Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние проблемы, цель и задачи исследований 18
1.1. Общее состояние лесного сектора экономики 18
1.2. Анализ тенденций развития машин для лесного хозяйства и лесозаготовок 25
1.3. Прогноз формирования вторичного рынка машин 3 7
1.4. Анализ тенденций при модернизации машин при техническом сервисе 39
1.5. Состояние системы технического сервиса машин 43
1.6. Анализ развития организационных форм системы технического сервиса „48
1.7. Особенности технологической подготовки производства сервисных предприятий 65
1.8. Необходимость совершенствования системы подготовки специалистов для системы технического сервиса машин 70
1.9. Выводы, цель и задачи исследований.. 73
Глава 2. Концептуальное моделирование системы технического сервиса машин 76
2.1. Концептуальное моделирование сложных технических систем 76
2.1.1. Общие сведения о концептуальной модели 76
2.1.2. Понятие и составление концептуальной модели предметной области системы технического сервиса 78
2.1.3. Концептуальная модель как основа синтеза моделей предметной области системы 81
2.1.4. Проектирование концептуальных моделей сложных технических систем 85
2.2. Разработка концептуальной модели системы технического сервиса ..87
2.2.1. Формирование структуры предметной области системы 87
2.2.2. Описание предметной области системы технического сервиса 89
2.2.3. Концептуальная модель системы технического сервиса машин 100
2.3. Выводы по главе 2 101
Глава 3. Исследование состояния машин и их модернизация при техническом сервисе 103
3.1. Исследование технического состояния лесных машин 103
3.1.1. Методика исследования технического состояния машин 103
3.1.2. Результаты исследования технического состояния машин 106
3.2. Обоснование целесообразности формирования вторичного рынка лесных машин 1 П
3.3. Исследования технического уровня и конкурентоспособности модернизируемых лесных машин 116
3.3.1. Анализ существующих методик оценки технического уровня и конкурентоспособности машин 116
3.3.2. Разработка методики оценки технического уровня модернизируемых лесных машин 124
3.3.3. Результаты исследования технического уровня машин 131
3.4. Рекомендации по использованию новых конструкционных материалов при модернизации лесных машин 138
3.5. Выводы по главе 3 147
Глава 4. Совершенствование технологической подготовки производства предприятий технического сервиса лесных машин 149
4.1. Теоретические основы совершенствования технологической
подготовки производства 149
4.1.1. Модель совершенствования технологической подготовки производства 149
4.1.2. Моделирование технологических процессов 151
4.1.3. Адаптация технологических процессов к современным требованиям системы технического сервиса машин 154
4.2. Исследования качества услуг технического сервиса лесных машин 163
4.3. Исследования состояния технологических процессов сервисных предприятий 164
4.4. Исследования состояния технологического оборудования сервисных предприятий 169
4.5. Рекомендации по совершенствованию технологической подготовке производства сервисных предприятий 171
4.5.1. Общие положения и разработка структурной модели технологической подготовки производства 171
4.5.2. Выбор средств технологического оснащения сервисных предприятий 176
4.5.3. Разработка и использование системы проектирования технологических процессов САПР ТП «ТЕХПРО» 188
4.5.4. Разработка и использование информационно-поисковой системы «ИЗДЕЛИЕ» 198
4.6. Выводы по главе 4 208
Глава 5. Приоритеты подготовки персонала для системы технического сервиса лесных машин 210
5.1. Классификация и основные требования к персоналу системы технического сервиса 210
5.2. Исследование влияния квалификации персонала на эффективность системы технического сервиса 214
5.3. Моделирование профессиональной среды персонала технического сервиса 227
5.4. Приоритеты подготовки персонала системы технического сервиса в лесном комплексе 236
5.5. Выводы по главе 5 238
Глава 6. Реализация результатов исследований и их экономическая эффективность 240
6.1. Реализация результатов исследований 240
.6.1.1. Рекомендации по созданию дилерской системы технического сервиса лесных машин 240
6.1.2. Эффективость дилерской системы 248
6.1.3. Рекомендации по формированию вторичного рынка лесных машин и их модернизации на сервисных предприятиях 249
6.1.4. Рекомендации по совершенствованию технологической подготовки сервисных предприятий 251
6.1.5. Рекомендации по совершенствованию подготовки кадров для системы технического сервиса лесных машин 252
6.2. Экономическая эффективность результатов исследований 255
6.3. Выводы по главе 257
Общие выводы 259
Список использованных источников
- Анализ тенденций развития машин для лесного хозяйства и лесозаготовок
- Понятие и составление концептуальной модели предметной области системы технического сервиса
- Результаты исследования технического состояния машин
- Модель совершенствования технологической подготовки производства
Введение к работе
В настоящее время в России происходит важнейший поворот экономики к рыночным отношениям. Он осуществляется в условиях, крайне неблагоприятных для отечественных производителей и потребителей, в том числе для всего лесного комплекса, включая предприятия технического сервиса.
Поэтому в современных условиях требуется четко сформулировать концепцию долгосрочного развития лесного комплекса России, выделить стратегические цели и приоритетные направления деятельности за сохранение статуса мировой лесной державы.
Лесная промышленность Российской Федерации - это сложный многоотраслевой комплекс включающий в себя лесозаготовительную, деревообрабатывающую, целлюлозно-бумажную, лесохимическую, плитную, фанерную и мебельную подотрасли. В экономике России на долю лесного сектора экономики приходится 4,5 % промышленного производства; 8 численности промышленно-производственного персонала; 3,7 стоимости основных фондов; 4,1 % экспортной валютной выручки [165].
Лесопромышленный комплекс России располагает мощным лесосырьевым, промышленным, научно-техническим и экспортным потенциалами. Ресурсы древесного сырья позволяют полностью обеспечить потребности народного хозяйства и экспорта в древесине и изделиях из нее. Лесобумажная продукция имеет спрос практически во всех отраслях экономики машиностроении, топливно-энергетического комплекса, строительства, сельского хозяйства, полиграфии, торговли. Лесной комплекс оказывает непосредственное влияние на социальный и культурный уровень жизни населения лесных регионов России. В лесном секторе экономики функционирует свыше 3,3 тысячи предприятий и 30 научно-исследовательских организаций; 13 учебных заведений высшего профессионального образования лесного и лесотехнического профиля; 41 учебное заведение среднего профессионального образования. Россия экспортирует круглый лес более чем в 50 стран дальнего и ближнего зарубежья; пиломатериалы, целлюлозно-бумажную продукцию в 70 стран мира.
В России, как и в большинстве развитых стран мира, очевидным фактом становятся переориентация и практическое движение индустриальной экономики в сторону экономики сервисного типа.
Любой товар, особенно высокотехнологичный и длительного пользования, к которым относятся транспортные и технологические машины лесного комплекса, лесные машины требует услуг технического сервиса. Большой вклад в повышение технического уровня лесных машин внесли Балихин В.В., Большаков Б.М., Винокуров В.Н., Воскобойников И.В., Гоберман Л.А., Еремеев Н.С., Котиков В.М., Серов А.В., Шиловский В.Н., Ширнин Ю.А. [11, 13, 21, 106, 107, 113, 114, 115, 129, 151, 152, 236, 237, 282, 283].Одним из перспективных направлений развития технического сервиса является вовлечение заводов-изготовителей машин и оборудования в систему реализации, ремонта и технического обслуживания своей продукции в гарантийный и послегарантийный периоды эксплуатации.
Проблемы реконструкции и усовершенствования системы технического сервиса машин посредством создания дилерской системы рассматривали в своих работах Варнаков В.В., Голубев И.Г., Дорофеева Н.А., Конкин Ю.А., Храснощеков К.В., Кушнарев Л.И., Митракова В.Д., Орсик Л.С., Пильщиков Л.М., Пучин Е.А., Северный А.Э., Хабибулин Р.Г., Халфин М.А., Черноиванов В.И. и другие ученые [101, 102, 116, 118, 142,154,162,174,175, 191, 202,211, 229, 230, 233, 258, 260, 274, 277, 293, 298, 312].
По мнению ученых и специалистов различных отраслей экономики, одним из принципов в структурных преобразований в техническом сервисе машин и оборудования должно стать обеспечение заводами и предприятиями-изготовителями гарантийного срока службы, эффективное использование проданных машин и оборудования в течение всего периода их эксплуатации у потребителя, включая утилизацию. Заводы должны решать вопросы обеспечения своих изделий нормативно-технической документацией, запасными частями, послегарантийным обслуживанием и обучать кадры.
Необходимо отметить, что предприятия технического сервиса являются сложными техническими системами и прейти на рыночную концепцию управления за короткие сроки не удастся. Эта сложнейшая задача организации и управления устойчивой работой предприятия ориентирована на долгосрочную стратегию. Те предприятия которые вовремя не успеют адаптироваться к потребности потребителей в качественных услугах будут вытеснены с рынка конкурентами. Поэтому особое место для предприятий технического сервиса занимает технологическая подготовка производства способная быстро реагировать на изменение номенклатуры услуг технического сервиса. Технологическая подготовка производства (ТПП) - совокупность мероприятий обеспечивающих технологическую готовность производства, которая определяется наличием на предприятии полных комплектов технологической документации, средств технологического оснащения и квалифицированных кадров, необходимых для осуществления заданных объемов сервисных работ с установленными технико-экономическими показателями. Система технологической подготовки производства по сервисному обслуживанию транспортных и технологических машин кроме организации и управления процессом технологической подготовки производства для технического сервиса машин, предусматривает широкое применение прогрессивных наукоемких ресурсосберегающих технологий. Поэтому мелкие комплексные предприятия не в состоянии обеспечить производственные процессы технического обслуживания и ремонта техники на высоком техническом, технологическом и организационном уровне. К тому же многие из них за последние годы устарели.
На необходимость совершенствования технологической подготовки сервисных предприятий указывали многие исследователи. Среди них особо следует выделить работы Батищева А.Н., Балихина В.В., Воловика Е.Л., Воскобойникова И.В., Голубева И.Г., Иванова В.П., Курчаткина В.В., . Капустина Н.М., Корсакова B.C., Молодыка Н.В., Пучина Е.А., Рассказова М.Я., Ускова В.П., Халфина М.А., Черноиванова В.И. [16, 12, 108, 109, 113, 120, 121, 127, 134, 136, 161, 3, 181, 182, 210, 212, 217, 219, 252, 262, 272, 280].
Повышение эффективности системы технического сервиса лесных машин в большой степени зависят от подготовленности руководителей и специалистов к современным тенденциям развития экономики. Большой вклад в организационно-методические основы подготовки кадров внесли работы Банного В.Я., Ваграменко Я.А., Ерохина М.Н., Лачуги Ю.Ф., Леднева B.C., Обливина А.Н., Пучина Е.А., Роберт И.В., Санаева В.Г., Свириденко Ю.П., Талызиной Н.Ф., Яговкина А.И. [15, 100, 130, 138, 163, 164, 189, 190, 215, 220, 221,224,225,148,244,292].
При организации системы технического сервиса лесных машин необходимо учитывать различные факторы и тенденции, происходящие как в лесном комплексе так и в экономики России в целом. Большой вклад в моделирование производственных систем и процессов внесли работы Алябьева В.И., Андреева А.Н., Гобермана Л.А., Емельянова СВ., Иванова В.П., Камусина А.А., Капустина Н.М., Макеева В.Н., Митрофанова А.А., Молчанова А.А., Пижурина А.А., Пошарникова Ф.В., Салминена Э.О., Северцева Н.А., Советова Б.Я., Фильчакова В.В., Фергана В.Р., Ширнина Ю.А., Юркова Н.К. [4, 3, 6, 7, 116, 136, 140, 172, 179, 183, 2, 208, 200, 207, 228, 234, 241, 147, 256, 284, 291].
Создание развернутой и хорошо организованной в технологическом и техническом аспектах сети предприятий технического сервиса является непременным условием успешной работы лесного сектора экономики России.
В данной диссертационной работе представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований, направленных на совершенствование организационных форм и технологической подготовки сервисных предприятий на основе разработанной концептуальной модели технического сервиса, учитывающую конъюнктуру рынка и состояние машин, особенности формирования рынка услуг, размещения предприятий, подготовки персонала.
Анализ предметных областей предложенной модели позволил выделить приоритеты технического сервиса в лесном комплексе, в том числе модернизация машин при техническом сервисе, совершенствование технологической подготовки и кадрового обеспечения предприятий.
Актуальность работы. Эффективность функционирования лесного комплекса в значительной мере определяется технической и технологической базой предприятий. Доля затрат на эксплуатацию технологических и транспортных машин в структуре себестоимости лесопромышленных предприятий составляет более 20 %.
Рыночные отношения, в экономике обозначили проблему повышения эффективности использования транспортных и технологических машин.
Поэтому разработка рекомендаций по повышению эффективности функционирования системы технического сервиса за счет совершенствования организационных форм и технологической подготовки сервисных предприятий является актуальной.
Работа выполнялась в соответствии с тематическими планами научно-исследовательских работ:
• управления главного механика Минлеспрома СССР, объединения «Союзлесреммаш» и СПКТБ «Союзлесреммаш» (1986 - 1987 гг.);
• управления отраслевого машиностроения Минлеспрома СССР (1988 г.);
• Министерства общего машиностроения и договором с НПО «Композит» (1991 г.);
• Всероссийским проектно-конструкторским и технологическим институтом лесного машиностроения (ВПКТИлесмаш) (1991 - 1993 гг.);
• технического отдела Департамента лесной, целлюлозно-бумажной и деревообрабатывающей промышленности Минпромнауки Российской Федерации совместно с ВПКТИлесмаш (1993 г.);
• федерального государственного научного учреждения «Российский научно-исследовательский институт информации и технико экономических исследований по инженерно-техническому обеспечению агропромышленного комплекса» (ФГНУ «Росинформагротех») (1998, 2003 гг). и договорами с предприятиями:
- внешнеэкономической ассоциацией «Специальные материалы» (АСПЕМ)(1992г.);
- государственным научным центром лесопромышленного комплекса (ГНЦ ЛПК) (1999 - 2000 г.);
- открытым акционерным обществом «Алтайский трактор» (ОАО «АЛТТРАК») (2000 - 2003 гг.);
Цель работы - повышение эффективности функционирования системы технического сервиса лесных машин за счет совершенствования организационных форм, технологической подготовки сервисных предприятий и кадрового обеспечения.
Методы исследований. Для решения поставленных в работе проблем используются методы теории управления, концептуального моделирования, основные положения маркетинга. Автором развит системный подход к методологии технического сервиса на базе разработанной концептуальной модели. Исследования выполнены с применением теории исследования операций и математической статистики, при мощной компьютерной программ управления базами данных «Clipper», новые версии программ Microsoft Excel, Corel Draw, КОМПАС-ГРАФИК LT и др.
Научной основой являются работы российских и зарубежных ученых в области технического сервиса машин, концептуального анализа и моделирования систем управления сложными техническими системами, технологической подготовки сервисных предприятий и их кадрового обеспечения.
Объектом исследования являются предприятия технического сервиса и лесные машины.
Предмет исследований:
- техническое состояние машин и ремонтно-обслуживающей базы;
- технологическая подготовка производства предприятий технического сервиса;
- концепции в организации технического сервиса в некоторых отраслях экономики Российской Федерации;
- информационное обеспечение системы технического сервиса;
- кадровое обеспечение системы технического сервиса. Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:
• разработана концептуальная модель системы технического сервиса машин, учитывающая специфику лесного комплекса, в частности, разобщенность потребителей и разнородность парка транспортных и технологических машин по типам и маркам, необеспеченность кадрами, конъюнктуру рынка, техническое состояние машин, особенности формирования рынка услуг, размещение сервисных предприятий, технологическую подготовку сервисных предприятий;
• разработана методология создания в основных лесных регионах системы технического сервиса тракторов ОАО «АЛТТРАК»;
• предложены критерии необходимости модернизации лесных машин при техническом сервисе по показателям технического уровня;
• получена модель технологической подготовки производства сервисных предприятий, в которой процессы технического сервиса представлены как динамические системы, связанные в единый комплекс: машина, агрегат, детали, средства технологического оснащения, персонал;
• разработаны классификация персонала, модель профессиональной среды персонала системы технического сервиса, способствующие мотивации и повышению их профессиональной компетенции и структура подготовки персонала системы технического сервиса в лесном комплексе.
Практическая значимость
На основании результатов исследования разработаны:
• методология создания системы технического сервиса лесных машин в регионе;
• методика мониторинга состояния технологических и транспортных машин в регионе и технологических процессов на сервисных предприятиях;
• • критерии модернизации и методика оценки технического уровня модернизируемых лесных машин;
• методика выбора средств технологического оснащения сервисных предприятий;
• многоцелевые диалоговые системы проектирования технологических процессов изготовления, восстановления и упрочнения деталей лесных машин на сервисных предприятиях;
• информационно-поисковая система по управлению потоками запасных частей и ремонтных материалов на сервисном предприятии;
• проекты федеральных законов «Инженерно-техническая система лесопромышленного комплекса» и «Система фирменного технического сервиса в лесопромышленном комплексе»;
• перечень дисциплин, которые включены в учебные планы по подготовке специалистов с высшим профессиональным образованием по специальности 230100 «Сервис транспортных и технологических машин и оборудования (по отраслям)».
Основные положения, выносимые на защиту
1. Результаты мониторинга состояния лесных машин и технологических процессов, используемых на сервисных предприятиях.
2. Критерии целесообразности модернизации и результаты оценки технического уровня модернизируемых лесных машин на сервисных предприятиях.
3. Модель технологической подготовки сервисных предприятий и рекомендации по ее совершенствованию.
4. Концептуальная модель, представляющая собой комплекс моделей предметной области технического сервиса, на основе которой сформулированы методологические и технологические основы развития системы технического сервиса лесных машин.
5. Модель профессиональной среды персонала системы технического сервиса и рекомендации по совершенствованию их подготовки. Апробация работы. Основные положения и результаты исследований докладывались, обсуждены и одобрены на международных и всероссийских научно-технических конференциях, международных симпозиумах, семинарах, советах, международных выставках, в частности, на:
научно-технических конференциях Московского лесотехнического института (г. Мытищи, 1983, 1986-1988 гг.), Московского государственного университета леса (г. Мытищи, 1994 - 2005 гг.), Санкт-Петербургской лесотехнической академии (г. Санкт-Петербург, 1996 г.), Запорожском техническом университете (г. Запорожье, 1990 г.), Пензенской государственной сельскохозяйственной академии (г. Пенза, 1998, 1999 гг.), Российском государственном аграрном заочном университете (г. Балашиха, 2004 г.); «Стратегия и программа развития машино- и станкостроения на основе перспективных технологий для подотраслей лесного комплекса» ЗАО «Экспоцентр» (г. Москва, 2000 г.);
всероссийских научно-технических конференциях: «Теория, проектирование и методы расчета лесных и деревообрабатывающих машин» (г. Москва, 1997 г.), «Проблемы лесного комплекса России в переходный период развития экономики» (г. Вологда, 2002 г.), «Актуальные проблемы развития лесного комплекса» (г. Вологда, 2003, 2004 гг.);
международных конференциях: «Рациональное использование лесных ресурсов» (г. Йошкар-Ола, 1999, 2000 гг.), «Пути развития инженерно-технического обеспечения и машинно-технологических станций в условиях реформирования АПК» (г. Орел, 2000 г.), «Современные проблемы технического сервиса в агропромышленном комплексе» (г. Кишинев, 2000 г.; г. Москва, 2002 г.;), «РГАЗУ - агропромышленному комплексу» (г. Балашиха, 1999, 2001 гг.), «Научные проблемы и перспективы развития ремонта, обслуживания машин и восстановления деталей» (г. Москва, 2003 г.), «Проблемы качества продукции в XXI веке. Методы и технические средства испытаний и сертификации технологий и техники» (г. Новокубанск, 2003 г.), «Моделирование, оптимизация и. интенсификация производственных процессов и систем» (г. Вологда, 2004 г.);«Надежность и ремонт машин» (г. Орел, 2004 г.); «Повышение эффективности функционирования механических и энергетических систем» (г. Саранск, 2004 г.);
международном форуме «Лесопромышленный комплекс на рубеже веков» (г. Санкт-Петербург, 1999, 2002, 2003 гг.);
международном симпозиуме «Надежность и качество» (г. Пенза, 2003, 2004 гг.);
XXII и XXIII Межведомственные научно-технические конференции «Проблемы обеспечения эффективности и устойчивости функционирования сложных технических систем» (г. Серпухов, 2003, 2004 гг.);
научной сессии Росселъхозакадемии «Научно-технический прогресс в АПК России - стратегия машинно-технологического обеспечения производства сельскохозяйственной продукции на период до 2010 года» (г. Москва, 2003 г.);
всероссийском семинаре «Формирование стратегии развития лесного машиностроения и технического сервиса» (г. Москва, МГУЛ, 2000 г.), «Подготовка кадров по специальности 230100» (г. Москва, МГУЛ - МАДИ (ЛГУ), 2001 г.);
международном семинаре «Модернизация с/х машин и оборудования — эффективные направления повышения технического уровня с/х производства» (г. Москва, ОАО «ГАО ВВЦ», 2003 г);
семинарах в рамках выставки «Российский лес» (г. Вологда - Белозерск-Кириллов, 1999 - 2002 гг.);
международных выставках «Лесдревмаш - 1994» (г. Москва, 1994), «Стройиндустрия -1994» (г. Москва, 1994); «Российский лес» (г. Вологда, 1999 2003 гг.); «Лесдревмаш - 2000» (г. Москва, 2000);
совещаниях: объединения «Союзлесреммаш» (г. Асино, Томская обл., 1986 г.; г. Москва, 1988 г.); ВГЖТИлесмаш (г. Москва, 1985, 1987 - 1991 гг.); ГНЦ ЛПК (г. Москва, 1996 - 1998 гг.); «Союз лесопромышленников Урала» (г. Свердловск, 1999 г.); департамент лесопромышленного комплекса Минпромнауки (г. Москва, 1998, 2000 гг.) и др.;
научно-технических советах: ВГЖТИлесмаш, ГНЦ ЛПК и др. Реализация результатов исследований проводилась:
• в условиях практической деятельности ОАО «АЛТТРАК» и ООО «Технореммаш», которые подтвердили обоснованность результатов исследований и рекомендаций.
• в виде практических рекомендаций - «Методология формирования и создания в лесных регионах России системы технического сервиса тракторов ОАО «АЛТТРАК»;
• в виде проектов федеральных законов «Инженерно-техническая система лесопромышленного комплекса» и «Система фирменного технического сервиса в лесопромышленном комплексе»;
• в виде программных систем, специализированных для решения задач технологической подготовки производства «ТЕХПРО», обоснование парка металлорежущих станков;
• в виде отраслевых методик и рекомендаций:
- «Методика расчета границ областей эффективного применения станков с ЧПУ» (утверждена Главным управлением отраслевого машиностроения Минлеспрома СССР 22.12.88 г.),
- «Система проектирования технологических процессов восстановления и упрочнения деталей машин лесного комплекса на персональных ЭВМ»,
(утверждена научно-техническим отделом департамента лесной промышленности МинпромаРФ 16.12.92 г.);
- «Рекомендации по созданию и развитию дилерской системы технического сервиса лесных машин» (одобрены ГНЦ ЛПК);
- «Методические рекомендации по проведению мониторинга состояния технологических процессов восстановления деталей сельскохозяйственной техники на сервисных предприятиях» (поручение Департамента механизации и электрификации Минсельхозпрода РФ - письмо 2109-357/09 от 30.07.98 г., утверждены отделом испытаний Информагротех; протокол № 11 от 19.12.1998 г.);
• в виде справочников:
- «Справочник по техническому сервису в АПК» (рассмотрен и одобрен секцией «Техническая политика научно-технического совета Минсельхоза России, протокол № 1 от 17.01.2003 г.);
«Справочник по технологическим и транспортным машинам лесопромышленных предприятий и техническому сервису» (рекомендован в качестве учебного пособия УМО по образованию в области лесного дела);
• разработаны комплекс дисциплин, которые включены в учебные планы подготовки специалистов для системы технического сервиса по специальности 230100 (утверждены председателями УМО по автотракторному и дорожному образованию и УМО по образованию в области лесного дела) и внедрены в учебный процесс МГУ Леса, МарГТУ, ЕГЛТУ.
Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 83 научных работах, в том числе в двух монографиях, двух справочниках, энциклопедии, аналитическом обзоре, учебнике, 15 учебных пособиях, 51 статье, в том числе 17 в центральных журналах и 15 в изданиях рекомендованных ВАК РФ для отражения содержания докторской диссертации, в отчете о научно-исследовательской работе.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, расположенных в последовательности, определяемой логикой функционирования системы технического сервиса, заключения и приложения. Работа содержит 284 машинописные страницы текста, в том числе 46 таблицы, 55 рисунков. Библиографический список использованных источников содержит 312 наименований, в том числе иностранных - 20. Приложения включают. 62 страницы материалов в виде научно-технической документации и актов внедрения.
Анализ тенденций развития машин для лесного хозяйства и лесозаготовок
Валка деревьев, в условиях машинизированных производственных процессов лесосечных работ, осуществляется валочно-пакетирующими машинами ЛП-19А (Б), изготовитель Иошкар-Олинский завод лесного машиностроения; валочно-пакетирующими машинами Ковровского экскаваторного завода.
На смену бесчокерным трелевочным машинам ТБ-1 и ТБ-1М разработаны и начали поступать потребителям новые машины ТБ-1 М-15 (ТБ-1 М-16). Машины имеют мощность двигателя 88 кВт. Управление гидроманипулятором и коником осуществляется с помощью электрогидравлической системы, позволяющей более плавно и точно управлять технологическим оборудованием. Максимальный вылет гидроманипулятора увеличен с 5,5 м до 8 м. Машина ТБ-1 М-15 оснащена гусеницами шириной 640 мм, что позволило снизить удельное давление на опорную поверхность до 0,035 МПа при движении машины без груза и до 0,044 МПа - с грузом.
На базе трактора ТЛТ-100-06 разработана трелевочная машина с групповым захватом (пачкоподборщик). Максимальный объем трелюемого пакета - 8 м3, вылет захватного органа - 1,63 м.
На смену трелевочному трактору ТТ-4 Алтайский тракторный завод организовал производство, разработанного в конце 80-х годов, базового трелевочного трактора ТТ-4М. Эта машина имеет двигатель мощностью 95,5 кВт, более высокие показатели надежности и ресурсные характеристики.
Для машинизации очистки стволов деревьев от сучьев лесозаготовители России применяют самоходные сучкорезные машины ЛП-ЗОБ и ЛП-ЗЗА.
Эксплуатируемый в промышленности парк сучкорезных машин устарел. Около 70 % машин эксплуатируются свыше 5 лет и только около 10 % - менее 3 лет [53, 57, 64, 92,124, 129, 165].
В 1998 г. средняя по группе обследованных регионов годовая выработка машин ЛП-ЗОБ составила 13,8 тыс.м3, что ниже уровня достигнутого машинами этого класса в 1988 г на 20,7 %. Средняя сменная выработка со-ставила 111,2 м , отработано на среднесписочную машину 124 смены в год.
В лесозаготовительной промышленности России основным средством погрузки древесины на подвижной состав лесовозных дорог являются гусеничные челюстные лесные погрузчики типа ПЛ-1В и ЛТ-65Б.
Возрастная характеристика парка этих машин неудовлетворительная. Более чем у 70 % машин ЛТ-65Б срок эксплуатации превысил 5-й летний период, 56 % машин ПЛ-1В имеют возраст более 5 лет [165].
На базе шасси трелевочного трактора ТТ-4М разработано и освоено производство новой машины для погрузки леса - ЛТ-188 на Красноярском заводе лесного машиностроения (см. рис. 1.3).
Вывозка древесины на предприятиях лесозаготовительной промышленности осуществляется в основном автомобильным транспортом. Преобладает вывозка древесины в хлыстах - 82 % от общего объема работ. До настоящего времени в эксплуатации преобладают лесовозные автопоезда на базе тягачей КрАЗ-255Л, МАЗ-509А, УрАЛ-375 [60, 129, 165].
Анализ возрастной характеристики парка автотранспортных средств показал, что 71,8 % парка находится в эксплуатации свыше 5 лет, около 10% парка имеет срок эксплуатации до 3 лет [60, 165].
В последние годы на вывозке древесины начинают применяться новые автотягачи повышенной мощности и энергонасыщенности - МАЗ-5434, УрАЛ-43204, КамАЗ-53212 (см. рис. 1.11 - 1.13). На базе этих машин созданы новые лесовозные автопоезда для вывозки древесины в хлыстах и сортиментах. По требованию потребителей автосортиментовозы могут оснащаться гидроманипуляторами для самопогрузки отечественного производства (ПЛ-70-01, ЛВ-184) или Российско-Финского (СФ-65С) [63, 97].
Разработаны и могут поставляться потребителям новые автопоезда повышенной грузоподъемности до 25,7 - 30,0 т. (МАЗ-6303-40 с прицепом МАЗ-83781, МАЗ-64229 с прицепом МАЗ-93892, КрАЗ-6437 с прицепом МАЗ-93892). Эти машины по основным параметрам находятся на уровне зарубежных аналогов, но их широкое внедрение сдерживается с одной стороны низкой платежеспособностью лесозаготовительных предприятий, а с другой установленными в законодательном порядке ограничениями по осевым нагрузкам при выходе таких автопоездов на дороги общего пользования [21, 52, 63, 105, 107, 165].
Узкоколейный транспорт имеет в настоящее время ограниченное применение на вывозке древесины и его доля составляет не более 5 % [165].
В зарубежных странах на трелевке леса широко используются колесные тракторы. В России применение машин этого класса не получало широкого распространения. Приспосабливаемые для лесозаготовительных работ колесные тракторы сельскохозяйственного назначения не отвечали предъявляемым отраслью требованиям. В эксплуатации применялись колесные трелевочные тракторы ЛТ-157, изготовление которых осуществлялось на базе шасси Т-157 Харьковского тракторного завода и МЛ-30, последующая модификация МЛ-56, на базе колесного трактора Кировского машиностроительного завода [21, 46, 63, 165, 222].
По сравнению с гусеничными машинами, колесные тракторы имеют более высокую скорость движения, 35-44 км/час, более высокие показатели производительности при удлинении расстояния трелевки. Но по ресурсным характеристикам эта машина не могла удовлетворять потребителей.
Онежский тракторный завод разработал и проводит приемочные испытания колесного трелевочного трактора с пачковым захватом ТЛК 4-01. Все узлы и агрегаты машины размещены на двух шарнирно сочлененных полурамах. Оба моста ведущие, трансмиссия гидромеханическая. Трактор имеет высокую маневренность и проходимость на грунтах с низкой несущей способностью и при глубоком снежном покрове [21, 52, 63, 165].
Зарубежная и отечественная практика показывает, что при разработке разрозненных лесосек малой площади с небольшими запасами древесины в районах с развитой сетью дорог общего пользования определенные преимущества, по сравнению с традиционными для России методами лесозаготовок в многолесных районах, приобретают технологические процессы основанные на вывозке древесины в сортиментах. Для машинизации производственных процессов в зарубежной практике в таких условиях применяются валочно-сучкорезно-раскряжевочные машины - "Харвестеры" и тракторные сортиментовозы "Форвардеры" [21, 165].
Понятие и составление концептуальной модели предметной области системы технического сервиса
Принципиальная неполнота знаний о сложных объектах существенно ограничивает применимость к ним классических аналитических моделей и определяет ориентацию на использование опыта экспертов, что, в свою очередь, % связано с созданием соответствующих средств формализации экспертных знаний и их встраиванием в программную систему моделирования (ПСМ). Поэтому в современном моделировании существенно возрасла роль такого понятия, как концептуальная модель предметной области [84, 291]. Строгого определения понятия «концептуальная модель» (КМ) нет. Концептуальная схема разработки и использования модели определяется как совокупность высказываний, истинных для данной ПО, включая возможные состояния, классификации, законы, правила, тенденции, стратегии. Таким образом, основой КМ является не алгоритмическая модель передачи и преобразования данных, как в аналитических моделях, а декларативное описание структуры объекта и взаимодействия его составных частей, т.е. КМПО изначально ориентирована на формализацию знаний экспертов. В КМПО определяются элементы исследуемой предметной области, и описываются отношения между ними, которые задают структуру и причинно следственные связи, существенные в рамках определенного исследования [235]. Создание КМ является первичным и основным этапом моделирования. Составление концептуальной модели производится в следующей последовательности.
На основании содержательного описания уточняется задача моделирования; определяются процедура и график ее решения. Уточняется методика всего имитационного эксперимента в зависимости от наличных ресурсов, выделенных для имитации. Общая задача моделирования разбивается на частные подзадачи моделирования.
Выбираются параметры и переменные систем, представляющие интерес для моделирования; уточняются критерии эффективности функционирования проектируемой системы; выбирается тип аппроксимации характеристик компонентов модели; проводится предварительный анализ требований к модели; определяются необходимые математические уравнения, описывающие реальные процессы, а также возможные методы проверки правильности функционирования модели. Определяются методы проверки программной реализации модели, формулируются технические требования на программирование. Изучаются возможности применения известных методов обработки и анализа результатов, выбираются способы представления результатов моделирования и язык будущей формализации процессов в объекте моделирования.
Результатом выполнения работ являются КМ, выбранный язык формализации и способ организации имитации, который реализуется на этом языке. В состав КМ входят: уточненное содержательное описание объекта моделирования, свободное от всего того, что не представляет интереса для изучения поведения системы; список параметров и переменных моделирования; критерии эффективности функционирования вариантов системы; список методов обработки и способов представления результатов.
Составление формального описания моделирования представляет собой ответственный этап создания модели сложной системы. При составлении формального описания модели исследователь использует тот или иной язык формализации. В зависимости от сложности объекта моделирования и внешней среды могут использоваться три вида формализации: аппроксимация характеристик явлений функциональными зависимостями, алгоритмическое описание процессов в системе, смешанное представление в виде последовательности формул и алгоритмических записей. Обычно КМ сложной системы представляет собой упрощенное алгоритмическое отображение реальной системы. С учетом рекомендации специалистов по предметной области сложная система расчленяется на конечное число частей (производится её декомпозиция) с сохранением связей, обеспечивающих их взаимодействие [147, 241].
Полученные части при необходимости вновь структурируются до тех пор, пока не получатся элементы, удобные для математического или алгоритмического описания. В результате этого сложная система представляется в виде многоуровневой конструкции взаимосвязанных элементов, объединяемых в подсистемы (подмодели) различных уровней. При этом, по крайней мере в слабо изученных предметных областях, стремятся к тому, чтобы получаемые модели отвечали реально существующим фрагментам системы.
Параметрами модели считаются те величины, значение которых исследователь может выбирать по своему желанию. Изучение влияния значений параметров модели на исследуемую систему и составляет цель моделирования. Остальные характеристики модели могут принимать только вполне определенные значения, задаваемые перед началом имитации. Они являются переменными моделями. Параметры обычно входят в состав показателей качества моделируемой системы, выбранных на этапе составления её содержательного описания, и являются варьируемыми характеристиками в функциях показателей качества.
В общем случае описание параметра должно содержать в себе следующую информацию: его определение и идентификатор, единицы измерения, качественные характеристики (однозначный - многозначный, регулируемый -нерегулируемый), место применения в модели, источник получения значений.
Модель предметной области строится на основе баз данных (БД), баз знаний (БЗ), экспертных систем (ЭС), информационных технологий (ИТ). Это позволяет расширить практическую реализацию ситуационного подхода. Особое внимание уделяется формализации учета специфики решаемых задач.
Результаты исследования технического состояния машин
Затраты на модернизацию и обновление продукции машиностроения, обеспечение конкурентоспособности неуклонно возрастают во всех промышленно развитых странах. Поэтому мероприятия по модернизации лесных машин должны внести существенные коррективы в методики оценки конкурентоспособности и технологической подготовки производства сервисных предприятий. Используемые методики должны осуществлять объективное системное сопоставление потребительских свойств оцениваемых машин и оборудования в совокупности ее современных конкурентоспособных аналогов и выявить те реально существующие пропорции в отношениях потребительских свойств, которые и обеспечивают их конкурентоспособность. Именно эти пропорции определяют состояние динамического равновесия между требованиями потребителя и возможностями изготовителей и являются объективной основой для сравнительной оценки технического уровня.
Поэтому одной из главных задач при модернизации машин является определение технического совершенства и технического уровня модернизируемой техники, на основе которой принимаются управленческие решения и устанавливается приоритетность инвестиций.
Технический уровень модернизируемых машин может рассматриваться как относительная характеристика ее технического совершенства по сравнению с базовыми образцами, которые в совокупности показателей представляют передовые научно-технические достижения в развитии данного вида машин.
При оценке технического уровня за аналоги принимаются образцы в соответствии со стадией жизненного цикла оцениваемых машин, пользующиеся спросом на рынке.
Отечественный и зарубежный опыт показывает, что при оценке технического уровня машин на различных стадиях жизненного цикла имеют место три ситуации [24, 66, 121, 203, 227].
Первая на стадии создания техники. Машина, как объект разработки существует лишь как идеальный образец создаваемой техники, в лучшем случае имеющий набор прогнозируемых технико-экономических показателей в виде технического задания (ТЗ). В этой ситуации конструктор располагает и использует лишь наборы технических решений, в том числе и собственных, а также сведения, полученные из патентной и научно-технической информации. Именно на этом этапе правильность прогноза и оценки технического уровня прогнозируемого образца разрабатываемой техники, будет влиять на экономические последствия и конкурентоспособность в будущем.
Вторая на стадии принятия решения о постановке ее на производство. На этом этапе необходимо иметь аналог в виде перспективной или новейшего образца техники, в том числе и зарубежной, поступление которых прогнозируется на момент освоения серийного производства. Это требует либо приобретения и испытания новейшей техники либо прогнозирование показателей машин на момент освоения их производства.
Третья на стадии серийного производства. Она наиболее проработана в методическом плане, так как имеется номенклатура показателей, акты, протоколы и т.д. Однако, на всех стадиях жизненного цикла процесс оценки технического уровня машин предусматривает следующее: - определение номенклатуры показателей; - определение аналога (группы аналогов, базовых образцов) и установление значений их показателей; - оценка технического уровня путем "свертки" единичных показателей по определенной модели.
Для оценки технического уровня новых машин, оборудования и технологий разработано множество различных подходов и методов [23, 24].
Профессор Д.С. Буклагин [23] их условно разделил на два направления. Первое направление основано на оценке новой техники и технологий по обобщенным технико-экономическим показателям.
Второе направление методов основано на оценке технического уровня машин и технологий путем сопоставления отдельных параметров или их системы с помощью интегральных показателей.
Первое направление методов оценки технического уровня нашло наибольшее пользование при разработке новых технологических процессов ремонта и технического обслуживания техники. Используя комплекс технико-экономических показателей надежности, оценивалась эффективность внедрения различных технологических процессов [10].
Анализ этой методики показал, что доминирующими при расчетах были показатели надежности. Следует заметить, что подавляющем большинстве методик, разработанных в этот период для оценки технологического уровня продукции и технологий, используется критерий качества [231].
Анализ показал, что их отличие заключается лишь в методиках выбора показателей и порядке их расчета, а также подходах обоснования эталонного образца.
Однако по данным авторов [23, 227], в последние годы наибольшее развитие получили методы оценки технического уровня машин (технологий), основанные на сопоставлении отдельных параметров или их системы с помощью интегральных показателей. Необходимость их использования закрепилась различными нормативными документами [126].
Модель совершенствования технологической подготовки производства
Функция переходов 5Ь определяющая yj+1 = 5j (уІ5 и;) условия и порядок смены состояний в зависимости от команд (ц) на а, и событий, свидетельствующих об изменении положения афегата. Функция выходов А, определяет представление операций афегата информационными выходами х, = Х\ (yj, и,) и поставляет дополнительную информацию.
В определении функционирования а, в составе технологической сети используются два двоичных признака (статуса): щ - свободен (aj=l) / занят (a O); pf - исправен (Pi =1) / неисправен (Pi =0). Как видно, множество процедур управления по параметрам задает защиты оборудования и контуры локального регулирования параметров потока, преобразуемого в афегате. а жизненный цикл аі моделирует управление состояниями афегата.
Технологическая сеть TN моделирует структуру производства, в которой выполняются потоки с заданными парамефами. Потоки в период выполнения формируются, функционируют, выполняют заданную производственную задачу, утилизируются и т. п. Собственно потоки, соответствующие переделам, и есть технологические процессы (ТП). Для моделирования этих сущностей производственной системы в событийной модели ЕМ введена консфукция ТР = {TPj j є ІТР} — множество технологических процессов.
Модель ТР предназначена для представления в АСУ ТП состояний реальных процессов и имитации их выполнения сменой состояний жизненного цикла модели как функции команд и событий, поступающих в систему. При этом модель характеризуется структурой, событием и временем начала, событием и временем окончания, основными параметрами потоков в заданной структуре, множеством технологически осмысленных состояний (режимов), условиями (правилами) его запуска и существования, жизненным циклом.
Состояния жизненного цикла представляют фазы выполнения процесса: проверка реализуемости; подготовка к выполнению — настройка агрегатов на требуемые операции и запуск обеспечивающих процессов; выполнение технологического процесса в заданном режиме, разборку процесса при наступлении соответствующего события.
Формально технологический процесс представляется набором компонентов TPj = Aj, Rj, MSj, M Dj, Mj, LCPj , (4.3) где Aj є A - подмножество агрегатов, участвующих в выполнении процесса TPj; Rj є R - подмножество продуктопроводов, участвующих в его выполнении.
Указанные подходы к моделированию технологических процессов были использованы нами при разработке системы проектирования технологических процессов изготовления, восстановления и упрочнения деталей лесных машин на персональных ЭВМ [28, 29, 31, 32, 33, 34, 35, 68, 70, 71, 77, 85, 91, 93, 94].
Технологические процессы (ТП) в техническом сервисе - это сложные динамические системы, в которых в едином комплексе взаимосвязаны оборудование, инструмент, обрабатываемые заготовки или восстанавливаемые детали, собираемые узлы, агрегаты, машины, средства технологического оснащения, вспомогательные и транспортные устройства, а также руководители, специалисты и квалифицированные рабочие кадры [87, 91]. ТП должен обеспечивать заданные качество машин и услуг, производительность труда, а также стабильность качества во времени. К управлению ТП в техническом сервисе применимы общие положения теории управления.
Любая система управления состоит из объекта управления и управляющего устройства. Объектом управления в техническом сервисе является техническое состояние машины, технологический процесс, технологическая операция и т.д. Управляющим устройством может быть техническое устройство, система ТПП, в которых вырабатываются управляющие решения.
В общем случае любой ТП технического сервиса реализуется в определенной технологической системе, включающую в себя машину (агрегат, узел, изношенную деталь, заготовку), средства технологического оснащения и исполнителя (квалифицированного специалиста).
ТП технического сервиса как технологическую систему можно представить в виде многомерного объекта (рис. 4.3.) на входе которого действует входные Х Х(т), а на выходе -выходныеУ(т) параметров.
