Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Нормирование труда в машиностроении .. 9
1.1. Проблемы автоматизации расчета технико-экономических показателей в машиностроении 10
1.2. Нормирование труда в машиностроении 15
1.3. Численная оценка организационно-технического уровня производственных систем машиностроения 18
1.4. Цель и задачи исследования 24
Глава 2. Разработка математической модели определения конструктивно-технологической сложности, трудоемкости изготовления деталей машиностроения и организационно-технического уровня многономенклатурного производства 28
2.1. Выявление факторов организационно-технического уровня, оказывающих наибольшее влияние на трудоемкость изготовления деталей машиностроения 32
2.2. Численная оценка факторов организационно-технического уровня производственной системы 42
2.3. Разработка математической модели зависимости трудоемкости изготовления деталей машиностроения от их конструктивно-технологической сложности и организационно-технического уровня производственной системы в условиях многономенклатурного типа производства 49
Выводы 52
Глава 3. Апробация математической модели определения конструктивно-технологической сложности, трудоемкости изготовления деталей машиностроения и организационно-технического уровня многономенклатурного производства 55
3.1. Исследование зависимостей между трудоемкостью изготовления деталей машиностроения и их конструктивно-технологической сложностью в конкретных производственных системах 55
3.2. Исследование характера и степени связи между показателями организационно-технического уровня производственных систем и показателями регрессионной зависимости трудоемкости от сложности 65
3.3. Исследование эффективности использования показателя организационно-технического уровня производственной системы 79
3.4. Исследование математической модели определения конструктивно-технологической сложности, трудоемкости изготовления деталей машиностроения и организационно-технического уровня многономенклатурного производства 83
3.5. Оценка точности и адекватности результатов, получаемых при использовании математической модели определения конструктивно-технологической сложности, трудоемкости изготовления деталей машиностроения и организационно-технического уровня многономенклатурного производства 86
3.5.1. Исследование модели в условиях наилучшего состояния организационно-технического уровня производственной системы 87
3.5.2. Поведение модели в реально существующих условиях организационно-технического уровня производственной системы 89
Выводы 92
Глава 4. Автоматизированная подсистема определения конструктивно-технологической сложности, трудоемкости изготовления деталей машиностроения и организационно-технического уровня многономенклатурного производства 95
Выводы юз
Заключение 105
Список используемых источников по
Приложения 117
- Численная оценка организационно-технического уровня производственных систем машиностроения
- Разработка математической модели зависимости трудоемкости изготовления деталей машиностроения от их конструктивно-технологической сложности и организационно-технического уровня производственной системы в условиях многономенклатурного типа производства
- Исследование зависимостей между трудоемкостью изготовления деталей машиностроения и их конструктивно-технологической сложностью в конкретных производственных системах
- Оценка точности и адекватности результатов, получаемых при использовании математической модели определения конструктивно-технологической сложности, трудоемкости изготовления деталей машиностроения и организационно-технического уровня многономенклатурного производства
Введение к работе
До недавнего времени основное внимание уделялось развитию массового и крупносерийного производства, в настоящее время акцент сместился в область единичного и мелкосерийного производства. В этих условиях возникает ряд новых организационно-управленческих задач, которые необходимо решать при производстве изделий с учетом специфики мелкосерийного и единичного многономенклатурного производства. Одной из таких задач является определение прогнозируемых затрат времени на изготовление изделия на стадии конструкторско-технологической подготовки производства, либо при решении вопроса о постановке нового изделия в производство.
Актуальность представляемого на защиту диссертационного исследования для современного этапа развития машиностроения России определяется частой сменой номенклатуры выпускаемых изделий, что вызывает необходимость оценки затрат времени на изготовление, определение экономической эффективности производства нового изделия в условиях отсутствия разработанного пакета технологической документации на его изготовление, и организацией рационального использования ресурсов и резервов предприятия (организационно-технических условий) с целью снижения временных и финансовых затрат, связанных с переходом на выпуск новой номенклатуры изделий.
В работе развивается метод нормирования, основанный на оценке конструктивно-технологической сложности деталей, в котором будут учитываться не только свойства деталей, но и факторы организационно-технического уровня производственной системы. Непосредственный учет организационно-технического уровня в методе нормирования, основанном на оценке конструктивно-технологической сложности деталей, позволит еще на стадии конструкторско-технологической подготовки производства точно и оперативно рассчитывать трудоемкость изготовления деталей и производить исследования организационно-технического уровня производственной системы с целью решения задач, связанных со снижением трудоемкости изготовления деталей машиностроительного производства.
Актуальность оценки организационно-технического уровня производственной системы на современном этапе определяется снижением эффективности машиностроительного производства по причинам физического и морального старения оборудования, низкой квалификации рабочих, снижением сложности и качества изделий и т.д. Для повышения эффективности производства на современном этапе, для поддержания рентабельности и конкурентоспособности предприятиям машиностроительного производства России необходимо проведение соответствующих организационно-технических мероприятий по совершенствованию производства. Ответ на вопрос, какие организационно-технические мероприятия наиболее существенно влияют на эффективность производства деталей машиностроения, может дать оценка организационно-технического уровня производственной системы с точки зрения снижения трудоемкости изготовления деталей машиностроения.
Именно такая цель поставлена в настоящей диссертационной работе «Разработка автоматизированной подсистемы определения конструктивно-технологической сложности, трудоемкости изготовления деталей и организационно-технического уровня многономенклатурного производства».
В диссертационной работе решаются задачи, связанные с повышением точности и оперативности прогнозирования трудоемкости изготовления деталей в многономенклатурном машиностроительном производстве на основе показателя конструктивно-технологической сложности деталей с непосредственным учетом организационно-технического уровня производственной системы, что увеличивает оперативность и точность оценки трудоемкости, уменьшает затраты на сбор и обработку статистической информации, так как отпадает необходимость построения регрессионной зависимости трудоемкости изготовления от конструктивно-технологической сложности статистическими методами, позволяет определять трудоемкость изделия еще на стадии конструкторско-технологической подготовки производства, позволяя судить об эффективности производства изделия еще на этапе принятии решения о его постановке в производство.
В основе разработанной в диссертации математической модели прогнозирования и расчета трудоемкости изготовления деталей многономенклатурного машиностроительного производства с непосредственным учетом организационно-технического уровня производственной системы лежит метод, который включает в себя: механизм выявления и численной оценки показателей организационно-технического уровня производственной системы в условиях многономенклатурного типа производства, оказывающих существенное влияние на показатель трудоемкости изготовления деталей машиностроения; исследование характера и причин влияния организационно-технического уровня производственной системы на трудоемкость изготовления деталей в многономенклатурном машиностроительном производстве; исследование математической модели прогнозирования и расчета трудоемкости изготовления деталей машиностроения с непосредственным учетом организационно-технического уровня производственной системы. Разработке этого метода и его реализации в виде автоматизированной подсистеме посвящено содержание данной работы.
Разработана и апробирована на практике математическая модель прогнозирования и расчета трудоемкости изготовления деталей машиностроения с непосредственным учетом показателей организационно-технического уровня производственной системы, что позволяет прогнозировать трудоемкость изготовления деталей машиностроения при освоении новых изделий; определять рациональный организационно-технический уровень производственной системы с целью минимизации трудоемкости изготовления деталей машиностроения; производить сравнение трудоемкости изготовления деталей машиностроения в различных производственных системах, сравнивая их эффективность; определять трудоемкость изготовления деталей машиностроения без построения зависимости трудоемкости изготовления от конструктивно-технологической сложности, тем самым значительно снижая временные и финансовые затраты; повысить точность и оперативность прогнозирования трудоемкости на стадии конструкторско-технологической подготовки производства и стадии принятия решения о постановке изделия в производство.
В работе даны краткие обзоры современных методов оценки трудоемкости производства в машиностроении и оценки организационно-технического уровня производственной системы, а также решена задача в области исследований теоретических основ и методов математического моделирования организационно-технологических систем и комплексов, объектов управления и их алгоритмизации, способствующая повышению точности и оперативности прогнозирования и расчета трудоемкости изготовления деталей машиностроения в условиях многономенклатурного производства.
Совокупность сформулированных и обоснованных в диссертации научных положений, разработанных математических моделей и алгоритмов, новых технических решений, реализованных в производстве, можно квалифицировать как актуальное направление, состоящее в обоснованном сочетании и развитии методов системного анализа, комплексной автоматизации, направленной на решение проблем, связанных с повышением эффективности производственных систем машиностроения на этапе технической подготовки производства.
Численная оценка организационно-технического уровня производственных систем машиностроения
За последние годы появилось большое число различных методик оценки уровня организации труда, производства и управления [1, 18, 19 - 30]. Следует отметить, что большинство авторов придерживается единого мнения только в одном: уровень организации труда, производства и управления следует определять с помощью систем относительных показателей, изменяющихся от 0 до 1. [30] По количеству показателей, их содержанию, методу определения и сведению их в обобщающий или интегральный показатель единого подхода пока не существует.
Перед осуществлением критического анализа существующих методов количественной оценки уровня организации, производства и управления необходимо, прежде всего, сформировать основные требования, которые к ней должны быть предъявлены. В литературе [20] под основной целью системы показателей количественной оценки уровня научной организации труда понимается определение сложившегося уровня организации труда на предприятии и в его структурах и выявление имеющихся резервов с целью повышения роста производительности труда.
Разберем подробнее предмет труда в процессе производства. При вводе в производственную систему предмета труда (изделия - с какой-либо конструктивно-технологической характеристикой) предполагается, что вся производственная система должна быть адаптирована к производству данного предмета труда, это объясняется самим определением производства. Из выше сказанного можно с уверенностью заключить, что затраты времени на производство в наибольшей степени зависят от технического, организационного и технологического состояния производственной системы. Выявление организационно-технических резервов будет способствовать более быстрому изготовлению продукции на предприятии.
Определение основной цели системы показателей количественной оценки уровня организации труда понимается как выявление факторов организационно-технического состояния производственной системы и на их основе построение системы показателей численной оценки уровня организации труда, способствующих снижению затрат времени на производство изделий, изготавливаемых в данной производственной системе в соответствии с заданным уровнем качества. Это производится с целью повышения роста производительности, и как следствие, повышения рентабельности самой производственной системы. Такое определение исходит из того, что использование выявленных резервов производственной системы влечет за собой снижение временных затрат на производство детали в данном производстве. В свою очередь, снижение временных затрат предполагает снижение трудовых и финансовых производственных затрат. Поэтому, основным критерием формирования системы показателей количественной оценки уровня организации труда является ее отношение к затратам времени на изготовление деталей или трудоемкости [27].
На основании выше представленных размышлений рассмотрим основные системы показателей, имеющие различия, как в подходе, так и в методическом решении.
Показатель уровня организации труда, предложенный А.С. Довбой и В.П. Черных [28], включает десять основных коэффициентов, которые должны дополнятся рядом других, отражающих отраслевую специфику предприятия.
Предложенный метод вызывает ряд замечаний. Во-первых, величина каждого коэффициента оценивается в баллах, а оценка в баллах всегда субъективна, так как нет объективной, экспериментально установленной взаимосвязи между количественной величиной и значением баллов. Во-вторых, не совсем правильно суммировать совершенно различные по характеру коэффициенты, такие как, например, условия труда, обслуживание рабочих мест, удельный вес технически обоснованных норм.
В системе показателей оценки уровня организации труда, предложенной Свердловским институтом экономики и организации производства, полагается, что, поскольку мерой труда является рабочее время, уровень организации труда можно охарактеризовать степенью использования рабочего времени [20].
Уровень организации труда по этой методике определяется с помощью следующих показателей: уровня экстенсивного использования рабочего времени; коэффициента, характеризующего степень нормирования труда; коэффициента, характеризующего использование передового производственного опыта; коэффициента, характеризующего функциональное распределение труда; коэффициента, характеризующего уровень организации рабочего места; коэффициента, характеризующего уровень санитарно-гигиенических и эстетических условий труда; коэффициента, характеризующего режим труда и отдыха. Интегральный показатель уровня организации труда определяется как произведение вышеперечисленных частных показателей.
Недостатком данной методики является отсутствие связи с показателями, характеризующими уровень организации производства. С этой точки зрения представляют определенный интерес рассмотренные ниже системы показателей, с помощью которых предлагается определение не только уровня организации труда, но и уровня организации производства.
Методика определения уровня научной организации труда, производства и управления, разработанная на Рыбинском моторостроительном заводе, предполагает количественно оценивать комплексное влияние различных факторов. Эта методика одна из первых получила практическое воплощение и внедрена в практику деятельности научной организации труда на заводе. Она получила широкое распространение на заводах страны в неизменном или модернизированном виде и включает 17 показателей, характеризующих различные стороны производственной деятельности предприятия, производственных цехов и функциональных служб.
Интегральный показатель «коэффициент уровня научной организации труда, производства и управления» по этой методике равен средней арифметической величине частных показателей. Однако, несмотря на ее положительную роль в развертывании работы по научной организации труда на предприятиях машиностроения, эта методика имеет ряд недостатков.
Приведенные в методике показатели охватывают различные стороны производственной деятельности предприятия, характеризующие как сам процесс деятельности, так и его результаты. Отсутствует единая база при определении предлагаемых показателей или способов их приведения к ней. Показатели являются разнородными (одни отражают время, другие — условия труда, третьи — качество продукции), причем они не только не показывают действительный уровень организации труда, производства и управления, но и не дают возможности определить, как повлияло изменение в уровне организации труда, производства и управления на конечный результат работы — рост производительности труда и т. д.
Методика определения организации труда, производства и управления, предложенная в работе М.З. Котляровского и А.А. Згурского [27], так же как и методика Рыбинского моторостроительного завода, основана на определении комплекса частных показателей, характеризующих организацию труда, производства и управления. Однако в этой методике все частные показатели разделены на три группы. К первой группе относятся показатели, характеризующие организацию и условия труда, ко второй группе — организацию производства и к третьей — управление производством. Показатель уровня производительности труда выделен отдельно.
Разработка математической модели зависимости трудоемкости изготовления деталей машиностроения от их конструктивно-технологической сложности и организационно-технического уровня производственной системы в условиях многономенклатурного типа производства
Формирование математической модели прогнозирования трудоемкости изготовления машиностроительного с непосредственным учетом организационно-технического уровня производственной системы осуществляется на основе теоретических исследований, проведенных в параграфах 2.1 и 2.2, где последовательно формируется обобщенный показатель организационно-технического уровня производственной системы, предназначенный для оценки трудоемкости изготовления деталей машиностроения в условиях многономенклатурного типа производства, определяется степень и характер связи между показателями регрессионной зависимости трудоемкости изготовления от конструктивно-технологической сложности деталей и частными показателями организационно-технического уровня производственной системы, оказывающими наиболее значимое влияние на трудоемкость изготовления деталей машиностроения.
Для построения математической модели прогнозирования трудоемкости изготовления деталей машиностроения с непосредственным учетом организационно-технического уровня производственной системы определены начальные состояния модели. В работах ученых ИжГТУ, посвященных исследованию показателя конструктивно-технологической сложности деталей, отмечено базовое состояние в условиях идеального организационно-технического уровня производственной системы описываемое функцией Т=5,48хС. В этом случае предполагается, что производственная система готова к производству, организационно-технические условия производственной системы оптимальны для производства изделия определенной конструктивно-технологической сложности, при этом обеспечивается наименьшая трудоемкость изготовления узла или изделия. Т.е. в зависимости (2.1) свободный член уравнения а = 0, а угловой коэффициент Ъ = 5,48.
Прогнозирование трудоемкости изготовления деталей машиностроения производится на основе разработанного показателя сложности изготовления в производственной системе. Показатель сложности обработки в производственной системе — это показатель, который описывает производственную систему как единое орудие труда, обрабатывающее и изготавливающее изделие, в соответствии с формулой (2.9).
Математическая модель расчета и прогнозирования трудоемкости изготовления деталей машиностроения с непосредственным учетом организационно-технического уровня производственной системы имеет следующий вид: где xa0 и хьо — свободные члены, характеризующие влияние в совокупности неучтеных факторов организационно-технического уровня на трудоемкость изготовления деталей машиностроения (кроме перечисленных в формуле); xai и xbj — коэффициенты, учитывающие влияние на регрессионные показатели а и b функции (2.1) показателей Kh которые определены методом множественного регрессионного анализа в соответствии с формулами: /=i / /=t где if,-— показатели организационно-технического уровня производственной системы, оказывающие существенное влияние на трудоемкость изготовления деталей машиностроения, где i=l, ..., т\ bo - базовое состояние в условиях идеального организационно-технического уровня производственной системы, С - конструктивно-технологическая сложность изделия, определяемая посредством использования автоматизированной системы «СКАТ-М», разработанной учеными ИжГТУ. Входящими параметрами модели являются численные значения показателей организационно-технического уровня и конструктивно-технологическая сложность изделия. Выходными — трудоемкость изготовления деталей машиностроения. Графическая интерпретация модели представлена на рисунке 2.3. Математическая модель прогнозирования и расчета трудоемкости изготовления деталей машиностроения с непосредственным расчетом организационно-технического уровня производственной системы в методе нормирования, основанном на оценке показателя конструктивно технологической сложности деталей, позволяет:
- прогнозировать трудоемкость изготовления деталей машиностроения при освоении новых изделий;
- определять рациональный организационно-технический уровень производственной системы с целью минимизации трудоемкости изготовления деталей машиностроения;
- производить сравнение трудоемкости изготовления деталей в различных производственных системах, сравнивая их эффективность; - определять трудоемкость изготовления деталей без построения зависимости трудоемкости от сложности, тем самым значительно снижая временные и финансовые затраты;
Исследование зависимостей между трудоемкостью изготовления деталей машиностроения и их конструктивно-технологической сложностью в конкретных производственных системах
. Исследование характера и степени связи между показателями организационно-технического уровня производственных систем и показателями регрессионной зависимости трудоемкости от сложности
Определение зависимости между показателями регрессионной зависимости трудоемкости изготовления от конструктивно-технологической сложности деталей машиностроения с высоким показателем корреляционной связи и частными показателями организационно-технического уровня производственной системы позволит производить прогнозирование и расчет трудоемкости изготовления деталей машиностроения с непосредственным расчетом организационно-технического уровня производственной системы в методе нормирования, основанном на оценке показателя конструктивно-технологической сложности деталей машиностроения. Непосредственный учет организационно-технического уровня производственной системы позволит развить метод нормирования, основанный на оценке показателя конструктивно-технологической сложности деталей, в котором будут учитываться не только свойства детали, но и факторы, определяющие организационно-технический уровень производственной системы. Эффективная реализация такого механизма и формирование на его базе автоматизированной системы позволит обеспечить необходимый уровень точности и оперативности рассчитанных норм затрат труда на изготовление изделия, повысит универсальность метода нормирования трудоемкости деталей машиностроения путем оценки сложности и расширит область его применения, повышая эффективность труда нормировщика.
Необходимые данные для исследования связи показателей регрессионной зависимости (2.1) и показателей организационно-технического уровня производственной системы, полученные в приведенных выше параграфах данной работы, представлены в сводной таблице 3.2. Исследование связи показателей регрессионной зависимости (2.1) и показателей организационно-технического уровня производственной системы включает в себя следующие этапы:
- Построение регрессионной зависимости показателей регрессионной зависимости (2.1) и частных показателей организационно-технического уровня производственной системы, оказывающих наибольшее влияние на показатель трудоемкости изготовления деталей машиностроения;
- Оценка тесноты связи показателей регрессионной зависимости (2.1) и частных показателей организационно-технического уровня производственной системы, оказывающих наибольшее влияние на показатель трудоемкости изготовления деталей машиностроения с целью подтверждения выбора частных показателей организационно-технического уровня производственной системы, как показателей, оказывающих наибольшее влияние на показатель трудоемкости изготовления деталей машиностроения;
- Оценка тесноты связи показателей а я b и показателей организационно-технического уровня производственной системы, оказывающих наибольшее влияние на трудоемкость изготовления деталей машиностроения.
Регрессионные зависимости показателей а и Ъ и частных показателей организационно-технического уровня производственной системы, оказывающих наибольшее влияние на показатель трудоемкости изготовления деталей машиностроения представлены на рисунках 3.10-3.19.
Оценка точности и адекватности результатов, получаемых при использовании математической модели определения конструктивно-технологической сложности, трудоемкости изготовления деталей машиностроения и организационно-технического уровня многономенклатурного производства
Для проверки точности и адекватности результатов, получаемых при использовании математической модели прогнозирования и расчета трудоемкости изготовления деталей машиностроения с непосредственным расчетом организационно-технического уровня производственной системы (3.27), проведены численные эксперименты, включающие:
исследование поведения модели прогнозирования и расчета трудоемкости изготовления деталей машиностроения с непосредственным расчетом организационно-технического уровня производственной системы в условиях наилучшего состояния организационно-технического уровня производственной системы, когда показатели организационно-технического уровня равны единице. В этом случае регрессионная зависимость трудоемкости изготовления деталей от конструктивно-технологической сложности, определенная с использованием разработанной модели, должна стремиться к зависимости вида Т= Ь0хС, где Ь0=5,48.
- исследование поведения модели в реально существующих производственных системах. В этом случае показатели зависимости (2.1) трудоемкости изготовления от конструктивно-технологической сложности, определенные с использованием предложенной модели, должны соответствовать аналогичным показателям, полученным при анализе реально существующих производственных систем.
. Исследование модели в условиях наилучшего состояния организационно-технического уровня производственной системы
Под проверкой точности результатов, полученных при расчете по математической модели (3.27) в идеальных условиях предполагается, что по объектам исследования и,-, где {/=1,...,9} (ПС №1, ПС №2, ПС №3, ПС №4, ПС №5, ПС №6, ПС №7, ПС №8, ПС №9) предполагается, что организационно-технический уровень имеет наилучшее состояние (Кушф=\, Ктехосн=\, Кжсп.обор=1 Ккв=\, Кск=\). В этих условиях регрессионные зависимости (2.1) по объектам исследования должны приблизиться к идеальному соотношение зависимости трудоемкости от конструктивно-технологической сложности Г = 5.48хС.
В результате проведения численного эксперимента модели прогнозирования и расчета трудоемкости изготовления деталей машиностроения с непосредственным учетом организационно-технического уровня производственной системы, при описанных выше ограничениях, получены следующие регрессионные зависимости, представленные в таблице 3.5, графическая интерпретация представлена на рисунке 3.27.
Значения трудоемкости деталей, изготавливаемых в исследуемых производственных системах, получаемые с использованием модели (3.27) в условиях наилучшего показателя организационно-технического уровня производственных систем, имеют относительную погрешность относительно функции Т=5.48С со следующими характеристиками:
- Наибольшее значение относительного отклонения - 12%;
- Мода отклонения - 3%; - Медиана - 7%;
- Среднее абсолютное отклонение - 5,2%.
Расчет характеристик произведен посредствам интегрированного пакета STATISTICA. диалогового
. Поведение модели в реально существующих условиях организационно-технического уровня производственной системы
Условия эксперимента аналогичны проверке модели в условиях наилучшего состояния организационно-технического уровня производственной системы. Исключение составляет использование в модели значений показателей организационно-технического уровня производственных систем, для которых известны зависимости (2.1).
В результате проведения численного эксперимента с использованием модели прогнозирования и расчета трудоемкости изготовления деталей машиностроения с непосредственным учетом организационно-технического уровня производственной системы, при описанных выше ограничениях исследования, получены следующие зависимости, представленные в таблице 3.6, в которую включены регрессионные зависимости, полученные статистически для соответствующих производственных систем.
Значения трудоемкости деталей, изготавливаемых в исследуемых производственных системах относительно эмпирических значений имеют относительную погрешность, которые имеют следующие характеристики:
- Наибольшее значение относительного отклонения - 12%; Мода - 3%;
- Медиана - 6%;
- Среднее абсолютное отклонение - 4,8%.
Проведенная оценка точности результатов, получаемых с использованием математической модели прогнозирования и расчета трудоемкости изготовления деталей машиностроения с непосредственным учетом организационно-технического уровня производственной системы, в реальных производственных условиях показывает удовлетворительную сходимость результатов (погрешность не более 12%), что дает возможность ее использования в практических целях при решении ряда организационно-управленческих задач в машиностроительном производстве.
