Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Анализ современного состояния и основных тенденций развития систем технической подготовки производства 11
1.1 Обзор научных исследований по совершенствованию технологии работы машиностроительных и машиноремонтных предприятий 11
1.2 Тенденции развития систем технической подготовки производства на машиностроительных и машиноремонтных предприятиях 15
1.3 Обзор научных исследований по совершенствованию вагоноремонтной базы 45
1.4 Состояние и перспективы развития технической подготовки производства на вагоноремонтных предприятиях 52
1.5 Выводы, цель и задачи работы 55
Глава 2 Анализ состояния вагонного хозяйства и путей повышения эффективности ремонта и технического обслуживания грузовых вагонов 60
2.1 Общая характеристика вагонного хозяйства 60
2.2 Анализ технического состояния вагонного парка 71
2.2.1 Источники информации и методика экспериментальной оценки технического состояния вагонного парка 71
2.2.2 Результаты анализа технического состояния вагонного парка.. 73
2.2.3 Результаты возрастного анализа вагонного парка 79
2.3 Анализ состояния вагоноремонтной базы 84
2.3.1 Качество ремонта и технического обслуживания вагонов 84
2.3.1.1 Качество технического обслуживания вагонов 84
2.3.1.2 Качество плановых видов ремонта вагонов 91
2.3.2 Технологическая подготовка производства вагоноремонтной базы 98
2.3.2.1 Общие требования, функции и задачи технологической подготовки производства 98
2.3.2.2 Методика обследования и анализа системы ТПП вагонных Депо 101
2.3.2.3 Состояние системы ТПП вагоноремонтной базы и пути ее совершенствования 107
2.3.3 Экспериментальная оценка фактических технологий ремонта и ТО вагонов в депо 113
2.4 Анализ состояния информатизации вагонного хозяйства 114
2.5 Выводы по главе 2 116
Глава 3 Формализованное описание объектов технологического проектирования вагоноремонтного производства 125
3.1 Системный подход к исследованию и проектированию вагоноремонтного производства 125
3.1.1 Принципы системного подхода 125
3.1.2 Общая схема формирования математической модели системы. 129
3.1.2.1 Построение вербальной модели и принципиальной схемы 131
3.1.2.2 Построение структурной модели 136
3.1.2.3 Построение функциональной модели 138
3.2 Анализ и формализованное описание проектных задач технологической подготовки вагоноремонтного производства 153
3.3 Формализованное описание ремонтируемых изделий 166
3.3.1 Описание связей между конструктивными элементами изделия І 67
3.3.2 Описание конструктивных элементов изделия 174
3.3.2.1 Описание свойств конструктивных элементов сборочной единицы 174
3.3.2.2 Описание свойств конструктивных элементов детали 176
3.4 Формализованное описание вагоноремонтного предприятия, как технологической системы 179
3.4.1 Построение вербальной модели и принципиальной схемы технологической системы 179
3.4.2 Построение структурной модели технологической системы... 188
3.4.3 Построение функциональной модели технологической системы 191
3.4.3.1 Описание связей между элементами технологической системы предприятия 194
3.4.3.2 Описание свойств элементов технологической системы предприятия 196
3.5 Формализованное описание технологических процессов ремонта и технического обслуживания (ТО) вагона и его составных частей 199
3.5.1 Построение вербальной модели и принципиальной схемы технологического процесса ремонта (ТО) 199
3.5.2 Построение структурной модели технологического процесса ремонта (ТО) 204
3.5.3 Построение функциональной модели технологического процесса ремонта (ТО) 206
3.5.3.1 Описание связей между элементами технологического процесса.. 209
3.5.3.2 Описание свойств элементов технологического процесса 210
3.6 Выводы по главе 3 213
Глава 4 Математические модели и методы технологического проектирования вагоноремонтного производства 216
4.1 Анализ методов решения задач технологического проектирования 216
4.2 Модели систем технологического проектирования 219
4.3 Математическое обеспечение систем технологического проектирования 221
4.4 Структурные информационные модели конструкций грузовых вагонов и их узлов 225
4.5 Математические модели (ММ) технологических процессов ремонта и технического обслуживания вагонов 228
4.5.1 Объекты моделирования 228
4.5.2 Типовые проектные процедуры и задачи 228
4.5.3 Математические модели структурного анализа 230
4.5.3.1 Модели объектов первого иерархического уровня (маршрутное описание ТП) 230
4.5.3.2 Модели объектов второго иерархического уровня (операционное описание ТП) 235
4.5.4 Математические модели параметрического анализа 239
4.5.4.1 Модели объектов первого иерархического уровня (маршрутное описание ТП) 243
4.5.4.2 Модели объектов второго иерархического уровня (операционное описание) 249
4.6 Выводы по главе 4 255
Глава 5 Структурный и параметрический синтез технологических процессов (операций) ремонта и технического обслуживания вагонов .. 260
5.1 Оптимизация технологических процессов в машиностроительном и машиноремонтном производстве 260
5.2 Структурный синтез технологических процессов (операций) ремонта и технического обслуживания вагонов 263
5.3 Параметрический синтез технологических процессов (операций) ремонта и технического обслуживания вагонов 268
5.4 Выводы по.главе 5 269
Глава 6 Разработка требований к системе технологической подготовки вагоноремонтного производства 272
6.1 Требования к технологической подготовке вагоноремонтного производства 273
6.2 Графическая информационная модель системы технологической подготовки вагоноремонтного производства 280
6.3 Методика разработки системы технологической подготовки вагоноремонтного производства 283
6.3.1 Состав и порядок разработки системы 283
6.3.1.1 Цель, формы организации, объекты и средства СТППВ 283
6.3.1.2 Состав и требования к функциональной и организационной структурам 285
6.3.1.3 Состав и структура математического обеспечения СТППВ... 290
6.3.1.4 Порядок разработки математического обеспечения СТППВ.. 292
6.3.2 Организация технологического проектирования 294
6.4 Анализ имеющихся пакетов проектирования ТПП 305
6.5 Требования к системе "Разработка технологических процессов вагоноремонтного производства" 306
6.5.1 Общие требования 307
6.5.2 Структура системы 307
6.5.3 Функции системы 308
6.5.4 Математическое, информационное и программное обеспечение системы 309
6.6 Программно-методические комплексы. 313
6.6.1 nMKl Str "Структурный анализ изделий (разузлование)" 313
6.6.2 nMK2 NTD "Нормативно-техническая документация по ремонтуй ТО вагонов" 314
6.6.3 ПМКЗ РТР "Проектирование технологических процессов" 315
6.6.4 ITMK4 DOC "Оформление текстовой технологической документации" 316
6.6.5 ITMK5 OTR "Ресурсы производства вагоноремонтной базы отрасли" 317
6.6.6 nMK6 RAS "Расчеты" 318
6.6.7 ПМК7 РСХ " Разработка и оформление карт эскизов" 319
6.6.8 nMK8 PLAN "Разработка планировок" 320
6.7 Выводы по главе 6 320
Глава 7 Экономическая оценка и практическая значимость результатов работы 324
7.1 Экономическая оценка эффективности внедрения единого программно-методического комплекса технической подготовки производства вагоноремонтных предприятий в вагонных депо сети железных дорог "ОАО РЖД"
7.1.1 Характеристика задачи и исходные данные 324
7.1.2 Расчет изменения основных натуральных показателей при % внедрении ЕПМК-ТППВ 325
7.1.3 Определение экономических показателей, связанных с применением ЕПМК-ТППВ 328
7.1.3.1 Текущие расходы 328
7.1.3.2 Единовременные затраты на внедрение ЕПМК-ТППВ 329
7.1.3.3 Экономический эффект от применения ЕПМК-ТППВ 332
7.2 Реализация результатов работы 337
Заключение и общие выводы 349
Литература 355
- Тенденции развития систем технической подготовки производства на машиностроительных и машиноремонтных предприятиях
- Общие требования, функции и задачи технологической подготовки производства
- Анализ и формализованное описание проектных задач технологической подготовки вагоноремонтного производства
- Математические модели (ММ) технологических процессов ремонта и технического обслуживания вагонов
Введение к работе
Существенное влияние на качество работы железнодорожного транспорта оказывает состояние вагонного хозяйства, которое сейчас находится в достаточно сложном положении. Основная проблема вагонного хозяйства -это старение вагонного парка, ухудшение его технического состояния, отсутствие возможности закупок новых вагонов и запасных частей в необходимых количествах, с одной стороны, и недостаточно эффективная вагоноремонтная база, с другой стороны.
Одним из путей решения этой проблемы является перевод вагоноремонтных предприятий на современные . высокоэффективные ресурсосберегающие технологии. Первым и основным этапом при переводе предприятия на работу по новым технологиям является техническая подготовка производства (ТГШ). Однако в настоящее время T1J11 вагоноремонтных предприятий (ТППВ) находится на низком уровне и требует совершенствования.
Технологическое проектирование вагоноремонтного производства сопровождается выявлением и разрешением противоречий между функциональными требованиями, технологическими решениями и производственными условиями. Целесообразно большую часть этих противоречий выявлять и разрешать на ранних стадиях жизненного цикла ремонтируемых изделий и производственной системы.
Изменение конструкций вагонов и их узлов, а также внедрение в ремонтное производство новых технических средств и технологий требует переналадки производственной системы. В современных условиях (реформирование ж.д. транспорта, переход к рыночной экономике, обострение конкурентной борьбы) в ряду требований к ремонтному производству на первое место выходит гибкость. Гибкость, как важнейшее качество производства, требует интенсивной разработки и применения методов и средств новых информационных технологий, обеспечивающих переход к безбумажным методам проектирования и малолюдному производству.
Обеспечение гибкости связано, прежде всего, с вариантностью решений. Для повышения вариантности решений необходима комплексность, заключающаяся в параллельном проектировании различных объектов на различных стадиях их жизненного цикла.
Для обеспечения гибкости любой . ..объект моделирования (ремонтируемое изделие, производственная ремонтная система, технологический процесс) на всех стадиях жизненного цикла должен сопровождаться динамической, постоянно корректируемой, иерархической информационной моделью, позволяющей при изменяющихся условиях \Щ выявлять и оценивать множество рациональных вариантов решений.
Вагоноремонтные предприятия постоянно ведут работы по внедрению новых технических средств и технологий, однако, темпы этих работ существенно отстают от темпов совершенствования средств технологического оснащения (СТО) и новых технологий, предлагаемых промышленностью для технического обслуживания (ТО) и ремонта вагонов. Пока предприятие готовит % производство к внедрению одной перспективной технологии (оборудования, ж оснастки, средства контроля) появляется новая, более эффективная разработка.
Эта противоречивая ситуация между высокими темпами научно-технического прогресса в промышленности и низкими темпами подготовки производства вагоноремонтных предприятий определяет существо проблемы.
Общее состояние технологической готовности производства в вагонных депо сети дорог находится на достаточно низком уровне. Практически на всех предприятиях отсутствуют полные комплекты конструкторской и Ц технологической документации (ТД). Конструкторская документация имеется лишь на отдельные детали и сборочные единицы, а технологическая документация не охватывает весь комплекс деталей и сборочных единиц, ремонтируемых в депо. Степень глубины разработки и детализации многих технологических процессов находится на уровне маршрутного описания, а в некоторых случаях на уровне технологических инструкций. Многие ответственные технологические операции описаны укрупненно, без указания технологических режимов. Нормы времени и нормы расхода материалов и комплектующих отсутствуют в технологических документах. Оформление технологической документации не всегда соответствует требованиям стандарта. Внесение изменений в ТД производится не регулярно, часто "вручную" и с опозданием. Не у всех технологов вагонных депо имеются ПЭВМ, а те, кто их имеет, используют их малоэффективно по причине отсутствия соответствующего информационного и программного обеспечения.
Если сравнивать уровень ТПП вагонных депо со средним уровнем ТПП отечественных машиностроительных предприятий, то можно утверждать что эффективность технологической подготовки производства в вагонных депо существенно ниже. Существуют как объективные, так и субъективные причины такого положения. Однако главной причиной является несоответствие необходимого объема работ по ТПП уровню производительности труда технологов вагонных депо. Чтобы обеспечить требуемую технологическую подготовку производства необходимо либо в несколько раз увеличить количество технологов, либо существенно повысить их производительность труда. Очевидно, что существенного повышения производительности труда технологов вагонных депо, а, следовательно, и повышения эффективности ТПП можно добиться на основе использования новых информационных технологий и ЭВМ.
Проблема повышения эффективности производства за счет создания и внедрения прогрессивных систем разработки технологических процессов в технологическую подготовку производства вагоноремонтных предприятий в настоящее время является весьма актуальной.
Решение вышеуказанной проблемы позволит поднять производительность труда технологов, существенно сократить сроки внедрения в производство новых технологий и средств технологического оснащения, повысить технологическую дисциплину и качество ремонта и ТО, рассчитывать и оценивать экономические показатели внедряемых технологий на стадии проектирования технологических процессрв и выбирать те, которые дадут максимальный эффект.
Целью диссертации является разработка теоретических основ построения системы технической подготовки производства, обеспечивающей повышение эффективности работы вагоноремонтных предприятий путем внедрения прогрессивных методов технического перевооружения их производственных подразделений.
:- Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: провести анализ технического состояния вагонного парка и определить основные причины отказов вагонов; провести анализ технологической подготовки производства вагоноремонтных предприятий и установить степень ее влияния на качество ремонта и технического обслуживания вагонов; выполнить анализ рабочей технологической документации и фактических технологий, действующих в вагонных депо, на их соответствие требованиям нормативных документов; оценить влияние технологии и технологической дисциплины на качество ремонта и технического обслуживания вагонов; создать методику разработки технологических процессов технического обслуживания и ремонта вагонов на основе современных информационных технологий; разработать математические и информационные модели объектов вагоноремонтного производства; создать программное обеспечение для информационных систем формирования технологических процессов; разработать и реализовать на предприятиях сети дорог в виде элементов АРМ конкретные рациональные технологические процессы технического обслуживания и ремонта вагонов и их узлов.
Объектом исследования в диссертации является ремонтная база вагонного хозяйства как сложная производственная система, предметом исследования - система ТПП этой базы в части разработки технологических процессов технического обслуживания и ремонта вагонов.
Методы проведения исследований разработаны на основе таких наук, как: теория технических систем, теория принятия решений, теория массового обслуживания; теория графов; вычислительная математика;
математическое программирование; дискретная математика; теория оптимизации технологических процессов; теория планирования эксперимента;
системный анализ.
В качестве основного метода математического моделирования объектов и процессов вагоноремонтного производства в настоящей диссертации применен хорошо зарекомендовавший себя в машиностроении структурно-параметрический метод.
Научная новизна диссертации состоит в том, что впервые:
- на основе анализа вагоноремонтного производства, использования теории технологического проектирования предприятий и современных вычислительных средств решена крупная научная проблема разработки теоретических основ построения системы технической подготовки производства вагоноремонтных предприятий;
- разработаны методы формализованного описания и методика построения моделей объектов вагоноремонтной базы в части проектирования технологических процессов технического обслуживания и ремонта вагонов;
- построены математические модели технологических процессов, выполняемых на производственных участках вагоноремонтных предприятий;
- разработаны информационные модели трех групп объектов: конструкций вагонов, производственных систем и технологических процессов вагонных депо;
- создан банк данных, содержащий основные технологические процессы и операции, выполняемые при ремонте и ТО вагонов;
- разработаны программно-методические комплексы, реализующие решение задач технической подготовки производства.
Практическая значимость работы состоит в том, что она служит методологической основой для построения эффективной системы технической подготовки производства, обеспечивающей расчет и выбор рациональных параметров технологических процессов вагоноремонтных предприятий.
Результаты исследований положены в основу создания общей методики технологического проектирования вагоноремонтных предприятий.
Построены информационная модель технологической подготовки производства вагоноремонтной базы отрасли и типовая информационная модель технологической подготовки производства вагонного депо.
Разработаны информационное и программное обеспечения для решения расчетных задач технологической подготовки производства.
На основе проведенных исследований внедрено в вагонных депо сети ж.д. более 200 комплектов технологической документации на ремонт и в техническое обслуживание вагонов.
Отдельные программно-методические комплексы и электронные технологические документы внедрены на 58-ми предприятиях сети железных дорог России, а также в учебных процессах РГОТУПСа, и РАПСа.
Разработаны и внедрены методические материалы для практического использования в вагонных депо: "Методика экспериментальной оценки Ф состояния системы технологической подготовки производства вагоноремонтной базы"; "Методика экспериментального исследования структуры и параметров технологических процессов"; "Технические требования к технологической подготовке вагоноремонтного производства"; "Методика построения графической информационной модели системы технологической подготовки вагоноремонтной базы".
Научные и методические положения диссертации стали основой для разработки учебно-методического обеспечения дисциплины "САПР Щ вагоноремонтного производства", изучаемой студентами транспортных ВУЗ ов, и подготовки учебного пособия по дисциплине "Проектирование вагонных депо и ремонтных заводов".
Тенденции развития систем технической подготовки производства на машиностроительных и машиноремонтных предприятиях
Как известно, основным ядром технической подготовки производства (ТПП) является разработка технологических процессов. Теория проектирования технологических процессов, как научная дисциплина сформулирована в трудах отечественных ученых [5, 15, 16, 22, 27-29, 33-39, 42-43, 45, 48, 49, 51-62, 64, 65, 67-74, 76, 78-80, 82-85, 87-99, 101, 103, 104, 108, 111-130, 135-139, 145-148, 153-155, 179, 180, 182, 188, 190-197, 199-201, 204, 206-212, 214-220, 223-236, 239-246,248-269]: Б.С.Балакшина, Э.И.Бендеровой, В.И.Бородянского, В.П.Вороненко, Г.К.Горанского, . И.М.Дунаева, ГБ.Евгеньева, В.А.Егорова, В.М.Зарубина, М.В.Игнатьева, В.Н.Ильина, Н.М.Капустина, И.М.Колесова, С.Н.Корчака, В.Н.Крысина, - С.П.Митрофанова, О.А.Новикова, М.О.Новиковой, И.П.Норенкова, Г.В.Орловского, В.В.Павлова, В.М.Пономарева, А.Г.Равиковича, В.П.Соколова, А.П.Соколовского, Ю.М.Сол оменцева, Р.И.Сольнцева, М.З.Хостикоева, Б.Е.Челищева.
В истории развития технической подготовки производства можно выделить три этапа [67]. Первый этап (период зарождения) длился с конца пятидесятых годов до 1966 г. На этом этапе с помощью ЭВМ решали частные задачи технологической подготовки, в основном расчетного характера, хотя формулировались и делались попытки решения с помощью ЭВМ нерасчетных задач проектирования. В Академии наук БССР (г. Минск) под руководством Г.К.Горанского были начаты работы по теории конструирования и технологического проектирования: расчет деталей машин, конструирование сложных машиностроительных объектов, расчет режимов резания и норм времени, проектирование режущих инструментов и станочных приспособлений, работ по автоматизации вычерчивания и т. д. Были проведены функциональные исследования, которые в значительной степени предопределили дальнейшее развитие проблемы. В институте автоматики (г. Киев) под руководством Г. А. Спыну проводили работы по подготовке программ для станков с числовым программным управлением, по автоматизации проектирования технологических процессов. В научно-исследовательском институте прикладной математики и кибернетики (г. Горький) под руководством А.М.Гильмана выполнены исследования по автоматизации разработки технологических процессов. Важным событием стало создание в стране межотраслевой головной организации по применению математических методов и средств вычислительной техники для технической подготовки производства - Института технической кибернетики Академии наук Белорусской ССР. Второй этап (1967—1970 гг.) характеризуется бурным ростом числа организаций, занимающихся проблемой совершенствования технологической подготовки производства, и переходом от решения отдельных задач к созданию систем и подсистем технологического проектирования. Системный подход к технологическому проектированию позволил выявить перечень задач, для решения которых целесообразно привлекать ЭВМ, а также принципиальный состав и структуру системы технологической подготовки производства. Наибольшее- распространение в машиностроении получил принцип построения технологической подготовки производства на основе типовых и групповых технологических процессов.
В соответствии с таким принципом на многих машиностроительных предприятиях были проведены работы по унификации процессов, созданию классификационных групп деталей, унификации технологической оснастки и приспособлений, специализации рабочих мест и другие подготовительные работы, определяющие основные признаки групповой формы организации производства. На базе унификации технологических приспособлений и их функциональных элементов в виде нормализованных деталей и конструкций, типовых конструктивных решений и прочих данных подобного рода получили развитие принципы и алгоритмы конструирования приспособлений. В составе функциональных возможностей системных пакетов прикладных программ (ППП) формирования маршрутов и операций обработки эффективно стали решаться задачи подбора и проектирования специального инструмента. При этом, как показала практика, инструментальная подготовка производства должна базироваться в рамках единого комплекса технологической подготовки производства на основе гибких (многовариантных) алгоритмов выбора и проектирования инструментов. С начала 70-х годов в различных министерствах стали создавать отраслевые головные организации по технологической подготовке производства, которые проводят работы (в рамках отраслевых координационных планов), направленные на создание систем технологической подготовки, охватывающих широкий круг задач (третий этап). В этих задачах определяющее значение принадлежит разработке технологических процессов, с которых начинается технологическая подготовка производства по освоению новых изделий и от точности разработки которых зависят многие технические и экономические показатели деятельности производства. Анализ работ [53, 98, 215, 218] показывает, что если отделить существо методов проектирования от большого разнообразия способов их программной реализации, то можно выделить следующие методы: - проектирование на основе типизации и на основе групповой технологии; - преобразование процессов-аналогов; - многоуровневый итерационный метод. Известны попытки применения аксиоматического метода для проектирования технологических процессов [225]. Классификация методов проектирования технологических процессов показана на рисунке 1.1.
Общие требования, функции и задачи технологической подготовки производства
Технологическая подготовка производства (ТПП) согласно ГОСТ 14.004-83 определяется как совокупность мероприятий, обеспечивающих технологическую готовность производства (наличие на предприятии полных комплектов конструкторской и технологической документации и средств технологического оснащения, необходимых для осуществления заданного объема выпуска продукции с установленными технико-экономическими показателями).
Порядок организации и управления технологической подготовкой производства регламентируется: о на государственном уровне - стандартами ЕСТПП; о на отраслевом уровне - отраслевыми стандартами ОСТПП; о на уровне предприятия - стандартами предприятия СТП-ТПП. Технологическая подготовка производства, как вид производственной деятельности предприятия, взаимосвязана со стадиями жизненного цикла продукции по ГОСТ Р 15.000-94 и предусматривает проведение работ при проектировании, производстве, эксплуатации и ремонте изделий. В частности, ТПП ремонтного производства направлена на: сокращение сроков подготовки ремонтного производства при освоении новых ремонтируемых изделий, совершенствовании технологии ремонта, внедрении новых средств технологического оснащения, реконструкции предприятия; формирование и решение принципиальных проблем технологии и организации ремонта, применения материалов до начала постановки изделий в ремонтное производство; своевременное обеспечение ремонтного производства качественными технологическими процессами, материалами, комплектующими . изделиями, средствами . технологического оснащения на основе использования, при их создании или приобретении, информационных массивов описаний конструкторско-технологических решений; своевременное обеспечение исходной технологической информацией материально-технических и организационно-экономических процессов подготовки производства, в том числе реконструкции, расширения или нового строительства; создание условий для организационной, информационной и технической совместимости работ ТПП, проводимых на стадиях постановки изделий на ремонтное производство различными исполнителями. Организационную, информационную и техническую совместимость работ ТПП обеспечивают на основе применения: типовых конструкторско-технологических, технологических и организационных решений, в том числе типовых (групповых) технологических процессов и унифицированных средств технологического оснащения; - требований действующей нормативно-технической документации
Системы разработки и постановки продукции на производство (СРПП), Единой . системы конструкторской документации (ЕСКД), Единой системы технологической документации (ЕСТД), Единой системы технологической подготовки производства (ЕСТПП), Систем качества; - прогрессивных информационных технологий на основе единых баз данных конструкторско-технологического назначения; - постоянной обновляемоести и достоверности информации, а также быстроты и простоты доступа к ней с учетом обеспечения санкционированного доступа к информации (конструкторской, технологической, производственной), изделиям, материалам и оборудованию; - методов информационного и математического моделирования процессов ТПП; - методов сетевого планирования и управления ТПП; - преемственности и документирования организационных решений по ТПП на этапах постановки изделий на ремонтное производство; - интенсивной компьютерной поддержки процессов ТПП. ТПП начинается с получения исходных документов на производство ремонта новых изделий, организацию нового или совершенствование действующего производства и осуществляется на основе применения современных методов организации и управления (системный анализ, моделирование, экономико-математические методы). Модель процесса ТПП должна быть ориентирована на оптимальный для данных конкретных условий уровень автоматизации процессов сбора, подготовки, обработки, передачи, представления и размножения информации.
Технологическая подготовка ремонтного производства включает решение задач, группируемых по следующим основным функциям: а) обеспечение ремонтной технологичности конструкции изделия; б) разработка технологических процессов ремонта и технического обслуживания; в) проектирование и изготовление средств технологического оснащения, необходимых при ремонте и ТО;
Анализ и формализованное описание проектных задач технологической подготовки вагоноремонтного производства
Как известно проектирование представляет собой итерационный процесс последовательного решения комплекса взаимосвязанных информационных и проектных задач регламентированными способами, который заканчивается оформлением результатов, проектирования в виде комплекта документов установленной формы.
Объектами проектирования на вагоноремонтных предприятиях являются технологические процессы (ТП) ремонта и технического обслуживания вагонов и их составных частей, а также ТП изготовления отдельных деталей и сборочных единиц (запасных частей).
Комплекс работ, связанных с обеспечением технологической готовности производства к постоянно меняющимся внешним и внутренним для предприятия условиям, получивший название технологическая подготовка производства (ТПП), является неотъемлемой частью производственного процесса любого предприятия, в том числе и.вагоноремонтного. Основное ядро ТПП составляют работы по проектированию технологических процессов.
Поэтому, в качестве объекта целесообразно принять комплекс работ по технологической подготовке производства. Это позволит: сформировать структурную схему выполнения работ по ТПП; определить перечень частных проектных задач и выбрать или разработать модели их формализованного описания и соответствующее информационное и программное обеспечение; на основе структурной схемы выполнения работ создать модели формализованного описания объектов и методику выполнения проектных работ в системе.
В самом общем виде при технологической подготовке производства (рис. 3.5.) выполняется комплекс работ, связанных с проектированием и обработкой результатов проектирования.
В состав проектных работ ТПП вагоноремонтного производства включены работы по проектированию ТП ремонта (изготовления) изделия, конструированию специальной технологической оснастки (приспособления, измерительный, вспомогательный и режущий инструмент) и проектированию ТП ее изготовления (рис.3.5). Поэтому, проектирование в ТПП затрагивает как технологический, так и конструкторский аспекты.
Понятие "изделие" - обобщение, под которым подразумевается вагон, узел вагона, устройство, специальная технологическая оснастка и т. п. Элементами изделия, если для его описания применить принцип декомпозиции, являются сборочные единицы и отдельные детали. В свою очередь, деталь представляет базовый элемент в структурной схеме изделия или его сборочной единицы. Следовательно, объектами технологического проектирования в ТПП являются ТП ремонта (изготовления) изделия и его элементов, а конструкторского - специальная технологическая оснастка.
Так как конструирование специальной технологической оснастки возможно только тогда, когда ТП ремонта (изготовления) изделия и/или его элементов спроектированы, то технологический аспект организации работ в ТПП первичен, а его результаты представляют набор исходных данных как для выполнения конструкторских работ в ТПП, так и работ, связанных с обработкой результатов проектирования.
Исходные данные для технологического проектирования определяются из комплекта конструкторской документации на изделие, в состав которой входят: сборочные чертежи изделия, его узлов со спецификациями и рабочие чертежи деталей изделия, которые необходимо отремонтировать или изготовить. Поэтому технологическое проектирование включает разработку множества ТП ремонта и изготовления элементов и изделия в целом:
В состав множества ТП, в зависимости от конкретного вагоноремонтного предприятия, могут входить технологические процессы: технического контроля; очистки; сборки-разборки; механической обработки; термообработки; сварки; слесарных работ; электромонтажных работ; нанесения защитных покрытий; изготовления деталей; испытаний агрегатов и систем вагонов; технического обслуживания; экипировки и другие.
Многообразие технологических процессов приводит к тому, что в организации проектных работ ТПП необходимо применять специализацию: по типам ремонтируемых вагонов (уровень№1 на рис. 3.5); по типам ремонтируемых узлов и систем вагонов (уровень№2 на рис.3.5); по видам ремонта и ТО (уровень№3 на рис.3.5).
В связи с этим, организационная структура технического отдела вагонного депо должна включать различных специалистов по проектированию отдельных ТП и специальной технологической оснастки. Каждый технолог/конструктор должен отвечать за выполнение проектных работ и сопровождение определенных классов изделий. Такой подход к организации проектных работ, с одной стороны, - способствует повышению их производительности, так как открывает возможность проводить проектирование на базе аналогов, которыми являются результаты ранее выполненных проектных работ, а с другой - свидетельствует о различиях в методах технологического проектирования, что естественно должно приниматься во внимание. Необходимо отметить, что специализация по классам изделий применяется только в тех технологических переделах, где она позволяет повысить производительность проектных работ. Выбор технологической подготовки производства в качестве объекта проектирования системы ориентирует ее разработчиков на создание такой системы, возможности которой позволяют выполнять весь комплекс задач технологической подготовки производства. Решить данную проблему, несмотря на объективные различия в методах выполнения проектных работ, можно только в том случае, если на основе анализа различных методов выполнения проектных работ выявлено то общее, что позволит разработать принципы построения системы в целом, т. е. применить комплексный подход в решении данной проблемы. На первом этапе технологической подготовки производства (ТПП) к работе в новых условиях перед техническими отделами вагонных депо стоит задача, связанная с определением типов ремонтируемых изделий (уровни №№1 и 2 на рис. 3.5) и сбором исходной информации, характеризующей их состав и конструктивные особенности (конструкторская документация на ремонтируемые изделия). На основании полученной информации выполняется структурно-технологический анализ изделий с целью получения: - перечня деталей и сборочных единиц, подлежащих ремонту; - структурных схем сборочных единиц; технологических требований (свойств), содержащихся в конструкторских документах. На втором этапе технолог определяет вид ремонта или технического обслуживания (уровень №3 на рис. 3.5) и подбирает нормативную документацию, устанавливающую состав и порядок выполнения ремонтных работ: правила ремонта, руководства, инструкции, типовые технологические процессы и др. На третьем этапе ТПП разрабатываются технологические процессы (ТП) на ремонт и ТО изделия (вагона) в целом и его сборочных единиц и деталей (уровни№№4, 5 и 6 на рис. 3.5). В структурном плане любой ТП - упорядоченная последовательность технологических операций (уровень№5 на рис. 3.5), содержание которых регламентировано и заносится в бланки таблиц (маршрутные и операционные карты) заданной формы.
Математические модели (ММ) технологических процессов ремонта и технического обслуживания вагонов
Проектной процедурой будем называть часть этапа технологического проектирования, выполнение которой заканчивается получением проектного решения. Каждой проектной процедуре соответствует некоторая задача, решаемая в рамках данной процедуры. Процедура называется типовой, если она предназначена для многократного применения при проектировании многих типов объектов. При проектировании технологических процессов вагоноремонтного производства могут быть использованы четыре основные группы процедур: - процедуры структурного анализа; - процедуры параметрического анализа; - процедуры структурного синтеза; - процедуры параметрического синтеза.
Типовыми задачами проектирования технологических процессов являются: - проектирование структурно-технологической схемы технологического процесса; - объединение переходов в операции и выбор моделей основного технологического оборудования; - определение структуры операции и последовательности выполнения переходов; - выбор обрабатывающего инструмента и разработка технического задания на проектирование специального инструмента; - выбор технологической оснастки или разработка технического задания на ее проектирование; - расчет режимов обработки; - подготовка управляющих программ для станков с числовым программным управлением; - определение норм времени обработки, профессии и квалификации рабочего; - определение рациональной последовательности операций исходя из заданного критерия с учетом особенностей производственной системы. Главной задачей структурного анализа является определение выходных параметров объекта моделирования в зависимости от его структуры (состава и последовательности элементов), внутренние параметры элементов остаются неизменными. Будем рассматривать две группы объектов моделирования, представляющих различные иерархические уровни. Первая группа -технологические процессы (ТП), вторая - технологические операции. Структуру технологического процесса образуют операции, а структуру операции образуют технологические переходы. На первом уровне моделируется технологический процесс, элементами которого являются операции. В качестве основных выходных параметров технологического процесса будем рассматривать: - трудоемкость выполнения ТП; - продолжительность технологического цикла; - расход материалов и запасных частей на выполнение ТП; - расход электроэнергии на выполнение ТП; - расход сжатого воздуха на выполнение ТП; - расход пара на выполнение ТП; - расход воды на выполнение ТП; - себестоимость ТП. В общем виде математическая модель процедуры структурного анализа технологического процесса может быть записана в виде: где Утп - множество выходных параметров ТП; ST - структура ТП. Формула (4.5) выражает зависимость выходных параметров объекта моделирования (технологического процесса) от его структуры. Рассмотрим подробнее элементы (4.5). Множество выходных параметров ТП запишем в виде: где Утп - множество выходных параметров ТП; Утр - трудоемкость выполнения ТП; Упр - продолжительность технологического цикла; Ум - расход материалов и запасных частей на выполнение ТП; Уэ - расход электроэнергии на выполнение ТП; Увоз - расход сжатого воздуха на выполнение ТП; Упар - расход пара на выполнение ТП; Увод - расход воды на выполнение ТП; Усеб - себестоимость ТП.
Структура технологического процесса (ST ) в соответствии с методологией, изложенной в главе 3, определяется как: Cj { Cji , Cj2 , ...Cjp }- множество свойств j-го элемента ТП; а - количество связей j-го элемента ТП; р - количество свойств j-ro элемента ТП. Математическая модель процедуры структурного анализа устанавливает зависимость выходных параметров (Утп) от структуры (ST) технологического процесса, т.е. позволяет определить Утп для различных структурных вариантов ТП при неизменных параметрах его операций (С ). В этом случае технологический процесс может быть представлен в виде графа (см. рис.4.5), который определяет состав и последовательность (маршрут) выполнения операций. Вершины графа соответствуют операциям ТП, а дуги характеризуют последовательность выполнения операций. Матрица смежности и матрица инциденций графа показаны на рис.4.6 и 4.7 соответственно. Полагая внутренние свойства (параметры) операций технологического процесса (Ст) неизменными, выразим его выходные параметры через эти свойства
