Гибкие локально-организованные производственные системы монтажа оборудования летательных аппаратов тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Диссертация: содержание автор диссертационного исследования: кандидата технических наук, Тлустенко, Станислав Федотович

Введение

ГЛАВА 1. ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ СИСТЕМА ПРЕДПРИЯТИЯ

КАК ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Системно-структурный анализ и синтез производственных систем.

1.2. Состояние и перспективы развития автоматизированных систем технологической подготовки производства в структуре производственной системы.

1.3. Организационные аспекты автоматизации ТПП.

1.3. Цели и задачи работы.

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА ЭТО ЛА.

2.1. Математическое моделирование как метод анализа ПС.

2.2. Типы математических моделей и оценка их точности.

2.3. Построение модели производственной системы ЭТО ЛА на основе теории графов

2.4. Исследование структуры организационно- производственной системы изготовления объектов

ЭТО ЛА.

2.4.1. Решение задачи определения функциональных модулей ПС

2.4.2. Базы графа производственной системы.

Выводы

ГЛАВА 3. ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА

СБОРОЧНО-МОНТАЖНОГО ПРОИЗВОДСТВА.

3.1. Синтез локально-организованной гибкой производственной системы как объекта автоматизации.

3.2. Синтез структуры технологического процесса в условиях ГПС.

3.3. Задача организации и оптимального управления производственными процессами.

3.4. Оптимизация задач распределения производственных потоков в системе производства.

Выводы.

ГЛАВА 4. ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ МОНТАЖА В ЦЕХЕ ОКОНЧАТЕЛЬНОЙ СБОРКИ САМОЛЕТА.

4.1. Сборочно-монтажные работы на изделии как подсистема общей структуры производственной системы предприятия.

4.2. Информационная система в составе гибкой производственной системы сборки и монтажа

ЭТО ЛА.

4.3. Технические средства гибкой производственной системы монтажа ЭТО самолета.

4.4. Гибкая производственная система контроля и испытаний ЭТО самолета (ГПС КИ ЭТО ЛА).

4.5. Организация сетевой структуры ЭВМ в гибкой производственной системе монтажа, контроля и испытаний ЭТО самолета.

Выводы.

Диссертация: введение по экономике, на тему "Гибкие локально-организованные производственные системы монтажа оборудования летательных аппаратов"

Современное машиностроительное производство представляет собой сложную производственную систему, которая должна обеспечивать достижение поставленных целей в заданные сроки при ограниченных ресурсах и ряде других реальных условий. Наивысшая производительность труда при этом достигается в условиях формирования новых организационно-технических структур на базе автоматизированного производства. В последние годы осуществляется комплексная автоматизация также и в условиях серийного и мелкосерийного производства на основе гибких производственных систем, где оборудование с программным управлением, роботизированные технологические комплексы, гибкие производственные модули, отдельные единицы технологического оборудования и системы обеспечения их функционирования работают в единой интегрированной гибкой производственной системе. Такие быстро переналаживаемые системы позволяют реализовать задачи реструктуризации и оптимизации структуры предприятия при автоматизации как самого производства, так и системы его конструкторско-технологической и организационной подготовки.

Разработка и освоение прогрессивных принципов организации производства, перестройки экономики, создание и внедрение рыночных механизмов, отвечающих требованиям интенсивного развития и комплексному решению задач развития производства возможно только при наличии научно обоснованных методов проектирования, анализа и синтеза структуры производственной системы эффективных рыночных механизмов управления предприятием. Требуется объединение различных отраслей знаний с целью создания системы понятий, описывающих организационно-техническую систему с учетом и фактора активности человека в общей системе организации и управления производством.

Цель работы - научно обоснованное повышение уровня организации и на этой основе эффективности производства, экономической устойчивости, стабильности и интенсификации развития по всем основным показателям.

Основные положения и задачи исследований:

1. Вопросы формализованного описания и теории представления объектов и производственных систем в рамках системного решения задач исследования их структуры и механизмов функционального взаимодействия.

2. Логико-математическое обоснование структуры производства как объектов исследования.

3. Разработка математической модели производственной системы с целью создания методик и алгоритмов анализа ее структуры и функционирования.

4. Алгоритмический базис решения задач оптимального функционирования отдельных производственных структур в составе локально-организованной гибкой автоматизированной производственной системы.

5. Создание основных модулей подсистемы монтажа ЭТО ЛА.

Методы исследований базируются на основе теории представлений изучаемых объектов и систем с помощью теоретико-множественного аппарата и аппарата геометрии, методов математического моделирования локально-организованных гибких автоматизированных производственых систем, с использованием аппарата теории графов и тензорной методологии Г. Крона /61/, теории расписаний, логических методах декомпозиции структуры с целью понижения сложности и трудоемкости решаемых задач. Практическая реализация, связана с внедрением и отработкой в промышленных условиях предложенных моделей и построенных на их базе производственных подсистем.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Предложен методологический подход к анализу всего многообразия проблем теории и практики организации гибких производственных структур при системном подходе к построению локально-организованных производств.

2. Рассмотрены теоретические основы единого представления взаимосвязанного множества структурообразующих производственной системы с использованием методов на основе тензорного анализа Г.Крона для целей их анализа и синтеза.

3. На основании исследований закономерностей процессов структурообразования и функционирования производственных систем и обобщения опыта решения практических задач разработана математическая модель производства ЭТО ЛА.

4. Исследованы алгоритмы оптимального распределения производственных заданий с целью обеспечения минимального времени их выполнения в автоматизированном производстве изделий.

5. Поставлены и решены задачи оптимального распределения производственных ресурсов в структуре локально-организованной гибкой автоматизированной производственной системы с целью эффективного использования производственных мощностей.

Выполненная работа позволяет на основе системно-структурных исследований и общности полного описания для всей системы, а также образующих как локальных компонент, имеющих свою структуру в заданном подпространстве-структуре, отображаемую матрицами достижимости и контрдостижимости, распространить полученные теоретические и практические результаты на широкий круг производственных систем, а также позволяет:

1. Повысить уровень организации и эффективности производства на базе локально-организованных гибких автоматизированных производственных систем, разрабатывать на основе комплексного использования средств вычислительной техники и компьютерных технологий подсистемы автоматизированного проектирования технологических процессов, а также подсистемы автоматизированного управления производственными процессами и их контроля.

2. Предложить и внедрить структуру автоматизированной подсистемы управления процессами производства ЭТО ЛА.

3. Разработать и создать оригинальное технологическое оснащение опытно-промышленного и серийного производства для контроля и испытаний.

Разработка научных методов анализа и синтеза производственной системы и ее составляющих в процессе развития может быть достигнуто также за счет применения современных информационных технологий на базе высокопроизводительных компьютерных сетей в рамках системного подхода к созданию автоматических устройств и автоматизированных производственных систем. В работе рассматривается метод интегральной оценки эффективности работы системы при заданных расчетным путем значениях основных показателей, а не на основе прошлого опыта и длительных экспериментов.

В первой главе анализ условий повышения эффективности производства показывает, что производственные системы как объекты исследований в общем машиностроении и, в частности, в производстве летательных аппаратов (ЛА) в развитых странах стали областью реализации научных достижений, основанных на системном подходе к построению их структур и соответствующих им процессов.

Анализ функционирования развитых технологических систем показывает, что при существующих сложностях развития производства основой является разработка и построение организационно-технической структуры и базы алгоритмов функционирования составляющих всех уровней общей системы, их отработки. Построение алгоритмов требует решения широкого класса математических задач, где основная роль отводится методам математического моделирования , базирующимся на фундаментальных работах А.Н. Гаврилова, В.Н. Буркова, Н.П. Бусленко, Н.С. Райбмана, В.А. Горбатова и др./20,21,26,82,83/.

Математическое описание реальных дискретных производственных процессов с учетом их нелинейности, многомерности, наличием множества внутренних и внешних связей постоянно дополняется и совершенствуется в процессе развития теоретических основ организации производства на базе гибких производственных модулей /59,61,110/.

Во второй главе использование структуры ПС связано с анализом ее образующих в целях построения в рамках системных представлений ее обобщенной модели на основе теории графов, что позволяет проводить синтез конкретных подсистем, описываемых своими моделями по структурным и функциональным признакам в пределах логически обоснованного построения общей структуры системы. Формализованное описание объектов и процессов является основой для рассмотрения задач построения их математических моделей, позволяющих решать довольно широкий круг вопросов для каждых конкретных условий построения локальных структур.

Рассмотрен метод выделения из общей графовой модели ПС ее сильных компонент с учетом свойств образующих и достаточных ограничений, что отражено в построенных матрицах достижимостей и контрдостижимостей, посредством которых осуществляются процессы математических преобразований в целях анализа и синтеза существующих и проектируемых структур ПС.

Показан способ формирования по заданным критериям вариантов структуры ПС более высокого уровня иерархии на основе выделенных функциональных модулей - сильных компонент графа, обладающих новыми свойствами (через введение понятия достижимости, базы, доминирования и др.), а также синтез уровня метаструктуры из структур внутри этого уровня.

В третьей главе рассмотрены вопросы создания оптимальных с экономической и организационно-технической точек зрения производственных систем и научных методов организации труда и построения процессов производства на базе информационных технологий.

К основным свойствам автоматизированных производственных структур относятся их производственная, структурно-организационная и технологическая гибкость.

Разработаны методы оптимизации задач распределения производственных потоков при организации работы локально-организованных производственных участков в условиях автоматизации производства.

Исследована задача распределения ресурсов в гибкой производственной системе сборочно-монтажного производства, результаты решения которой имеют более широкое применение при организации производства, позволяют автоматизировать обработку информации для систем поддержки принятия решений в процессах синтеза производственных структур при обеспечении минимальных затрат.

В четвертой главе на основе исследования специфики производства сборочно-монтажных работ на борту самолета и анализа проблем повышения эффективности организации производства предложена гибкая локально-организованная производственная система монтажа, контроля и испытаний электротехнического оборудования самолета в цехе окончательной сборки.

Диссертация: заключение по теме "Организация производства", Тлустенко, Станислав Федотович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Последовательный процесс создания и развития научно-обоснованных методов организации производства в настоящей работе рассматривается в аспекте перехода на качественно более высокий уровень системно-структурной организации систем производства. При сохраняющихся в целом принципах повышения производительности труда за счет его интенсификации, основанных на стандартизации, типизации, конвейеризации и т.д., заложенных Г.Фордом в первой четверти XX века, современная системотехника предполагает развитие новых форм организации производства - автоматизированных гибких производственных систем. Такой подход связан с созданием систем автоматизированного проектирования различных уровней, формированием соответствующих баз данных, автоматизированных систем управления при разработке и внедрении копмьютерных технологий, обеспечивающих высокую степень автоматизации производственных процессов, экономию материальных и энергетических ресурсов, повышением эффективности принятия организационно-управленческих решений. Организационно-технический уровень производства при этом все в большей степени определяется опытом организации производства на базе новых научно-технических разработок и достижений в области электроники, информатики, вычислительной техники и других научных направлений. В диссертации с учетом перспективных направлений повышения эффективности производства поставлены и исследованы задачи формализации и моделирования структуры организационно-производственной системы в рамках системных представлений с учетом мелкосерийного производства ЛА. Такой подход позволяет в процессе структурной декомпозиции всей системы проводить анализ и синтез оптимальных подсистем различного назначения и уровня сложности в пределах единой логической взаимосвязи компонент системы.

Разработка теоретических основ организации производства с использованием точных формализмов представлена в работе в виде математической модели производственной системы применительно к сложному производству ЭТО ЛА, что позволило создать оптимальной организации производственных процессов монтажа ЭТО ЛА. Это позволяет эффективно решать задачи планирования производства электротехнического оборудования в различных отраслях промышленности в условиях развития автоматизированного производства.

По результатам выполненных исследований и внедрений разработок сформированы следующие выводы:

1. Определены условия и обоснована необходимость в настоящее время организации производства в направлении дальнейшего развития гибких автоматизированных производственных систем, где наибольший эффект достигается при логически сквозной упорядоченности процессов системной автоматизации производства.

Отмечено, что условием снижения производственных затрат является повышение уровня организационной и технологической подготовки производства. Установлено, что существенным недостатком объективного процесса интенсивного проникновения компьютерных технологий и систем в сферу производства является автономность и несистемное использование концепции баз данных, что не соответствует условиям оптимального функционирования гибких производственных систем.

Произведен анализ существующей системы технологической подготовки производства и определены перспективные направления развития более эффективных форм организации сборочно-монтажного производства электротехнического оборудования летательных аппаратов.

2. Разработана и построена математическая модель производственной системы предприятия на основе теории графов при создании организационно-технической системы производства электротехнического оборудования летательных аппаратов. Это позволяет проводить научные исследования достаточно широкого круга систем, повысить гибкость организационно-технической системы предприятия, сократить сроки и повысить качество выполненных работ.

Получена возможность построения различных вариантов системных представлений производственной среды и решения сложных задач организации производства на разных уровнях иерархии.

3. Проведен анализ существующих проблем при построении локально-организованных автоматизированных гибких производственных систем. Показано, что к основным недостаткам этих процессов относятся отсутствие единой теоретической основы для получения формализованного описания всего многообразия состояний производственной среды, ее компонент и связей между ними, протекающих в ней процессов.

Рассмотрены задачи построения организационно-технических структур производства на основе концепции развития гибких производственных систем, при этом поставлены и решены задачи организации и оптимального управления производственными процессами в такой среде, а также задачи распределения производственных потоков в системе производства:

1) решена задача оптимального распределения множества производственных заданий, сформулированная на основе теории расписаний, при этом ее решение позволило получить значения основных параметров функционирования локально-организованного производства электротехнического оборудования (минимального времени завершения работ при определенных ресурсах) на различных этапах подготовки и организации производства;

131

2) поставлена и исследована задача распределения ресурсов в гибкой производственной системе сборочно-монтажного производства. Полученные решения представляют собой методологию, позволяющую поддержать постановку производственных задач в общем и частном виде и являются оптимальными и экономичными в отношении представления и обработки данных.

Разработанная в диссертационной работе математическая модель, методы и алгоритмы анализа и синтеза производственных процессов составили также основу математического обеспечения САПР ТП и реализованы в САПР "Монтаж" .

Разработанные модели, алгоритмы и программы могут быть рекомендованы для применения в условиях сборочно-монтажного производства более широкого круга сложных изделий других отраслей промышленности, и являются базовой моделью для автоматизации сборочно-испытательных работ на авиационных предприятиях.

Основные научные положения и практические рекомендации по автоматизации и локальной организации производства ЭТО ЛА, разработанные автором, апробированы на предприятиях авиационной промышленности (АВИАКОР - авиационный завод, г. Самара; АВИАСТАР-СП, г.Ульяновск).