Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ проблем управления качеством на этапах подготовки производства машиностроительной продукции в области информационного сопровождения 13
1.1 Проблемы информационного сопровождения в управлении качеством машиностроительной продукции 13
1.2 Стандартизация в системе управления качеством на машиностроительном производстве 17
1.3 Развитие методов повышения качества продукции в области информационного сопровождения
1.3.1 Развитие и применение информационных технологий в управлении предприятием 20
1.3.2 Методы функциональной систематики 24
1.4 Современные инструменты повышения качества
машиностроительной продукции 30
1.4.1 «Перспективное планирование качества продукции» 30
1.4.2 Обзор используемых методов системного анализа 35
1.4.3 Методы идентификации динамических моделей управления 39
1.5 Выводы к 1 главе 42
Глава 2. Построение моделей управления качеством изделиймашиностроения 43
2.1 Анализ требований национального стандарта РФ ГОСТ Р 51814.6-2005 43
2.2 Структуризация этапов процедуры «Перспективное планирование качества продукции» 49
2.3 Построение модели информационных потоков процедуры «Перспективное планирование качества продукции»
2.4 Построение и анализ динамической модели управления качеством изделий машиностроения 59
2.5 Выводы к главе 2 68
Глава 3. Управление качеством подготовки производства на основе методов функциональной систематики 70
3.1 Анализ информационных потоков обратной связи этапов жизненного цикла машиностроительной продукции 70
3.2 Разработка алгоритма анализа формы и функционального назначения изделий машиностроения 75
3.3 Разработка классификаторов функциональных воздействий и объектов, на которые оказывается функциональное воздействие 85
3.4 Формирование конструктивно-технологических параметров 88
3.5 Разработка и практическое применение алгоритма построения функциональной системы изделий машиностроения 92
3.5.1 Разработка алгоритма построения функциональной системы изделий машиностроения 92
3.5.2 Практическое применение алгоритма построения функциональной системы изделий машиностроения на примереустройства заднего моста грузового автомобиля 94
ВыводыкглавеЗ 100
Глава 4. Практическая реализация алгоритмов функциональной систематики 102
4.1 Разработка структуры полей базы данных «APQP 1.0» 102
4.2 Разработка компьютерной программы «Тахоп 2.0» 112
4.3 Разработка алгоритма информационного сопровождения процессов управления качеством изделий машиностроения на основании функциональной компьютерной систематики 115
4.4 Практическая реализация алгоритма информационного сопровождения процессов управления качеством изделий машиностроения 117
Заключение 129
Список литературы 132
- Развитие методов повышения качества продукции в области информационного сопровождения
- Построение модели информационных потоков процедуры «Перспективное планирование качества продукции»
- Разработка и практическое применение алгоритма построения функциональной системы изделий машиностроения
- Разработка алгоритма информационного сопровождения процессов управления качеством изделий машиностроения на основании функциональной компьютерной систематики
Введение к работе
Актуальность темы. Рост производства высокотехнологичной продукции с постоянно обновляемым модельным рядом требует организации последовательно-параллельного выполнения этапов подготовки производства, позволяющего повысить эффективность процессов проектирования. В связи с развитием технологического прогресса, актуальной является задача разработки информационного сопровождения процессов управления качеством, позволяющего выполнять оперативную работу по устранению и предупреждению дефектов. Основой таких исследований могут послужить методы функциональной систематики, позволяющие создать единую систему описания материальных объектов для различных отраслей машиностроения; обозначить эти объекты функциональными формулами, однозначно воспринимаемыми во всех областях знаний; усовершенствовать процесс проектирования за счет создания эффективной информационно-поисковой системы; сократить количество ошибок при выборе объектов производства, соответствующих требованиям потребителя; усовершенствовать процесс диагностики сложных технических систем и предотвращения отказов еще на стадии проектирования. Важной проблемой управления качеством изделий машиностроения является идентификация информационной модели формирования качества, определение параметров, оказывающих ключевое влияние на работоспособность изделий. Поэтому необходимой является компьютерная систематизация деталей машин по функциональным и конструктивно-технологическим параметрам. Таким образом, актуальность темы определяется необходимостью комплексного исследования, связанной с недостаточной разработанностью моделей и алгоритмов информационного сопровождения процессов управления качеством изделий машиностроения.
Степень теоретической разработанности темы.
С различных позиций вопросы повышения качества продукции на этапах подготовки производства изучались отечественными и зарубежными учеными, среди которых Г.Ф. Биктимирова, Н.В. Ващенко, А.В. Глазунов, Н.В. Горячева, Е.В. Колганов, В.А. Лапидус, М.И. Розно, E.M. Goldratt, W.E. Deming, K. Ishikava, W.A. Shewhart и другие. Вопросам развития и применения методов функциональной систематики посвящены работы следующих отечественных и зарубежных ученых: С.М. Бреховских, С.А. Манцеров, А.П. Прасолов, В.Ф. Солинов, А.Ф. Ширялкин, C.F. Kirschman, G.M. Fadel и других. Проблемам идентификации динамических моделей управления посвящены работы В.В. Андреева, Н.П. Бусленко, В. Стрейца, Е.В. Тесленко, M.A. Arbib, R.E. Kalman, P. Falb и других. Исследования этих ученых целесообразно
развивать в направлении анализа взаимосвязей процессов и внутренних информационных потоков этапов подготовки производства, расширения возможностей структурных параметров в пространстве состояний динамической системы, применения методов функциональной компьютерной систематики изделий машиностроения.
Целью работы является построение информационного сопровождения этапов подготовки производства изделий машиностроения, позволяющего повысить эффективность функционирования системы управления качеством.
Задачи исследования:
-
Анализ существующих проблем в области информационного сопровождения этапов подготовки производства;
-
Построение модели информационных потоков процедуры «Перспективное планирование качества продукции»;
-
Модификация структуры формул функциональной компьютерной систематики изделий машиностроения;
-
Разработка модели возвратно-информационного цикла формирования параметров качества изделий машиностроения.
-
Разработка алгоритма построения функциональной системы изделий;
-
Разработка алгоритма информационного сопровождения процессов управления качеством изделий машиностроения;
-
Разработка структуры полей баз данных информационного сопровождения и компьютерной программы «Taxon 2.0»;
-
Разработка формы электронного функционального паспорта качества изделий машиностроения.
Объект исследования - информационные связи между процессами жизненного цикла изделий машиностроения.
Предмет исследования - модели и алгоритмы функциональной систематики и структуризации данных о качестве изделий машиностроения.
Область исследования соответствует следующим пунктам паспорта специальности 05.13.01. - «Системный анализ, управление и обработка информации (в науке и промышленности)»:
Пункт 4. Разработка методов и алгоритмов решения задач системного анализа, оптимизации, управления, принятия решений и обработки информации;
Пункт 7. Методы и алгоритмы структурно-параметрического синтеза и идентификации сложных систем;
Пункт 12. Визуализация, трансформация и анализ информации на основе компьютерных методов обработки информации.
Научная новизна. По итогам диссертационного исследования получены следующие результаты, обладающие научной новизной и являющиеся предметом защиты:
-
Предложена модифицированная структура формул функциональной компьютерной систематики изделий машиностроения для классификации данных о выпускаемых деталях, отличающаяся систематизацией разнородных данных, позволяющая выполнять диагностику сложных технических систем. (Соответствует области исследования «Пункт 7» паспорта специальности).
-
Разработан алгоритм построения функциональной системы изделий для систематизации данных об изделиях машиностроения, отличающийся модифицированной структурой таксономической модели, позволяющий осуществлять генерацию формул функциональной компьютерной систематики. (Соответствует области исследования «Пункт 4» паспорта специальности).
-
Разработан алгоритм информационного сопровождения процессов управления качеством изделий машиностроения на основании функциональной компьютерной систематики для оптимизации процесса обработки информации и систематизации данных, отличающийся использованием в качестве поискового языка информационной системы функциональных формул, обеспечивающий целостность информационных потоков в режиме обратной связи между этапами жизненного цикла изделия. (Соответствует области исследования «Пункт 12» паспорта специальности).
Методологию и методы диссертационного исследования составляют методы системного анализа, методы моделирования, методы синтеза разнородных данных, методы таксономии и функциональной систематики, методы проектирования информационных систем.
Достоверность и обоснованность результатов диссертационной работы обеспечены корректным использованием математического аппарата, подтверждаются сравнением разработанных моделей и алгоритмов с результатами экспериментальных исследований и внедрением результатов работы на предприятиях и в организациях машиностроительного кластера.
Практическая значимость работы заключается в разработке программного комплекса «APQP 1.0», обеспечивающего информационное сопровождение процессов последовательно-параллельного проектирования продукции, позволяющего сократить время на поиск информации о качестве изделий, вести статистический учет данных о возникающих дефектах и на его основе разрабатывать меры по устранению и предупреждению отказов изделий машиностроения, повышая качество продукции. Получено свидетельство о государственной регистрации программы «Taxon 2.0», № 2017611941.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Модифицированная структура формул функциональной компьютерной систематики изделий машиностроения.
-
Модель возвратно-информационного цикла формирования параметров качества изделий машиностроения.
-
Алгоритм построения функциональной системы изделий машиностроения.
-
Алгоритм информационного сопровождения процессов управления качеством изделий машиностроения на основании функциональной компьютерной систематики.
Сведения о внедрении результатов.
Теоретические и прикладные результаты диссертационной работы внедрены:
-
в работу публичного акционерного общества «Нижегородский машиностроительный завод», г. Нижний Новгород;
-
в работу акционерного общества «Нижегородский завод 70-летия Победы», г. Нижний Новгород;
-
в научную работу ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева»;
-
в учебный процесс ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева» при подготовке бакалавров по направлению 221400 «Управление качеством» в рамках программы подготовки кадров для предприятий оборонно-промышленного комплекса, а также при подготовке бакалавров и магистров по направлениям 27.03.02 и 27.04.02 «Управление качеством». Апробация результатов исследования. Результаты исследования
докладывались и обсуждались на пятнадцати региональных, всероссийских и международных научных конференциях:
XIII Всероссийская научно-практическая конференция «Управление качеством» (г. Москва, 2014);
«Региональный молодежный проект - Эстафета качества» (г. Нижний Новгород, 2014, 2015);
«Национальный молодежный проект - Эстафета качества» (г. Нижний Новгород, 2014, 2015);
Региональная молодежная научно-практическая конференция «Система менеджмента качества в машиностроении» (г. Нижний Новгород, 2014);
VI Международная Интернет-конференция молодых ученых, аспирантов и студентов «Инновационные технологии: теория, инструменты,
практика» (г. Пермь, 2014);
VII Международная студенческая электронная научная конференция «Студенческий научный форум 2015» (г. Москва, 2015);
XIII, XIV, XVI Международные молодежные научно-технические конференции «Будущее технической науки» (г. Нижний Новгород, 2014, 2015, 2017);
XX, XXI, XXII Нижегородские сессии молодых ученых (технические науки) (г. Нижний Новгород, 2015, 2016, 2017);
XXI Международная научно-практическая конференция «Системный анализ в проектировании и управлении» (г. Санкт-Петербург, 2017). Публикации. Основное содержание диссертационной работы отражено в
14 печатных работах, в том числе 4 представлены в научных изданиях, рекомендуемых ВАК Министерства образования и науки РФ; 1 свидетельство о регистрации программы для ЭВМ.
Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ.
Панов А.Ю., Трофимова М.С., Косенков Н.В.. Свидетельство РФ на программу для ЭВМ № 2017611941 «Taxon 2.0».
Личный вклад автора. Все выносимые на защиту результаты и положения, составляющие основное содержание диссертационной работы, разработаны и получены лично автором. Автор принимал участие в программной реализации алгоритмов и внедрении созданного программного обеспечения. В большинстве работ, опубликованных в соавторстве, соискателю принадлежит определяющая роль при исследовании задачи и получении результатов.
Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 159 страницах, состоит из введения, четырех глав, содержащих 45 рисунков и 23 таблицы, заключения и 4 приложений. Библиографический список включает 106 наименований.
Развитие методов повышения качества продукции в области информационного сопровождения
На четвертом этапе решались «задачи согласования работы отдельных производственных участков, оптимизации использования ресурсов и расчеты уровней запасов» [27]. После этого проводилась процедура подобная современной оценке осуществимости проекта и, в случае «несогласованности возможностей предприятия с первым вариантом планов поставок готовой продукции производился (вместе с вышестоящей инстанцией) пересчет этого плана» [27]. Наличие автоматизированных систем упрощало процесс согласования планов.
Затем автоматизированная система осуществляла «контроль за выполнением плана, регистрировала возникающие отклонения и вырабатывала проекты решений по ликвидации этих отклонений» [27].
В.М. Глушков считал, что «одной из важнейших задач автоматизированной системы управления предприятием (АСУП) является ведение интегрированных баз данных, содержащих все самые подробные сведения о соответствующих предприятиях. Оборудование, предприятия, кадры работающих, материальные запасы, планы, нормативы, цены, описание конструкций и технологии производства производимой продукции - все должно не только быть представлено в памяти ЭВМ, но и непрерывно оперативно обновляться в соответствии с происходящими на предприятиях изменениями» [26]. Для быстрой отладки таких изменений предлагалось автоматизировать документооборот: автоматизировать места рабочих, руководящего персонала предприятий, а также использовать автоматические датчики. Таким образом, предполагалось, что информация будет поступать в информационную систему без предварительного оформления ее в виде бумажных документов.
Внедрение автоматизированных систем планирования и проектирования качества продукции должно осуществляться не на отдельных предприятиях или подразделениях, а в целой корпорации [98]. Только тогда внедрение информационной системы даст положительный результат.
Значимое место в кибернетике занимает теория надежности кибернетических систем, основной задачей которой является разработка методов построения систем, обеспечивающих правильное функционирование систем при потере работоспособности части их элементов, разрыве тех или иных связей и других возможных случайных сбоях или неисправностях [27]. Так, например, в работе устройства заднего моста грузового автомобиля может потребоваться замена главной пары шестерен в результате течи сальника и вытекания из него масла. По причине износа подшипников возникает люфт в редукторе заднего моста, который может нарушить работоспособность дифференциала. Эти проблемы можно решить, применяя грамотно разработанную систему предупреждения дефектов выпускаемой продукции и диагностики агрегатов при их эксплуатации.
Одним из фундаментальных понятий, определяющих методологию изучения поведения управляющих систем и широко применяемым в настоящее время, является моделирование [8, 36]. Оно основано на установлении сходства между двумя объектами. Если свойства и признаки двух объектов схожи между собой, то один объект можно назвать оригиналом, а другой - его моделью. При моделировании системы, внутреннее устройство которой не поддается детальному описанию, используют метод «черного ящика» [38]. Этот метод предложил создатель кибернетики N. Wiener. Суть метода заключается в том, что система рассматривается как «черный ящик», внутренние процессы которого не анализируются. Рассматриваются лишь входы и выходы данной системы без процесса преобразования входных данных в выходные [74].
На основании метода «черного ящика» и идей процессной ориентации M.E. Portera [103] W.E. Deming предложил идею поточной диаграммы, которая визуализировала взаимосвязи внутри предприятия (от поставщика до потребителя) в виде процесса.
В 90-х гг. XX в. в США был предложен новый подход к созданию компьютерной управляющей системы на основании единого электронного описания продукции на всех этапах ее жизненного цикла (ЖЦ) - CALS-технологии [1, 17]. Русскоязычный аналог понятия CALS называется Информационная Поддержка жизненного цикла Изделий (ИПИ) [30, 31]. Главный принцип ИПИ описан в «Концепции развития CALS-технологий в промышленности России»: «Информация, однажды возникшая на каком-либо этапе ЖЦ, сохраняется в ИИС и становится доступной всем участникам этого и других этапов (в соответствии с имеющимися у них правами пользования этой информацией). Это позволяет избежать дублирования, перекодировки и несанкционированных изменений данных, избежать связанных с этими процедурами ошибок и сократить затраты труда, времени и финансовых ресурсов» [79, 80].
Применение CALS-технологий позволяет решать проблемы обеспечения качества продукции [52], так как электронное описание этапов жизненного цикла изделия полностью соответствует требованиям международных стандартов качества ИСО серии 9000 [48, 81]. В связи с тем, что машиностроительное производство имеет достаточно высокий уровень сложности, CALS-технологии находят широкое применение в этой сфере деятельности.
Построение модели информационных потоков процедуры «Перспективное планирование качества продукции»
Рассмотрим основные этапы процедуры «Перспективное планирование качества продукции», основанные на требованиях национального стандарта Российской Федерации ГОСТ Р 51814.6-2005, с точки зрения сотрудника, который отвечает за совершенствование системы управления качеством машиностроительного предприятия [87]. Ключевой задачей данного раздела является представление процедуры APQP в наглядной форме, позволяющей сотрудникам, в частности, работникам, входящим в состав APQP-команды, без особого труда понимать, как работает процесс в целом и за какую из функций всего «механизма» они отвечают. Что поможет молодым сотрудникам легче адаптироваться к работе и улучшит производственный процесс [45].
Процедура APQP состоит из пяти этапов. Рассмотрим их основные цели и построим блок-схему алгоритма каждого этапа [106]. Для графического представления моделей используем нотацию ЕРС (Event-driven Process Chain, событийная цепочка процессов), позволяющую отобразить требуемую последовательность действий сотрудников предприятия при выполнении процесса последовательно-параллельного проектирования продукции и информационные связи между этапами процедуры.
Этап I. Планирование, разработка концепции и плана обеспечения качества продукции
Целью I этапа является обеспечение понимания потребностей и ожиданий потребителей и планирование всего APQP-процесса. Определим основные информационные связи между процессами I этапа (рисунок 2.2.1). N Анализ общей информации - определение целевого потребителя Определение целевого потребителя - анализ бизнес-плана потребителя Анализ бизнес-плана потребителя - определение целей разработки продукции Определение целей разработки продукции - формирование предположений о продукции/процессах Информация от конкретных потребителей - формирование предположений о продукции/процессах
Формирование предположений о продукции/процессах - определение опорных показателей
Определение опорных показателей продукции — получение данных по исследованию надежности Получение данных по исследованию надежности — формирование целей по надежности и качеству Формирование предположений о продукции/процессах - составление предварительного перечня Формирование предположений о продукции/процессах - построение предварительной карты потока
Составление предварительного перечня материалов — построение предварительной карты потока процесса Формирование целей по надежности и качеству — составление предварительного перечня ключевых характеристик продукции и процессов г Построение предварительной карты потока процесса — составление предварительного перечня ключевых характеристик продукции и процессов Составление предварительного перечня ключевых характеристик продукции и процессов составление плана обеспечения качества продукции Составление предварительного перечня ключевых характеристик продукции и процессов — анализ бизнес-плана потребителя Составление плана обеспечения качества продукции — поддержка руководства
В связи с тем, что процедура APQP должна выполняться последовательно-параллельно, необходимо ввести понятие такого процесса как «Анализ и корректирующие действия». Присвоим ему порядковый номер 1.57. После выполнения этапов необходимо проводить анализ выполненных работ и в случае неудовлетворительного результата разрабатывать корректирующие действия, которые следует проводить, вернувшись на один или несколько этапов назад. С учетом введенного процесса, построим блок-схему алгоритма I этапа (рисунок П.1.1) в программе Microsoft Office Visio [99]. В данной работе предлагается выполнять анализ и корректирующие действия на основании сформированных потоков данных. Этот процесс (1.57) и последующие действия (переход на следующий процесс или возвращение к предшествующему процессу) выделен пунктирной линией.
Выполнение работ первого этапа позволяет определить целевого потребителя, сформировать цели разработки продукции, составить предварительный перечень ключевых характеристик продукции и процессов, соответствующий бизнес-плану потребителя, составить план обеспечения качества продукции и получить поддержку руководства. Это приводит к постепенному уменьшению производственного брака, количества рекламаций от потребителей, увеличению доверия к выпускаемой продукции, и как следствие, повышению конкурентоспособности отечественных изделий машиностроения [85]. Полученная блок-схема позволяет понять сотрудникам APQP-команды, как должен выполняться этап планирования, разработки концепции и плана обеспечения качества продукции, завершить первый этап и перейти к выполнению этапа «Проектирование продукции (конструкции)»[85].
Цель второго этапа - это определение свойств и характеристик конструкции будущего изделия на основе анализа технических требований, другой технической информации, результатов испытаний опытного образца и аналогичных документов. В случае если разработку изделия выполняет сторонняя организация, APQP-команде необходимо рассмотреть все факторы разработки [49].
На II этапе формируется перечень особо важных документов, например, таких как перечень показателей качества, план управления опытным образцом, план управления установочной серией, которые впоследствии используются при выполнении четвертого этапа процедуры [44]. Основные информационные связи между процессами второго этапа представлены на рисунке 2.2.2, блок-схема алгоритма второго этапа представлена на рисунке П.1.2. Полученная блок-схема отражает процессы последовательно-параллельного проектирования конструкции изделия, формирования плана управления для опытного образца, создания опытного образца и составления календарного плана APQP.
Разработка и практическое применение алгоритма построения функциональной системы изделий машиностроения
В процессе управления качеством продукции в области информационного сопровождения этапов подготовки производства важной задачей является определение ключевых параметров, по которым можно однозначно идентифицировать выпускаемые изделия. Для продукции машиностроительной отрасли такими параметрами являются функциональное назначение и конструктивная форма, на основании которой можно классифицировать детали по типу, подтипу, классу и подклассу. В рамках исследования рассматриваются случаи проектирования изделий, разрабатываемых впервые, а также изделий, в конструкцию или технологию которых носятся изменения с целью улучшения качества продукции. Разработаем алгоритм анализа формы и функционального назначения изделий машиностроения. 1. Определение формы проектируемого изделия. Если планируется изменение конструкции, необходимо построить ЗБ-модель изделия, в случае, если конструкция уже известна, можно использовать модель аналогов или изображение готовой продукции. 2. Проверка правильности определения формы. 3. Определение функционального назначения проектируемого изделия. 4. Проверка правильности определения функционального назначения. Полученный алгоритм представлен на рисунке 3.2.1. Построение ЗВ-модели проетируемого изделия Поиск модели аналога или изображения готовой продукции Определение функционального назначения проектируемого изделия Алгоритм анализа формы и функционального назначения изделий Применение полученного алгоритма позволяет выполнить анализ входящей информации для процесса описания проектируемых изделий при помощи формул функциональной компьютерной систематики.
Проверим работу алгоритма (рисунок 3.2.1) на примере анализа формы и функционального назначения деталей устройства заднего моста грузового автомобиля, представленного на рисунке 3.2.2.
В результате применения алгоритма для анализа формы и функционального назначения деталей заднего моста грузового автомобиля можно сделать вывод о том, что выполнение разработанного алгоритма позволяет получить требуемые данные (таблица 3.2.1). Табл. 3.2.1 - Анализ формы и выполняемых функций деталей заднего моста Наименование детали Описание формы детали с изображением Функциональное назначение Тормозной барабан Полый невысокий цилиндр сотверстиями, деталь типа телвращения [72] Остановка колес Ступица заднего колеса Деталь типа тел вращения, имеющаявнешний обод с отверстиями ивнутреннее отверстие сложнойконфигурации [92] Крепление колес Вращение колес Манжета ступицы Уплотнительная деталь в виде кольца Предотвращение утечки масла[83] Шайба упорная Деталь в виде кольцаО Защита поверхности сальника от поврежденийПредотвращение утечки смазки Кожух полуоси Деталь имеет форму прямоугольногопараллелепипеда с центральнымпрямоугольным отверстием, на концецилиндрический участок с резьбойV Передача масла [23] Продолжение табл. 3.2.1. Наименование детали Подшипник ступицы Описание формы детали с изображением Самостоятельная сборочная единица, состоящая из наружного и внутреннего колец, между которыми помещены тела качения (конические ролики) [89] Функциональное назначение Фиксация положения ступицы [89] Гайка подшипника ступицы Деталь резьбового соединения или винтовой передачи, имеющая отверстие с резьбой [92] Регулировка подшипников ступицы Контргайка Деталь резьбового соединения или винтовой передачи, имеющая отверстие с резьбой [92] Фиксация положения гайки подшипника ступицы Фланец полуоси Плоская деталь круглой формы с равномерно расположенными отверстиями для болтов Крепление ступицы к полуоси Болт Крепежная деталь для разъемного резьбового соединения в виде цилиндрического стержня, с головкой на одном конце и метрической наружной резьбой на противоположном конце Крепление фланца полуоси к ступице Продолжение табл. 3.2.1 Наименование детали Уплотнительная прокладка Описание формы детали с изображением Плоская деталь круглой формы с равномерно расположенными отверстиями по краю и одним центральным отверстием Функциональное назначение Предотвращение утечки масла О Коробка дифференциала правая Деталь сложной формы типа тел вращения с центральным отверстием Передача крутящего момента от главной передачи на полуосевые шестерни Болт Крепежная деталь для разъемного резьбового соединения в виде цилиндрического стержня, с головкой на одном конце и метрической наружной резьбой на противоположном конце Крепление правой и левой коробок дифференциала Шайба опорная шестерни Плоская деталь в форме кольца Регулировка зазоров шестерен полуоси в коробке дифференциала Полуосевая шестерня Деталь зубчатой передачи, имеющая вид диска, зубья которого расположены на конической поверхности[92] Распределение крутящего момента по полуоси [14] Шайба опорная сателлита Деталь в форме кольца Регулировка зазоров сателлитов полуоси в коробке дифференциала Продолжение табл. 3.2. Наименование детали Описание формы детали с изображением Функциональное назначение Сателлит Деталь в виде диска с зубьями на конической поверхности Передача вращательного усилия от коробки дифференциала на полуоси
Ось сателлитов Деталь типа «вал» с небол по центру ыпим пазом Передача крутящегомомента от коробкидифференциала сателлитам Полуосевая шестерня Деталь зубчатой передачи, имеющаявид диска, зубья которогорасположены на коническойповерхности Распределение крутящего момента по полуоси Коробкадифференциалалевая Деталь типа тел вращения сравномерно расположенныминебольшими отверстиями и круглымцентральным отверстием Передача крутящего момента на левую полуось
Разработка алгоритма информационного сопровождения процессов управления качеством изделий машиностроения на основании функциональной компьютерной систематики
Рассмотрим ситуацию, когда обнаружен дефект фланца ведущей шестерни, входящего в устройство заднего моста грузового автомобиля. Достаточно ввести его название в окно поиска программы «Тахоп 2.0» и по описанию формулы функциональной компьютерной систематики можно найти детали (вал ведущей шестерни, карданный вал), на качество соединения которых повлияет дефект фланца (рисунок 4.4.8).
Файл Справи Поиск успвшо подключена Фланец ведущей шестерни введите вчннлюншычл формулу выберите «чжиадв. ь еркетмп детали TV»CCOH выберите тип воздействия объекта Фуикикмала отлчаЛ и ТА выбесите исход обхкт иЛилситя » выберите исходим» объект выберите тип воздействии обмкга-Фухохоиале отЛо/Уитд выберите исходный объект рдейте совместимость объектов-вуччионвлое Фунхшонапьиый ариетил морфологическая система комплектующих изделий морФолопмескеа система Финального изделие Коиструктивмотвэоппогичвскив признаки детали
Таким образом, при помощи программы «Тахоп 2.0» и применения формул функциональной компьютерной систематики можно выполнять оперативный поиск информации с целью обнаружения источника возникновения дефекта или быстрого предупреждения отказов в сложных технических системах.
С целью организации оперативной работы по предупреждению дефектов и выполнения статистического анализа обнаруженных дефектов в базе данных «APQP 1.0» разработан электронный функциональный паспорт качества изделий машиностроения (рисунок 4.4.9), который можно сформировать на основании информации, введенной в базу данных «APQP 1.0». В качестве уникального идентификатора изделия применяются разработанные формулы функциональной компьютерной систематики. Поэтому функциональный паспорт также взаимосвязан с программой «Тахоп 2.0».
Представленный функциональный паспорт содержит информацию восьми различных документов (материал изделия, объекты использования изделий, потенциальные дефекты, рекомендации по предупреждению дефектов, предприятие-изготовитель, три рекламации).
Экспериментальная проверка показала, что при ручной обработке данных потребовалось 0,55 ч. рабочего времени (Трод=0,55) для поиска всей необходимой информации. Среднее время обработки данных о качестве изделия с применением функционального паспорта - 0,02 ч. (Тэод=0,02). При этом на обработку «входящей» информации и регистрацию ее в базе данных затрачено 0,06 ч. (Тв.и=0,06). Рассчитаем эффективность применения функционального паспорта качества изделий по формуле: Эф п _ LP-CM (Тэ.о.д.+Тв.и.) (4.4.1) 0,55 ЭФП-“(0,02 +0,06)-6 875
Таким образом, эффективность функционального паспорта, учитывающего возникновение 3 дефектов равна 6,875. При увеличении числа обнаруженных дефектов эффективность будет увеличиваться. На рисунке 4.4.10 показана зависимость эффективности функционального паспорта на примере анализа рекламаций грузового автомобиля.
Представленный график показывает, как сократилось время, затрачиваемое при ручной обработке данных рекламаций с применением электронного функционального паспорта. Например, при анализе 3 тыс. рекламаций раньше затрачивалось 235 ч. рабочего времени. Применение функционального паспорта позволило снизить время обработки до 30 ч., что доказывает эффективность предлагаемого информационного сопровождения управления качеством изделий машиностроения.
В результате, получен алгоритм процесса проектирования изделий машиностроения с указанием решенных проблем в области информационного сопровождения (рисунок 4.4.11).
БД «APQP 1.0» позволяет осуществлять учет и оперативный поиск конструкторской документации и требований потребителя к проектируемому изделию Изготовление опытного образца Анализ и корректирующие действия Изготовление пробной партии . БД «APQP 1.0» позволяет осуществлять оперативный поиск целей проекта и конструкторской документации.
Программа «Тахоп 2.0» помогает выполнить диагностику объектов сложных технических систем, сократить процент ошибок анализа и корректирующих действий и выпуска продукции, не соответствующей требованиям потребителя.
Разработанное информационное сопровождение процессов управления качеством изделий машиностроения позволяет вести учет: — новых проектов, выбирать руководителя проекта из числа сотрудников организации и его должность. Также можно выбрать дату начала проекта и дату завершения проекта; — состава APQP-команд и календарных планов проектов; — всей общей информации по проекту, выбирая конкретные виды документов (отчет, рекламации, стандарт и т.д.) по каждому из видов общей информации. Также удобной в использовании является функция прикрепления рассматриваемых документов; — потребностей, требований и бизнес-планов потребителей; — планов обеспечения технологичности и собираемости и планов управления для опытного образца; — информации о выполнении подтверждения конструкции; хранить документы, сформированные на каждом этапе; — спецификаций материалов; — проверочных листов плана управления, нового оборудования, оснастки и проектной информации; — документов, сформированных при выполнении DFMEA; — баллов значимости и автоматически производить расчет приоритетного числа риска, при этом критическое значение выделятся красным цветом, сигнализируя о необходимости внести изменения в конструкцию; — предварительных перечней ключевых характеристик процессов; — функциональных формул описания деталей. Программа «Тахоп 2.0» позволяет выполнять: — поиск функциональной формулы по наименованию продукции или известному параметру; — расшифровку функциональной формулы, если известна ее полная запись; — конструирование функциональных формул на основании выбора отдельных параметров.
Разработанное информационное сопровождение улучшает качество процесса проектирования новых изделий, изменения конструкции уже выпускаемой продукции, помогает выполнять диагностику и предотвращение дефектов сложных технических систем.
Результаты исследования внедрены в работу промышленных предприятий машиностроительного кластера. Разработанное информационное сопровождение процессов последовательно-параллельной подготовки производства изделий машиностроения, а также предложенный электронный функциональный паспорт изделий позволили автоматизировать процесс управления проектированием узлов, а также управлять качеством изделий на основании грамотной систематизации данных об изделиях, требованиях потребителей, рекламациях, выполнять диагностику узлов и предотвращать потенциальные дефекты.
Результаты исследования внедрены в учебный процесс. Применение предложенного информационного сопровождения в учебном процессе позволяет бакалаврам и магистрам направления «Управление качеством»: — изучать требования процедуры «Перспективное планирование качества продукции» в процессе работы с информационной системой; — изучать жизненный цикл изделий машиностроения; — создавать собственные проекты по повышению конкурентоспособности продукции и разрабатывать их информационное сопровождение. В результате, работодатели получат грамотных сотрудников с наличием не только теоретических, но и практических знаний в области управления качеством машиностроительного производства с использованием информационных технологий.