Размещено на http://www.allbest.ru/

Совершенствование и разработка методов организации производства на базе металлообрабатывающих станков с ЧПУ

Общая характеристика работы

станок программный модернизация механический

Актуальность темы. В рыночно-ориентированной экономике важным является построение системы управления и организации производства, позволяющей эффективно использовать ограниченные финансовые средства при сохранении объёмов и качества выпускаемой продукции.

В настоящее время на промышленных предприятиях значительная часть станков с числовым программным управлением (ЧПУ) представлена оборудованием 90-х, 80-х и даже 70-х годов прошлого столетия. Ввиду постоянного морального устаревания указанного оборудования существует проблема обновления, реконструкции и модернизации станочного парка. При принятии решения о выборе способа модернизации необходимо учитывать специфику производства и плановые потребности.

В области организации производства предприятий можно выделить труды Туровца О.Г., Сиразетдинова Т.К., Симоновой Л.А., Родионова В.В., Сиразетдинова Р.Т., Иванова В.К., Ершова К.В., Адаева Ю.В., Базилевича Л.А., Васильева В.Н., Гинзбурга Е.Г., Каца И.Я., Кононосова А.И., Петрова М.И., Матюшина В., Тарасова А., Ревуцкого Л.Д., Фатхутдинова Р.А и др.

В работах Сиразетдинова Т.К., Иванова В.К., Сиразетдинова Р.Т., Родионова В.В. производственное предприятие - это система, состоящая из управляющей и управляемой подсистем, образующих единое целое. Система управления строится по иерархическому и функциональному принципам из четырех уровней. Нижние два - система управления технологическим процессом, третий - цехом, четвертый предприятием. Цель управления цехом - организация выпуска заданного количества изделий конкретной номенклатуры в заданные сроки и наименьшими затратами. Проблема выпуска продукции заключается в организации производственного процесса.

В работах Симоновой Л.А. предприятие представляется как иерархическая структура, основанная на взаимной подчиненности. Автор предлагает ввести коэффициенты: технические ограничения производства; фонд времени; себестоимость; степень сложности процесса изготовления изделия; затраты электроэнергии. Предусматривается корректировка весовых коэффициентов, позволяющая оптимально сформировать технологические процессы изготовления заказа в заданные сроки с минимальными затратами.

В работах приведенных авторов по организации производства приведены модели предприятия, однако модель цеха как система взаимодействующих связей предприятия и составляющих его частей и модель станка с числовым программным управлением не представлены. Предприятие представляет иерархическую трехуровневую структуру. Все необходимые ресурсы (финансы, материалы, энергоресурсы, площади) и нормативно-директивная информация поступают на предприятие, где они распределяются по цехам и далее по технологическому оборудованию. При нормальной работе непосредственно взаимодействуют соседние уровни, т.е. цех является центральным звеном в организации производства. Поэтому для усовершенствования форм и методов организации производства необходима разработка математических моделей, увязывающих взаимозависимые связи - предприятия, цеха, технологического оборудования.

В связи с вышеизложенным, совершенствование методов организации производства и исследование зависимости уровня модернизации отдельно взятого станка с ЧПУ для повышения эффективности работы механического цеха с одновременным сокращением финансовых и материальных ресурсов предприятия является актуальной задачей.

Цель и задача работы состоит в совершенствовании методов организации производства механических цехов, оборудованных металлообрабатывающими станками с ЧПУ в машиностроительной отрасли в условиях современной рыночной экономики. Для достижения поставленной цели решались следующие вопросы:

1) исследовалось состояние парка станков с устройствами числового программного управления в машиностроительной промышленности;

2) исследовались факторы, влияющие на современное состояние станочного парка предприятий;

3) разрабатывались математические модели механического цеха и металлообрабатывающего станка с ЧПУ;

4) разрабатывалась методика технико-экономического обоснования модернизации механического цеха технологическим оборудованием предприятия;

5) проводились численные исследования взаимосвязанных отношений механического цеха и станков с ЧПУ;

6) проводились расчеты и практические исследования по внедрению модернизированного устройства ЧПУ для металлообрабатывающего станка с ЧПУ.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались современные и стандартные методики теория распределенных систем, методы целочисленного линейного программирования, методы анализа показателей доходности, основанных на дисконтированных оценках, метод анализа чувствительности критериев эффективности, метод сценариев. В качестве объектов исследования выбрано производство авиационной промышленности, механические цеха которого оборудованы металлообрабатывающими станками с устройством числового программного управления (УЧПУ) на базе пультов «ПФСТ - 12 - 500» и «Электроника-НЦ31».

Научная новизна работы заключается в следующем:

1) разработана математическая модель механического цеха с использованием теории распределённых систем для описания процесса организации производства;

2) разработана математическая модель металлообрабатывающего станка с ЧПУ как элемента процесса организации производства на основе теории распределённых систем;

3) разработан метод оптимального выбора модели станка на основе математической модели задачи, в виде целевой функции и ограничений, представленных системой линейных уравнений;

4) разработана методика технико-экономического обоснования модернизации механического цеха с имеющимся технологическим оборудованием, которая может быть использована на этапе проектирования производства и его модернизации;

5) предложена методика выбора инвестиционного проекта модернизации станочного парка, основанная на динамических методах анализа критериев эффективности и учета оценки инвестиционных рисков анализируемых вариантов модернизации;

6) развит логико-математический метод размещения технологического оборудования в механическом цеху с соблюдением санитарно-технических норм и правил техники безопасности при условии минимизации производственной площади.

Практическая ценность. Для усовершенствования методов организации производства в машиностроительной промышленности разработаны математические модели и соответствующие методы решения задачи оборудования механического цеха металлообрабатывающими станками с ЧПУ предприятия, а также предложено разработанное устройство числового программного управления на основе микропроцессора фирмы Atmel ATMega 128, позволившее при минимальных финансовых расходах увеличить производительность и точность обработки деталей на станках, уменьшить энергетические затраты механического цеха. Результаты диссертационной работы использованы на предприятии авиационной промышленности.

Апробация диссертационной работы. Результаты диссертационной работы доложены на Всероссийской научной конференции молодых учёных «Наука, технологии, инновации», г.Новосибирск, 2008г., Международных молодёжных НТК «Туполевские чтения» в 2007-2008 г.г.

Публикации. По результатам диссертации опубликовано 5 работ, в том числе 2 статьи в изданиях, входящих в перечень ВАК, 3 в трудах научно-технических конференций.

Структура и объём диссертации. Диссертация содержит 140 страниц машинописного текста и состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка использованных источников, включающего 60 наименований, в том числе 5 работ автора и приложения на 2-х листах.

Научные положения, выносимые на защиту:

- методы определения типов и количества станков механического цеха;

- математическая модель механического цеха как территориально распределённая система;

- математическая модель металлообрабатывающего станка с ЧПУ как элемент территориально распределённой системы;

- логико-математическая модель территориального расположения станков в цеху;

- методика технико-экономического обоснования инвестиционного проекта по выбору варианта модернизации металлообрабатывающих станков с ЧПУ.

Содержание диссертации

Во введении обоснована актуальность темы, раскрыта степень разработанности проблемы, сформулированы цель и задача исследования, определены объект и предмет исследования, методологическая и теоретическая основы диссертации, ее информационная база, сформулированы научная новизна и практическая значимость полученных результатов, приведены апробация результатов и структура работы.

В первой главе определены вопросы, которые необходимо решить для усовершенствования методов организации производства. Проведён комплексный анализ состояния парка станков предприятий в машиностроительной промышленности, а также факторов и устройств, определяющих производственную мощность предприятий.

В результате проведенного анализа автором выявлены следующие ключевые технические задачи: развитие методов организации производства требует разработки новых и адаптации существующих; организация структуры подготовки производства характеризуется не только определённым составом его частей, но и особенностями связей между ними, т.е. принципом строгой последовательности, пропорциональности и прямоточности работ, заключающейся в совершенствовании пространственного расположения структурных единиц с учётом использования ресурсов четырех видов: люди (рабочие), основные фонды, производственное оборудование, материалы. Для организации производства необходимо использовать коэффициенты загрузки по трудовым ресурсам

К=,

по технологическому оборудованию

К=,

площадям

К =,

где - Р-плановая численность работников, ч; Р - фактическая численность работников, ч.; Т - трудоёмкость работ оборудования за период времени год, квартал, месяц, смену, час; Т - действительный фонд времени работы оборудования при сменности работ, ч; К - коэффициент переработки норм; S-требующаяся площадь с учётом количества оборудования трудовых ресурсов, м²; S-фактическая площадь занятая под производственное оборудование, м.

Важной задачей организации производства является обоснованный выбор состава цеха, который в мелкосерийном производстве специализируется по предметно-замкнутой форме построения участков, т.е. ориентируется на конечный результат, что сокращает производственные связи и упрощает управление ходом работ. Квалифицированное использование технико-экономического анализа является непременным условием, обеспечивающим выявление реально существующих резервов повышения эффективности производства для принятия конструктивных, экономически обоснованных управленческих решений. Сущность эффективного планирования производством заключается в построении экономико-математических моделей процессов и логико-математического описания всех составляющих процессов работ, связей между ними и установления количественных оценок. С помощью данных моделей рассматриваются календарные и количественные показатели по цеху и производству в целом. Математические модели отражают связь между отдельными видами работ, взаимообусловленную и технологическую последовательность выполняемых работ. Именно эти качественные и количественные факторы определяют сложность процесса форм и методов организации производства. Организация процессов производства и принятие решения о модернизации средств труда требуют определённых финансовых затрат, которые в настоящее время могут быть получены за счёт инвестиционных вложений. Инвестирование представляет собой важный аспект деятельности динамично развивающейся организации с приоритетом долгосрочной рентабельности. Поэтому актуальна задача оптимизации инвестиционного портфеля, теория принятия решения которого связана с разработкой математической модели и методов обоснования решений.

Для определения направления работ по совершенствованию методов организации производства проведён анализ современного состояния парка станков механического цеха предприятий машиностроительной отрасли; определены факторы и устройства, оказывающие основное влияние на производительность и функциональные возможности станков с ЧПУ; рассмотрены способы модернизации производства и технико-экономическая целесообразность модернизации производства. Анализ современного состояния производства показал, что физический износ станочного парка по основным видам оборудования составляет 15-25 %, а моральный износ превышает 70%. Наиболее обобщенное отображение износа на интервале жизни определяется по формуле:

К= 1-(1-К)(1-К)(1-К),

где К - коэффициент физического износа; К - коэффициент функционального износа; К - коэффициент экономического износа.

При значении К_изн, приближающемуся к 1, что соответствует фактическому сроку службы, оборудование списывается с баланса по утилизационной стоимости. Полное погашение первоначальной стоимости происходит за амортизационный срок. Усовершенствование станков с ЧПУ происходило при обновлении УЧПУ на новой радиоэлектронной базе с элементами, имеющими более высокие частотные характеристики, с более высокой надёжностью, с меньшими энергетическими и стоимостными параметрами. В условиях малых объёмов производства готовой продукции и ограниченных финансовых возможностей ставится вопрос об оценке экономической эффективности замены станков с ЧПУ или проведении модернизации существующих. Станки с ЧПУ экономичны только в условиях интенсивного их использования и при трёхсменной эксплуатации. В тоже время отказаться от них нецелесообразно, так как они по сравнению с универсальными станками сокращают сроки подготовки производства до 70%, сокращают продолжительность изготовления продукции до 60%, экономят средства на проектирование и изготовление технологических оснасток до 80% и повышают производительность труда.

Поэтому исследование качественного и количественного состава механического цеха и поиск методов и средств, обеспечивающих эффективную модернизацию действующего парка металлообрабатывающих станков с ЧПУ на предприятиях авиационной промышленности, является для усовершенствования организации производства задачей актуальной.

Во второй главе предложены методы использования имеющегося парка станков. Первый метод предусматривает расчет количества станков при сокращении выпуска готовой продукции при уже сложившихся структурах предприятия. Задача принятия управленческого решения является линейной, и с помощью линейного программирования определяется минимальное количество станков для планового выпуска продукции при минимальных материальных затратах.

Уравнения, связывающие количество деталей и суммарные материальные затраты, можно представить уравнением вида , где x_i - количество деталей, обрабатываемых на i-м станке, c_i - суммарные материальные и энергетические расходы i-того станка при изготовлении одной детали. Стоимость обработки деталей на i-м станке равна ; с₁<c₂<…<c_n . Количество деталей, обрабатываемых на -м станке, должно удовлетворять ограничениям .

Пусть по плану цех должен обработать на данном парке станков b деталей. Следовательно, должно удовлетворяться условие: , где b_i- максимальное количество деталей, которое можно обработать на i-м cтанке.

Решение задачи приводит к ограничениям:

1) ; 2).

В первом случае определяется количество K станков, обеспечивающих программу соотношениями:

,

т.е. оптимально используются K станков, а n - (K+1) станков можно отключить. Во втором - необходимо увеличить количество станков.

Второй метод определения количества технологического оборудования механического цеха при условии временного ограничения.

При использовании данного метода необходимо учитывать размер партии деталей, время обработки заготовки и время на переналадку станков.

Обозначим: y_i - количество операций, выполняемых на i-м станке; а_i - производительность i-го станка (количество операций в единицу времени); t_i - время обработки детали на i-том станке. Таким образом, количество операций y для полной обработки одной детали составит:

у = у+ у+…+ y=at + at+…+ at;

Должно выполняться условие t= t=…= t=t_i; t_i - время механической обработки одного типа; Т₁=n*t_i - время обработки одной детали;

Для изготовления b деталей потребуется by операций, т.е:

by = b(at+at+…+at);

Если ограничиться календарным временем планирования выпуска продукции то:

,

где - время, соответствующее сроку изготовления b деталей,

=а_ср - средняя производительность металлообрабатывающих станков с ЧПУ, К - число станков, задействованных в изготовлении деталей (в частном случае К = n).

Если , то необходимо брать , где k_i - количество соответствующих моделей станка с ЧПУ.

Метод технико-экономического обоснования оптимального выбора станков с ЧПУ по общепринятому компромиссу между «стоимостью» и «эффективностью»

В цеху имеется n станков. Производительность j-го станка за единицу времени (час, смену) составляет а_j. Каждый j-й станок в течение этого времени расходует i-й фактор производства (i=1,2,…,m) [металла, электроэнергии, инструментов, рабочего времени и т. д.], равный величине d_i.

Запасы факторов производства составляют d₁,d₂,…,d_m единиц. Время работы j-го станка обозначим t_j. Тогда задача вариантов множества может быть представлена моделью: .

При условии:

j= 1,2,…,n где: d, i= 1,2,…, m.

Если станок работает непрерывно в течение принятой единицы времени, то оценка всех затрат составит:

z= ,

где с_i-стоимость единичного фактора производства.

Задача вариантов множества представляется моделью вида:

При условиях: , j=1,2,…,n, с

Таким образом, вектор оценок изготовления деталей металлообрабатывающими станками с ЧПУ свелся к решению двойственной задачи, которую удобно задать в виде представленной ниже таблицы 1, где С - суммарные затраты j-го станка с ЧПУ; d - запасы факторов производства; А₁ - мощность главного привода; А₂ - время автоматической смены инструмента; А₃ - производительность; А₅ - режим управления приводами станка; и т.д.

Таблица 1

	Технические характеристики станков
	А1	А2	А3	А j	А	А n
Вектор оценок	C1	a11	a12	a13	a1j	a1(n -1)	a1n	х1	Количество деталей, обработанных на j- м станке
	C2	a21	a22	a23	a2j	a2(n -1)	a2n	х2
	Ci	ai1	ai2	ai3	aij	ai (n-1)	ain	хn
	Cm	am1	am2	a3	amj		amn	хm
	d1	d2	d3	dj	d(n-1)	dn
	Запасы факторов производства

Таблица 2

Модель станка	Стоимость, тыс. руб.	Мощность, кВт	Производительность Q дет/час
16К20ФЗ	1000	10	10
16К20Т1	1100	11	12
МК6713	1500	14	14
САК16	2500	4	4
САК80	3000	15	16
FTL5085di	2200	7,5	8

В качестве примера рассмотрена задача по выбору токарных станков отечественного или зарубежного производства (таблица 2).

Обозначим за х_i количество станков i-ой модели, обеспечивающих максимальную производительность при ограничениях по стоимости и потребляемой мощности.

Математическая модель задачи:

Целевая функция: 10x₁+12х₂+14х₃+4х₄+16х₅+8х₆max

Система ограничений: по производительности: 10x1+12x2+14x3+4x4+16x5+8 x629 по мощности: 10x1+11х2+14х3+4х4+15х5+7,5х632 10х1+11х2+14х3+4х4+15х5+7,5х6
по стоимости:	Рис. 1.
1000х1+1100х2+1500х3+2500х4+3000х5+2200х65600 1000х1+1100х2+1500х3+2500х4+3000х5+2200х61000 При условии: хi0 (i=1,6).

Результат решения данной системы с помощью надстройки «Поиск решения» MS Excel (рис. 1.) показал, что максимальную производительность при минимальной стоимости при заданных ограничениях по мощности обеспечивают отечественные станки первой и второй моделей.

Для экономической оценки целесообразности модернизации производства был произведен инвестиционный анализ 6 вариантов вложения средств. Рассматриваемые варианты предполагают различный уровень модернизации, а именно, комплексная, «малая», три варианта «средней» и глубокая.

Анализ инвестиционной деятельности был проведен по критериям, учитывающим временные факторы: чистый приведенный эффект (NPV); индекс рентабельности инвестиций (PI); дисконтированный срок окупаемости инвестиций (DPP); модифицированная внутренняя норма прибыли (MIRR). Для учета анализа рисков инвестиционных проектов были рассмотрены следующие методы: анализ чувствительности критериев эффективности (NPV, MIRR, DPP и др.); метод сценариев.

Только вариант «малой» модернизации позволит предприятию, варьируя объемом выпуска и ценой единицы продукции, сохранить положительную динамику прибыли (Рис. 2., Рис. 3.), что в условиях острого дефицита финансовых ресурсов является предопределяющим фактором. Рис 2., Рис.3.

В третьей главе для определения количественных и качественных связей предприятия, цеха и станка с целью организации производства разработаны математические модели цеха и станка, увязывающих отношения по производительности, мощности, стоимости, трудозатратам и площади.

Если предположить, что цех содержит три вида станков: токарные, фрезерные и многоцелевые, то учитывая, что все станки взаимосвязаны с позиционным ожиданием доставки и замены заготовок, инструментов, а также транспортировки стружки, то механический цех можно представить как единое целое, состоящее из отдельных и разделенных между собой объектов, т.е.цех можно представить как единое целое А, состоящее из отдельных и разделенных между собой объектов, предназначенных для выполнения общих функций:

А={A₁; A₂; A₃}, A_iA, i=(1,2,3),

где А_i - множество станков;

А₁ - множество станков фрезерных А₂ - множество станков токарных;

А₃ - множество станков многоцелевых.

Вместе с тем, станок представляет собой систему, для которой критическим является его размещение в определенном двумерном пространстве, называемой территориально-распределенной. A_i = {a₁; a₂; a₃; a₄}, a_i A_i, i=(1,2,3,4), где a_i - множество устройств станка, a₁ - микро ЭВМ, a₂ - управляющая программа, a₃ - устройство числовых программных управлений, a₄ - металлообрабатывающий станок.

В этом случае цех можно рассматривать как территориально-распределенную систему (ТРС) статических подсистем с конечным множеством точек функционирования компонентов. Для математической модели цеха можно использовать интерполяционную систему как совокупность множеств, для которых установлен определенный набор соответствий. Для реализации множества F система должна быть обеспечена материальными, энергетическими, финансовыми, рабочими и информационными ресурсами. Множество ресурсов обозначим D. Областью существования системы (цеха) у является двумерное физическое метрическое пространство. Местоположение станков рассматриваемой системы (цеха) опишем отношением вида: . План цеха можно представить бинарным отношением вида:

,

где M - план цеха. Каждый станок цеха A_iА выполняет определенное подмножество функций F₀F, поэтому можно записать следующее отношение: Распределение ресурсов по МОС цеха можно представить отношением: Изменение выполняемых функций и используемых ресурсов можно представить как:

;,

где E - используемые ресурсы, разделенные по станкам A_i цеха. Для описания динамики процесса необходимо ввести множество моментов времени T. _, . Таким образом, механический цех как ТРС можно представить математической моделью вида:

Ф = <Т, F, A, E, D, у, M, R₁, R₂, R₃, R₄, R₅, R₆, R₇, R₈>

Математическая модель станка. Цех как ТРС разделен на отдельные подмножества A₁, A₂, A₃ с соответствующей заменой общего плана цеха M на точечные составляющие плана металлообрабатывающих станков, определяющие территориально-распределенную систему, то есть: М = {М₁;М₂;М₃}

Частные модели наследуют все компоненты общей модели, на основе которой можно сформировать дерево моделей распределенной системы.

Таким образом, частная модель для МОС с ЧПУ как элемент цеха A_iА может быть представлена элементом распределенной системы вида:

ФA_i=<Т,F₀,F₁,F₂,F₃,A₁,A₂,A₃,E,D₁,D₂,D₃,у,M,R₁,R₂,R₃,R₄,R₅,R₆,R₇,R₈,R₉,а₁,а₂, а₃,а₄>

Представленные модели могут быть использованы в качестве формальной базы для решения задач модернизации и оптимизации.

В общем случае уравнение целевой функции можно представить:

Система уравнений ограничений запишется так:

1) ;

2);

3);

4);

5).

При условиях: .

Соотношение затрат рабочего времени в станко-часах на один станок составляет: фрезерной обработки - ; токарной обработки - , на многоцелевом станке - .

Затраты рабочего времени на один станок для обработки деталей составляют 0,15-ю часть фрезерных работ, 0,35-ю часть токарных работ и 0,5-ю часть работ на многоцелевых станках.

Станки с ЧПУ целесообразно использовать 24 часа в сутки. Механический цех может работать 6000 часов в год.

В диссертации рассмотрено 3 варианта произвольного расположения станков. Рис. 4.

Результат одинаковый - по 11 станков. В соответствии со сводной технологической картой выбираем вариант №1: - 5 фрезерных, 4 токарных, 2 многоцелевых (Рис. 4.). На основе логико-математической модели рассмотрено три варианта размещения станков в цеху с выполнением условия минимизации производственной площади и сокращения времени подготовки производства.

Рациональное размещение технологического оборудования позволяет оптимально использовать производственные площади цеха. При соблюдении одинаковых требованиях норм санитарных и по технике безопасности второй вариант размещения технологического оборудования (Рис. 5.) обеспечивает выигрыш полезной площади до 1,75 раза.

В четвертой главе в соответствии с расчетами и анализом, проведенном в 1,2,3 главах, предлагается провести модернизацию механического цеха со станками с ЧПУ с заменой устройств числового программного управления выполненных на ПФСТ -12-500 и Электроника НЦ-31, на устройство управления станками УУС-50-3МИ (Рис.6). Сотрудниками кафедры РЭКУ КГТУ им. А.Н. Туполева (КАИ) совместно с автором диссертации (ответственный исполнитель), разработано устройство, выполненное на микропроцессоре фирмы Atmel ATMega 128, которое позволяет увеличить наработку на отказ устройства более чем в 3 раза, снизить электропотребление (потребляемая мощность Электроника НЦ-31 1000Вт, УУС50-3МИ-10Вт), увеличить функциональные возможности станков с сохранением всех режимов работы.

Рис. 5.

Основные результаты и выводы

В данной работе изложены научно-обоснованные технические и экономические разработки, имеющие существенное значение для экономики страны:

1. Проведён системный анализ современного состояния парка станков с устройствами числового программного управления. Анализ показал, что в машиностроительной промышленности станки с УЧПУ эксплуатируются в течение 15 - 25 лет. Обновление технологического оборудования по причине экономических затруднений производится в недостаточном объёме. Металлообрабатывающие станки с УЧПУ подвержены износу физическому, моральному и стоимостному. Базовая часть станков, на которой устанавливается оборудование, подвержена физическому износу. Однако она находится в относительно хорошем состоянии и ещё долгое время может эксплуатироваться.

2. Анализ факторов, влияющих на состояние парка показал, что физический износ составляет порядка ( 15 - 20)%, моральный износ касается в основном устройств числового программного управления и он находится в пределах до (60 - 70)%. Устройства числового программного управления на базе пультов «ПФСТ - 12 - 500» и «Электроника - НЦ31» выполнены на морально устаревшей элементной базе, т.е. резисторах МЛТ, конденсаторах МБМ, транзисторах П201, тиристорах КУ202 и др., промышленный выпуск которых прекращён, т.е. эти УЧПУ - неремонтопригодные, поэтому требуется замена УЧПУ на новые, выполненные на современной элементной базе, например, на основе программируемого микропроцессора фирмы Atmel ATMega 128.

3. Разработанные математические модели механического цеха, как территориально распределённой системы, и металлообрабатывающего станка с ЧПУ, как элемента территориально распределённой системы, позволяют решением системы уравнений методом целочисленного линейного программирования определить:

а) рациональное количество станков по функциональному предназначению и общее количество станков, необходимых для обеспечения планового выпуска продукции;

б) модели станков и их количество при условиях обеспечения необходимой производительности и минимальных финансовых и энергетических затратах по общепринятому компромиссу между «стоимостью» и «эффективностью».

4. Предложен метод технико-экономического обоснования, позволивший провести оценку экономической эффективности инвестиционных вложений по шести различным вариантам модернизации металлообрабатывающих станков с ЧПУ. В результате применения данного метода была выявлена целесообразность модернизации существующего станочного парка по одному из предложенных вариантов - «малой» модернизации, который обеспечит совершенствование технологии производства, повысит производительность станков при минимальных затратах, что приведет к снижению себестоимости изделия. Вероятность получения отрицательного значения NPV в предложенном варианте для изделия с минимальной ценой, составляет 48%, что в два раза ниже, чем в варианте комплексной и глубокой модернизации станочного парка, которые не позволяют предприятию выйти даже на точку безубыточности. При данном варианте модернизации предприятие может выпускать все виды изделий, варьируя выпуск и цену конечной детали, даже при самом пессимистичном варианте развития событий. Вероятность того, что значение чистой приведенной стоимости будет превышать значение наиболее благоприятного исхода, составляет 4,8% при производстве изделий первого вида, и 6,9% при производстве изделий третьего типа.

5. Проведены численные исследования взаимосвязанных отношений механического цеха и станков с ЧПУ с помощью предложенной целевой функции, объединяющей площади цеха, габариты станков, временное использование станков и плановый выпуск продукции и ограничения, представленные системой линейных уравнений, решение которых проведено с применением надстройки MS Excel, что позволило провести оптимизацию территориального расположения станков по критерию минимизации занимаемой площади станками. Размещение технологического оборудования с соблюдением требуемых норм санитарных и по технике безопасности может отличаться по полезной площади занимаемой металлообрабатывающими станками до 1,75 раза.

6. Внедрённое в производство модернизированное устройство управления станками с ЧПУ «УУС50 - 3МИ» с внешней Flash - памятью позволило:

а) повысить функциональные возможности технологического оборудования, точность обработки деталей, сократить габариты и вес УЧПУ;

б) повысить надёжность, долговечность и обеспечить ремонтопригодность УЧПУ;

в) исключить применение записи управляющих программ в память на магнитной ленте, что снизило стоимость программоносителей;

г) Flash - память сохраняет программы по обработке всей номенклатуры деталей для каждого станка, что упрощает и сокращает подготовительное время для переналадки станков с ЧПУ, которое в общем случае составляет до 30% общего времени обработки деталей.

Список работ, отражающих основное содержание диссертации

Научные статьи, опубликованные в изданиях, рекомендованных ВАК

1. Зайдуллин С.С., Комаров Ю.Л., Моисеев В.С., Сахно А.С «Вариант математической модели металлообрабатывающего станка с ЧПУ» // «Вестник КГТУ им. А.Н. Туполева», №2, Казань, 2009, - С. 62-63.

2. Комаров Ю.Л., Сахно А.С «Технико-экономическое обоснование модернизации парка металлообрабатывающих станков с ЧПУ» // «Вестник КГТУ им. А.Н. Туполева», №4, Казань, 2009, - С. 126-130.

В других материалах научных конференций:

3. Сахно А.С. Инвестиционный анализ модернизации парка станков с ЧПУ авиационного производства//«XV Туполевские чтения»: Материалы Меж-дународной молодежной научной конференции, Казань, 2007, - С. 394-396.

4. Сахно А.С, Афанасьев В.В. Модернизация станков с числовым программным управлением для развития современного авиационного производства. // «XVI Туполевские чтения»: Материалы Международной молодежной научной конференции, Казань, 2008, - С. 89-91.

5. Сахно А.С. Развитие и совершенствование форм и методов организации производства авиационной промышленности. // Всероссийская научная конференция молодых ученых: «Наука, Технологии, Инновации», Изд-во: Новосибирский гос.технический университет, Новосибирск, 2008, - С. 76-78.

Размещено на Allbest.ru

...