Решение общих вопросов технологической подготовки производства для механической обработки ДСЕ РКТ

В.Д. Костюков,

вед.н. с., к.т.н.,

Е.В. Жигаев,

инж. прогр. 2-ой кат.,

А.И. Селиверстов ,

зам. ген. дир.,

А.В. Хохлов,

зам. нач. механич. произв.,

А.В. Цырков,

главн. констр. ЕКИТСУП, д.т.н.,

ГКНПЦ им. М.В. Хруничева, г. Москва

Рассматриваются типовые технологические задачи при подготовке производства для механической обработки с учетом требований международных стандартов по функциональному моделированию IDEF0, реализованных системой бизнес аналитики AllFusion Process Modeler.

There were considered decisions of typical technological tasks of production tooling of machining with using AllFusion Process Modeler software and taking into account requirements of international standarts IDEF0.

Технологическая подготовка производства - это совокупность взаимосвязанных процессов, обеспечивающих технологическую готовность предприятия к выпуску изделий заданного уровня качества при установленных сроках, объеме выпуска и затратах. Технологическое проектирование является основным звеном технической подготовки производства и составляет 30 - 60 % ее общей трудоемкости, меньшее значение соответствует условиям мелкосерийного производства, большее - массового. Как показывает практика, трудоемкость технологического проектирования обычно в 2-3 раза превышает трудоемкость конструирования машин. Проектирование технологических процессов в машиностроении включает в себя решение большого комплекса взаимосвязанных задач по: выбору заготовки; определению последовательности и содержания технологических операций; выбору имеющихся или заказу новых средств технологического оснащения (в том числе контроля и испытания); расчету и назначению режимов обработки; нормированию процесса, определению профессии и квалификации исполнителей и т. д. В соответствии с этим проектирование технологической документации является трудоемким процессом и включает в себя: создание технологических карт; контрольных карт; других документов по ряду работ, перечень которых регламентируется ГОСТ 14.301 - 83.

На рис.1 представлена диаграмма восьмого уровня декомпозиции функциональной модели ГКНПЦ имени М.В. Хруничева, описывающая бизнес процессы решения общих вопросов проектирования технологической подготовки производства – ТПП для процессов механической обработки.

рис.1 Диаграмма, описывающая бизнес процессы решения общих вопросов ТПП для МО

Работа на всех стадиях технологической подготовки производства подчиняется стандартам Единой системы технологической подготовки производства (ЕСТПП), под которой понимается установленная государственными стандартами система организации и управления ТПП, предусматривающая:

· широкое применение прогрессивных типовых технологических процессов;

· стандартную технологическую оснастку и оборудование;

· средства механизации и автоматизации производственных процессов, инженерно-технических и управленческих работ.

ЕСТПП создает надежную нормативно-техническую базу для организации и планирования всех, проводимых в технологической подготовке производства работ. Для учета особенностей технологической подготовки, обусловленных конструкцией изделий и типом производства, на основе ЕСТПП разрабатываются отраслевые системы ТПП (ОСТПП), действующие как отраслевые стандарты. Система ТПП предприятия устанавливается нормативно-технической документацией в соответствии с государственными стандартами ЕСТПП и отраслевыми стандартами. Технологическая подготовка производства должна начинаться с получения исходных документов на изготовление новых изделий, организацию нового и совершенствование действующего производства.

На рис.2 представлена диаграмма девятого уровня декомпозиции функциональной модели ГКНПЦ имени М.В. Хруничева, описывающая бизнес процессы выполнения анализа детале-сборочных единиц – ДСЕ, подвергающихся механической обработке.

рис.2. Диаграмма, описывающая бизнес процессы выполнения анализа ДСЕ, подвергающихся механической обработке

Технологическая подготовка производства ведется:

· для основного производства: при освоении выпуска нового изделия, при модернизации и совершенствовании освоенных изделий, при увеличении объема выпуска освоенных изделий, при реализации планов совершенствования ТПП.

· для вспомогательного производства (инструментальное, ремонтное, транспортное, складское хозяйство и др.) - в тех же случаях, что и для основного производства.

Во всех перечисленных случаях содержание ТПП практически не меняется. Основными функциями технологической подготовки производства (ТПП) являются:

· классификация и группирование объектов производства;

· обеспечение технологичности конструкций изделий;

· проектирование технологических процессов и средств технологического оснащения (СТО);

· моделирование процессов производства;

· определение рациональной структуры производственной системы;

· изготовление средств технологического оснащения;

· проектирование и настройка программных средств (ПС);

· оценка надежности технологических решений;

· формирование управляющей информации (УИ) для вычислительного комплекса производственной системы;

· организация и управление процессом ТПП.

Данные задачи технологической подготовки производства базируются на единой системе технологической подготовки производства (ЕСТПП). ЕСТПП предусматривает широкое применение типовых процессов, стандартного оборудования и оснастки, средств автоматизации, инженерно-технических и управленческих работ.

На рис.3 представлена диаграмма девятого уровня декомпозиции функциональной модели ГКНПЦ имени М.В. Хруничева, описывающая бизнес процессы выполнения классификации детале-сборочных единиц – ДСЕ, подвергающихся механической обработке.

рис.3. Диаграмма, описывающая бизнес процессы выполнения классификации ДСЕ, подвергающихся механической обработке

Совокупность типовых этапов ТПП КИПС образует определенную типовую функцию и разбивается на типовые задачи, решаемые различными методами, использующими тот или иной набор типовых математических моделей. При решении типовых задач учитывают их влияние на все стадии жизненного цикла изделия. В условиях применения новых информационных технологий, обеспечивающих переход к безбумажным методам проектирования и безлюдному производству жизненный цикл изделия, включающий проектирование, производство и эксплуатацию, подразделяется на следующие стадии:

1) научные исследования;

2) конструирование;

3) контроль технологичности;

4) подготовка производства;

5) изготовление;

6) испытания;

7) эксплуатация;

8) техническое обслуживание и ремонт;

9) снятие с эксплуатации и утилизация.

Для каждой из стадий жизненного цикла изделия можно функционально и организационно выделить два слоя: информационный и материальный. В информационном слое создаются описания изделий (ДСЕ) и процессов различного назначения, и этот слой характеризуется преобладанием интеллектуального труда. В материальном слое по описаниям, представленным в различной форме, выполняется материализация изделий и процессов. В этом слое преобладает, так называемый, физический труд - ручной, механизированный, автоматизированный - связанный с преобразованием исходных материалов различными методами с применением различных средств и источников энергии в изделия.

На рис.4 представлена диаграмма девятого уровня декомпозиции функциональной модели ГКНПЦ имени М.В. Хруничева, описывающая бизнес процессы выполнения группирования детале-сборочных единиц, подвергающихся механической обработке.

Задачей ТПП при проектировании изделия является формирование определяющих технологических и организационных решений по его производству - составной части работ, проводимых проектантом (разработчиком) по выбору конструкторско-технологических решений по изделию и обеспечению его технологичности в процессе выполнения технического предложения (аванпроекта), эскизного и технического проектов. Организатором и ответственным исполнителем работ по формированию определяющих технологических и организационных решений по производству изделия является проектант, соисполнителями - изготовители опытных образцов, единичных или серийных изделий, а при научно-технической или экономической целесообразности, - специализированные технологические организации, в том числе межведомственные, ведомственные, академические и университетские. Необходимость проведения, объем и содержание ТПП при проектировании изделий проектант устанавливает самостоятельно или по согласованию с заказчиком и изготовителем. Проектант совместно с соисполнителями разрабатывает планы (графики) технологических работ, относящихся к его компетенции, на этапах проектирования изделия в виде самостоятельных документов или в составе планов (графиков) разработки технического предложения (аванпроекта), эскизного и технического проектов. Проектант в соответствии с планом представляет проектную конструкторскую документацию (комплектно на изделие в целом или по мере готовности на сложные элементы изделия) для совместной проработки ее специалистами - технологами проектанта, изготовителя и, при необходимости, специализированных технологических организаций.

рис.4. Диаграмма, описывающая бизнес процессы выполнения группирования ДСЕ, подвергающихся МО

В общем случае технологическая проработка с учетом уточнения (корректировки) ее результатов на последующих этапах проектирования предусматривает: оценку сформированных при проектировании конструкторско-технологических решений с точки зрения их технологичности, реализуемости в производстве и конкурентоспособности; выявление определяющих проблем, связанных с: разработкой принципиально новых или ранее не освоенных у изготовителей технологических и организационных решений, в том числе связанных с конверсией; разработкой наиболее ответственных технологических и организационных решений по изготовлению функционально ответственных, технически сложных или уникальных элементов изделия (составных частей, систем, сборочных единиц, деталей); разработкой процессов вторичного использования, утилизации или уничтожения изделия и отходов его производства; с обеспечением требований ресурсосбережения, экологии и охраны труда; выявление определяющих материалов (сырья, заготовок, полуфабрикатов) и средств технологического оснащения, в том числе ранее не применявшихся у изготовителей, дефицитных или требующих организации их разработки и производства;·выявление определяющих проблем кооперации и специализации производства материалов, деталей, сборочных единиц, комплектующих изделий, средств технологического оснащения; укрупненную оценку контролепригодности изделия и процессов его изготовления, параметров и методов диагностирования; укрупненную оценку материалоемкости, трудоемкости, себестоимости проектируемого изделия;·выявление требований к организационно-техническому уровню производства у изготовителей;·формирование планов (программ) научно-исследовательских и опытно-технологических работ по решению проблем в области технологии, материаловедения и организации производства. Проектант совместно с соисполнителями на основе результатов технологической проработки проектной конструкторской документации и выполнения научно-исследовательских и опытно-технологических работ формирует и уточняет на последующих этапах проектирования определяющие технологические и организационные решения по производству, которые в общем случае содержат: характеристику конструкторско-технологических решений по изделию с учетом их технологичности, реализуемости в производстве и конкурентоспособности; предложения по использованию конкурентоспособных перспективных разработок, изобретений и патентов в области технологии материалов и организации производства; перечень определяющих технологических процессов, подлежащих разработке и освоению в производстве, основные требования к ним, принципиальные решения по их разработке; перечни определяющих материалов и средств технологического оснащения, основные требования к ним, предложения по их приобретению, разработке и производству; предложения по формированию планов (программ) отработки технологических процессов и средств технологического оснащения в рамках планов (программ) обеспечения качества и надежности изделия с учетом требований серийного производства; предложения по обеспечению стабильности технологических процессов и других элементов производства, непосредственно влияющих на качество изделия. Особое внимание уделяют элементам, контроль и измерение которых затруднены по техническим, экономическим и другим причинам; предложения по сертификации систем качества и производства; принципиальные решения по: вторичному использованию, утилизации или уничтожению изделия и отходов его производства; проблемам обеспечения требований ресурсосбережения, экологии и охраны труда; кооперации и специализации производства; повышению организационно-технического уровня производства у изготовителей, включая технологическое перевооружение, реконструкцию и расширение производства; организации ТПП. Проектант оформляет определяющие технологические и организационные решения по производству изделия в виде самостоятельных документов (книг, томов) или разделов пояснительных записок документации технического предложения (аванпроекта), эскизного или технического проектов. По требованию заказчика или соглашению с изготовителем в целях обеспечения качества изделия и эффективности его производства в условиях применения значительного числа новых технологических и организационных решений проектант оформляет указанные решения в директивной форме (например, в виде директивных технологических процессов, директивной трудоемкости и др.). Критерий завершенности ТПП при проектировании изделия - наличие в составе технического (эскизного) проекта документации, содержащей определяющие технологические и организационные решения по производству изделия, подтвержденные, при необходимости, оценкой заказчика или независимых экспертов из специализированных технологических организаций, если они не участвуют в ТПП. Особое внимание при оценке уделяют способности принятых решений: обеспечить изготовление изделий в соответствии с требованиями заказчика или рынка данного класса изделий; контролироваться и, при необходимости, приводиться в требуемое состояние, т.е. находиться в управляемых условиях. Порядок оценки эксперт, заказчик и проектант устанавливают по взаимному соглашению (Технологическое обеспечение создания продукции. Технологическая подготовка производства. ГОСТ Р 50995.3.1-96).

Литература

1. А.И. Островерх, В.Н. Сычев, Е.Д. Лобов, В.Д. Костюков. Типовая отраслевая БДТН для автоматизированного формирования КТД по всем видам технологических переделов с использованием лицензионных программных продуктов фирмы "ИНТЕРМЕХ". CAD/CAM/PDM - 2006. Системы проектирования технологической подготовки производства и управления этапами жизненного цикла промышленного продукта. Тезисы докладов 6 - й Международной конференции. Москва 24 - 26 октября 2006. -М. 2006. Стр. 50 - 51.

2. А.И. Островерх, В.Н. Сычев, Е.Д. Лобов, В.Д. Костюков. Типовая отраслевая автоматизированная система управления цехового уровня участками станков с ЧПУ. CAD/CAM/PDM - 2006. Системы проектирования технологической подготовки производства и управления этапами жизненного цикла промышленного продукта. Тезисы докладов 6 - й Международной конференции. Москва 24 - 26 октября 2006. -М. 2006. Стр. 52 - 53.

3. В.Н. Сычев, В.А. Прудников, В.Д. Костюков. Отраслевая методика по формированию, хранению и обращению конструкторско-технологической документации в электронном виде. CAD/CAM/PDM - 2006. Системы проектирования технологической подготовки производства и управления этапами жизненного цикла промышленного продукта. Тезисы докладов 6 - й Международной конференции. Москва 24 - 26 октября 2006. -М. 2006. Стр. 54 - 55.

4. А.И. Островерх, А.В. Воронцов, В.Д. Костюков. Методика предпроектного обследования и оценки эффективности мероприятий по внедрению ИПИ - технологий. ТЕХНОЛОГИИ ИНТЕГРИРОВАННЫХ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ. Сборник статей. Выпуск 2. Федеральное агентство по образованию. Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "МАТИ" - Российский государственный технологический университет имени К.Э. Циолковского. -М 2006. Стр.18 - 24.

5. А.И. Селиверстов, Е.Д. Лобов, В.М. Грешилов, В.Д. Костюков. Система автоматизированного проектирования технологических процессов кузнечнопрессового производства. ТЕХНОЛОГИИ ИНТЕГРИРОВАННЫХ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ. Сборник статей. Выпуск 2. Федеральное агентство по образованию. Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "МАТИ" - Российский государственный технологический университет имени К.Э. Циолковского. -М 2006. Стр.84 - 90.

6. В.Д. Костюков, Л.В.-Я. Витоль, М.А. Лавров. Решение задачи сквозного "проектирования - изготовления" средств технологического оснащения. ТЕХНОЛОГИИ ИНТЕГРИРОВАННЫХ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ. Сборник статей. Выпуск 2. Федеральное агентство по образованию. Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "МАТИ" - Российский государственный технологический университет имени К.Э. Циолковского. -М. 2006. Стр. 90 - 96.

7. Е.Д. Лобов, В.Д. Костюков, М.В. Клевцов. Типовая база данных технологического назначения для автоматизированного формирования комплектов технологической документации. ТЕХНОЛОГИИ ИНТЕГРИРОВАННЫХ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ. Сборник статей. Выпуск 2. Федеральное агентство по образованию. Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "МАТИ" - Российский государственный технологический университет имени К.Э. Циолковского. -М. 2006. Стр.124 - 128.

8. В.Д. Костюков, А.И. Островерх, В.Н. Сычев, Р.Х. Даутов, С.А. Лобова. Результаты анализа блока бизнес-процессов "общее управление качеством/продолжительные улучшения". Научно - технический журнал. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПРОЕКТИРОВАНИИ И ПРОИЗВОДСТВЕ. № 4. 2006. -М. Стр. 44 - 62.

9. В.Е. Нестеров, А.А. Медведев, В.Д. Костюков, С.Е. Пугаченко. Опыт работы секции "Наукоемкие технологии в ракетно-космической технике". АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ РОССИЙСКОЙ КОСМОНАВТИКИ. Труды XXXI академических чтений по космонавтике (Москва, 30 января - 1 февраля 2007 г.). Под общей редакцией А.К. Медведевой. РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК. ФЕДЕРАЛЬНОЕ КОСМИЧЕСКОЕ АГЕНСТВО. КОМИССИЯ РАН ПО РАЗРАБОТКЕ НАУЧНОГО НАСЛЕДИЯ ПИОНЕРОВ ОСВОЕНИЯ КОСМИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА. -М. 2007. Стр. 230 - 231.

10. А.И. Островерх, В.Н. Сычев, Е.Д. Лобов, В.Д. Костюков. Система управления участками станков с ЧПУ. АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ РОССИЙСКОЙ КОСМОНАВТИКИ. Труды XXXI академических чтений по космонавтике (Москва, 30 января - 1 февраля 2007 г.). Под общей редакцией А.К. Медведевой. РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК. ФЕДЕРАЛЬНОЕ КОСМИЧЕСКОЕ АГЕНСТВО. КОМИССИЯ РАН ПО РАЗРАБОТКЕ НАУЧНОГО НАСЛЕДИЯ ПИОНЕРОВ ОСВОЕНИЯ КОСМИЧЕ-СКОГО ПРОСТРАНСТВА. -М. 2007. Стр. 241 - 242.

11. В.Н. Сычев, В.Д. Костюков, А.В. Харахордин. Производственная система электроэрозионной обработки инструментального цеха. АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ РОССИЙСКОЙ КОСМОНАВТИКИ. Труды XXXI академических чтений по космонавтике (Москва, 30 января - 1 февраля 2007 г.). Под общей редакцией А.К. Медведевой. РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК. ФЕДЕРАЛЬНОЕ КОСМИЧЕСКОЕ АГЕНСТВО. КОМИССИЯ РАН ПО РАЗРАБОТКЕ НАУЧНОГО НАСЛЕДИЯ ПИОНЕРОВ ОСВОЕНИЯ КОСМИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА. -М. 2007. Стр. 243 - 244.

12. А.И. Островерх, В.Н. Сычев, Е.Д. Лобов, В.Д. Костюков. Предварительное планирование производства новых изделий ракетно-космической техники. АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ РОССИЙСКОЙ КОСМОНАВТИКИ. Труды XXXI академических чтений по космонавтике (Москва, 30 января - 1 февраля 2007 г.). Под общей редакцией А.К. Медведевой. РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК. ФЕДЕРАЛЬНОЕ КОСМИЧЕСКОЕ АГЕНСТВО. КОМИССИЯ РАН ПО РАЗРАБОТКЕ НАУЧНОГО НАСЛЕДИЯ ПИОНЕРОВ ОСВОЕНИЯ КОСМИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА. -М.2007. Стр. 245 - 246.