Функции технологической подготовки клепально-сборочного производства

В.Д. Костюков,

вед.н. с., к.т.н.,

В.Н. Сычев,

перв. зам. ген.дир., к.т.н.,

П.В. Травинов,

нач. ОКСР РКЗ,

А.В. Цырков,

главн. констр. ЕКИТСУП, д.т.н.,

ГКНПЦ им. М.В. Хруничева, г. Москва

В современных условиях особое значение приобретает оснащение ГКНПЦ современными информационными технологиями, поскольку они позволяют резко сократить временные и материальные затраты, повысить производительность труда и качество производимой продукции и в результате существенно повысить конкурентные возможности ГКНПЦ на внутреннем и международном рынке. Более того, ускоренное внедрение современных информационных технологий может быть тем начальным импульсом, который позволит ГКНПЦ выйти из кризисного положения. Перспективы развития всех отраслей народного хозяйства, а в особенности предприятий аэрокосмического комплекса, на современном этапе непосредственно связаны с перспективами создания, развития и эффективной эксплуатации систем автоматизированного проектирования. Для поддержания устойчивого положения Государственного Космического Научно-Производственного Центра имени М.В. Хруничева на международном рынке ракетно-космической техники необходимо, помимо совершенствования имеющихся изделий, ускоренными темпами создавать новые, что немыслимо без перехода на новую современную форму организации труда - компьютеризированное сертифицированное интегрированное производство (КСП). Как показывает практика, работа по форме КСП в 2-6 раз сокращает трудоемкость и сроки подготовки производства, а также позволяет при освоении новых изделий использовать свыше 75% имеющихся материальных запасов, против 25% при традиционных формах организации производства. Достигается это, в основном, за счет оптимизации и синхронизации всех фаз производственных процессов с помощью различных средств вычислительной техники, обеспечивающей реализацию принципа "Just in Time" (сделай вовремя).

рис. 1. Диаграмма, описывающая бизнес процессы проектирования ТПП по сборочным работам

На рис. 1 представлена диаграмма шестого уровня декомпозиции функциональной модели ГКНПЦ имени М.В. Хруничева, описывающая бизнес процессы проектирования ТПП по сборочным работам.

Бизнес процессы работ по ТИЗ отдела клепально-сборочных работ предназначены для управления работами в отделе, в том числе ведения делопроизводства, планирования труда и заработной платы. Результатами выполнения данных работ являются: журнал входящей документации с резолюциями об исполнителях и сроках выполнения работ; журнал исходящей документации с адресами рассылки; планово-экономическая документация по труду и заработной плате ОКСР [1].

Бизнес процессы решения общих вопросов технологической подготовки клепально -сборочного производства изделий РКТ предназначены для отработки конструкции изделий на технологичность применительно к СбП, в том числе для: разработки директивных материалов при запуске новых изделий (директивных технологических процессов, карт стыковок конструктивно-технологических стыков, цикловых графиков сборки агрегатов и изделий, карт технологического членения наиболее сложных изделий, карт обеспечения взаимозаменяемости, графиков изготовления технологического оснащения, планов подготовки производства в объеме сборочных и монтажных работ); оучастия в разработке технических задании на реконструкцию и капитальное строительство производственных цехов; разработки планов технического перевооружения сборочного производства, мероприятий по механизации и автоматизации производственных процессов, сокращению доли ручного труда, и осуществления контроля их выполнения; осуществления методического и технического руководства цеховыми БТП при разработке и внедрении технологических процессов, мероприятий по повышению качества выпускаемой продукции, снижению трудоемкости, сокращению циклов сборки агрегатов и изделий и т.п.; контроля качества технологической документации, расчетов технически обоснованных норм времени, разрабатываемых цеховыми БТП; разработки принципиальных технологических указаний по особо важным и сложным вопросам сборочного производства; разработки и согласования межзаводских технических условий на поставку агрегатов и изделий, а также инструкций по входному (выходному) контролю покупных изделий, агрегатов и изделий; участия в решении вопросов, связанных с межзаводской кооперацией по изготовлению ДСЕ изделий; проведения систематического анализа прогрессивности действующих технологических процессов и выдачи рекомендаций по их совершенствованию; проведения анализа отработанности технологических процессов и выдачи заключений перед изготовлением штатных (серийных) изделий; участия, совместно с отделом стандартизации, в разработке и внедрении государственных и отраслевых стандартов и другой нормативно-технической документации; составления раздела "сборочные работы" в технологическом паспорте завода; проведения постоянного контроля за ходом производства в закрепленных цехах, оказания помощи цехам в период запуска и в процессе изготовления изделий, решения технических и организационных вопросов, возникающих в процессе производства; проведения совместно с научно-исследовательскими организациями и другими подразделениями научно-исследовательских работ в области сборочных процессов, разработки систем автоматизированного проектирования технологических процессов; участия в разработке технических заданий на проектирование и изготовление средств технологического оснащения; расчёта технико-экономической эффективности разработанных и внедренных технологических мероприятий. Основным результатом выполнения комплекса работ по решению общих вопросов ТПП для СбП является АКТ готовности производства к изготовлению ДСЕ, узлов и агрегатов нового изделия РКТ [2].

Бизнес процессы проектирования средств технологического оснащения - СТО для клепально-сборочного производства предназначены для выполнения цикла работ по конструированию, технологической отработке и испытаниям нестандартного оборудования, специальной и специализированной оснастки, специального и специализированного инструмента, в том числе для: разработки, на основании технических заданий и заказов на проектирование и изготовление, специального технологического оснащения сборочных и монтажных работ, производимых при изготовлении агрегатов и изделий, используя в разработках достижения науки и техники, нормализованные, унифицированные, стандартизованные и заимствованные конструкции и их элементы; обеспечения требований техники безопасности; осуществления авторского надзора при изготовлении, внедрении и эксплуатации технологического оснащения; проведения отработки конструкции оснащения в процессе внедрения и освоения производства; выдачи, при необходимости, заданий и участия в проведении плановой увязки изделия; расчёта технико-экономической эффективности разработанного и внедренного технологического оснащения; подготовки документации для изготовления оснастки по кооперации по чертежам других предприятий; разработки технических описаний и инструкций по эксплуатации технологического оснащения. Изготовление СТО для СбП, в том числе и нестандартного оборудования, осуществляется как цехами инструментального производства, так и цехами основного производства. Нестандартное оборудование, специальная оснастка и инструмент для СбП могут приобретаться у заводов-смежников [3].

Бизнес процессы отработки (натурного моделирования) технологических процессов СбП, оснащенных спроектированными КБ1 и КБ2 ОКСР СТО, предназначены для: разработки и внедрения перспективных прогрессивных технологических и конструктивных разработок в области механизации и автоматизации сборочных работ, направленных на повышение уровня прессовой клепки, снижения % виброопасных работ; участия в разработке планов технического перевооружения и осуществления контроля за ходом выполнения; изучения и систематизации передового отечественного и зарубежного опыта в области механизации и автоматизации сборочных работ; проведения, совместно с научно-исследовательскими организациями, работ в области проектирования и внедрения новых технологических процессов и средств механизации и автоматизации; разработки новых прогрессивных технологических процессов на клепально-сборочные работы и внедрения их в производство, участия в технологическом контроле на ранних стадиях проектирования изделий, оказания методической и технической помощи цехам при разработке и внедрении новых и совершенствовании действующих технологических процессов; разработки производственных инструкций, стандартов предприятия, технических описаний и инструкций по эксплуатации; участия, совместно с отделом стандартизации в разработке и внедрении государственных и отраслевых стандартов и другой нормативно-технической документации; проведения расчетов технико-экономической эффективности внедренных разработок; осуществления запуска в производство документации, заимствованной у других предприятий. Одной из составляющих частей этих бизнес процессов являются работы по: учету клепально-сборочного оборудования, контролю выполнения планово-предупредительного ремонта, аттестации операторов и наладчиков этого оборудования [4]

Одним из первых шагов на пути создания КСП ракетно-космической техники явилась разработка специалистами РКЗ совместно с учеными МАТИ Концепции автоматизированной системы технологической подготовки компьютеризированного сертифицированного производства ракетно-космической техники - АСТП КСП РКТ. Целью разработки Концепции является: повышение эффективности технологической подготовки производства сложных технических объектов, обеспечиваемой повышением качества проектных решений, сокращением сроков и снижением затрат на стадии технологического проектирования на основе освоения и применения комплекса методов и инструментальных средств разработки на предприятии и поэтапного ввода в действие подсистем САПР технологического назначения и обеспечения их взаимосвязи с автоматизированными системами конструирования и автоматизированными системами управления.

рис. 2. Диаграмма, описывающая бизнес процессы выполнения работ по ТИЗ ОКСР

Системная интеграция предполагает целенаправленное реформирование практически всех подразделений РКЗ на основе комплексного решения задач, связанных с проектированием, производством и эксплуатацией конкурентоспособных изделий. В Концепции приводится предполагаемая организационная схема взаимодействия подразделений предприятия между собой и с внешними организациями в условиях компьютеризированного сертифицированного производства ракетно-космической техники, анализируется состав и взаимосвязь различных стадий жизненного цикла сложных технических объектов.

Для каждой из стадий жизненного цикла определяется состав автоматизированных систем, а состав систем для группы стадий "Производство", объединяемых под обобщенным наименованием автоматизированная система технологической подготовки производства (АСТПП), анализируется более подробно. Для создания АСТПП может быть принята приведенная в Концепции функциональная структура, при этом в качестве инструментальных средств для формирования различных средств обеспечения могут применяться хорошо зарекомендовавшие себя на зарубежных и отечественных аэрокосмических предприятиях программно-методические комплексы и инструментальные средства, известные под названием CAD/CAM/CAE-систем. Для обеспечения эффективного функционирования систем компьютеризированного сертифицированного производства проанализированы возможные конфигурации технических средств и схемы их объединения в сети и комплексы.

На рис. 2 представлена диаграмма шестого уровня декомпозиции функциональной модели ГКНПЦ имени М.В. Хруничева, описывающая бизнес процессы выполнения работ по труду и заработной плате ОКСР.

Бизнес процесс регистрации входящей и исходящей технической, распорядительной и сопроводительной документации по клепально-сборочному производству предполагает, что для каждого вида документации существует свой журнал регистрации [5].

Бизнес процесс управления работой всех подразделений (бюро, лабораторий, групп) ОКСР предназначен для: планирования, контроля и регулирования (формирования управляющего воздействия) [6].

Бизнес процесс выполнения валидации ТД по СбП подтверждает на основе представления объективных свидетельств то, что требования, предназначенные для конкретного использования или применения в ОКСР, выполнены (утверждение руководством ОКР выходной конструкторско-технологической документации) [7].

Бизнес процессы выполнения планово-экономических работ для отдела клепально-сборочных работ предназначены для: расчетов труда и заработной платы; составления графиков отпусков; оформления наряд-заказов на приобретение вспомогательных и расходных материалов к офисной и организационной технике, канцелярских принадлежностей; ежегодной инвентаризации основных средств и т.п. При выполнении ПЭР применяются стандартные офисные приложения. Ведутся работы по применению для этих целей PDM-системы Team Center [8].

Особое внимание в Концепции уделяется совершенствованию кадрового обеспечения, для достижения которого совместным приказом генерального директора Государственного Космического Научно-производственного Центра имени М.В. Хруничева и ректора "МАТИ" - Российского государственного технологического университета имени К.Э. Циолковского создан Аэрокосмический университет целевой подготовки специалистов, повышающий качество подготовки кадров и обеспечивающий их закрепление на предприятии, а также позволяющий существенно сократить затраты средств на приобретение и освоение новой техники и технологии, особенно информационной. В отдельный раздел проекта Концепции выделены перспективные направления совместной учебно-научной деятельности ГКНПЦ имени М.В. Хруничева и МАТИ имени К.Э. Циолковского по созданию и развитию подсистем и компонентов АСТПП. Данная концепция проработана как службами Главного технолога, так и другими подразделениями РКЗ, а также рядом независимых экспертов и получила положительную оценку. Одной из основных подсистем АСТПП, рассмотренной в КОНЦЕПЦИИ, и является автоматизированная система технологической подготовки клепально-сборочного производства (АСТП СбП).

На рис. 3 представлена диаграмма шестого уровня декомпозиции функциональной модели ГКНПЦ имени М.В. Хруничева, описывающая бизнес процессы решения общих вопросов ТПП для СбП.

рис. 3. Диаграмма, описывающая бизнес процессы решения общих вопросов ТПП для СбП

Конструкторско-технологический анализ ДСЕ, изготавливаемых методами клепально-сборочного производства, выполняется в два этапа. Вначале составляется разделительная ведомость по изготовлению их заводами-смежниками. Затем составляются технические условия на изготовление ДСЕ, узлов, агрегатов и изделий РКТ методами клепально-сборочного производства заводами-смежниками. Анализ ДСЕ, узлов и агрегатов, изготавливаемых методами клепально-сборочного производства, является составной частью работ по отработке конструкции изделий на технологичность и носит итерационный характер [9].

Бизнес процессы классификации ДСЕ, узлов и агрегатов, изготавливаемых методами клепально-сборочного производства, т.е. отнесения к той или иной группе ДСЕ, подобных по конструкторско-технологическим характеристикам, являются основой для выполнения работ по группированию. Конструкторско-технологическое подобие ДСЕ, узлов и агрегатов определяется совокупностью признаков. При классификации ДСЕ, узлов и агрегатов по конструктивным характеристикам берут за основу следующие основные признаки: габаритные размеры, геометрическая форма; функциональный признак; параметрический признак; конструктивный признак; служебное назначение; наименование. В основу технологической классификации ДСЕ положены следующие основные признаки: размерные характеристики мест стыковки; схемы стыковки ДСЕ, узлов и агрегатов, методы разъемных и неразъемных соединений, технологические требования; общий объем собираемых поверхностей и рабочей зоны сборки; характеристика массы и др. При классификации ДСЕ, узлов и агрегатов, подвергающихся клепально-сборочным работам, широко используются классификаторы, создаваемые КБ "САЛЮТ" и другими предприятиями-смежниками [10].

Группирование ДСЕ, узлов и агрегатов, изготавливаемых методами СбП, позволяет использовать групповую форму организации производства. Под групповой понимается форма организации производства, характеризуемая совместными действиями по изготовлению группы ДСЕ, узлов и агрегатов на специализированных рабочих местах. При групповом методе изготовления создают классы ДСЕ, узлов и агрегатов по видам выполняемых клепально-сборочных работ. Метод группового изготовления предусматривает обязательное использование способа автоматического получения заданных параметров соединяемых поверхностей. Поэтому для каждой операции разрабатывают схему групповой наладки [11].

Бизнес процессы отработки конструкции ДСЕ, узлов и агрегатов, изготавливаемых методами СбП, на технологичность предназначены для: формирования рекомендаций на изменение технологической системы; формирования рекомендаций на изменение КД; формирования актов готовности производства [12].

Основными элементами методики информационного сопровождения производственных стадий жизненного цикла продукции являются: поддержка базы конструкторско-технологических данных, необходимых для решения задач технической подготовки производства; формирование базы производственно-технологических данных, используемых для решения задач планирования; выделение унифицированного набора организационно-экономических показателей, присущих видам производственных процессов; интеграция решений, полученных различными методами. Используемые концептуальные подходы к разработке операционного производства как комплекса процессов, выполняемых на первичных уровнях производственной системы, являются основой для характеристики места их исполнения, состава исходных ресурсов, технологического способа преобразования. Эти процессы следует рассматривать в тесной связи с изменениями потребностей клиентов, состояния рынка и уровня освоения высоких технологий в производственной сфере. Процессно-ориентированный подход в организационно-технологических системах производства способствует расширению традиционных функций информационных систем и создает широкие возможности для интеграции основных работ этапов жизненного цикла изделия.

Основная идея ИПИ (Информационная Поддержка жизненного цикла наукоемких промышленных Изделий) - технологии заключается в повышении конкурентоспособности продукции за счет эффективного управления информационными ресурсами. Это может быть достигнуто лишь преобразованием жизненного цикла изделия в высокоавтоматизированный процесс, интегрированный с точки зрения информационного взаимодействия всех его участников. Существенными моментами такого процесса должно стать: использование преимуществ технологии параллельных процессов, когда создание изделия осуществляется одновременно несколькими производственными коллективами; создание единого информационного пространства, что устраняет информационные барьеры между этапами жизненного цикла изделий и минимизирует возникающие ошибки.

Технологический мониторинг продукции должен основываться на следующих ключевых направлениях в построении производственной деятельности: принципах и идеях менеджмента качества (стандарт ISO 9000:2000), построении систем менеджмента качества; реорганизации производственной деятельности; электронном документообороте и обмене данными; унификации структур информационной среды систем технической подготовки производства и производства; параллельном проектировании и многопользовательских базах данных; ресурсном моделировании производства; интегрированной логистической поддержке; анализе и применении методов информационной интеграции и системной поддержки жизненного цикла продукции; международных и отечественных стандартах в сфере менеджмента качества и ИПИ-технологий (CALS-технологий).

Литература

1. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ ПО КУРСУ: "Проектирование систем обработки информации и управления". Модели работ "как есть". Варианты заданий (задач) с 8 по 13. Составитель: Костюков В.Д. МАТИ. -М. 2004 г. 40 с.

2. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ ПО КУРСУ: "Проектирование систем обработки информации и управления". Модели работ "как есть". Варианты заданий (задач) с 14 по 24. Составитель: Костюков В.Д. МАТИ. -М. 2004 г. 58 с.

3. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ. Тема № 1. Конспект лекций по курсу: "Математическое моделирование" (направление 55.10 "Авиа- и ракетостроение"). Составители: Костюков В.Д., Иосифов П.А. МАТИ. -М. 2004 г. 40 с.

4. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СРЕДСТВА. Тема № 2. Конспект лекций по курсу: "Автоматизированные системы технологической подготовки производства" (направление 55.10 "Авиа - и ракетостроение"). Составители: Костюков В.Д. Соколов В.П. МАТИ. -М. 2003 г. 100 с.

5. ИМИТАЦИОННЫЕ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ. Транспортная задача. Пример выполнения работы по курсу: "Математическое моделирование" (Направление 55.10 "Авиа- и ракетостроение"). Составитель: Костюков В.Д. МАТИ. -М. 2005 г. 36 с.

6. ДИСКРЕТНЫЕ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ. Тема № 5. Конспект лекций по курсу: "Математическое моделирование" (направление 55.10 "Авиа- и ракетостроение"). Составитель: Костюков В.Д. МАТИ. -М. 2005 г. 44 с.

7. ДИСКРЕТНЫЕ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ. Задача согласования. Методические указания для выполнения работы по курсу: "Математическое моделирование" (Направление 55.10 "Авиа- и ракетостроение"). Составитель: Костюков В.Д. МАТИ. -М. 2005 г. 32 с.

8. ДИСКРЕТНЫЕ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ. Задача согласования. Пример выполнения работы. Методические указания для выполнения работы по курсу: "Математическое моделирование" (Направление 55.10 "Авиа- и ракетостроение"). Составитель: Костюков В.Д. МАТИ. -М. 2005 г. 24 с.

9. Федеральное агентство по образованию. Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "МАТИ" - РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени К.Э. Циолковского. Кафедра "Технологии интегрированных автоматизированных систем". Федеральное космическое агентство. Федеральное государственное унитарное предприятие "ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОСМИЧЕСКИЙ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЦЕНТР имени М.В. ХРУНИЧЕВА" ПРОЕКТ. "Создание автоматизированной системы технологической подготовки компьютеризированного сертифицированного производства ракетно-космической техники". Подпроект. "Компоненты АСТП КСП РКТ". Раздел. "Разрабатываемые модули". Подраздел. "Разработка элементов системы технологического мониторинга подготовки производства". Часть. "Рабочая документация". ОТЧЕТ о результатах анализа деятельности РКЗ ГКНПЦ имени М. В. Хруничева по внедрению информационных технологий. Дополнительное соглашение № 2 от 20 февраля 2006г. к договору № ВБ3-04 от 01.07.2004. г. 737.0.39901-11 91 54-1. -М. 2007 г. 137 с.

10. СТРУКТУРНЫЕ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ. Тема № 3. Конспект лекций по курсу: "Системы автоматизированного проектирования" (направление 55.10 "Авиа- и ракетостроение"). Составитель: Костюков В.Д. МАТИ. -М. 2005 г. 40 с.

11. ПОЛНОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ CAD/CAM/CAE СИСТЕМЫ. Тема № 4. Конспект лекций по курсу: "Системы автоматизированного проектирования" (направление 55.10 "Авиа- и ракетостроение"). Составитель: Костюков В.Д. МАТИ. -М. 2005 г. 40 с.

12. СИСТЕМЫ ВТОРОГО УРОВНЯ АВТОМАТИЗАЦИИ. Тема № 5. Конспект лекций по курсу: "Системы автоматизированного проектирования" (направление 55.10 "Авиа- и ракетостроение"). Составитель: Костюков В.Д. МАТИ. -М. 2005 г. 40 с.