Содержание к диссертации
Введение , 4
Глава 1. Система ресурсосберегающей технологической подготовки 10
Структура технологической подготовки 10
Автоматизация проектирования и выбора технологической
оснастки (ТО) 19
1.3. Минимизация потребности в средствах технологического
оснащения (СТО) 23
1.4. Группирование и модульный принцип проектирования
СТО 28
1.5. Автоматизация систем технологической подготовки произ-
водства 39
1.6. Основы календарного-планирования-при производстве
СТО в гибкоструктурном производстве 55
Выводы , 68
Глава 2. Система ускоренного оснащения гибкоструктурного производ-
71
ства. -1
Оценка потребности в технологической оснастке. 71
Управление внешними заказами на средства технологиче-
ского обеспечения 74
2.3. Обоснование выбора оснастки в гибкоструктурном произ-
водстве 77
2.4. Управление выбором средств технологического оснаще
ния 80
Выводы 84
і лава 3. Моделирование связей между объектами производства и тех
нологической оснасткой в гибкоструктурном производстве. "
Постановка начальных и граничных условий модели управления качеством технологическими средствами. 85
Физическая модель структуры управления качеством изде-
лий. 87
3.3. Динамическая система управления технологичностью и ка-
чеством продукции 92
3.4. Использование модели для оснащения гибкоструктурного
. производства станкостроительного завода 107
Выводы 1.10
Глава 4. Создание системы оснащения промышленного предприятия на
стадии технологической подготовки производства. Ш
Обоснование уровня комплектации оборудования технологической оснасткой 111
Ресурсосберегающее оснащение гибкоструктурного произ-
водства 122
Оптимизация решений с помощью экспертных оценок 129
Создание универсальных способов повышения точности и
качества за счет новых видов оснастки 132
4:5. Система построения ресурсосберегающего обеспечения
производства технологической оснасткой. .; 135
Выводы 142
Заключение 143
Список использованных источников 175
Приложения 158
Введение к работе
Актуальность темы. Потребительские свойства и спрос на изделия современного многономенклатурного машиностроения зависят от многих факторов, среди которых основными являются: качества, сроки запуска в производство и себестоимость продукции. В условиях частой смены объектов производства требуется постоянное обновление средств технологического оснащения (СТО), период создания которых определяет сроки выполнения заказов, т.е. стабильность положения предприятия на рынке сбыта продукции. Опыт Воронежского станкостроительного завода показал, что при единичных заказах на изготовление и, особенно, на ремонт оборудования для каждого вида изделий может потребоваться до 80% новой оснастки, в основном приспособлений, что может составить до 50% в себестоимости заказа и потребовать на эти цели при традиционном подходе к оснащению сроков до 1 года. Такие сроки, как правило, не удовлетворяют как заказчика,.так и исполнителя. Исследования: показали, что ускорение технологической подготовки с поддержанием высокого качества производимой продукции возможно за счет повышения универсальности средств технологического оснащения, в частности путем применения модульного принципа, освоенного в универсальной технологической; оснастке, где при переходе на новые изделия основная трудоемкость включала изготовление наладок, сборку и отладку приспособлений. Такие средства оснащения оказались технологичными для многономенклатурного производства,.но время на переоснащение, особенно на выполнение заказов по ремонту оборудования, вызывало временную остановку производства, снижение качества изделий и финансовые утраты. Завод мог потерять заказчиков. При этом ухудшались возможности финансирования социальных программ. Требовалась новая технологическая оснастка, которая бы обеспечивала высокое качество изделий и требовала минимального времени на переналадку при выполнении заказов, следовательно была бы технологичной и универсальной. В результате многолетних поисков соискатель предложил использовать для чистовых операций приспособления на ба-
зе реологических сред, применяемых ранее в оборонных отраслях в качестве подшипников. Эти среды могут сочетаться с магнитными столами выпускаемого и ремонтируемого оборудования, обеспечивают высокую точность базирования и стабильное качество продукции, в основном, на чистовых операциях, требуют минимального времени, на перенастройку. Таким образом рациональное сочетание модульного принципа на предварительных этапах обработки и новых сред при чистовых операциях в технологической оснастке позволяет достичь уровня универсальности, требуемого для современного многономенклатурного производства, а создание системы управления ускоренной технологической подготовкой открывает для предприятия возможности повышения качества продукции и завоевания стабильных позиций в конкурентной борьбе за рынки сбыта. Эта проблема является определяющей для машиностроения, и ее решение актуально для промышленности.,
Работа выполнялась в соответствии с программами Академии технологических наук РФ "Развитие новых высоких промышленных технологий" на 2005-2010 годы и, научным направлением ВГТУ "Проблемно-ориентированные системы управления" на период до 2010 года.
Целью работы является повышение технологичности средств оснащения за счет применения* универсальной оснастки, обеспечивающей требуемое качество продукции на всех стадиях изготовления изделий при снижении затрат и сроков подготовки производства, позволяющих создать преимущества в конкурентной, борьбе за рынки сбыта продукции и сохранить сложившийся профиль предприятия.
Для достижения поставленной цели были поставлены и решены следующие задачи:
Разработка нового подхода к технологичности средств технологического оснащения, обеспечивающего требуемое качество изделий.
Создание путей повышения качества изделий за счет адаптации установочных баз универсальными средствами оснащения.
Моделирование связей между базовыми поверхностями заготовки и формой контактных участков реологической жидкости в момент ее затвердевания при чистовой обработке.
Разработка структуры технологического оснащения по принципу максимальной технологичности при стабильном качестве изделий.
Создание системы управления финансовыми потоками на ускоренное оснащение многономенклатурного производства.
Разработка динамических моделей очередности запуска в производство средств технологического оснащения.
В работе использовались следующие методы исследований: теория управления многономенклатурным производством, математическая статистика;'теория модульного проектирования оборудования, основы календарного планирования в машиностроении.
Научная новизна работы включает:
Закономерности нового подхода к оценке технологичности средств оснащения, обеспечивающих стабильное качество изделий на чистовом этапе обработки за счет адаптации базовых поверхностей заготовки к реологическим средам на стадии отвердевания и устранения погрешностей предшествующей обработки при различной жесткости заготовки, что снижает затраты и сроки оснащения.
Единый подход к управлению качеством изделий при мелкосерийном и единичном производстве, позволивший минимизировать количество средств технологического оснащения и достичь уровня универсальности не достижимого другими средствами.
Закономерности и численные методы расчета потребности в средствах оснащения с учетом их применимости и универсальности для многономенклатурного производства.
Закономерности оценки сроков запуска и изготовления оснастки в зависимости от динамики заказов, отличающиеся возможностью оперативной корректировки объемов оснастки и финансирования на эти цели при из-
менении рыночной конъюнктуры применительно к производимой продукции.
5. Теорию управления многономенклатурным вспомогательным производством с учетом особенностей применения модульного принципа и реологических сред, отличающуюся критериальной оценкой потребности при слабо формализуемых объемах запуска изделий в производство.
6; Систему построения структуры управления качеством за счет универсальной самоформирующейся оснастки на базе реологической жидкости, повышающей возможности производства по повышению точности и качества
поверхностного слоя точных деталей машиностроения; Практическая ценность работы включает:
Система отработки технологичности изделий за счет универсализации* и адаптации технологической оснастки на этапах обработки деталей.
Новые способы применения реологической жидкости на большинстве чистовых технологических операций, позволяющие ускорить технологическое оснащение, повысить показатели качества (точность, шероховатость поверхностного слоя) и снизить затраты на оснащение до 10 раз.
Систему оперативного управления подготовкой производства, позволяющую минимизировать количество и материальные затраты на оснастку при увеличении уровня ее универсальности и объемов использования.
Обоснованную структуру обеспечения и контроля качества продукции за счет динамического регулирования объемами, видами: средств оснащения и поэтапного финансирования затрат на оснастку, что позволяет повысить коэффициенты загрузки имеющегося оборудования, получить повышенную прибыль и решить первоочередные задачи социального обеспечения трудового коллектива.
Личный вклад соискателя включает:
1. Новый (на уровне изобретения) подход к отработке технологичности изделий через адаптацию формы оснастки на базе реологических жидкостей, что позволило достичь высокого уровня универсальности приспособлений на чистовой стадии обработки, обеспечивающих сокращение количества
средств технологического оснащения до 10 раз и снижение затрат на подготовку производства малотиражной продукции в 2-3 раза.
Стабилизацию требуемого качества единичной и мелкосерийной; продукции (особенно при ремонте оборудования) за счет адаптации установочных баз к опорным поверхностям заготовок с устранением влияния погрешностей чернового этапа обработки и повышения жесткости технологической системы. Это позволило при минимальных объемах оснащения и сроках подготовки производства обеспечить при ремонте оборудования точность до 6-7 квалитета, шероховатость поверхности Ra=0,08-0,16 мкм, т.е. полностью восстановить уровень качества, заложенный в новых станках.
Закономерности выбора объемов и видов средств технологического оснащения,. позволяющие повысить технологичность изделий за счет новых видов оснастки при,минимизации затрат на ее создание и добиться стабилизации показателей качества продукции.
Разработку системы управления финансовыми потоками, обеспечивающей ускоренное оснащение много номенклатурного производства при обоснованных объемах финансирования.
Модели очередности запуска в производства универсальной оснастки, что позволило сократить сроки перехода на выполнение очередных заказов и ускорило технологическую подготовку.
Адаптацию станочной оснастки на базе магнитных столов к работе с реологическими жидкостями для расширения технологических возможностей имеющегося оборудования. Принятые технические решения легли.в основу заявок на патенты по защите новизны новых станочных приспособлений.
Подтверждение теоретических положений и внедрение в производство новых видов технологической оснастки и системы управления финансированием на оснащение многономенклатурного производства.
Реализация и внедрение результатов работы. Разработанная оснастка прошла промышленную проверку в 1999-2005 годах при освоении продукции, поставляемой Воронежским станкостроительным заводом на метал-
лургические заводы, железнодорожной отрасли, фирмам Китая, Ирана, Ис
пании и других стран. Результаты исследований внедрены на ФГУП ВМЗ
(г. Воронеж), НПО ОАО ВСЗ (г. Воронеж), ООО ПФК ВСЗ "Холдинг", в
учебный процесс ВГГУ, ГНТП "ТЭХО", г. Казань. , .
Апробация работы. Основные материалы работы прошли обсуждение и одобрены на конференциях и семинарах: межвузовской региональной конференции "Теория и практика машиностроительного производства" (Воронеж, 2003), Всероссийских научных конференциях "Производство специальной техники" (Воронеж, 2003, 2004), международных научно-технических конференциях "СНО-2004" (Воронеж, 2004), "Научная работа в университетских комплексах" (Воронеж, 2005), 7th International Conference on Deburrung and surface Finishing (University of California, USA, 2004), 35th СWS Conference (HVAR-CROATIA, 2004), Welding in Maritime Engineering (HVAR-CROATIA, 2004), на юбилейной научно-технической конференции; по двигателестроению (Казань, 2005),
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 13 научных работах общим объемом 4,1 п.л. (в т.ч. лично автором 3,4 п.л.), из которых выполнены в соавторстве 5 публикаций, где соискателю принадлежит: в [1] - алгоритм системы обеспечения технологической оснасткой и модель системы; в [3] - принципы оптимизации выбора средств технологического оснащения; в [5] - обоснование связи между технологией чистовой обработки и средствами технологического оснащения; в [6] - выбор оснастки по критерию минимальных затрат; в [8] - создание нового способа базирования деталей при обработке за счет ферромагнитных сред.
Объем и структура диссертации. Работа содержит введение, 4 главы, заключение, список литературы из 142 наименований, приложение. Материал напечатан на 163 страницах машинописного текста, содержит 5 таблиц, 40 рисунков.
