Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по техническим специальностям
На правах рукописи
МАЛИКОВ Сергей Борисович
МЕТОД АНАЛИЗА ТЕХНИЧЕСКОГО РИСКА ПРИ ОРГАНИЗАЦИИ ПОДГОТОВКИ ОПЫТНОГО ПРОИЗВОДСТВА ДЕТАЛЕЙ
Специальность: 05.02.22 - Организация производства (промышленность) (технические наук
и)
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва - 2012
Работа выполнена на кафедре Технология производства двигателей летательных аппаратов ФГБОУ ВПО МАТИ - Российский государственный технологический университет имени К.Э. Циолковского (МАТИ).
Научный консультант: доктор технических наук, профессор Юрин Владимир Николаевич
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Цырков Александр Владимирович кандидат технических наук, доцент Кузнецова Лариса Викторовна Ведущее предприятие: ФГБОУ ВПО Московский государственный технологический университет СТАНКИН.
Защита состоится л31 мая 2012 г. в 13 час. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.110.03 при ФГБОУ ВПО МАТИ - Российском государственном технологическом университете имени К.Э. Циолковского (МАТИ) по адресу: Москва, Оршанская ул., д. 3.
Отзыв на автореферат в двух экземплярах (заверенные печатью) просим направлять по адресу: 121552, г. Москва, ул. Оршанская, д. 3, ФГБОУ ВПО МАТИ. Диссертационный совет Д.212.110.03.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО МАТИ.
Автореферат разослан л28 апреля 2012 г.
Ученый секретарь диссертационного Совета Д 212.110.кандидат технических наук, доцент _____________________ / С.А. Одиноков /
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. Одна из важнейших задач современной промышленности - обеспечение конкурентоспособности выпускаемой продукции.
Ее решение связано, прежде всего, с повышением производительности труда, что, как показывает мировая практика, эффективно достигается при широком применении информационных технологий и параллельном выполнении работ производственного цикла изготовления наукоемких изделий с сокращением его длительности на 35 - 50 %. Это позволяет ведущим зарубежным самолето- и двигателестроительным фирмам создавать новые наукоемкие изделия в течение 30 - 36 месяцев. В отечественном машиностроении крайне мало используется мощный резерв повышения производительности труда путем организации параллельного выполнения работ, что определяется, в частности, недостаточным исследованием проблем параллельного проектирования, в том числе возникающих при этом технических рисков. При этом абсолютное большинство известных работ в области организации производства и управления рисками направлено на изучение экономических аспектов. Одним из наиболее значимых видов технического риска при организации параллельного выполнения работ является риск, связанный с возвратом к уже выполненной работе вследствие изменений ранее заданных исходных данных (далее - технический риск). Таким образом, тема настоящей работы, связанная с организацией параллельного выполнения работ при конструкторско-технологической подготовке (КТП) опытного производства деталей в условиях технического риска, является актуальной.
Цель работы заключается в разработке научно-методического обеспечения организации параллельного выполнения работ КТП, необходимого для минимизации риска и сокращения длительности подготовки опытного производства деталей.
Для достижения поставленной цели осуществлено решение следующих задач:
1. Анализ КТП опытного производства механообрабатываемых деталей авиадвигателей.
2. Исследование организации параллельного выполнения работ КТП опытного производства деталей в условиях технического риска.
3. Оценка возможностей использования прикладных информационных технологий при организации параллельного выполнения работ КТП в условиях технического риска.
4. Разработка инструментального средства поддержки принятия решений при организации параллельного выполнения работ КТП в условиях технического риска.
Объектом исследования является процесс КТП опытного производства механообрабатываемых деталей типового узла Всережимное сопло авиадвигателя.
Предмет исследования - технический риск организации параллельного выполнения работ КТП опытного производства деталей авиадвигателя.
Методы исследования - системный подход, методы функционального моделирования, экспертных оценок, принятия решений, управления риском, управления качеством, технологии машиностроения, технологической подготовки производства, теории графов, компьютерного моделирования.
Научная новизна диссертации заключается в разработке научно- методического обеспечения организации параллельного выполнения работ КТП опытного производства деталей в условиях технического риска. В частности:
1. Установлены условия эффективного последовательно-параллельного выполнения работ КТП опытного производства деталей, определяющие необходимое условие распараллеливания работ, назначение рациональных моментов его начала, выявление минимизируемых по длительности работ и обеспечивающие сокращение временных затрат на подготовку производства.
2. Разработана методика определения и оценки взаимосвязей документов КТП, предусматривающая анализ документооборота при подготовке производства деталей с выявлением форм документов, источников информации каждой графы документов, с определением доли каждого из этих источников информации и времени на создание и передачу каждого из рассмотренных документов.
3. Разработан метод анализа технического риска при организации подготовки производства деталей изделий, основанный на анализе причинноследственных связей исходных данных используемых документов, базе знаний риска, количественной оценке значимости последнего и обеспечивающий оперативное принятие решений по снижению технического риска параллельного выполнения работ и сокращение длительности работ подготовки опытного производства деталей.
4. Сформирована база знаний технического риска параллельного выполнения работ КТП опытного производства механообрабатываемых деталей в виде совокупности экспертных оценок частоты появления и последствий изменений исходных данных основных документов КТП опытного производства деталей авиадвигателей.
Практическая ценность результатов работы состоит в реализации методики определения и оценки взаимосвязей документов КТП, что открывает возможность для уточнения базы знаний технического риска применительно к условиям предприятий и организации эффективного информационного обмена при минимизации такого риска, а также в создании инструментального средства поддержки принятия решений при организации параллельного выполнения работ КТП опытного производства деталей с учетом возникающего при этом технического риска. Результаты работы могут быть использованы для организации параллельного выполнения работ КТП производства наукоемких изделий.
Достоверность результатов обеспечена применением научных методов исследования, апробацией разработанных методик, верификацией созданного инструментального обеспечения в условиях опытного производства деталей авиадвигателей и обсуждением основных положений диссертационной работы на российских и международных конференциях.
Реализация работы. Результаты работы в виде рекомендаций по организации параллельного выполнения работ при КТП в условиях технического риска использовались на АМНТК Союз. Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе МАТИ при подготовке специалистов и магистров по направлению Авиационные двигатели и энергетические установки.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на ряде научных конференциий, в том числе: IV Международный аэрокосмический конгресс IAC`03, Международная молодёжная научная конференция Гагаринские чтения, Международная научно-техническая конференция Авиадвигатели XXI века, Всероссийская научно-техническая конференция Новые материалы и технологии, Всероссийская научно-практическая конференция Применение ИПИ - технологий в производстве.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 работ, в том числе - в изданиях, включенных в Перечень ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, глав, выводов по работе, списка использованных источников из 137 наименований и приложений. Общий объем основного текста 156 стр., в том числе рисунок и 15 таблиц.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы и поставлена общая задача исследования.
В первой главе проведен анализ работ по автоматизированной КТП машиностроительного производства и управлению риском.
Большой вклад в развитие автоматизированной КТП в машиностроении, сокращающей затраты времени, внесли В.И. Аверченков, А.Г. Братухин, В.Д.
Вермель, Г.К. Горанский, Н.М. Капустин, А.И. Кондаков, А.А. Кутин, В.В. Павлов, А.В. Рыбаков, О.С. Самсонов, В.П. Смоленцев, Ю.М. Соломенцев, В.Д. Цветков, А.В. Цырков, Б.Е. Челищев, Е.И. Яблочников, Г.А. Кривов, Б. Хокс, У.Д. Энгельке и др. Работы в этой области направлены, прежде всего, на автоматизацию выполнения процессов КТП и не касаются вопросов рисков при параллельной их реализации.
Вопросами управления риском занимались А.П. Альгин, А.Г. Бадалова, Н.Б. Ермасова, В.Д. Маркова, А.В. Петровская и др. Но в их работах не исследован основной вид технического риска, возникающего при параллельном выполнении работ КТП, - риска, связанного с возвратом к уже выполненной работе вследствие изменений ранее заданных исходных данных, не выявлены причинно-следственные связи, которые можно было бы использовать при управлении таким риском. В результате недоиспользуются возможности организации параллельного выполнения работ при КТП, что приводит к большим срокам создания новых изделий и снижению в связи с этим конкурентоспособности продукции отечественного машиностроения.
На основе проведенного анализа работ сформулирована цель и задачи исследования (см. выше).
Вторая глава посвящена анализу КТП опытного производства механообрабатываемых деталей авиадвигателей и выявлению путей снижения затрат времени на КТП.
КТП - совокупность мероприятий, обеспечивающих технологическую готовность производства. Технологическая готовность производства включает (по ГОСТ 14.004) наличие на предприятии полных комплектов конструкторской и технологической документации и средств технологического оснащения, необходимых для осуществления заданного объема выпуска изделия с установленными технико-экономическими показателями. КТП опытного производства деталей имеет свои особенности, связанные с малым объемом выпуска одинаковых изделий. К ним, в частности, относятся: выбор заготовок минимальной стоимости, использование (в отечественных условиях) большей частью универсального оборудования, применение универсального или переналаживаемого технологического оснащения, разработка только маршрутных технологических процессов обработки, недостаточность статистических данных о деталях изделий.
КТП включает несколько видов взаимосвязанных работ:
Х Проектирование изделия Х Проектирование технологического процесса Х Проектирование средств технологического оснащения Х Изготовление средств технологического оснащения Х Составление управляющих программ для оборудования с ЧПУ.
Анализ КТП проведен на основе исследования документооборота на предприятии при КТП изготовления деталей узла Всережимное сопло авиадвигателя. Последовательность разработки используемых при этом групп технических документов, создания заготовок и компонентов технологического оснащения представлены в виде графа рис. 1, где обозначено: ТЗ - техническое задание на создание изделия, КД - конструкторская документация изделия, ТД - технологическая документация, СП - станочные приспособления, КДСП - конструкторская документация на СП, СИ - специальные инструменты, КДСИ - конструкторская документация на СИ, УП - управляющие программы для оборудования с ЧПУ, З - заготовки для изготовления деталей, КДЗ - конструкторская документация на З, КТГ - карта технологической готовности. На рис. 1 показаны только прямые связи, но есть еще лобратные связи, отражающие возврат к выполнению предыдущих работ с изменением соответствующих документов, что может быть связано с выявлением ошибок, изменением решений руководства, необходимостью учета каких-либо новых, в том числе внешних, обстоятельств и т.п. Такие связи представлены матрицей смежности графа взаиc i, j мосвязей технических документов КТП, приведенной на рис. 2.
ТЗ КД ТП КДсп КДси УП КДз Ктг ТЗ Х 1 - 1 0 0 0 0 КД 1 Х 1 1 1 1 1 ТП - 1 1 Х 1 1 1 1 КДсп 0 1 1 Х 0 1 1 КДси 0 1 1 0 Х 1 0 УП 0 1 1 1 1 Х 1 КДз 0 1 1 1 0 1 Х Ктг 0 1 1 1 1 1 1 Х Рис. 1. К анализу КТП Рис. 2. Матрица смежности графа взаимопроизводства деталей связей технических документов КТП Матрица рис. 2 отражает направление передачи информации между соответствующими парами документов, т.е. в матрице элементы имеют значения:
c i, j 0 если вершины i и j не связаны, 1 - прямая связь между вершинами i и j, = c i, j - 1 - обратная связь между вершинами i и j, - между вершинами i и j существует и прямая и обратная связь.
При выполнении работ КТП время их выполнения рассчитывается по наиболее протяженной (во времени) ветви графа рис. 1 с учетом необходимости контроля выполненной работы и возвратом к ранее выполненным работам для устранения несоответствий качества. Формула для количественной оценки времени Т на создание рассматриваемого комплекта документов и их передачу между исполнителями имеет вид:
N T = [ti (1+ ki )+ kiп(tiп + tiв)] (1) i=где N - количество видов работ, выполняемых последовательно, ti - неперекрываемое время, затрачиваемое на первичное выполнение этих работ (i - вид работы), включая время tn на передачу документов для следующих работ, ki - доля времени, затрачиваемого на повторное выполнение i-ых работ при возвратах, tiп - время, затрачиваемое на повторную передачу документов (после изменений), kiп - количество возвратов документа, tiв - время возврата документа.
Из формулы (1) следует, что снижения времени Т можно достигнуть уменьшением количества видов работ N, выполняемых последовательно, и всех других переменных, входящих в формулу (1): ti, ki, (tiп + tiв), kiп.
При этом уменьшение переменных N и ti достигается параллельным выполнением работ КТП, переменные ti, ki, (tiп + tiв) могут быть уменьшены за счет автоматизации выполнения работ и совершенствования организации информаkiп ционных потоков при КТП, а уменьшение переменной - повышением квалификации инженерного персонала и менеджеров, эффективным использованием системы менеджмента качества при выполнении работ КТП.
Наибольший эффект получается при совместном использовании всех вышеуказанных путей снижения времени Т.
В работе проведен анализ взаимосвязей комплекта из ~ 35 конструкторских, технологических, контрольно-сдаточных и организационно-сопроводительных документов КТП опытного производства деталей узла Виды документов КТП Всережимное сопло. Для этого была разработана меРис. 3. Фрагмент анализа информации тодика, предусматривающая:
при создании документации Х анализ документооборота при подготовке производства с выявлением последовательности разработки и передачи документов, форм используемой документации (конструкторской, технологической и вспомогательной), Х выявление порядка заполнения, передачи, согласования и утверждения каждого документа, Х определение источников информации каждой графы анализируемых документов (рассматривались 3 группы таких источников: копируемая информация (из других документов); информация (знания) специалиста, заполняющего документ (в том числе получаемая расчетным путем); информация из справочников, стандартов, баз данных), Х определение доли каждого из указанных выше источников информации, Х оценку времени на создание каждого из рассмотренных документов и времени на передачу его в соответствии с утвержденным порядком документооборота.
Фрагмент результатов такого анализа представлен на рис. 3, где приводится распределение информации относимой к знаниям специалиста и являющейся копируемой в документах КТП. Было, в частности, установлено, что:
информации в документах КТП Количество упоминаний (граф) Х ~ 63 % документов оформляются вручную с использованием стандартизованных бланков.
Х Количество используемых электронных справочных материалов незначительно.
Х Ограниченно используются возможности информационных технологий (не используются структурированные электронные документы, система управления данными (PDM), электронные библиотеки прототипов).
Х Общая длительность разработки документов КТП составляет ~ 1023 часа, время на передачу документов занимает ~ 66 часов.
Х Доля копируемой информации (из других документов) колеблется в пределах ~ 39 %, приблизительно ~ 48 % являются знаниями специалиста, а около ~ 13 % приходится на результаты расчётов.
Третья глава посвящена исследованию технического риска организации параллельного выполнения работ КТП опытного производства деталей. Каждая из работ Pj, выполняемых параллельно и последовательно, заключается в преобразовании некоторых входных данных вхДj в результат, характеризуемый выходными данными выхДj: вхДj (Рj) выхДj. При этом из выходных данных каждой предыдущей работы выхДj-1 выделяют входные данные следующей работы вхДj. Практически входные данные работ в общем случае формируются из выходных данных не одной, а нескольких предыдущих работ, поэтому распараллеливание работ формально может начаться, как только в результате выполнения соответствующей части предыдущих работ будут сформированы входные (исходные) данные, необходимые и достаточные для проведения этих параллельных работ. При КТП производства механообрабатываемых деталей в качестве основных таких видов работ можно выделить: разработку конструкторской документации узлов изделия (КДуз), разработку конструкторской документации на детали узлов (КДдет), разработку технологической документации на изготовлениея деталей - маршрутных карт (МК), разработку управляющих программ обработки деталей на оборудовании с ЧПУ (УП), разработку конструкторской документации станочных приспособлений (СП). При этом возможно параллельное выполнение (как только получены необходимые исходные данные) работ одного вида, например, одновременное проектирование техпроцессов разных деталей (параллелизм 1-го рода) или разных видов работ (параллелизм 2-го рода). В настоящей работе рассматриваются только параллелизм 2-го рода.
На рис. 4 приведены возможные сценарии проведения работ КТП деталей при параллельном ( ) и последовательном ( ) их выполнении, включая параллельное попарное выполнение работ и вложенное распараллеливание работ (12 вариантов), т.е. с параллельным выполнением более 3 - 5 работ из 5 возможных: проектирование узла Количество вариантов - 19 - Рис. 4. Возможные менее суммы числа сочетаний С52, С53, С54, С55, т.к. из сценарии рассмотрения исключены 7 вариантов, в которых докупроведения работ менты технологической подготовки производства (МК, УП, СП) выполняются без оформления КДдет, что практически не реально из-за отсутствия данных об обрабатываемой детали.
Однако при параллельном выполнении работ КТП существует риск того, что в дальнейшем (вследствие внутренних или внешних причин) возникнет необходимость вернуться к ранее уже выполненной работе, что может привести к изменению исходных данных для уже начатой или даже сделанной параллельной работы, и эту работу придется делать заново, неся временные и экономические потери. В связи с этим для организации параллельного выполнения работ КТП необходима реализация процесса управления риска в виде (по ГОСТ Р ИСО/МЭК 16085-2007) непрерывного процесса, направленного на систематическую идентификацию, анализ, обработку (выбор и выполнение мер по снижению риска) и мониторинг этого технического риска.
На рис. 5 представлен фрагмент функциональной модели процесса управления техническим риском в виде декомпозиции контекстной диаграммы, построенной в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51901.4-2005 и нотацией IDEF0 рекомендаций Р 50.1.028Ц2001. Управление работами здесь осуществляется с помощью нормативно-технической документации (НТД) процесса (С1, рис. 5), и базы данных рисков (С2, рис. 5), где аккумулируется опыт реализации процесса на предприятии.
Рис. 5. Декомпозиция контекстной диаграммы функциональной модели процесса управления риском (I1 - вход, О1 - О4 - выходы, С1, С2 - управление процессом, М1 - М3 - ресурсы и средства, используемые для выполнения процесса) Блок А1 (рис. 5) идентификации риска содержит следующие работы:
А1 Идентифицировать риск.
А11 Определить, в чем заключается риск (сформулировать сущность риска) А12 Сформировать идентификатор риска.
А13 Присвоить идентификатор риску.
А14 Документировать характеристики риска В результате идентификации каждому риску (вход I1, рис. 5) присваивается идентификатор (например, № варианта сценария по рис. 4 или имя).
При оценке каждого риска осуществляется его анализ и оценка допустимости принятия (приемлемости) по разработанной методике, которую можно представить как декомпозицию блока А2 модели процесса управления риском (рис. 5) в виде перечня узлов функциональной модели:
А2 Оценить риск.
А21 Определить работы КТП, выполняемые параллельно.
А22 Определить группы исходных данных (ГИД) каждой параллельно выполняемой работы, которые могут измениться при реализации риска.
А23 Определить момент(ы) распараллеливания работ.
А24 Вычислить индекс риска.
А241 Оценить вероятность появления риска А242 Оценить тяжесть последствий проявления риска.
А243 Вычислить индекс риска.
А25 Оценить приемлемость риска.
А251 Определить критерии принятия риска А252 Оценить приемлемость риска.
А26 Документировать оценивание риска Работы КТП, выполняемые параллельно при любом техническом риске, определяются по идентификатору риска.
ГИД каждой параллельно выполняемой работы, которые могут измениться при реализации риска, применительно к КТП механообрабатываемых деталей определены анализом выполняемых работ и представлены в табл. 1.
Таблица 1. Группы исходных данных работ КТП Момент(ы) распараллеливания работ определяются по соблюдению необходимого условия распараллеливания работ - все исходные данные должны быть предварительно сформированы.
Индекс риска (исходного (необработанного)) ИРисх вычисляется как произведение вероятности возникновения риска рВР на сумму произведений вероятности изменения ГИД рИГИД на оценку тяжести последствий ПИГИД такого изменения при реализации риска:
ИРисх = рВР * ( рИГИД*ПИГИД) (2) В условиях опытного производства, когда статистика по работам КТП минимальна, все сомножители определяются методом экспертных оценок для конкретных условий предприятия.
Вероятность возникновения риска рВР определяется вероятностью распараллеливания работ рР и вероятностями реализации факторов рФВ, влияющих на появление риска:
рВР = рР*рФв1*рФв2*рФв3*рФв4 (3) Вероятность распараллеливания работ рр отражает то обстоятельство, что более вероятно параллельное выполнение соседних работ в традиционной цепочке (последовательности) работ: КДуз - КДдет - МК - (УП, СП), нежели, например, КДдет - (УП, СП) и т.п. К факторам ФВ, влияющим на вероятность риска, относятся:
Х ФВ1 Низкая / высокая квалификация исполнителя работы (конструктора, технолога, конструктора СП).
Х ФВ2 Наличие / отсутствие аналогов формируемых документов.
Х ФВ3 Авторитарный / демократичный стиль руководства работами КТП.
Х ФВ4 Умение / неумение отстаивать собственное мнение у вышестоящего руководства.
Вероятности изменения ГИД рИГИД определяются по каждой ГИД, полученных из предыдущих (ранее выполненных) работ КТП, по опыту предприятия.
Тяжесть последствий ПИГИД изменения ГИД при реализации риска определяется по формуле:
ПИГИД = П0ГИД*kГИД, (4) где П0ГИД - базовая оценка тяжести последствий изменения ГИД, определяемая для каждой ГИД в зависимости от ее влияния на ГИД параллельных работ (документов) КТП и трудоемкости (стоимости) внесения изменений в последние, kГИД - масштабный коэффициент ГИД, отражающий количество изменяемых параметров данной ГИД в анализируемом риске (много - мало - средний). Значения kГИД определяются для условий конкретного производства, тогда как базовая оценка П0ГИД определяется в соответствии с положениями технологии машиностроения по взаимосвязям ГИД выполняемых работ КТП. На рис. 6 показана матрица смежности графа взаимосвязей документов КТП и приведены экспертные бальные оценки П0ГИД, полученные на основе консенсуса группы экспертов, состоящей из ведущих специалистов АМНТК Союз, путем парного сопоставления тяжести изменений ГИД с последующим использованием шкалы 1 - 5.
Рис. 6. Взаимосвязи ГИД выполняемых работ КТП (обозначения ГИД по табл. 1; во 2-м столбце справа - экспертные оценки) В результате (с учетом формул (2) - (4)) индекс исходного (необработанного) риска вычисляется по формуле:
ИРисх = рР*рФв1*рФв2*рФв3*рФв4*( рИГИД * П0ГИД*kГИД) (5) Оценка приемлемости риска производится сравнением ИРисх с критерием принятия риска КПРР:
ИРисх < КПРР. (6) Значение КПРР зависит от конкретных условий реализации риска на предприятии. Результаты оценивания риска документируются.
Принятые риски заносятся в реестр риска (блок А6, рис. 5) и для них раз рабатывается план устранения последствий (блок А4, рис. 5) внесения изменений в исходные данные работ КТП (реализации риска).
Разработано инструментальное средство поддержки принятия решений при оценке технического риска опытного производства деталей авиадвигателей с учетом особенностей реализации КТП предприятия. Оно решает следующие задачи:
Х Проводит оперативную оценку риска;
Х Выполняет обработку риска, позволяя достигать полного устранения (предотвращения) риска или, по крайней мере, уменьшения последствий изменений исходных данных ранее выполненных работ КТП - уменьшения времени устранения последствий изменений.
Их решение ведется в форме диалога с использованием разработанной базы знаний, предлагающей пользователю оценки вероятностей появления и тяжести последствий, которые могут быть им скорректированы с учетом условий работы предприятия. На рис. 7 показан положенный в основу инструментального средства общий алгоритм принятия решений при рассмотрении возможности параллельного выполнения каждой пары работ.
Непринятый (отклоненный) риск обрабатывается (блок А3, рис. 5) путем разработки рентабельных мер по снижению риска (выход O2, рис. 5), которые позволят сделать риск допустимым. К ним относятся меры по:
Х полному устранению риска, Х уменьшению вероятности рВР возникновения риска путем изменения факторов рФВ, влияющих на появление риска (см. выше), Х уменьшению вероятности рИГИД изменений ГИД ранее выполненных работ КТП, Х уменьшению последствий ПИГИД изменений ГИД ранее выполненных работ КТП, Х перемещению или распределению риска между заинтересованными сторонами (субподрядчиками, страховыРис. 7. Общий ми компаниями).
алгоритм принятия решений После идентификации вариантов обработки риска проводится их последующая оценка по индексу остаточного риска по формуле (5) с учетом изменения ее составляющих в результате предложенных мер по снижению риска.
Разработанные меры (выход О2 функциональной модели, рис. 5) должны снизить риск до допустимого уровня (по условию (6)) при приемлемых затратах, что сделает возможным принятие (сохранение) риска. В противном случае принимается решение об отказе от параллельного выполнения работ КТП (выход О3 модели, рис. 5). Все действия по обработке риска документируются. На основе этих документов составляется реестр риска (блок А6, рис. 5).
Для принятого остаточного риска, т.е. оставшегося после обработки, проводится разработка плана устранения последствий проявления риска (блок Амодели, рис. 5). Такой план отражается в реестре риска. Он направлен на подготовку предприятия к оперативной ликвидации результатов реализации риска, он содержит план-график выполняемых при этом работ с указанием ответственных лиц и выделенных ресурсов. Для поддержания эффективности обработки рисков при изменяющихся условиях работ КТП и идентификации новых видов рисков выполняется мониторинг риска (блок А5, рис. 5). По информации мониторинга через запланированные промежутки времени осуществляется ее анализ с оценкой результативности и эффективности управления риском (выход О4 модели рис. 5), после чего вносятся необходимые изменения в НТД процесса управления риском.
В четвертой главе рассмотрены возможности снижения риска до допустимого уровня использованием информационных технологий, обеспечивающие сокращение временных затрат на КТП.
Использование современных информационных технологий создает благоприятные условия для существенного сокращения длительности КТП за счет параллельного выполнения работ и их автоматизации. Однако недостаточно просто оснастить рабочие места персонала компьютерами с соответствующими автоматизированными средствами. Нужна организация информационных потоков КТП с переходом от организации электронных документов к организации и управлению данными структурированных документов. С помощью информационных технологий можно добиться полного устранения риска и уменьшения последствий изменений исходных данных ранее выполненных работ КТП. Возможности уменьшения вероятности изменений исходных данных ранее выполненных работ КТП связаны с квалификацией инженерного и управленческого персонала и требованиями научнотехнического прогресса, конкурентоспособности Рис. 8. Элементарная технических решений.
последовательноЭффективность параллельного выполнепараллельная цепь работ ния работ может быть увеличена при учете некоторых выявленных в работе условий, обеспечивающих сокращение временных затрат при последовательнопараллельном выполнении работ КТП.
Рассмотрим элементарную последовательно-параллельную цепь работ Р1 - Р3, представленную на рис. 8.
Общая длительность выполнения t 1-процессов:
Рис. 9. Соотношения времен и tH tK = + i i t t t 1-3 1 2,выполнения процессов Р2 и Ргде - время выполнения работы Р1, t - неперекрываемое время выполнения параллельных работ Р2 и Р3.
t 2,Каждая работа i характеризуется временем начала, временем оконtH i чания и длительностью = Ц. При параллельном выполнении работ tK t tK tH i 1 i i важна не только длительность каждой из них, но и время начала и окончания tH, tK. В этой связи можно выделить несколько случаев соотношения времен i i tH и tK выполнения параллельных работ Р2 и Р3 (см. рис. 9).
i i В каждом из этих случаев одна из работ начинается с некоторым временем запаздывания, а общее неперекрываемое время их выполнения t ЗАП = t tK ЦtH 2,3 max min где - максимальное (наиболее позднее) время окончания параллельных tK max процессов, - минимальное (наиболее раннее) время начала этих процесtH min сов.
Таким образом, min при min и max. Приняв за наt tK tH tH 2,3 max min min чало отсчета времени группы параллельно выполняемых работ, т.е =0, получим =. СлеtH t tK min 2,3 max довательно, при параллельном выполнении работ важно сокращать длительность не всех работ, а прежде всего, той, которая заканчивается позже (в Рис. 10. Сравнение временем ). В то же время при одних и тех же tK max длительности выполнения возможностях сокращения длительности этой рабодвух параллельных работ ты (с временем окончания ) важно распараллеtK max ливание работ начинать как можно раньше. На рис. 10 представлены 2 случая параллельного выполнения работ длительностью = и = при разном t' t'' t' t'' 2 3 времени начала их распараллеливания, характеризующемся соответственно временами и. Так, при < получаем <.
t' t'' t' t'' t' t'' ЗАП ЗАП ЗАП ЗАП 2,3 2,Исключение из этого правила составляет случай, представленный на рис. 9в, где параллельная работа заканчивается раньше, чем начавшаяся первой. В этом случае сокращать надо длительность именно этой первой начавшейся работы. Таким образом, если из двух параллельных работ одна начинается и заканчивается раньше второй, то распараллеливать эти работы нужно t ЗАП как можно раньше ( min).
Отдельно надо рассмотреть влияние сокращения времени начинающейся первой из пары параллельных работ - на рис. 9а,б и 10 это работа 2 длиt тельностью. Здесь практически надо анализировать, за счет каких составt ляющих этой работы происходит сокращение : если это сокращение уменьt ЗАП шает время начала распараллеливания процессов (например, работ 2 и t 2,на рис. 9а,б и 10), то и суммарное несовмещенное время этих работ сокраt щается, причем не на всю величину сокращения, а только на величину t t ЗАП уменьшения, но если сокращение времени не ведет в уменьшению вреt ЗАП мени начала распараллеливания работ, то никакого сокращения времени t 2,3 t не произойдет (хотя длительность сократится). В результате общее неt 2,совмещенное время выполнения двух параллельных работ 2 и 3:
= + t t t 2,3 ЗАП В работе проанализировано также вложенное распараллеливание и показано, что возможности сокращения суммарного несовмещенного времени работ определяется аналогично рассмотренному выше:
t 2,Х временем окончания последней из данной цепи работ tK min, max Х временами начала каждого распараллеливания Общее несовмещенное время выполнения цеt 2,N пи из N параллельных работ 2, 3, 4, Е, N:
N = + t t N 2,N t ЗАП (i-1)-i В общем случае, когда имеется и цепь параллельРис. 11. Цепь ных работ (рис. 11) и двойное распараллеливание, непараллельных работ совмещенное время определяется составляющими, относящимися только к внешней цепи работ.
Пятая глава посвящена апробации полученных результатов работы.
Идентифицированы все 19 рисков организации параллельного выполнения работ КТП деталей авиадвигателей (см. главу 3): они являются внутренними (для предприятия) техническими рисками, возникающими вследствие изменений ранее заданных входных данных для любой из параллельно выполняемых работ КТП.
Проведен анализ частоты появления и последствий внесения изменений более 100 видов взаимосвязанных исходных данных, необходимых для разработки документации КТП в условиях АМНТК Союз. Основные группы таких данных и средние оценки их изменений приведены в табл. 2.
Оценивание производилось путем групповой экспертной оценки с привлечением ведущих специалистов этого предприятия. Результирующая бальная оценка определялась на основе консенсуса экспертов группы путем парного сопоставления изменений исходных данных с последующим использованием шкалы 1 - 5. Максимальные оценки соответствуют наибольшей частоте появления и наиболее тяжелым последствиям проявления. Для удобства практического использования результатов такого оценивания был проведен Паретоанализ изменений исходных данных работ КТП, позволивший выявить ограниченную совокупность параметров, изменения которых имеют наиболее тяжелые последствия. На рис. 12 показан фрагмент выполнения Парето-анализа.
В условиях предприятия произведена оценка возможности полного устранения (предотвращения) риска и уменьшения последствий изменений исходных данных ранее выполненных работ КТП - уменьшения времени устранения последствий таких изменений с использованием:
Х анализа взаимосвязей документов КТП (виды исходных данных, количество исходных данных каждого вида в документе, определение причинноследственных связей каждого вида исходных данных: связанные исходные данные; документы, где формируются связанные исходные данные), Х оценки трудоемкости изменения технических решений и повторного создания документов, где формируются связанные исходные данные, в зависимо сти от уровня (эффективности) применения информационных технологий на предприятии, компетенции инженерного персонала предприятия в использовании САПР, от наличия типовых технических решений.
Таблица 2. Оценки частоты появления и последствий внесения изменений исходных данных работ КТП 12010080604020Упорядоченные виды анализируемых параметров КТП (по номерам) Рис. 12. Фрагмент выполнения Парето-анализа Проведенное имитационное моделирование выполнения работ КТП с использованием параметрических моделей деталей изделия АМНТК Союз, ассоциативно связанных документов КТП, электронных справочников показало снижение длительности выполнения работ от 10 % до 2-3 раз.
Установлены основные факторы уменьшения вероятности изменений исходных данных ранее выполненных работ КТП:
Х инженерный персонал - квалификация инженерного персонала, реализующего КТП - минимизация ошибок исходных данных, текучесть кадров, Х производственный менеджмент предприятия - его готовность к внедрению параллельного выполнения работ КТП, умение страхования риска, умение отстаивать интересы предприятия перед заказчиком (при изменении его требований).
оценок Произведение 11111Основные выводы и результаты работы 1. В диссертации разработан метод анализа технического риска организации параллельного выполнения работ КТП опытного производства деталей, основанный на анализе причинно-следственных связей исходных данных конструкторских и технологических документов, базе знаний такого риска, количественной оценке значимости последнего. Предложенный метод определяет последовательность действий в процессе минимизации технического риска, обеспечивающих оперативное принятие решений по снижению технического риска и сокращение длительности КТП опытного производства деталей.
2. В результате анализа процесса КТП опытного производства механообрабатываемых деталей авиадвигателей установлены пути снижения затрат времени на создание комплекта конструкторско-технологической документации - основного компонента технологической готовности производства. Указанные пути использованы при отработке метода анализа технического риска организации параллельного выполнения работ КТП.
3. На основе проведенного исследования организации параллельного выполнения работ КТП опытного производства деталей в условиях технического риска разработано научно-методическое обеспечение, включающее:
Х условия эффективного последовательно-параллельного выполнения работ КТП, обеспечивающие сокращение временных затрат на КТП и определяющие назначение рациональных моментов начала распараллеливания работ, определение минимизируемых по длительности работ КТП, Х необходимое условие распараллеливания работ - все исходные данные должны быть предварительно сформированы, Х зависимости для оценки времени на создание комплекта документов КТП опытного производства деталей и их передачу между исполнителями, для определения индекса риска, Х алгоритм принятия решений при рассмотрении возможности параллельного выполнения каждой пары работ, Х функциональную модель процесса управления технического риска организации параллельного выполнения работ КТП как непрерывного процесса, направленного на систематическую идентификацию, анализ, выбор мер по снижению риска и мониторинг риска, Х методику определения и оценки взаимосвязей документов КТП для формирования базы знаний технического риска и организации эффективного информационного обмена для снижения такого риска с определением причинно-следственных связей для каждого вида исходных данных технических документов, Х базу знаний технического риска параллельного выполнения работ КТП опытного производства деталей авиадвигателей в виде совокупности экспертных оценок частоты появления и последствий изменений исходных данных основных документов КТП опытного производства деталей авиадвигателей.
4. Разработано инструментальное средство поддержки принятия решений при оценке рисков опытного производства деталей авиадвигателей, позволяющее оперативно проводить оценку и обработку риска с учетом особенностей реализации КТП предприятия.
5. В ходе проведения экспериментальной отработки научно- методического обеспечения установлено, что при использовании параметрических моделей деталей изделия АМНТК Союз, ассоциативно связанных документов КТП, электронных справочников длительность выполнения работ КТП сокращается от 10 % до 2-3 раз.
6. Результаты работы в виде рекомендаций по организации параллельного выполнения работ при КТП использованы на АМНТК Союз.
Основные положения диссертации опубликованы в работах:
1. Маликов С.Б., Юрин В.Н. Пути сокращения затрат времени при конструкторско-технологической подготовке производства. // Известия вузов. Машиностроение. № 7, 2011. - С. 75Ц77.
2. Маликов С.Б., Юрин В.Н. Закономерности эффективного последовательно-параллельного выполнения работ конструкторскотехнологической подготовки производства. // Вестник МГТУ СТАНКИН № 4 (17), 2011. - С. 147Ц150.
3. Юрин В.Н., Маликов С.Б. Менеджмент рисков параллельного выполнения работ при конструкторско-технологической подготовке опытного производства деталей авиадвигателей. // Технология машиностроения № 3, 2012. - С. 54Ц59.
4. Юрин В.Н., Давиденко А.В., Дерунов С.В., Макрушин Г.М., Маликов С.Б., Новиков Е.В., Обухович Д.В., Устинов И.М., Цветков С.В. Библиотека параметрических моделей деталей станочных приспособлений // Авиационная промышленность, 2002, № 1. С. 40Ц45.
5. Гончаров Н.Н., Горячев А.В., Дунаев Р.Г., Калинин А.В., Маликов С.Б. Анализ использования информации чертежа детали при решении технологических задач подготовки производства. / XXIX Гагаринские чтения. Тезисы докладов Международной молодежной научной конференции. Москва, 8Ц11 апреля 2003 г. - М.: МАТИ, 2003. - Том 3. - С. 94Ц95.
6. Юрин В.Н., Маликов С.Б. Анализ взаимосвязей информации конструкторских и технологических документов. / Четвертый межд. аэрокосмический конгресс. Сб. материалов. - М.: СИП РИА, 2003. - С. 193Ц194.
7. Котов Р.М., Маликов С.Б., Плехов О.Н. Анализ формирования документов на технологические операции и оснащение / XXX Гагаринские чтения. Тезисы докладов Международной молодежной научной конференции. Москва, 6Цапреля 2004 г. - М.: МАТИ, 2004. - Том 3. - С. 72Ц73.
8. Юрин В.Н., Маликов С.Б. Исследование документооборота при проектировании приспособлений на двигателестроительном предприятии. / II Международная научно-техническая конференция Авиадвигатели XXI века. Москва, 6Ц9 декабря 2005 г. - М.: ЦИАМ, 2005. - Том 2. - С. 330Ц331.
9. Маликов С.Б. Модель документооборота при проектировании приспособлений на промышленном предприятии / XXXI Гагаринские чтения. Тезисы докладов Международной молодежной научной конференции. Москва, 5Ц9 апреля 2005 г. - М.: МАТИ, 2005. - Том 2. - С. 40.
10.Ерошина Ю.А., Лантратов В.В., Маликов С.Б. Анализ взаимосвязей информации конструкторско-технологической подготовки производства авиационных двигателей. / XXXII Гагаринские чтения. Научные труды Международной молодежной научной конференции. Том 2. Москва, 4Ц8 апреля 2006 г. - М.:
МАТИ, 2006. - С. 44Ц46.
11.Маликов С.Б., Юрин В.Н. К анализу документооборота конструкторскотехнологической подготовки опытного производства двигателей ГТД. / Новые материалы и технологии - НМТ-2006. Материалы Всероссийской научнотехнической конференции. Москва, 21Ц23 ноября 2006 г. - М.: МАТИ, 2006. - Том 2. - С. 26.
12.Маликов С.Б., Юрин В.Н. Риски параллельного выполнения работ конструкторско-технологической подготовки опытного производства авиационных двигателей. / Пятая Всероссийская научно-практическая конференция Применение ИПИ - технологий в производстве. Труды конференции. Москва, 2Ц4 ноября 2007 г. - М.: МАТИ, 2007. - С. 117Ц118.
13.Маликов С.Б. К анализу возможностей параллельного выполнения работ при конструкторско-технологической подготовке производства авиационных двигателей. / XXXIV Гагаринские чтения. Научные труды Международной молодежной научной конференции. Том 2. Москва, 1Ц5 апреля 2008 г. - М.:
МАТИ, 2008. С. 56Ц58.
14.Чаднов В.В., Маликов С.Б. Анализ взаимосвязей электронных документов конструкторско-технологической подготовки производства. / XXXIV Гагаринские чтения. Научные труды Международной молодежной научной конференции. Том 2. Москва, 1Ц5 апреля 2008 г. - М.: МАТИ, 2008. - С. 80Ц81.
15.Маликов С.Б., Юрин В.Н. Оценка последствий внесения изменений документов конструкторско-технологической подготовки производства в условиях параллельного выполнения работ. / Шестая Всероссийская научнопрактическая конференция Применение ИПИ - технологий в производстве. Труды конференции. Москва, 11Ц12 ноября 2008 г. - М.: МАТИ, 2008. - С. 75Ц76.
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по техническим специальностям