Главная  //  Теория  //  Теория сложности  //  Комплексное решение проблемы нормирования машиностроительного изделия с использованием теории конструктивно-технологической сложности

Авторы: А.И. Коршунов, Б.А. Якимович

В статье рассматриваются вопросы организации системы технического нормирования в условиях формирования информационной системы машиностроительного предприятия. Предлагается комплексный метод технического нормирования, использующий показатель конструктивно-технологической сложности и позволяющий обеспечивать решение производственных задач на основных этапах жизненного цикла машиностроительного изделия в соответствии с уровнем детализации сведений об изделии. Описываются автоматизированные системы, реализующие основные методы нормирования и прогнозирования трудоемкости изготовления машиностроительного изделия, обеспечивающие интеграцию в информационную систему машиностроительного предприятия.

 

ВВЕДЕНИЕ


Анализ состояния машиностроительной отрасли российской промышленности позволяет в настоящее время говорить о повышении активности ряда предприятий, которые до недавнего времени испытывали серьезные экономические трудности. В современных условиях машиностроительное производство в значительной степени может рассматриваться как сфокусированное более на процессе, чем на продукте в смысле типа стратегии производства [1], т.е. многономенклатурное, имеющее характер мелкосерийного и единичного. Это определяет необходимость в повышении эффективности управления, поскольку от производственной системы требуется высокая гибкость и адаптивность в связи с большим многообразием производственной номенклатуры и неопределенностью технологии изготовления изделий.

Эффективное управление машиностроительным предприятием в настоящее время практически невозможно без формирования единого устойчивого информационного пространства, объединяющего все накопленные корпоративные знания, в котором должны циркулировать во взаимодействии все информационные потоки предприятия. Практический опыт успешно действующих отечественных предприятий показывает, что управлением корпоративными знаниями необходимо заниматься целенаправленно и непрерывно, как всякой деятельностью, без которой бизнес не может существовать. В качестве основных причин создания единой информационной системы предприятия могут рассматриваться как проблемы, связанные с информационным обеспечением задач управления [2], так и понимание необходимости создания дополнительного конкурентного преимущества путем эффективного использования накопленных знаний. Впрочем, предприятия, работающие при поддержке информационных систем, уже рассматривают их не в качестве конкурентного преимущества, а в качестве жизненно необходимого компонента успешного функционирования.

Важным условием успешного функционирования машиностроительного предприятия является точная и эффективная оценка ресурсов на изготовление изделия, в том числе трудовых и материальных затрат. Используемые в настоящее время методы нормирования труда не позволяют с необходимой точностью оценивать трудоемкость изготовления изделий при отсутствии разработанного технологического процесса их изготовления. Особенно сильно потребность в эффективном методе прогнозного нормирования ощущается в момент принятия решения о внедрении в производство нового изделия, когда существует необходимость в кратчайшие сроки оценить экономическую эффективность и целесообразность его производства.

Таким образом, машиностроительные предприятия в настоящее время несут большие финансовые потери, которых можно было бы избежать или уменьшить их до некоторого приемлемого уровня при условии, что решение такой сложной проблемы должно предусматривать комплексный подход и обеспечиваться программой организационных и технических мероприятий на предприятии. Создание и укрепление системы технического нормирования (СТН) в современных условиях является необходимым условием существования и успешного развития машиностроительного предприятия, эта работа должна предваряться разработкой концепции технического нормирования в соответствии со спецификой предприятия, которая должна предусматривать:

  • перечень технико-экономических задач, на решение которых направлено функционирование СТН в конкретной производственной системе;
  • структуру подразделений, обеспечивающих организационную составляющую СТН;
  • совокупность стандартов предприятия, формирующих нормативную составляющую СТН;
  • совокупность методов, обеспечивающих эффективное решение конкретных задач и реализующих техническую составляющую СТН.

АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО НОРМИРОВАНИЯ В МАШИНОСТРОЕНИИ

Автоматизация задач технического нормирования и прогнозирования в настоящее время представляется несомненно актуальной. В связи с этим целый ряд российских фирм-разработчиков программного обеспечения встраивает в системы управления производством и системы технологического проектирования соответствующие программные модули. Рассмотрим наиболее известные из них.

Система FOBOS по замыслу создателей должна составить ядро системы управления цехом механообработки, интегрируя автоматизированную технологическую подготовку производства, оперативное календарное планирование, диспетчерский контроль за состоянием обрабатываемых деталей - сборочных единиц в условиях мелкосерийных и единичных производств. В состав FOBOS входят два функциональных модуля-подсистемы: технологической подготовки производства, оперативного планирования и диспетчерского контроля.

Комплекс TECHCARD, разработанный в НПП "ИНТЕРМЕХ", в отличие от FOBOS, представляет собой несколько систем автоматизации проектирования, используемых при технологической подготовке производства. Основной задачей TECHCARD является автоматизированная подготовка технической документации при планировании производства, разработке технологических процессов. Кроме того, благодаря базам данных типовых операций и элементов, программное обеспечение TECHCARD позволяет вести пооперационное техническое нормирование проектируемых технологических процессов.

Система автоматизированного технологического проектирования "ТЕМП", созданная в МГТУ "СТАНКИН", представляет собой набор инструментальных средств для проектирования технологической документации с различной степенью автоматизации. ТЕМП обеспечивает комплексный контроль технологической документации, ведение архива и редактирование программ ЧПУ, расчет режимов резания и нормирование времени по различным специализациям и различным методикам, нормирование расхода материалов, интеграция документов различных специализаций. На базе сквозных документов реализовано решение таких задач как расчет применяемости деталей в изделии, интеграция с базами данных по составу изделий, материалов, специальных средств измерения, с конструкторскими системами, системами управления производством, автоматизированное управление процессом технологического проектирования и т.д.

Комплексная система TechnologiCS, как и многие представленные нами системы, работает в едином информационном пространстве. Общая база конструкторско-технологической информации об изделиях доступна каждому пользователю всей системы. Идеологически возможности TechnologiCS можно разделить на три основные группы: Конструкторская часть, Технологическая подготовка, Планирование и производство. Модуль технологической подготовки совместно с модулем планирования может применяться для целей нормирования трудоемкости, материалов, отслеживать потребности производственного процесса в различных ресурсах.

САПР технологических процессов КОМПАС-АВТОПРОЕКТ, представленная компанией АСКОН, в основе своей имеет принцип заимствования ранее принятых технологических решений. В процессе эксплуатации системы накапливаются типовые, групповые, единичные технологии, унифицированные операции, планы обработки конструктивных элементов и поверхностей. При формировании текущей технологии пользователю предоставлен удобный доступ к архивам и библиотекам, хранящим накопленные решения.

В заключение проведенного обзора необходимо сказать, что, безусловно, не существует универсального решения, которое могло бы обеспечить решение всего круга задач, связанных с обеспечением работы системы технического нормирования предприятия. Это объясняется гетерогенным характером производственной системы как в смысле технической, так и организационной составляющих. Различные уровни технической оснащенности структурных составляющих производственной системы и используемые формы организации труда приводят к тому, что в условиях одного предприятия используется несколько методик нормирования и оценки трудоемкости и затрат ресурсов на изготовление машиностроительного изделия, что требует использования различных, часто противоречащих друг другу, методов и алгоритмов, усложняя структуру программного обеспечения.

ОЦЕНКА ТРУДОЕМКОСТИ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО ИЗДЕЛИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СЛОЖНОСТИ

Основными для системы технического нормирования предприятия являются задачи, связанные с принятием определенными этапами финансово-экономической и конструкторско-технологической подготовки производства:

  1. Определение трудоемкости изготовления изделия на этапе формирования пакета заказов предприятия с целью расчета его себестоимости и определения рентабельности.
  2. Оценка трудоемкости на этапе постановки нового изделия в производство на основе конструкторской документации в условиях отсутствия разработанной технологической документации.
  3. Определение трудоемкости изготовления изделия на этапе его производства в соответствии с применяемой технологией в конкретных производственных условиях.
  4. Оценка эффективности используемых конструкторско-технологических решений и проведение аудита организационно-технического уровня производственных подразделений.

Задачи определения расчетных норм на изготовление изделия и комплектующих в соответствии с разработанным технологическим процессом изготовления решаются с использованием широко известных и отработанных методов нормирования. Оценка трудоемкости изготовления изделий при отсутствии технологического процесса их изготовления вызывает более серьезные проблемы. Для решения этой задачи в настоящее время используются методы, преимущественно основанные на методе аналогий, которые характеризуются значительной степенью субъективизма и не обеспечивают необходимой точности оценки.

Решение задач оценки трудоемкости изготовления изделия на основных этапах его жизненного цикла возможно при использовании единого показателя, базирующегося на объективных свойствах представителей изготавливаемой номенклатуры, который получил название конструктивно-технологическая сложность машиностроительного изделия [3]. Такой выбор объясняется следующими причинами:

  • определение конструктивно-технологической сложности изделия возможно даже при отсутствии технологической документации на него, что соответствует высокому уровню динамичности современного производства;
  • управление уровнем точности применяемых расчетных моделей в соответствии с уровнем требований решаемых задач позволяет регулировать затраты на оценку самой конструктивно-технологической сложности изделия;
  • использование конструктивно-технологической сложности с целью определения основных показателей функционирования производственной системы обеспечивает возможность разработки на единой основе математических моделей, используемых на различных этапах жизненного цикла изделия;
  • применение конструктивно-технологической сложности позволяет повысить однородность хранимой и используемой информации.

Выделяется обычно два общих принципа оценки сложности [4] некоторой системы. В соответствии с первым из них сложность должна быть пропорциональна объему информации, необходимой для описания этой системы. Второй принцип основывается на том, что сложность системы должна быть пропорциональна объему информации, необходимому для разрешения любой нечеткости, связанной с рассматриваемой нечеткостью. При этом эти два типа сложности не согласуются между собой, поскольку, как правило, уменьшение одной из них приводит к увеличению второй.

В общем случае конструктивно-технологическая сложность машиностроительного изделия может рассматриваться как мера затрат ресурсов на проектирование, изготовление изделия и обеспечение других этапов его жизненного цикла. В соответствии с этим для каждого вида ресурсов рассматривается собственная математическая модель, описывающая взаимосвязь между ним и конструктивно-технологической сложностью изделия, позволяющая оценивать затраты ресурса пропорционально показателю сложности, определяемому для изделия. Общим принципом формирования таких моделей является иерархическая декомпозиция изделия на его структурные составляющие с выделением элементарных сущностей: конструктивно-технологических элементов, элементарных работ и т.д., в соответствии с технологическими переделами, применяемыми при изготовлении изделия.

Применяемые в настоящее время методы технического нормирования не позволяют в полной мере обеспечить решение рассматриваемых задач. Можно сформулировать требования, которым должен отвечать комплексный метод технического нормирования:

  • обеспечивать необходимый уровень точности в соответствии с условиями конкретной производственной задачи, сводя к минимуму затраты ресурсов;
  • использовать общую идеологию при нормировании различных технологических переделов, обеспечивая логическую взаимосвязь между ними;
  • учитывать организационно-технический уровень производства с целью адаптации в конкретных производственных условиях;
  • формировать комплекс показателей, необходимых для оценки эффективности функционирования производственной системы;
  • обеспечивать оценку трудоемкости производственных работ и промышленных изделий как с использованием разработанной технологической документации, так в условиях ее отсутствия.

Рассматривая масштабность задачи расчета и прогнозирования трудоемкости изготовления машиностроительного изделия, можно прийти к выводу о целесообразности снижения сложности самого процесса оценки трудоемкости. В данном случае можно ссылаться на существование так называемого предела Бреммерманна [4], в соответствии с которым существует принципиальное ограничение скорости обработки данных любой вычислительной системой, естественной или искусственной. Таким образом, многие вычислительные задачи, принципиально имеющие решение, тем не менее не могут при всем нашем желании решены за приемлемое время. Это касается, в частности, и рассматриваемых задач оценки трудоемкости. Задача точного расчета трудоемкости для каждого из изделий принципиально, безусловно, разрешима, но трудоемкость самого процесса оценки достаточно высока и для изделий высокой сложности может достигать нескольких десятков человеко-лет или более. Задача прогнозирования трудоемкости на этапе принятия решения о постановке нового изделия в производство в современных условиях требует получения решения в течение нескольких дней или месяцев и не может быть в соответствии с предыдущими соображениями точно решена в поставленные сроки. Если мы будем также  учитывать и затраты на сам процесс полного расчета, то придем к выводу о неприемлемости точного решения задачи в рассматриваемых условиях. Подобные же соображения можно привести в случае задачи определения конструктивно-технологической сложности изделия. Задача является принципиально разрешимой, но при расчетах имеет чрезвычайно высокую размерность вариантов задачи [5] для структурно сложных изделий, состоящих из большого числа комплектующих деталей - сборочных единиц. Сам процесс оценки также оказывается чрезвычайно трудоемким. Таким образом, объективно существует необходимость формирования комплексного метода расчета и прогнозирования трудоемкости и конструктивно-технологической сложности, который бы обеспечивал несколько уровней точности получаемых результатов с учетом приведенных выше соображений:

  1. Изделие рассматривается как единое целое, с учетом его классификации, функционального назначения, габаритно-весовых характеристик, используемых при его изготовлении материалов и комплектующих и т.д.
  2. Изделие полностью декомпозируется, строится его структура с учетом иерархии деталей - сборочных единиц, для каждой из которых формируется вектор технологических переделов и соответствующих конструктивно-технологических элементов, для каждого из элементов иерархии определяется вектор его параметров. Происходит абстрагирование от технологии изготовления, вместо этого определяется конструктивно-технологическая сложность каждого элемента иерархии и всего изделия в целом.
  3. Изделие декомпозируется, на основе созданной иерархии структурных составляющих и их информационных моделей формируются технологические процессы их изготовления и производится их нормирование с использованием нормативов, учитывающих организационно-технические условия конкретной производственной системы.

Переход на новый уровень должен обеспечивать повышение точности оценки, соответственно увеличивая объем необходимых исходных данных и объем затрат на сам процесс оценивания. Выбор уровня должен определяться в соответствии с требованиями решаемой производственной задачи.

На первом уровне изделие рассматривается как единое целое, сущность, характеризуемая определенными свойствами, от которых зависит трудоемкость его изготовления. С целью формализации метода возможно использование современных достижений методов классификации. Применение методов, описанных в [4,6], позволяет оценить прогнозную трудоемкость изделия на различных этапах подготовки производства с заданной степенью точности, получив достоверные и актуальные результаты с определенной степенью точности при минимально возможных затратах. Классификация производится на основе статистических данных, собранных в условиях конкретной производственной системы и объективно отражающих ее организационно-технический уровень.

Второй и третий уровни требуют декомпозиции изделия и построения  полной иерархической структуры входящих в него деталей - сборочных единиц. На втором уровне происходит абстрагирование от прямого использования технологии изготовления, вместо этого определяется конструктивно-технологическая сложность для каждого элемента построенной иерархии и всего изделия в целом. Сложность детали - сборочной единицы определяется как функция, аддитивная относительно сложности входящих в неё деталей - сборочных единиц нижнего уровня и применяемых к ней технологических переделов.

Функция является рекурсивной и может применяться в соответствии с иерархической структурой машиностроительного изделия, причем изделие является деталью - сборочной единицей самого верхнего уровня.

Определение сложности, соответствующей конкретному технологическому переделу, производится с использованием математической модели, разрабатываемой индивидуально для каждого передела. В частности, для технологического передела «механическая обработка» сложность определяется с помощью математической модели машиностроительной детали, в основу которой заложено понятие конструктивно-технологических элементов, методология построения и классификация которых основаны на следующих принципах:

  • конструктивном назначении элемента;
  • возможных совокупностях форм образующих (плоских геометрических элементов);
  • многообразии технологических способов изготовления.

Анализ номенклатуры машиностроительных предприятий выявил значительное многообразие конструктивных элементов и способов их формирования. Для описания совокупности всех возможных конструктивно-технологических элементов выделено множество порождающих (т. н. базовых) элементов [3]  , таким образом, что любой конструктивно-технологический элемент формируется путем модификации геометрических, технологических и конструктивных характеристик и характеризуется множеством конструкторско-технологических параметров. При этом каждому базовому элементу сопоставляется элементарная трудоемкость их изготовления при получении определенным технологическим способом.

Порождаемые конструктивно-технологические элементы оставляют исходное множество элементов, непосредственно используемых для формирования информационной модели изготавливаемой детали.

В данном контексте конструктивно-технологический элемент представляет собой элементарную поверхность, которая характеризуется, с одной стороны, определенной геометрической формой, т.е. способом формирования, с другой стороны, конструкторско-технологическими параметрами и характеристиками, представленными в виде коэффициентов, определяемых в соответствии с разработанными методиками [3]: размерный коэффициент Кр коэффициент материала Км, коэффициент типа используемой заготовки Кз, коэффициент точности Кт, характеризующий качество поверхности, допуски на размеры и расположение, и структурно-параметрический показатель сложности, представляющий собой мультипликативную функцию:

Кстр = Кфэ Кфд Крэ Кж,    (2)

где:    Кфэ, Кфд, Крэ, Кж - коэффициенты, учитывающие форму и расположение КТЭ, форму и жесткость детали.
В терминах предлагаемой информационной модели машиностроительная деталь может быть представлена в виде множества составляющих ее конструктивно-технологических элементов.

Исследованиями доказано [3], что в конкретной производственной системе существует устойчивая зависимость между трудоемкость изготовления машиностроительного изделия и его конструктивно-технологической сложностью, имеющая линейный характер в исследованном диапазоне сложности.

Исследование номенклатуры производственной системы происходит в соответствии со следующими этапами:

  1. Анализ производственной номенклатуры и формирование представительной выборки изготавливаемых изделий.
  2. Расчет конструктивно-технологической сложности изделий, входящих в выборку.
  3. Построение регрессионной зависимости трудоемкости изготовления изделий и их конструктивно-технологической сложности (5). Проверка адекватности полученного уравнения регрессии.

Построенная зависимость может быть использована для прогнозирования трудоемкости изготовления машиностроительного изделия. С этой целью в полученное уравнение регрессии осуществляется подстановка величины конструктивно-технологической сложности, рассчитанной для оцениваемого изделия. Полученная зависимость может быть также использована с целью оценки эффективности применяемых конструкторско-технологических решений, о чем позволяет судить величина отклонения экспериментальной точки от предсказанного значения, соответственно, чем больше отклонение, тем менее эффективно используемое решение.

В таблице 1 приведены данные, собранные в результате исследования представителей номенклатуры одного из цехов инструментального производства ОАО «Завод «АВТОПРИБОР»», г. Владимир, график построенной регрессионной зависимости приведен на рисунке 1.

Анализ факторов, определяющих ОТУ производственной системы, дал возможность сформировать комплексный показатель ОТУ [7], учитывающий техническую оснащенность, срок эксплуатации оборудования, квалификацию исполнителей, уровень стабильности кадров, стандартизацию и унификацию выпускаемых изделий. В результате исследований доказано, что регрессионные коэффициенты a и b в уравнении регрессии (5) имеют по своей природе взаимосвязь с показателями, характеризующими ОТУ производственной системы.

Разработанная методика оценки ОТУ позволяет для конкретной производственной системы определить показатели уравнения зависимости (5) аналитическим путем, избегая большого объема статистических исследований представителей изготавливаемой номенклатуры. Для решения этой задачи достаточно обеспечить сбор данные, необходимых для расчета частных показателей ОТУ, что значительно упрощает использование метода оценки конструктивно-технологической сложности с целью определения прогнозируемой трудоемкости изготовления изделий машиностроения с учетом ОТУ производственной системы, особенно в условиях единичного и мелкосерийного многономенклатурного производства.

Анализ результатов, полученных в результате применения метода оценки конструктивно-технологической сложности с использование предложенной методики, позволяет говорить о том, что в пределах исследованной области величина относительной погрешности оценки трудоемкости изготовления изделий не превышает 15%. Таким образом, предлагаемая методика оценки ОТУ производственной системы позволяет обеспечить снижение затрат временных и материальных ресурсов на адаптацию метода оценки конструктивно-технологической сложности к организационно-техническим условиям конкретной производственной системы.

На третьем уровне прогнозирования для каждой детали – сборочной единицы, входящей в иерархию структуры изделия, в автоматизированном режиме формируется технологический процесс ее изготовления, в котором учитываются типы обрабатывающего оборудования, представленного в конкретной производственной системе [8], и сложившиеся в данной производственной системе технологические методы и приемы изготовления изделий и выполнения работ. Предлагаемый подход позволяет получить максимальную точность оценки прогнозируемой трудоемкости изготовления машиностроительного изделия, требуя одновременно больших затрат на проведение самой процедуры оценивания. Положительным моментом в данном случае может служить возможность использования разработанных технологических процессов в производстве непосредственно для изготовления изделия, при условии уточнения необходимых параметров, в частности оборудования, инструмента и приспособлений.

РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ТРУДОЕМКОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО ИЗДЕЛИЯ

Использование предлагаемого комплексного метода нормирования для реализации элементов информационной системы машиностроительного предприятия позволяет решить весь комплекс задач, связанных с оценкой и расчетом трудоемкости изготовления машиностроительных изделий, одновременно позволяя определить для каждого изделия и его структурных составляющих такой показатель, как конструктивно-технологическая сложность. В настоящее время создан ряд промышленных прототипов автоматизированных систем, реализующих все три уровня оценки трудоемкости изготовления машиностроительного изделия, которые прошли апробацию в производственных условиях на ряде предприятий России. Кратко рассмотрим характеристики некоторых из этих систем.

Автоматизированная система СКАТ-М предназначена для оценки конструктивно-технологической сложности и прогнозирования трудоемкости машиностроительных деталей корпусного типа при отсутствии разработанного технологического процесса их изготовления [9].

В основе алгоритма работы системы лежит использование показателя конструктивно-технологической сложности машиностроительного изделия с целью прогнозирования трудоемкости изготовления машиностроительного изделия. Структурную схему системы содержит Рисунок 2.


Рисунок 2 – Структура автоматизированной системы нормирования изделий инструментального производства СКАТ-М


Рисунок 3 – Пользовательский интерфейс автоматизированной системы СКАТ-М

Система предназначена для решения следующих задач:

  • создание информационной модели машиностроительной детали в виде совокупности представленных конструктивно-технологических элементов с определенными параметрами;
  • определение сложности машиностроительной детали с использованием описанного выше метода оценки  конструктивно-технологической сложности;
  • оценка прогнозной трудоемкости изготовления с использованием зависимости трудоемкости изготовления машиностроительной детали от его конструктивно-технологической сложности, построенной для конкретной производственной системы.

Информационная модель оцениваемой машиностроительной детали определяется типовой деталью и представляется в виде множества составляющих ее конструктивно-технологических элементов с определенными параметрами.

Использованная при разработке системы идеология позволила обеспечить возможность адаптации системы в соответствии с требованиями конкретной производственной системы путем добавления и редактирования типовых конструктивно-технологических элементов, их параметров и типовых деталей. Все расчеты производятся с использованием редактируемых скриптовых процедур, исполнение каждой из которых можно проконтролировать в период расчета в режиме отладки. Рисунок 3 изображает пример интерфейса системы.

Автоматизированная система Measure предназначена для нормирования изделий инструментального производства в условиях отсутствия технологических процессов их изготовления [10]. Специфика инструментального производства определяется тем, что разработка технологических процессов изготовления изделий является экономически неоправданной, поскольку производство имеет характер единичного или мелкосерийного.

Система предназначена для решения следующих задач:

  • •    создание информационной модели изделия;
  • •    определение числа единиц сложности изделия;
  • •    оценка трудоемкости изготовления изделия;
  • •    оценка трудоемкости изготовления партии изделий.

При формировании информационной модели оцениваемое изделие представляется в виде совокупности его основных конструктивных элементов: рабочих и направляющих поверхностей, которые определяют степень сложности изделия. Число единиц сложности для изделия в целом определяется как сумма соответствующих значений, установленных для каждой рабочей или направляющей поверхности. В рамках используемой методики определено множество типовых поверхностей, каждая из которых имеет свои геометрические и функциональные характеристики. Для определения числа единиц сложности для каждой из типовых поверхностей методикой установлены соответствующие правила. Рисунок 4 изображает структурную схему системы.


Рисунок 4 – Структура автоматизированной системы нормирования изделий инструментального производства Measure


Рисунок 5 – Пользовательский интерфейс автоматизированной системы Measure

При проектировании автоматизированной системы нормирования в основу была заложена архитектура экспертной системы, основанной на продукционной модели представления знаний. Использование открытой архитектуры и применение принципов построения экспертных систем при проектировании системы позволило обеспечить удобный дружественный интерфейс пользователя, пример которого изображает Рисунок 5.


Автоматизированная система технического нормирования АСТН предназначена для обеспечения задач нормирования затрат трудовых ресурсов на изготовление машиностроительного изделия и может быть использована для решения ряда задач технологической подготовки производства.

Существующие системы автоматизации технологической подготовки производства и соответствующие модули автоматизированных систем управления производственными системами полностью или частично решают задачи разработки и проектирования технологических процессов, но уделяют недостаточное внимание техническому нормированию изготавливаемой продукции.

Решение задач нормирования и оценки трудоемкости изготовления машиностроительного изделия в современных условиях требует разработки автоматизированных систем, которые могли бы функционировать в условиях единого информационного пространства предприятия и использовать перспективные комплексные методы оценки трудоемкости изготовления машиностроительного изделия. На этом основании была разработана и реализована автоматизированная система технического нормирования, которая позволяет рассчитывать технически обоснованные нормы времени на изготовление машиностроительного изделия с использованием пооперационного и попереходного технологического процесса его изготовления.


Рисунок 6 – Структура автоматизированной системы технического нормирования АСТН

Система предназначена для решения следующих задач:

  • ведение справочника номенклатуры изделий
  • формирование и сопровождение информационной модели машиностроительного изделия
  • разработка технологических процессов изготовления машиностроительных изделий
  • нормирование технологических процессов
  • оценка трудоемкости изготовления машиностроительных изделий и определение рациональных технологических решений в соответствии с требуемым уровнем точности и организационно-техническим уровнем производственной системы
  • ведение справочников, описывающих организационно-техническое состояние производственной системы (оборудование и оснащение, применяемые материалы, организационная структура, используемые нормативно-справочные материалы и т.д.).

Структуру системы содержит Рисунок 6.


Рисунок 7 – Пользовательский интерфейс автоматизированной системы АСТН

Система АСТН производит нормирование технологического процесса изготовления изделия, который формируется путем выбора необходимых операций и соответствующих технологических переходов из справочника применяемой технологии. Таким образом, появляется возможность в случае необходимости не только обеспечивать нормирование изделия, но и разрабатывать технологический процесс его изготовления. Все расчеты производятся с использованием редактируемых скриптовых процедур. В качестве сервера баз данных используется Microsoft SQL Server, что позволяет формировать специализированные рабочие места технолога, нормировщика и руководителя. Рисунок 7 содержит пример пользовательского интерфейса системы.

Промышленные прототипы систем прошли апробацию и внедрение в инструментальном производстве ряда машиностроительных предприятий России, обеспечив повышение эффективность функционирования соответствующих производственных систем.

В результате проведенных исследований и апробации разработанных систем технического нормирования и прогнозирования трудоемкости и сложности изготовления изделий машиностроения накоплен большой опыт использования элементов предлагаемого комплексного метода технического нормирования для решения задач оценки трудоемкости и затрат на изготовление машиностроительного изделия на основных этапах жизненного цикла изделия: принятие решения о производстве, подготовки производства и изготовления изделия. В настоящее время ведутся работы по созданию комплексной автоматизированной системы технического нормирования на основе предлагаемого метода, которая позволила бы автоматизировать весь комплекс задач прогнозирования и расчета трудоемкости изготовления машиностроительного изделия на основных этапах его жизненного цикла. Система такого уровня может служить основой для развертывания информационных систем малых и средних предприятий, обеспечивая возможность интеграции в качестве специализированной подсистемы в информационные системы крупных машиностроительных предприятий.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

  1. Осетров В.Г., Молчанов С.М., Мишунин В.П. Теория и практика организации производства. - Ижевск: Изд-во "Детектив-информ", 2003. –180 С.
  2. Оганесян А. Модели и инструменты интеграции. // Открытые системы. – 2002. – №11. – С. 42 - 48.
  3. Шарин Ю.С., Якимович Б.А., Толмачев В.Г., Коршунов А.И. Теория сложности. – Ижевск : Изд-во ИжГТУ, 1999.
  4. Клир Дж. Системология. Автоматизация решения системных задач. М.: Радио и связь, 1990.
  5. Сэвидж Д. Сложность вычислений: пер. с англ. – М.: Изд-во "Факториал", 1998. – 368 С.
  6. Якимович Б.А., Тененев В.А., Методы анализа и моделирования систем. Ижевск: ИжГТУ, 2001
  7. Фоминых Р.Л., Якимович Б.А., Коршунов А.И. Исследование и определение показателей организационно-технического уровня производственных систем машиностроения. // Высокие технологии в механике. Материалы научно-практической конференции, посвященной 60-летию ректора ИжГТУ проф. И.В. Абрамова (15–16 июля 2002 г.). – Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2002 – С. 52-53.
  8. Раскин П.Н., Домбрачев А.Н., Якимович Б.А., Коршунов А.И. Автоматизированная система технического нормирования // Информационные технологии в инновационных проектах: Тр. III междунар. науч.-техн. конф. (Ижевск, 23–24 мая 2001 г.). – Ижевск: 2001 – С. 151.
  9. Якимович Б.А., Коршунов А.И. Автоматизированная система прогнозирования трудоемкости обработки деталей в машиностроении. // Информатика-Машиностроение. – 1996. – №2. – С. 55 - 59.
  10. Домбрачев А.Н., Коршунов А.И., Якимович Б.А. Автоматизированная система нормирования инструментальной оснастки на основе теории сложности. // Информационные технологии в инновационных проектах: Тр. IV Междунар. науч.-технич.конф. (Ижевск, 29-30 мая, 2003 г.). – В 4 ч. – Ч.3. – Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2003 – С. 28-29.