Повышение эффективности механообрабатывающего производства на основе комплексного анализа технологических и организационных факторов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.08, кандидат технических наук Корытов, Владимир Николаевич

• Корытов, Владимир Николаевич
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Корытов, Владимир Николаевич

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ ПО ОБОСНОВАНИЮ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПО МЕХАНООБРАБАТЫВАЮЩЕМУ ПРОИЗВОДСТВУ.

1.1. Оценка технологичности деталей машин.

1.2. Теоретические основы выбора рационального варианта заготовки.

1.3. Критерии оценки и выбора оптимального варианта метода обработки деталей.

1.4. Автоматизация формирования структуры технологических процессов.

1.5. Рекомендации по автоматизации формирования структуры производственных систем.

1.6. Выводы по главе 1. Цель и задачи исследования

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЯ РАЦИОНАЛЬНОСТИ ПРИМЕНЯЕМЫХ

НА РЕАЛЬНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И ОРГАНИЗАЦИОННЫХ РЕШЕНИЙ.

2.1. Анализ технических характеристик деталей топливной и гидравлической аппаратуры.

2.2. Анализ применяемых методов обработки деталей и оценка рациональности применения других методов.

2.3. Анализ состояния организации производства.

2.4 Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ КОМПЛЕКСНОЙ ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И ОРГАНИЗАЦИОННЫХ ФАКТОРОВ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ МЕХАНООБРАБАТЫВАЮЩЕГО

ПРОИЗВОДСТВА.

3.1. Алгоритм модели и исходные данные.

3.2. Описание блоков системы.

3.3. Расчет производительности оборудования и производственных систем в условиях мелкосерийного производства.

3.4. Математическая модель оценки комплексного влияния технологических и организационных факторов на производительность производственной системы.

3.5 Выводы по главе 3.

ГЛАВА 4. ИНЖЕНЕРНАЯ МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТ ПО КОМПЛЕКСНОЙ ОЦЕНКЕ И ВЫБОРУ РАЦИОНАЛЬНОГО ВАРИАНТА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯ.

4.1. Методика отработки деталей на технологичность для обработки в автоматизированном производстве.

4.2. Формирование базы исходной информации для проведения расчетов.

4.3. Проведение пробного расчета производственной структуры.

4.4 Выводы по четвертой главе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности механообрабатывающего производства на основе комплексного анализа технологических и организационных факторов»

Современное машиностроительное производство характеризуется постоянным ростом требований к качеству продукции и усложнением задач по его обеспечению, повышением гибкости, т.е. смены номенклатуры выпускаемых изделий, что обуславливает необходимость сокращения сроков технологической подготовки производства. Производственные задачи усложняются, требования к качеству их решения возрастают, сроки решений сокращаются, возникает необходимость принятия эффективных решений в минимальные сроки.

Важнейшей проблемой, возникающей при разработке технологических процессов и при их реализации в производстве является выбор рационального технологического решения. При этом под технологическим решением понимается любое решение, принятое при технологической подготовке производства или при изготовлении продукции, относящееся непосредственно к определению или изменению состояния объекта производства и направленное на обеспечение выпуска продукции [44]. В основу разработки технологического процесса положены два принципа: технический и экономический. В соответствии с первым принципом проектируемый технологический процесс должен полностью обеспечивать выполнение требований рабочего чертежа и технических условий приемки изделия. Согласно второму принципу изготовление изделия должно вестись с минимальными затратами энергетических и трудовых ресурсов, определяющих издержки производства.

Проектирование технологического процесса является многовариантной задачей. Для изготовления одной и той же детали или сборочной единицы могут быть спроектированы различные технологические процессы, отличающиеся технико-экономическими показателями, прежде всего производительностью и затратами на изготовление.

Технический и экономический принципы проектирования технологического процесса, отражая различные стороны изготовления машины, иногда находятся в диалектическом противоречии. Разрешение данного противоречия достигается за счет компромисса и решения задач оптимизации технологического процесса. Технический принцип должен соблюдаться всегда. Наиболее часто достигают компромисса между производительностью и затратами. При равной производительности сопоставляемых технологических процессов выбирают процесс, обеспечивающий минимум затрат. При равных затратах обычно выбирают технологический процесс, обеспечивающий большую производительность. При разных затратах и производительностях выбирают технологический процесс, обеспечивающий минимум затрат, при условии, что производительность всех сравниваемых вариантов не ниже заданной. При выпуске особо важной продукции или в экстремальных условиях на определенный период времени предпочтение отдают технологическому процессу, обеспечивающему большую производительность.

Оптимизацию можно выполнять на уровне операций, когда выбирают оптимальный метод обработки, структуру и параметры операции (последовательность переходов и режимы резания), и на уровне всего технологического процесса, когда определяют содержание его основных этапов, их порядок и взаимосвязь (структуру технологического процесса). В последнем случае оптимизация носит характер структурной оптимизации. Доказано, что структурная оптимизация эффективнее параметрической и позволяет получать более оптимальные решения. Например, эффективность операции обработки деталей на автоматизированном оборудовании во многом зависит от оптимальности состава и последовательности переходов и в меньшей степени от оптимизации режимов резания. Структурную оптимизацию осуществлять сложнее, чем параметрическую.

В настоящее время большинство научных исследований посвящено решению отдельных научных проблем, обеспечивающих эффективность производства и заданное качество продукции. К таким направлениям можно отнести:

- отработка конструкции деталей на технологичность;

- оптимизация режимов резания для обеспечения заданных требований к точности и параметрам качества поверхностного слоя;

- оптимизация структуры отдельной операции и маршрута обработки детали;

- обоснование производственной структуры в зависимости от заданных производственных условий выпуска изделий.

Условия рыночной экономики и острая конкуренция в производстве изделий машиностроения обуславливают переход от крупносерийного и массового производства к серийному, часто сменяемому производству, что требует более четко и комплексно подходить к решению технологических и организационных вопросов при проектировании технологических процессов и, в дальнейшем, к проектам производственных систем и организации их работы.

При этом, факторами при обосновании рациональности технологического решения являются:

- обеспечение заданных требований качества деталей, в том числе допусков на геометрические размеры, шероховатость поверхностей, специальные требования к качеству рабочих поверхностей детали;

- обеспечение заданной производительности, определяемой годовой потребностью деталей в соответствии с заданными сроками поставки деталей на сборку изделий;

- минимизация ресурсов, необходимых для изготовления детали с заданными характеристиками;

- минимизация производственного цикла изготовления деталей; минимизация общих затрат на производство (технологическая себестоимость детали).

Целью работы является разработка методологии и рабочей методики комплексного решения технологических и организационных задач при разработке технологических процессов и проектов производственных систем машиностроительных производств для условий мелкосерийного производства.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

1. Разработать математические модели для получения параметров, обеспечивающих выбор рациональных методов обработки и эффективность использования оборудования в составе производственной структуры.

2. Найти аналитические зависимости, определяющие эффективность использования оборудования в составе производственных структур для условий единичного и мелкосерийного производства.

3. Разработать методики инженерного расчета параметров, характеризующих эффективность использования оборудования для ряда структур автоматизированных производств.

4. Разработать рабочую программу для расчета параметров, характеризующих эффективность использования оборудования.

5. Разработать рекомендации по использованию результатов, полученных при теоретико-экспериментальных исследованиях.

Методы исследования. Работа представляет собой комплекс теоретических и экспериментальных исследований, расчетов на ПЭВМ. При теоретических исследованиях использовались основные положения технологии машиностроения, методы математического моделирования, теории производительности, массового обслуживания, вероятностей, математического анализа. Программирование выполнялось на языке Microsoft Pascal for Windows 95 с использованием компьютера на базе процессора Pentium. Экспериментальные исследования предложенных методов, моделей и алгоритмов выполнены на ЭВМ и технических средствах графического отображения.

Научная новизна. Разработан алгоритм и математическое обеспечение системы принятия комплексного технологического решения для условий мелкосерийного и серийного механообрабатывающего производства.

Получены аналитические зависимости для параметров, характеризующих эффективность использования оборудования, а также для параметров, характеризующих потери времени из за ожидания обслуживания для различных производственных и структурных ситуаций.

Актуальность работы обосновывается необходимостью обеспечения эффективности принимаемых технологических решений с учетом технологических и организационных факторов и получения аналитических зависимостей, которые могли бы быть использованы в условиях усложнения изделий машиностроения как на этапе проектирования технологических процессов и производственных систем, так и в условиях эксплуатации производственных систем.

Достоверность полученных результатов подтверждается тем, что в качестве исходных данных по технологии и организации производства для проведения научных исследований использованы реальные данные одного из машиностроительных предприятий, выпускающего изделия авиационной техники, производство которых основано на высоких технологиях.

Практическая значимость работы состоит в том, что результаты работы использованы при проработке вопросов совершенствования технологии и организации производства на ОАО НПО «АГАТ» и на научно производственном предприятии «Вега», г. Москва при формировании планов организационно-технических мероприятий по совершенствованию технологии и организации производства на 2000 - 2005 год и при уточнении текущих годовых планов технического переоснащения.

Реализация в промышленности. Разработанная инженерная методика оценки комплексного влияния технологических и организационных факторов на эффективность механообрабатывающего производства внедрена на ОАО «Гаврилов-Ямский машиностроительный завод «АГАТ» и на научно производственном предприятии «Вега», г. Москва. Акты внедрения приведены в приложении 1.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на научных и научно-практических конференциях в г. Рыбинске, г Тольятти, г. С-Петербурге.

Публикации. По материалам исследований опубликовано 6 научных работ в республиканских и региональных научных и технических сборниках и журналах.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из 162 страницы текста, включая 72 формулы, 50 таблиц, 16 иллюстраций, три приложения.

Автор защищает:

1 Методологию комплексной оценки принимаемого технологического решения, включая технологические и организационные вопросы обеспечения качества продукции и эффективности производственного процесса.

2 Алгоритм проведения работ по технико-экономическому обоснованию принимаемых технологических решений.

3 Методику оценки комплексного влияния технологических и организационных факторов на эффективность механообрабатывающего производства.

4 Инженерную методику комплексного решения технологических и организационных задач при разработке технологических процессов и проектов производственных систем машиностроительных производств

Заключение диссертации по теме «Технология машиностроения», Корытов, Владимир Николаевич

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

В диссертационной работе решена поставленная цель научных исследований по разработке методологии и рабочей методики комплексного решения технологических и организационных задач при разработке технологических процессов и проектов производственных систем машиностроительных производств.

1. Проведенные исследования и полученные результаты подтвердили правильность поставленной цели диссертационной работы. Комплексная оценка технологических и организационных факторов, характеризующих производственный процесс позволяет объективно оценить рациональность принимаемых технологических решений по его совершенствованию.

2. Разработанные математические модели и рекомендации для получения параметров, обеспечивающих выбор рациональных методов обработки и обоснование эффективности производственной структуры могут быть рекомендованы для применения в условиях мелкосерийного и серийного производства.

3. Предлагаемые аналитические зависимости, определяющие эффективность использования оборудования в составе производственных структур учитывают прогнозные изменения коэффициентов загрузки станков в зависимости от предлагаемых технических и организационных мероприятий.

4. Разработанная методика инженерного расчета параметров, характеризующих эффективность использования оборудования для ряда структур автоматизированных производств достаточно универсальна и может быть рекомендована для применения на машиностроительных предприятиях.

5. Разработанная рабочая программа для расчета параметров, характеризующих эффективность использования оборудования в различных производственных системах, отлажена и может быть передана для внедрения.

6. Результаты исследований прошли достаточную апрбацию и внедрены на ОАО Гаврилов-Ямский машиностроительный завод «АГАТ» и на ОАО «Агрегат», г. Сим Челябинской обл. при формировании перспективных планов организационно-технических мероприятий по совершенствованию технологии и организации производства на 2000-2005 годы и при уточнении текущих годовых планов технического переоснащения.

133

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Корытов, Владимир Николаевич, 2004 год

1. Автоматизация проектирования технологических процессов в машиностроении / В. С. Корсаков, Н. М. Капустин, К. X. Темпельхоф и др.; Под общ. ред. Н. М. Капустина. - М.: Машиностроение, 1988. — 303 с.

2. Амиров Ю. Д. Научно-техническая подготовка производства. — М.: Экономика, 1989 -230с.

3. Амиров Ю. Д., Янковский Г. А. Ресурсосбережение и качество продукции. М.: Изд - во стандартов. 19887.

4. Базров Б. М. Модульная технология в машиностроении. М.: Машиностроение, 2001. 368 с.

5. Базров Б. М. Новый метод организации производства // Инженерный журнал-справочник. -2003. №3.

6. Балакшин Б. С. Теория и практика технологии машиностроения. Избранные труды в 2-х книгах. М.: Машиностроение. 1982.

7. Бараников В. И., Тарапанов А. С., Харламов Г. А. Обработка специальных материалов в машиностроении: Справочник. Библиотека технолога. М.: Машиностроение, 2002. 264 е., ил.

8. Безъязычный В. Ф. Управление процессом обработки для обеспечения качества поверхностного слоя // Инженерия поверхности. Приложение. Справочник. Инженерный журнал. 2002. №9. С. 14-16.

9. Безъязычный В. Ф., Шилков Е. В., Корытов В. Н. Методика проведения работ по комплексной оценке и выбору рационального варианта технологического решения. — Рыбинск. РГАТА, 2001. с.

10. Безъязычный В. Ф., Корытов В. Н. К вопросу оценки производительности оборудования в мелкосерийном и серийном механообрабатывающем производстве. // Инструмент и технологии. Российский научно-технический журнал. 2003. №11-12. с. 59-62.

11. Безъязычный В. Ф., Корытов В. Н., Шилков Е. В. Обоснование эффективности механообрабатывающего производства на этапе принятия технологического решения. // Справочник. Инженерный журнал. 2004. №3. С. 43-45.

12. Брондз Л. В. Технология и обеспечение ресурса самолетов. — М.Машиностроение, 1983. 568 с.

13. Васильев А. С. и др. Технологические основы управления качеством машин. -М.: Машиностроение. 2003.

14. Васильев А. С., Кондаков А. И. Выбор заготовок в машиностроении. // Справочник. Инженерный журнал. 2002. Приложение № 11 к журналу.

15. Волчкевич Л. И., Ковалев М. П., Кузнецов М. М. Комплексная автоматизация производства. М.: Машиностроение, 1983. 269 с.

16. Гаврилова Т. М. Влияние ультразвука на качество поверхности при раскатывании. Известия высших учебных заведений. №8 2002. Машиностроение. Изд во МГТУ им. Баумана.

17. Гибкие автоматизированные комплексы / Под ред. П. Н. Белянина и В. А Лещенко. М.: Машиностроение. 1984. - 387 с.

18. Елисеев Ю. С., Новиков В. С. и др. Профильное глубинное шлифование зубчатых колес. //Вестник машиностроения. № I. — 2001.

19. Епифанов В. В., Ефимов В. В. Экономическое обоснование выбора станков с ЧПУ для изготовления деталей типа тел вращения. Вестник машиностроения №7, 2002г.

20. Информационные технологии в наукоемком машиностроении. Киев «Техника» 2001. Под ред. А. Г. Братухина.

21. Колесов И.М. Основы технологии машиностроения. М. Высшая школа, 2001.-591 с.

22. Кондаков А. И., Маштаков А. В. К вопросу об автоматизации выбора исходных заготовок.// Изв. ВУЗов. Машиностроение. 1990. № 5. С.129-133.

23. Кондаков А. И. Формирование информационной основы проектирования маршрутных процессов изготовления деталей. // Справочник. Инженерный журнал. 2001. №3. С. 15-20.

24. Кондаков А. И. Автоматизация синтеза процессов изготовления деталей машин. // Справочник. Инженерный журнал. 2002. Приложение №11 к журналу.

25. Кондаков А. И. Структурное наследование и подобие технологических объектов // Вестник МГТУ. Машиностроение. 1997. № 2. С.89-95.

26. Кондаков А. И. Геометрическо-технологическое моделирование предметов производства в генеративных САПР ТП. // Известия ВУЗов. Машиностроение. 1997. № 4. С. 90-95.

27. Корытов В. Н. Основные направления совершенствования технологии и организации производства на ОАО «Агат».// Моделирование и обработка информации в технических системах. Материалы Всероссийской научно-технической конференции. Рыбинск. РГАТА, 2004. с.

28. Материальные ресурсы, рациональное использование и экономика. М. ¡Экономика, 1985. — 376 с.

29. Машиностроение. Энциклопедия. Т. 111-3. Технология изготовления деталей машин. / А. М. Дальский, А. Г. Суслов, Ю. Ф. Назаров и др.; под общ. дед. А. Г. Суслова. 2000. 840 с.

30. Митрофанов С. П. Групповая технология изготовления заготовок серийного производства. Л.: Машиностроение. 1985.-240с.

31. Макаров М. В. Повышение эффективности точения инструментом из СТМ на основе назначения рациональных режимов резания с учетом ультразвуковой диагностики его свойств.: Дисс. канд. тех. наук. Рыбинск, 2002. - 210с.

32. Осадчий Н.В. Определение технических условий обработки резанием по заданному значению усталостной прочности деталей ГТД.: Дисс. канд. тех. наук: Рыбинск. 2002. - 206 с.

33. Отделочные операции в машиностроении. Волков Б. Н., Яновский Г. Л. М.: Машиностроение. 1995. -240с.

34. Полетаев В. А. Комбинированная обработка поверхностей тел вращения фрезерованием и фрезоточением с учетом технологическогообеспечения их динамической устойчивости.: Дисс. канд. тех. наук: Рыбинск. -2001.-493с.

35. Рыжов Э. В., Аверченков В. И. Оптимизация технологических процессов механической обработки. Киев: Наук. Думка, 1989.-192 с.

36. Сальников В. С. Научное обоснование эффективного энергопотребления технологических систем. -М.: Машиностроение, 1998, -251с.

37. Синергетические аспекты физико-химических методов обработки /А. И Гордиенко, М. Л Хейфиц, Б. П. Чемисов и др. Мн.: ФНТ; Полоцк: ПТУ, 2000. 172с.

38. Системный анализ в экономике и организации производства. / Под общ. ред. С. А. Валуева, В. Н. Волковой. Л.: Политехника. 1991.-398с.

39. Системный анализ. Теория и практика. Кострома: Изд-во Костром, гос. технол. универ-та. 2001,- 208с.

40. Системное проектирование интегрированных АСУ ГПС машиностроения. /Под ред. Ю. М. Соломенцева, В. А. Исаченко, В. Я. Полыскалина. — М.: Машиностроение. 1988. 487с.

41. Системное проектирование интегрированных производственных комплексов. / Под ред. В.М. Пономарева. Л.: Машиностроение, 1986. -319 с., ил.

42. Системное проектирование радиоэлектронных предприятий с гибкой автоматизированной технологией. / В. Н. Волкова, А. П. Градов, А. А. Денисов и др. Под ред. В. А. Мясникова, Ф. Е. Темникова. М.: Радио и связь, 1990.-295с.

43. Современные технологии в производстве газотурбинных двигателей / Колл. авторов; Под ред. А. Г. Братухина, Г. К. Язова, Б. Е. Карасева. М.: Машиностроение, 1997. 416.: ил.

44. Соломенцев Ю. М., Сосонкин В.Л. Управление гибкими производственными системами. — М.: Машиностроение, 1988, 351с.

45. Сорокин В. М. Антропов С. П. Анализ технологий обработки цилиндров. / Сб. матер, всероссийской кон. «Технологии в Машино-и приборостроении на рубеже XXI века» Н-Новгород: 2000. — с. 120-126.

46. Сорокин В.М. Белоглазов В. В., Тарасова Е. А. Пути повышения качества распределительных валов двигателей.//«Качество машин» Сб. тр. 4-й междунар. науч.- техн. конф. Брянск. ч. 2.: 2001. — с. 236-237.

47. Справочник технолога машиностроителя. В 2-х т. Т.1 / Под ред. А. М. Дальского, А. Г. Косиловой, Р. К. Мещерякова, А. Г. Суслова. 5-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение-1, 2001. 912 с.

48. Старков В. К. Обработка резанием. Управление стабильностью и качеством в автоматизированном производстве. — М.: Машиностроение, 1989,-295с.

49. Сулима А. М. и др. Основы технологии производства газотурбинных двигателей: Учебник для вузов. / А. М. Сулима, А. А. Носков, 3. Г. Серебренников. Изд. 2-е перераб. и доп. - М.: Машиностроение. 1996.-479с.

50. Суслов А. Г.Совершенствование существующих и разработка новых методов обработки для повышения качества поверхностного слоя. Инженерный журнал № 10, 2001, с. 22-24.

51. Суслов А. Г., Дальский А. М. Научные основы технологии машиностроения. М: Машиностроение, 2002. - 684 е., ил.

52. Суслов А. Г. Качество поверхностного слоя деталей машин. М.: Машиностроение, 2000. 320с.

53. Суслов А. Г. Лекции по наиболее сложным темам курса «Основы технологии машиностроения». Приложение к инженерному журналу — справочнику. №3 2003.

54. Суслов А. Г. Качество поверхностного слоя деталей машин. М.: Машиностроение, 2000. 320 с.

55. Технологическое обеспечение проектирования и производства газотурбинных двигателей. / Под ред. Б. Н. Леонова, А. С. Новикова. — Рыбинск, 2000.

56. Технологическая наследственность в машиностроительном производстве /А. М. Дальский, Б. М. Базров, А. С. Васильев и др.: Под ред. А. М. Дальского. М.: Изд-во МАИ, 2000. 364 с.

57. Технологические основы гибких производственных систем: /Под ред. Ю. М. Соломенцева. Изд. 2-е исправл. М: Высшая школа, 2000. 255 с.

58. Технологические процессы механической и физико-механической обработки в авиадвигателестроении. Под общ. ред. В. Ф. Безъязычного. — М.: Машиностроение. 2001.

59. Технологичность конструкции изделия: Справочник / Ю.Д. Амиров, Т.К.Алферова, П.Н.Волков и др.; Под общ. ред. Ю.Д.Амирова. -М. Машиностроение, 1990.-786с.

60. Технологические основы управления качеством машин / А. С. Васильев, А. М, Дальский, С. А. Клименко, Л. Г. Полонский, М. Л. Хейфиц, П. И. Ящерицын М.: Машиностроение, 2003. 256 е., ил. (серия «Библиотека технолога»).

61. Федюкин В. К. и др. Методы оценки и управления качеством промышленной продукции. /В. В. Федюкин, В. Д. Дурнев, В. Г. Лебедев. -Изд. 1-е перераб. и доп. М. : «Филинь». Рипант. 2001. - 328 с.

62. Хейфиц М. Л., Кожуро М. Л., Мрочек Ж. А. Процессы самоорганизации при формировании поверхностей. Гомель: ИММС НАНБ, 1999. 276с.

63. Чукин С. А. и др. Расчет экономической эффективности организационно-технических мероприятий в машиностроении / С. А. Чукин, А. А. Сорокин, А. Ю. Зеленков. М.: Машиностроение, 1986. -184с.

64. Экономия энергоресурсов в промышленных технологиях. Справочник методическое пособие / Авторы - составители : Г. Я. Валин, Л. В. Дубникова, Е. А. Замятин и др. Под общей ред. С. К. Сергеева. НГГУ, НИЦЭ - : Н. Новгород. 2001г.

65. CALS в авиастроении. / А. М. Братухин, Ю. В. Давыдов, Ю. С. Елисеев, Ю. Б. Павлов, В. И. Суров, / Под научной редакцией А. Г. Братухина. М.: Изд-во МАИ. 2000. - 304 с.