Автоматизированное управление процессом технологической подготовки сборочного производства в части резьбовых соединений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Шабанов Алексей Александрович

• Шабанов Алексей Александрович
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Шабанов Алексей Александрович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ОСОБЕННОСТИ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЦЕССА УПРАВЛЕНИЯ, ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ МЕХАНИЧЕСКОЙ СБОРКИ И СБОРОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ В ЧАСТИ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ

1.1 Автоматизированная система управления технологическим процессом механической сборки в части резьбовых соединений

1.2 Основные параметры резьбовых соединений, влияющие на технологию сборки и выбор сборочного оборудования

1.3 Обзор стандартов, регламентирующих нормы затяжки сборочных резьбовых соединений

1.4 Методы оценки соответствия сборочного оборудования требованиям производства

1.5 Проблемы формирования совокупности запасных сборочных инструментов, приборов, приспособлений и запасных частей и анализ методик формирования совокупности запасного оборудования

1.6 Выводы

ГЛАВА 2 МОДЕЛИРОВАНИЕ АСТПП СБОРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА

2.1 Структура предприятий автомобилестроительного кластера и место АСТПП сборочного производства в их структуре

2.2 Модель АСТПП сборочного производства

2.3 Классификатор АСТПП сборочного производства

2.4 Структура управления АСТПП сборочного производства

2.5 Модели описания элемента и совокупности сборочного оборудования АСТПП сборочного производства

2.6 Классификаторы сборочного оборудования

2.6.1 Классификатор сборочного оборудования в зависимости от степени автоматизации процесса затяжки и конструкции инструмента

2.6.2 Классификатор сборочного оборудования в зависимости от удобства и возможности его калибровки

2.7 Классификатор калибровочного оборудования

2.8 Модель элемента и совокупности калибровочного оборудования

2.9 Модель совокупности запасного оборудования и запчастей

2.10 Выводы

ГЛАВА 3 АЛГОРИТМЫ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ В АСТПП СБОРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА

3.1 Система управления АСТПП сборочного производства и задачи управления подсистемами АСТПП сборочного производства

3.2 Алгоритм поддержки принятия решений для управления формированием оптимальной совокупности сборочного оборудования

3.2.1 Пример расчета эффективности применения алгоритма формирования оптимальной совокупности сборочного оборудования

3.3 Разработка алгоритма поддержки принятия решений для управления формированием оптимальной совокупности калибровочного оборудования

3.3.1 Пример расчета эффективности применения метода определения оптимальной периодичности калибровок сборочного оборудования

3.4 Разработка алгоритма поддержки принятия решений для управления формированием оптимальной совокупности запасных сборочных инструментов, приспособлений и запчастей

3.4.1 Проверка адекватности модели формирования оптимальной совокупности запасного оборудования и запчастей

3.5 Выводы

ГЛАВА 4 РЕАЛИЗАЦИЯ РАЗРАБОТАННЫХ МОДЕЛЕЙ, КЛАССИФИКАТОРОВ И АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ ПОДСИСТЕМАМИ АСТПП СБОРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА

4.1 Информационное обеспечение поддержки принятия решений по управлению подсистемами АСТПП сборочного производства

4.1.1 Особенности применения базы данных «Совокупность элементов системы обеспечения механической сборки» в процессе формирования оптимальной совокупности калибровочного оборудования и совокупности запасных сборочных инструментов и запасных частей

4.1.2 Особенности применения базы данных «Статистическая информация для формирования запаса сборочного оборудования и запчастей в системе обеспечения механической сборки» в процессе формирования оптимальной совокупности запасных сборочных инструментов, приборов, приспособлений и запасных частей

4.2 Применение разработанных моделей, классификаторов, алгоритмов и баз данных в условиях промышленного предприятия

4.2.1 Пример расчета экономии затрат на технологическую подготовку производства

4.2.2 Пример расчета экономии затрат на выполнение операций калибровки оборудования

4.2.3 Пример расчета экономии финансовых затрат на закупку оборудования и запчастей

4.3 Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А. Примеры статистики измерений момента затяжки на различных

моделях сборочного оборудования

Приложение Б. Примеры заменяемых при ремонте различных моделей

сборочного оборудования деталей

Приложение В. Снимки экрана базы данных «Совокупность элементов системы обеспечения механической сборки»

Приложение Г. Снимки экрана базы данных «Статистическая информация для формирования запаса сборочного оборудования и запчастей в системе обеспечения механической сборки»

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Автоматизированное управление процессом технологической подготовки сборочного производства в части резьбовых соединений»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Сборочные операции в машиностроении и приборостроении составляют значительную, а в ряде случаев, как например, в сборке автомобилей, основную часть технологического процесса изготовления изделий. Для обеспечения ремонтопригодности изделий применяются разъемные соединения, из которых наибольшее распространение получили резьбовые соединения. Основным технологическим оборудованием, используемым на крупных сборочных предприятиях, включая предприятия автомобилестроительных кластеров, является оборудование для сборки изделий в части резьбовых соединений. В условиях крупных предприятий, обеспечивающих массовый выпуск продукции с широкой номенклатурой резьбовых соединений, совокупность производственного оборудования, обеспечивающего процессы сборки, представляет собой разнородную сложную систему.

Анализ современного состояния фундаментальных и прикладных работ показывает, что ранее данная совокупность и обеспечивающие ее работу автоматизированные системы управления (АСУ) не были рассмотрены как единая система подготовки сборочного производства в части резьбовых соединений. В диссертационном исследовании учтен опыт транснациональных компаний стремящихся к прогнозируемости процессов и результатов, а также особенности проектирования автоматизированной системы технологической подготовки сборочного производства в части резьбовых соединений (АСТПП сборочного производства) в условиях корпораций с десятками предприятий с похожей структурой. Данный опыт показывает важность системного подхода и формализации элементов, составляющих АСТПП сборочного производства. Поэтому разработка математического, информационного и алгоритмического обеспечения ее оптимального управления является важной и актуальной задачей, имеющей большое значение для развития сборочного производства.

АСТПП сборочного производства разработана для оптимизации управления автоматизированными сборочными производствами и наиболее востребована на крупных предприятиях конвейерной отверточной сборки. АСТПП сборочного производства включает совокупность сборочного оборудования (ССО), используемого в производстве, совокупность калибровочного оборудования (СКО) и совокупность запасного оборудования и запчастей (СЗИП), содержащая необходимый для обеспечения безостановочного конвейерного производства запас оборудования и запчастей. Также АСТПП сборочного производства включает различные АСУ составляющими АСТПП сборочного производства тремя совокупностями. Совершенствование технического оснащения АСТПП сборочного производства способствует снижению возможных производственных сбоев и вызванных ими потерь, но при этом возрастают производственные издержки, которые увеличивают себестоимость продукции. Возникает противоречие, с одной стороны для минимизации производственных потерь необходимо совершенствовать и развивать АСТПП сборочного производства, с другой стороны затраты на развитие и совершенствование АСТПП сборочного производства увеличивают себестоимость продукции. На разрешение этого противоречия, т.е. на разработку алгоритмов оптимального управления АСТПП сборочного производства на основе разработанных автором критериев и ограничений и направлена данная работа.

Степень разработанности темы исследования. Вопросы формирования состава оборудования, автоматизации механосборочных цехов и автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП) были рассмотрены, в частности, в работах Соломенцева Ю.М., Вороненко В.П., Схиртладзе А.Г., Брюханова В.Н. Особенности разработки сборочных технологических процессов, расчета параметров сборочного оборудования и затяжки резьбовых соединений рассматривались в работах ученых Биргера И.А., Иосилевича Г.Б., Бухтеевой И.В., Аббясова В.М., Елхова П.Е., Ламина И.И.. Необходимо также отметить работы Черкесова Г.Н., в которых проработана методология оптимального формирования совокупности запасных частей,

инструментов и принадлежностей, применительно к приборостроительной отрасли, которая может быть адаптирована к исследуемой области. Работы иностранных авторов Zhang Q., Xie Z., Liu Y., Liu H., Perween S., Zaheer A., Khalid R., Poparad H., Bedeoui A., Benhadj R., Trigui M., Aifaoui N. посвящены оборудованию сборки изделий в части резьбовых соединений, АСТПП и автоматизации сборочных производств.

Изучение отечественных и зарубежных публикаций показало, что на сегодняшний день востребованы формализация и алгоритмическое обеспечение АСТПП сборочного производства, а также предложенные математические модели и классификаторы оборудования АСТПП сборочного производства, необходимые для формирования оптимальной совокупности оборудования, применяемого на крупных предприятиях конвейерной отверточной сборки.

Объектом исследования в работе является процесс технологической подготовки сборочного производства в части резьбовых соединений.

Предметом исследования являются модели, классификаторы и алгоритмы для оптимальной организации и управления процессом технологической подготовки сборочного производства в части резьбовых соединений в рамках АСТПП.

Целью диссертационного исследования является сокращение трудоемкости технологической подготовки сборочного производства за счет оптимизации управления процессом формирования совокупностей оборудования для сборки резьбовых соединений.

Задачи исследования:

1. Провести анализ существующих проблем при построении АСТПП в части сборочного производства.

2. Предложить новую структуру управления АСТПП сборочного производства, с учетом формализации задач управления, критериев оптимизации и ограничений.

3. Разработать формализованную модель АСТПП сборочного производства (в части резьбовых соединений), а также входящих в нее подсистем

и их элементов. Сформировать классификаторы сборочного и калибровочного оборудования для АСТПП сборочного производства.

4. Разработать критерии и ограничения оптимального управления АСТПП сборочного производства.

5. Разработать алгоритмы формирования оптимального состава сборочного и калибровочного оборудования, а также комплекта запасных частей, в соответствии с критериями эффективности.

6. Разработать базы данных для информационного обеспечения управления АСТПП сборочного производства в части поддержки принятия решений по формированию оптимальной ССО, СКО и СЗИП.

Научная новизна работы.

1. Предложена структурная схема АСТПП сборочного производства (в части резьбовых соединений) на основе предложенных алгоритмов оптимизации структуры и состава оборудования и ремонтных комплектов, отличающаяся учетом приведенной стоимости операций и результатов обработки статистической информации об отказах сборочного оборудования в отрасли (п. 3 паспорта специальности).

2. Предложен комплекс моделей и классификаторов для АСТПП сборочного производства, отличающийся формализованным представлением совокупностей оборудования и составляющих их элементов, что позволяет повысить эффективность автоматизированного управления сборочным производством в части резьбовых соединений за счет рационального периода обслуживания сборочного инструмента, что не учитывается в существующих АСТПП (п. 4 паспорта специальности).

3. Предложен подход к управлению подсистемами АСТПП сборочного производства на основе разработки критериев и ограничений оптимального управления с учетом статистических данных автомобилестроительных компаний о работе оборудования (п. 3 паспорта специальности).

Теоретическая значимость работы состоит в том, что получены новые закономерности для создания АСТПП сборочных производств, в частности для

определения нагрузки на датчики в ходе настройки и эксплуатации ССО; для определения оптимальной периодичности проверок величины момента затяжки экстраполяционным и вероятностным способом; для определения необходимого количества датчиков и стендов; для определения приведенной стоимости затяжки для инструментов, датчиков и стендов; для определения совокупности запчастей для ССО и СКО, а также совокупности запасных сборочных инструментов, приборов и приспособлений на основе экспертной оценки и на основе статистики отказов. Также теоретическая значимость определяется предложенным комплексов моделей и алгоритмов для описания рассматриваемых процессов управления в рамках АСТПП сборочного производства.

Практическая значимость заключается в применении в виде программных комплексов предложенных алгоритмов, моделей, классификаторов, баз данных для управления технологической подготовкой сборочного производства в части резьбовых соединений. Результаты исследований используются предприятиями для повышения эффективности сборочных производств.

Методы и методология диссертационного исследования базируются на понятиях и принципах математического моделирования, математической статистики, иерархической классификации, управления технологическими процессами и производствами.

Положения, выносимые на защиту:

1. Структурная схема АСТПП сборочного производства.

2. Математические модели и классификаторы АСТПП сборочного производства.

3. Система управления для АСТПП сборочного производства, предполагающая постановку задачи управления, формирование критериев оптимального управления и учет ограничений.

4. Алгоритмы поддержки принятия решений для управления формированием оптимальной ССО, СКО и СЗИП в АСТПП сборочного производства.

Степень достоверности и апробация научных результатов, полученных в диссертационной работе, обеспечивается корректной постановкой задач и

непротиворечивостью известным методам и принципам построения алгоритмов, а также успешным практическим применением разработанных моделей, методик и алгоритмов, что подтверждается актами внедрения на производственных предприятиях. Результаты диссертационной работы были внедрены в производство на предприятиях ООО «Прогрессивные технологии» и ООО «Блок». В ходе выполнения диссертационной работы были получены результаты, которые докладывались и обсуждались на российских и международных научно-технических конференциях: V Международная конференция "Информационные технологии и технические средства управления" (ICCT-2021) (Астрахань 4-7 октября 2021 года) темы двух докладов: «Control System of Assembly Production Organizational and Technological System of Automotive Cluster Factories» и «Formalization of Organizational and Technological System of Automotive Cluster Assembly Factories»; Всероссийская научно-техническая конференция «Наукоемкие технологии в приборо- и машиностроении и развитие инновационной деятельности в вузе» (Калуга 19-21 ноября 2019 года) тема доклада: «К вопросу разработки критерия эффективности управленческих решений принимаемых в филиалах крупных компаний на примере предприятий автомобилестроительного кластера Калужской области»; XV Российская научно-техническая конференция «Новые информационные технологии в системах связи и управления» (Калуга 1 июня 2016 года), тема доклада: «Использование статистической оценки скорости разрегулирования сборочного инструмента для выбора оптимального периода калибровки сборочного оборудования».

Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ в виде научных статей и тезисов докладов, в числе которых 1 включена в международные базы цитирования Web of Science и Scopus, 3 в рецензируемых печатных изданиях, утвержденных ВАК России, 12 других публикаций, получено 2 свидетельства на государственную регистрацию базы данных («База данных: статистическая информация для формирования запаса сборочного оборудования и запчастей в системе обеспечения механической сборки» №2021623159 от 23.12.2021 и «База

данных: совокупность элементов системы обеспечения механической сборки» №2021623100 от 21.12.2021).

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Общий объем диссертации изложен на 169 страницах и включает 22 рисунка, 16 таблиц, список литературы из 113 наименований и 4 приложения.

ГЛАВА 1 ОСОБЕННОСТИ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЦЕССА УПРАВЛЕНИЯ, ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ МЕХАНИЧЕСКОЙ СБОРКИ И СБОРОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ В ЧАСТИ РЕЗЬБОВЫХ

СОЕДИНЕНИЙ

1.1 Автоматизированная система управления технологическим процессом механической сборки в части резьбовых соединений

Для современного механосборочного производства характерен высокий уровень автоматизации производственных процессов, поэтому технологическое оборудование должно обеспечивать не только автоматизацию обработки и сборки, но и стыковаться с оборудованием и техническими средствами, объединяющими отдельные виды технологического оборудования в единый автоматизированный производственный процесс.

Согласно работам ученых Соломенцева Ю.М., Схиртладзе А.Г., Брюханова В.Н. и др., для настоящего этапа развития машиностроения характерно: расширение функций и задач управления, усложнение объектов и законов управления, переход от управления отдельными объектами к управлению технологическими процессами, т. е. переход к сложным многоцелевым системам управления. Вопросы проектирования автоматизированных и механосборочных цехов, были рассмотрены в работах Вороненко В.П., Мельникова Г.Н. и других отечественных ученых [14,33,39,41,43,48].

Рассмотрим структурную схему АСУ ТП механической сборки в части резьбовых соединений на сборочном предприятии, которая приведена на рисунке 1.1. На рисунке представлены информационные связи со средствами АСУ ТП. Информация о выполняемой операции поступает на программируемый сборочный инструмент от программируемого логического контроллера (ПЛК) через сеть предприятия и маршрутизатор. Информация о статистических параметрах выполненной операции передается на ПЛК и также сохраняется в консоли -компьютере, управляющем АСУ ТП механической сборки в части резьбовых

соединений. В качестве периферийного оборудования, работающего с сетью, используются баркод-ридеры, передающие на ПЛК номер собираемого изделия, что позволяет выбрать соответствующую программу затяжки и отправить ее через сеть на соответствующий контроллер затяжки. Управляющие программы загружаются на контроллеры затяжки с консоли и выбираются сигналом, поступающим с ПЛК.

Рисунок 1.1 - Структурная схема АСУ ТП механической сборки в части резьбовых соединений на сборочном предприятии

Периферийным оборудованием, работающим с управляющим АСУ ТП механической сборки в части резьбовых соединений компьютером, является принтер, на который могут выводиться статистические параметры выполненных операций, а также измерительные стенды-элементы СКО.

Структура взаимодействия АСУ ТП контроля момента затяжки с исполнительным оборудованием показано на рисунке 1.2. Измерительный стенд

измеряет величину момента затяжки, при необходимости значение корректируется, результаты измерений передаются на управляющую консоль.

Рисунок 1.2 - Структура взаимодействия АСУ ТП контроля момента затяжки с

исполнительным оборудованием

На рисунке 1.3 схематично показан конвейер со сборочным оборудованием и информационные потоки. Управляющие воздействия идут от управляющей консоли к контроллерам сборочных инструментов. Контроллеры сборочных инструментов собирают информацию о параметрах затянутых соединений и передают ее на управляющую консоль.

Рисунок 1.3 - Конвейер со сборочным оборудованием и информационные потоки присущие сборочному производству в части резьбовых соединений

В АСТПП сборочного производства операции затяжки резьбовых соединений осуществляются с помощью сборочных инструментов. К данному типу инструментов относятся: шуруповерты, гайковерты и динамометрические ключи. Задачей данных инструментов является выполнение затяжки таким образом, чтобы предотвратить раскручивание соединений, а также выход из строя элементов резьбового соединения от перетяжки, в процессе эксплуатации изделия.

Основным параметром при сборке резьбовых соединений является величина, называемая моментом затяжки или моментом силы. Моментом силы (М0) относительно точки О, как известно, называется произведение величины силы на плечо (т.е. кратчайшее расстояние от этой точки, называемой центром момента (О) до линии действия силы) относительно этой точки:

М0 = Р*к, (1.1)

где Р - величина силы; к - величина плеча.

В промышленности не используют методов прямого измерения усилия сжатия соединяемых деталей при резьбовом соединении в условиях механосборки, момент затяжки является единственной измеряемой в процессе сборки величиной, используемой для определения качества резьбового сборочного соединения.

Механосборочное производство в части резьбовых соединений на предприятиях конвейерной сборки строится, как правило, с использованием промышленных сборочных инструментов различной сложности. Современные модели программируемого промышленного сборочного инструмента являются сложными техническими системами, позволяющими отслеживать параметры сборочного соединения и проследить весь процесс затяжки соединения, а также, позволяют хранить, на карте памяти контроллера результаты нескольких тысяч последних затяжек. Данные инструменты очень дороги (цена одной полностью оборудованной установки составляет около 1 миллиона рублей), поэтому целесообразно определить, в каких случаях применение подобного дорогостоящего и сложного оборудования оправдано. Необходим анализ

целесообразности применения дорогого сборочного оборудования и привязка его к вопросу обеспечиваемого качества выпускаемых изделий.

1.2 Основные параметры резьбовых соединений, влияющие на технологию сборки и выбор сборочного оборудования

На соединение конструктивных элементов различных систем приходится от 20 до 40% общих расходов, связанных с изготовлением. Значительная доля расходов приходится на оплату рабочей силы, занятой на сборочных операциях. Стоимость крепежных деталей механического узла в среднем не превышает 5% стоимости готового изделия. Однако, затраты рабочего времени на операции по соединению деталей составляют более половины общих временных затрат на производство готовой продукции. В результате стоимость соединений в собранном изделии увеличивается в 3-10 раз по сравнению со стоимостью крепежных деталей, с помощью которых выполняется это соединение [44]. Таким образом, снижение затрат на осуществление процесса сборки является актуальной задачей.

В условиях крупных предприятий, обеспечивающих массовый выпуск продукции с широкой номенклатурой резьбовых соединений, совокупность производственного оборудования, обеспечивающего процессы сборки, представляет собой разнородную сложную систему. Такая система включает, помимо собственно сборочного оборудования, используемого в производстве, также оборудование контроля и поверки и складское хозяйство, содержащее необходимый для обеспечения ритмичного производства запас оборудования. Совокупность указанного оборудования требует системного эффективного управления.

Использование резьбовых соединений позволяет обеспечивать высокую надёжность и качество разъемных соединений при сравнительно невысокой стоимости. С целью учета специфики исследуемой предметной области, для разработки структурной схемы и алгоритмов оптимальной организации АСТПП сборочного производства на основе упомянутой выше научной базы, необходимо

провести систематизацию используемых сборочных инструментов и калибровочного оборудования и обоснование методов рационального выбора оборудования.

Промышленный сборочный инструмент широко применяется на производствах, для которых характерно большое количество сборочных операций и где необходимо обеспечивать высокое качество разъемных соединений. В сборочном производстве, где основным типом соединения является резьбовое соединение, одной из основных проблем является проблема обеспечения качества резьбового соединения.

Требуемая точность момента затяжки, в случае резьбовых соединений, обеспечивается сборочным инструментом. Большое значение имеет соответствие фактического момента затяжки инструмента требуемому моменту затяжки, на который он был предварительно настроен. Известно, что до 50% дефектов и поломок автомобилей связано с ослаблением или другими дефектами крепёжных соединений [44]. Фактический момент затяжки инструмента может изменяться со временем при износе узлов оборудования ответственных за передачу крутящего момента и при воздействии ряда других внешних факторов. Таким образом, износ оборудования в данной области может оказывать непосредственное воздействие на качество продукции. Поэтому необходимо периодически проверять момент затяжки болтовых соединений и проводить профилактическое техническое обслуживание оборудования.

Осуществление периодических проверок промышленного сборочного инструмента для резьбовых соединений требует больших финансовых затрат и времени для его осуществления, необходимо наличие дорогостоящего оборудования и специально обученного персонала. Однако обоснованные методики рационального выбора частоты и времени проверок сборочного оборудования для резьбовых соединений до настоящего времени не разработаны. Необходимо определить, в какие моменты срока службы инструмента необходимо чаще контролировать момент затяжки, как должна изменяться периодичность контроля в течение срока службы инструмента, а также выяснить влияние

различных факторов на периодичность контроля, поскольку вопрос обеспечения требуемого момента затяжки, это вопрос качества выпускаемой продукции [44].

Одной из задач данной работы является выбор оптимальной периодичности выполнения проверок сборочного оборудования, для снижения затрат при сохранении требуемого уровня качества продукции и снижении риска выпуска продукции ненадлежащего качества, поскольку в условиях конвейерного (поточного) производства существенно возрастает влияние на цену производственных потерь вследствие непредвиденного (случайного) отказа оборудования. Использование неисправного оборудования в ряде случаев может приводить к нарушению технологических допусков, несвоевременному выявлению брака и возрастанию потерь для устранения последствий.

Еще одним важным вопросом для организации АСТПП сборочного производства является анализ отказов сборочных инструментов, и планирование размеров подменного фонда для различных типов и моделей инструментов, в зависимости от частоты и типов отказов.

Момент затяжки или момент силы может быть измерен в динамическом состоянии в процессе затяжки соединения, или статическом состоянии, посредством проверки динамометрическим ключом. Для измерения момента затяжки в метрической системе используется единица Ньютон*метр (Нм). Величина момента затяжки в промышленности устанавливается стандартами и зависит от ряда факторов: материал соединяемых деталей, наличие или отсутствие смазки и других покрытий на резьбе. Величины моментов для ответственных и особо ответственных соединений могут быть скорректированы в зависимости от применяемых покрытий.

Как видно из используемой часто на практике формулы (1.2) [44], существенно влияние коэффициентов трения в резьбе и на опорном торце болта на требуемый момент затяжки для получения заданного усилия затяжки (прижима соединяемых деталей):

Мкр = 0,001^ (0,16Р + цр0,58Д2 + [1т0,25^т + do)), (1.2)

где Мкр - требуемый момент затяжки; цр - коэффициент трения в резьбе; цт -коэффициент трения на опорном торце; dт - диаметр опорной поверхности головки болта или гайки, мм; d0 - диаметр отверстия под крепёжную деталь, мм; Р - шаг резьбы, мм; d2 - средний диаметр резьбы, мм, Q - усилие затяжки, Н.

Усилие затяжки, на которое производится затяжка резьбового соединения, обычно принимается в пределах 75...80%, в отдельных случаях и 90%, от пробной нагрузки [44]. Практика показывает, что значения коэффициентов трения цр и цт в реальных условиях сборки могут быть не стабильны. Поэтому часто применяются комбинированные методы затяжки, с изменяемыми скоростями или затяжка до определенного момента и затем на определенный угол. Наибольшее влияние на затяжку соединений оказывают условия контактного трения в резьбе и на опорной поверхности, зависящие от состояния контактных поверхностей, вида покрытия, наличия смазочного материала, отклонение от перпендикулярности опорного торца и оси резьбы, последовательность выполнения операций, а также скорость завинчивания [44]. Например, в программируемых гайковертах за счет изменения скорости завинчивания в процессе затяжки одного соединения удается обеспечить требуемое качество соединения при сборке наиболее ответственных узлов автомобиля. Существует несколько способов затяжки резьбовых соединений: затяжка до определённого момента, затяжка до определённого угла, затяжка до предела упругости, затяжка в области пластических деформаций.

В автомобилестроительной промышленности наиболее часто применяется затяжка путем приложения к крепежной детали крутящего момента затяжки, т.е. затяжка до достижения определенного момента силы, которая в производстве обычно обеспечивает требуемые параметры качества. В необходимых случаях (для более ответственных соединений) может применяться комбинированный метод: затяжка сначала до определенного момента, а затем до определенного угла. Данный вид затяжки обычно реализуется посредством использования программируемого инструмента, в программе которого можно задать требуемые параметры. Затяжка на угол позволяет лучше контролировать требуемое качество

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Шабанов Алексей Александрович, 2025 год

удов единиц ания, использования использовани использован использовании

ания оборудо руб. предлагаемой и ия предлагаемой

вания, методики предлагаемой предлагаемо методики

шт. методики й методики

№1 20 100 000 4 2 400 000 200 000

№2 20 50 000 4 3 200 000 150 000

Аналогично в случае запчастей, если инструмент г-й модели, использующийся в ССО в количестве 1 штуки, состоит из 10 различных деталей с различной стоимостью, входящих в состав инструмента в различном количестве. Представим его в виде множества ^ — {1,2,1,3,1,1,1,2,1,2} , где числа в скобках -количество деталей с 1-й по 10-ю;

цена деталей в рублях: деталь1 = 2000, деталь2 = 1000, детальЗ = 20000, деталь4 = 1000, деталь5 = 2500, детальб = 11500, деталь7 = 4000, деталь8 = 5000, деталь9 = 3000, деталь10 = 500.

В случае заказа всего комплекта деталей, получим сумму: 2000+1000*2+20000+1000*3+2500+11500+4000+5000*2+3000+500*2=59000

(руб.)

Также следует отметить, что в случае наличия большего количества инструментов ьй модели, количество комплектов может быть большим. В случае использования метода экспертной оценки имеем:

^эксп_£1 (0=°, ^эксп_£2 (0=2, £эксп_13(^)=1, ^эксп_£4(0=1, ^эксп_£5 (0=0, ^эксп_£6 (0=0, £эксп_£7 (0=0, ^эксп_£8 (0=2, £эксп_*9 (0=0, £экспЛ0(О~0.

В этом случае стоимость комплекта запчастей: 1000*2+20000+1000+5000*2=33000 (руб.) Таким образом, экономия составит: (330-590)/590*100%=44%. Наглядно практическое использование алгоритма формирования оптимальной совокупности запасных частей к оборудованию показано в таблице 3.9.

Использование разработанного алгоритма упрощает процесс формирования СЗИП и подходит для различных конфигураций АСТПП сборочного производства на предприятиях с различной организацией ремонта оборудования, как при наличии, так и при отсутствии информации о статистических параметрах отказов.

Таблица 3.9 - Пример практического использования алгоритма формирования оптимальной совокупности запасных частей

Артикул детали Цена Количество Стоимость Количество Стоимость

детали, закупаемых закупаемых закупаемых закупаемых

у.е. деталей, шт. деталей, у.е. деталей, шт. деталей, у.е.

Без использования При использовании

предлагаемой методики предлагаемой методики

1 20 1 20 0 0

2 10 2 20 2 20

3 200 1 200 1 200

4 10 3 30 1 10

5 25 1 25 0 0

6 115 1 115 0 0

7 40 1 40 0 0

8 50 2 100 2 100

9 30 1 30 0 0

10 5 2 10 0 0

3.5 Выводы

В главе 3:

1) Формализованы задачи управления подсистемами АСТПП сборочного производства, разработаны критерии и ограничения оптимального управления на основе опыта крупных автомобилестроительных компаний. Критериями являются: приведенные стоимости сборочных и калибровочных операций; оптимальное количество запасных единиц оборудования и запчастей. Ограничениями являются: настроенный момент затяжки элемента ССО; фактический калибровочный интервал момента затяжки элементов ССО до начала его эксплуатации и в период его эксплуатации; пределы экономической стоимости закупки сборочного, калибровочного и запасного оборудования и запчастей.

2) Алгоритм поддержки принятия решений для управления формированием оптимальной ССО в АСТПП сборочного производства. Основной отличительной характеристикой предложенного алгоритма стало использованием приведенной стоимости сборочной операции, позволяющей формировать оптимальную ССО. Разработанный алгоритм применяется при формировании ССО на сборочных предприятиях.

3) Разработан алгоритм поддержки принятия решений для управления формированием оптимальной СКО в АСТПП сборочного производства. Основной отличительной характеристикой предложенного алгоритма стало определение оптимальной нагрузки на датчики и стенды в процессе эксплуатации и использованием приведенной стоимости операции контроля момента затяжки сборочного инструмента.

4) Разработан алгоритм поддержки принятия решений для формирования оптимальной СЗИП в АСТПП сборочного производства. Основной отличительной характеристикой предложенной методики стал учет и обработка статистической информации об отказах оборудования на других предприятиях корпорации. Разработанный алгоритм формирования оптимальной СЗИП рекомендуется к применению на предприятиях, где парк сборочного оборудования насчитывает несколько тысяч штук сборочных инструментов десятков разных моделей от нескольких разных производителей.

5) Приведены примеры оценки эффективности практического использования разработанных алгоритмов на предприятиях. В частности, рассмотрены примеры расчета эффективности применения алгоритма формирования оптимальной совокупности запасных инструментов и запчастей; расчета эффективности применения метода определения оптимальной периодичности калибровок сборочного оборудования; расчета эффективности применения алгоритма формирования оптимальной совокупности сборочного оборудования.

ГЛАВА 4 РЕАЛИЗАЦИЯ РАЗРАБОТАННЫХ МОДЕЛЕЙ, КЛАССИФИКАТОРОВ И АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ ПОДСИСТЕМАМИ АСТПП СБОРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА

4.1 Информационное обеспечение поддержки принятия решений по управлению подсистемами АСТПП сборочного производства

Внедрение информационного обеспечения поддержки принятия решений предполагает, что основные операции по накоплению, хранению и переработке информации возлагаются на вычислительную технику. Информационное обеспечение предоставляет необходимую и достаточную информацию для подготовки принятия решений. Автором были разработаны две базы данных для поддержки принятия решений при формировании оптимальной СЗИП в АСТПП сборочного производства. Рассмотрим особенности применения разработанных баз данных.

4.1.1 Особенности применения базы данных «Совокупность элементов системы обеспечения механической сборки» в процессе формирования оптимальной совокупности калибровочного оборудования и совокупности запасных сборочных инструментов и запасных частей

Для хранения и накопления информации об элементах ССО, используемой для продержки принятия решений, была разработана база данных «Совокупность элементов системы обеспечения механической сборки» (БД СЭ АСТПП сборочного производства). База данных содержит информационное обеспечение математических моделей элементов ССО и применяется в качестве информационного обеспечения поддержки принятия решений по управлению АСТПП сборочного производства. Разработанная база данных применяется в АСТПП сборочного производства, создаваемой на крупных сборочных

предприятиях. Копии экранов БД СЭ АСТПП сборочного производства представлены на рисунке 4.1 и приведены в приложении В.

Рисунок 4.1 - Копия экрана базы данных «Совокупность элементов системы

обеспечения механической сборки» БД СЭ АСТПП сборочного производства содержит следующую информацию:

1) Местоположение элемента ССО.

2) Серийный номер элемента ССО.

3) Артикул элемента ССО.

4) Выполняемые элементом ССО операции технологического процесса.

5) Числовое значение момента затяжки элемента ССО измеряемое в Н*м.

6) Дата поступления элемента ССО на рабочий пост в цехе.

7) Индекс воспроизводимости процесса Cp элемента ССО.

8) Индекс воспроизводимости процесса Cpk элемента ССО. Разработанная структура БД СЭ АСТПП сборочного производства

обусловлена наличием необходимой и достаточной информации для принятия управленческих решений по формированию оптимальной СКО и СЗИП. Среда разработки базы данных: Microsoft Excel. Объем БД СЭ АСТПП сборочного

производства - 13884 записей БД СЭ АСТПП сборочного производства используется для накопления информации об элементах ССО. При формировании оптимальной СКО, БД СЭ АСТПП сборочного производства используется на этапе анализа ССО, т.к. СКО должно обеспечивать измерение моментов затяжки всех элементов ССО, а данная информация содержится в БД СЭ АСТПП сборочного производства. Также БД СЭ АСТПП сборочного производства применяется при формировании оптимальной совокупности запасных сборочных инструментов на этапе анализа ССО, т.к. совокупность запасных сборочных инструментов должна обеспечивать своевременную замену вышедшего из строя оборудования, а информация обо всех элементах ССО используемых при сборке изделия содержится в БД СЭ АСТПП сборочного производства.

4.1.2 Особенности применения базы данных «Статистическая информация для формирования запаса сборочного оборудования и запчастей в системе обеспечения механической сборки» в процессе формирования оптимальной совокупности запасных сборочных инструментов, приборов, приспособлений

и запасных частей

Для хранения и накопления информации об отказах элементов ССО, используемой для продержки принятия решений в АСТПП сборочного производства, была разработана база данных «Статистическая информация для формирования запаса сборочного оборудования и запчастей в системе обеспечения механической сборки» (БД СИ АСТПП сборочного производства). База данных содержит информационное обеспечение поддержки принятия решений на основе статистики отказов и замененных деталей элементов ССО. База данных применяется в качестве информационного обеспечения поддержки принятия решений по формированию СЗИП. Копии экранов БД СИ АСТПП сборочного производства представлены на рисунке 4.2 и приведены в приложении Г.

Рисунок 4.2 - Копия экрана базы данных «Статистическая информация для

формирования запаса сборочного оборудования и запчастей в системе обеспечения механической сборки»

БД СИ АСТПП сборочного производства содержит следующую информацию:

1) Дата выдачи в производство элемента ССО.

2) Дата поломки сборочного элемента ССО.

3) Внутренний номер сборочного инструмента АСТПП сборочного производства.

4) Серийный номер элемента ССО, присваиваемый производителем.

5) Модель элемента ССО.

6) Срок работы элемента ССО.

7) Вид исправности элемента ССО и замененные при его ремонте детали.

8) Числовое значение момента затяжки на который настроен элемент ССО измеряемое в Н*м.

Разработанная структура БД СИ АСТПП сборочного производства обусловлена наличием необходимой и достаточной информации об отказах элементов ССО и СКО для принятия управленческих решений по формированию необходимого и достаточного запаса сборочного оборудования и запчастей в

АСТПП сборочного производства. Среда разработки базы данных: Microsoft Excel. Объем БД СИ АСТПП сборочного производства - 1328 записей. БД СИ АСТПП сборочного производства используется для накопления информации об отказах элементов ССО и СКО. Информация о сроках функционирования оборудования, и датах его поломок применяется для формирования совокупности запасных инструментов, приборов и приспособлений на этапе анализа статистики отказов и определения оптимального количества запасных единиц оборудования. Информация о виде неисправности элемента ССО или СКО и замененных при его ремонте деталях используется для формирования совокупности запасных частей к оборудованию на этапе анализа статистики отказов и определения оптимального количества запасных частей. Используемая статистика отказов, накапливаемая в БД СИ АСТПП сборочного производства, позволяет сформировать оптимальную СЗИП.

4.2 Применение разработанных моделей, классификаторов, алгоритмов и баз данных в условиях промышленного предприятия

Оценка эффективности применения разработанных алгоритмов является многокритериальным процессом, во многом оценка зависит от параметров АСТПП сборочного производства, таких как цена рассматриваемых альтернатив моделей оборудования, стоимость необходимых им запасных частей. Из-за разнообразия моделей оборудования, используемых в АСТПП сборочного производства, невозможно определить точный экономический эффект. Эффективность практического использования разработанных методик можно рассмотреть на примерах.

Рассмотрим в таблице 4.1 примеры применения разработанных моделей, классификаторов и алгоритмов.

Таблица 4.1 - Применение разработанных моделей, классификаторов и алгоритмов

№ Разработанный Область Использование ЛПР Предполагаемая

элемент применения эффективность

управления

АСТПП

сборочного

производства

1 Модель АСТПП Модель применяется Декомпозиция 1. Расчет

сборочного для декомпозиции облегчает работу эффективности

производства совокупности технолога, приведен в

оборудования, занимающегося пункте 4.3.1.

используемой в формированием 2. В результате

сборке в части совокупностей применения

резьбовых оборудования. модели получено

соединений на Применяется перед сокращение

предприятиях началом реализации трудоемкости

конвейерной сборки. методик по работы по

формированию технологической

составляющих АСТПП подготовке

сборочного производства на

производства 16 часов.

совокупностей.

2 Классификатор Применение данного Классификатор дает 1. Расчет

АСТПП классификатора наглядное эффективности

сборочного позволит упростить представление о приведен в

производства принятие входящих в АСТПП пункте 4.3.1.

оптимальных сборочного 2. В результате

решений по производства применения

созданию и подсистемах и их классификатора

управлению АСТПП составных частях. получено

сборочного Применяется перед сокращение

производства. началом реализации трудоемкости

методик по работы по

формированию технологической

составляющих АСТПП подготовке

сборочного производства на

производства 16 часов.

совокупностей.

№ Разработанный элемент Область Использование Предполагаемая

управления АСТПП применения ЛПР эффективность

сборочного

производства

3 Система управления Разработанная Система 1. Расчет

АСТПП сборочного система управления эффективности

производства на основе управления прописывает приведен в пункте

критериев принятия АСТПП процесс 4.3.1.

решений и имеющейся сборочного принятия 2. В результате

базы данных статистики, производства решений по применения

накопленной на других реализует формированию системы

предприятиях научный подход, оптимальных управления

автомобилестроительной позволяющий ССО, СКО и получено

корпорации формализовать СЗИП. сокращение

системы трудоемкости

управления работы по

подсистемами. технологической

Решение частных подготовке

задач управления производства на 24

подсистемами часа.

обеспечивает

решение общей

задачи

управления

АСТПП

сборочного

производства.

4 Модель описания Разработанные Модели 1. Расчет

элемента ССО и модель модели описания используются на эффективности

описания ССО элемента ССО и этапе анализа приведен в пункте

модели описания ССО и 4.3.1.

ССО позволяют необходимы для 2. В результате

накапливать и эффективного применения

сохранять управления моделей получено

информацию об сборочным сокращение

элементах ССО. производством. трудоемкости

работы по

технологической

подготовке

производства на 32

часа.

№ Разработанный Область применения Использование Предполагаемая

элемент ЛПР эффективность

управления

АСТПП

сборочного

производства

5 Классификатор Разработанный Классификатор 1. Расчет

сборочного классификатор применяется на эффективности

оборудования в сборочного этапе приведен в пункте

зависимости от оборудования дает формирования 4.3.1.

степени наглядное и понятное совокупностей 2. В результате

автоматизации представление о видах моментов затяжки, применения

процесса оборудования выполняемых классификатора

затяжки и непосредственно каждой подгруппой получено

конструкции участвующего в сборке оборудования сокращение

инструмента изделия и классификатора. трудоемкости

подтверждает, что ССО работы по

должна технологической

рассматриваться как подготовке

сложная неоднородная производства на

система, с большим 16 часов.

числом разнородных

элементов,

характеризующихся

различной степенью

автоматиз ации.

6 Классификатор Разработанный Применяется на 1. Расчет

сборочного классификатор этапе выбора эффективности

оборудования в упрощает работу необходимых для приведен в пункте

зависимости от технолога по выбору калибровки ССО 4.3.1.

удобства и необходимых стендов стендов. 2. В результате

возможности и датчиков для применения

калибровки проверок момента классификатора

инструмента затяжки сборочных получено

инструментов. сокращение

трудоемкости

работы по

технологической

подготовке

производства на

16 часов.

№ Разработанный элемент управления АСТПП сборочного производства Область применения Использование ЛПР Предполагаемая эффективность

7 Модель СКО Разработанная модель иллюстрирует предлагаемый принцип формирования СКО, подробно описанный в соответствующей методике. Применяется на этапе подбора типов и моделей стендов и датчиков, необходимых для калибровки совокупности сборочного оборудования. 1. Расчет эффективности приведен в пункте 4.3.1. 2. В результате применения моделей получено сокращение трудоемкости работы по технологической подготовке производства на 8 часов.

8 Классификатор СКО Разработанный классификатор дает наглядное и понятное представление о калибровочном оборудовании, используемом на сборочных предприятиях. Применяется на этапе подбора типов и моделей стендов и датчиков, необходимых для калибровки совокупности сборочного оборудования. 1. Расчет эффективности приведен в пункте 4.3.1. 2. В результате применения моделей получено сокращение трудоемкости работы по технологической подготовке производства на 8 часов.

9 Модели СЗИП Разработанные модели иллюстрируют предлагаемый принцип формирования СЗИП, подробно описанный в соответствующем алгоритме. Применяется на этапе определения общей структуры организации ремонта и складирования запасных сборочных инструментов, приборов, приспособлений и запчастей на предприятии конвейерной сборки. 1. Расчет эффективности приведен в пункте 4.3.1. 2. В результате применения моделей получено сокращение трудоемкости работы по технологической подготовке производства на 24 часа.

№ Разработанны Область применения Использование Предполагаемая

й элемент ЛПР эффективность

управления

АСТПП

сборочного

производства

10 Алгоритм Разработанный алгоритм Используется на 1. Расчет

формирования применяется при этапе выбора эффективности

ССО на основе формировании ССО на наилучшего приведен в

критериев сборочных предприятиях решения о пунктах 4.3.1. и

оптимальности формировании 4.3.3.

ССО с учетом 2. В результате

разработанных применения

ограничений и алгоритма

критериев получено

оптимальности. сокращение

трудоемкости

работы по

технологической

подготовке

производства на

80 часов и

снижение затрат

на закупку

сборочного

оборудования на

7,22%.

11 Алгоритм Разработанный алгоритм Используется на 1. Расчет

формирования формирования оптимальной этапе выбора эффективности

СКО на основе СКО позволяет решить эти наилучшего приведен в

критериев задачи за счет наличия решения о пунктах 4.3.1.,

оптимальности готовой последовательности формировании 4.3.2. и 4.3.3.

действий по формированию СКО с учетом 2. В результате

оптимального состава разработанных применения

оборудования. Разработки ограничений и алгоритма

используются в критериев получено

технологических отделах оптимальности. сокращение

крупных корпораций для трудоемкости

планирования закупок работы по

калибровочного технологической

оборудования для подготовке

существующих и вновь производства на

создаваемых сборочных 40 часов и

предприятий, широко снижение затрат

использующих сборку на на закупку

основе резьбовых калибровочного

соединений. оборудования на

12,78%.

№ Разработанны Область применения Использование ЛПР Предполагаемая

й элемент эффективность

управления

АСТПП

сборочного

производства

12 Алгоритм Разработанный Используется на 1. Расчет

формирования алгоритм этапе выбора эффективности

СЗИП на основе формирования наилучшего решения приведен в

критериев оптимальной СЗИП о формировании пунктах 4.3.1. и

оптимальности рекомендуется к СЗИП с учетом 4.3.3.

применению на разработанных 2. В результате

предприятиях сборки, ограничений и применения

где парк сборочного критериев алгоритма

оборудования оптимальности. получено

насчитывает несколько сокращение

тысяч штук сборочных трудоемкости

инструментов десятков работы по

разных моделей от технологической

нескольких разных подготовке

производителей. производства на

Разработанный 80 часов и

алгоритм позволяет снижение затрат

упростить закупку на

управленческую работу запасных

на предприятии и сборочных

решить задачу инструментов,

оптимального приборов,

управления ПЗИП, приспособлений

входящей в АСТПП и запасных

сборочного частей 13,22%.

производства.

13 База данных: База данных содержит Используется на 1. Расчет

Совокупность информационное этапе анализа ССО эффективности

элементов обеспечение при формировании приведен в

системы математических оптимальной СОПК. пункте 4.3.1.

обеспечения моделей элементов Также применяется 2. В результате

механической ССО на предприятиях при формировании применения

сборки автомобилестроительно оптимальной базы данных

го кластера. База совокупности получено

данных применяется в запасных сборочных сокращение

качестве инструментов на трудоемкости

информационного этапе анализа ССО. работы по

обеспечения поддержки Также используется технологической

принятия решений по при формировании подготовке

формированию ССО на других производства на

оптимальной ССО, предприятиях 40 часов.

СКО и СЗИП. корпорации.

№ Разработанный элемент управления АСТПП сборочного производства Область применения Использование ЛПР Предполагаемая эффективность

14 База данных: База данных содержит Применяется для 1. Расчет

Статистическая информацию об отказах формирования эффективности

информация для элементов ССО и СКО и СЗИП на этапе приведен в

формирования вышедших из строя анализа статистики пунктах 4.3.1.

запаса деталях на различных отказов и 2. В результате

сборочного предприятиях определения применения

оборудования и автомобилестроительной оптимального базы данных

запчастей в корпорации. База количества получено

системе данных применяется в запасных единиц сокращение

обеспечения качестве оборудования. трудоемкости

механической информационного Используемая работы по

сборки обеспечения поддержки статистика технологической

принятия решений по отказов, подготовке

формированию накапливаемая в производства на

оптимальной СЗИП. базе данных, 40 часов.

позволяет

сформировать

оптимальную

СЗИП.

В ходе диссертационного исследования совокупность оборудования и запчастей, используемых в сборке в части резьбовых соединений на предприятиях автомобилестроительного кластера и обслуживающих их АСУ была рассмотрена как АСТПП сборочного производства. В АСТПП сборочного производства были

выделены составляющие ее подсистемы и были выделены задачи управления подсистемами, состоящие в определении такого вектора управляющего воздействия, который бы обеспечил достижение целевых характеристик, отвечающих критериям оптимального управления. Разработаны математические модели и классификаторы элементов подсистем АСТПП сборочного производства, а также алгоритмы формирования оптимальных ССО, СКО и СЗИП.

Экономия затрат на технологическую подготовку производства (элементы управления АСТПП сборочного производства №1-14) и выполнение операций калибровки оборудования (элемент управления АСТПП сборочного производства №11) с помощью разработанных моделей, классификаторов, алгоритмов и баз данных определяется за счет снижения трудоемкости (расчеты приведены в п. 4.3.1. и 4.3.2.). Экономия финансовых затрат на закупку оборудования и запчастей (элементы управления АСТПП сборочного производства №10-12) определяется за счет снижения стоимости оборудования (расчеты приведены в п. 4.3.3.).

4.2.1 Пример расчета экономии затрат на технологическую подготовку

производства

Рассмотрим экономию затрат на технологическую подготовку производства (элементы управления АСТПП сборочного производства №1-14) на предприятии ООО «Прогрессивные технологии». Экономический эффект отражен в соответствующем акте о внедрении. Экономический эффект при затратах на технологическую подготовку производства рассчитываем по формуле (4.1):

ДЭ< = ДТ<*Ди (4.1)

где ДЭ; - экономия затрат в рублях от применения /-го пункта разработанных моделей, классификаторов, алгоритмов и баз данных; ДТ; - экономия затрат в часах от применения /-го пункта разработанных моделей, классификаторов, алгоритмов и баз данных; при расчете затрат на технологическую подготовку производства необходимо учесть часовую ставку занятого инженера-технолога (вместе с

отчислениями). Примем, что средняя оплата в час работника составит ДИ = 500 руб/час.

Экономия затрат в процентах рассчитана по формуле (4.2):

ДТШ=^*100% (4.2)

где ДТШ - экономия затрат в процентах при использовании /-го пункта разработанных моделей, классификаторов и алгоритмов; ТБ — общая трудоемкость в часах без применения разработанных моделей, классификаторов, алгоритмов и баз данных.

Расчет производился для АСТПП сборочного производства, содержащей 3350 единиц ССО. Общая трудоемкость технологической подготовки производства по формированию АСТПП сборочного производства без применения разработанных моделей, классификаторов, алгоритмов и баз данных составила ТБ = 960 часов. Применение каждого из разработанных пунктов позволило сократить трудоемкость на различное время. На основе формул (4.1) и (4.2) полученная экономия при применении каждого разработанного элемента управления посчитана в таблице 4.2.

Таблица 4.2 - Показатели трудоемкости технологической подготовки производства при формировании АСТПП сборочного производства

Разработанный элемент управления АСТПП сборочного производства Сокращение трудоемкости от применения разработанных пунктов, часов Экономический эффект, рублей

1. Модель АСТПП сборочного производства ДТХ = 16 часов ДЭХ = 8000 (руб)

2. Классификатор АСТПП сборочного производства ДТ2 = 16 часов ДЭ2 = 8000 (руб)

Разработанный элемент управления АСТПП сборочного производства Сокращение трудоемкости от применения разработанных пунктов, часов Экономический эффект, рублей

3. Система управления АСТПП сборочного производства на основе критериев принятия решений и имеющейся базы данных статистики, накопленной на других предприятиях автомобилестроительной корпорации ДТ3 = 24 часа ДЭ3 = 12000 (руб)

4. Модель описания элемента ССО и модель описания ССО ДТ4 = 32 часа ДЭ4 = 16000 (руб)

5. Классификатор сборочного оборудования АСТПП сборочного производства в зависимости от степени автоматизации процесса затяжки и конструкции инструмента ДТ5 = 16 часов ДЭ5 = 8000 (руб)

6. Классификатор сборочного оборудования АСТПП сборочного производства в зависимости от удобства и возможности их калибровки ДТ6 = 16 часов ДЭ6 = 8000 (руб)

7. Модель СКО ДТ7 = 8 часов ДЭ7 = 4000 (руб)

8. Классификатор СКО ДТ8 = 8 часов ДЭ8 = 4000 (руб)

9. Модели СЗИП ДТ9 = 24 часа ДЭ9 = 12000 (руб)

10. Алгоритм формирования ССО на основе критериев оптимальности ДТ10 = 80 часов ДЭ10 = 40000 (руб)

Разработанный элемент управления АСТПП сборочного производства Сокращение трудоемкости от применения разработанных пунктов, часов Экономический эффект, рублей

11. Алгоритм формирования СКО на основе критериев оптимальности ЛТП = 24 часа ЛЭП = 20000 (руб)

12. Алгоритм СЗИП на основе критериев оптимальности ЛТ12 = 80 часов ЛЭ12 = 40000 (руб)

13. База данных: совокупность элементов системы обеспечения механической сборки ЛТ13 = 24 часа ЛЭ13 = 20000 (руб)

14. База данных: статистическая информация для формирования запаса сборочного оборудования и запчастей в системе обеспечения механической сборки ЛТ14 = 24 часа ЛЭ14 = 20000 (руб)

Рассмотрим общий экономический эффект от комплексного использования разработанных моделей, классификаторов, алгоритмов и баз данных по сокращению трудоемкости технологической подготовки производства. Для расчета в часах введем формулу (4.3):

у!4 ЛТ-

ДТП = * 100% (4.3)

ТБ

где ЛТ; - экономия затрат в часах от применения /-го пункта разработанных моделей, классификаторов, алгоритмов и баз данных, /=1.14; ТБ — общая трудоемкость без применения разработанных моделей, классификаторов, алгоритмов и баз данных; ЛТ - общая трудоемкость с применением разработанных моделей, классификаторов, методик, алгоритмов и баз данных.

16 + 16 + 32 + 24 + 16 + 16 + 8 + 8 + 24 + 80 + 40 + 80 + 40 + 40

ЛТ =-

4200

440

* 100% = —— * 100% = 10,48%

Для расчета сокращения трудоемкости в рублях введем формулу (4.4):

ДЭ = ЕЙ! ДЭ; (4.4)

ДЭ; = 8000 + 8000 + 12000 + 16000 + 8000 + 8000 + 4000 + 4000 + 12000 + 40000 + 20000 + 40000 + 20000 + 20000 = 220000 (руб) Таким образом, применение разработанных моделей, классификаторов, алгоритмов и баз данных дает значительное снижение трудоемкости технологической подготовки производства при формировании АСТПП сборочного производства.

4.2.2 Пример расчета экономии затрат на выполнение операций калибровки

оборудования

Рассмотрим экономию затрат на выполнение операций калибровки оборудования (элемент управления АСТПП сборочного производства № 11) с помощью разработанных алгоритмов на предприятии ООО «Прогрессивные технологии». Экономический эффект отражен в соответствующем акте о внедрении. Экономический эффект при затратах на выполнение операций калибровки оборудования рассчитываем по формуле (4.5):

ДЭк = ДТК * ДР (4.5)

где ДТК - экономия затрат в часах при выполнении периодических калибровок оборудования от применения алгоритма формирования СКО на основе критериев оптимальности;

ДТК = ТК1 - Тк0 (4.6)

где, ТК0 = 264 часа - трудоемкость периодических калибровок 1738 единиц сборочного оборудования в течение месяца без применения методики и алгоритма формирования совокупности калибровочного оборудования на основе критериев оптимальности; ТК1 = 182 час - трудоемкость периодических калибровок 1738 единиц сборочного оборудования в течение месяца после применения методики и алгоритма формирования совокупности калибровочного оборудования на основе

критериев оптимальности; при расчете затрат на выполнение калибровочных операций необходимо учесть часовую ставку занятого оператора (вместе с отчислениями). Примем, что средняя оплата в час работника составит ДР = 400 руб/час. Экономия затрат в процентах рассчитана по формуле (4.7):

ДТкп = Дт^ * 100% (4.7)

где ДТКП - экономия затрат в процентах при выполнении периодических калибровок оборудования от применения методики и алгоритма формирования совокупности калибровочного оборудования на основе критериев оптимальности.

Тогда на основе формул (4.5) (4.6) и (4.7) полученная экономия при применении разработанного элемента управления АСТПП сборочного производства посчитана в таблице 4.3.

Таблица 4.3 - Показатели трудоемкости работы оператора при эксплуатации АСТПП сборочного производства

Разработанный элемент управления АСТПП сборочного производства Расчет Эффективность, % Сокращение трудоемкости от применения разработанны х пунктов, часов Экономическ ий эффект, рублей

11. Алгоритм формирования СКО на основе критериев оптимальности ДТК = 656 - 576 = 80 (ч) ДЭК = 80 * 400 = 32000 (руб) ДТкп ДТк = —- * 100% ТК0 80 = 777 * 100% 656 = 12,2% ДТКП = 12,2% ДТК = 80 (ч) ДЭк = 32000 (руб)

Таким образом, применение алгоритма формирования СКО на основе критериев оптимальности дают значительное снижение трудоемкости работы оператора по калибровке сборочного оборудования при эксплуатации АСТПП сборочного производства.

4.2.3 Пример расчета экономии финансовых затрат на закупку оборудования

и запчастей

Рассмотрим экономию финансовых затрат на закупку оборудования и запчастей (пункты 10-12 таблицы 4.7) с помощью разработанных алгоритмов на предприятии ООО «Прогрессивные технологии». Экономический эффект отражен в соответствующем акте о внедрении. Экономический эффект определяется за счет снижения стоимости оборудования или запчастей по формуле (4.8):

ЛС* = Сш - С (4.8)

где ЛС; - экономия затрат в рублях при использовании /-го пункта разработанных моделей, классификаторов, методик и алгоритмов, СБ - стоимость закупки оборудования или запчастей без использования /-го пункта разработанных методик и алгоритмов, С; - стоимость закупки оборудования или запчастей при использовании /-го пункта разработанных методик и алгоритмов.

Экономия затрат в процентах рассчитана по формуле (4.9):

ЛСШ =^*100% (4.9)

где ЛСШ - экономия затрат в процентах при использовании /-го пункта разработанных моделей, классификаторов и алгоритмов.

Применение каждого из разработанных пунктов позволило сократить финансовые затраты на закупку оборудования и запчастей. На основе формулы (4.8) и (4.9) полученная экономия при применении каждого разработанного пункта посчитана ниже.

Показатели экономии финансовых затрат на закупку оборудования и запчастей при формировании АСТПП сборочного производства представлены в таблице 4.4.

Таблица 4.4 - Показатели экономии финансовых затрат на закупку оборудования и запчастей при формировании совокупностей оборудования и запчастей АСТПП сборочного производства

Разработанный Расчет Эффективность, Экономический

элемент % эффект, рублей

управления

АСТПП

сборочного

производства

10. Алгоритм формирования ССО на основе критериев оптимальности СБ10 = 89 200 000 рублей; СП10 = 82 760 000 рублей; ДС10 = 89 200 000 - 82 760 000 = 6 440 000 (руб) 6 440 000 ДС = П10 89 200 000 * 100% = 7,22% ДСП10 = 7,22% ДС10 = 6 440 000 (руб)

11. Алгоритм формирования СКО на основе критериев оптимальности СБ11 = 3 300 000 рублей; СП11 = 2 880 000 рублей; ДСЦ = 3 300 000 - 2 880 000 = 420 000 (руб) 420 000 ДСП1, =-* 100% П11 3 300 000 = 12,72% ДСП11 = 12,72% ДСП = 420 000 (руб)

12. Алгоритм СЗИП на основе критериев оптимальности СБ12 = 18 300 000 рублей; СП12 = 15 870 000 рублей; ДС12 = 18 300 000 - 15 870 000 = 2 430 000 (руб) 2 430 000 ДС = П12 18 300 000 * 100% = 13,28% ДСП12 = 13,28% ДС12 = 2 430 000 (руб)

Рассмотрим общий экономический эффект от комплексного использования разработанных алгоритмов при закупке оборудования для трех подсистем составляющих АСТПП сборочного производства. Для расчета в рублях введем формулу (4.10):

ЛС = Й-=210 С (4.10)

ЛС = 6 440 000 + 420 000 + 2 430 000 = 9 290 000(руб) Для расчета в процентах введем формулу (4.11):

У^2 АС-

ЛСп=^^*100% (4.11)

6 440 000 + 420 000 + 2 430 000

ЛСП_-* 100% = 8,38%