Введение к работе
Актуальность. Рациональная организация производства, во многом сводящаяся к рациональному использованию производственных ресурсов – это одно из условий способствующих повышению конкурентоспособности на рынке сбыта товаров и услуг. Из множества ресурсов, одно из центральных мест занимает время: расчёт, планирование и прогнозирование которого позволяет организовать производство в пространстве и во времени. Помимо этого, при решении оптимизационных задач организации производства, в качестве целевой функции чаще всего используется – экономия времени. Именно экономия времени обеспечивает экономию многих других ресурсов предприятия. Это существенно повышает приоритетность расчёта норм времени. В силу этого, одной из задач данной диссертационной работы является разработка комплекса моделей для расчёта режимов резания и норм времени.
Во множестве задач научно-технического прогресса (НТП) особо следует выделить моделирование инженерного труда с использованием компьютерных технологий, что достижимо только при наличии технологии моделирования, которая может быть выражена посредством определённого множества типовых проектных решений (ТПР). В качестве одной из таких технологий предлагаются теоретические основы моделирования систем автоматизации, имеющих приложение в организации производства на этапе нормирования труда. Они являются обобщением результатов более 50-ти научно-исследовательских разработок, выполненных на протяжении более 35-ти лет на предприятиях авиационной промышленности и предприятиях общего машиностроения отечественного товаропроизводителя и на предприятиях ближнего зарубежья. В силу этого, ещё одной задачей диссертационной работы является – разработка теоретических основ моделирования систем автоматизированного проектирования, для организации производства на этапе нормирования труда.
Исследования, проведённые в данной диссертационной работе, имеют теоретическое и практическое приложение в организации производства предприятий авиационной промышленности, где объёмы выполняемых работ по ТПП соизмеримы с собственно производством, что ставит их в приоритетную очерёдность.
Широта использования компьютерных технологий в различных сферах общественно-полезной деятельности настолько велика, что трудно переоценить ее роль с точки зрения эффективности – практически в любой трудовой деятельности. Отказ от этих технологий уже давно немыслим и невозможен. В организации нормирования труда, где численность инженеров-нормировщиков в последние годы имеет тенденцию сокращения, эффективность использования этих технологий позволяет повысить производительность труда в 5 – 7 раз.
Если провести краткий исторический экскурс, то в части моделирования систем технического нормирования труда к числу первых исследователей можно отнести:
Горанского Г.К., Владимирова Е.В., Ламбина Л.Н. (ИТК Белорусской академии наук) – начало 60-х годов XX столетия;
Афанасьева А.К., Исмагилову Р.А., Хамидуллина М.С., Гаврилову Н.С., Верховцеву Н.П., Рослякова А.В. (НИАТ, г. Казань) – вторая половина 60-х годов XX столетия.
Моделированием подобных систем занимались и другие организации: Таллинский НИПТИ, институт ВИТстройдормаш (г. Куйбышев), Одесский политехнический институт, Челябинский политехнический институт, Московский станкостроительный завод, Ленинградский ВПТИэлектро, Уралмашзавод.
Особо следует отметить исследования Локтева В.Г., направленные на поиск построения оптимальных моделей.
Большой вклад в разработку отраслевых нормативов был сделан специалистами НИАТ (г. Москва): Волковым А.В., Владимировым А.М., Сотниковой К.Ф., Антоновым Е.С., Голубевым В.И., Ломоносовым С.А.
Обширными были исследования Р.П. Миусковой (НИИТруда, г. Москва) в области оптимизации трудовых процессов с использованием математических методов и ЭВМ, в т.ч. с использованием микроэлементных нормативов времени.
Следует особо отметить исследователей, внёсших ощутимый вклад в части теории и практики при моделировании систем автоматизированного проектирования технологических процессов:
в механообработке – Челищев Б.Е., Боброва И.В., Цветков В.Д., Митрофанов С.П., Гульнов Ю.А., Куликов Д.Д., Миляев О.Н., Падун Б.С., Митрофанов В.Г., Капустин Н.М., Соломенцев Ю.М., Бендерева Э.И.;
в сборочных работах (на самолётостроительных предприятиях) – Морозов П.П., Пузицкий А.А., Верховцева Н.П. (НИАТ, г. Казань), Кузнецов А.М. (КГТУ им. А.Н. Туполева-КАИ, г. Казань);
в заготовительно-штамповочных работах – Лычёв В.Ф., Лацкая Н.Н., Волков В.Г. (Куйбышевский филиал НИАТ, (ныне г. Самара)), Сиренко Т.М., Витвинова Т.И., Прохоров Д.А. (Казанский филиал НИАТ);
исследования Ступаченко А.А., направленные на описание принципов, методов и средств автоматизированного проектирования обрабатывающих технологических операций (исключая принцип механообработки).
Помимо этого следует назвать: Фираго В.П., Иващенко И.В., Дальский А.М., Долецкий В.А., Иванов В.В., Корсаков В.С., Маталин А.А., Самойлов С.И., Гульнов Ю.А., Диланян Р.З., Волков О.Ю., Терехов В.И., Мишин М.А., Щербаков Н.П., Семенков О.И.
Фундаментальный вклад в становление и развитие методов микроэлементного нормирования труда был сделан исследователями: Иоффе В.М. – 30-е годы XX столетия; Лигский Ю.Д., Севастьянов Н.Д. – 50-е годы XX столетия; Колесников И.Е. – 60-е годы XX столетия.
Большой интерес вызывают исследования Хакимова Э.М. в области общей теории систем (ОТС), которым была предложена гипотеза о фундаментальной роли возрастания неустойчивости в развивающихся системах и её компенсации в процессе самоорганизации. Этим можно объяснить фокусирование внимания рядом исследователей на динамическом моделировании, где следует отметить работы Сиразетдинова Т.К., Родионова В.В., Сиразетдинова Р.Т.
Существенный вклад в развитие теории и практики комплексной автоматизации внесли исследователи: Антипов Ю.Е., Шихаев К.Н., Пантелеев В.Н., Репьев Ю.М.. Караванов Ю.И., Костюков В.Д., Engelke W.D. Зильбербург Л.И., Молочник В.И., Яблочников Е.И.
Объект и предмет исследования. Объектом исследования является организация производства на этапе организации нормирования труда и теоретические основы моделирования систем автоматизированного расчёта режимов резания и норм времени при исполнении бизнес процессов (БП). Предметом исследования являются бизнес процессы, исполняемые в условиях механообрабатывающего, штамповочного, гальванического, сварочного и инструментального производства, с учётом одностаночного и многостаночного обслуживания.
Иерархия, выстраиваемая исследуемыми БП, представляет собой цепочку: технологический установ; технологический проход; технологический переход; приёмы не вошедшие в комплекс вспомогательного времени; контрольное измерение; технологическая операция; приёмы не вошедшие в комплекс подготовительно-заключительного времени, технологический процесс, изделие в целом. Для этих составляющих осуществляется расчёт норм времени (а для операций механообработки – и режимов резания), где исходной информацией являются организационно-технические условия исполнения БП.
Цель работы. Диссертационные исследования направлены на достижение двух взаимоувязанных целей: 1. Сокращение сроков подготовки производства за счёт автоматизации организации производства на этапе организации нормирования труда; 2. Повышение эффективности организации научных исследований и разработок посредством использования теоретических основ моделирования систем автоматизации организации нормирования труда. Дерево первой цели показано на рис. 1, дерево второй цели – на рис. 2.
Научная задача. 1. Разработка теоретических основ моделирования систем автоматизированного проектирования организации нормирования труда. 2. Разработка теоретических основ моделирования интеграции с системами автоматизированного проектирования технологических процессов. 3. Разработка теоретических основ индивидуально-динамического укрупнённого нормирования труда, на базе генетических алгоритмов и численной оценки рисков организации нормирования труда. 4. Разработка табличного алгоритмического языка (ТАЯ) для формализации технологических знаний режимов работы металлорежущего оборудования, организации нормирования труда и организации многостаночного обслуживания.
Методы исследования. В основу решения поставленных задач положены методы системного анализа (декомпозиция, композиция, классификация, унификация, иерархия), теория множеств, экономико-математические методы (регрессионный анализ), компьютерные технологии (формализация, структурирование, базы данных, базы знаний, самообучаемость, генетические алгоритмы).
Подцели
Повышение качества планирования
Повышение достоверности прогнозирования
Формирование обоснованной политики ценообразования
Снижение себестоимости изготавливаемой продукции
Обеспечение равной напряжённости норм времени
За счёт работы по технически обоснованным режимам резания и нормам времени
Сокращение сроков ТПП за счёт повышения производительности труда инженеров-технологов и инженеров-нормировщиков
За счёт использования комплекса компьютерных моделей
Подцели
Повышение производительности труда инженеров-проектировщиков
Повышение качества проектируемой модели
Достоверность полученных результатов. Решение научных задач нашли отражение в монографии, в статьях, выступлениях на Международных конференциях. Результаты исследований внедрены на свыше 20 предприятиях авиационной промышленности и других отраслей. В 1975 г. решением Управления труда, зарплаты и рабочих кадров авиационной промышленности эта система была рекомендована для широкого внедрения в отрасли. В 1986г., за эффективное проведение научно-исследовательских разработок в области автоматизации технического нормирования труда с широким внедрением на предприятиях авиационной промышленности, диссертант был награждён серебреной медалью ВДНХ СССР.
Научная новизна.
-
Разработаны теоретические основы моделирования систем автоматизации организации основного (механообработка, штамповка, сварка, гальваника) и вспомогательного (инструментальное производство, контрольные операции) производств на этапе организации нормирования труда.
-
Разработаны теоретические основы интеграции с системами проектирования технологических процессов в рамках PLM-технологий организации технологической подготовки производства.
-
Разработан комплекс систем автоматизированного проектирования норм труда, охватывающий основные процессы (механообработка, штамповка, гальваника, сварка); вспомогательные процессы (инструментальное производство, контрольные операции) и управляющие процессы организации многостаночного обслуживания.
-
Предложен новый способ нормирования – индивидуально-динамиче-ское укрупнённое нормирование труда – для организации нормирования труда на деталь в целом, по конструкторской документации.
-
Представлена методика снижения рисков при организации укрупнённого нормирования труда.
-
Разработан табличный алгоритмический язык ТАЯ для представления технологических знаний организации нормирования труда.
Теоретическая значимость.
1. Повышение эффективности управления научными исследованиями и разработками (на основе использования теоретических основ моделирования).
2. Дополнение общей теории комплексной автоматизации подготовки производства (на основе использования теоретических основ интеграции с системами проектирования технологических процессов).
3. Предложен новый способ нормирования – индивидуально-дина-мическое укрупнённое нормирование труда.
Практическая ценность:
1. Возможность расчёта технически обоснованных норм времени, как базовой исходной информации для рационального планирования, прогнозирования и обоснованной политики ценообразования, что способствует рациональной организации производства;
2. Возможность расчёта норм времени на уровне специалистов высшей квалификации при использовании труда специалистов средней (и ниже средней) квалификации, что способствует снижению финансовых затрат организации производства.
3. Повышение уровня автоматизации труда технологов и нормировщиков, что обеспечивает повышение производительности труда при расчете режимов резания и норм времени в 5-7 раз, что способствует сокращению сроков организации технологической подготовки производства.
4. Достижение равной напряжённости норм времени, что обеспечивает доверительный психологический микроклимат на рабочих местах.
5. Возможность расчёта норм времени на ранних этапах технологической подготовки производства, в условиях отсутствия техпроцессов.
6. Использование теоретических основ при моделировании систем автоматизации не только организации нормирования труда, но и организации проектирования технологических процессов – на примере САПР ТП листовой штамповки.
7. Автоматизация организации нормирования труда не только основных процессов, но и вспомогательных – на примере инструментального производства.
Публикации, апробация и реализация результатов работы. По материалам диссертации опубликовано 45 работ, в их числе: одна монография; семь статей в изданиях по перечню ВАК РФ, одни методические материалы, два отраслевых стандарта.
Диссертант принимал участие в 50 НИР, в 42 из которых являлся руководителем разработки, которые выполнялись, до 90-х годов – в рамках госбюджетных и хоздоговорных работ, (в т.ч. согласно Приказу МАП № 120 от 21.04.86 «О развитии систем автоматизированного проектирования норм затрат труда»), после 90-х годов и по настоящее время – только по хоздоговорным работам.
Апробация и реализация результатов работы проводились на:
предприятиях отечественного товаропроизводителя – ОАО «Санкт-Петербургское производственное объединение Красный Октябрь», ОАО Московское машиностроительное производственное предприятие «Салют», ОАО «Машиностроительное производственное объединение им. И. Румянцева» (г. Москва), ОАО «Казанский вертолетный завод», ОАО «Казанское моторостроительное производственное объединение», ОАО «Уфимское моторостроительное производственное объединение», ОАО «Пермские моторы», ОАО «Протон – ПМ» (г. Пермь), ОАО Самарское производственное объединение «Металлист», ОАО «Рыбинские моторы» и т.д;
предприятиях ближнего зарубежья – Авиационное производственное объединение (Грузия, г. Тбилиси), ОАО Николаевское НПО «Зоря» (Украина, г. Николаев), Производственное объединение «ФЭД» (Украина, г. Харьков), Запорожское моторостроительное производственное объединение «Мотор Сiч» (Украина, г. Запорожье).
Пути дальнейшей реализации. Дальнейшее развитие диссертационных исследований можно выразить с.о.: совершенствование комплекса систем; развитие теоретических основ. Первое направление предполагает расширение охвата разновидностей БП и повышение интеллектуально уровня программных средств при решении технологических задач, второе – дальнейшее развитие научной дисциплины «техническое нормирование труда», в части разработки новых способов нормирования и теоретических основ моделирования на базе компьютерных технологий.
Положения, выносимые на защиту.
1. Теоретические основы моделирования систем автоматизации технологического назначения для организации производства на этапе организации нормирования труда;
2. Теоретические основы интеграции с САПР технологических процессов и АСУП (в рамках PLM-технологий для PDM систем (ERP, CAM));
3. Табличный алгоритмический язык ТАЯ собственной разработки для представления знаний для расчёта режимов работы металлорежущего оборудования и организации нормирования труда;
4. Способы организации нормирования труда с использованием компьютерных технологий (автоматизированное; автоматическое; индивидуально-динамическое укрупнённое нормирование);
5. Комплекс моделей для организации расчёта режимов резания и норм времени операций механообработки, гальваники, сварки, штамповки, сборки;
6. Комплекс моделей для организации расчёта норм времени операций инструментального производства;
7. Апробация теоретических основ моделирования на задачах организации проектирования технологических процессов листовой штамповки.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из: введения; четырёх глав; выводов по главам; основных выводов и результатов работы; заключения; списка литературы, включающего 230 наименований и 8 приложений. Общий объем на 283 страницах машинописного текста, включающий: 48 таблиц, 56 рисунков, 75 формул. В т.ч. в приложениях: 83 страницы, 16 таблиц, 26 рисунков.
