дефектов продукции, оценка удовлетворенности потребителей.
